JP2004020607A

JP2004020607A - 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置

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Publication number: JP2004020607A
Application number: JP2002171541A
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Inventors: Hidemi Takayama; 高山　英美
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Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2002-06-12
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2022-06-12
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Abstract

【課題】オーバーフィルド走査光学系において、通常のレーザ光源（１００μｍ前後のビーム間隔を有する光源）を使用し、高速で高解像度の画像が得られる光走査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】複数の発光点を有するモノリシックなレーザ光源１と、該レーザ光源から出射した複数のレーザ光を偏向反射させる偏向手段８と、該偏向手段からの複数のレーザ光を被走査面に導光する走査光学系９と、を有し、該複数のレーザ光で被走査面１５上を光走査する光走査装置において、該レーザ光源から出射した複数のレーザ光は主走査断面内において該偏向手段の偏向面の幅よりも広い光束幅で該偏向面に入射しており、該被走査面上の像面照度の不均一を補正する補正手段６を有していること。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光スポットで感光体（感光ドラム）上を走査し、電子写真プロセス等の画像形成プロセスを用いて画像を形成する光走査装置及びそれを用いた画像形成装置に関するものである。特に本発明の画像形成装置は電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタ（ＬＢＰ）やデジタル複写機やマルチファンクションプリンタ（多機能プリンタ）等に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザービームプリンタや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おいては、例えば半導体レーザからなるレーザ光源から画像信号に応じて強度変調されたレーザ光（光束）を出射させ、このレーザ光を用いて感光ドラム面上で画像を形成している。
【０００３】
図１２はこの種の従来の画像形成装置に用いられている光走査装置の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。
【０００４】
同図において９１はレーザユニット、９２は副走査方向にのみ所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズ、９３は光偏向器としてのポリゴンミラー（スキャニングミラー）、９４は球面レンズ、９５はトーリックレンズ、９６は記録媒体としての感光ドラム、９７はｆθ特性を有する走査光学系（ｆθレンズ系）である。
【０００５】
同図においてレーザユニット９１から出射した平行レーザ光はシリンドリカルレンズ９２により副走査方向にのみ集光され、ポリゴンミラー９３面上を照射する。ポリゴンミラー９３は一定速度で回転し、該ポリゴンミラー９３で偏向反射されたレーザ光は球面レンズ９４とトーリックレンズ９５とを有する走査光学系（ｆθ光学系）９７を通過することによりｆθ特性が補正され収束レーザ光となり、感光ドラム９６面上を走査する（以後、感光ドラム面上を走査するレーザ光を「走査光」と称する。）。感光ドラム９６は半導体レーザ駆動信号に同期し一定速度で回転し、上記走査光により静電潜像が感光ドラム９６面上に形成される。この静電潜像から電子写真のプロセスにより紙の上に画像が印刷される。
【０００６】
しかしながら最近は画像の高精細化および出力の高速化が強く望まれるようになり、走査光学系を明るくするためにポリゴンミラーの偏向面の幅を大きくして、即ち、ポリゴンミラーの大きさを大きくした上に、該ポリゴンミラーを高速で回転させる必要に迫られている。
【０００７】
しかしながら大きくなったポリゴンミラーを高速で回転させるモーターの能力には限界があり、かつポリゴンミラー及びモーターにかかるコストも増大するという問題点もある。
【０００８】
これに対して例えば特開平６ー１４３６７７号公報で提案されているように、ポリゴンミラーの偏向面の主走査方向の幅よりも大きなレーザ光を該ポリゴンミラーに入射させることによって、該ポリゴンミラーの走査効率を上げるという方法が提案されている。
【０００９】
この方法は所謂オーバ−フィルド光学系（ＯＦＳ光学系）と称し、ポリゴンミラーの走査効率を上げることができるが、例えば複数の発光点（レーザチップ）を有するモノリシックなレーザ光源を使用した光学系においては、該複数の発光点の間隔が狭いレーザ光源（以下「小間隔のレーザ光源」とも称す。）しか使用することができないという問題点があった。
【００１０】
この理由は通常のモノリシックなレーザ光源のビーム間隔は１００μｍ前後のビーム間隔を有している。また走査光学系の副走査方向の結像倍率（副走査倍率）は３から１０倍程度である。従って被走査面上におけるビーム間隔を例えば６００ｄｐｉで４２．３μｍを確保するためには主走査方向に各発光点を並べ、副走査方向に対してわずかに傾ける構成をとることになる。この結果、レーザ光のファーフィルドの狭い方向を主走査方向にする必要が生じる。
【００１１】
ＯＦＳ光学系においては光スポットの被走査面の位置によりポリゴンミラーに入射するレーザ光の使用範囲が異なるためファーフィルドの狭い側の方を主走査方向に使用すると、被走査面上の位置における光量の不均一が問題点となる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら小間隔のレーザ光源を使用するためには被走査面上の副走査方向の画素間隔（ｄｐｉ）により、各発光点の間隔より光学系の倍率が決定され、これ以上の高解像度化を図ろうとすると副走査倍率を下げる必要があり、設計上難しいという問題点がある。
【００１３】
またレーザ光源のカップリング効率が悪化し、光量的に不利であるという問題点もある。さらに各発光点間の電気的及び熱的クロストークが小間隔のレーザ光源においては大きいため、さらなる高画質化の障害となる。また小間隔のレーザ光源は現状では赤外レーザに限られるため、短波長レーザを使用した高精細な光走査装置には適用できないといった問題点もある。
【００１４】
本発明は通常のレーザ光源（１００μｍ前後のビーム間隔を有する光源）を使用し、高速で高解像度の画像が得られる光走査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。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の光走査装置は、
複数の発光点を有するモノリシックなレーザ光源と、該レーザ光源から出射した複数のレーザ光を偏向反射させる偏向手段と、該偏向手段からの複数のレーザ光を被走査面に導光する走査光学系と、を有し、該複数のレーザ光で被走査面上を光走査する光走査装置において、
該レーザ光源から出射した複数のレーザ光は主走査断面内において該偏向手段の偏向面の幅よりも広い光束幅で該偏向面に入射しており、該被走査面上の像面照度の不均一を補正する補正手段を有していることを特徴としている。
【００１６】
請求項２の発明は請求項１の発明において、
前記補正手段は前記レーザ光源と前記被走査面との間に主走査方向の位置により透過率または反射率が異なる光学部材を有していることを特徴としている。
【００１７】
請求項３の発明は請求項１の発明において、
前記補正手段は前記レーザ光源の発光光量を前記被走査面上の走査位置により変化させることが可能なレーザ駆動回路を有していることを特徴としている。
【００１８】
請求項４の発明は請求項１、２又は３の発明において、
前記レーザ光源は複数の発光点の並び方向と主走査方向との成す角度をθとするとき、
０°＜θ＜１０°
の範囲内に配置されていることを特徴としている。
【００１９】
請求項５の発明は請求項１乃至４の何れか１項の発明において、
前記レーザ光源の複数の発光点を出射したレーザ光は発光の角度特性を有し、各発光点による角度特性の最大光量角度の差は０．５度以下であることを特徴としている。
【００２０】
請求項６の発明は請求項３の発明において、
前記被走査面における走査位置によるレーザ光の発光光量の制御は、全ての発光点について一括して制御可能であり、各発光点からのレーザ光は被走査面において同じ像面照度で発光させていることを特徴としている。
【００２１】
請求項７の発明は請求項３の発明において、
前記被走査面における走査位置によるレーザ光の発光光量の制御は、各発光点について独立に制御可能であり、各発光点からのレーザ光は被走査面において異なった照度分布で発光させていることを特徴としている。
【００２２】
請求項８の発明は請求項１乃至７の何れか１項の発明において、
前記レーザ光源からの複数のレーザ光の副走査方向の光束幅を小さくするビームコンプレッサーを有していることを特徴としている。
【００２３】
請求項９の発明は請求項１乃至８の何れか１項の発明において、
前記レーザ光源からの複数のレーザ光の主走査方向の光束幅を大きくするビームエクスパンダーを有していることを特徴としている。
【００２４】
請求項１０の発明は請求項９の発明において、
前記ビームエクスパンダーは主走査方向にパワーを有するアナモフィックレンズを有していることを特徴としている。
【００２５】
請求項１１の発明は請求項２の発明において、
前記光学部材は、前記レーザ光源と前記偏向手段との間に配置されており、画像中心を描画するレーザ光が通過する主走査方向の幅内で光量を低下する光学特性を有していることを特徴としている。
【００２６】
請求項１２の発明の画像形成装置は、
請求項１乃至１１の何れか１項の光走査装置と、被走査面に配置された感光体と、該光走査装置で走査されたレーザ光によって該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、該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、外部機器から入力されたコードデータを画像信号に変換して該光走査装置に出力せしめるプリンタコントローラと、を有することを特徴としている。
【００２７】
請求項１３の発明のレーザービームプリンタは、
請求項１乃至１１の何れか１項の光走査装置を用いて、前記被走査面上に設けた感光ドラムにレーザ光を導光することを特徴としている。
【００２８】
【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の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。
【００２９】
尚、本明細書においてポリゴンミラーによってレーザ光（光束）が偏向反射（偏向走査）される方向を主走査方向、走査光学系の光軸及び主走査方向と直交する方向を副走査方向と定義する。
【００３０】
同図において１はレーザ光源であり、２つの発光点（レーザチップ）を有するモノリシックなレーザ光源より成っており、２つの発光点が主走査方向に所定の間隔（１００μｍ前後）を有するように配置されている。尚、本実施形態における発光点の数は２つだが３つ以上でも良い。２はコリメーターレンズであり、レーザ光源１より出射された２つのレーザ光を略平行レーザ光（もしくは発散レーザ光もしくは収束レーザ光）に変換している。３は開口絞りであり、通過レーザ光を制限してビーム形状を整形している。
【００３１】
４はビームエクスパンダーであり、主走査方向にのみ負のパワー（屈折力）を有するアナモフィックレンズを有しており、レーザ光源１から出射した２つのレーザ光の主走査方向の光束幅を大きくしている。尚、このビームエクスパンダー４の主走査方向の倍率は５倍以上である。
【００３２】
５は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、ビームエクスパンダー４を通過した２つのレーザ光を副走査断面内で後述するポリゴンミラー８の偏向面（反射面）８ａにほぼ線像として結像させている。
【００３３】
６は補正手段であり、レーザ光源１とポリゴンミラー８との間に主走査方向の位置により透過率または反射率が異なる光学部材を有しており、被走査面１５上の像面照度の不均一を補正している。光学部材６は画像中心を描画するレーザ光が通過する主走査方向の幅内で光量を低下させる光学特性を有する光量補正フィルターより成っている。本実施形態ではこの光量補正フィルター６を主走査方向の位置により透過率が異なる透過率分布フィルターより構成している。尚、透過率分布フィルターに限らず、反射率分布フィルターを用いても良い。
【００３４】
７は折り返しミラーであり、透過率分布フィルター６を通過した２つのレーザ光をポリゴンミラー８側へ反射させている。尚、コリメーターレンズ２、開口絞り３、ビームエクスパンダー４、シリンドリカルレンズ５、折り返しミラー７、そして後述する走査光学系９等の各要素は入射光学系２１の一要素を構成している。
【００３５】
８は偏向手段としての光偏向器であり、ポリゴンミラー（回転多面鏡）より成り、モーター等の駆動手段（不図示）により図中矢印Ｒ方向に一定速度で回転している。本実施形態ではレーザ光源１から出射した２つのレーザ光を主走査断面内においてポリゴンミラー８の偏向面８ａの幅よりも広い光束幅で偏向面８ａに入射させている。
【００３６】
９は集光機能とｆθ特性とを有する走査光学系（ｆθレンズ系）であり、主走査方向に主にパワーを有する第１、第２の２枚の走査レンズ９ａ，９ｂを有している。また走査光学系９は入射光学系２１の一部をも兼ねており、ポリゴンミラー８によって偏向反射された画像情報に基づく２つのレーザ光を主走査断面内において被走査面としての感光ドラム面１５上に結像させ、かつ副走査断面内においてポリゴンミラー８の偏向面８ａと感光ドラム面１５との間を光学的に略共役関係にすることにより、倒れ補正機能を有している。
【００３７】
１０はアナモフィック非球面レンズであり、主に副走査方向にパワーを有している。１５は被走査面としての感光ドラム面である。
【００３８】
本実施形態においてモノリシックなレーザ光源１から出射された２つのレーザ光はコリメーターレンズ２によって略平行レーザ光に変換され、開口絞り３によりレーザ光が規制され、ビームエクスパンダーレンズ４により主走査方向にレーザ光が広げられ、シリンドリカルレンズ５に入射している。ここでシリンドリカルレンズ５に入射した略平行レーザ光は副走査断面内においてはレーザ光は収束して透過率分布フィルター６により光束内の光量分布が変更され、折り返しミラー７を介して第２、第１の走査レンズ９ｂ，９ａを透過し、ポリゴンミラー８の偏向面８ａに入射し、該偏向面８ａ近傍にほぼ線像（主走査方向に長手の線像）として結像している。このとき偏向面８ａに入射するレーザ光はポリゴンミラー８の回転軸と走査光学系９の光軸を含む副走査断面内において、該ポリゴンミラー８の回転軸と垂直な平面（ポリゴンミラー８の回転平面）に対して所定の角度で斜入射している（斜入射光学系）。また主走査断面内におけるレーザ光はそのままの状態で透過率分布フィルター６により光束内の光量分布が変更され、折り返しミラー７を介して第２、第１の走査レンズ９ｂ，９ａを透過することにより略平行レーザ光に変換され、ポリゴンミラー８の偏向角の中央、もしくは略中央から偏向面８ａに入射している（正面入射）。このときの略平行レーザ光の光束幅は主走査方向においてポリゴンミラー８の偏向面８ａのファセット幅に対し十分広くなるように設定している（オーバーフィルド光学系）。
【００３９】
そしてポリゴンミラー８の偏向面８ａで偏向反射された２つのレーザ光は第１、第２の走査レンズ９ａ，９ｂ、アナモフィック非球面レンズ１０を介して感光ドラム面１５上に導光され、該ポリゴンミラー８を矢印Ｒ方向に回転させることによって、該感光ドラム面１５上を矢印Ｓ方向（主走査方向）に光走査している。これにより記録媒体としての感光ドラム面１５上に画像記録を行なっている。
【００４０】
図２（Ａ）は本実施形態の光走査装置において光学系を主走査断面内に展開したときの説明図であり、図２（Ｂ）は同様に光学系を副走査断面内に展開したときの説明図である。図２（Ａ）、（Ｂ）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。
【００４１】
まず図２（Ａ）における主走査断面内の光学的作用について説明する。同図（Ａ）においてモノリシックなレーザ光源１から出射された２つのレーザ光はコリメーターレンズ２によって略平行レーザ光に変換され、開口絞り３によりレーザ光が規制され、ビームエクスパンダーレンズ４により主走査方向にレーザ光が広げられ、シリンドリカルレンズ５に入射する。シリンドリカルレンズ５を出射したレーザ光は透過率分布フィルター６により光束内の光量分布が変更され、走査光学系８に入射し、レーザ光をさらに平行レーザ光に近づける。走査光学系９から出射されたレーザ光はポリゴンミラー８の偏向面に入射してレーザ光の一部が偏向反射される。ポリゴンミラー８により偏向反射された２つのレーザ光は走査光学系９に再び入射し主走査方向に集光される。走査光学系９はポリゴンミラー８の偏向面の偏向角によるｆθ特性を補正する。走査光学系９を出射したレーザ光はアナモフィック非球面レンズ１０で屈折され、感光ドラム面１５上にスポットを形成する。そしてポリゴンミラー８を図１に示す矢印Ｒ方向に回転させることによって、該感光ドラム面１５上を矢印Ｓ方向（主走査方向）に光走査する。
【００４２】
次に図２（Ｂ）における副走査断面内の光学的作用について説明する。同図（Ｂ）においてモノリシックなレーザ光源１を出射した２つのレーザ光はコリメーターレンズ２により略平行レーザ光に変換され、開口絞り３によりレーザ光を規制される。開口絞り３で決められたレーザ光はビームエクスパンダーレンズ４を通過し、シリンドリカルレンズ５により副走査方向に集光され、透過率分布フィルター６を通過し、走査光学系９を通過した後、ポリゴンミラー８の偏向面８ａ上に結像する。
【００４３】
そしてポリゴンミラー８の偏向面８ａで偏向反射された２つのレーザ光は走査光学系９に入射した後、アナモフィック非球面レンズ１０に入射する。アナモフィック非球面レンズ１０に入射したレーザ光は副走査方向に集光され、感光ドラム面１５上にスポットを形成する。このときポリゴンミラー８の偏向面と感光ドラム面１５は共役関係にあるため偏向面の傾きによる副走査方向の結像位置がずれない、所謂倒れ補正系となっている。
【００４４】
図３はモノリシックなレーザ光源１から出射したレーザ光の発光状態を示した説明図である。同図において８１は第１の発光点、８２は第２の発光点であり、それぞれレーザ光が出射している状態を符番８３，８４で示している。
【００４５】
本実施形態においては同図のＸ方向を主走査方向、Ｚ方向を副走査方向となるように各発光点８１，８２を配置する。レーザ光源１は２つの発光点８１，８２の並び方向を主走査方向（Ｘ方向）に対して角度θ（θ＝２°）傾けて配置している。このときレーザ光の発散角度は主走査方向が狭く、副走査方向が広くなっている。またレーザ光源の２つの発光点８１，８２を出射したレーザ光は各々発光の角度特性を有している。尚、上記角度θは０°＜θ＜１０°の範囲内なら良い。
【００４６】
図４はこのときのレーザ光の光量分布を示した光量分布図である。同図において横軸方向が入射レーザ光の主走査方向の位置、縦軸が光強度である。同図の実線で囲まれた部分８５が軸上において、ポリゴンミラーの偏向面で反射される光量、破線で囲まれた部分８６がポリゴンミラーの偏向面が移動して、最軸外のレーザ光を反射したときの反射光量を示している。
【００４７】
同図からも明らかなように軸上において反射される光量よりも最軸外で反射される光量の方が少なく、これが感光ドラム面における主走査方向の最軸外の光量低下、すなわち像面照度分布の悪化となる。
【００４８】
図５は本発明の透過率分布フィルター６の透過率を示した光量分布図である。同図において横軸はレーザ光における主走査方向の位置、縦軸が透過率である。同図における光量分布は入射レーザ光の中央付近の光量を落とすことにより、結果的に感光ドラム面１５における像面照度を一様にしている。
【００４９】
この透過率分布フィルター６はレーザ光の主走査方向のレーザ発散角度に対して最適な形状であるが、実際にフィルターを制作する上では１種類で対応することがコスト的には望ましい。しかしながら実際のモノリシックなレーザ光源のレーザ発散角度はある程度のばらつきを有している。
【００５０】
図６はレーザ発光角の製品規格上のばらつきが生じた場合の端部の光量落ちの変動を示したグラフである。同図において横軸が入射系の主走査方向のＦｎｏ（Ｆナンバー）、縦軸が端部での光量落ちである。
【００５１】
実際には画像形成装置を制作する上ではこの端部の光量落ちの変動量は小さく抑えることが望ましく、実用上、光量変動をレンジで１０％以下とすることが望ましい。これを実現する方法としてはレーザチップの生産上で選別をかけて、レーザ光の広がり角度のばらつきを抑えるか、主走査方向についてできるだけ暗い光学系、同図においては主走査方向のＦｎｏをより小さくする暗い光学系とする必要がある。
【００５２】
一方、暗い光学系はレーザチップの発光量に対して使用している光量の効率であるカップリング効率が悪くなり、このまま通常の光学系で使用した場合には高出力のレーザチップが必要となり、実用上問題である。
【００５３】
本実施形態においては副走査方向のＦｎｏを明るくすることで対応している。実際にはＯＦＳ光学系においては走査光学系としては縮小系とする必要があり、このため副走査方向の絞りを広げて明るくしようとすると入射光学系の全長が長くなる。
【００５４】
そこで本実施形態においては縦倍率の許容範囲でコリメーターレンズ２の焦点距離を短くすることで副走査方向について明るくし、ビームエクスパンダーであるアナモフィックレンズ４を入射光学系２１に挿入することにより主走査方向については暗い光学系とすることで、光量分布と光量のバランスを得ている。
【００５５】
このように本実施形態では上述の如く光量補正フィルター６をレーザ光源１とポリゴンミラー８との間の光路中に設けることにより、通常のレーザ光源（１００μｍ前後のビーム間隔を有する光源）によりオーバーフィルド走査光学系を構成することができ、これにより高速で高解像度の画像を得ることができる。
【００５６】
尚、本実施形態では光量補正フィルター６をレーザ光源１とポリゴンミラー８との間の光路中に設けたが、これに限らず、レーザ光源１と感光ドラム面１５との間の光路中ならどこに設けても良い。
【００５７】
（実施形態２）
次に本発明の実施形態２について説明する。
【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発光点（レーザチップ）による角度特性の最大光量角度差が０．５度以下のモノリシックなレーザ光源を選別して用いたことである。その他の構成およ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】
図７は本発明の実施形態２のレーザチップの出射方向による端部での光量低下を示したグラフである。同図において横軸が感光ドラム面における画像中心をゼロとおいたときの像高、縦軸が画像中心の光量に対する光量落ちの比率である。図８はモノリシックなレーザ光源の光量分布の一例である。同図において横軸がレーザ光軸を０度とおいたときの光線放射角度、縦軸が光量である。
【００６０】
図７に示したようにレーザチップによっては製造誤差により、図８に示したようにレーザチップの放射角度が異なる場合が考えられる。例えばこの角度差Δθが０．２度のときの光量分布を示したものが図７である。
【００６１】
従って、この角度差Δθは特にモノリシックなマルチレーザをレーザ光源として使用した場合にはレーザチップを相対的に傾けて調整するわけにはいかないために光量分布の補正が光学的には難しい。
【００６２】
そこで本実施形態においてはこの相対差を０．５度以下のものを選別することで比較的明るい光学系において、各レーザチップによる像面照度の差をレンジで１０％以下に抑え問題のないレベルとしている。
【００６３】
（実施形態３）
次に本発明の実施形態３について説明する。
【００６４】
本実施形態において前述の実施形態１又は２と異なる点は補正手段としてレーザ光源の発光光量を被走査面上の走査位置により変化させることが可能なレーザ駆動回路を用いたことである。その他の構成および光学的作用は実施形態１又は２と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【００６５】
即ち、本実施形態ではレーザ駆動回路により、上記の各レーザチップによるレーザ放射角度の差に対して電気的に発光光量を像高によって変えることにより、各レーザチップによる感光ドラム面上の像面照度分布を一様にしている。
【００６６】
このレーザ駆動回路は全てのレーザチップについて一括して制御可能であり、各レーザチップからのレーザ光は被走査面において同じ像面照度で発光させることが可能である。もしくはレーザ駆動回路は各レーザチップについて独立に制御可能であり、各レーザチップからのレーザ光は被走査面において異なった照度分布で発光させることが可能である。
【００６７】
図９は電気的な補正を行う場合の動作を説明するためのブロック図である。同図に示したようにイメージプロセッサから送られてきた画像データはガンマが補正され、ＢＤ検出に同期して電気的な補正手段としてのレーザドライバ回路に送られる。またメモリー等から光量補正データを入手した光量補正回路は、レーザドライバ回路に補正のための信号を送る。レーザドライバ回路はこの補正信号に従って、半導体レーザを発光させる。これによりモノリシックなレーザ光源を使用することにより、被走査面の端部において発生する光量低下を補正することができる。
【００６８】
さらにモノリシックなレーザ光源の各レーザチップの放射角度の中心のずれについても各々のレーザチップについて同様の補正を行うことにより被走査面上の光量分布を一様に補正することができる。
【００６９】
（実施形態４）
図１０は本発明の実施形態４のマルチビーム光源１からポリゴンミラー８までを示した副走査方向の要部断面図（副走査断面図）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。
【００７０】
本実施形態において前述の実施形態１、２又は３と異なる点は入射光学系にビームコンプレッサー８４を設け、主走査方向のＦｎｏを大きくしたことである。その他の構成および光学的作用は実施形態１、２又は３と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【００７１】
即ち、同図において８４はビームコンプレッサーであり、副走査方向に正のパワー（屈折力）を有する凸レンズ８４ａと、副走査方向に負のパワーを有する凹レンズ８４ｂの２枚のアナモフィックレンズより成っており、レーザ光源からの複数のレーザ光の副走査方向の光束幅を小さくしている。
【００７２】
モノリシックなレーザ光源を使用した走査光学系においては入射光学系の主走査方向のＦｎｏを大きくすることで像面照度の不均一を補正する。これは主走査方向を暗くしたため光量が不足することが想定される。特にファーフィルドの広い方を副走査方向に使用している場合、副走査方向を明るくすることにより、効率的に光量を確保することが可能となる。
【００７３】
一方、副走査方向の絞りを広げて光量を確保しようとすると、シリンドリカルレンズとポリゴンミラーの偏向面の距離を大きくとる必要があり、走査光学系の全長が長くなる。これを防ぐ方法として入射光学系に副走査方向のビーム径を小さくするビームコンプレッサーを入れることで対応可能である。即ち、副走査方向についてビームの発散角度を広くレーザ光を取り込んで、ビームコンプレッサーで副走査方向の光束幅を絞ることで、入射光学系に所望な副走査方向のビーム径とすることで、入射光学系の全長を比較的短くしたまま光学系を構成することができる。
【００７４】
本実施形態においてレーザ光源１から出射した２つのレーザ光はコリメーターレンズ２により略平行レーザ光とされ、開口絞り３により副走査方向についての光束幅が規制され、ビームコンプレッサー８４に入射し、光束幅を副走査方向に縮小する。これにより本実施形態では副走査方向については比較的明るい光学系でレーザ光源１のカップリング効率を改善させた上でシリンドリカルレンズ５に入射する副走査方向の光束幅を狭くすることができ、またシリンドリカルレンズ５とポリゴンミラー８の偏向面の距離を短くすることができる。
【００７５】
尚、本実施形態ではビームコンプレッサー８４として凸レンズ８４ａと凹レンズ８４ｂの２枚のアナモフィックレンズより構成したが、これに限らず例えば２枚のプリズムで構成しても上述の実施形態４と同様な効果を得ることができる。
【００７６】
［カラー画像形成装置］
図１１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、光走査装置（光走査光学系）を４個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。図１１において、６０はカラー画像形成装置、１１，１２，１３，１４は各々実施形態１、２、３、４に示したいずれかの構成を有する光走査装置、２１，２２，２３，２４は各々像担持体としての感光ドラム、３１，３２，３３，３４は各々現像器、５１は搬送ベルトである。尚、図１１においては現像器で現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器（不図示）と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器（不図示）とを有している。
【００７７】
図１１において、カラー画像形成装置６０には、パーソナルコンピュータ等の外部機器５２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５３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、それぞれ光走査装置１１，１２，１３，１４に入力される。そして、これらの光走査装置からは、各画像データに応じて変調された複数の光ビーム４１，４２，４３，４４が射出され、これらの光ビームによって感光ドラム２１，２２，２３，２４の感光面が主走査方向に走査される。
【００７８】
本実施態様におけるカラー画像形成装置は光走査装置（１１，１２，１３，１４）を４個並べ、各々がＣ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各色に対応し、各々平行して感光ドラム２１，２２，２３，２４面上に画像信号（画像情報）を記録し、カラー画像を高速に印字するものである。
【００７９】
本実施態様におけるカラー画像形成装置は上述の如く４つの光走査装置１１，１２，１３，１４により各々の画像データに基づいた複数の光ビームを用いて各色の潜像を各々対応する感光ドラム２１，２２，２３，２４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。
【００８０】
前記外部機器５２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６０とで、カラーデジタル複写機が構成される。
【００８１】
尚、本発明ではカラー画像形成装置に実施形態１、２，３又は４の光走査装置を適用したが、もちろんモノクロ画像形成装置に適用しても良い。
【００８２】
【発明の効果】
本発明によれば前述の如く被走査面上の像面照度の不均一を補正する補正手段を設けることにより、通常のレーザ光源（１００μｍ前後のビーム間隔を有する光源）によりオーバーフィルド走査光学系を構成することができ、これにより高速で高解像度の画像を得ることができる光走査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の光学系を展開したときの説明図
【図３】モノリシックなレーザ光源付近の説明図
【図４】レーザ光の光量分布を示した光量分布図
【図５】本発明の実施形態１の透過率分布フィルターの透過率を示した光量分布図
【図６】主走査方向のファーフィルド分布と端部の光量落ちとの関係を示したグラフ
【図７】本発明の実施形態２のレーザチップの出射方向による端部での光量低下を示したグラフ
【図８】モノリシックなレーザ光源の光量分布を示した説明図
【図９】本発明の実施形態３の電気的な補正を行う場合の動作を説明するブロック図
【図１０】本発明の実施形態４の主要部分の副走査断面図
【図１１】本発明の光走査装置を用いたカラー画像形成装置の副走査断面図
【図１２】従来の光走査装置の要部概略図
【符号の説明】
１　レーザ光源
２　コリメーターレンズ
３　開口絞り
４　ビームエクスパンダー
５　シリンドリカルレンズ
６　補正手段
７　折り返しミラー
８　偏向手段
９　走査光学系
１０　アナモフィック非球面レンズ
１５　被走査面
１１、１２、１３、１４　光走査装置
２１、２２、２３、２４　像担持体（感光ドラム）
３１、３２、３３、３４　現像器
４１　搬送ベルト
５１　マルチビームレーザー
５２　外部機器
５３　プリンタコントローラ
６０　カラー画像形成装置

Claims

複数の発光点を有するモノリシックなレーザ光源と、該レーザ光源から出射した複数のレーザ光を偏向反射させる偏向手段と、該偏向手段からの複数のレーザ光を被走査面に導光する走査光学系と、を有し、該複数のレーザ光で被走査面上を光走査する光走査装置において、
該レーザ光源から出射した複数のレーザ光は主走査断面内において該偏向手段の偏向面の幅よりも広い光束幅で該偏向面に入射しており、該被走査面上の像面照度の不均一を補正する補正手段を有していることを特徴とする光走査装置。
前記補正手段は前記レーザ光源と前記被走査面との間に主走査方向の位置により透過率または反射率が異なる光学部材を有していることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
前記補正手段は前記レーザ光源の発光光量を前記被走査面上の走査位置により変化させることが可能なレーザ駆動回路を有していることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
前記レーザ光源は複数の発光点の並び方向と主走査方向との成す角度をθとするとき、
０°＜θ＜１０°
の範囲内に配置されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の光走査装置。
前記レーザ光源の複数の発光点を出射したレーザ光は発光の角度特性を有し、各発光点による角度特性の最大光量角度の差は０．５度以下であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の光走査装置。
前記被走査面における走査位置によるレーザ光の発光光量の制御は、全ての発光点について一括して制御可能であり、各発光点からのレーザ光は被走査面において同じ像面照度で発光させていることを特徴とする請求項３記載の光走査装置。
前記被走査面における走査位置によるレーザ光の発光光量の制御は、各発光点について独立に制御可能であり、各発光点からのレーザ光は被走査面において異なった照度分布で発光させていることを特徴とする請求項３記載の光走査装置。
前記レーザ光源からの複数のレーザ光の副走査方向の光束幅を小さくするビームコンプレッサーを有していることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の光走査装置。
前記レーザ光源からの複数のレーザ光の主走査方向の光束幅を大きくするビームエクスパンダーを有していることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の光走査装置。
前記ビームエクスパンダーは主走査方向にパワーを有するアナモフィックレンズを有していることを特徴とする請求項９記載の光走査装置。
前記光学部材は、前記レーザ光源と前記偏向手段との間に配置されており、画像中心を描画するレーザ光が通過する主走査方向の幅内で光量を低下する光学特性を有していることを特徴とする請求項２記載の光走査装置。
請求項１乃至１１の何れか１項の光走査装置と、被走査面に配置された感光体と、該光走査装置で走査されたレーザ光によって該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、該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、外部機器から入力されたコードデータを画像信号に変換して該光走査装置に出力せしめるプリンタコントローラと、を有することを特徴とする画像形成装置。
請求項１乃至１１の何れか１項の光走査装置を用いて、前記被走査面上に設けた感光ドラムにレーザ光を導光することを特徴とするレーザービームプリンタ。