JP2010210965A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化や高コスト化を招くことなく、安定して高精度の光走査を行う光走査装置を提供する。
【解決手段】 垂直共振器型の面発光レーザを含む光源、光源からの光束をカップリングするカップリングレンズ、カップリングレンズを介した光束の光路上に配置され、入射光の入射方向とは異なる方向に透過光を射出するＮＤフィルタ１２０ａ、及び該ＮＤフィルタ１２０ａを透過した光束の光路上に配置され、ＮＤフィルタ１２０ａにおける入射光の入射方向と同じ方向に透過光を射出するＮＤフィルタ１２０ｂを含み、入射光の光量を異なる光量に変更して射出する光量調整光学系１２０を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、光束により被走査面を走査する光走査装置、及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。

電子写真の画像記録では、レーザを光源に用いた画像形成装置が広く用いられている。この場合、画像形成装置は、光源から射出された光束で感光体ドラムの表面を走査し、感光体ドラムの表面に潜像を形成するための光走査装置を備えている。

一般的な光走査装置は、光学系として、光源から射出された光束が入射する偏向器前光学系、該偏向器前光学系を介した光束を偏向する偏向器（例えば、ポリゴンミラー）、及び偏向器で偏向された光束を感光体ドラムの表面に導く走査光学系などを有している（例えば、特許文献１参照）。

近年、画像形成装置は、オンデマンドプリンティングシステムとして簡易印刷にも用いられるようになり、それに伴って、さらに画像品質が優れた画像形成装置が求められている。

そこで、画像品質を向上させるため、偏向器前光学系に含まれるシリンドリカルレンズにコーティングを施すことが考えられた（特許文献２参照）。

ところで、特許文献３には、シングルモードの半導体レーザから射出された光ビームの一部を複数の面間で多重反射させた上で、残余の光ビームとともに進行させる光学素子と、この光学素子を経た光ビームの光量を検出する光検出器と、この光検出器の出力信号を処理し、該信号の大小に応じてモードホッピングの有無を検出する信号処理回路とからなる半導体レーザのモードホッピング検出装置が開示されている。

また、特許文献４には、光ビームの光路中に、結像機能を持たない屈折光学系を配置し、該屈折光学系の空間的な状態を変化させることにより、屈折光学系を透過する光ビームの位置及び／または向きを調整するマルチビーム走査装置が開示されている。

本発明は、第１の観点からすると、光束により被走査面を主走査方向に走査する光走査装置であって、垂直共振器型の面発光レーザを含む光源と；前記光源からの光束をカップリングするカップリング光学系と；前記カップリング光学系を介した光束の光路上に配置され、入射光の入射方向とは異なる方向に透過光を射出する第１の光学素子、及び該第１の光学素子を透過した光束の光路上に配置され、前記第１の光学素子における入射光の入射方向と同じ方向に透過光を射出する第２の光学素子を含み、入射光の光量を異なる光量に変更して射出する光量調整光学系と；を備える光走査装置である。

これによれば、大型化や高コスト化を招くことなく、安定して高精度の光走査を行うことが可能となる。

本発明は、第２の観点からすると、少なくとも１つの像担持体と；前記少なくとも１つの像担持体に対して画像情報に応じて変調された光束を走査する少なくとも１つの本発明の光走査装置と；を備える画像形成装置である。

これによれば、本発明の光走査装置を備えているため、結果として、大型化や高コスト化を招くことなく、安定して高品質の画像を形成することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るレーザプリンタの概略構成を説明するための図である。 図１における光走査装置を示す概略図である。 図２における光源に含まれる２次元アレイを説明するための図である。 光量調整光学系を説明するための図である。 図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、それぞれ駆動機構を説明するための図である。 ベース板１２１Ａを＋Ｗ方向に移動させたときの光路を説明するための図である。 ベース板１２１Ａを−Ｗ方向に移動させたときの光路を説明するための図である。 ベース板１２１Ｂを＋Ｗ方向に移動させたときの光路を説明するための図である。 ベース板１２１Ｂを−Ｗ方向に移動させたときの光路を説明するための図である。 図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、それぞれシェーディングを説明するための図である。 複数の光走査装置間での光利用効率のばらつき範囲を説明するための図である。 多重反射を説明するための図である。 走査制御装置の構成を説明するためのブロック図である。 ＮＤフィルタ１２０ｃの移動を説明するための図（その１）である。 ＮＤフィルタ１２０ｃの移動を説明するための図（その２）である。 光量調整光学系の変形例１を説明するための図である。 光量調整光学系の変形例２を説明するための図である。 カラープリンタの概略構成を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１３に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのレーザプリンタ１０００の概略構成が示されている。

このレーザプリンタ１０００は、光走査装置１０１０、感光体ドラム１０３０、帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４、クリーニングユニット１０３５、トナーカートリッジ１０３６、給紙コロ１０３７、給紙トレイ１０３８、レジストローラ対１０３９、定着ローラ１０４１、排紙ローラ１０４２、排紙トレイ１０４３、通信制御装置１０５０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置１０６０などを備えている。なお、これらは、プリンタ筐体１０４４の中の所定位置に収容されている。

通信制御装置１０５０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。

感光体ドラム１０３０は、円柱状の部材であり、その表面には感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム１０３０の表面が被走査面である。そして、感光体ドラム１０３０は、図１における矢印方向に回転するようになっている。

帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４及びクリーニングユニット１０３５は、それぞれ感光体ドラム１０３０の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム１０３０の回転方向に沿って、帯電チャージャ１０３１→現像ローラ１０３２→転写チャージャ１０３３→除電ユニット１０３４→クリーニングユニット１０３５の順に配置されている。

帯電チャージャ１０３１は、感光体ドラム１０３０の表面を均一に帯電させる。

光走査装置１０１０は、帯電チャージャ１０３１で帯電された感光体ドラム１０３０の表面に、上位装置からの画像情報に基づいて変調された光束を照射する。これにより、感光体ドラム１０３０の表面に、画像情報に対応した潜像が形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って現像ローラ１０３２の方向に移動する。なお、この光走査装置１０１０の構成については後述する。

ところで、感光体ドラム１０３０における画像情報が書き込まれる主走査方向の走査領域は「有効走査領域」あるいは「画像形成領域」と呼ばれている。

トナーカートリッジ１０３６にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ１０３２に供給される。

現像ローラ１０３２は、感光体ドラム１０３０の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ１０３６から供給されたトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着した潜像（以下では、便宜上「トナー像」ともいう）は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って転写チャージャ１０３３の方向に移動する。

給紙トレイ１０３８には記録紙１０４０が格納されている。この給紙トレイ１０３８の近傍には給紙コロ１０３７が配置されており、該給紙コロ１０３７は、記録紙１０４０を給紙トレイ１０３８から１枚づつ取り出し、レジストローラ対１０３９に搬送する。該レジストローラ対１０３９は、給紙コロ１０３７によって取り出された記録紙１０４０を一旦保持するとともに、該記録紙１０４０を感光体ドラム１０３０の回転に合わせて感光体ドラム１０３０と転写チャージャ１０３３との間隙に向けて送り出す。

転写チャージャ１０３３には、感光体ドラム１０３０の表面上のトナーを電気的に記録紙１０４０に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム１０３０の表面のトナー像が記録紙１０４０に転写される。ここで転写された記録紙１０４０は、定着ローラ１０４１に送られる。

定着ローラ１０４１では、熱と圧力とが記録紙１０４０に加えられ、これによってトナーが記録紙１０４０上に定着される。ここで定着された記録紙１０４０は、排紙ローラ１０４２を介して排紙トレイ１０４３に送られ、排紙トレイ１０４３上に順次スタックされる。

除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。

クリーニングユニット１０３５は、感光体ドラム１０３０の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラム１０３０の表面は、再度帯電チャージャ１０３１に対向する位置に戻る。

次に、前記光走査装置１０１０の構成について説明する。

この光走査装置１０１０は、一例として図２に示されるように、偏向器側走査レンズ１１ａ、像面側走査レンズ１１ｂ、ポリゴンミラー１３、光源１４、カップリングレンズ１５、開口板１６、シリンドリカルレンズ１７、２つの光検知センサ（１８ａ、１８ｂ）、２つの光検知用ミラー（１９ａ、１９ｂ）、光量調整光学系１２０、及び走査制御装置２２（図２では図示省略、図１３参照）などを備えている。そして、これらは、光学ハウジング２１の所定位置に組み付けられている。

なお、本明細書では、ＸＹＺ３次元直交座標系において、感光体ドラム１０３０の長手方向に沿った方向をＹ軸方向、各走査レンズ（１１ａ、１１ｂ）の光軸に沿った方向をＸ軸方向として説明する。

また、以下では、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。

そして、カップリングレンズ１５の光軸に沿った方向を「Ｗ方向」、光源１４における主走査対応方向を「Ｍ方向」とする。なお、光源１４における副走査対応方向は、Ｚ軸方向と同じ方向である。

光源１４は、一例として図３に示されるように、２次元的に配列された４０個の発光部が１つの基板上に形成された２次元アレイ１００を有している。

４０個の発光部は、すべての発光部をＺ軸方向に伸びる仮想線上に正射影したときに等間隔となるように配置されている。なお、本明細書では、「発光部間隔」とは２つの発光部の中心間距離をいう。

また、各発光部は、発振波長が７８０ｎｍ帯の垂直共振器型の面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）である。すなわち、２次元アレイ１００は、いわゆる面発光レーザアレイである。

図２に戻り、カップリングレンズ１５は、光源１４から射出された光束を略平行光とする。

開口板１６は、開口部を有し、カップリングレンズ１５を介した光束を整形する。

光量調整光学系１２０は、開口板１６の開口部を通過した光束の光路上に配置されている。この光量調整光学系１２０は、一例として図４に示されるように、４つのＮＤフィルタ（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ）を有している。ここでは、４つのＮＤフィルタは、同一のＮＤフィルタである。

各ＮＤフィルタは、透明基板を有し、該透明基板における光束が入射する面（入射面）には、光透過率を下げるため、一例として、クロム（Ｃｒ）膜が被覆されている。なお、クロム膜に限定されるものではなく、例えば、インコネル膜で被覆されていても良い。また、金属膜ではなく、誘電体膜で被覆されていても良い。要するに、光束の入射位置によらず所望の光透過率が安定的に得られるように、均一な膜厚で、下地（透明基板）との密着性に優れた膜が形成されれば良い。

ここでは、光量調整光学系１２０全体としての光透過率が０．５５となるように、各ＮＤフィルタの光透過率が設定されている。

また、各ＮＤフィルタの透明基板における光束が射出される面（射出面）には、それぞれ反射防止膜が被覆されている。

さらに、各ＮＤフィルタにおける入射面と射出面は、互いに非平行である。

ＮＤフィルタ１２０ａ及びＮＤフィルタ１２０ｂは、ＮＤフィルタ１２０ａの入射面とＮＤフィルタ１２０ｂの射出面が、互いに平行となるように配置されている。また、ＮＤフィルタ１２０ｃ及びＮＤフィルタ１２０ｄは、ＮＤフィルタ１２０ｃの入射面とＮＤフィルタ１２０ｄの射出面が、互いに平行となるように配置されている。

ＮＤフィルタ１２０ａは、開口板１６の開口部を通過した光束の光路上に配置され、入射光の光量を異なる光量に変更するとともに、入射光の入射方向とは異なる方向に透過光を射出する。

ＮＤフィルタ１２０ｂは、ＮＤフィルタ１２０ａを透過した光束の光路上に配置され、入射光の光量を異なる光量に変更するとともに、入射光の入射方向とは異なる方向に透過光を射出する。ＮＤフィルタ１２０ｂから射出される光束は、ＮＤフィルタ１２０ａに入射する光束に平行である。

ＮＤフィルタ１２０ｃは、ＮＤフィルタ１２０ｄを透過した光束の光路上に配置され、入射光の光量を異なる光量に変更するとともに、入射光の入射方向とは異なる方向に透過光を射出する。

ＮＤフィルタ１２０ｄは、ＮＤフィルタ１２０ｃを透過した光束の光路上に配置され、入射光の光量を異なる光量に変更するとともに、入射光の入射方向とは異なる方向に透過光を射出する。ＮＤフィルタ１２０ｄから射出される光束は、ＮＤフィルタ１２０ａに入射する光束の光路の延長線上にある。このＮＤフィルタ１２０ｄから射出される光束が光量調整光学系１２０から射出される光束である。

このときの、各ＮＤフィルタのＷ方向に関する位置を、以下では、それぞれ便宜上「基準位置」という。

ここでは、一例として図５（Ａ）に示されるように、ＮＤフィルタ１２０ａとＮＤフィルタ１２０ｃは、支持板１３０上に所定の位置関係で固定されている。ＮＤフィルタ１２０ｂは、ベース板１２１Ａ上の所定位置に固定されている。ＮＤフィルタ１２０ｄは、ベース板１２１Ｂ上の所定位置に固定されている。

各ベース板のＭ方向の両端部近傍には、それぞれＷ方向に延びる長穴１２３が形成されている。

支持板１３０は、図５（Ａ）のＡ−Ａ断面図である図５（Ｂ）に示されるように、複数の案内用の突起部１３１を有し、これらの突起部１３１が各ベース板の長穴１２３に挿入される。また、支持板１３０には、近接する２つの突起部１３１を結ぶ線のほぼ中央にねじ穴が形成されている。そして、そのねじ穴に、各ベース板の長穴１２３を貫通してねじ１２６がねじ込まれるようになっている。

この場合に、ねじ１２６をゆるめると、支持板１３０に対して各ベース板を、Ｗ方向に移動（スライド）させることができる。

例えば、ベース板１２１Ａを＋Ｗ方向に移動させ、ＮＤフィルタ１２０ｂをその基準位置に対して＋Ｗ方向に移動させると、図６に示されるように、光量調整光学系１２０から射出される光束の光路は、＋Ｍ側にシフトする。その結果、感光体ドラム１０３０における有効走査領域は、−Ｙ側にシフトする（図２参照）。そこで、例えば、感光体ドラム１０３０における有効走査領域が、所望の位置よりも＋Ｙ側にずれている場合に、ベース板１２１Ａを＋Ｗ方向に移動させることにより、感光体ドラム１０３０における有効走査領域を所望の位置にシフトさせることができる。

また、ベース板１２１Ａを−Ｗ方向に移動させ、ＮＤフィルタ１２０ｂをその基準位置に対して−Ｗ方向に移動させると、図７に示されるように、光量調整光学系１２０から射出される光束の光路は、−Ｍ側にシフトする。その結果、感光体ドラム１０３０における有効走査領域は、＋Ｙ側にシフトする。そこで、例えば、感光体ドラム１０３０における有効走査領域が、所望の位置よりも−Ｙ側にずれている場合に、ベース板１２１Ａを−Ｗ方向に移動させることにより、感光体ドラム１０３０における有効走査領域を所望の位置にシフトさせることができる。

また、ベース板１２１Ｂを＋Ｗ方向に移動させ、ＮＤフィルタ１２０ｄをその基準位置に対して＋Ｗ方向に移動させると、図８に示されるように、光量調整光学系１２０から射出される光束の光路は、−Ｍ側にシフトする。その結果、感光体ドラム１０３０における有効走査領域は、＋Ｙ側にシフトする。そこで、例えば、感光体ドラム１０３０における有効走査領域が、所望の位置よりも−Ｙ側にずれている場合に、ベース板１２１Ｂを＋Ｗ方向に移動させることにより、感光体ドラム１０３０における有効走査領域を所望の位置にシフトさせることができる。

また、ベース板１２１Ｂを−Ｗ方向に移動させ、ＮＤフィルタ１２０ｄをその基準位置に対して−Ｗ方向に移動させると、図９に示されるように、光量調整光学系１２０から射出される光束の光路は、＋Ｍ側にシフトする。その結果、感光体ドラム１０３０における有効走査領域は、−Ｙ側にシフトする。そこで、例えば、感光体ドラム１０３０における有効走査領域が、所望の位置よりも＋Ｙ側にずれている場合に、ベース板１２１Ｂを−Ｗ方向に移動させることにより、感光体ドラム１０３０における有効走査領域を所望の位置にシフトさせることができる。

光量調整光学系１２０から射出される光束の光路をシフトさせる際に、ベース板１２１Ａ及びベース板１２１Ｂのどちらを移動させるかは、作業のしやすさから選択することができる。

ところで、面発光レーザは、端面発光型のレーザダイオード（ＬＤ）に比べて、射出される光束の光量（光出力）の範囲が狭い。一方、光走査装置に搭載される光源には、以下に記載する３つの理由（理由Ａ、理由Ｂ、理由Ｃ）で、ある程度以上の広い光出力範囲が要求される。

１．理由Ａ
光源から射出された光束は、偏向器前光学系、ポリゴンミラー、走査光学系を介して感光体ドラムに到達する。これらの光学系を構成する光学素子は、量産品であり、光の透過率や反射率にある程度のばらつきがある。そのため、光源から射出された光束の光量と感光体ドラムに到達した光束の光量との比、すなわち光利用効率が光走査装置毎に異なることが考えられる。そこで、複数の画像形成装置において感光体ドラムの表面で同じ光量が欲しい場合には、それぞれの光走査装置における光源から射出される光束の光量を調整する必要がある。

２．理由Ｂ
複数の光走査装置間でのポリゴンミラー及び走査光学系のばらつきによる、シェーディングのばらつきも考えられる。なお、シェーディングとは、感光体ドラムの表面での光量が主走査方向の位置（像高位置）によって異なることをいう。このシェーディングを補正するには、（１）感光体ドラムの表面における像高０の位置近傍での光量（以下、「中央光量」ともいう）が他の像高位置での光量（以下、「周辺光量」ともいう）よりも小さい場合（図１０（Ａ）参照）は周辺光量を下げ、（２）感光体ドラムの表面における中央光量が周辺光量よりも大きい場合（図１０（Ｂ）参照）は周辺光量を上げる、といった作業が行われている。このようなシェ−ディング補正を行なうには、周辺光量を上下させるために、光源から射出される光束の光量を調整する必要がある。

そして、複数の光走査装置間でのシェーディングのばらつきに、複数の光走査装置間での感光体ドラムの像高０の位置における光利用効率のばらつきを加えると、光源に光出力範囲の拡大が要求される（図１１参照）。

３．理由Ｃ
長期間の使用による感光体ドラムの感光特性の劣化や環境温度の変化などにより、感光体ドラムの表面で必要とされる光量が変化することが考えられる。光源はこのような時間的な変化にも対応しなければならない。

光源が上記３つの理由に対応可能な光出力範囲を有していない場合に、複数の光走査装置間での光利用効率のばらつきを小さくする方法の一つとして、ＮＤフィルタを利用することが考えられる。

例えば、複数の光走査装置における光利用効率の平均値を１．００としたとき、光利用効率が１．０５の光走査装置に対しては光透過率が１／１．０５のＮＤフィルタを設け、光利用効率が１．０３の光走査装置に対しては光透過率が１／１．０３のＮＤフィルタを設けることにより、複数の光走査装置における光利用効率のばらつきを小さくすることが可能である。

ところで、ＮＤフィルタの基板には、通常ガラスやプラスチックの平板が使用される。例えば、基板が平板であるＮＤフィルタが、カップリングレンズとシリンドリカルレンズの間に配置され、カップリングレンズから射出される光束が平行光であれば、ＮＤフィルタに入射した光束は基板内で多重反射及び多重干渉を起こす。

図１２に示されるように、厚さｄ、屈折率ｎの透明板に入射角θで波長λの光が入射すると、整数ｍを用いて、ｎ・（ＢＣ＋ＣＤ）−ＢＥ＝２ｎ・ｄ・ｃｏｓθ＝ｍλ、が満足されると透過光は強めあい、ｎ・（ＢＣ＋ＣＤ）−ＢＥ＝２ｎ・ｄ・ｃｏｓθ＝（ｍ＋１／２）λ、が満足されると透過光は弱めあうこととなる。

また、面発光レーザは、供給される電流の大きさが大きくなるにつれて、１ｎｍ未満の範囲で波長が変化する。ＮＤフィルタは、入射光束の波長が変化すると、ＮＤフィルタから射出される複数の光間の位相が変化し、多重反射光の強め合い及び弱めあいの度合いが変化する。そこで、面発光レーザに供給される電流とＮＤフィルタから射出される光束の光量との関係は、線形性を有さないこととなる。

本実施形態に係る光量調整光学系１２０では、各ＮＤフィルタにおける入射面と射出面が、互いに非平行であるため、ＮＤフィルタ内部での多重干渉を小さくすることができる。従って、面発光レーザに供給される電流とＮＤフィルタから射出される光束の光量との関係は、線形性を有することとなる。

図２に戻り、シリンドリカルレンズ１７は、Ｚ軸方向に強いパワーを有し、光量調整光学系１２０を介した光束をポリゴンミラー１３の偏向反射面近傍で副走査対応方向に関して結像する。また、シリンドリカルレンズ１７は、各走査レンズと共同し、副走査対応方向に関して面倒れ補正系を構成している。

光源１４とポリゴンミラー１３との間の光路上に配置される光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。本実施形態では、偏向器前光学系は、カップリングレンズ１５と開口板１６と光量調整光学系１２０とシリンドリカルレンズ１７とから構成されている。

ポリゴンミラー１３は、４面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。このポリゴンミラー１３は、Ｚ軸方向に平行な軸回りに等速回転し、シリンドリカルレンズ１７からの光束を偏向する。

偏向器側走査レンズ１１ａは、ポリゴンミラー１３で偏向された光束の光路上に配置されている。

像面側走査レンズ１１ｂは、偏向器側走査レンズ１１ａを介した光束の光路上に配置されている。

像面側走査レンズ１１ｂを介した光束は、感光体ドラム１０３０の表面に集光され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー１３の回転に伴って感光体ドラム１０３０の長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム１０３０上を走査する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」である。また、感光体ドラム１０３０の回転方向が「副走査方向」である。

ポリゴンミラー１３と感光体ドラム１０３０との間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、走査光学系は、偏向器側走査レンズ１１ａと像面側走査レンズ１１ｂとから構成されている。なお、偏向器側走査レンズ１１ａと像面側走査レンズ１１ｂの間の光路上、及び像面側走査レンズ１１ｂと感光体ドラム１０３０の間の光路上の少なくとも一方に、少なくとも１つの折り返しミラーが配置されても良い。

光検知センサ１８ａには、ポリゴンミラー１３で偏向され、走査光学系を介した光束のうち１走査における書き込み開始前の光束の一部が、光検知用ミラー１９ａを介して入射する。また、光検知センサ１８ｂには、ポリゴンミラー１３で偏向され、走査光学系を介した光束のうち１走査における書き込み終了後の光束の一部が、光検知用ミラー１９ｂを介して入射する。

各光検知センサはいずれも、受光量に応じた信号（光電変換信号）を出力する。

走査制御装置２２は、一例として図１３に示されるように、画素クロック生成回路２１５、画像処理回路２１６、書込制御回路２１９、及び光源駆動回路２２１などを有している。なお、図１３における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。

画素クロック生成回路２１５は、光検知センサ１８ａの出力信号と光検知センサ１８ｂの出力信号とから、各光検知センサの間を光束が走査するのに要した時間を求め、その時間に予め設定されている数のパルスが収まるように周波数を設定し、該周波数の画素クロック信号ＰＣＬＫを生成する。ここで生成された画素クロック信号ＰＣＬＫは、画像処理回路２１６及び書込制御回路２１９に供給される。また、光検知センサ１８ａの出力信号は、同期信号として書込制御回路２１９に出力される。

画像処理回路２１６は、プリンタ制御装置１０６０を介して上位装置から受信した画像情報をラスター展開するとともに、所定の中間調処理などを行った後、画素クロック信号ＰＣＬＫを基準とした各画素の階調を表す画像データを発光部毎に作成する。そして、画像処理回路２１６は、光検知センサ１８ａの出力信号に基づいて走査開始を検出すると、画素クロック信号ＰＣＬＫに同期して画像データを書込制御回路２１９に出力する。

書込制御回路２１９は、画像処理回路２１６からの画像データ、画素クロック生成回路２１５からの画素クロック信号ＰＣＬＫ及び同期信号に基づいてパルス変調信号を生成する。

光源駆動回路２２１は、書込制御回路２１９からのパルス変調信号に基づいて２次元アレイ１００の各発光部を駆動する。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る光走査装置１０１０では、ＮＤフィルタ１２０ａによって第１の光学素子が構成され、ＮＤフィルタ１２０ｂによって第２の光学素子が構成され、ＮＤフィルタ１２０ｃによって第３の光学素子が構成され、ＮＤフィルタ１２０ｄによって第４の光学素子が構成されている。

また、各ベース板と支持板１３０とによって調整機構が構成されている。

以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置１０１０によると、面発光レーザアレイを含む光源１４と、光源１４からの光束をカップリングするカップリングレンズ１５と、該カップリングレンズ１５を介した光束の光路上に配置された光量調整光学系１２０と、該光量調整光学系１２０を介した光束をポリゴンミラー１３の偏向反射面近傍でＺ軸方向に関して結像するシリンドリカルレンズ１７と、シリンドリカルレンズ１７からの光束を偏向するポリゴンミラー１３と、ポリゴンミラー１３で偏向された光束を感光体ドラム１０３０の表面に集光する走査光学系とを備えている。

そして、光量調整光学系１２０は、入射面と射出面が互いに非平行である４つのＮＤフィルタ（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ）を有している。各ＮＤフィルタは、いずれも入射光の入射方向とは異なる方向に透過光を射出する。この場合には、各ＮＤフィルタ内部での多重干渉を小さくすることができ、光源１４に供給される電流と光量調整光学系１２０から射出される光束の光量との関係は、線形性を有することとなる。すなわち、所望の光利用効率を安定して維持することができる。

また、ＮＤフィルタ１２０ｂから射出される光束は、ＮＤフィルタ１２０ａに入射する光束と平行である。この場合には、光学ハウジング２１内での各光学素子のレイアウトを光量調整光学系１２０のために変更する必要がない。

そこで、大型化や高コスト化を招くことなく、安定して高精度の光走査を行うことが可能となる。

また、ＮＤフィルタ１２０ｄから射出される光束は、ＮＤフィルタ１２０ａに入射する光束の光路の延長線上にある。この場合には、光量調整光学系１２０を従来の光走査装置に容易に適用することが可能である。

また、各ＮＤフィルタの射出面は、反射防止膜が被覆されているため、更に多重反射を抑制することができる。

また、ＮＤフィルタｂをＮＤフィルタ１２０ａに対して、Ｗ方向に移動させることができる。これにより、光量調整光学系１２０における光束の射出位置を主走査対応方向に関して調整することができる。そこで、感光体ドラム１０３０上での光スポット位置を主走査方向に関して調整することが可能となる。

また、ＮＤフィルタｄをＮＤフィルタ１２０ｃに対して、Ｗ方向に移動させることができる。これにより、光量調整光学系１２０における光束の射出位置を主走査対応方向に関して調整することができる。そこで、感光体ドラム１０３０上での光スポット位置を主走査方向に関して調整することが可能となる。

また、光量調整光学系１２０の各ＮＤフィルタは、同一部材であるため、部品点数の増加を抑制することができ、部品管理を簡素化することができる。また、組み付け作業の作業性を向上させることができる。

そして、本実施形態に係るレーザプリンタ１０００によると、光走査装置１０１０を備えているため、大型化や高コスト化を招くことなく、安定して高品質の画像を形成することができる。

なお、上記実施形態において、光量調整光学系１２０からの戻り光が光源１４に悪影響を及ぼすおそれがある場合には、光量調整光学系１２０に入射する光束の入射方向がＮＤフィルタ１２０ａの入射面の法線方向に対して傾斜するように光量調整光学系１２０を配置しても良い。

また、上記実施形態では、光量調整光学系１２０の４つの光学素子が、いずれもＮＤフィルタである場合について説明したが、これに限定されるものではなく、少なくとも１つの光学素子がＮＤフィルタで、他の光学素子が光量をほとんど変化させない光学素子（例えば、プリズム）であっても良い。要するに、光量調整光学系１２０が全体として所望の光透過率を有していれば良い。

また、上記実施形態では、光量調整光学系１２０の各ＮＤフィルタにおける射出面が、いずれも反射防止膜で被覆されている場合について説明したが、これに限定されるものではない。

また、上記実施形態では、光量調整光学系１２０の各ＮＤフィルタが同じ形状である場合について説明したが、これに限定されるものではない。

また、上記実施形態における各ＮＤフィルタの形状は一例であり、これに限定されるものではない。

また、上記実施形態では、ＮＤフィルタｂ及びＮＤフィルタｄが、基準位置に対して＋Ｗ方向と−Ｗ方向のいずれにも移動できる場合について説明したが、ＮＤフィルタｂ及びＮＤフィルタｄが、基準位置に対して＋Ｗ方向のみ又は−Ｗ方向のみに移動可能であっても良い。

例えば、ＮＤフィルタｂ及びＮＤフィルタｄが、基準位置に対して＋Ｗ方向のみに移動可能な場合には、光量調整光学系１２０から射出される光束の光路を＋Ｍ側にシフトさせる際に、ＮＤフィルタｂを移動させ、光量調整光学系１２０から射出される光束の光路を−Ｍ側にシフトさせる際に、ＮＤフィルタｄを移動させる。

また、例えば、ＮＤフィルタｂ及びＮＤフィルタｄが、基準位置に対して−Ｗ方向のみに移動可能な場合には、光量調整光学系１２０から射出される光束の光路を＋Ｍ側にシフトさせる際に、ＮＤフィルタｄを移動させ、光量調整光学系１２０から射出される光束の光路を−Ｍ側にシフトさせる際に、ＮＤフィルタｂを移動させる。

また、上記実施形態において、ＮＤフィルタｂに代えてＮＤフィルタａを移動可能としても良い。

また、上記実施形態において、ＮＤフィルタｄに代えてＮＤフィルタｃを移動可能としても良い（図１４及び図１５参照）。この場合には、光量調整光学系１２０の大きさ（ＮＤフィルタａとＮＤフィルタｄとの間の距離）を変更することなく、光量調整光学系１２０における光束の射出位置をシフトさせることができる。

また、上記実施形態において、ＮＤフィルタｂ及びＮＤフィルタｄの一方のみを移動可能としても良い。そして、ＮＤフィルタｂのみを移動可能とした場合は、光量調整光学系１２０の大きさ（ＮＤフィルタａとＮＤフィルタｄとの間の距離）を変更することなく、光量調整光学系１２０における光束の射出位置をシフトさせることができる。

また、光量調整光学系１２０における光束の射出位置をシフトさせる必要がない場合には、ＮＤフィルタｂ及びＮＤフィルタｄは、いずれも支持板１３０上に固定されても良い。すなわち、各ベース板はなくても良い。

また、例えば、感光体ドラム１０３０上での光スポット位置を主走査方向に関して調整する機構が別途設けられているときのように、光量調整光学系１２０に入射する光束の光路の延長線上に光量調整光学系１２０から光束を射出する必要がない場合には、図１６に示されるように、前記ＮＤフィルタｃ及び前記ＮＤフィルタｄはなくても良い。この場合には、光量調整光学系１２０を小さくすることができる。

また、上記実施形態において、一例として図１７に示されるように、前記ＮＤフィルタｂ及びＮＤフィルタｃに代えて、ＮＤフィルタｂとＮＤフィルタｃが一体化されたＮＤフィルタｅを用いても良い。この場合には、光量調整光学系１２０を小さくすることができる。

また、上記実施形態では、２次元アレイ１００が４０個の発光部を有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。

また、上記実施形態では、光源１４が２次元アレイ１００を有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、光源１４が前記２次元アレイ１００に代えて、複数の発光部が一列に配置されている１次元アレイを有していても良い。また、光源１４が前記２次元アレイ１００に代えて、１つの発光部を有していても良い。

また、上記実施形態では、画像形成装置としてレーザプリンタ１０００の場合について説明したが、これに限定されるものではない。プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機であっても良い。要するに、光走査装置１０１０を備えた画像形成装置であれば良い。

例えば、レーザ光によって発色する媒体（例えば、用紙）に直接、レーザ光を照射する画像形成装置であっても良い。

また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で印画紙に転写することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、ＣＴスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。

また、例えば、図１８に示されるように、複数の感光体ドラムを備えるカラープリンタ２０００であっても良い。

このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、ブラック用の「感光体ドラムＫ１、帯電装置Ｋ２、現像装置Ｋ４、クリーニングユニットＫ５、及び転写装置Ｋ６」と、シアン用の「感光体ドラムＣ１、帯電装置Ｃ２、現像装置Ｃ４、クリーニングユニットＣ５、及び転写装置Ｃ６」と、マゼンタ用の「感光体ドラムＭ１、帯電装置Ｍ２、現像装置Ｍ４、クリーニングユニットＭ５、及び転写装置Ｍ６」と、イエロー用の「感光体ドラムＹ１、帯電装置Ｙ２、現像装置Ｙ４、クリーニングユニットＹ５、及び転写装置Ｙ６」と、光走査装置２０１０と、転写ベルト２０８０と、定着ユニット２０３０などを備えている。

各感光体ドラムは、図１８中の矢印の方向に回転し、各感光体ドラムの周囲には、回転方向に沿って帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニングユニットがそれぞれ配置されている。

各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。この帯電装置によって帯電された各感光体ドラム表面に光走査装置２０１０により光走査が行われ、各感光体ドラムに潜像が形成される。

そして、対応する現像装置により各感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写装置により、転写ベルト２０８０上の記録紙に各色のトナー像が順次転写され、最終的に定着ユニット２０３０により記録紙に画像が定着される。

光走査装置２０１０は、前記光量調整光学系１２０と同様な光量調整光学系を色毎に有している。従って、前記光走査装置１０１０と同様な効果を得ることができる。

そして、カラープリンタ２０００は、前記レーザプリンタ１０００と同様な効果を得ることができる。

なお、タンデム方式の多色カラープリンタでは、機械精度等で各色の色ずれが発生する場合があるが、点灯させる発光部を選択することで各色の色ずれの補正精度を高めることができる。

また、このカラープリンタ２０００において、光走査装置を１色毎に設けても良いし、２色毎に設けても良い。

以上説明したように、本発明の光走査装置によれば、大型化や高コスト化を招くことなく、安定して高精度の光走査を行うのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、大型化や高コスト化を招くことなく、安定して高品質の画像を形成するのに適している。

１１ａ…偏向器側走査レンズ、１１ｂ…像面側走査レンズ、１３…ポリゴンミラー、１４…光源、１５…カップリングレンズ（カップリング光学系）、１７…シリンドリカルレンズ、１００…２次元アレイ（面発光レーザアレイ）、１２０…光量調整光学系、１２０ａ…ＮＤフィルタ（第１の光学素子）、１２０ｂ…ＮＤフィルタ（第２の光学素子）、１２０ｃ…ＮＤフィルタ（第３の光学素子）、１２０ｄ…ＮＤフィルタ（第４の光学素子）、１０００…レーザプリンタ（画像形成装置）、１０１０…光走査装置、１０３０…感光体ドラム（像担持体）、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、Ｋ１，Ｃ１，Ｍ１，Ｙ１…感光体ドラム（像担持体）。

特許第３２２７２２６号公報 特開２００８−３３０６２号公報 特開平０５−１６０４６７号公報 特開２００２−１７４７８５号公報

Claims (11)

1. 光束により被走査面を主走査方向に走査する光走査装置であって、
   垂直共振器型の面発光レーザを含む光源と；
   前記光源からの光束をカップリングするカップリング光学系と；
   前記カップリング光学系を介した光束の光路上に配置され、入射光の入射方向とは異なる方向に透過光を射出する第１の光学素子、及び該第１の光学素子を透過した光束の光路上に配置され、前記第１の光学素子における入射光の入射方向と同じ方向に透過光を射出する第２の光学素子を含み、入射光の光量を異なる光量に変更して射出する光量調整光学系と；を備える光走査装置。
2. 前記第１の光学素子における光束が入射する面、及び前記第２の光学素子における光束が射出される面は、互いに平行であることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記第１の光学素子と前記第２の光学素子との間隔を調整するための調整機構を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
4. 前記第１及び第２の光学素子は、光束が入射する面及び光束が射出される面の少なくとも一方に、光の透過率を低下させるための金属膜が被覆されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光走査装置。
5. 前記第１及び第２の光学素子は、光束が入射する面及び光束が射出される面の少なくとも一方に、反射防止膜が被覆されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光走査装置。
6. 前記第１及び第２の光学素子は、同一の形状であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光走査装置。
7. 前記光量調整光学系は、
   前記第２の光学素子を透過した光束の光路上に配置され、入射光の入射方向とは異なる方向に透過光を射出する第３の光学素子、及び該第３の光学素子を透過した光束の光路上に配置され、前記第１の光学素子における入射光の光路の延長線上に透過光を射出する第４の光学素子を更に含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光走査装置。
8. 前記第３及び第４の光学素子は、同一の形状であることを特徴とする請求項７に記載の光走査装置。
9. 前記光量調整光学系は、
   前記第１の光学素子と前記第２の光学素子との間の光路上に配置され、前記第２の光学素子から射出される光束の光路が、前記第１の光学素子における入射光の光路の延長線上に位置するように、前記第１の光学素子から射出された光束の光路を変更する第３の光学素子を更に含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光走査装置。
10. 少なくとも１つの像担持体と；
    前記少なくとも１つの像担持体に対して画像情報に応じて変調された光束を走査する少なくとも１つの請求項１〜９のいずれか一項に記載の光走査装置と；を備える画像形成装置。
11. 前記画像情報は、多色の画像情報であることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。

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