JP2007093774A - 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 環境変動や波長変動に対して感光ドラム面上の光量変動を防止し、画像の再現性を良好に維持すると共に、高精彩な画質を満足させ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得ること。
【解決手段】 波長が４５０nm以下の光束を放射する光源手段１と、該光源手段から出射した光束を偏向走査する偏向手段５に入射させる入射光学系ＬＡと、該偏向手段で偏向した光束を被走査面８上に導光する結像光学系６とを具備する光走査装置において、該光源手段から放射される光束の波長変動に伴う該入射光学系と該結像光学系の分光透過率の変動を検出する光量検知手段１４と、該光量検知手段で検知された検出値に基づいて該光源手段の出力を制御する制御手段１５と、を有し、該制御手段は、温度変化があったとき、該光源手段の出力を制御すること。
【選択図】 図１

Description

本発明は光走査装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、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。

従来よりレーザービームプリンター（ＬＢＰ）等の光走査装置においては画像信号に応じて光源手段から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る。そして偏向された光束をｆθ特性を有する走査光学系（結像光学系）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集束させ、その面上を光走査して画像記録を行っている。

図１６は従来の光走査装置の要部概略図である。

同図において光源手段８１から出射した発散光束はコリメータレンズ８３により略平行光束に変換され、絞り８２によって該光束を制限して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８４に入射している。シリンドリカルレンズ８４に入射した略平行光束のうち主走査断面内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集束して回転多面鏡から成る偏向手段８５の偏向面（反射面）８５ａにほぼ線像として結像している。

そして偏向手段８５の偏向面８５ａで偏向された光束を結像光学系８６を介して被走査面としての感光ドラム面８７上に導光する。そして偏向手段８５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８７上を矢印Ｂ方向に光走査して画像情報の記録を行なっている。

上記の光走査装置においては感光ドラム面８７上を光スポットで走査する前に該感光ドラム８７面上における画像形成を開始するタイミングを調整するために、光検出器としてのＢＤ（beam detector）センサ−８９が設けられている。このＢＤセンサー８９は光偏向器８５で反射偏向された光束の一部であるＢＤ光束、即ち感光ドラム面８７上の画像形成領域を走査する前の画像形成領域外の領域を走査しているときの光束を受光する。このＢＤ光束はＢＤミラー８８で反射され、ＢＤレンズ（不図示）で集光されてＢＤセンサー８９に入射する。そしてこのＢＤセンサー８９の出力信号からＢＤ信号（同期信号）を検出し画像処理部９１に入力されて、画像走査用の画像クロックと同期を取り、画像記録開始のタイミング制御を行う。

そして画像処理部９１に入力された画像信号は画像書き込み開始が制御されたタイミングにより画像クロックに従って半導体レーザー駆動部９２に出力され、上述した経路でレーザー偏向走査が実行される。また半導体レーザー８１内部のレーザー近傍付近に配置されたフォトダイオードからの情報を検出し、この情報から半導体レーザー８１の出射パワーが標準光量となるようにＡＰＣ（Automatic Power Control）制御がなされる。

しかしながら、ＡＰＣにより半導体レーザー８１の発光量を一定にするフィードバック制御は、あくまで該半導体レーザ−８１の素子チップ面上で所定の標準光量（標準パワー）が得られるような動作である。

一方、電子写真プロセスにおいて実際に必要とされるのは、感光ドラム面上の光量（パワー）である。ところが必ずしもＡＰＣ動作だけでは、感光ドラム面上の光量の経時的な劣化に対する保証はされない。

図１７に波長による一般の硝材の透過率特性を示す。同図に示すように一般的に赤外領域から可視の４５０nm付近までは９０％以上のほぼ一定の透過率を示している。しかしながら、一般にガラスは紫外領域で光を吸収してしまうため、透過できる光の波長には下限（吸収端）が存在する。同図に示すように波長４５０nmより波長が短くなる領域においては急激に透過率が低下しているのが分かる。

ところで、近年ではさらなる印字の高精度が求められている。最近ではブルーレーザー（青紫色の半導体レーザー）など波長４５０nm以下の短波長の光を放射する光源を用いた光走査装置が種々と提案されている（特許文献１参照）。

特許文献１では波長４５０nm以下の短波長の光を放射する光源を使うことで、光走査装置が被走査面上に形成する光スポットを小径化して印字の高精彩化を図っている。
特開２００２−２７７８０３号公報

しかしながら、波長４５０nm以下の波長領域においては上述したように半導体レーザーの波長変化に対する硝材の透過率変化が従来の赤外領域に比べて大きい。したがって、温度変化などの環境要因のためレーザーの発信波長が変化した場合、ＡＰＣ動作により半導体レーザーの発光量を一定にしても各光学素子の透過率が変化するために感光ドラム面上の光量が一定にならない。その結果、画像の再現性を良好に維持できないという問題点が生じてしまう。

本発明は環境変動や波長変動に対して感光ドラム面上の光量変動を防止し、画像の再現性を良好に維持すると共に、高精彩な画質を満足させ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の提供を目的とする。

請求項１の発明の光走査装置は、
波長が４５０nm以下の光束を放射する光源手段と、該光源手段から出射した光束を偏向走査する偏向手段に入射させる入射光学系と、該偏向手段で偏向した光束を被走査面上に導光する結像光学系とを具備する光走査装置において、
該光源手段から放射される光束の波長変動に伴う該入射光学系と該結像光学系の分光透過率の変動を検出する光量検知手段と、
該光量検知手段で検知された検出値に基づいて該光源手段の出力を制御する制御手段と、を有し、
該制御手段は、温度変化があったとき、該光源手段の出力を制御することを特徴としている。

請求項２の発明は請求項１の発明において、
前記光量検知手段は、前記被走査面又は該被走査面と共役の位置に配置されていることを特徴としている。

請求項３の発明の光走査装置は、
波長が４５０nm以下の光束を放射する光源手段と、該光源手段から出射した光束を偏向走査する偏向手段に入射させる入射光学系と、該偏向手段で偏向した光束を被走査面上に導光する結像光学系とを具備する光走査装置において、
該結像光学系を構成する屈折光学素子はアッベ数４０以上の材料より成り、
該光源手段から放射される光束の波長変動に伴う該入射光学系の分光透過率の変動を検出する光量検知手段と、
該光量検知手段で検知された検出値に基づいて該光源手段の出力を制御する制御手段と、を有し、
該制御手段は、温度変化があったとき、該光源手段の出力を制御することを特徴としている。

請求項４の発明は請求項３の発明において、
前記光量検知手段は、前記光源手段と前記偏向手段との光路間の光束を検出することができる位置に配置されていることを特徴としている。

請求項５の発明の光走査装置は、
波長が４５０nm以下の光束を放射する光源手段と、該光源手段から出射した光束を偏向走査する偏向手段に入射させる入射光学系と、該偏向手段で偏向した光束を被走査面上に導光する結像光学系とを具備する光走査装置において、
該光源手段から出射した光束の一部を分割する光分割手段と、該光分割手段で分割された光束を検出する光量検知手段と、該光分割手段と該光量検知手段との間に配置した補正板と、を有し、
該補正板は、該光源手段から放射される光束の波長変動に伴う該入射光学系と該結像光学系の分光透過率の変動と同一又は比例する光学特性を有しており、
温度変化があったとき、該光量検知手段で検知された検出値に基づいて、該光源手段の出力を制御する制御手段を有することを特徴としている。

請求項６の発明の光走査装置は、
波長が４５０nm以下の光束を放射する光源手段と、該光源手段から出射した光束を偏向走査する偏向手段に入射させる入射光学系と、該偏向手段で偏向した光束を被走査面上に導光する結像光学系とを具備する光走査装置において、
該光源手段から出射した光束の一部を分割する光分割手段と、該光分割手段で分割された光束を検出する光量検知手段と、を有し、
該光量検知手段は、該光源手段から放射される光束の波長変動に伴う該入射光学系と該結像光学系の分光透過率の変動と同一又は比例する感度特性を有しており、
温度変化があったとき、該光量検知手段で検知された検出値に基づいて、該光源手段の出力を制御する制御手段を有することを特徴としている。

請求項７の発明の光走査装置は、
波長が４５０nm以下の光束を放射する複数の発光部を有する光源手段と、該複数の発光部から出射した複数の光束を偏向走査する偏向手段に入射させる入射光学系と、該偏向手段で偏向した複数の光束を被走査面上に導光する結像光学系とを具備する光走査装置において、
該光源手段と該偏向手段との間の光路中に波長変動補正板を有し、該波長変動補正板は、該光源手段から放射される光束の波長の変動領域において、該入射光学系と該結像光学系の分光透過率分布と逆の分光透過率分布を有する材料より成ることを特徴としている。

請求項８の発明は請求項７の発明において、
前記波長変動補正板は、前記光源手段の複数の発光部から放射された光束間に波長差があるとき各光束が前記被走査面に入射するときの光束間の光量差を少なくする分光透過率分布を有していることを特徴としている。

請求項９の発明の光走査装置は、
波長が４５０nm以下の光束を放射する光源手段と、該光源手段から出射した光束を偏向走査する偏向手段に入射させる入射光学系と、該偏向手段で偏向した光束を被走査面上に導光する結像光学系とを具備する光走査装置において、
該光源手段の周囲に、温度を検出する温度センサーと、該温度センサーからの出力信号に基づいて該光源手段から放射される光束の波長変動に伴う該入射光学系と該結像光学系の分光透過率の変動を予測する予測手段と、
該予測手段からの信号に基づいて、該光源手段の出力を制御する制御手段を有することを特徴としている。

請求項１０の発明の画像形成装置は、
請求項１乃至９の何れか１項に記載の光走査装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記光走査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、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有することを特徴としている。

請求項１１の発明の画像形成装置は、
請求項１乃至９の何れか１項に記載の光走査装置と、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光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラとを有していることを特徴としている。

請求項１２の発明のカラー画像形成装置は、
各々が請求項１乃至９の何れか１項に記載の光走査装置の被走査面に配置され、互いに異なった色の画像を形成する複数の像担持体とを有することを特徴としている。

請求項１３の発明は請求項１２の発明において、
外部機器から入力した色信号を異なった色の画像データに変換して各々の光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラを有していることを特徴としている。

本発明によれば環境変動や波長変動に対して感光ドラム面上の光量変動を防止し、画像の再現性を良好に維持すると共に、高精彩な画質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。

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

図１は本発明の実施例１における光走査装置の原理を示した原理図（要部斜視図）である。

尚、以下の説明において、主走査方向とは回転多面鏡の回転軸及び結像光学系の光軸に垂直な方向（回転多面鏡で光束が反射偏向（偏向走査）される方向）である。副走査方向とは回転多面鏡の回転軸と平行な方向である。また主走査断面とは主走査方向と結像光学系の光軸を含む平面である。また副走査断面とは主走査断面と垂直な断面である。

図２(Ａ),(Ｂ)は各々本発明の実施例１の具体例を示した要部断面図である。同図(Ａ)は主走査方向の要部断面図(主走査断面図)、同図(Ｂ)は副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。図３は本発明の実施例１の主走査方向及び副走査方向の像面湾曲を示した図である。

図２(Ａ),(Ｂ)において、１は光源手段であり、例えば波長λが４５０ｎｍ以下（本実施例では４０５ｎｍ）の光束を発振する青紫色の半導体レーザー（短波長レーザー）より成っている。３は正の屈折力（パワー）を有する第１のレンズ（負レンズ3aと正レンズ3bとの貼り合わせレンズ）であり、半導体レーザー１から出射した光束を平行光束に変換している。７は負の屈折力を有する第２のレンズ（球面レンズ）であり、第１のレンズ３で平行光束に変換された光束を発散光束に変換している。２は開口絞りであり、通過光束を規制してビーム形状を整形している。４は副走査断面内（副走査方向）に正の屈折力を有する光学系（シリンドリカルレンズ）であり、開口絞り２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５aにほぼ線像として結像させている。９は折り返しミラーであり、シリンドリカルレンズ４を通過した光束の光路を光偏向器５側へ折り曲げている。

尚、第１のレンズ３、第２のレンズ７、開口絞り２、シリンドリカルレンズ４、折り返しミラー９、そして後述する第１、第２の結像レンズ6a、6bの各要素は第１の光学系（入射光学系）ＬＡの一要素を構成している。また主走査断面内においては第２のレンズ７、シリンドリカルレンズ４と後述する第１、第２の結像レンズ6a、6bとの４枚のレンズでアフォーカル系を構成している。

５は偏向手段としての光偏向器（ポリゴンミラー）であり、モーター等の駆動手段（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。

６はｆθ特性を有する第２の光学系（結像光学系）であり、第１、第２、第３の結像レンズ6a,6b,6cを有している。第１の結像レンズ6aはガラスレンズより成る球面レンズであり、第２の結像レンズ6bはガラスレンズより成るシリンドリカルレンズである。第１、第２の結像レンズ6a,6bは主走査方向の像面湾曲とｆθ特性とを両立させている。第３の結像レンズ6cはプラスチックレンズより成り、主走査方向と副走査方向とで互いに異なるパワーを有するアナモフィックレンズであり、副走査方向の像面湾曲を満足させている。また第１、第２の結像レンズ6a,6bは第１の光学系ＬＡの一部をも構成している。８は被走査面としての感光ドラム面である。

１３は反射ミラー（以下「ＢＤミラー」とも記す。）であり、主走査方向の走査線上に配置されており、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の同期検知用の光束（ＢＤ光束）を後述する同期検出素子１０側へ反射させている。１２は同期検出用のスリット（以下「ＢＤスリット」とも記す。）であり、感光ドラム面８と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。１１は集光レンズ（以下「ＢＤレンズ」とも記す。）であり、ＢＤミラー１３と後述するＢＤセンサー１０とを共役な関係にする為のものであり、ＢＤミラー１３の面倒れを補償している。１０は同期検出素子としての光センサー（以下「ＢＤセンサー」とも記す。）である。本実施例ではＢＤセンサー１０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。

尚、ＢＤスリット１２，ＢＤレンズ１１，そしてＢＤセンサー１０との各要素は書き出し位置検出光学系(BD光学系)の一要素を構成している。

１４は光量検知手段としての光量検知センサー(フォトディテクター）であり、半導体レーザー１から放射される光束の波長変動に伴う入射光学系ＬＡと結像光学系６の分光透過率の変動を検出している。

光量検知センサー１４は感光ドラム面８又は該感光ドラム面８と共役の位置で、かつ有効走査範囲外に配置されている。

本実施例では感光ドラム面８への画像の書き終わり時（もしくは画像の書き出し時）に光束が光量検知センサー１４を通過することで光量を測定し、上記の如く入射光学系ＬＡと結像光学系６の分光透過率の変動を検出している。

１５は制御手段であり、光量検知センサー１４で検知された検出値に基づいて半導体レーザー１の出力が標準光量と成るように制御（ＡＰＣ）している。

１６は半導体レーザー駆動部であり、制御手段１５または後述する画像処理部１７からの信号に基づいて半導体レーザー１を駆動している。

１７は画像処理部であり、ＢＤセンサー１０の出力信号からＢＤ信号（同期信号）を検出し、画像走査用の画像クロックと同期を取り、画像記録開始のタイミング制御を半導体レーザー駆動部１６を介して行っている。

本実施例において半導体レーザー（短波長レーザー）１から光変調され出射した光束は第１のレンズ３によって平行光束に変換され、第２のレンズ７によって発散光束に変換され、開口絞り２によって光束を制限して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に入射した光束のうち副走査断面内における光束は収束して第２、第１の結像レンズ6b，6aを通過して光偏向器５の偏向面５ａに入射し、該偏向面５ａ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５ａに入射する光束を光偏向器５の回転軸と第２の光学系６の光軸を含む副走査断面内から、該光偏向器５の回転軸と垂直な平面（光偏向器５の回転平面）に対して斜入射角度0.8度という小さな角度で入射させ、入射光束と偏向光束とを分離している。

尚、図１では簡単のために光源手段１と入射光学系ＬＡが主走査断面内にあるものと示している。

また主走査断面内における光束は発散して第２、第１の結像レンズ6b，6aを通過することによって平行光束に変換され、光偏向器５の偏向角の中央、もしくは略中央から偏向面５ａに入射している。このときの平行光束の光束幅は主走査方向において光偏向器５の偏向面５ａのファセット幅に対して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）。そして、光偏向器５の偏向面５ａで偏向反射された光束は第１、第２、第３の結像レンズ6a,6b,6cを介して感光ドラム面８に導光され、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上に画像記録を行っている。

このとき本実施例においては感光ドラム面８上を光スポットで走査する前に該感光ドラム面８上における画像形成を開始するタイミングを調整する。そのためにＢＤ（beam detector）センサ−１０により光偏向器５で反射偏向された光束の一部であるＢＤ光束、即ち感光ドラム面８上の画像形成領域を走査する前の画像形成領域外の領域を走査している時の光束を受光している。このＢＤ光束はＢＤミラー１３で反射され、ＢＤスリット１２でその光量が制限され、ＢＤレンズ１１で集光されてＢＤセンサー１０に入射する。そしてこのＢＤセンサー１０の出力信号からＢＤ信号（同期信号）を検出し、このＢＤ信号に基づいて感光ドラム面８における画像記録の開始タイミングを調整している。

表−１に本発明の実施例１の各レンズの光学配置及び形状を示す。表−２に本実施例における各レンズの硝材名及びアッベ数を示す。

市販されている波長405nmのブルーレーザー（青紫色の半導体レーザー）において、レーザー近傍の温度が20度上昇するとレーザーの波長が１nm以上変化する。このとき負レンズ3a、正レンズ3b、球面レンズ7、シリンドリカルレンズ4、第１、第２、第３の結像レンズ6a,6b,6cの透過率変動はそれぞれ順に0.48%、0.03%、0.02%、0.02%、0.65%、0.35%、0.02%である。さらに半導体レーザー１からの光束は第１、第２の結像レンズ6a,6bをそれぞれ２回通過(ダブルパス)するために感光ドラム面８上においては2.55%だけ変動することになる。

一般に写真等の高画質の再現性を満足させるためには感光ドラム面８上に入射する光量の変動を0.5％以内に抑えなければならない。

そこで本実施例では図４に示すフローチャートに基づいて、任意のタイミングで（例えば温度変化があった時）光量検知センサー１４での検知光量PDと初期光量PD₀とを比較する。両者PD、PD₀に差がある場合は、感光ドラム面８で所定の光量になるようにレーザーの印加電流を制御手段１５により制御することで、硝材を通過する際の透過率変動分を考慮したＡＰＣ動作を行う。両者PD、PD₀が等しくなるまで、上記の手順を繰り返すことにより、感光ドラム面８上の光量の変動を0.5％以内に抑えることができる。

尚、本実施例では光量検知センサー１４とＢＤセンサ−１０とをそれぞれ別々に設けたが、これに限らず、例えばＢＤセンサ−１０に光量を検知できる手段、もしくは光量検知センサー１４にＢＤ光束を検知できる手段を設けて構成しても良い。これにより部品点数を削減することができる。

図５は本発明の実施例２における光走査装置の原理を示した原理図（要部斜視図）である。図６は本発明の実施例２の具体例を示した要部断面図である。図７は本発明の実施例２の主走査方向及び副走査方向の像面湾曲を示した図である。図５、図６において図１、図２に示した要素と同一要素には同符番を付している。

本実施例において前述の実施例1と異なる点は、光偏向器５で偏向された光量検知用の光束を結像光学系６を通過させずに光量検知手段１４に導光したことである。例えば光量検知手段１４を光源手段１と光偏向器５との光路間（図６）または光源手段１と結像光学系６との光路間（図５）の光束を検出する位置に配置したことである。その他の構成及び光学的作用は実施例1と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。

即ち、光量を検知するためには光量検知センサー１４面に光束が一定時間照射している必要がある。感光ドラム面８上の走査スピードが非常に速い走査光学系の場合、光量を検知する光量検知センサー１４が感光ドラム面８近傍にあると、該光量検知センサー１４を通過する時間が短いので光量を正確に検知できない場合がある。

そこで本実施例では半導体レーザー１から放射される光束の波長変動に伴う入射光学系ＬＡの分光透過率の変動を検出する光量検知センサー１４を図５または図６に示す位置に配置している。図６では半導体レーザー１と光偏向器５との光路間の光束を検出する位置に配置している。図５では光源手段１と結像光学系６との光路間に配置している。これにより光量検知精度を向上させている。

図６ではシリンドリカルレンズ４とポリゴンミラー５との間に配したハーフミラー２０を介して、反射光は結像光学系６を通過して感光ドラム８へ向かう。一方、透過光は絞り２３を通過後、球面レンズ２２によって集光されて光量検知センサー１４に入射し、光量が測定される。

図５、図６では光量検知センサー１４で検知された光量は結像光学系６の透過率変動を反映していない。そこで本実施例では結像光学系６の材料を適切に選択している。

一般に硝材の透過率Ｔは、一般的に次のように表すことができる。

Ｔ=exp(−4πk・d／λ)・・・（1）
ここで、dは硝材の厚み、kは消衰係数と呼ばれるものである。

短波長光がレンズを透過するためには、レンズに用いられているガラスの吸収端ができるだけ短波長側にある必要があり、吸収端はガラスの分散が小さい。すなわちガラスの屈折率の波長依存性が小さいほど短波長側にあることが知られており、短波長光においても高透過率を得るためにはガラスの分散が小さいことが望ましい。

図８に市販の光学ガラスのアッベ数νと波長が395nmから420nmに変化したときにおける透過率の変動量を示す。同図は株式会社オハラ製のガラスを参考にしている。

同図より明らかなように、硝材のアッベ数νが大きくなればなるほど波長405nm近傍における透過率の変動が少なくなっているのが分かる。また上記関係式(1)より明らかなように、硝材が厚いほど透過率Ｔは低下する。

一般的に入射光学系ＬＡを構成するレンズの厚みが3〜5mm程度なのに対して、結像光学系６を構成するレンズの厚みがｆθ特性と像面湾曲量を良好にさせるために5〜10mm程度と比較的厚くなる。そのため結像光学系６を構成する硝材のアッベ数を大きくすることで、入射光学系ＬＡのみの透過光量でＡＰＣ動作させて光量を一定に保っても、感光ドラム面８上の光量のバラツキに影響が少ないと考えられる。

図８より結像光学系６を構成する各結像レンズの材質のアッベ数が４０以上であれば波長変動による結像光学系６の透過率変動が少ないため望ましい。

そこで本実施例では下記の表−４に示すように結像光学系６を構成する屈折光学素子としての第１、第２、第３の結像レンズ6a,6b、6cに、その材質のアッベ数が各々４０以上の硝材を用いることにより、上記の課題を解決している。

表−３に本発明の実施例１の各レンズの光学配置及び形状を示す。表―４に本実施例における各レンズの硝材名及びアッベ数を示す。

本実施例では実施例１に比して第１の結像レンズ6aおよび第２の結像レンズ6bの硝材をs-bsm14(アッベ数：60.64)およびs-bsl7（アッベ数：64.14）に変更することで、波長が１nm以上変化したときでも結像光学系６での透過率の変動を0.28%まで抑えている。これにより入射光学系ＬＡを通過した後で光量を検知してＡＰＣ制御させても感光ドラム面８上の光量の変動は少ない。

また近年、製作が容易なことと光学性能をさらに向上させるために射出成形によって非球面形状をもつ樹脂レンズを結像光学系６に使用することが多くなっている。

図９に厚みが１０mmであるZEONEX 480R（アッベ数：56.2（25℃、d線））の波長に対する透過率の変動を示す。

同図より明らかなように短波長領域において、アッベ数が小さいガラスに比べて分光透過率の変動が少なく、このような波長特性をもつ樹脂を結像レンズに選択することで感光ドラム面８上の光量を変化させないことが可能である。

図１０は本発明の実施例３における光走査装置の要部斜視図である。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。

本実施例において前述の実施例２と異なる点は、光量検知の構成を簡略化するために半導体レーザー１近傍に光量検知センサー１４を配置し、該光量検知センサー１４の手前に補正板１９を配置したことである。その他の構成及び光学的作用は実施例２と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。

即ち、同図において１８は光分割手段としてのハーフミラーであり、半導体レーザー１と入射光学系ＬＡとの間の光路中に設けられている。ハーフミラー１８は半導体レーザー１から出射した光束を透過光と反射光の２つに分割し、透過光を感光ドラム面８へ、反射光を光量検知センサー１４へ向かうようにしている。

１９は補正板であり、ハーフミラー１８と光量検知センサー１４との間の光路中に配されており、半導体レーザー１から放射される光束の波長変動に伴う入射光学系ＬＡと結像光学系６の分光透過率の変動と略同一又は比例する光学特性を有している。(請求項５)
本実施例において第１のレンズ（コリメータレンズ）３は出射する平行光束の波面収差を良好にするために高屈折率材料を使うことが多く、このような硝材はアッベ数が４０以下と比較的小さい。

また半導体レーザー１の波長変動による感光ドラム面８におけるピント変動を抑えるために入射光学系ＬＡで色消しできるような硝材を選択するとアッベ数が大きい材料と小さい材料の組み合わせてとなってしまう。

そこで本実施例では上記の如く半導体レーザー１の近傍に光量検知センサー１４を配置し、ＡＰＣ動作を行った場合でも、入射光学系ＬＡでの光量の損失を予測できるように上述した光学特性を有する補正板１９を該光量検知センサー１４の手前に配置している。これにより前述の実施例２と同様な効果を得ている。

ここで半導体レーザー１の出射光量をI₀(λ)、補正板１９の透過率をT(λ)とすると光量検知センサー１４への入射光量Ｉ(λ)は
I(λ)=T(λ)×I₀(λ)・・・（2）
となる。さらに環境温度が変化して、レーザー波長がλ₁に変化したとすると、
I(λ₁)=T(λ₁)×I₀(λ₁)・・・（3）
となる。ここで光量検知センサー１４への入射光量I(λ)をλによらず常に一定となるようにＡＰＣ動作させると、
I(λ)=T(λ)×I₀(λ)=I(λ₁) =T(λ₁)×I₀(λ₁)
∴ I₀(λ₁)=｛T(λ)／T(λ₁)｝×I₀(λ)・・・（4）
となり、感光ドラム面８へ入射する光量は、硝材の分光透過特性を補正するかのように光量補正される。

補正板１９は波長変動に対する全系の透過率変動と同一又は比例するように厚みと硝材を選択している。補正板１９を配置することで半導体レーザー１の波長が変動しても、光量検知センサー１４面上の光量と感光ドラム面８上の光量とが略同一になるために、ＡＰＣ動作を行うことで感光ドラム面８上の光量は略一定にすることができる。もし、目的とする分光透過率特性をもつ硝材が無い場合でも、誘電体多層膜により自由に設計することができるため必要とする分光透過率に合わせることが可能である。

尚、本実施例では補正板１９を用いたが、これに限らず、例えば光量検知センサー１４の検知感度が波長変動に対する全系の透過率変動と同一または比例になるように設定することでも上記の実施例３と同一の効果を得ることができる。

もしくは図１１に示すように半導体レーザー１の近傍に温度変化をリアルタイムに測定する温度センサー２０を配置する。そして温度センサー２０からの出力信号より、温度変化があったとき、該半導体レーザー１から放射される光束の波長変動に伴う入射光学系ＬＡと結像光学系６の分光透過率の変動を予測手段２１により予測する。そして予測手段２１からの信号に基づいて、該半導体レーザー１の出力を制御手段１５により制御するように構成する。このように構成することによって上記の実施例３と同様な効果を得ることができる。

尚、本実施例においては単一の光源（レーザー）についてのＡＰＣ動作について述べたが、複数の光源についても同様であり、光源毎に補正板１９を通過させてＡＰＣ動作を行うことで複数の光源における濃度ムラを抑えることができる。

図１２は本発明の実施例４における光走査装置の要部概略図である。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。

本実施例において前述の実施例１と異なる点は、光源手段８１を面発光型レーザーより構成し、かつ該光源手段８１と光偏向器５との間の光路中に波長変動補正板２２を設けたことである。その他の構成及び光学的作用は実施例1と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。

即ち、同図において８１は複数の発光点(発光部)を有する光源手段であり、例えば該光源手段８１から発せられる複数の光束の波長が４５０nm以下（本実施例では405nm）である面発光型レーザー（短波長面発光レーザー）より成っている。

２２は波長変動補正板であり、光源手段８１から放射される光束の波長の変動領域において、入射光学系ＬＡと結像光学系６の分光透過率分布と逆の分光透過率分布を有する材料より成っている。

さらに波長変動補正板２２は、光源手段８１の複数の発光部から放射された光束間に波長差があっても各光束が被走査面に入射するときの光束間の光量差を少なくする分光透過率分布を有している。

本実施例において、面発光型レーザー８１より射出した複数の発散光束は第１のレンズ３により収束光束に変換され、開口絞り２によって所望のビーム形状に整形してシリンドリカルレンズ４に入射する。シリンドリカルレンズ４に入射した複数の光束のうち主走査断面内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結像光学系６により感光ドラム面８上にスポット形状に結像され、該光偏向器５を矢印Ａ方向に回転させることによって、感光ドラム面８上を複数の光束で矢印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である感光ドラム面８上に複数の走査線を同時に形成し、画像記録を行っている。

このとき本実施例においては感光ドラム面８上を光スポットで走査する前に該感光ドラム面８上における画像形成を開始するタイミングを調整するために、光検出器としてのＢＤ（beam detector）センサ−１０が設けられている。このＢＤセンサー１０は光偏向器５で反射偏向された光束の一部であるＢＤ光束、即ち感光ドラム面８上の画像形成領域を走査する前の画像形成領域外の領域を走査している時の光束を受光する。このＢＤ光束はＢＤミラー１３で反射され、ＢＤレンズ（不図示）で集光されてＢＤセンサー１０に入射する。そしてこのＢＤセンサー１０の出力信号からＢＤ信号（同期信号）を検出し、このＢＤ信号に基づいて感光ドラム面８における画像記録の開始タイミングを調整している。

ここで、複数の発光点を個別に発光させて個々に光量を検知し、ＡＰＣ動作を行うと多大な時間がかかる恐れがあるので、一般的には複数の発光点のうち１点ないし数点をピックアップして光量を検知している。ただし、面発光型レーザー８１において個々の発光点に波長ばらつきが発生した場合、硝材の透過率が波長によって異なるために、感光ドラム面８上の光量が各発光点で異なる恐れがある。

そこで本実施例では図１２に示すようにシリンドリカルレンズ４と光偏向器５との間の光路中に波長変動補正板２２を設けることによって上記の問題点を解決している。この波長変動補正板２２は上記の如く面発光型レーザー８１から放射される光束の波長の変動領域において、入射光学系ＬＡと結像光学系６の分光透過率分布と逆の分光透過率分布を有する材料より成っている。かつ面発光型レーザー８１の複数の発光部から放射された光束間に波長差があっても各光束が被走査面に入射するときの光束間の光量差を少なくする分光透過率分布を有している。

図１３に本実施例の波長変動補正板２２の透過率特性を示す。また表−５に本実施例における波長変動補正板２２における誘電体多層膜の膜材料と膜厚を示す。

波長変動補正板２２の分光透過率分布T’(λ)はすべての硝材を透過した後の分光透過率分布をA(λ)としたとき、各発光点の波長がばらつく範囲（図中の枠内で囲った領域）において太実線に示されるように、
T’(λ)=const.／A(λ)・・・（5）
となる特性をもつ。したがって面発光型レーザー８１の波長バラツキがあったとしても、波長変動補正板２２を透過することで感光ドラム面８上の光量は略一定にすることができる。誘電体多層膜により自由に設計することができるため関係式(5)を満足できる分光透過率に合わせることが可能である。

本実施例では面発光型レーザーについて述べたが、これに限らず、例えば複数の光源（レーザー）で構成される系についても波長のばらつきに応じて波長変動補正板２２の分光透過率特性を決定するようにすればよい。

［画像形成装置］
図１４は本発明の画像形成装置の実施例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、実施例１〜４のいずれか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。

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。

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。

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１４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。

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１４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。

図１４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。

本発明で使用される画像形成装置の記録密度は、特に限定されない。しかし、記録密度が高くなればなるほど、高画質が求められることを考えると、１２００ｄｐｉ以上の画像形成装置において本発明の実施例１〜４の構成はより効果を発揮する。

［カラー画像形成装置］
図１５は本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図である。本実施例は、光走査装置を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１５において、６０はカラー画像形成装置、６１，６２，６３，６４は各々実施例１〜４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。

図１５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６１，６２，６３，６４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光ビーム４１，４２，４３，４４が出射され、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。

本実施例におけるカラー画像形成装置は光走査装置（６１，６２，６３，６４）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。

本実施例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６１，６２，６３，６４により各々の画像データに基づいた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。

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。

本発明の実施例１における要部概略図 本発明の実施例１における要部断面図 本発明の実施例１における像面湾曲を示した図 本発明の実施例１におけるＡＰＣ制御フロー 本発明の実施例２における要部概略図 本発明の実施例２における要部断面図 本発明の実施例１における像面湾曲を示した図 光学ガラスの短波長領域におけるアッベ数と透過率変化の関係図 樹脂の波長―透過率特性図 本発明の実施例３における要部概略図 本発明の実施例３における要部概略図 本発明の実施例４における要部概略図 本発明の実施例４における透過率補正板による補正の説明図 本発明の画像形成装置の実施例を示す副走査断面図 本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図 従来の光走査装置の要部概略図 波長による硝材の透過率特性を示す図

符号の説明

１ 光源手段（短波長レーザー）
２ 開口絞り
３ 第１のレンズ(コリメータレンズ)
４ レンズ系(シリンドリカルレンズ)
５ 偏向手段（ポリゴンミラー）
６ 結像光学系
６ａ,６ｂ 結像レンズ
７ 第２のレンズ(球面レンズ)
８ 被走査面（感光体ドラム）
ＬＡ 第１の光学系（入射光学系）
１０ ＢＤセンサー
１３ ＢＤミラー
１４ 光量検知手段
１５ 制御手段
１６ 半導体レーザ駆動部
１７ 画像処理部
１８ 光分割手段
１９ 補正板
２０ 温度センサー
２１ 予測手段
８１ 光源手段（面発光型レーザー）
６１、６２、６３、６４ 光走査装置
７１、７２、７３、７４ 像担持体（感光ドラム）
３１、３２、３３、３４ 現像器
４１、４２、４３、４４ 光束
５１ 搬送ベルト
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
１００ 光走査装置
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

Claims (13)

1. 波長が４５０nm以下の光束を放射する光源手段と、該光源手段から出射した光束を偏向走査する偏向手段に入射させる入射光学系と、該偏向手段で偏向した光束を被走査面上に導光する結像光学系とを具備する光走査装置において、
   該光源手段から放射される光束の波長変動に伴う該入射光学系と該結像光学系の分光透過率の変動を検出する光量検知手段と、
   該光量検知手段で検知された検出値に基づいて該光源手段の出力を制御する制御手段と、を有し、
   該制御手段は、温度変化があったとき、該光源手段の出力を制御することを特徴とする光走査装置。
2. 前記光量検知手段は、前記被走査面又は該被走査面と共役の位置に配置さ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。
3. 波長が４５０nm以下の光束を放射する光源手段と、該光源手段から出射した光束を偏向走査する偏向手段に入射させる入射光学系と、該偏向手段で偏向した光束を被走査面上に導光する結像光学系とを具備する光走査装置において、
   該結像光学系を構成する屈折光学素子はアッベ数４０以上の材料より成り、
   該光源手段から放射される光束の波長変動に伴う該入射光学系の分光透過率の変動を検出する光量検知手段と、
   該光量検知手段で検知された検出値に基づいて該光源手段の出力を制御する制御手段と、を有し、
   該制御手段は、温度変化があったとき、該光源手段の出力を制御することを特徴とする光走査装置。
4. 前記光量検知手段は、前記光源手段と前記偏向手段との光路間の光束を検出することができる位置に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
5. 波長が４５０nm以下の光束を放射する光源手段と、該光源手段から出射した光束を偏向走査する偏向手段に入射させる入射光学系と、該偏向手段で偏向した光束を被走査面上に導光する結像光学系とを具備する光走査装置において、
   該光源手段から出射した光束の一部を分割する光分割手段と、該光分割手段で分割された光束を検出する光量検知手段と、該光分割手段と該光量検知手段との間に配置した補正板と、を有し、
   該補正板は、該光源手段から放射される光束の波長変動に伴う該入射光学系と該結像光学系の分光透過率の変動と同一又は比例する光学特性を有しており、
   温度変化があったとき、該光量検知手段で検知された検出値に基づいて、該光源手段の出力を制御する制御手段を有することを特徴とする光走査装置。
6. 波長が４５０nm以下の光束を放射する光源手段と、該光源手段から出射した光束を偏向走査する偏向手段に入射させる入射光学系と、該偏向手段で偏向した光束を被走査面上に導光する結像光学系とを具備する光走査装置において、
   該光源手段から出射した光束の一部を分割する光分割手段と、該光分割手段で分割された光束を検出する光量検知手段と、を有し、
   該光量検知手段は、該光源手段から放射される光束の波長変動に伴う該入射光学系と該結像光学系の分光透過率の変動と同一又は比例する感度特性を有しており、
   温度変化があったとき、該光量検知手段で検知された検出値に基づいて、該光源手段の出力を制御する制御手段を有することを特徴とする光走査装置。
7. 波長が４５０nm以下の光束を放射する複数の発光部を有する光源手段と、該複数の発光部から出射した複数の光束を偏向走査する偏向手段に入射させる入射光学系と、該偏向手段で偏向した複数の光束を被走査面上に導光する結像光学系とを具備する光走査装置において、
   該光源手段と該偏向手段との間の光路中に波長変動補正板を有し、該波長変動補正板は、該光源手段から放射される光束の波長の変動領域において、該入射光学系と該結像光学系の分光透過率分布と逆の分光透過率分布を有する材料より成ることを特徴とする光走査装置。
8. 前記波長変動補正板は、前記光源手段の複数の発光部から放射された光束間に波長差があるとき各光束が前記被走査面に入射するときの光束間の光量差を少なくする分光透過率分布を有していることを特徴とする請求項７に記載の光走査装置。
9. 波長が４５０nm以下の光束を放射する光源手段と、該光源手段から出射した光束を偏向走査する偏向手段に入射させる入射光学系と、該偏向手段で偏向した光束を被走査面上に導光する結像光学系とを具備する光走査装置において、
   該光源手段の周囲に、温度を検出する温度センサーと、該温度センサーからの出力信号に基づいて該光源手段から放射される光束の波長変動に伴う該入射光学系と該結像光学系の分光透過率の変動を予測する予測手段と、
   該予測手段からの信号に基づいて、該光源手段の出力を制御する制御手段を有することを特徴とする光走査装置。
10. 請求項１乃至９の何れか１項に記載の光走査装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記光走査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、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有することを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項１乃至９の何れか１項に記載の光走査装置と、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光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラとを有していることを特徴とする画像形成装置。
12. 各々が請求項１乃至９の何れか１項に記載の光走査装置の被走査面に配置され、互いに異なった色の画像を形成する複数の像担持体とを有することを特徴とするカラー画像形成装置。
13. 外部機器から入力した色信号を異なった色の画像データに変換して各々の光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラを有していることを特徴とする請求項１２に記載のカラー画像形成装置。

Images