JP3243013B2 - シェーディング補正機能をもつ光走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はシェーディング補正機
能を持つ光走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】感光体等の光記録媒体の表面に合致して
設定された被走査面をレーザー光束により光走査する光
走査装置は、レーザープリンター等に関連して広く知ら
れている。光走査装置の一般的な光学配置では、レーザ
ー光源からのレーザー光束が回転多面鏡等の光偏向手段
により偏向され、走査用レンズにより被走査面上に光ス
ポットとして集光される。

【０００３】このため、光偏向手段の偏向反射面や走査
用レンズへのレーザー光束の入射角は１ライン走査中、
連続的に変化する。偏向反射面における反射率や、走査
用レンズのレンズ面における反射率や透過率は入射角に
応じて変化するため、被走査面上の光スポットの光強度
は一般に像高とともに変動する。光走査の１ラインにお
ける光強度の変動は「シェーディング」と呼ばれてい
る。シェーディングは、偏向反射面に入射する光束が直
線偏光である場合に著しい。

【０００４】光走査装置の光源に用いられる半導体レー
ザーや半導体レーザーアレイから放射されるレーザー光
束は消光比が２０ｄＢ程度で、直線偏光した光成分が大
部分を占め、シェーディングを生じ易い。また近来、光
走査装置を小型化するために光走査の広画角化が進み、
上記入射角の変化領域も大きくなってシェーディングが
増大する傾向がある。一方において、光走査による記録
画像の高品質化が要請され、シェーディングに伴う記録
画像の像質劣化が問題となってきている。

【０００５】半導体レーザーや半導体レーザーアレイを
光源とする光走査装置において、光源から放射されるレ
ーザー光束の直線偏光性に基づくシェーディングを補正
軽減するには、光源と光偏向手段との間の光路上に１／
４波長板等を配備して、被走査面を光走査するレーザー
光束の偏光状態を「円偏光」にすればよい。通常の光走
査に必要な反射・透過の際の入射角の範囲内で、円偏光
の反射率や透過率は殆ど変化しないからである。

【０００６】しかし実際にこれを行おうとすると、１／
４波長板等を光源と光偏向手段との間に配備するための
取付け部品を必要とし、取付けのための作用も必要であ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した事
情に鑑みてなされたものであって、シェーディング補正
のために用いられる波長板等の専用の取付け部品を不要
とし、取付け作業の容易化が可能なシェーディング補正
機能を持つ光走査装置の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のシェーデ
ィング補正機能を持つ光走査装置は「半導体レーザーも
しくは半導体レーザーアレイを光源とし、光源からのレ
ーザー光束を、コリメートレンズにより平行光束化し、
平行光束化された光束をシリンダーレンズにより主走査
方向に長い線像として結像させ、上記線像の結像位置に
偏向反射面を有する光偏向手段により偏向させ、走査用
レンズにより被走査面上に光スポットとして集光して光
走査を行う光走査装置であって、上記シリンダーレンズ
が、光源側を平面とする平凸のシリンダーレンズであ
り、このシリンダーレンズの入射側の平レンズ面に、直
線偏光を実質的な円偏光に変換するコーティングを、複
屈折性を有する酸化物により施した」ことを特徴とす
る。

【０００９】「実質的な円偏光」は、完全な円偏光のみ
ならず、シェーディングを有効に補正できる程度に円偏
光に近い楕円偏光を含む。請求項２記載の光走査装置
は、「半導体レーザーもしくは半導体レーザーアレイを
光源とし、光源からのレーザー光束を、コリメートレン
ズにより平行光束化し、光偏向手段により偏向させ、走
査用レンズにより被走査面上に光スポットとして集光し
て光走査を行う光走査装置において、光源からのレーザ
ー光束を平行光束化するコリメートレンズの射出側のレ
ンズ面に、直線偏光を実質的な円偏光に変換するコーテ
ィングを、複屈折性を有する酸化物により施した」こと
を特徴とする。

【００１０】直線偏光を実質的な円偏光に変換するコー
ティングの材料としては「複屈折性を有する酸化物」を
用いる。例えば、ＳｎＯ_２，Ｔａ_２Ｏ_５，ＣｅＯ_２，Ｔ
ｉＯ_２等である。

【００１１】

【作用】上記のように、この発明においては、シェーデ
ィングを補正するためのコーティングが、シリンダーレ
ンズあるいはコリメートレンズと一体化されているの
で、これら光学素子を組み着けると、光走査装置は自動
的にシェーディング補正機能を有することになる。

【００１２】

【実施例】以下、具体的な実施例を説明する。図１を参
照すると、この図は、この発明を適用できる光走査装置
を一般的に示している。先ず、この図１に基づき、この
発明を適用できる光走査装置に就き一般的に説明する。

【００１３】図１において、レーザー光源１から放射さ
れたレーザー光束は集光レンズ２を透過し、アパーチュ
ア３を通過し、シリンダーレンズ４により副走査対応方
向（図１の図面に直交する方向）に集束傾向を与えら
れ、偏向反射面５の位置に、主走査対応方向（主走査方
向に平行的に対応する方向で、図面に平行な面内にあ
る）に長い線像として結像する。偏向反射面５による反
射レーザー光束は偏向反射面５の回転に伴い偏向され、
走査用レンズ６に入射する。走査用レンズ６を透過した
偏向レーザー光束は、光路を折り曲げるためのミラー７
により反射されて光路を折り曲げられ、光走査装置のカ
バーガラス８を介して被走査面９に光スポットとして集
光し、被走査面９を光走査する。被走査面９には感光体
表面等が配備される。

【００１４】集光レンズ２は、レーザー光源１からのレ
ーザー光束を平行光束化するコリメートレンズである。

【００１５】アパーチュア３は、被走査面９上における
「光スポットの形状を設定する」ためのものである。

【００１６】シリンダーレンズ４は偏向反射面５の面倒
れを補正するためのものである。

【００１７】偏向反射面５は光偏向手段の反射面であっ
てレーザー光束を反射し、回転もしくは揺動により反射
レーザー光束を偏向させるためのものである。回転性の
偏向反射面を持つ光偏向手段としては回転多面鏡や、回
転２面鏡、あるいは所謂ホゾ型ミラー等を挙げることが
でき、揺動性の偏向反射面としてはガルバノミラーを挙
げることができる。図示の例では、光偏向手段は回転多
面鏡である。

【００１８】走査用レンズ６は、偏向レーザー光束を被
走査面上に光スポットとして集光させるためのレンズで
あり、光偏向手段が回転性の偏向反射面を有する場合に
は一般に「ｆθレンズ」であり、揺動性の偏向反射面を
持つ場合は「ｆｓｉｎθレンズ」が用いられる。光走査
の等速性を電気的な補正で行う場合には、走査用レンズ
が通常の結像レンズである場合もある。図示の例では、
走査用レンズ６は「アナモフィックなｆθレンズ」であ
って、副走査対応方向に関して、偏向反射面５の位置と
被走査面９の位置とを幾何光学的な共役関係とし、シリ
ンダーレンズ４と協働して偏向反射面５の面倒れを補正
している。

【００１９】偏向反射面の面倒れを補正するのに、シリ
ンダーレンズ４を用いず、「走査用レンズの一部とし
て」長尺のシリンダーレンズやトロイダルレンズを用
い、これら長尺レンズを被走査面近傍に配備することも
できる。

【００２０】ミラー７は、偏向レーザー光束の光路を折
り曲げるためのものであり、通常は装置のレイアウト上
の要請で配備されることが多い。従って、ミラー７は省
略することもできる。また、カバーガラス８は光走査装
置の防塵用である。

【００２１】符号１１は透明窓を示している。光偏向手
段として回転多面鏡を用い、回転多面鏡を高速回転する
場合（高速光走査の場合）や、回転多面鏡の駆動モータ
ーの軸受に空気軸受を用いる場合には、回転多面鏡の回
転に伴い、耳ざわりな「風切り音」が発生するので、こ
のような場合は一般に、回転多面鏡を「防音ハウジン
グ」内に設置して、上記風切り音が外部に漏れないよう
にし、防音ハウジングには透明窓１１を設けて、レーザ
ー光束の偏向反射面による偏向を可能とするのである。
従って、光偏向手段を防音ハウジング内に設ける必要が
ない場合には、勿論透明窓１１は不要である。

【００２２】次に図２を参照して光源１に就き説明す
る。図１に即して上に説明したように、この発明を適用
できる光走査装置では、光源として半導体レーザーもし
くは半導体レーザーアレイが用いられる。

【００２３】図２（Ａ）に示すように、半導体レーザー
１Ａは、接合面方向に長い長方形形状の微小な発光部Ｌ
０を有し、放射されるレーザー光は、発光部Ｌ０の長手
方向を偏光方向とする実質的な直線偏光である。放射さ
れるレーザー光束のファーフィールドパターンは鎖線で
図示するように、「単軸方向を偏光方向とする楕円形
状」であり、光の利用効率を高めるため、通常は、偏光
方向を副走査対応方向に平行に対応させて配備される。
このように、光源における偏光方向を副走査対応方向に
略平行に対応させて光走査を行う光走査モードを、便宜
上「Ａモード」と呼ぶ。

【００２４】図２（Ｂ）に示すように、半導体レーザー
アレイ１Ｂは、複数のレーザー発光部Ｌ１，Ｌ２，Ｌ
３．．を接合面に沿って１列等間隔にアレイ配列してな
るモノリシック構造のものである。この場合、各発光部
からのレーザー光束の偏光方向はアレイ方向に平行であ
る。半導体レーザーアレイを光源として用いると、発光
部の数に等しいライン数を１度に光走査することができ
る。

【００２５】半導体レーザーアレイ１Ｂを光源１として
用いる場合に、アレイ方向（発光部の配列方向）を副走
査対応方向に平行的に対応させて用いることが考えられ
る。この場合には光走査モードはＡモードとなる。しか
し、半導体レーザーアレイ１Ｂを光源として用いてＡモ
ードで光走査を行うと、一般的には、同時に走査される
ライン相互の間隔が大きくなって、副走査方向に高密度
の光走査を行うことは容易でない。

【００２６】このため、図２（Ｂ）に示すように、半導
体レーザーアレイ１Ｂのアレイ方向を主走査対応方向に
対して微小角θ（５度程度）傾けて用いることが一般に
行われている。この場合、光源部における各発光部の配
列間隔は、副走査対応方向において、ｄ・ｓｉｎθ（ｄ
は、発光部の配列ピッチ）となるので、光走査における
隣接するライン間の間隔を小さくできる。

【００２７】このような配置で半導体レーザーアレイを
用いると、光源１から放射されるレーザー光束の偏光方
向は、主走査対応方向に略平行になる。このように光源
から放射されるレーザー光束の偏光方向を主走査対応方
向に略平行に対応させて光走査を行う光走査モードを便
宜上「Ｂモード」と呼ぶ。

【００２８】以上、光走査装置とその各部に関して上に
種々説明したが、この発明は上記各種構造の光走査装置
および上記Ａ，Ｂモードを問わず広く適用可能である。

【００２９】図３には請求項１記載の発明の実施例を示
す。この実施例は、図１の光走査装置においてアパーチ
ュア３と偏向反射面５との間に配備されるシリンダーレ
ンズ４に、１／４波長板と同様に直線偏向を円偏光に変
換するコーティング１３を施した実施例である。図中
（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図を示す。

【００３０】コーティング１３は、シリンダーレンズ４
の平レンズ面４’の中央部（レーザー光束が入射してく
る部分）をカバーするよう形成されている。原理的に
は、シリンダーレンズ４の凸レンズ面４’’の側にコー
ティングを施してもよいが、波長板効果を有するコーテ
ィングは、その加工上「角度依存性」が問題となるため
図示の実施例のように、平レンズ面４’にコーティング
を施す方が、凸レンズ面４’’にコーティングを施すよ
りも加工が容易で歩留まりが良い。

【００３１】図４には請求項２記載の発明の実施例を示
す。この実施例は、図１の光走査装置において光源１か
らのレーザー光束を平行光束化するコリメートレンズで
ある集光レンズ２の光束射出レンズ面２’’に、１／４
波長板と同様に直線偏向を円偏光に変換するコーティン
グ１３を施した実施例である。符号１５は集光レンズ２
を保持する鏡筒を示す。

【００３２】コーティング１３は、集光レンズ２の他の
レンズ面２’に施してもよいが、レンズ面２’にコーテ
ィングを施した場合には、光源から放射されるレーザー
光束の発散性のため角度依存性による透過率低下が考え
られるが、光束射出面２’’にコーティングを施すと、
コーティング１３に入射する光束は平行光束化されてい
るので上記角度依存性による透過率の低下が少ない。

【００３３】図１に示す光走査装置例において、集光レ
ンズ(コリメートレンズ)２もしくはシリンダーレンズ４
に、上記各実施例におけるようにコーティングを設けた
ところ、シェーディングは、図５のグラフ線７１のよう
であった。図５の横軸は、主走査領域を走査用レンズ６
であるｆθレンズの入射角に対応させて表してある。

【００３４】偏向反射面５に入射してくる光源側からの
レーザー光束が、ＳもしくはＰ偏向である場合（それぞ
れＡモード，Ｂモードに対応）におけるシェーディング
は、それぞれ図５のグラフ線７２，７３に示すごとくで
ある。これらグラフ線７２，７３とグラフ線７１とを比
較すると、この発明によりシェーディングが極めて良好
に補正されることが分かる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、シェ
ーディング補正機能を持つ新規な光走査装置を提供でき
る。この光走査装置は上記の如き構成となっているか
ら、光走査におけるシェーディングを補正して良好な光
走査を実現できる。

【００３６】シェーディングを補正するためのコーティ
ングは、光走査装置が本来備えている光学素子と一体化
されるため、波長板等を光走査装置に組み込むための専
用の部品は必要なく、波長板等を組み込む手間も不要で
あり、光走査装置やその組立て行程が複雑化することが
ない。また、コーティングに入射するレーザー光束が平
行光束化されているので、コーティングの角度依存性に
よる透過率の低下が少なく、またコーティングの歩留ま
りが良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の適用される光走査装置を説明するた
めの図である。

【図２】この発明の光走査装置に使用可能な光源を説明
するための図で、（Ａ）は半導体レーザー。（Ｂ）は半
導体レーザーアレイを説明するための図である。

【図３】請求項１の発明の１実施例を説明するための図
である。

【図４】請求項２記載の発明の１実施例を説明するため
の図である。

【図５】この発明の効果を、実施例との関連により説明
するための図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ 集光レンズ ３ アパーチュア ４ シリンダーレンズ ５ 偏向反射面 ６ 走査用レンズ ９ 被走査面 １３ コーティング

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体レーザーもしくは半導体レーザーア
   レイを光源とし、光源からのレーザー光束を、コリメー
   トレンズにより平行光束化し、平行光束化された光束を
   シリンダーレンズにより主走査方向に長い線像として結
   像させ、上記線像の結像位置に偏向反射面を有する光偏
   向手段により偏向させ、走査用レンズにより被走査面上
   に光スポットとして集光して光走査を行う光走査装置に
   おいて、 上記シリンダーレンズが、光源側を平面とする平凸のシ
   リンダーレンズであり、このシリンダーレンズの入射側
   の平レンズ面に、直線偏光を実質的な円偏光に変換する
   コーティングを、複屈折性を有する酸化物により施した
   ことを特徴とする、シェーディング補正機能を持つ光走
   査装置。
2. 【請求項２】半導体レーザーもしくは半導体レーザーア
   レイを光源とし、光源からのレーザー光束を、コリメー
   トレンズにより平行光束化し、光偏向手段により偏向さ
   せ、走査用レンズにより被走査面上に光スポットとして
   集光して光走査を行う光走査装置において、 光源からのレーザー光束を平行光束化するコリメートレ
   ンズの射出側のレンズ面に、直線偏光を実質的な円偏光
   に変換するコーティングを、複屈折性を有する酸化物に
   より施したことを特徴とする、シェーディング補正機能
   を持つ光走査装置。