JP4594040B2 - 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

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。

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。

図１６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。

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。

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。

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（反射面）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。しかしながらモータとして大きくなったポリゴンミラーを高速で回転させるには能力的に限界があり、かつポリゴンミラー及びモータにかかるコストも増大するという問題点もある。

これに対して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、いわゆるオーバーフィルド走査光学系（ＯＦＳ光学系）が提案されている（特許文献１参照）。

この方法によるとポリゴンミラーの走査効率をあげることができるが、該ポリゴンミラーの偏向面よりも主走査方向について大きなレーザ光を入射させる必要があり、該偏向面の回転に伴いレーザ光の使用する範囲が変化する。またレーザ光は主走査方向について光量分布を有しているために反射光量が走査に伴って変化する。また偏向面が画角に応じて傾くために入射レーザ光に対して角度が大きくなるにしたがってカップリング効率（光束利用効率）が悪化する。この結果、一般的に被走査面における光量分布はポリゴンミラーの角度が入射レーザ光に対して大きくなるに従って低下するという問題点があった。

これに対して従来の光走査装置は入射光学系内に光量分布の補正用のフィルターを配したり、もしくは走査光学系内に配した折り返しミラーに角度特性を付けるといった方法で上記の問題点を解決している。
特開平６ー１４３６７７号公報

しかしながら上記の入射光学系内に光量分布の補正用のフィルターを配したり、もしくは走査光学系内に配した折り返しミラーに角度特性を付けるといった方法は、製造が難しく、またコストアップを招くといった問題点があった。

またその他の問題点としては主走査方向に離れた位置に配置した複数の発光部（レーザ光源）をオーバーフィルド走査光学系の光源手段として使用した場合には、原理的に各発光部について光量分布が異なるといった問題点があった。

本発明は被走査面上における光量分布の補正を新たな光学部品を追加することなく容易に行う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、複数の発光部を主走査方向及び副走査方向の異なった位置に有しているレーザ光源と、前記レーザ光源の複数の発光部から出射された複数のレーザ光を偏向手段に導光する入射光学系と、前記偏向手段の偏向面で偏向された複数のレーザ光を被走査面の上に結像させる走査光学系と、を有する光走査装置であって、
前記入射光学系は、主走査断面内において、前記レーザ光源の複数の発光部から出射された複数のレーザ光の各々のレーザ光を前記偏向手段の偏向面の幅よりも広い幅で前記偏向面に入射させており、かつ、
前記走査光学系は、反射防止膜が施されていない入射面を含むプラスチックの走査レンズを有しており、
前記レーザ光源は、前記複数の発光部の各々の発光部から出射されるレーザ光のファーフィールド分布がほぼ円形であるモノリシックな面発光レーザ光源であり、かつ、
前記面発光レーザ光源の複数の発光部の各々の発光部から出射されるレーザ
光の偏光方向は、主走査方向に電場の振動方向が一致するように設定されており、かつ、
前記偏向手段の偏向面で偏向された複数のレーザ光の各々のレーザ光は、前記プラスチックの走査レンズの入射面にＰ偏光の状態で入射し、かつ、
前記偏向手段の偏向面で偏向された複数のレーザ光の各々のレーザ光は、有効走査範囲全域においてブリュースター角以下の入射角で前記プラスチックの走査レンズの入射面に入射してい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、主走査断面内において、前記偏向手段の偏向面の幅よりも広い幅で前記偏向手段の偏向面に入射する複数のレーザ光の各々のレーザ光の光束幅Ｄと、前記入射光学系の焦点距離ｆとにより決まるＦナンバー（ｆ／Ｄ）は８以上であることを特徴としている。

請求項３の発明の画像形成装置は、請求項１又は２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ビームによって前記感光体の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手段と、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。

本発明によれば光源手段からのレーザ光を走査光学系を構成する光学素子の面にＰ偏光の状態で有効走査範囲内をブリュースター角以下の入射角で入射させることにより、新たな光学部品を追加することなく被走査面上における光量分布の補正を容易に行う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。

また本発明によれば複数の発光部を主走査方向及び副走査方向に異なった位置に配置し、該主走査方向に異なった位置に配置したことによる各発光部に対する偏向手段の偏向面に対するカップリング効率の差を各発光部の発光光量を変化させることにより、良好に補正す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の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。

ここで、主走査方向とは偏向手段の回転軸及び走査光学系の光軸に垂直な方向（偏向手段でレーザ光が反射偏向（偏向走査）される方向）を示し、副走査方向とは偏向手段の回転軸と平行な方向を示す。また主走査断面とは主走査方向に平行で走査光学系の光軸を含む平面を示す。また副走査断面とは主走査断面と垂直な断面を示す。

同図において１は光源手段であり、複数の発光部(レーザ光源もしくはレーザチップとも称す。)を有するモノリシックなマルチレーザ光源より成っている。尚、本実施例では光源手段１を例えば４つの発光部を有するマルチレーザ光源より構成しているが、発光部の数はこれに限定されることはない。

２はコリメーターレンズ（集光レンズ）であり、マルチレーザ光源１より出射された複数のレーザ光（光束）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。

４はビームエクスパンダーであり、主走査方向（主走査断面内）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、マルチレーザ光源１から出射した複数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。

５はシリンドリカルレンズ（レンズ系）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を通過した複数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。

７は折り返しミラーであり、シリンドリカルレンズ５を通過した複数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、そして後述する第１、第２の走査レンズ９ａ，９ｂ等の各要素は入射光学系１６の一要素を構成している。

また本実施例において、コリメーターレンズ２、ビームエクスパンダー４、そしてシリンドリカルレンズ５を１つの光学素子で構成しても良い。

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。本実施例ではマルチレーザ光源１から出射した複数のレーザ光を各々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。

１７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、主に主走査断面内にパワーを有する反射防止膜付き(ＡＲコート)の材料としてガラス材より成る第１の走査レンズ（走査光学素子）９ａ、反射防止膜が施されていない（ノンコート）入射面を含むプラスチック材より成る第２の走査レンズ９ｂ、そして主に副走査断面内にパワーを有する反射防止膜が施されていない（ノンコート）プラスチック材より成るアナモフィック非球面レンズ１０より成っている。

第１、第２の走査レンズ９ａ，９ｂは入射光学系１６の一部をも兼ねており（ダブルパス構成）、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複数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。

１５は被走査面としての感光ドラム面である。

本実施例においてマルチレーザ光源１から出射された複数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光束幅が広げられ、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に入射する複数のレーザ光は各々ポリゴンミラー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（オーバーフィルド走査光学系）。

そしてポリゴンミラー８の偏向面８ａで偏向反射された複数のレーザ光は第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上に導光される。

このとき本実施例では走査光学系１７を通過する複数のレーザ光の偏光状態が主にＰ偏光の状態で、かつ有効走査範囲全域においてブリュースター角θ以下の入射角で入射するように構成している。

そしてポリゴンミラー８を矢印Ｒ方向に回転させることによって、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。

図２（Ａ）は本実施例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。

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）においてマルチレーザ光源１から出射された複数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光束幅が広げられ、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を出射した複数のレーザ光は第２、第１の走査レンズ９ｂ，９ａに入射し、レーザ光をさらに平行レーザ光に近づける。第２、第１の走査レンズ９ｂ，９ａから出射された複数の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複数のレーザ光は第１、第２の走査レンズ９ａ，９ｂに再び入射し主走査方向に集光される。第１、第２の走査レンズ９ａ，９ｂ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。第１、第２の走査レンズ９ａ，９ｂを出射した複数の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。

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）においてマルチレーザ光源１を出射した複数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によりレーザ光が規制される。開口絞り３で決められた複数の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、第２、第１の走査レンズ９ｂ，９ａ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。

そしてポリゴンミラー８の偏向面８ａで偏向反射された複数のレーザ光は第１、第２の走査レンズ９ａ，９ｂ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に入射した複数の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。

図３は本実施例の走査光学系におけるポリゴンミラー近傍の拡大説明図（主走査断面図）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。

同図において、３１はポリゴンミラーに入射する入射レーザ光、３２はポリゴンミラー、３３はポリゴンミラー３２で偏向された走査レーザ光（反射レーザ光）、３４は入射レーザ光３１の一部のレーザ光（使用レーザ光）、３５はポリゴンフードである。

同図において、入射レーザ光３１はポリゴンミラー３２の偏向面（反射面）の主走査方向の幅よりも広い光束幅でポリゴンミラー３２に入射し、該入射レーザ光の内の一部のレーザ光３４がポリゴンミラー３２の偏向面で反射され、走査レーザ光３３として不図示の走査レンズに入射する。ポリゴンミラー３２は回転軸３２ａを中心に一定速度で矢印Ａの方向に回転しているため、この入射レーザ光３１の内の使用レーザ光３４の部分は回転に伴って異なる範囲が反射レーザ光３３となる。このとき一般的に光源手段から発したレーザ光は、該レーザ光内で光軸付近の光量が強く、レーザ光の端部において光量が弱くなる光量分布を有している。

このときのレーザ光の光量分布とポリゴンミラーの回転に伴うレーザ光の使用範囲が変化していく様子を示したものが図４である。図４はレーザ光の光量分布を示した光量分布図である。

同図において縦軸は入射レーザ光の光量、横軸は入射レーザ光の主走査方向の位置を示している。４５は軸上走査時の偏向面による入射レーザ光の使用範囲、４６は最軸外走査時の入射レーザ光の使用範囲である。同図から明らかなようにポリゴンミラーの偏向面が移動することにより、入射レーザ光の使用範囲が変化することで走査レーザ光の光量は光軸付近が高く、画角が付くに従って低くなる。

また前記図３からも明らかなようにポリゴンミラーの偏向面が入射レーザ光に対して角度が付くと、レーザ光として切り出す幅自体も小さくなる。従ってオーバーフィルド走査光学系においてはポリゴンミラーの反射角度、すなわち走査角度が変化することによって像面（被走査面）の照度分布が変化するという問題点がある。

本実施例では上記カップリング効率の差ΔＫが１５％以下となるように構成している。

図５は屈折率１．５におけるフレネル反射の理論値を示したグラフである。

同図において縦軸は反射率、横軸は入射角度である。同図に示したように光の偏光方向によって反射率は異なり、Ｓ偏光においては単調増加であるのに対して、Ｐ偏光においては、いわゆるブリュースター角θ（５６．３°）までは単調に減少し、その後増加するという曲線を有する。

ここでブリュースター角θは光入射側の媒質の屈折率をｎ_１、光出射側の媒質の屈折率をｎ_２とするとき、
θ＝ｔａｎ^−１（ｎ_２／ｎ_１）
で表される。

一方、オーバーフィルド走査光学系においては偏向面への入射光の入射角はこのブリュースター角度θ以下となっている。上記の通りオーバーフィルド走査光学系においては偏向面への入射光の入射角度が大きくなるに従って、走査光の光量が低下する。

一方、Ｐ偏光の透過率はブリュースター角θまでは入射角が大きくなるにつれて増加する（反射率と逆となる）。

このため走査レンズを透過するときにフレネル反射をＰ偏光（図１では紙面内に振動方向に有する光）とすることで、走査レンズへの入射角度が大きくなるに従って透過率が上昇するように発光部を配置することで特別な部品を用意すること無く、走査光の光量分布の変化と相殺するように構成することが可能である。

本実施例においてはプラスチックレンズより成る第２の走査レンズ９ｂ及びアナモフィック非球面レンズ１０に対してレーザ光の偏光方向を図１の矢印Ｐａ方向に電場の振動方向を取るようにマルチレーザ光源１を配置することで全くコストをかけること無く端部光量を補正することができる。

図６は光量分布の補正の効果を示した説明図である。同図において縦軸は像面（被走査面）における光量、横軸は像高を示している。同図において６１はポリゴンミラーの光束の利用効率、即ちカップリングによる像面照度分布の変化を示しており、６２は走査レンズの像高における透過率分布を示しており、６３はトータルの走査光学系としての光量分布を示している。

ポリゴンミラーの偏向面と該偏向面に入射する入射レーザ光のカップリングにより像高が大きい位置において光量が低下しているのに対して、走査レンズは像高が大きい位置において透過率が上昇しているためトータルとしては光量分布６３がフラットに近い分布となる。

またフレネル反射率は軸上にて４％であり、最大限に補正効果を利用しても４％である。通常走査光学系は２〜３枚のレンズにより構成される。従って全ての面においてフレネル反射の効果を使用しても、１５％程度の光量補正が限界である。またレンズへの入射角度も通常は３０〜４５°程度であり、１５％を超える像面照度の悪化に対しては更に別の補正手法をとる必要がある。

［面発光レーザ光源］
尚、本実施例において光源手段を例えば図１３に示すような複数の発光部を主走査方向と副走査方向の異なった位置に有する面発光レーザ光源より構成しても良い。図１３では面発光レーザ光源を４つ示しているが、その数はこれに限定されることはない。例えば発光部が８，１６，３２個の光源手段を用いても良い。

同図における面発光レーザ光源においては、レーザ光のファーフィールド分布がほぼ円形と成っている。また偏光方向について以前は偏光方向が時系列的に変化してしまうといった問題点があったが、種々の対策により偏光方向を揃えることが可能になってきている。従って光軸周りに９０度回転させてもスポット性能等の光学性能には大きな影響は無く、レーザ光の偏光方向は主走査方向に電場の振動方向を一致させることで、即ち主走査断面内において図１に示す矢印Ｐａ方向に偏光する光（Ｐ偏光）とすることでＰ偏光となり、光学部材の透過率がポリゴンミラーの回転に伴って光量が上昇する方向となり、オーバーフィルド走査光学系に面発光レーザ光源を使用する場合には有利な構成となる。

従ってオーバーフィルド走査光学系に面発光レーザ光源をしようとする場合にはレンズ通過時にＰ偏向で通過するように構成することにより、ポリゴンミラーの走査に伴う端部光量落ちに対して、ノンコートのレンズの透過率の角度特性により端部光量を上げる構成とすることが可能となり、コストをかけることなく像面照度を一様にすることができる。

このように本実施例においては上記の如くマルチレーザ光源１から出射された複数のレーザ光が、走査光学系１７を構成する各レンズ（光学素子）9a,9b,10の面にＰ偏光の状態で有効走査範囲内をブリュースター角θ以下の入射角で入射させることにより、新たな光学部品を追加することなく被走査面上における光量分布の補正を容易に行うことができる。

尚、本実施例では走査光学系１７を３枚のレンズより構成したが、これに限らず、例えば単一、もしくは２枚、もしくは４枚以上のレンズより構成しても良い。また走査光学系を回折光学素子を含ませて構成しても良い。

図７は本発明の実施例２の光走査装置の入射光学系の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。

本実施例において前述の実施例１と特に異なる点は複数の発光部を主走査方向に異なった位置に配置したことによる各発光部に対するポリゴンミラーの偏向面に対するカップリング効率（光束利用効率）の差ΔＫを、該各発光部の発光光量を変化させて調整したことである。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、同図において、７０は光源手段であり、中央（光軸上）のＢ発光部７１、最も光軸から遠いＡ発光部７２、最も光軸から遠いＡ発光部７２と反対に位置したＣ発光部７３の３つの発光部（レーザ光源）を有するモノリシックなマルチレーザ光源より成っている。この３つの発光部７１，７２，７３は主走査方向に所定の間隔を有するように配置されている。尚、本実施例では光源手段を３つの発光部より構成したが、これに限らず、例えば２つもしくは４つ以上でも良い。

７４はコリメータ−レンズ、７５は凹レンズ、７６は凸レンズ、７７はＢ発光部７１から出射したレーザ光、７８はＣ発光部７３の光軸と平行に出射したレーザ光、７９はＡ発光部７２の光軸と平行に出射したレーザ光、８０は光軸、８５は偏向面である。

尚、コリメータ−レンズ７４、凹レンズ７５、凸レンズ７６の各要素は入射光学系１８の一要素を構成している。

本実施例においてＢ発光部７１を出射したレーザ光はコリメーターレンズ７４で平行レーザ光とされ、凹レンズ７５により発散レーザ光となり、凸レンズ７６により平行レーザ光として偏向面８５に入射する。このとき凹レンズ７５と凸レンズ７６は、いわゆるビームエクスパンダーとなっており、オーバーフィルド走査光学系においては凸レンズ７６が走査光学系のレンズと共用する場合が多い（ダブルパス構成）。

一方、光軸８０から主走査方向に離れた位置に配置されたＡ発光部７２及びＣ発光部７３において、該光軸８０と平行に出射したレーザ光は夫々光路７９、７８を通り偏向面８５に入射する。この光軸８０と平行に出射したレーザ光において発光部はレーザ光中の最大光量となっていると考えられる。従って主走査方向に離れた位置に配置されたＡ発光部７２及びＣ発光部７３は偏向面８５において最大光量の位置が異なった位置となる。

このときのレーザ光の到達位置のずれによる最大光量のずれを説明したものが図８である。同図において横軸はポリゴンミラーの主走査方向の位置、縦軸は光量であり、偏向面上の光量分布を示している。

同図ではＡ、Ｃ発光部７２、７３から出射した２つのレーザ光の場合の光量分布を示しており、８１はＣ発光部７３からのレーザ光の光量分布、８２はＡ発光部７２からの光量分布である。同図からも分かるように発光部の発光位置が主走査方向にズレていると偏向面上に入射するレーザ光の光量分布の中心がそれぞれ光軸に対してズレた位置となる。

同図の斜線部分はＣ発光部７３によるポリゴンミラー面のレーザ光の使用幅を示しており、この斜線部分の積分光量が走査光の光量となる。レーザ光の使用領域はポリゴンミラーの回転と共に移動するが、Ｃ発光部７３とＡ発光部７２では同じポリゴンミラー位置における積分光量は異なった値となる。すなわち領域８３及び領域８４が異なっているためＣ発光部７３の走査光（レーザ光）とＡ発光部７２の走査光は異なった光量となる。従って被走査面を走査する走査光の光量はＣ発光部７３とＡ発光部７２では異なった光量となり、所謂像面（被走査面）照度分布に差が生じてしまう。

図９は図７で示した入射光学系１８の焦点距離ｆと、有効走査幅の最大光束（図３に示すような主走査断面内における全走査は一方を走査するときの光束の最大）Ｄから決まるＦナンバーがＦｎｏ（ｆ／Ｄ）＝８．０、ＦＦＰ（ファーフィールドパターン）＝８(deg)のときの像面照度を示したグラフである。

同図において、９１はＣ発光部７３による像面照度、９２はＡ発光部７２による像面照度を示している。同図に示したようにＣ発光部７３とＡ発光部７２の像面照度には最大像高において４％程度の差がある。このＣ発光部７３とＡ発光部７２の像面照度の差は両レーザ光が非常に近接しているために、例えば光路中に補正用のフィルターを入れる等の手法で解決することは困難である。

そこで本実施例においては、主走査方向に異なる位置に複数の発光部を配置した場合に原理的に発生する像面照度の差を電気的手段で補正することで無くしている。すなわち、Ｃ発光部７３、Ａ発光部７２それぞれについて別々にあらかじめ逆の像面照度分布で発光するように電流を制御し、光量分布がフラットとなるように補正を行っている。

尚、本実施例においては２本のレーザ光について説明したが、それ以上のレーザ光を使用した場合、例えば４本のレーザ光の時にはそれぞれのレーザ光について異なる像面照度分布となるため各レーザ光について異なる補正データで発光させる必要がある。

図１０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。

本実施例の複数の発光部による光量補正を行う場合には補正回路に発光部の数と同数の補正データを有しておいて、発光光量をそれぞれの発光部について制御することで、複数発光部においても像面照度を一様に補正することができる。

このように本実施例では上記の如く複数の発光部を主走査方向に異なった位置に配置し、主走査方向に異なった位置に配置したことによる各発光部に対する偏向面に対するカップリング効率の差ΔＫを発光光源の光量を変化させる電気的手段で制御することにより、良好に補正することができる。

尚、本実施例では上記各発光部の発光光量の調整を被走査面における走査位置の最大画角における像面照度の低下量が最大像面照度に対して５％以上あるときに行っている。

図１１は本発明の実施例３の入射光学系のＦｎｏと端部光量落ちを示したグラフである。

本実施例において前述の実施例１と異なる点は、図３に示すように主走査断面内において、有効走査範囲の走査中心から最大像高を走査するまでにポリゴンミラーの偏向面に入射するレーザ光の光束幅Ｄと、入射光学系の焦点距離ｆとにより決まるＦナンバー（ｆ／Ｄ）が８以上となるように構成したことである。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、同図において横軸は入射光学系のＦｎｏを示しており、縦軸は端部における光量低下を示している。また同図において発光部（レーザチップ）は光軸上に配置され、主走査方向のＦＦＰ（ファーフィールドパターン）は８(deg)である。

同図に示したように入射光学系のＦｎｏが小さくなると端部光量落ちが増大する。また発光部のＦＦＰが狭い方が端部光量落ちは増大するが、本実施例の構成においてはＰ偏光で走査レンズを通過させるため、通常のマルチレーザ光源を使用した場合にはＦＦＰは狭い側を主走査方向にとすることになる。

またレーザチップは製造上のバラツキによりある範囲の中で異なった値を有する。通常のレーザチップであればＦＦＰの最小値は８(deg)程度となり、このＦＦＰのときに端部光量低下が最大となる。本実施例では上記の如くレーザチップの相対差により５％程度の端部光量差があるため、光量低下を１５％以下に抑えるためにＦｎｏを８以上と成るように構成している。

図１２は本発明の実施例４の各レーザ光の光量分布を示した説明図である。

本実施例において前述の実施例２と異なる点は、光軸から主走査方向に最も離れた２つの発光部の最大画角の走査における光量低下が同等となるように、複数の発光部の主走査方向の位置、もしくは複数の発光部のうち１つの発光部と、入射光学系の一部の光学素子とを一体化したユニットの主走査方向の位置を調整したことである。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、横軸は被走査面における像高を示しており、縦軸は走査光（レーザ光）の光量を示している。

上記の通り主走査方向に異なる位置に配置した各々の発光部から出射した複数のレーザ光は、該発光部によって像面照度が異なる分布を有している。入射光学系の光軸に対して各々の発光部を対称に配置した場合、同じ光量で発光した場合は最大像高における光量ａと光量ｂは同じ値となるはずである。

しかしながら実際には入射光学系の配置精度やチップ自体の持つ光軸倒れに等により、図１２に示したように光量ａと光量ｂは異なる値となる場合がある。電気的に光量を補正するとしても、この差が大きいと端部の光量落ちが大きくなり、光の利用効率が悪化するとか、補正精度が低下するといった問題点がある。

そこで本実施例においては、複数の発光部の位置を主走査方向にずらしたり、図７における発光部７１とコリメータレンズ７４をユニットとして主走査方向にシフトさせることにより、被走査面上における光量分布を調整している。

即ち、図１２に示す光量aと光量bの光量が同等となるように最大像高における光量をモニターすることで同じ光量となるように上記の方法で調整している。このように端部光量をバランスさせることで端部の光量落ちが小さくなるように調整することが可能である。

［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（転写手段）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。

［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、１１，１２，１３，１４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（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。

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１１，１２，１３，１４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の主走査断面図 本発明の実施例１の光学系を展開したときの説明図 ポリゴンミラー付近の説明図 端部光量低下を説明した説明図 フレネル反射を示したグラフ 光量分布補正を示した説明図 本発明の実施例２の入射光学系の主走査断面図 複数ビームによる端部光量落ちを説明した説明図 複数ビームにおける端部光量落ちを示したグラフ 電気的な光量分布補正のブロック図 本発明の実施例３において入射系Ｆｎｏと端部光量落ちを説明した説明図 本発明の実施例４において入射系光量バランス調整を行わない場合を説明した説明図 面発光レーザ光源（ＶＣＳＬチップ）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

符号の説明

１ 光源手段（半導体レーザー）
２ 集光レンズ（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
７ 折り返しミラー
８ 偏向手段（ポリゴンミラー）
９ 走査光学手段
９ａ 第１の走査レンズ（ｆθレンズ）
９ｂ 第２の走査レンズ（ｆθレンズ）
１０ シリンドリカルレンズ
１５ 被走査面（感光体ドラム）
１６、１８ 入射光学系
１７ 走査光学系
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、４２、４３、４４ 光ビーム
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 (3)

1. 複数の発光部を主走査方向及び副走査方向の異なった位置に有しているレーザ光源と、前記レーザ光源の複数の発光部から出射された複数のレーザ光を偏向手段に導光する入射光学系と、前記偏向手段の偏向面で偏向された複数のレーザ光を被走査面の上に結像させる走査光学系と、を有する光走査装置であって、
   前記入射光学系は、主走査断面内において、前記レーザ光源の複数の発光部から出射された複数のレーザ光の各々のレーザ光を前記偏向手段の偏向面の幅よりも広い幅で前記偏向面に入射させており、かつ、
   前記走査光学系は、反射防止膜が施されていない入射面を含むプラスチックの走査レンズを有しており、
   前記レーザ光源は、前記複数の発光部の各々の発光部から出射されるレーザ光のファーフィールド分布がほぼ円形であるモノリシックな面発光レーザ光源であり、かつ、
   前記面発光レーザ光源の複数の発光部の各々の発光部から出射されるレーザ
   光の偏光方向は、主走査方向に電場の振動方向が一致するように設定されており、かつ、
   前記偏向手段の偏向面で偏向された複数のレーザ光の各々のレーザ光は、前記プラスチックの走査レンズの入射面にＰ偏光の状態で入射し、かつ、
   前記偏向手段の偏向面で偏向された複数のレーザ光の各々のレーザ光は、有効走査範囲全域においてブリュースター角以下の入射角で前記プラスチックの走査レンズの入射面に入射していることを特徴とする光走査装置。
2. 主走査断面内において、前記偏向手段の偏向面の幅よりも広い幅で前記偏向手段の偏向面に入射する複数のレーザ光の各々のレーザ光の光束幅Ｄと、前記入射光学系の焦点距離ｆとにより決まるＦナンバー（ｆ／Ｄ）は８以上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. 請求項１又は２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ビームによって前記感光体の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手段と、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。