JP2019159262A - 光走査装置、およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源光学系内の光学素子間の温度差にかかわらず、複数個の発光素子のいずれに対しても光源光学系の光学特性を良好に維持することが可能な光走査装置を提供する。【解決手段】発光素子（３１Ｙ−３１Ｋ）は電流量に応じた光量を放出する。光源光学系（３１２−３１８）は、各発光素子からの光を個別に透過させる複数個の光学素子（３２Ｙ−３２Ｋ）を含む。ポリゴンミラー（３２１）は光源光学系からの光を周期的に偏向させ、結像光学系（３２２−３２６）はその偏向光を感光体（２５）に結像させる。光源駆動部（７１１）は各発光素子の発光期間以外（Ｔ１−Ｔ２、Ｔ３−Ｔ４）においてその発光素子にバイアス電流（ＩＢ）を供給する。温度監視部（７１２）は光源光学系の光学素子の温度を監視する。温度差調節部（７１３）は各発光素子のバイアス電流量を調節し、発光素子と光源光学系の光学素子との間の各温度差（ΔＴ）を許容範囲内に留める。【選択図】図８

Description

本発明は電子写真方式の画像形成技術に関し、特に、感光体の露光に利用される光源の制御に関する。

プリンター、コピー機等、電子写真方式の画像形成装置は、画像データによる変調光で感光体の帯電領域を露光することにより、光量変化に従った帯電量分布で表された不可視の画像、すなわち静電潜像を感光体に形成する。この静電潜像にトナーが付着すると帯電量分布にトナー濃度分布が従うので、静電潜像がトナー像として可視化される。

感光体を露光する装置（「露光装置」、「プリントヘッド（ＰＨ）」ともいう。）の動作原理としては光走査方式が代表的である。光走査方式は、半導体レーザー（ＬＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子から出射した光を、回転多面鏡（ポリゴンミラー）で周期的に偏向させながら、ｆθレンズ等の光学系で感光体に結像させる。偏向動作の各周期では結像点が感光体を一方向（以下、「主走査方向」という。）に連続的に移動するので、その結像点が描く１本の直線（以下、「１ライン」という。）に沿って感光体は露光される。ラインが複数本、垂直方向（以下、「副走査方向」という。）に連なることにより、感光体に静電潜像が２次元的に広がる。

露光装置１台あたりに発光素子は通常、複数個が搭載されている。たとえばカラー対応の機種は、ＣＹＭＫ等、４色以上の単色トナー像を同数個の発光素子で並列に形成し、これらの単色トナー像を１つに重ねてカラートナー像を合成する。モノクロ専用機にも、露光処理の高速化かつ高精細化を目的としてマルチビームを採用した光走査方式の露光装置（以下、「光走査装置」という。）を搭載した機種がある。この光走査装置は複数個の発光素子を同時に発光させることにより、感光体表面の複数本のラインを同時に露光する。

このように複数個の発光素子を露光装置が利用する場合、発光素子間で、光量、波長等の光学特性を揃えることが高画質化には不可欠である。発光素子間での光学特性のばらつきは個体差だけでなく温度差にも依存するので、この温度差を抑える技術が露光装置には必要である。たとえば、特許文献１に開示されたレーザー発光装置は、ポリゴンミラーによる偏向周期ごとに光量安定化処理（ＡＰＣ）の対象を、１列に並ぶ４個のレーザー光源の中から１個おきに選ぶ。ＡＰＣでは光源の光量が監視され、実測値と目標値との間のずれが許容範囲内であるように光源の電流量が調節される。各偏向周期では、ＡＰＣが対象とする光源が１個おきに離れているので、ＡＰＣに伴って対象が発する熱量は、次の周期において対象が隣の光源に移る頃には光源間で均されている。その結果、光源間での温度差が抑えられるので、ＡＰＣの信頼性が高く維持される。特許文献２に開示された複合機は露光光源間での温度差を監視し、その温度差が閾値を超えたら、他の光源よりも高温の光源に発光を停止させてその温度を下げる。その結果、光源間での温度差が閾値以下に抑えられる。

発光素子間での温度差を抑えることは、露光装置に搭載された光学系の光学特性を良好に保つ点でも有利である。これは、発光素子からの光の波長には温度依存性があり、光学素子の光学特性には波長依存性があることに因る。たとえば、ＬＤでは温度上昇に伴って発光波長が伸びるので、ビームウェストの位置がＬＤに近寄る。この変位に伴い、光学素子の焦点位置にはずれ（デフォーカス）が生じる。このデフォーカスを抑える技術としては、たとえば特許文献３に開示された光源光学系における回折光学素子の利用が知られている。「光源光学系」とは、コリメーターレンズ等、発光素子から放出された光を整形する光学系をいう。「回折光学素子（ＤＯＥ）」とは、光の回折を利用して光を曲げる光学素子を意味する。ＤＯＥは一般に、透明なガラス基板または樹脂基板の表面に回折格子を含む。この回折格子は、基板表面に刻まれた微細な溝の配列であり、各溝での回折光を互いに干渉させることにより、特定の方向において回折光を強める。この特定の方向は回折光の波長と溝の構造とで制御可能であるので、ＤＯＥは、光の屈折を利用して光を曲げる屈折光学素子とほぼ同等の光学特性を実現可能である。その一方でＤＯＥは、屈折光学素子よりも光軸方向に薄くしやすいので、小型軽量化には有利である。さらに、回折の波長依存性を利用してＤＯＥは、光学特性に所望の波長依存性を与えることが比較的容易である。この利点を利用して特許文献３に開示された光源光学系は、ＤＯＥの温度変動に伴う屈折率変化と熱膨張に伴う表面構造の変化とに起因する焦点の変位で、光源の温度変動に伴うデフォーカスを相殺している。発光素子が複数個である場合、デフォーカスの相殺効果を持つＤＯＥは発光素子ごとに設置される。これらのＤＯＥ間の温度差は通常、焦点位置に対し、発光素子間の温度差と比べて無視できるほど小さい影響しか与えない。したがって、発光素子間の温度差さえ十分に小さく抑えられていれば、いずれのＤＯＥも共通の表面構造でデフォーカスを同程度に相殺できる。

特開２００９−０９０５２４号公報 特開２０１０−０７９１７０号公報 特開２００７−０１１１１３号公報

近年、画像形成装置の生産性と画質との更なる向上を目的として光走査装置に対し、単位時間当たりの走査面積、すなわち書込量を更に増加させる工夫が求められている。この工夫の１つとして、たとえばポリゴンミラーの回転数の増加が挙げられる。しかし、これには、ポリゴンミラーを回転させるモーター（以下、「ポリゴンモーター」と呼ぶ。）およびその駆動回路による発熱量の増大が伴う。光走査装置ではポリゴンミラーとポリゴンモーターと共に、光学系が同じハウジング内に収容されているので、ポリゴンモーターおよびその駆動回路による発熱量の増大は光学系全体の温度を上昇させ得る。特に光源光学系が、発光素子の温度変動に伴うデフォーカスを相殺する効果を持つ光学素子を発光素子ごとに備えている場合、これらの光学素子間では、ポリゴンミラー、ポリゴンモーター、およびそれらからの放熱経路に対する位置の違いに起因する温度差が増大し得る。この温度差が過大な場合、発光素子間での温度差が小さく抑えられるだけでは、光学素子によるデフォーカスの相殺効果に過大なばらつきが生じかねない。その結果、カラートナー像に無視できない色ずれが生じ、ライン間にトナー濃度の過大な“むら（斑）”が現れかねない。しかし、これらの不具合を避ける目的で発光素子ごとに表面構造が異なるＤＯＥ等、デフォーカスの相殺効果が異なる光学素子を設置することは、部品点数を増加させ、製造工程を複雑化させるので好ましくない。

本発明の目的は上記の課題を解決することであり、特に、光源光学系内の光学素子間の温度差にかかわらず、複数個の発光素子のいずれに対しても光源光学系の光学特性を良好に維持することが可能な光走査装置を提供することにある。

本発明の１つの観点における光走査装置は、感光体に対する露光走査によってその感光体に画像を形成する光走査装置であり、供給される電流量に応じた光量を放出する複数個の発光素子と、各発光素子から放出された光を個別に透過させる複数個の発光素子と同数の光学素子を含み、各発光素子からの光を整形する光源光学系と、その光源光学系により整形された光を周期的に偏向させるポリゴンミラーと、そのポリゴンミラーによる偏向光を感光体の表面に結像させる結像光学系と、ポリゴンミラーを回転させるモーターと、ポリゴンミラーとそのモーターとの周囲に外気を導いてポリゴンミラーおよびモーターから熱を奪わせるための放熱経路と、各発光素子の電流量を制御する光源制御部とを備えている。光源制御部は、ポリゴンミラー、モーター、または放熱経路からの熱伝達に伴う光源光学系の光学素子の温度を監視する温度監視部と、各発光素子と、その発光素子からの光が透過する光源光学系の光学素子との間の温度差が許容範囲内に留まるように、各発光素子の電流量または各光学素子の温度を調節する温度差調節部とを含む。

光源制御部は、各発光素子が発光すべき期間にはその発光素子に、画像データで変調された電流を供給し、各発光素子が発光すべきでない期間にはその発光素子に、発光可能な下限よりも少ない量のバイアス電流を供給してもよい。温度差調節部は、各発光素子と、その発光素子からの光が透過する光源光学系の光学素子との間の温度差が大きいほど、その発光素子へ供給されるべきバイアス電流量を小さく設定してもよい。

各発光素子は半導体レーザーであってもよく、その半導体レーザーの閾値電流に基づいてバイアス電流量は選択されていてもよい。光源制御部はバイアス電流量を発光素子別に調節可能であってもよく、温度差調節部は、各発光素子とその発光素子からの光が透過する光源光学系の光学素子との間の温度差に応じて、バイアス電流量を発光素子別に設定してもよい。光源制御部は、バイアス電流量が小さい発光素子ほど連続発光時間を延長してもよい。光源制御部は、各発光素子に対してバイアス電流量を小さく抑える期間をその発光素子が発光すべきでない期間の一部に限ってもよい。

光走査装置は、光源光学系の光学素子を空冷し、または放熱経路に気流を起こしてポリゴンミラーとモーターとから熱を逃がすためのファンを更に備えてもよい。この場合、温度差調節部は、各発光素子とその発光素子からの光が透過する光源光学系の光学素子との間の温度差に応じて、ファンの回転数を調節してもよい。温度差調節部は、各発光素子とその発光素子からの光が透過する光源光学系の光学素子との間の温度差が小さいほど、ファンの回転数を高く設定してもよい。

光源光学系の光学素子は、その光学素子に光を入射させる発光素子の温度変動に起因するデフォーカスを、自身の温度変動に伴う光学特性の変化で相殺可能な回折光学素子であってもよい。光源光学系の光学素子はコリメーターレンズであってもよい。

温度監視部は、ポリゴンミラー、モーター、または放熱経路の温度を実測し、その温度の実測値と、ポリゴンミラー、モーター、または放熱経路に対する光源光学系の各光学素子の位置とから、その光学素子の温度を推定してもよい。温度監視部は、モーターまたは各発光素子の連続使用時間を計測し、その連続使用時間の計測値と、ポリゴンミラー、モーター、または放熱経路に対する光源光学系の各光学素子の位置とから、その光学素子の温度を推定してもよい。

温度差調節部は、複数個の発光素子の間での温度差を、複数個の発光素子の周囲における熱源の配置から推定してもよい。この熱源には複数個の発光素子に対する駆動回路が含まれてもよく、温度差調節部は、その駆動回路からの距離が近い発光素子ほど動作温度を高く推定してもよい。

本発明の１つの観点における画像形成装置は、シートにトナー像を形成する画像形成装置であり、露光量に応じて帯電量が変化する感光体と、その感光体に対する露光走査によってその感光体に静電潜像を形成する上記の光走査装置と、その静電潜像をトナーで現像する現像部と、その現像部が現像したトナー像を感光体からシートへ転写する転写部とを含む。

本発明による光走査装置は上記のとおり、ポリゴンミラー、ポリゴンモーター、または放熱経路からの熱伝達に伴う光源光学系の各光学素子の温度上昇を監視し、各発光素子とその発光素子からの光が透過する光学素子との間の温度差に応じて、その発光素子の電流量またはその光学素子の温度を調節する。これによりこの光走査装置は、光源光学系の光学素子間の温度差にかかわらず、いずれの発光素子に対しても光源光学系の光学特性を良好に維持することができる。

（ａ）は、本発明の実施形態による画像形成装置であるプリンターの外観を示す斜視図である。（ｂ）は、（ａ）の示す直線ｂ−ｂに沿ったプリンターの模式的な断面図である。 図１の示す光走査装置の上面図である。 （ａ）はＹ色半導体レーザーのパッケージを示す模式図である。（ｂ）は、Ｙ色半導体レーザーが出射可能なレーザー光の波長の温度依存性を示すグラフである。 （ａ）は、図２の示す光走査装置の上面図のうち、ポリゴンミラーの周辺の拡大図である。（ｂ）は、（ａ）が示すＫ色半導体レーザーと専用のコリメーターレンズとの対の光学配置図である。（ｃ）は、そのコリメーターレンズを像側から見た平面図であり、（ｄ）は、そのコリメーターレンズの光軸を含む断面と凹レンズ面との交線の一部を拡大した図である。 図１の示すプリンターの電子制御系統の構成を示すブロック図である。 図５の示す光源駆動部のうちＹ色半導体レーザーに対する専用回路のブロック図である。 （ａ）は、図６の示すタイミング生成部が利用するＳＯＳ信号、ＣＬＫ信号、およびＳＷＴ信号のタイミングチャートと、バイアス電流ＩＢ、変調電流ＩＭ、およびレーザー発振子ＬＤへの供給電流ＩＤの波形との間の関係を示す図である。（ｂ）は、（ａ）の示すレーザー発振子ＬＤへの供給電流ＩＤの立ち上がりとその近傍とを時間方向に拡大した図である。 （ａ）は、図４の（ａ）の示すコリメーターレンズの周囲に現れる温度勾配を表すグラフ曲線ＧＴと、半導体レーザーとコリメーターレンズとの間の温度差ΔＴを許容範囲内に収めるために半導体レーザーに生成させるべきバイアス電流に伴うジュール熱量を表す棒グラフとを示す。（ｂ）は、ポリゴンミラーによるレーザー光線の偏向周期にわたる半導体レーザーへの供給電流ＩＤの波形図である。 （ａ）は、バイアス電流量が小さいほど供給電流ＩＤの立ち下がりを遅らせる場合における供給電流ＩＤのパルス波形の拡大図である。（ｂ）は、ＳＯＳ信号のタイミングチャートと半導体レーザーへの供給電流ＩＤの波形との間の関係を示す図である。（ｃ）は、発光基板の長手方向の一端に位置する駆動回路が動作する間に発光基板に現れる温度勾配を表すグラフ曲線ＧＳを示す。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

［画像形成装置の外観］
図１の（ａ）は、本発明の実施形態による画像形成装置１００の外観を示す斜視図である。この画像形成装置１００はプリンターである。その筐体の上面には排紙トレイ４１が設けられ、その奥に開いた排紙口４２から排紙されたシートを収容する。排紙トレイ４１の前方には操作パネル５１が埋め込まれている。プリンター１００の底部には給紙カセット１１が引き出し可能に取り付けられている。

［画像形成装置の内部構造］
図１の（ｂ）は、図１の（ａ）の示す直線ｂ−ｂに沿ったプリンター１００の模式的な断面図である。プリンター１００は電子写真式のカラープリンターであり、給送部１０、作像部２０、定着部３０、および排紙部４０を含む。

給送部１０は、まずピックアップローラー１２を用いて、給紙カセット１１に収容されたシートの束ＳＨＴからシートＳＨ１を１枚ずつ分離する。この分離したシートＳＨ１を給送部１０は搬送ローラー１３、１４を用いて作像部２０へ送出する。「シート」とは、紙製もしくは樹脂製の薄膜状もしくは薄板状の材料、物品、または印刷物をいう。給紙カセット１１に収容可能なシートの種類、すなわち紙種は、たとえば、普通紙、上質紙、カラー用紙、または塗工紙であり、サイズは、たとえば、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ｂ４等の標準値である。

作像部２０は、たとえば中間体転写方式であり、感光体ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋ、１次転写ローラー２２、中間転写ベルト２３、２次転写ローラー２４、および光走査装置２６を含む。中間転写ベルト２３は、従動プーリー２３Ｌと駆動プーリー２３Ｒとの間に掛け渡され、駆動プーリー２３Ｒの回転に伴って両プーリー２３Ｌ、２３Ｒ間を回転可能である。両プーリー２３Ｌ、２３Ｒの間には４つの感光体ユニット２１Ｙ−２１Ｋと４本の１次転写ローラー２２とが１つずつ対を成すように配置され、中間転写ベルト２３を間に挟んで対向している（タンデム配置）。２次転写ローラー２４は、中間転写ベルト２３を間に挟んで駆動プーリー２３Ｒとニップを形成し、駆動プーリー２３Ｒの回転に伴って従動回転する。このニップには、タイミングローラー１４から送出されたシートＳＨ２が通紙される。感光体ユニット２１Ｙ−２１Ｋの含む感光体ドラム２５、１次転写ローラー２２、中間転写ベルト２３、従動プーリー２３Ｌ、駆動プーリー２３Ｒ、および２次転写ローラー２４はいずれも回転軸が平行である。この共通の軸方向（図１の（ｂ）ではＹ軸方向）を以下、「主走査方向」と呼ぶ。光走査装置２６は感光体ユニット２１Ｙ−２１Ｋに対してレーザー光を、たとえば１本ずつ照射する。４本のレーザー光はそれぞれの光量すなわち強度または持続時間が、画像データの示す、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のいずれかの階調値で変調されている。感光体ユニット２１Ｙ−２１Ｋの間では、照射光量の表す階調値の色が異なる。以下、その色が、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋである感光体ユニットをそれぞれ、「Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色感光体ユニット」と呼ぶ。

感光体ユニット２１Ｙ−２１Ｋのそれぞれでは感光体ドラム２５が、中間転写ベルト２３を間に挟んで１次転写ローラー２２と接触し、ニップを形成している。感光体ユニット２１Ｙ−２１Ｋはそれぞれ、感光体ドラム２５の外周面を帯電させ、その帯電部分を光走査装置２６から照射されるレーザー光に曝す。光走査装置２６は照射光を感光体ドラム２５の外周面に結像させ、結像点を感光体ドラム２５の軸方向（主走査方向）に移動させるので、この結像点の軌跡に沿って感光体ドラム２５の外周面上の直線領域が露光される。照射光量が高いほど、すなわち照射光の強度が高く、または持続時間が長いほど、主走査方向の単位長すなわち１ドットあたりの露光量が高く、この露光量が高いほど１ドットあたりの帯電量が大きく減少する。したがって、感光体ドラム２５の直線領域には、照射光量の変化が表す階調値分布に対応する帯電量分布、すなわち静電潜像の１ラインが形成される。１ラインに対するこの露光動作を、感光体ユニット２１Ｙ−２１Ｋと光走査装置２６とは感光体ドラム２５の回転に同期して繰り返す。その結果、感光体ドラム２５の外周面ではその回転方向（以下、「副走査方向」という。）に露光済みのラインが連なり、静電潜像が２次元的に拡がる。この静電潜像をＹ−Ｋ色感光体ユニット２１Ｙ−２１Ｋはそれぞれ、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋに着色されたトナーで現像する。これにより、Ｙ−Ｋ色感光体ユニット２１Ｙ−２１Ｋの感光体ドラム２５にはそれぞれ、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの単色のトナー像が形成される。感光体ユニット２１Ｙ−２１Ｋは続いて、中間転写ベルト２３の同じ表面部分が（図１の（ｂ）では反時計方向の回転により）１次転写ローラー２２と感光体ドラム２５との間のニップを通過する際、その表面部分に感光体ドラム２５から、それぞれの形成したトナー像を転写する。こうして、中間転写ベルト２３の同じ表面部分に、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色のトナー像が重ねられて１つのカラートナー像に合成される。このカラートナー像が駆動プーリー２３Ｒと２次転写ローラー２４との間のニップを通過するタイミングに合わせ、そのニップへシートＳＨ２がタイミングローラー１４から通紙される。これによりそのニップではカラートナー像が中間転写ベルト２３からシートＳＨ２へ転写される。

定着部３０は、作像部２０から送出されたシートＳＨ２にトナー像を定着させる。具体的には、定着部３０は定着ローラー３１と加圧ローラー３２とを回転させながら、それらの間のニップにシートＳＨ２を通紙する。このとき、定着ローラー３１はそのシートＳＨ２の表面へ内蔵のヒーターの熱を加え、加圧ローラー３２はそのシートＳＨ２の加熱部分に対して圧力を加えて定着ローラー３１へ押し付ける。定着ローラー３１からの熱と加圧ローラー３２からの圧力とにより、トナー像がそのシートＳＨ２の表面に熱定着する。定着部３０は更に定着ローラー３１と加圧ローラー３２との回転により、そのシートＳＨ２を排紙部４０へ送り出す。

排紙部４０は、トナー像が定着したシートＳＨ３を排紙口４２から排紙トレイ４１へ排紙する。具体的には、排紙部４０は、排紙口４２の内側に配置された排紙ローラー４３を用いて、定着部３０の上部から排紙口４２へ移動してきたシートＳＨ３を排紙口４２の外へ送出して排紙トレイ４１に載せる。

［光走査装置の構造］
図１の（ｂ）は光走査装置２６の縦断面図を含む。図２は光走査装置２６の上面図である。図２では、説明の便宜上、光走査装置２６を覆っていた上板が除去されており、図１の（ｂ）の示す光走査装置２６の縦断面の位置が直線Ｉ−Ｉで示されている。光走査装置２６は、ハウジング３００、光源３１０、および走査光学系を含む。ハウジング３００はたとえば直方体形状の筐体であり、特に、底板がアルミダイキャスト等の金属製品または繊維強化樹脂（ＦＲＰ）等の硬質樹脂成形品であり、剛性が高い。ハウジング３００は、底板の短辺が感光体ドラム２５に共通の軸方向、すなわち主走査方向（図１の（ｂ）、図２ではＸ軸方向である。）に平行であるように、プリンター１００内のシャーシ（図は示していない。）によって支持されている。ハウジング３００は、光源３１０と走査光学系とを底板で安定に支持すると共に、それらを上板と側壁とで周囲の環境から隔離して、塵埃と外光とから保護する。走査光学系は、ポリゴンミラー３２１とその駆動モーター（以下、「ポリゴンモーター」と呼ぶ。）３２２、および結像光学系を含む。結像光学系は、ｆθレンズ３２３、３２４、１次折り返しミラー３２５、および４枚の２次折り返しミラー３２６Ｙ、３２６Ｍ、３２６Ｃ、３２６Ｋを含む。これらの光学素子を利用して走査光学系は、光源３１０からの光を周期的に偏向させながら感光体ドラム２５の表面に結像させ、その光で感光体ドラム２５の表面を主走査方向に走査する。

［光源］
光源３１０は発光基板３１１と光源光学系とを含む。発光基板３１１は４個の半導体レーザー３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋとそれらの駆動回路３１Ｄとを含む。光源光学系は、４つのコリメーターレンズ３１２、５枚のミラー３１３−３１７、およびシリンドリカルレンズ３１８を含み、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋのそれぞれから出射した光を整形する。

−発光基板−
発光基板３１１はハウジング３００の側壁の１つ、たとえば図２では主走査方向（Ｘ軸方向）に垂直な側壁の外面に取り付けられた印刷回路基板である。発光基板３１１の上には半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋと駆動回路３１Ｄとが実装されている。半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの個数は、画像データが表す色、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの数に等しい。半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋはハウジング３００の側壁に平行に、かつ等間隔に配置され、先端がハウジング３００の側壁の穴を通してハウジング３００の内部に挿し込まれている。図２は示していないが、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの間では出射口の高さ（図２ではＹ軸方向の位置）が異なるので、それらからの出射光線も高さが異なる。駆動回路３１Ｄは半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの駆動制御専用の電子回路であり、たとえば特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはプログラム可能な集積回路（ＦＰＧＡ）として、単一または複数のチップに組み込まれている。駆動回路３１Ｄは、プリンター１００に内蔵の主制御部から画像データを受信し、その画像データの表すＹ−Ｋの階調値に基づいて半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの発光量を変調する。たとえば、駆動回路３１Ｄは異なる色の階調値を異なる半導体レーザーに割り当て、その階調値が高いほどその半導体レーザーの発光強度を高くし、または連続発光時間を延長する。以下、Ｙ−Ｋの階調値に基づいて発光量が変調される半導体レーザーをそれぞれ「Ｙ−Ｋ色半導体レーザー」と呼ぶ。

−光源光学系−
コリメーターレンズ３１２は、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの各出射口の前に１つずつ、その出射口と光軸が一致するように配置されている。コリメーターレンズ３１２は、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋから出射可能なレーザー光に対して透明なガラスまたは樹脂から成る屈折レンズまたは回折レンズであり、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋからの入射光を平行光に変換する。第１ミラー３１３はＹ色半導体レーザー３１Ｙとコリメーターレンズ３１２との共通の光軸上に配置され、Ｙ色半導体レーザー３１Ｙからの出射光線を反射して偏向させる。第２ミラー３１４はＭ色半導体レーザー３１Ｍとコリメーターレンズ３１２との共通の光軸上に配置され、Ｍ色半導体レーザー３１Ｍからの出射光線を反射して偏向させる。第３ミラー３１５はＣ色半導体レーザー３１Ｃとコリメーターレンズ３１２との共通の光軸上に配置され、Ｃ色半導体レーザー３１Ｃからの出射光線を反射して偏向させる。第４ミラー３１６はＫ色半導体レーザー３１Ｋとコリメーターレンズ３１２との共通の光軸上に配置され、Ｋ色半導体レーザー３１Ｋからの出射光線を反射して偏向させる。これらのミラー３１３−３１６による偏向光をシリンドリカルレンズ３１８は透過させて第５ミラー３１７へ照射する。この照射光を第５ミラー３１７は反射してポリゴンミラー３２１へ照射する。シリンドリカルレンズ３１８は、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋから出射可能なレーザー光に対して透明なガラスまたは樹脂から成る屈折レンズまたは回折レンズであり、コリメーターレンズ３１２からの平行光を、ポリゴンミラー３２１の軸方向（Ｙ軸方向）においてはポリゴンミラー３２１の側面に結像させ、その方向と照射方向との両方に直交する方向では平行光に保つ。

［走査光学系］
−ポリゴンミラー−
ポリゴンミラー３２１は、周が正多角形（図２では正７角形）の板状部材であり、いずれの側面にも鏡面加工が施されている。ポリゴンミラー３２１はポリゴンモーター３２２のシャフトに同軸に固定され、そのシャフトに従って回転しながら、各側面で第５ミラー３１７からの入射光ＬＬを偏向させ、かつその偏向角φを周期的に変化させる。以下、ポリゴンミラーの側面を「偏向面」と呼ぶ。ポリゴンモーター３２２はたとえば直流ブラシレス（ＢＬＤＣ）モーターであり、図１の（ｂ）が示すように、ハウジング３００の底板に、それに対してシャフトが垂直であるように固定されている。ポリゴンモーター３２２は、同じ底板に実装された駆動回路（図は示していない。）からの電力でシャフトまわりのトルクをポリゴンミラー３２１に加える。

ポリゴンミラー３２１がポリゴンモーター３２２からのトルクによって等角速度で回転している間、図２が示すように、各偏向面には順番に、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋから出射した光線ＬＬが第５ミラー３１７から入射する。入射光線ＬＬは光源光学系３１２−３１８により、ポリゴンミラー３２１の軸方向（Ｙ軸方向）では偏向面上の１点に収束する一方、底板に平行な方向では平行光のままである。入射光線ＬＬは偏向面で反射されて偏向し、ｆθレンズ３２３、３２４へ向かう。反射光線ＲＬは、ポリゴンミラー３２１の軸方向（Ｙ軸方向）では偏向面上の１点から拡散する一方、底板に平行な方向では平行光のままである。ポリゴンミラー３２１の回転に伴い、入射光線ＬＬに対する偏向面の傾きが連続的に変化する間、入射光線ＬＬと反射光線ＲＬとの成す角度、すなわち偏向角φが最大値φRから最小値φLまで連続的に減少する。入射光線ＬＬを反射していた偏向面が次の偏向面に切り換わると、偏向角φが最小値φLから最大値φRへ瞬間的に戻る。偏向角φのこのような変化が、ポリゴンミラー３２１の回転に同期して周期的に繰り返される。

−ｆθレンズ−
ｆθレンズは、一般に複数枚（図２では２枚）の非球面レンズ３２３、３２４で構成された複合レンズである。いずれのレンズ３２３、３２４も、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋから出射可能なレーザー光に対して透明なガラスまたは樹脂から成る屈折レンズまたは回折レンズである。ｆθレンズ３２３、３２４はポリゴンミラー３２１からの反射光線ＲＬを透過させ、透過光線ＴＬを１次折り返しミラー３２５と２次折り返しミラー３２６Ｙ−３２６Ｋとの順に反射させて感光体ユニット２１Ｙ−２１Ｋへ照射し、各感光体ドラム２５の外周面に結像させる。ここで、ポリゴンミラー３２１からの反射光線ＲＬは、ポリゴンミラー３２１の軸方向（Ｙ軸方向）では拡散光である一方、底板に平行な方向では平行光である。したがって、ｆθレンズ３２３、３２４は次の２種類の光学的機能を持つ。（１）単一の屈折レンズとみなされた場合、レンズ面の曲率がポリゴンミラー３２１の軸方向（Ｙ軸方向）とその方向に垂直な方向との間で異なる。この機能により、ｆθレンズ３２３、３２４からの透過光線ＴＬは、ポリゴンミラー３２１の軸方向（Ｙ軸方向）と底板に平行な方向とのいずれにおいても、感光体ドラム２５の外周面上の１点に収束する。（２）像高（結像点の光軸からの距離）が入射角に比例する（すなわち、像高＝焦点距離×入射角）。この機能により、ｆθレンズ３２３、３２４からの透過光線ＴＬが感光体ドラム２５の表面に結像すると、その結像点は、ポリゴンミラー３２１の等速回転に伴う偏向角φの等速変化に合わせて感光体ドラム２５の軸方向、すなわち主走査方向（Ｘ軸方向）に等速度で移動する。実際、像高の変化速度は結像点の移動速度であり、入射角の変化速度はポリゴンミラー３２１の回転速度に比例する。具体的には、図２が示すように、偏向角φが最大値φRから変化量Δφだけ減少する間にｆθレンズ３２３、３２４からの透過光線ＴＬが１次折り返しミラー３２５の鏡面上を主走査方向（Ｘ軸方向）に距離Δρだけ移動する場合、この距離Δρが偏向角φの変化量Δφに比例する：Δρ∝Δφ。この距離Δρは感光体ドラム２５の表面上を結像点が移動する距離に比例し、偏向角φの変化量Δφはポリゴンミラー５２１の回転角の変化量θの２倍である：Δφ＝２θ。したがって、結像点の主走査方向における位置とポリゴンミラー３２１の回転角との間に線形性が確立される。特にポリゴンミラー３２１が等角速度で回転する場合、偏向角φが最大値φRから最小値φLまで連続的に減少する間、結像点が主走査方向に等速度で移動する。

−折り返しミラー−
１次折り返しミラー３２５と２次折り返しミラー３２６Ｙ−３２６Ｋとはいずれも、板面に鏡面加工が施された細長い平板状部材である。図１の（ｂ）、図２が示すとおり、いずれの折り返しミラー３２５、３２６Ｙ−３２６Ｋも、長手方向がハウジング３００の底板の短辺方向すなわち主走査方向（Ｘ軸方向）に平行であるように設置されている。１次折り返しミラー３２５はｆθレンズ３２３、３２４からの透過光線ＴＬをハウジング３００の天井へ向けて反射する。この天井には２次折り返しミラー３２６Ｙ−３２６Ｋが設置されており、１次折り返しミラー３２５からの反射光線を更に反射し、ハウジング３００の上板のスリット（図は示していない。）を通して感光体ユニット２１Ｙ−２１Ｋへ照射する。特に、１次折り返しミラー３２５からの反射光線のうち、Ｙ色半導体レーザー３１Ｙからのレーザー光線は第１−２次折り返しミラー３２６ＹによってＹ色感光体ユニット２１Ｙへ照射され、Ｍ色半導体レーザー３１Ｍからのレーザー光線は第２−２次折り返しミラー３２６ＭによってＭ色感光体ユニット２１Ｍへ照射され、Ｃ色半導体レーザー３１Ｙからのレーザー光線は第３−２次折り返しミラー３２６ＣによってＣ色感光体ユニット２１Ｃへ照射され、Ｋ色半導体レーザー３１Ｋからのレーザー光線は第４−２次折り返しミラー３２６ＫによってＫ色感光体ユニット２１Ｋへ照射される。

このように１次折り返しミラー３２５からの反射光線の照射先が分かれるのは、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの間で出射光線ＬＬの高さ（Ｙ軸方向の位置）が異なることに因る。実際、各出射光線ＬＬは光源光学系３１２−３１８により、ポリゴンミラー３２１の軸方向（Ｙ軸方向）では偏向面上の同じ位置に収束する。すなわち、ポリゴンミラー３２１の軸方向（Ｙ軸方向）では、出射光線ＬＬの偏向面への入射角が半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの間で異なる。したがって、ポリゴンミラー３２１の軸方向（Ｙ軸方向）では、ポリゴンミラー３２１からの反射光線ＲＬの拡散範囲が半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの間で異なるので、反射光線ＲＬのｆθレンズ３２３、３２４への入射角が半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの間で異なる。その結果、ポリゴンミラー３２１の軸方向（Ｙ軸方向）では、ｆθレンズ３２３、３２４からの透過光線ＴＬが１次折り返しミラー３２５へ入射する角度も、１次折り返しミラー３２５によって反射される角度も、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの間では異なる。この反射角度の違いが、ハウジング３００の上板の高さでは、その長辺方向における反射光の照射位置の違いとして現れる。

［ＳＯＳセンサー］
光源３１０は更に走査開始（ＳＯＳ）センサー３３０を含む。ＳＯＳセンサー３３０は光検出器を含み、ミラー３３１からの反射光を検出して通知信号（以下、「ＳＯＳ信号」と呼ぶ。）を生成する。ミラー３３１は、ポリゴンミラー３２１から最大の偏向角φRへ反射された光線を反射してＳＯＳセンサー３３０へ照射する。したがって、ポリゴンミラー３２１が光源３１０からの出射光線ＬＬを最大の偏向角φRへ反射する度に、ＳＯＳセンサー３３０はＳＯＳ信号を有効化する（アクティブにする）。すなわち、ＳＯＳ信号が正論理信号ならばそのパルスを立ち上げ、負論理信号ならばそのパルスを立ち下げる。こうして、ＳＯＳ信号の有効化の周期はポリゴンミラー３２１によるレーザー光線の偏向周期、すなわち偏向角φが最大値φRから最小値φLまでの範囲を１往復する期間を表す。ＳＯＳ信号は作像部２０において、光源３１０だけでなく感光体ユニット２１Ｙ−２１Ｋの全体の動作をポリゴンミラー３２１の回転に同期させるのに利用される。

［半導体レーザー］
図３の（ａ）は、Ｙ色半導体レーザー３１Ｙのパッケージを示す模式図である。他の半導体レーザー３１Ｍ−３１Ｋも構造は共通である。Ｙ色半導体レーザー３１Ｙはレーザー発振子３６１を含む。レーザー発振子３６１はたとえばレーザーダイオード（ＬＤ）であり、ＰＮ接合を含む半導体チップである。レーザー発振子３６１は、たとえば波長が可視域から赤外域までの範囲（数百ｎｍ−千数百ｎｍ）に属するレーザー光を数ｍＷ−十数ｍＷの出力で放出可能である。レーザー発振子３６１による発光原理は次のとおりである。ＰＮ接合の活性層ではホールと電子との再結合、すなわち電子による励起状態から基底状態への遷移に伴って光が放出される。この光放出の過程には、電子の自然な状態遷移に伴うもの（自然放出）と、外部から入射した光による強制的な状態遷移に伴うもの（誘導放出）との２種類がある。自然放出によって活性層から出射した光は、ＰＮ接合を間に挟んで互いに対向する２枚の反射鏡での反射を繰り返すことにより活性層を往復し、誘導放出を促し続ける。外部からＰＮ接合へ注入される電流量が小さく、励起状態の電子数よりも基底状態の電子数が多いうちは、活性層からの出射光量のほとんどを自然放出による光量が占めており、誘導放出による光量はわずかでしかない。注入電流量の増加に伴って基底状態に対する励起状態の電子数の割合が上昇し、注入電流量がある閾値（以下、「閾値電流」と呼ぶ。）を超えてその割合が逆転した場合、自然放出による光量を誘導放出による光量が凌駕する（発振）。こうして、光が増幅される。

レーザー発振子３６１は、光を往復させる方向がチップの表面に平行である端面発光型と、垂直である垂直共振器面発光型（ＶＣＳＥＬ）との２種類に大別される。図３の（ａ）の含む拡大図ＥＥＬ、ＶＣＳはそれぞれ、レーザー発振子３６１が端面発光型、ＶＣＳＥＬである場合の発光点ＰＥ、ＰＳを模式的に示す。レーザー発振子３６１が端面発光型である場合、第１拡大図ＥＥＬが示すように、そのチップの端面がパッケージの出射口３６２から覗くように配置され、その端面が発光点ＰＥを含む。レーザー発振子３６１がＶＣＳＥＬである場合、第２拡大図ＶＣＳが示すように、そのチップの表面がパッケージの出射口３６２から覗くように配置され、その表面が発光点ＰＳを含む。

図３の（ｂ）は、Ｙ色半導体レーザー３１Ｙが出射可能なレーザー光の波長の温度依存性を示すグラフである。このグラフが示すとおり、半導体レーザーは一般に温度上昇に伴ってレーザー光の波長が、たとえば１度あたり百分の数ｎｍの割合で長波長側へずれる。これは主に、温度上昇に伴い、ＰＮ接合を形成している半導体の屈折率が上昇することによる。

［ポリゴンモーターからの放熱構造］
光源３１０と走査光学系とはハウジング３００内に収容されることで、周囲の環境から隔離されている。したがって、ポリゴンモーター３２２とその駆動回路とからの熱がハウジング３００内に籠もりやすい。この熱に起因する光源光学系と走査光学系との各光学素子３１２−３１８、３２１、３２３−３２５、３２６Ｙ−３２６Ｋの過大な変形とそれらの間での過大な相対変位とを抑える目的で光走査装置２６は、ポリゴンモーター３２２からの放熱構造を更に備えている。

図４の（ａ）は、図２の示す光走査装置２６の上面図のうちポリゴンミラー３２１の周辺の拡大図である。ポリゴンモーター３２２からの放熱構造には、ハウジング３００の側壁に開けられた吸気口３０１と排気口３０２とに加え、温度センサー４００とファン４１０とが含まれる。図４の（ａ）が示すように、吸気口３０１は、ハウジング３００の側壁のうち、発光基板３１１が取り付けられた箇所とは、ポリゴンミラー３２１を間に挟んで対向する箇所に開けられており、プリンター１００内のシャーシ（図は示していない。）の隙間を通してプリンター１００の筐体１１０の吸気口１０１に連通している。排気口３０２は、主走査方向（Ｘ軸方向）に伸びているハウジング３００の側壁のうち、発光基板３１１の脇に面した箇所に開けられており、プリンター１００内のシャーシの隙間を通してプリンター１００の筐体１１０の排気口１０２に連通している。温度センサー４００はポリゴンミラー３２１の近傍、たとえば図４の（ａ）では、ハウジング３００の底板の短辺方向に伸びる側壁とポリゴンミラー３２１との間に設置されており、内部にサーミスターを含む。このサーミスターは、温度センサー４００の温度に応じて電気抵抗を変化させる。この電気抵抗に基づいて温度センサー４００は、自身の温度にレベルが対応する電気信号を出力する。ポリゴンミラー３２１の周囲ではその回転中、ポリゴンモーター３２２とその駆動回路とから熱が拡散するので、図４の（ａ）がグラデーションの濃さで示すように、ポリゴンミラー３２１の中心位置、すなわちポリゴンモーター３２２の位置をピークとする温度分布がポリゴンミラー３２１から放射状に広がる。この温度分布の形状は一般にピーク値、すなわちポリゴンモーター３２２の温度で決まるので、温度センサー４００の出力信号が示す温度センサー４００の温度からポリゴンモーター３２２の温度は実測可能である。ファン４１０はたとえばプロペラファンであり、ケーシングがハウジング３００の吸気口１０２に嵌め込まれており、プロペラがＢＬＤＣモーター（図は示していない。）によって回転する。この回転によりハウジング３００の外側の空気が吸気口３０１からハウジング３００の中へ吸引されると、さらに外気がプリンター１００の筐体１１０の吸気口１０１からファン４１０を通してハウジング３００の中へ流入する。その結果、ハウジング３００の内部には、吸気口３０１から排気口３０２へ向かう気流ＡＦＬが起こる。この気流ＡＦＬの経路には、ポリゴンミラー３２１、ポリゴンモーター３２２、および光源光学系、特に４つのコリメーターレンズ３１２が含まれる。これらの周囲を通過する際に気流ＡＦＬはこれらから熱を奪い、ハウジング３００の排気口３０２、さらにプリンター１００の筐体１１０の排気口１０２を通して筐体１１０の外側へ運び去る。こうして、ポリゴンミラー３２１とポリゴンモーター３２２とからの熱が気流ＡＦＬの経路（以下、「放熱経路」と呼ぶ。）に沿って外気へ放散するので、ハウジング３００内の要素、特に光学系の過熱が防止される。

［コリメーターレンズ］
光源光学系が含む光学素子３１２−３１８と、走査光学系が含む光学素子３２１、３２３−３２５、３２６Ｙ−３２６Ｋとは、ガラス製よりも樹脂製が望ましい。これは、各光学素子の製造コストが削減されやすいことによる。実際、ガラス製の光学素子が表面仕上げに研磨を必要とするのに対し、樹脂製の光学素子は金型で成形するだけでよい。特にコリメーターレンズ３１２はレンズ面に必要な加工精度が高く、またはレンズ面が非球面であって比較的複雑な形状であるので、ガラス製よりも樹脂製は工程性が高い。さらに、図３の（ｂ）が示すように、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの出射波長には一般に温度依存性があるので、これと光学素子の光学特性における波長依存性とに起因するデフォーカス等の不具合を抑えるには、コリメーターレンズ３１２は屈折レンズよりも回折レンズであることが望ましい。これは、コリメーターレンズ３１２の温度変動に伴う屈折率変化と熱膨張に伴う表面構造の変化とが焦点位置に与える波長依存性により、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの温度変動に伴うデフォーカスを相殺可能だからである（たとえば、特許文献３参照）。この場合、回折レンズの複雑な表面構造を高精度に、かつ低コストで製造するには、ガラス製よりも樹脂製が有利である。これは、ガラスよりも樹脂が工程性だけでなく熱膨張性も高いので、コリメーターレンズ３１２の熱膨張に伴う焦点位置の波長依存性で半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの温度変動に伴う出射波長の変化を相殺しやすいからである。

図４の（ｂ）は、図４の（ａ）が示すＫ色半導体レーザー３１Ｋと専用のコリメーターレンズ３２Ｋとの対の光学配置図である。このコリメーターレンズ３２Ｋは樹脂製の回折レンズであり、特に平凹レンズである。他色の半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｃに専用のコリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｃも同様である。これらの素材として利用可能な樹脂の種類には、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アリルジエチレングリコールカーボネート（ＡＤＣ）等、透明な熱硬化性樹脂が含まれる。コリメーターレンズ３２Ｋは、平レンズ面ＦＬＳをＫ色半導体レーザー３１Ｋに向けた状態でＫ色半導体レーザー３１Ｋと光軸ＬＡＸを一致させている。この配置では、Ｋ色半導体レーザー３１Ｋの発光点ＰＬＥから出射したレーザー光束は、光軸ＬＡＸを中心としてそのまわりに拡散しながらコリメーターレンズ３１Ｋの平レンズ面ＦＬＳに入射し、レンズ内を透過して凹レンズ面ＣＣＶから出射する。この凹レンズ面ＣＣＶは透過型回折格子、特にブレーズ化された位相格子であり、いずれの部分からも回折光が光軸ＬＡＸに平行な方向へのみ出射する。すなわち、凹レンズ面ＣＣＶからは光軸ＬＡＸに平行な光束が出射する。

図４の（ｃ）は、コリメーターレンズ３２Ｋを像側から見た平面図であり、（ｄ）は、コリメーターレンズ３２Ｋの光軸ＬＡＸを含む断面と凹レンズ面ＣＣＶとの交線の一部を拡大した図である。図４の（ｃ）が示すように、凹レンズ面ＣＣＶには円形状の溝ＧＲＶが複数本、光軸ＬＡＸを中心に同心円状に刻まれている。図４の（ｄ）が示すように、光軸ＬＡＸを含む断面における溝ＧＲＶの輪郭（以下、溝ＧＲＶの「断面形状」という。）は鋸歯状である。このような溝ＧＲＶの微細構造により、凹レンズ面ＣＣＶは、ブレーズ化された位相格子として機能する。「位相格子」とは、透過光または反射光の位相を周期的に変化させる回折格子をいう。凹レンズ面ＣＣＶは同心円状の溝ＧＲＶにより、透過光の位相を径方向において周期的に変化させる。このときの位相の分布は透過光の波長と溝ＧＲＶの形状とに依存し、回折光の強度は互いに干渉する光の間の位相差で決まるので、回折光の強度分布は溝ＧＲＶの形状で制御可能である。「ブレーズ化」とは、回折格子の溝形の断面形状を鋸歯状にすることにより回折光のエネルギーの大部分を特定の波長と次数とに集中させることをいう。凹レンズ面ＣＣＶでは、Ｋ色半導体レーザー３１Ｋの出射波長に対して回折光のエネルギーが、コリメーターレンズ３２Ｋの光軸ＬＡＸの方向に現れる次数の回折光、たとえば１次の回折光に集中するように、溝ＧＲＶの断面の鋸歯形状が設計されている。この設計では、光源３１０の動作時間の経過に伴うＫ色半導体レーザー３１Ｋの動作温度とコリメーターレンズ３２Ｋの温度との各変動パターンが、光源３１０の標準的な使用温度（たとえば、２０℃−３０℃）に対して推定される。さらに、推定されたＫ色半導体レーザー３１Ｋの温度変動に伴うコリメーターレンズ３２Ｋのデフォーカスが、推定されたコリメーターレンズ３２Ｋの温度変動に伴う屈折率変化と熱膨張に伴う鋸歯形状の変化とに起因するコリメーターレンズ３２Ｋの焦点の変位で相殺されるように、コリメーターレンズ３２Ｋの素材と鋸歯形状とが選択される。選択された素材と鋸歯形状とは、他の半導体レーザー３１Ｙ−Ｃに対するコリメーターレンズ３２Ｙ−Ｃにも採用される。これにより、光源光学系について部品点数の増大と製造工程の複雑化とが回避される。

［画像形成装置の電子制御系統］
図５は、プリンター１００の電子制御系統の構成を示すブロック図である。この電子制御系統では、給送部１０、作像部２０、定着部３０に加え、操作部５０と主制御部６０とがバス９０を通して互いに通信可能に接続されている。

−操作部−
操作部５０は、プリンター１００に実装されたユーザーと外部の電子機器とに対するインタフェースの全体であり、ユーザーの操作または外部の電子機器との通信を通してジョブ処理の要求と印刷対象の画像データとを受け付け、それらを主制御部６０へ伝える。図５が示すように、操作部５０は操作パネル５１と外部インタフェース（Ｉ／Ｆ）５２とを含む。操作パネル５１は、図１の（ａ）が示すように、押しボタン、タッチパネル、およびディスプレイを含む。このディスプレイに操作パネル５１はグラフィックスユーザーインターフェース（ＧＵＩ）画面を表示する。操作パネル５１はまた、押しボタンの中からユーザーが押下したものを識別し、またはタッチパネルの中からユーザーが触れた位置を検出し、その識別または検出に関する情報を操作情報として主制御部６０へ伝える。特に印刷ジョブの入力画面がディスプレイに表示されている場合、操作パネル５１は、印刷対象のシートのサイズ、紙種、姿勢（縦置きと横置きとの別)、部数、画質等、印刷に関する条件をユーザーから受け付けて、これらの条件を示す項目を操作情報に組み込む。外部Ｉ／Ｆ５２はＵＳＢポートまたはメモリカードスロットを含み、それらを通してＵＳＢメモリーまたはハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等の外付けの記憶装置から直に印刷対象の画像データを取り込む。外部Ｉ／Ｆ５２は更に外部のネットワークに有線または無線で接続された通信ポートを含み、そのネットワークを通して他の電子機器から印刷対象の画像データを受信する。

−主制御部−
主制御部６０は、プリンター１００の内部に設置された１枚の印刷回路基板に実装された集積回路である。図５が示すように、主制御部６０は、ＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２、およびＲＯＭ６３を含む。ＣＰＵ６１はマイクロプロセッサ（ＭＰＵ／ＣＰＵ）で構成され、各種ファームウェアを実行する。ＲＡＭ６２は、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等の揮発性半導体記憶装置であり、ＣＰＵ６１にファームウェアを実行する際の作業領域を提供し、操作部５０が受け付けた印刷対象の画像データを保存する。ＲＯＭ６３は、書き込み不可の不揮発性記憶装置と書き換え可能な不揮発性記憶装置との組み合わせで構成されている。前者はファームウェアを格納し、後者は、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリー、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）等の半導体記憶装置またはＨＤＤを含み、ＣＰＵ６１に環境変数等の保存領域を提供する。

ＣＰＵ６１が各種ファームウェアを実行することにより、主制御部６０は操作部５０からの操作情報に基づき、プリンター１００内の他の要素を制御する。具体的には、主制御部６０は操作部５０に操作画面を表示させてユーザーによる操作を受け付けさせる。この操作に応じて主制御部６０は、稼動モード、待機モード、スリープモード等の動作モードを決定し、その動作モードを他の要素へ駆動信号で通知して、その動作モードに応じた処理を各要素に実行させる。たとえば、操作部５０がユーザーから印刷ジョブを受け付けたとき、主制御部６０はまず、操作部５０に印刷対象の画像データをＲＡＭ６２へ転送させる。主制御部６０は次に、ジョブの示す印刷条件に従って、給送部１０には給送すべきシートの種類とその給送のタイミングとを指定し、作像部２０には形成すべきトナー像を表す画像データを提供し、定着部３０には、維持すべき定着ローラー３１の表面温度を指定する。主制御部６０は特に、印刷条件の示す画質、消費電力、またはシートの紙種もしくは紙厚に応じてシートの搬送速度とポリゴンミラー３２１の回転数との目標値を選択し、それらの目標値をプリンター１００の各要素１０−４０に指示する。たとえば、印刷対象の紙種が厚紙である場合にシートの搬送速度は普通紙である場合の値よりも低く設定される。これにより、ポリゴンミラー３２１の駆動モーター３２２の消費電力が削減される一方、搬送ローラー１２、１３等の駆動モーターの消費電力量が搬送対象のシートの坪量にかかわらず安定化する。

−作像部の制御系統−
作像部２０のみならず、給送部１０、定着部３０、排紙部４０はそれぞれ、専用の電子制御系統を含む。各系統は、所属の機能部１０−４０が備えた可動部材に駆動力を与えるモーター、ソレノイド等のアクチュエーターを制御する。これらの可動部材には、図１の（ｂ）の示す搬送ローラー１２、１３、１４、２３Ｒ、２４、３１、３２、４３が含まれる。アクチュエーターに対する制御回路は、ＭＰＵ／ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等の電子回路であり、アクチュエーターの出力（制御量）に対する目標値を設定してアクチュエーターの駆動回路に指示する。たとえば、モーターからフィードバックされる実際の回転数に基づいて、そのモーターに対する印加電圧の目標値が指示される。駆動回路はスイッチングコンバーターであり、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等のパワートランジスタをスイッチング素子として利用してアクチュエーターへの供給電力を調節することにより、その出力を目標値に維持する。

作像部２０の制御系統は光走査装置用と感光体ユニット用とに大別される。感光体ユニットに対する制御系統２０Ｕは、１次転写ローラー２２、中間転写ベルト２３の駆動プーリー２３Ｒ、２次転写ローラー２４と共に、感光体ドラム２５等、各ユニット２１Ｙ−２１Ｋ内の可動部材を駆動するアクチュエーターを制御する。これにより、中間転写ベルト２３の回転速度が目標値に維持され、４色のトナー像が感光体ドラム２５の表面に形成されるタイミング、それらのトナー像が感光体ドラム２５から中間転写ベルト２３へ転写されるタイミング、更にそこからシートへ転写されるタイミングが適正に維持される。光走査装置に対する制御系統２０Ｓは、光源制御部７１０、ポリゴンモーター駆動部７２０、およびファン制御部７３０を含む。光源制御部７１０は、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの電流量を制御する電子回路系統の全体であり、光源駆動部７１１、温度監視部７１２、および温度差調節部７１３を含む。光源駆動部７１１は、Ｙ−Ｋ色半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの電流量を個別に制御する４つの専用回路を含み、これらを利用して半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの各光量を所望値に変化させる。これら４つの専用回路は、発光基板３１１に実装された駆動回路３１Ｄに集積されている（図２参照）。温度監視部７１２は温度センサー４００（図４の（ａ）参照。）を通して光源光学系、特にコリメーターレンズ３１２の温度を監視する。温度差調節部７１３は、コリメーターレンズ３１２の温度に基づいて、Ｙ−Ｋ色半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋのそれぞれと、その半導体レーザーからの光が通過するコリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋとの間の温度差が許容範囲内に留まるように、各半導体レーザーの電流量を調節する。ポリゴンモーター駆動部７２０はポリゴンモーター３２２に対する制御回路と駆動回路との全体であり、ポリゴンモーター３２２への供給電力を制御することにより、ポリゴンミラー３２１の角速度を目標値に維持する。ファン制御部７３０はファン４１０の駆動用モーターに対する制御回路と駆動回路との全体であり、そのモーターへの供給電力を制御することにより、ファン４１０の回転数を目標値に維持する。

［光源駆動部］
図６は、光源駆動部７１１のうちＹ色半導体レーザー３１Ｙに対する専用回路８００のブロック図である。専用回路８００は、変調電流供給部８１０、バイアス電流供給部８２０、および電流切換部８３０を含む。これらを利用して専用回路８００は、Ｙ色半導体レーザー３１Ｙへ電流ＩＤを供給する。他の半導体レーザー３１Ｍ−３１Ｋの駆動回路も同様な構成である。

−変調電流供給部−
変調電流供給部８１０は、Ｙ色半導体レーザー３１Ｙが発光すべき期間、すなわち発光期間においてＹ色半導体レーザー３１Ｙに、画像データで変調された電流を供給する。発光期間は、各偏向周期のうち、ポリゴンミラー３２１からの反射光がＳＯＳセンサー３３０に照射する期間と、感光体ドラム２５の上の結像点が書込対象の１ライン上を移動する期間との全体である。この１ラインの範囲は印刷対象のシートの幅方向における印刷可能範囲で決まる。

変調電流供給部８１０は可変定電流源８１１と変調部８１２とを含む。可変定電流源８１１は、たとえば出力電流に対するパルス振幅変調（ＰＡＭ）制御またはパルス幅変調（ＰＷＭ）制御が可能なスイッチング電源である。可変定電流源８１１は、変調部８１２からの変調信号ＭＤＳに従って電流パルスＩＭの高さＩＭＨまたは幅を変化させる。パルスの高さＩＭＨは、レーザー発振子ＬＤの閾値電流（たとえば数ｍＡ−数十ｍＡ）よりも十分に高い値、たとえば数百ｍＡに設定され、パルス幅はたとえば０．１ｎｍ−１ｎｍのオーダーである。変調部８１２は、たとえば単一または複数のチップに組み込まれたＡＳＩＣまたはＦＰＧＡで構成された回路である。変調部８１２は、画像データＶＤＳの表す１ラインにおけるＹ色の階調値分布に基づき、可変定電流源８１１に出力させるべき電流パルスＩＭの高さＩＭＨまたは幅を決定し、その高さＩＭＨまたは幅を変調信号ＭＤＳで可変定電流源８１１に伝える。変調部８１２は更に変調信号ＭＤＳをクロック（ＣＬＫ）信号に同期させる。ＣＬＫ信号は、作像部２０の電子制御系統に内蔵のクロック生成部（図６は示していない。）により、周波数がＳＯＳセンサー３３０からのＳＯＳ信号よりも高い一定値、たとえば数ＭＨｚ−数十ＭＨｚに正確に保たれた矩形パルス信号であり、特に位相同期回路（ＰＬＬ）によりＳＯＳ信号と同期するように位相が調節されている。変調信号ＭＤＳがＣＬＫ信号に同期していることにより、可変定電流源８１１から出力される変調電流ＩＭのパルス波形もＣＬＫ信号に同期する。

−バイアス電流供給部−
バイアス電流供給部８２０は、レーザー発振子ＬＤが発光すべきであるか否かにかかわらず、その発振子ＬＤにバイアス電流を供給し続ける。バイアス電流は、その量がたとえば数μＡ−数ｍＡであり、レーザー発振子ＬＤの閾値電流（たとえば数ｍＡ−数十ｍＡ）よりも十分に小さい。レーザー発振子ＬＤにバイアス電流量が供給される間、レーザー発振子ＬＤには発振が生じないので、実質上、光が放出されない。

図６では、バイアス電流供給部８２０は可変定電流源、たとえば出力電流であるバイアス電流ＩＢの量を所定範囲内で可変なスイッチング電源であり、この所定範囲から選択された目標値ＴＧＴにバイアス電流量を維持する。所定範囲は、レーザー発振子ＬＤに対するバイアス電流量として許容される範囲、たとえば数μＡ−数ｍＡに設定されている。目標値ＴＧＴは温度差調節部７１３から指定される。バイアス電流供給部８２０の出力端はレーザー発振子ＬＤのアノードに直結しているので、光書込部２０２の動作中、レーザー発振子ＬＤにはバイアス電流ＩＢが供給され続ける。

−電流切換部−
電流切換部８３０は、Ｙ色半導体レーザー３１Ｙの発光期間であるか否かに応じてそのレーザー発振子ＬＤへ供給すべき電流ＩＤを、変調電流ＩＭとバイアス電流ＩＢとの和からバイアス電流ＩＢのみへ、またはその逆に切り換える。具体的には、電流切換部８３０はタイミング生成部８３１とスイッチ８３２とを含む。

タイミング生成部８３１は、たとえば単一または複数のチップに組み込まれたＡＳＩＣまたはＦＰＧＡで構成され、ＳＯＳ信号とＣＬＫ信号とに基づいて切換（ＳＷＴ）信号を生成する。具体的にはたとえば、タイミング生成部８３１は内蔵のカウンターによってＣＬＫ信号の立ち上がりまたは立ち下がりを数え、その回数が所定値に到達するタイミングでＳＷＴ信号を立ち上げ、または立ち下げる。ＳＷＴ信号はスイッチ８３２へ送られる。ＳＷＴ信号の立ち上がりまたは立ち下がりに応じてスイッチ８３２は、変調電流供給部８１０の可変定電流源８１１の出力端とレーザー発振子ＬＤのアノードとの間を接続し、またはその接続を切断する。それらの間をスイッチ８３２が接続するとレーザー発振子ＬＤには、変調電流供給部８１０からの変調電流ＩＭとバイアス電流供給部８２０からのバイアス電流ＩＢとの両方が供給され、スイッチ８３２が接続を切断するとバイアス電流ＩＢのみが供給される。

［半導体レーザーへの電流供給のタイミング］
図７の（ａ）は、タイミング生成部８３１が利用する、ＳＯＳ信号、ＣＬＫ信号、およびＳＷＴ信号のタイミングチャートと、変調電流ＩＭ、およびレーザー発振子ＬＤへの供給電流ＩＤの波形との間の関係を示す図である。

＜ＣＬＫ信号＞
ＣＬＫ信号はたとえば、水晶発振子等の出力が数十ｎ秒−数百ｎ秒の周期ＰＣＬ（数ＭＨｚ−数十ＭＨｚの周波数）を持つデューティー比５０％の矩形パルス波に整形されたものであり、そのパルスの立ち上がりがＳＯＳ信号の立ち下がりと一致するように位相が調節されている。

＜ＳＯＳ信号＞
ＳＯＳ信号はたとえば矩形パルス信号であり、ポリゴンミラー３２１によるレーザー光線ＬＬの偏向角φが最大値φRに到達する度に、ＳＯＳセンサー３３０によるミラー３３１からの反射光の検出に応じて立ち下がり、その検出が続く間、低レベルを維持する。したがって、ＳＯＳ信号の立ち下がりの間隔ＳＣＴ、すなわち各立ち下がり時点Ｔ０から次の立ち下がり時点Ｔ５までの期間は、ポリゴンミラー３２１によるレーザー光線ＬＬの偏向周期、すなわち偏向角φが最大値φRから最小値φLまでの範囲を１往復する数μ秒−数十μ秒の期間を表す。

ＳＯＳ信号にタイミング生成部８３１は、内蔵のカウンターによるＣＬＫ信号のパルスの計数動作を同期させる。具体的には、タイミング生成部８３１はＳＯＳ信号の立ち下がりに応じてカウンターの値を“０”にリセットする。カウンターはその後、ＣＬＫ信号が立ち上がる度にその値を１ずつ増やす。これによりカウンターの値は、ポリゴンミラー３２１による現在の偏向周期ＳＣＴの始点Ｔ０以降、ＣＬＫ信号が何回立ち上がったのか、すなわちＣＬＫ信号の何周期分の時間が経過したかを表す。

＜ＳＷＴ信号＞
ＳＷＴ信号はたとえば矩形パルス信号であり、ＳＯＳ信号の立ち下がり時点、すなわち偏向周期ＳＣＴの始点Ｔ０以降、タイミング生成部８３１内のカウンターが示すＣＬＫ信号の立ち上がり回数（以下、「クロック数」と呼ぶ。）が所定値へ到達する度にレベルが切り換わる。図７の（ａ）では、クロック数とＳＷＴ信号のレベルとの間の関係が次のとおりである。

ＳＯＳ信号の立ち下がり時点Ｔ０の直前には、クロック数が上限値に到達する。この上限値は、ポリゴンミラー３２１によるレーザー光線ＬＬの偏向周期ＳＣＴの設計上の長さをクロック数に換算した値よりも所定の余裕、たとえば１クロックだけ小さい。これにより、クロック数が上限値に到達した時点ＴＮは、ポリゴンミラー３２１によるレーザー光線ＬＬの偏向角φが最小値φLへ到達する時点よりもその余裕だけ早い。クロック数の上限値への到達に応じてＳＷＴ信号が立ち下がり、スイッチ８３２が変調電流供給部８１０をレーザー発振子ＬＤへ接続するので、変調電流ＩＭが“０”から立ち上がる。こうして、レーザー発振子ＬＤへの供給電流ＩＤがバイアス電流ＩＢから立ち上がり、変調電流ＩＭとバイアス電流ＩＢとの和ＩＭ＋ＩＢに変わる。この時点ＴＮではまだ変調部８１２は変調に使用すべき画像データＶＤＳを持たないので、変調電流ＩＭはパルスの高さまたは幅が基準値に一定に維持される。変調電流ＩＭとバイアス電流ＩＢとの和ＩＭ＋ＩＢはその量がレーザー発振子ＬＤの閾値電流Ｉｔｈを超えているので、レーザー発振子ＬＤが一定の輝度で発光する。その直後、偏向角φが最小値φLへ到達し、そこから最大値φRへ瞬間的に戻る。これにより、ＳＯＳセンサー３３０がミラー３３１からの反射光を検出するのでＳＯＳ信号が立ち下がる。したがって、偏向角φが最大値φRへ戻る時点Ｔ０、すなわち偏向周期ＳＣＴの始点Ｔ０ではクロック数が“０”にリセットされる。

クロック数が第１設定値“３”に到達した時点Ｔ１では、スイッチ８３２が変調電流供給部８１０とレーザー発振子ＬＤとの間の接続を切断するので、変調電流ＩＭが“０”へ立ち下がる。これに応じて、レーザー発振子ＬＤへの供給電流ＩＤがバイアス電流ＩＢまで減少し、特にレーザー発振子ＬＤの閾値電流Ｉｔｈを下回るのでレーザー発振子ＬＤの発光が止まる。第１設定値はたとえば、ポリゴンミラー３２１からの反射光線ＲＬがＳＯＳセンサー３３０の受光面を横断する時間の設計上の長さに、その時間の許容誤差以上の余裕を加えた長さをクロック数に換算した値である。これにより、クロック数が第１設定値に到達した時点Ｔ１では確実にＳＯＳセンサー３３０がミラー３３１からの反射光を検出しなくなり、ＳＯＳ信号が立ち上がりを終えている。したがって、この時点Ｔ１では、スイッチ８３２が接続を切断してレーザー発振子ＬＤの発光を止めても、ＳＯＳ信号には誤差を与えない。

クロック数が第２設定値“５”に到達した時点Ｔ２ではＳＷＴ信号が立ち下がる。第２設定値はたとえば、偏向周期ＳＣＴの始点Ｔ０から、走査光学系による感光体ドラム２５の上の結像点が書込対象の１ラインの先端へ到達する時点Ｔ２までの時間長をクロック数に換算した値である。第２設定値は一般に、印刷対象のシートの幅、および幅方向における印刷開始位置に依存する。ＳＷＴ信号の立ち下がりに応じて、スイッチ８３２が変調電流供給部８１０をレーザー発振子ＬＤへ接続するので、変調電流ＩＭが“０”から立ち上がる。こうして、レーザー発振子ＬＤへの供給電流ＩＤがバイアス電流ＩＢから、それと変調電流ＩＭとの和ＩＭ＋ＩＢまで増加するのでレーザー発振子ＬＤが発光する。この時点Ｔ２以降、変調電流供給部８１０が画像データに従って変調電流ＩＭのパルスの高さＩＭＨまたは幅を変化させる。この変化に従ってレーザー発振子ＬＤからの出射光量が変動する結果、感光体ドラム２５の表面に静電潜像の１ラインが書き込まれる。

クロック数が第３設定値に到達した時点Ｔ３ではＳＷＴ信号が立ち上がる。第３設定値はたとえば、偏向周期ＳＣＴの始点Ｔ０から、感光体ドラム２５の上の結像点が書込対象の１ラインの後端へ到達する時点Ｔ３までの時間長をクロック数に換算した値である。第３設定値は一般に、印刷対象のシートの幅、および幅方向における印刷終了位置に依存する。ＳＷＴ信号の立ち上がりに応じてスイッチ８３２が変調電流供給部８１０とレーザー発振子ＬＤとの間の接続を切断するので変調電流ＩＭが“０”へ立ち下がる。こうして、レーザー発振子ＬＤへの供給電流ＩＤがバイアス電流ＩＢまで減少し、特にレーザー発振子ＬＤの閾値電流Ｉｔｈを下回るので、レーザー発振子ＬＤの発光が止まる。

その後、クロック数が上限値に到達する時点Ｔ４では前回の時点ＴＮと同様、ＳＷＴ信号が立ち下がるので、レーザー発振子ＬＤへの供給電流ＩＤがバイアス電流ＩＢから、それと変調電流ＩＭとの和ＩＭ＋ＩＢまで増加する。この変調電流ＩＭはパルスの高さまたは幅が一定であるので、レーザー発振子ＬＤが一定の輝度で発光する。その直後、ＳＯＳセンサー３３０がミラー３３１からの反射光を検出するのでＳＯＳ信号が立ち下がる。したがって、この立ち下がり時点Ｔ５では次の偏向周期ＳＣＴが始まり、クロック数が“０”にリセットされる。

［バイアス電流の技術的意義］
図７の（ｂ）は、（ａ）の示すレーザー発振子ＬＤへの供給電流ＩＤの立ち上がりとその近傍とを時間方向に拡大した図である。この図が示すとおり、供給電流ＩＤの立ち上がり開始の時点Ｔ２におけるバイアス電流量が小さい値Ｉｂ１である場合よりも大きい値Ｉｂ２である場合（Ｉｂ２＞Ｉｂ１）、供給電流ＩＤは目標レベルＩｔｇに時間差Δｔだけ早く到達する。このようにバイアス電流量が大きいほど供給電流ＩＤの立ち上がりが早いので、レーザー発振子ＬＤの発光が早い。しかし、その一方で、バイアス電流量が大きいほど消灯中にレーザー発振子ＬＤで消費される電力量が大きい。したがって、レーザー発振子ＬＤの応答速度と消灯中の消費電力量との間の兼ね合いでバイアス電流量は選択される。

［温度監視部］
温度監視部７１２は、図４の（ａ）の示す温度センサー４００を通して光源光学系、特にコリメーターレンズ３１２の温度を監視する。具体的には、温度監視部７１１は温度センサー４００から出力信号を取得し、その信号のレベルからコリメーターレンズ３１２の温度を推測する。温度センサー４００の出力信号のレベルとコリメーターレンズ３１２の温度の推測値との間の関係は数表または数式の形にデータ化され、温度監視部７１２に内蔵の不揮発性記憶装置に格納されている。このデータを利用して温度監視部７１２は、温度センサー４００の出力信号のレベルに対応するコリメーターレンズ３１２の温度の推測値を数表から検索し、または数式に従って算出する。

温度センサー４００の出力信号のレベルとコリメーターレンズ３１２の温度の推測値との間の関係がデータ化可能であるのは、温度センサー４００の温度とコリメーターレンズ３１２の温度との間に相関関係があることによる。実際、ポリゴンモーター３２２の位置をピークとする温度分布の形状はポリゴンモーター３２２の温度で決まるので、温度センサー４００の温度からポリゴンモーター３２２の温度は実測可能である。一方、図４の（ａ）が示すように、コリメーターレンズ３１２は、ポリゴンミラー３２１とポリゴンモーター３２２とからの放熱経路ＡＦＬの下流に並んでいる。ファン４１０が回転する間、この放熱経路ＡＦＬに沿ってポリゴンモーター３２２から熱が移動するので、コリメーターレンズ３１２の温度が上昇する。特にコリメーターレンズ３１２の間では、ポリゴンミラー３２１、ポリゴンモーター３２２、およびそれらからの放熱経路ＡＦＬに対する位置に応じてポリゴンモーター３２２から伝達される熱量が異なるので、温度上昇量に差が生じる。図４の（ａ）では、放熱経路ＡＦＬに沿った位置が上流である順にポリゴンモーター３２２からの熱を多量に受けるので、Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ色半導体レーザーに対するコリメーターレンズ３２Ｋ、３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｙの順に温度上昇量が大きい。さらに、ポリゴンモーター３２２の温度が高いほど、いずれのコリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋの温度上昇量は増大する。こうして、温度センサー４００の温度とコリメーターレンズ３１２の温度とは相関する。この相関関係は装置の設計段階において実験またはシミュレーションによって測定され、データ化される。

［温度差調節部］
温度差調節部７１３は、Ｙ−Ｋ色半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋのそれぞれとその半導体レーザーからの光が通過するコリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋとの間の温度差が許容範囲内に留まるように、各半導体レーザーの電流量を調節する。これは次の理由に因る。

図４の（ｂ）−（ｄ）が示すＫ色半導体レーザー３１Ｋに対するコリメーターレンズ３２Ｋの構造は、他色の半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｃに対するコリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｃにおいても共通である。これは、コリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋの設計において、「Ｙ−Ｋ色半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの間では、光源３１０の連続動作時間の経過に伴う動作温度の変動パターンに実施的な差がなく、コリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋの間でも温度の変動パターンに実質的な差がない」という場合が想定されているからである。しかし、実際には図４の（ａ）が示すように、コリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋの間では、ポリゴンミラー３２１、ポリゴンモーター３２２、およびそれらからの放熱経路ＡＦＬに対する位置が異なるので、ポリゴンモーター３２２から伝達される熱量が異なる。特に図４の（ａ）では、放熱経路ＡＦＬに沿った位置が上流である順にポリゴンモーター３２２からの熱を多量に受けるので、Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ色半導体レーザーに対するコリメーターレンズ３２Ｋ、３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｙの順に温度が高い。これらの間の温度差が過大な場合、コリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋの設計条件からのずれが許容範囲を超えうるので、コリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋの温度変動に伴う屈折率変化と熱膨張に伴う鋸歯形状の変化とに起因するそれらの焦点変位では、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの温度変動に伴うデフォーカスを相殺し切れない危険性が生じる。コリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋの間の温度差にかかわらずデフォーカスの相殺効果を共通に保つには、Ｙ−Ｋ色半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの間で、それぞれが光を通過させるコリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋとの間の温度差が許容範囲内に維持されていればよい。なぜならば、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの出射波長の温度依存性は図３の（ｂ）が示すように線形的であり、コリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋの温度変動に伴う焦点変位も使用温度範囲では線形とみなせるので、半導体レーザーとコリメーターレンズとの間の温度差が一定であれば、デフォーカスの相殺効果はコリメーターレンズの温度の絶対値には依らないとみなせるからである。

温度差調節部７１３は、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋとコリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋとの間の温度差を半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの動作温度で調節する。半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの動作温度は、それらを流れる電流に伴うジュール熱で決まる。温度差調節部７１３は特にバイアス電流量を調節して、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋが発するジュール熱を制御する。バイアス電流量が大きいほど、バイアス電流に起因して消灯中の半導体レーザーで発生するジュール熱量は大きい。したがって、温度差調節部７１３は、コリメーターレンズとの間の温度差が大きい半導体レーザーほどバイアス電流量を抑えて消灯中のジュール熱量を抑える。これにより、その半導体レーザーの動作温度を低下させてコリメーターレンズの温度に接近させ、すなわちコリメーターレンズとの温度差を縮小させる。

図８の（ａ）は、コリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋの周囲に現れる温度勾配を表すグラフ曲線ＧＴを示す。放熱経路ＡＦＬの上流ほどポリゴンモーター３２２からの熱が多量に伝わるので、曲線ＧＴが示すとおり、放熱経路ＡＦＬに沿って上流に位置するコリメーターレンズほど温度が高い（図８の（ａ）ではグラデーションが濃いほど温度が高い）。一方、曲線ＧＴが表す温度よりも半導体レーザーの典型的な動作温度ＴＴＬは高いので、半導体レーザーとコリメーターレンズとの間の温度差、すなわち動作温度ＴＴＬを示す直線から曲線ＧＴまでの距離ΔＴは逆に、放熱経路ＡＦＬの上流に位置するコリメーターレンズほど小さい。最も上流に位置するＫ色半導体レーザー３１Ｋ用のコリメーターレンズ３２Ｋは最も下流に位置するＹ色半導体レーザー３１Ｙ用のコリメーターレンズ３２Ｙよりも温度が摂氏数度程度高いので、半導体レーザーとの温度差ΔＴは逆に、最上流のコリメーターレンズ３２Ｋに対する値が最下流のコリメーターレンズ３２Ｙに対する値よりも摂氏数度程度小さい。半導体レーザーとの温度差ΔＴにおけるこの違いは、コリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋによるデフォーカスの相殺効果が得られる許容範囲の幅よりも一般に大きいので、最上流と最下流とのいずれかのコリメーターレンズではデフォーカスの相殺効果が低下する。その結果、感光体ユニット２１Ｙ−２１Ｋの間で感光体ドラム２５の表面におけるトナー像の位置が狂い、シートに転写されるカラートナー像に色ずれが生じかねない。

この危険性を抑える目的で温度差調節部７１３は、以下に述べるように半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋに対するバイアス電流量を設定する。まず、温度監視部７１２が推定したコリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋの温度（図８の（ａ）が示すグラフ曲線ＧＴに相当する。）から、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの典型的な動作温度ＴＴＬとの差ΔＴを求める。次に、これらの温度差ΔＴをいずれも許容範囲内に収めるのに必要な半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋのそれぞれの動作温度の変化量を求め、その温度変化に必要なバイアス電流に伴うジュール熱量を算定する。

図８の（ａ）は更に、半導体レーザーとコリメーターレンズとの間の温度差ΔＴを許容範囲内に収めるために半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋに生成させるべきバイアス電流に伴うジュール熱量を表す棒グラフを示す。コリメーターレンズとの温度差ΔＴは、Ｙ色半導体レーザー３１Ｙ、Ｍ色半導体レーザー３１Ｍ、Ｃ色半導体レーザー３１Ｃ、Ｋ色半導体レーザー３１Ｋの順に大きいので、バイアス電流に伴うジュール熱量は、Ｙ色半導体レーザー３１Ｙでの値ＪＨＹ、Ｍ色半導体レーザー３１Ｍでの値ＪＨＭ、Ｃ色半導体レーザー３１Ｃでの値ＪＨＣ、Ｋ色半導体レーザー３１Ｋでの値ＪＨＫの順に小さければよい。

図８の（ｂ）は、ポリゴンミラー３２１によるレーザー光線の偏向周期にわたる半導体レーザーへの供給電流ＩＤの波形図である。図７の（ａ）について説明したとおり、偏向周期の始点Ｔ０ではすでに、ＳＯＳセンサー３３０がポリゴンミラー３２１からの反射光を検出できるように供給電流ＩＤが閾値電流Ｉｔｈを超えた値に維持され、半導体レーザーが発光している。クロック数が第１設定値に到達する時点Ｔ１では、スイッチ８３２が変調電流供給部８１０とレーザー発振子ＬＤとの間の接続を切断するので供給電流ＩＤが閾値電流Ｉｔｈを下回り、半導体レーザーの発光が止まる。クロック数が第２設定値に到達する時点Ｔ２では、感光体ドラム２５の上の結像点が書込対象の１ラインの先端へ到達するので、供給電流ＩＤが閾値電流Ｉｔｈを超えて半導体レーザーを発光させる。クロック数が第３設定値に到達する時点Ｔ３では、感光体ドラム２５の上の結像点が書込対象の１ラインの後端へ到達するので、供給電流ＩＤが閾値電流Ｉｔｈを下回り、半導体レーザーの発光を止める。クロック数が上限値に到達する時点Ｔ４では、ポリゴンミラー３２１による偏向角φが最小値φLから最大値φRへ戻る直前であるので、供給電流ＩＤが閾値電流Ｉｔｈを超えて半導体レーザーを発光させる。こうして、各偏向周期では発光期間Ｔ０−Ｔ１、Ｔ２−Ｔ３、Ｔ４−Ｔ５を除く部分、すなわち、ポリゴンミラー３２１からの反射光ＲＬがＳＯＳセンサー３３０の受光面を確実に横断し終えた時点Ｔ１から書込対象の１ラインの先端へ到達する時点Ｔ２までの間と、感光体ドラム２５の上の結像点が書込対象の１ラインの後端へ到達する時点Ｔ３からポリゴンミラー３２１による偏向角φが最小値φLから最大値φRへ戻る直前の時点Ｔ４までの間とで、バイアス電流ＩＢが半導体レーザーへ供給される。したがって、バイアス電流の供給時間は半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの間で共通である。バイアス電流に伴うジュール熱量はバイアス電流量とその持続時間との積に等しいので、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの間でジュール熱量による温度上昇量に差を与えるには、バイアス電流量に差を与えればよい。それ故、バイアス電流量は、Ｙ色半導体レーザー３１Ｙに対する目標値ＩｂＹ、Ｍ色半導体レーザー３１Ｍに対する目標値ＩｂＭ、Ｃ色半導体レーザー３１Ｃに対する目標値ＩｂＣ、Ｋ色半導体レーザー３１Ｋに対する目標値ＩｂＫの順に小さく設定される。図８の（ｂ）ではジュール熱量は電流波形と時間軸との間の面積に比例し、バイアス電流量の目標値が低いほどこの面積は小さい。すなわち、図８の（ｂ）の波形は、目標値の低い半導体レーザーほどバイアス電流に伴うジュール熱量が小さいことを表す。

バイアス電流量の目標値ＩｂＹ−ＩｂＫは、光走査装置２６の製造工程において実験またはシミュレーションにより半導体レーザーとコリメーターレンズとの間の温度差ごとに決定され、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの識別子、およびコリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋとの間の温度差との対応表の形式で、温度差調節部７１３に内蔵の不揮発性記憶素子に保存される。温度差調節部７１３は、温度監視部７１２が推定するコリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋの温度に応じて半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋとの間の温度差を求め、各温度差に対応するバイアス電流量の目標値を対応表から検索し、または数式に従って算出し、得られた目標値をバイアス電流供給部８２０に設定する。こうして、バイアス電流量に合わせてジュール熱量が増減することにより半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの温度が調節されるので、コリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋとの間の温度差が許容範囲内に維持される。

［実施形態の利点］
本発明の実施形態による光走査装置２６では、上記のとおり、温度監視部７１２が、ポリゴンミラー３２１、ポリゴンモーター３２２、または放熱経路ＡＦＬからの熱伝達に伴う光源光学系、特にコリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋの温度上昇を監視する。この監視を通して得られた、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋと、それぞれと対を成すコリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋとの間の温度差に応じて温度差調節部７１３が半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋごとにバイアス電流量の目標値ＩｂＹ−ＩｂＫを調節する。これらの目標値ＩｂＹ−ＩｂＫは実験またはシミュレーションにより、次の条件が満たされるように決定されている。コリメーターレンズ３１２の間では、ポリゴンミラー３２１、ポリゴンモーター３２２、および放熱経路ＡＦＬに対する位置の違いにより、ポリゴンモーター３２２からの熱伝達に伴う温度上昇量が異なる。一方、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの間では典型的な動作温度が共通であるとみなされる場合、コリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋの間での温度上昇量の差がそのまま、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋとの間の温度差とみなせる。これらの温度差が、コリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋの設計条件から規定される許容範囲内に収まっていれば、コリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋの温度変動に伴う屈折率変化と熱膨張に伴う鋸歯形状の変化とに起因するそれらの焦点変位で、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの温度変動に伴うデフォーカスが相殺可能である。一方、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの動作温度はバイアス電流量が小さいほど低い値に調節可能である。したがって、コリメーターレンズとの温度差が大きい半導体レーザーほどバイアス電流量が減少して動作温度が低下するように、目標値ＩｂＹ−ＩｂＫが決定されている。温度差調節部７１３は、温度監視部７１２が推定するコリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋの温度に応じて半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋとの間の温度差を求め、各温度差に対応するバイアス電流量の目標値ＩｂＹ−ＩｂＫを対応表から検索し、または数式に従って算出する。これらの目標値ＩｂＹ−ＩｂＫに合わせて半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの温度が調節されるので、コリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋとの間の温度差が許容範囲内に維持される。こうして光走査装置２６はコリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋの間の温度差にかかわらず、いずれの半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋに対してもコリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋとの温度差を設計上の許容範囲内に留めてコリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋのデフォーカスを抑え、光源光学系の光学特性を良好に維持することができる。その結果、光源光学系の光学特性に起因するカラートナー像の色ずれもライン間におけるトナー濃度のむらも生じる危険性が低い。このように光走査装置２６はトナー像の更なる高画質化が容易である。

［変形例］
（A）図１の示す画像形成装置１００はカラーレーザープリンターである。本発明の実施形態による画像形成装置はその他に、モノクロレーザープリンター、コピー機、ファクシミリ等の単機能機、または複合機のいずれであってもよい。

（B）図２の示す光源３１０は発光素子として、図３の示す半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋを含む。発光素子は、ＬＥＤ等、他方式による電流駆動のものであってもよい。発光可能な電流量に下限が存在し、かつ出射光の波長に温度依存性がある発光素子であれば、本発明は有効である。

（C）図３の示す半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋはレーザー発振子３６１の発光点ＰＥ、ＰＳが１つずつである。その他に、半導体レーザー１個あたりの発光点が２つ以上であってもよい。この場合、光走査装置は感光体ドラム２５を、ポリゴンミラー３２１の１偏向周期あたり２本以上のラインずつ露光走査可能である。

（D）光源光学系は、図２の示すコリメーターレンズ３１２、ミラー３１３−３１７、およびシリンドリカルレンズ３１８の組み合わせに限られず、他の光学素子の組み合わせであってもよい。たとえば、コリメーターレンズとシリンドリカルレンズとが単一のＤＯＥとして一体化されていてもよい。光源光学系はまた、図２の示す４本すべての感光体ドラム２５に対する露光走査に１組が兼用される構成に代えて、１本または２本の感光体ドラムに対する露光走査に１組が利用される構成であってもよい。いずれの場合でも、一体化され、または兼用されるレンズが半導体レーザーごとに別体であり、ポリゴンミラー３２１、ポリゴンモーター３２２、および放熱経路ＡＦＬに対する位置の違いにより、ポリゴンモーター３２２からの熱伝達に伴う温度上昇量が異なる状態であれば、本発明は有効である。

（E）走査光学系は、図２の示すポリゴンミラー３２１、ｆθレンズ３２３、３２４、および折り返しミラー３２５、３２６Ｙ−３２６Ｋの組み合わせに限られず、他の光学素子の組み合わせであってもよい。たとえばポリゴンミラーの偏向面の数は、図２の示すポリゴンミラー３２１の数“７”以外の整数値であってもよい。走査光学系はまた、図２の示す４本すべての感光体ドラム２５に対する露光走査に１組が兼用される構成に代え、１本または２本の感光体ドラムに対する露光走査に１組が利用される構成であってもよい。

（F）図４の（ａ）が示す放熱経路ＡＦＬは、ｆθレンズ３２３等の走査光学系との間が特に仕切られてはいない。その他に、ポリゴンミラー３２１、ポリゴンモーター３２２と走査光学系との間が壁で熱的に隔離されていてもよい。

（G）半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの温度変動に伴うデフォーカスの相殺効果を持つＤＯＥは、図４の示すコリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋに限らず、シリンドリカルレンズであっても、コリメーターレンズとシリンドリカルレンズとの一体化レンズであってもよい。いずれの場合でもそれらのレンズが半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋと１対１に設置され、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋとそれらとの間の温度差が大きくばらつく場合には、本発明は有効である。

（H）温度監視部７１２は、温度センサー４００を通してポリゴンモーター３２２の温度を実測し、その実測値と、ポリゴンミラー３２１、ポリゴンモーター３２２、または放熱経路ＡＦＬに対する位置とからコリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋの各温度を推定する。その他に温度監視部は、温度センサー４００による温度測定に代えて、ポリゴンモーターまたは各半導体レーザーの連続使用時間を計測し、その計測値と、ポリゴンミラー、ポリゴンモーター、または放熱経路に対する位置とからコリメーターレンズの各温度を推定してもよい。ポリゴンモーターの位置をピークとする温度分布がポリゴンモーターと半導体レーザーとの連続使用時間の経過に伴ってどのように変化していくか、特にコリメーターレンズの各温度がどのように上昇するかはプリンター１００の環境温度で決まるので、実験またはシミュレーションによりデータ化可能である。このデータを利用して温度監視部は、連続使用時間に対応するコリメーターレンズの温度の推測値を数表から検索し、または数式に従って算出してもよい。

（I）温度差調節部７１３は、コリメーターレンズとの温度差が大きい半導体レーザーほどバイアス電流量の目標値を下げる。しかし、厳密には、図７の（ｂ）が示すとおり、レーザー発振子ＬＤへの供給電流ＩＤが立ち上がりを開始する時点Ｔ２においてバイアス電流量が小さいほど、供給電流ＩＤによる目標レベルＩｔｇへの到達が遅い。したがって、供給電流ＩＤの立ち上がり開始から立ち下がり開始までの時間が一定のままであれば、供給電流ＩＤが目標レベルＩｔｇを維持する時間、すなわち半導体レーザーの連続発光時間が立ち上がりの遅れΔｔだけ短縮する。この遅れΔｔが過大であれば、供給電流ＩＤの１パルスあたりに半導体レーザーから出射する光量が無視できないほど大きく減少し、半導体レーザーの出射光量の間に過大なばらつきを与えかねない。このばらつきは、４本の感光体ドラム２５の間では、主走査方向においてトナー濃度を一定に維持可能な長さの下限値（１ドットの幅）のばらつきとして可視化されるので、過大なばらつきはカラートナー像に、色ずれ、色むら等の画質不良を生じさせる危険性がある。このばらつきを防ぐ目的で変調部８１２は、バイアス電流量が小さいほど供給電流ＩＤのパルス幅を拡げて、その立ち下がりを遅らせてもよい。

図９の（ａ）は、この場合における供給電流ＩＤのパルス波形の拡大図である。バイアス電流量が小さい値ＩｂＳである場合における供給電流ＩＤの波形を大きい値ＩｂＬである場合の波形と比べると、供給電流ＩＤが同じ時点ｔ０に立ち上がりを開始したとしても目標レベルＩｔｇへの到達は、バイアス電流量が大きい値ＩｂＬである場合での時点ｔ１から時間差Δｔだけ後の時点ｔ２まで遅れる。したがって、仮に供給電流ＩＤの立ち下がり開始の時点ｔ３が同じままであれば、供給電流ＩＤが目標レベルＩｔｇを維持する時間長、すなわち供給電流ＩＤのパルス幅ＴＬ２は、バイアス電流量が大きい値ＩｂＬである場合でのパルス幅ＴＬ１よりも立ち上がりの遅れΔｔだけ短縮する。したがって、変調部８１２は、バイアス電流量が小さい値ＩｂＳである場合、供給電流ＩＤのパルス幅を立ち上がりの遅れΔｔだけ延長する。これにより、半導体レーザーの間では、バイアス電流量の違いにかかわらず、供給電流ＩＤのパルス幅すなわち連続発光時間が一定に揃うので、供給電流ＩＤの目標レベルＩｔｇが等しければ１パルスあたりの出射光量が等しく、トナー像を構成する各ドットの幅が共通に維持される。

半導体レーザー間でのバイアス電流量の差に起因するドット幅のばらつきを防ぐには、バイアス電流量の差に合わせて供給電流ＩＤのパルス幅を伸縮させる他に、各偏向周期のうち１ラインの書き込みを開始する直前の期間ではバイアス電流量を半導体レーザー間で共通に維持するようにしてもよい。

図９の（ｂ）は、ＳＯＳ信号のタイミングチャートと半導体レーザーへの供給電流ＩＤの波形との間の関係を示す図である。図７の（ａ）と同様、各偏向周期ＳＣＴでは発光期間Ｔ０−Ｔ１、Ｔ２−Ｔ３、Ｔ４−Ｔ５を除く部分、すなわち、ポリゴンミラー３２１からの反射光がＳＯＳセンサー３３０の受光面を確実に横断し終えた時点Ｔ１から書込対象の１ラインの先端へ到達する時点Ｔ２までの間と、感光体ドラム２５の上の結像点が書込対象の１ラインの後端へ到達する時点Ｔ３からポリゴンミラー３２１による偏向角φが最小値φLから最大値φRへ戻る直前の時点Ｔ４までの間との２つの期間で、バイアス電流ＩＢが半導体レーザーへ供給される。最初の期間Ｔ１−Ｔ２の終了直後からラインの書き込みが開始されるので、半導体レーザー間でのドット幅のばらつきを防ぐには、この期間Ｔ１−Ｔ２ではバイアス電流量を半導体レーザー間で共通値Ｉｂ１に揃えた方がよい。第２の期間Ｔ３−Ｔ４が十分に長ければ、この期間のバイアス電流量Ｉｂ２に差を与えることにより半導体レーザーとコリメーターレンズとの間の温度差を、バイアス電流に伴うジュール熱による温度上昇量で許容範囲内に収めることが可能である。

（J）コリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋの設計においては、「Ｙ−Ｋ色半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの間には、光源３１０の連続動作時間の経過に伴う動作温度の変動パターンに実施的な差がない」という場合、特に動作温度ＴＴＬが半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの間で共通である場合が想定されている。しかし、実際には、半導体レーザーの周囲に存在する熱源によりこの想定が厳密には正しくない場合があり得る。たとえば、図２が示す発光基板３１１には駆動回路３１Ｄが基板の長手方向における一端部に位置し、同じ基板上で長手方向に並ぶ半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋは駆動回路３１Ｄからの距離が異なる。したがって、駆動回路３１Ｄが動作中に放出する多量のジュール熱に伴い、発光基板３１１には駆動回路３１Ｄの位置をピークとする温度勾配が生じ、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの間には駆動回路３１Ｄからの距離に応じた周囲温度の差が現れる。この温度差が過大であれば、「Ｙ−Ｋ色半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの間には動作温度の変動パターンに実施的な差がない」という想定が成立しない。この場合、温度差調節部７１３は、図８の（ａ）の棒グラフが表す半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの間でのジュール熱量の分布を、次のように補正してもよい。

図９の（ｃ）は、発光基板３１１の長手方向の一端に位置する駆動回路３１Ｄが動作する間に発光基板３１１に現れる温度勾配を表すグラフ曲線ＧＳを示す。この曲線ＧＳが示すとおり、駆動回路３１Ｄからジュール熱が伝搬することにより、発光基板３１１は駆動回路３１Ｄに近い部分ほど周囲温度が高い（図９の（ｃ）ではグラデーションが濃いほど温度が高い）。このような周囲温度の分布により、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの実装部分の間には周囲温度に摂氏数度程度の差が生じる。この場合、温度差調節部７１３は、以下に述べるとおり、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋのうち、周囲温度の推定値が高いものほどバイアス電流量の目標値を小さい値に補正する。これにより、周囲温度間の差がバイアス電流に伴うジュール熱による温度上昇量間の差で相殺されるので、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの間での動作温度の差が許容範囲内に維持され、すなわちその許容範囲内で動作温度が一致するとみなせる。

図９の（ｃ）は更にグラフ曲線ＧＳが表す周囲温度の差を相殺可能な半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの間でのジュール熱量分布を表す棒グラフを示す。駆動回路３１Ｄには、Ｙ色半導体レーザー３１Ｙ、Ｍ色半導体レーザー３１Ｍ、Ｃ色半導体レーザー３１Ｃ、Ｋ色半導体レーザー３１Ｋの順に近いので、周囲温度の推定値も同じ順で高い。したがって、これらの周囲温度間の差をジュール熱による温度上昇量間の差で相殺するには、ジュール熱量が、Ｙ色半導体レーザー３１Ｙでの値ＪＣＹ、Ｍ色半導体レーザー３１Ｍでの値ＪＣＭ、Ｃ色半導体レーザー３１Ｃでの値ＪＣＣ、Ｋ色半導体レーザー３１Ｋでの値ＪＣＫの順に小さければよい。これらの値ＪＣＹ−ＪＣＫに基づいて温度差調節部７１３は、図８の（ａ）が示すジュール熱量ＪＨＹ−ＪＨＫを補正し、補正後のジュール熱量を半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋに生成させるのに必要なバイアス電流量を目標値ＩｂＹ−ＩｂＫとして設定する。

半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの間で周囲温度に差を与える熱源は、発光基板３１１に実装された駆動回路３１Ｄに限らず、発光基板３１１の近傍に存在し、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋに十分な熱量を与え得る要素であればよい。このような要素にはたとえば、ポリゴンミラー３２１、ポリゴンモーター３２２、放熱経路ＡＦＬ、定着装置、搬送ローラー等の可動部材を駆動するためのモーターとその駆動回路、主制御部の含むＣＰＵ、および電源装置が含まれる。各熱源の発熱量とその熱源からの距離とに基づいて半導体レーザーの間での周囲温度の差は推定可能である。

（K）温度差調節部７１３は、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋのバイアス電流量を調節してバイアス電流に伴うジュール熱量を加減することにより、半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋの動作温度を制御する。その他に、温度差調節部７１３はファン４１０の回転数を調節してコリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋから逃げる熱量を加減することにより、コリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋと半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋとの間の温度差を制御してもよい。具体的にはたとえば、ファン制御部７３０がファン４１０の回転数を半速と全速との２段階で制御する場合、温度差調節部７１３は、まず初期状態ではファン制御部７３０にファン４１０の回転数を半速に維持させる。一方、温度差調節部７１３は、温度監視部７１２が推定したコリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋの温度を通して、図８の（ａ）が示す半導体レーザーとコリメーターレンズとの間の各温度差ΔＴを監視する。それらの温度差ΔＴの最小値が許容下限を下回った場合、温度差調節部７１３はファン制御部７３０にファン４１０の回転数を半速から全速へ切り換えさせる。これにより、コリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋから周囲の気流ＡＦＬへ逃げる熱量が増加するのでコリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋの温度が低下し、半導体レーザーとコリメーターレンズとの間の温度差ΔＴがいずれも許容下限よりも大きく維持される。ファン制御部７３０がファン４１０の回転数を連続的に変更可能である場合、温度差調節部７１３は、半導体レーザーとコリメーターレンズとの間の温度差ΔＴに応じてファン制御部７３０にファン４１０の回転数を調節させてもよい。

本発明は光走査装置に関し、上記のとおり、照射先のコリメーターレンズ３２Ｙ−３２Ｋとの温度差が大きい半導体レーザー３１Ｙ−３１Ｋほどバイアス電流量が小さく設定される。このように、本発明は明らかに産業上利用可能である。

１００ カラーレーザープリンター
２１Ｙ−２１Ｋ 感光体ユニット
２５ 感光体ドラム
２６ 光走査装置
３１０ 光源
３１１ 発光基板
３１Ｙ−３１Ｋ 半導体レーザー
３２Ｙ−３２Ｋ コリメーターレンズ
３１３−３１７ ミラー
３１８ シリンドリカルレンズ
３２１ ポリゴンミラー
３２２ ポリゴンモーター
３２３、３２４ ｆθレンズ
３２５、３２６Ｙ−３２６Ｋ 折り返しミラー
ＧＴ コリメーターレンズの温度
ＴＴＬ 半導体レーザーの典型的な動作温度
ＪＨＹ−ＪＨＫ バイアス電流に伴って半導体レーザーごとに発生するジュール熱量
ＩＤ 半導体レーザーへの供給電流
ＩＭＨ 変調電流のパルス高さ
Ｉｔｈ 半導体レーザーの閾値電流
ＩｂＹ−ＩｂＫ 半導体レーザーごとのバイアス電流量

Claims (15)

1. 感光体に対する露光走査により前記感光体に画像を形成する光走査装置であり、
   供給される電流量に応じた光量を放出する複数個の発光素子と、
   各発光素子から放出された光を個別に透過させる前記複数個の発光素子と同数の光学素子を含み、各発光素子からの光を整形する光源光学系と、
   前記光源光学系により整形された光を周期的に偏向させるポリゴンミラーと、
   前記ポリゴンミラーによる偏向光を前記感光体の表面に結像させる結像光学系と、
   前記ポリゴンミラーを回転させるモーターと、
   前記ポリゴンミラーと前記モーターとの周囲に外気を導いて前記ポリゴンミラーおよび前記モーターから熱を奪わせるための放熱経路と、
   各発光素子の電流量を制御する光源制御部と
   を備え、
   前記光源制御部は、
   前記ポリゴンミラー、前記モーター、または前記放熱経路からの熱伝達に伴う前記光源光学系の光学素子の温度を監視する温度監視部と、
   各発光素子と、当該発光素子からの光が透過する前記光源光学系の光学素子との間の温度差が許容範囲内に留まるように、各発光素子の電流量または各光学素子の温度を調節する温度差調節部と
   を含む
   ことを特徴とする光走査装置。
2. 前記光源制御部は、各発光素子が発光すべき期間には当該発光素子に、画像データで変調された電流を供給し、各発光素子が発光すべきでない期間には当該発光素子に、発光可能な下限よりも少ない量のバイアス電流を供給し、
   前記温度差調節部は、各発光素子と、当該発光素子からの光が透過する前記光源光学系の光学素子との間の温度差が大きいほど、当該発光素子へ供給されるべきバイアス電流量を小さく設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 各発光素子は半導体レーザーであり、
   当該半導体レーザーの閾値電流に基づいてバイアス電流量は選択されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記光源制御部はバイアス電流量を発光素子別に調節可能であり、
   前記温度差調節部は、各発光素子と当該発光素子からの光が透過する前記光源光学系の光学素子との間の温度差に応じて、バイアス電流量を発光素子別に設定する
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光走査装置。
5. 前記光源制御部は、バイアス電流量が小さい発光素子ほど連続発光時間を延長することを特徴とする請求項２から請求項４までのいずれかに記載の光走査装置。
6. 前記光源制御部は、各発光素子に対してバイアス電流量を小さく抑える期間を当該発光素子が発光すべきでない期間の一部に限ることを特徴とする請求項２から請求項５までのいずれかに記載の光走査装置。
7. 前記光源光学系の光学素子を空冷し、または前記放熱経路に気流を起こして前記ポリゴンミラーと前記モーターとから熱を逃がすためのファン
   を更に備え、
   前記温度差調節部は、各発光素子と当該発光素子からの光が透過する前記光源光学系の光学素子との間の温度差に応じて、前記ファンの回転数を調節する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
8. 前記温度差調節部は、各発光素子と当該発光素子からの光が透過する前記光源光学系の光学素子との間の温度差が小さいほど、前記ファンの回転数を高く設定することを特徴とする請求項７に記載の光走査装置。
9. 前記光源光学系の光学素子は、当該光学素子に光を入射させる発光素子の温度変動に起因するデフォーカスを、自身の温度変動に伴う光学特性の変化で相殺可能な回折光学素子であることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれかに記載の光走査装置。
10. 前記光源光学系の光学素子はコリメーターレンズであることを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれかに記載の光走査装置。
11. 前記温度監視部は、前記ポリゴンミラー、前記モーター、または前記放熱経路の温度を実測し、当該温度の実測値と、前記ポリゴンミラー、前記モーター、または前記放熱経路に対する前記光源光学系の各光学素子の位置とから、当該光学素子の温度を推定することを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれかに記載の光走査装置。
12. 前記温度監視部は、前記モーターまたは各発光素子の連続使用時間を計測し、当該連続使用時間の計測値と、前記ポリゴンミラー、前記モーター、または前記放熱経路に対する前記光源光学系の各光学素子の位置とから、当該光学素子の温度を推定することを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれかに記載の光走査装置。
13. 前記温度差調節部は、前記複数個の発光素子の間での温度差を、前記複数個の発光素子の周囲における熱源の配置から推定することを特徴とする請求項１から請求項１２までのいずれかに記載の光走査装置。
14. 前記熱源には前記複数個の発光素子に対する駆動回路が含まれ、
    前記温度差調節部は、当該駆動回路からの距離が近い発光素子ほど動作温度を高く推定する
    ことを特徴とする請求項１３に記載の光走査装置。
15. シートにトナー像を形成する画像形成装置であり、
    露光量に応じて帯電量が変化する感光体と、
    前記感光体に対する露光走査により前記感光体に静電潜像を形成する請求項１から請求項１４までのいずれかに記載の光走査装置と、
    前記静電潜像をトナーで現像する現像部と、
    前記現像部が現像したトナー像を前記感光体からシートへ転写する転写部と
    を備えた画像形成装置。

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