JPH0451111A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光プリンタ等の光学書き込み装置や、ファッ
クス、デジタルコピー等の光学読み取り装置として用い
られる光走査装置に関するものである。

［従来の技術］ 近年、コンピュータの出力装置として従来から用いられ
ているラインプリンタに変わり、光プリンタが用いられ
ている。

以下、このような光プリンタに用いられる光学書き込み
装置としての光走査装置について第５図と第６図とを参
照して説明する。

第５図及び第６図は、従来から実施または提案されてい
る発光部アレイを備えた光走査装置の例が示されており
、第５図には光導波路アレイ光走査装置５０（以下、光
走査装置５０と称す）が、また、第６図にはＬＥＤ　（
発光ダイオード）アレイ光走査装置６０（以下、光走査
装置６０と称す）が示されている。ここで、発光部アレ
イとは、光走査装置において、最終的に感光体を露光す
るための光ビームが出射される部分の集合体を示してい
る。

第５図において、光走査装置５０は、光源５１からの光
ビームはコリメートレンズ５２により平行ビームとされ
た後、集光レンズ５３を経て一定速度で回転するポリゴ
ンミラー５４によって等角速度で偏向される。この偏向
された光ビームは光導波路アレイ５５の入射端５５ａを
構成する各先導波路の入射口に順次入射されてその中を
伝送され、この光走査装置５０における発光部アレイで
ある出射端５５ｂを構成する各光導波路の出射口から出
射される。出射された光ビームは、回転する感光ドラム
５９上をその回転軸５９ａと平行な直線に沿って走査す
る。この光導波路アレイ５５は多数の光導波路を一端で
円弧状に配列して光ビームの入射端５５ａとし、他端を
直線状に配列して光ビームの出射端５５ｂとしたもので
ある。そして、この先導波路は光源５１からの光ビーム
に対する屈折率が異なる２種類の物質から構成されてお
り、ある屈折率を有する物質がコアとして光導波路の中
心を形成し、それより小さい屈折率を有する物質がクラ
ッドとしてコアの周辺を取り巻くように形成されている
。そして発光部アレイである出射端５５ｂではこのコア
とクラッドの屈折率差で決まる広がり角度で光ビームが
出射される。

そして、出射端５５ｂに近接して配設された感光体たる
感光ドラム５９上に光ビームを照射する事によって、感
光ドラム５９の露光を行ない、その部分に画像信号に対
応した静電潜像を形成し、電子写真プロセスをもって画
像が形成されるのである。また、光導波路アレイ５５と
感光ドラム５９との間には、セルフォックレンズアレイ
等の光学系が配設されていても良い。

第６図に示す光走査装置６０においては、この光走査装
置６０における発光部アレイであるＩ、ＥＤアレイ６５
を構成する微小な各ＬＥＤが、画像信号にしたがって線
順次に発光することによって、Ｌ　Ｅ　Ｄアレイ６５に
近接して配設された感光ドラム６９上をその回転にした
がって線順次に走査する。このＬＥＤアレイ６５におい
ては、ＬＥＤアレイ６５を構成する各ＬＥＤにおいて各
Ｌ　Ｅ　Ｉ）の光量向性に従った広がり角度で光ビーム
が出射される。そして、ＬＥＤアレイ６５に近接して配
設された、感光ドラム６９上に光ビームが照射される事
によって、感光体の露光を行ない、その部分に画像信号
に対応した静電潜像が形成され、電子写真プロセスをも
って画像が形成されるのである。

また、ＬＥＤアレイ６５と感光ドラム６９との間には、
セルフォックレンズアレイ６４等の光学系が配設されて
いても良い。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した発光部アレイを備えた光走査装
置においては、発光部アレイを構成する個々の発光部か
ら出射される光量にばらつきがあるために、結果的に、
形成される画像にムラが生じ、画像品質が劣化するとい
う問題点があった。

前述の光走査装置５０においては、光導波路アレイ５５
を構成する個々の光導波路の、入出射口における反射、
散乱損失や伝送損失のばらつき（出射光の光量ばらつき
は、光量比で±２０〜３０パーセント程度）によって、
また、光走査装置６０においては、ＬＥＤアレイ６５を
構成する個々のＬＥＤの品質のばらつき（光量比で±２
０〜３０パーセント程度）によって、光量ばらつきが引
き起こされる。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
のであり、画像品質に劣化のない光走査装置を提供する
ことを目的としている。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するために、本発明の光走査装置は、画
像信号に基づいて光ビームを発する発光部アレイを備え
たもので、前記発光部アレイの出射口に、光硬化特性を
有する樹脂により形成された光量補償手段を備えている
。

［作用コ 上記の構成を有する本発明においては、光走査装置を構
成する発光部アレイから画像情報に基づいて光ビームが
出射されるが、発光部アレイには、光硬化樹脂により形
成された光量補償手段が備えられている。光ｍ補償手段
は、発光部アレイから出射される光ビームを補償するこ
とによって発光部アレイを構成する個々の発光部におけ
る光量ばらつきをなくして、光量を均一化させるのであ
る。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説
明する。

最初に第１図を参照して本実施例の光走査装置１０の構
成を説明する。

光走査装置１０は、画像信号に基づいて光ビームを発生
する光源１１と、光源１１からの光ビームを平行光ビー
ムにするためのコリメートレンズ１２と、コリメートレ
ンズ１２からの出射光を集光するための集光レンズ１３
と、コリメートレンズ１２と集光レンズ１３を経た光源
１１からの光ビームを各光導波路の入射口に分配するた
めのポリゴンミラー１４と、ポリゴンミラー１４により
偏向された後、各光導波路の入射口から入射された光ビ
ームを伝搬するとともに、その光ビームを出射口から出
射する光導波路を多数列設形成した光導波路アレイ１５
と、光導波路アレイ１５の出射口から出射された光ビー
ムで露光されることにより、画像の潜像が形成される感
光ドラム２０とから構成されている。

光源１１は画像情報に基づく電気信号により点滅して光
ビームを発生するものであり、具体的にはＬＤ（レーザ
ダイオード）あるいはＬＥＤ等の半導体光源が用いられ
る。

ポリゴンミラー１４は図示しないモーターによって高速
回転可能に配設されている。そして、このポリゴンミラ
ー１４の回転により集光レンズ１３で集光された光ビー
ムは順次光導波路アレイ１５を構成する各光導波路の入
射口に導かれるように構成されている。

先導波路アレイ１５は、光源１１から発せられた光ビー
ムを感光ドラム２０に伝搬するための先導波路か多数列
設して形成されたものである。この光導波路アレイ１５
の入射端１５ａはポリゴンミラー１４を取り囲むような
円弧状に形成されており、出射端１５ｂは感光ドラム２
０の中心軸に平行な直線状に形成されている。そしてこ
の出射端１５ｂには、光硬化樹脂によって作られる光量
補償手段１６を備えておりこれによって出射端１５ｂに
おいて出射される光ビームは後で述べるように光量ばら
つきなく感光ドラム２０上に照射される。

第２図は、光導波路アレイ１５の出射端１５ｂ部分の斜
視図である。

光量補償手段１６は以下のような工程によって光導波路
アレイ１５の出射端１５ｂに作られる。

まず、第１の工程として光導波路アレイ１５の出射端１
５ｂに、光硬化樹脂２１を必要量供給する。このような
材料には、例えば紫外光硬化樹脂である、アクリル酸エ
ステル系モノマー（商品名“Ｍ３１０”、東亜合成化学
社製）に紫外光反応剤を混ぜたものが挙げられる。又、
その供給方法としては、供給ノズル２２等によって、材
料が順次流動的に供給されるような方法が挙げられる。

。 次に、第２の工程として、第１図に示すように材料を硬
化させる光を光導波路アレイ１５の入射端１５ａ上に集
光して１本の光導波路に入射する。

」１記の材料を用いるならば、紫外光光源の光を光学系
等により集光して入射することになる。先導波路を伝搬
してきた光は、その光導波路の伝送損失に従っである程
度減衰され、その出射口から出射されるが、この出射時
間が長くなるに従って光硬化樹脂２１の硬化量が変化す
る。また、この出射光ビームの光強度分布は、先導波路
の中心軸を頂点とするガウス分布となり、従って光硬化
材料が硬化する度合は、この光強度の分布に従うので、
硬化部の形状は概略第２図に示しである光量補償手段１
６のように偏半球形となる。例えば上記のような材料を
用いて、円断面（直径２５０μｍ（マイクロ・メートル
））の先導波路の出射口における紫外光の光パワを波長
３００ｎｍ　（ナノ・メートル）において約１００μＷ
（マイクロ・ワット）とすると、約１００ｍ５ｅｃ　（
ミリ・セカンド）で本光硬化樹脂２１は出射口において
略半球状に硬化した。

各先導波路のばらつきを正確に補償するためには、本工
程における光照射時間は、前記の様な条件の光量で照射
するなら、せいぜい１０ｍ５ｅｃ以内程度に抑えて、１
回あたりの光硬化量をできるだけ少なくすることが必要
である。また、上記の材料は、酸素と接触すると硬化し
ないので、窒素雰囲気中もしくは二酸化炭素雰囲気中等
の環境で行なうことが必要である。

そして、各光導波路全部についてそれぞれ第２の工程を
繰り返す。

次に、第３の工程として全先導波路について光硬化樹脂
２１を硬化させた後、光導波路アレイ１５の出射端１５
ｂにおいて未硬化材料を取り除いて、再び入射端１５ａ
より個々の先導波路に光を入射して、光量検出器２３に
よって、それぞれの光量を測定する。光量検出器２３に
は、光パワーメータや照度計が挙げられる。また、この
際入射する光は前記の光硬化に用いた光でも良いし、別
の光源、例えば、半導体レーザーによる光を別の光学系
によって集光して入射してもよい。

次に、第３の工程によって検出された個々の光導波路か
ら出射される光ビームの光量が、光硬化樹脂２１の硬化
量の増加に従っである設定値にまで減少するまで、第２
から第５の工程を繰り返す。

ここで、ある設定値に達した光導波路については、もう
硬化プロセスを施さない事が必要である。全光導波路に
ついて個々の光導波路から出射される光ビームの光量が
、ある設定値にまで減少したなら、全工程を終了する。

このようにして、１回の工程に対応する光量変化をもっ
た正確さで、各先導波路のばらつきが補償される。

以上のような工程によって各光導波路の出射口に作られ
た光量補償手段１６は、光硬化樹脂２１の硬化量か大き
くなるに従って、光伝送損失及び光散乱量が大きくなる
事を利用して、それを通過した光ビームの光量をある設
定値にまで制限するので、１つ１つの出射口に対応する
光量補償手段１６の部位から出射される光ビームの光量
を均一にして感光ドラム２０上に照射させる働きがある
。

従って上記のような構成を持つ光量補償手段１６に用い
ることによって、発光部からの出射光の光■ばらつきを
緩和して、結果的に、それによる画像品質の劣化がなく
なる。

次にこのような光走査装置１０の動作について説明する
。

光源１１は画像信号に基づいて点滅して光ビームを発し
ており、この光ビームはコリメートレンズ１２及び集光
レンズ１３を介してポリゴンミラー１４に導かれる。そ
して、ポリゴンミラー１４の回転により光源１１からの
光ビームは光導波路アレイ１５を構成する各光導波路に
順次入射される。

先導波路アレイ１５に入射された光ビームは、光導波路
のコアとクラッドの屈折率の関係によりそれらの界面を
全反射することによってコア内を伝搬される。そして、
この光ビームは各先導波路の出射口から順次出射される
が、この時上記のような構成を持った光量補償手段１６
によって、出射光ビームの光量ばらつきは、緩和されて
感光ドラム２０上に到達する。

以上の作動により画像信号によって点滅する光源１１か
らの光ビームが感光ドラム２０の中心軸方向に等速度で
走査され、画像の記録が行なわれる。そして、感光ドラ
ム２０を図示しない駆動源により回転させ、光ライン走
査を繰り返すことにより光走査が行なわれる。

次に、本発明を具体化した別の実施例を図面を参照して
説明する。

第３図において、光源アレイ光走査装置（以下、光走査
装置と称す）３０は、本装置に置ける発光部アレイであ
る、画像信号に従って各々光ビームを発生する光源を一
列に配列した光源アレイ３１と、光源アレイ３１からの
各々の光ビームを感光ドラム３９に１対１に結像するた
めのセルフォックレンズアレイ３４とを備えている。

光源アレイ３１は画像情報に基づく電気信号により点滅
して光ビームを発生する微小な光源が集まったものであ
り、具体的にはＬＥＤや■、Ｄｌあるいはプラズマ発光
素子等の半導体光源が用いられる。また、これらの光源
より出射される光ビームは、各々指向性を持ち、ある出
射法がり角度を持って出射される。この広がり角度は、
ＬＥＤのうち、指向性のあるもので６０度程度、ＬＤで
も６０度程度である。さらに、後述するように、光走査
装置３０においては、光源アレイ３１に光硬化樹脂によ
る光量補償手段３６を備えるため、各々の光源の光量ば
らつきは補償されて、各々の光ビームは均一な光量をも
って出射される。

光源アレイ３１から発せられた光ビームの伝搬方向下流
側には光源アレイ３１がらの光ビームをａ光Ｆラム３９
に１対ｌに結像するためのセルフォックレンズアレイ３
４が配設されている。これは、屈折率分布レンズを縦列
に配列することによって作られたものである。また、セ
ルフォックレンズアレイ３４のさらに伝搬方向下流側に
感光ドラム３９が位置し、光源アレイ３１からの各々の
光ビームは、感光ドラム３９上に１対１に照射される。

第４図は、光源アレイ３１の光源３５部分の斜視図であ
る。

光量補償手段３６は以下のような工程によって光源アレ
イ３１の光ビーム出射面側に隣接して形成される。

まず、第１の工程として光源アレイ３１の光ビーム出射
面側に、その光ビームに対して硬化反応を示す光硬化樹
脂４１を必要量供給する。このような材料には、例えば
ＬＥＤやＬＤ等の赤外光光源に対して硬化する赤外光硬
化樹脂である、アクリル酸エステル系モノマー（商品名
“Ｍａ２Ｏ”東亜合成化学社製）に赤外光反応剤を混ぜ
たものが挙げられる。また、その供給方法としては、供
給ノズル４２等によって、材料が順次流動的に供給され
るような方法が挙げられる。。

次に、第２の工程として光源アレイ３１を構成する光源
３５について、選択的に一定時間光ビームを出射させる
。この出射時間が長くなるに従って光硬化樹脂４１の硬
化量が変化する。また、この出射光ビームの光強度分布
は、光導波路の中心軸を頂点とするガウス分布となり、
従って光硬化樹脂４１が硬化する度合は、この光強度の
分布に従うので、硬化部の形状は第６図に示しであるよ
うな偏半球形状となる。例えば上記のような材料を用い
て、円断面（直径２５０μｍ）の先導波路の出射口にお
ける赤外光の光パワを波長７８０ｎｍにおいて３０μＷ
とすると、１００ｍ５ｅｃで本光硬化樹脂４１は出射口
において略半球状に硬化した。

各先導波路のばらつきを正確に補償するためには、本工
程における光照射時間は、最小量に抑えて、１回あたり
の光硬化量をできるだけ少なくすることが必要である。

また、上記の材料は、酸素と接触すると硬化しないので
、窒素雰囲気中もし、くは二酸化炭素雰囲気中等の環境
で行なうことが必要である。

次に第３の工程として、全光源３５について光硬化樹脂
４１を硬化させた後、光源アレイ３１の光ビーム出射面
において未硬化材料を取り除いて、再び光源３５を個々
に発光して、光量検出器４３によって、それぞれの光源
３５から発せられ、光量補償手段３６を通過して出射さ
れる光ビームの光量を測定する。光量検出器４３には、
光パワーメータや照度計が挙げられる。

次に第４の工程として、第３の工程で検出された個々の
光源３５から出射される光ビームの光量が、光硬化樹脂
４１の硬化量の増加に従っである設定値にまで減少する
まで、第２から第４の工程を繰り返す。ここで、ある設
定値に達した先導波路については、もう硬化工程を施さ
ない事が必要である。全先導波路について個々の光導波
路がら出射される光ビームの光量が、ある設定値にまで
減少したなら、全工程を終了する。

このようにして、１回の工程に対応する光量変化をもっ
た正確さで、各光源のばらつきが補償される。

以」二のような工程によって光源アレイ３１の光ビーム
出射面に作られた光量補償手段３６は、光硬化樹脂４１
の硬化量が大きくなるに従って、光伝送損失及び光散乱
量が大きくなる事を利用して、それを通過した光ビーム
の光量をある設定値にまで制限するので、１つ１つの光
源３５に対応する光■補償手段３６の部位から出射され
る光ビームの光量を均一にして感光ドラム３９上に照射
させる働きがある。

従って上記のような構成を持つ光量補償手段３６に用い
ることによって、発光部からの出射光の光量ばらつきを
緩和して、結果的に、それによる画像品質の劣化がなく
なるのである。

次にこのような光源アレイ光走査装置３０の動作につい
て説明する。

光源アレイ３１は個々の光源３５が画像信号に基づいて
点滅して光ビームを発しており、この光ビームはセルフ
ォックレンズアレイ３４を介（７て感光ドラム３９上に
１対１に照射される。

以上の作動により画像信号によって点滅する光源アレイ
３１からの光ビームが感光ドラム３９の回転方向に線順
次に等速度で走査され、画像の記録が行なわれる。そし
て、感光ドラム３９を図示しない駆動源により回転させ
、光ライン走査を繰り返すことにより光走査が行なわれ
る。

本発明は以上詳述した実施例に限定されることなく、そ
の主旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えるこ
とができる。

例えば、光源アレイ３１の代わりとして、光源を液晶シ
ャッターアレイによって選択的に遮ることによって画像
信号に従った光ビームを発する液晶シャッター光走査装
置にも、本発明に係る光量補償手段を応用することも容
易である。

また、電子ビーム走査と蛍光面によって画像信号に従っ
た光ビームを発するＣＲＴ　（カソード・レイ・チュー
ブ）光走査装置や、先導波路の先端に蛍光面を設けるこ
とによって画像信号に従った光ビームを発するＦＯ（フ
ァイバ・オプティック）ＣＲＴ光走査装置についても同
様である。

［発明の効果］ 以上詳述したことから明らかなように、本発明によれば
、光硬化樹脂によってつくられる光量補償手段を用いる
ことによって、光量ばらつきを抑え、結果的に、それに
よる画像品質の劣化がない光走査装置を提供できるとい
う産業上著しい効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図から第今図までは本発明を具体化した実施例を示
すもので、第１図は光走査装置の概略を示す斜視図、第
２図は発光部アレイの斜視図、第３図は別の光走査装置
を示す斜視図、第４図は別の発光部アレイの斜視図、第
５図及び第６図は従来の光走査装置の概略を示す斜視図
である。 図中、１０は光走査装置、１５ｂは発光部アレイ、１６
．３６は光量補償手段である。 第３図 第１茹 第４図 第２区

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、画像信号に基づいて光ビームを発する発光部アレイ
   を備えた光走査装置において、 前記発光部アレイの出射端に、光硬化特性を有する樹脂
   により形成された光量補償手段を備えたことを特徴とす
   る光走査装置。