JP2011227279A - レーザ走査光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学性能を補正するためのビームの検出性を損なうことなく走査光学素子の長尺化を回避できるレーザ走査光学装置を得る。
【解決手段】複数の発光点を有するマルチビーム光源１と、光源１から放射された複数のビームを主走査方向Ｙに偏向するポリゴンミラー４と、偏向されたビームを感光体３０上に結像させる走査レンズ１１，１２，１３と、ビーム検出手段２１Ａ，２１Ｂと、走査レンズ１３と感光体３０との間に配置され、感光体３０上の有効露光領域Ａの始端側及び終端側に位置するノビ領域Ｃに向かうビームを分離するハーフミラー２２Ａ，２２Ｂと、を備えたレーザ走査光学装置。ハーフミラー２２Ａ，２２Ｂで分離された一方のビームはノビ領域Ｃに向かい、他方のビームはビーム検出手段２１Ａ，２１Ｂに向かう。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ走査光学装置、特に、電子写真方式による複写機、プリンタなどの画像形成装置に画像書込み手段として搭載されるレーザ走査光学装置に関する。

近年、画像形成の高精細化に伴って複数の発光点を有するマルチビーム光源を用いて、感光体上を複数のビームで同時に走査するレーザ走査光学装置が種々開発されている。この種のレーザ走査光学装置では、同時に走査される複数のビームの相対位置（特に、副走査方向のビーム間隔）の制御が必要となる。

特許文献１では、全ての走査光学素子（レンズ）を透過したビームを有効露光領域外の始端側と終端側に配置したずれ量検出手段で検出し、主走査方向の走査タイミング及び副走査方向の走査位置を補正することが開示されている。特許文献２では、全ての走査光学素子（レンズ）を透過したビームを有効露光領域外の始端側と終端側に配置したビーム検出手段で検出し、主走査方向の走査タイミングを決めるとともに、主走査方向の倍率を補正することが開示されている。特許文献３では、全ての走査光学素子（レンズ）を透過したビームを有効露光領域外の始端側と終端側に配置した受光器で検出するとともに、光源から放射されてカップリングレンズを通過したビームのうち、反射光学素子で反射した一部のビームをいま一つの受光器で検出し、二つの受光器によって、光源の出力レベルを高精度に制御することが開示されている。

しかしながら、前記特許文献１，２，３に記載のレーザ走査光学装置では、いずれも、有効露光領域外を透過したビームを検出しているため、走査光学素子の両端部を有効露光領域外まで延長させる必要があった。これでは走査光学素子が長尺化し、ひいてはコストアップ及び走査光学装置の大型化につながるという問題点を有していた。

特開平１０−１７７１４４号公報 特開２００２−１２２７９９号公報 特開２００９−１５７０１４号公報

そこで、本発明の目的は、光学性能を補正するためのビームの検出性を損なうことなく走査光学素子の長尺化を回避できるレーザ走査光学装置を提供することにある。

本発明の一形態であるレーザ走査光学装置は、
複数の発光点を有するマルチビーム光源と、
前記光源から放射された複数のビームを主走査方向に偏向する偏向器と、
前記偏向器で偏向されたビームを感光体上に結像させる走査光学素子と、
第１のビーム検出手段と、
前記走査光学素子と前記感光体との間に配置され、感光体上の有効露光領域の始端側と終端側の少なくとも一方に位置するノビ領域に向かうビームを分離するビーム分離手段と、
を備え、
前記ビーム分離手段で分離された一方のビームは前記ノビ領域に向かい、
前記ビーム分離手段で分離された他方のビームは前記第１のビーム検出手段に向かうこと、
を特徴とする。

感光体上の有効露光領域は、有効画像形成領域とその始端側及び／又は終端側に位置するノビ領域とで構成されている。ノビ領域とは、トンボなどの画像を形成し、用紙に対する画像の傾きなどを検出して画像形成にフィードバックをかけるための領域である。本レーザ走査光学装置においては、このノビ領域を露光するビームを分離して、分離された一方のビームはノビ領域に向かい、ノビ領域に所定の画像を形成する。そして、分離された他方のビームを第１のビーム検出手段で検出して光学性能を補正するためのビームとして利用する。従って、走査光学素子を有効露光領域外にまで長尺化する必要はない。なお、光学性能の補正とは、例えば、複数のビームの副走査方向の間隔補正、主走査方向の倍率補正である。

本発明によれば、光学性能を補正するためのビームの検出性を損なうことなく走査光学素子の長尺化を回避でき、ひいては、レーザ走査光学装置のコストダウン、小型化を達成できる。

本発明の第１実施例であるレーザ走査光学装置の概略構成を示す平面図である。 本発明の第２実施例であるレーザ走査光学装置の概略構成を示す平面図である。

以下、本発明に係るレーザ走査光学装置の実施例について添付図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部品、部分は同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

（第１実施例、図１参照）
本発明の第１実施例であるレーザ走査光学装置は、図１に示すように、概略、光源１、コリメータレンズ２、シリンダレンズ３、ポリゴンミラー４、走査レンズ１１，１２，１３、防塵ガラス１４などで構成されている。なお、光路を折り曲げるための図示しないミラーも適宜配置されている。感光体３０上に画像（静電潜像）を形成するためのこれらの光学系の基本的な構成は周知である。

光源１は、複数の発光点を有するマルチビーム光源（レーザダイオードアレイ）であり、複数の発光点の中心軸を回転させることにより、副走査方向Ｚに関するビーム間隔を補正することができる。光源１から放射されたビームは、ポリゴンミラー４によって主走査方向Ｙに等角速度で偏向され、ビームの成形機能、ｆθ機能、結像機能などの少なくともいずれかを有する走査レンズ１１，１２，１３によって主走査方向Ｙの収差を補正され、感光体３０上で結像した状態で走査／露光する。

レーザ走査光学装置は、画像書出し位置を制御するためのビーム検出手段（光電変換素子）１５を備えている。ポリゴンミラー４によってビームは主走査方向Ｙに走査される。ビーム検出手段１５は、この主走査方向Ｙの始端側であって有効露光領域Ａの外側を透過し、かつ、ミラー１６で反射されたビームを検出する。ビーム検出手段１５からの検出信号は図示しない制御回路に入力され、同期信号（ＳＯＳ信号とも称する）が生成される。ビーム検出手段１５に入力されるビームは走査レンズ１１，１２を透過したものであり、走査レンズ１３を透過することはない。

レーザ走査光学装置は、さらに、主走査方向Ｙの両端側に配置したビーム検出手段（光電変換素子）２１Ａ，２１Ｂと、主走査方向Ｙの両端側であって走査レンズ１３と感光体３０との間に配置されたビーム分離手段（具体的にはハーフミラー２２Ａ，２２Ｂ）を備えている。ハーフミラー２２Ａ，２２Ｂは有効露光領域Ａの始端側及び終端側に位置するノビ領域Ｃに向かうビームを分離する。分離された一方のビームはノビ領域Ｃに向かい、他方のビームはビーム検出手段２１Ａ，２１Ｂに向かう。

ところで、感光体３０上の有効露光領域Ａは、有効画像形成領域Ｂとその始端側及び終端側に位置するノビ領域Ｃとで構成されている。ノビ領域Ｃとは、トンボなどの画像を形成し、用紙に対する画像の傾きなどを検出して画像形成にフィードバックをかけるための領域である。本レーザ走査光学装置においては、このノビ領域Ｃを露光するビームを分離する。分離された一方のビームはノビ領域Ｃに向かい、ノビ領域Ｃに所定の画像を形成する。分離された他方のビームはビーム検出手段２１Ａ，２１Ｂで検出され、その検出信号は図示しない制御回路に入力されて光学性能が補正される。光学性能の補正とは、例えば、複数のビームの副走査方向の間隔補正、主走査方向の倍率補正である。

従来のレーザ走査光学装置にあっては、有効露光領域Ａの外側を通過するビームを利用して光学性能を補正していた。これに対して、本第１実施例においては、有効露光領域Ａの内側（ノビ領域Ｃ）を露光するビームの一部を利用して光学性能を補正している。従って、走査レンズ１３を有効露光領域Ａの外側にまで長尺化する必要はなく、ひいては、レーザ走査光学装置のコストダウン、小型化を達成できる。

即ち、全ての走査レンズ１１，１２，１３を透過したビームを用いて光学性能を補正することで、ビームの相対的な位置変化を検出でき、温度変化によって走査レンズ１１，１２，１３などが変形してビームの相対位置が変化した場合であっても、ビーム検出手段２１Ａ，２１Ｂでの検出結果をフィードバックすることにより安定した品質の画像を得ることができる。

前記ハーフミラー２２Ａ，２２Ｂは簡単な構成でビーム分離手段として機能する。このハーフミラー２２Ａ，２２Ｂはその透過反射比が透過／反射＞１であることが好ましい。このような透過反射比とすることで、ノビ領域Ｃに画像を形成するための光量を確保することができる。

また、ビーム検出手段２１Ａ，２１Ｂはいずれか一方に配置するだけでもよいが、有効露光領域Ａの始端側及び終端側に一対設けることで、主走査方向Ｙの倍率を高精度に検出することができる。

（第２実施例、図２参照）
本発明の第２実施例であるレーザ走査光学装置は、図２に示すように、二つの光源（レーザダイオード）１Ａ，１Ｂを配置したものである。光源１Ａ，１Ｂは互いに直交する方向に偏光方向の異なるビームを放射し、該ビームはコリメータレンズ２Ａ，２Ｂを透過した後に偏光ビームスプリッタ６にて同じ方向に進行するように合成される。さらに、１／４波長板７が偏光ビームスプリッタ６とポリゴンミラー４との間にシリンドリカルレンズ３を介して配置されている。

また、走査レンズ１３からノビ領域Ｃに向かうビームを分離するために、前記偏光ビームスプリッタ６で合成されたビームを分離する偏光ビームスプリッタ２３Ａ，２３Ｂを設けるとともに、走査レンズ１３と偏光ビームスプリッタ２３Ａ，２３Ｂとの間に１／４波長板２４Ａ，２４Ｂを設けている。

１／４波長板７，２４Ａ，２４Ｂは、周知のように、直線偏光と円偏光を相互に変換するもので、前段に位置する１／４波長板７は光源１Ａ，１Ｂから放射されたビームを直線偏光から円偏光に変換する。また、後段に位置する１／４波長板２４Ａ，２４Ｂはノビ領域Ｃに向かうビームを円偏光から直線偏光に変換する。

本レーザ走査光学装置の他の構成は前記第１実施例と同様である。従って、偏光ビームスプリッタ６で合成された２本のビームは、１／４波長板７で円偏光に変換された後、ポリゴンミラー４で主走査方向Ｙに偏向され、走査レンズ１１，１２，１３を透過し、感光体３０上で結像する。そして、ノビ領域Ｃに向かう２本のビームは、１／４波長板２４Ａ，２４Ｂで直線偏光に変換され、分離／変換された一方のビームはノビ領域Ｃに向かい、他方のビームはビーム検出手段２１Ａ，２１Ｂに向かう。

ビーム検出手段２１Ａ，２１Ｂでの検出信号に基づいて光学性能が補正されること、及び、ノビ領域Ｃに向かうビームを利用することによる作用効果は前記第１実施例で説明したのと同様である。特に、本第２実施例では、円偏光に変換されたビームで感光体３０上を露光するため、円偏光は光量ムラが小さいので画像の濃度ムラが小さくなる。

なお、第２実施例において、光源１Ａ，１Ｂとしてレーザダイオードアレイを用いてもよい。例えば、光源１Ａ，１Ｂからそれぞれ２ビームずつ放射し、計４ビームで感光体３０を走査するようにしてもよい。

（他の実施例）
なお、本発明に係るレーザ走査光学装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。

特に、光源光学系、走査光学系の構成、配置などは任意である。また、同時に走査されるビームの本数も任意である。

以上のように、本発明は、レーザ走査光学装置に有用であり、特に、光学性能を補正するためのビームの検出性を損なうことなく走査光学素子の長尺化を回避できる点で優れている。

１，１Ａ，１Ｂ…光源
４…ポリゴンミラー
６…偏光ビームスプリッタ
７…１／４波長板
１１，１２，１３…走査レンズ
１５…ＳＯＳ用ビーム検出手段
２１Ａ，２１Ｂ…補正用ビーム検出手段
２２Ａ，２２Ｂ…ハーフミラー
２３Ａ，２３Ｂ…偏光ビームスプリッタ
２４Ａ，２４Ｂ…１／４波長板
３０…感光体
Ｙ…主走査方向

Claims (7)

1. 複数の発光点を有するマルチビーム光源と、
   前記光源から放射された複数のビームを主走査方向に偏向する偏向器と、
   前記偏向器で偏向されたビームを感光体上に結像させる走査光学素子と、
   第１のビーム検出手段と、
   前記走査光学素子と前記感光体との間に配置され、感光体上の有効露光領域の始端側と終端側の少なくとも一方に位置するノビ領域に向かうビームを分離するビーム分離手段と、
   を備え、
   前記ビーム分離手段で分離された一方のビームは前記ノビ領域に向かい、
   前記ビーム分離手段で分離された他方のビームは前記第１のビーム検出手段に向かうこと、
   を特徴とするレーザ走査光学装置。
2. さらに、主走査方向の画像書出し位置を制御するための第２のビーム検出手段を備えたこと、を特徴とする請求項１に記載のレーザ走査光学装置。
3. 前記ビーム分離手段及び前記第１のビーム検出手段は、前記有効露光領域の始端側及び終端側に位置するノビ領域に向かうビームに対して配置されていること、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザ走査光学装置。
4. 前記ビーム分離手段はハーフミラーであること、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
5. 前記ハーフミラーはその透過反射比が透過／反射＞１であること、を特徴とする請求項４に記載のレーザ走査光学装置。
6. 前記マルチビーム光源と前記偏向器との間に、偏光方向の異なる２本のビームを合成する第１の偏光ビームスプリッタを配置し、
   前記ビーム分離手段は第１の偏光ビームスプリッタで合成された２本のビームを分離する第２の偏光ビームスプリッタであること、
   を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
7. 前記第１の偏光ビームスプリッタと前記偏向器との間に第１の１／４波長板を配置し、
   前記走査光学素子と前記第２の偏光ビームスプリッタとの間に第２の１／４波長板を配置したこと、
   を特徴とする請求項６に記載のレーザ走査光学装置。

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