(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光束を所定の方向に走査する偏向手段と、
前記光源を制御するために前記光源からの光量を検出する検出手段と、
前記光源と前記偏向手段との間に設けられ、光源からの光束を前記偏向手段と前記検出手段に夫々導くための光束分離手段と、を備えると共に、
前記光束分離手段は反射鏡と、該反射鏡を該反射鏡に入射する光束の光軸方向に貫通する開口とを有し、
前記反射鏡に反射された光束が前記偏向手段に導かれ、前記開口を通った光束が前記検出手段に導かれること、を特徴とする走査光学装置。
【請求項２】
前記開口は円形状を有すること、を特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
【請求項３】
前記開口はスリット形状を有すること、を特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
【請求項４】
前記所定の方向を主走査方向とし、前記偏向手段による走査対象面において前記主走査方向に直交する方向を副走査方向として、
前記スリットは、前記反射鏡の面内において、前記走査対象面における前記副走査方向に対応する方向に延びていること、を特徴とする請求項３に記載の走査光学装置。
【請求項５】
前記所定の方向を主走査方向として、
前記スリットは、前記反射鏡の面内において、前記偏向手段による走査対象面における前記主走査方向に対応する方向に延びていること、を特徴とする請求項３に記載の走査光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザープリンタ等において光ビームを走査する走査光学装置に関し、より詳細には、複数の光ビームを同時に走査するマルチビーム走査光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ここで、走査光学装置は、各半導体レーザー等の光源を制御するための、光量を検出する検出器を備えており、検出器からのフィードバックにより光源の出力光量を制御している。そのため、従来より、走査光学装置の光源からポリゴンミラーまでの光路中にハーフミラーを設け、ハーフミラーによって反射された光束をポリゴンミラーに導き、ハーフミラーを透過した光束を検出器に導いている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ハーフミラーの表面には、入射光の一部を反射し一部を透過するための誘電体材料のコーティングが施されており、誘電体材料は偏光性を有している。一方、光ファイバーを用いた各点光源は、光ファイバーの個体差等に起因して、夫々偏光特性が異なっている。そのため、点光源毎に偏光依存性に差が生じるという問題点があり、このような偏光依存性の差を補正するのは極めて困難である。
また、このようなマルチビーム走査光学装置に限らなくとも、光源として偏光依存性のある部材が使用されていれば、製品間の固体差のため偏光依存性に差が生じるという問題点はやはり発生する。
【０００４】
本発明は、正確な光量の検出を可能にする、走査光学装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明による走査光学装置は、光源と、光源からの光束を所定の方向に走査する偏向手段と、光源を制御するために光源からの光量を検出する検出手段と、光源と偏向手段との間に設けられ、光源からの光束を偏向手段と検出手段に夫々導くための光束分離手段と、を備えると共に、光束分離手段は反射鏡と、該反射鏡に入射する光束の光軸方向に該反射鏡を貫通する開口とを有し、反射鏡に反射された光束が偏向手段に導かれ、開口を通った光束が検出手段に導かれること、を特徴とするものである。このように構成することにより、開口を透過した光束が検出器に入射するため、偏光の影響を受けない。
【０００６】
上記の開口は円形状あるいはスリット形状に構成することができる。そして、スリットを、走査対象面における副走査方向に対応する方向に延びた形状として構成することも可能である。また、スリットを、偏向手段による走査対象面における主走査方向に対応する方向に延びた形状として構成しても良い。ここで、主走査方向とは上記の偏向手段の走査の方向であり、副走査方向とは上記の偏向手段による走査対象面において主走査方向に直交する方向である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる走査光学装置の実施形態を説明する。実施形態として示される走査光学装置は、８本のレーザ光を同時に走査させることにより、一回の走査で８本の走査線を同時に形成するマルチビーム走査光学装置である。まず、装置全体の概略構成を説明する。
【０００８】
図１は走査光学装置を示す斜視図、図２は走査光学装置を感光体ドラムと共に示す側面図である。走査光学装置は、図１に示されるように、ほぼ直方体状の偏平なケーシング１内に走査光学系を配して構成されている。ケーシング１の上部開口は、使用時には上部蓋体２により閉成される。
【０００９】
ケーシング１の図中上部には、画像情報に関する信号を受けるコネクタ部１０２が設けられている。コネクタ１０２に隣接してレーザーブロック支持基板３００が設けられ、支持基板３００には、上記信号に基づき光束を発する８つの半導体レーザー１０１と光ファイバー１２０の入力端とを向き合わせて保持するレーザーブロック３１０が固定されている。これにより、８つの光ファイバー１２０に光束が導かれる。
【００１０】
光ファイバー１２０の射出側の端面１２０ｂは、ファイバーアライメントブロック１３０により保持されている。射出端面１２０ｂからの光束は、コリメートレンズ１４０、後述するミラー１４６、ダイナミックプリズム１６０、及びシリンドリカルレンズ１７０を介して、ポリゴンミラー１８０に入射する。ポリゴンミラー１８０は、ケーシング１に固定されたポリゴンモータ３７１（図２参照）により回転駆動されており、ミラー面に入射した光束を反射・偏向する。ポリゴンミラー１８０により偏向された光束は、結像レンズであるｆθレンズ１９０に入射する。ｆθレンズ１９０からの光束は、折り返しミラー２００によって図中下側に反射され、図２に示されるように走査対象面である感光体ドラム２１０上に結像する。
【００１１】
ここで、光学素子の作用を規定するため、光軸に垂直な面内でｆθレンズ１９０及び感光体ドラム２１０（図２）上での光束の走査方向を主走査方向、光軸に垂直な面内で主走査方向に直行する方向を副走査方向として定義する。また、図中にｆθレンズ１９０の光軸と平行なＸ軸、このＸ軸に垂直な面内で互いに直行するＹ軸、Ｚ軸を定義する。Ｙ軸およびＺ軸は、それぞれ主走査方向および副走査方向に一致する。
【００１２】
次に、上記の装置の光学系の概略を示す図３に基づいて光学系の各構成要素について説明する。
光源部１００は、８つの半導体レーザー１０１と、これらの半導体レーザーから発する発散光束を伝送する８本の光ファイバー１２０と、これらの光ファイバー１２０を直線上に整列させるファイバーアライメントブロック１３０とから構成されている。光ファイバー１２０は、コア径が６μｍ、クラッドを含めた全体の径が１２５μｍの石英ガラスファイバーである。
【００１３】
光ファイバー１２０の入射端面１２０ａを含む端部は支持管であるファイバー支持体３１９により保持されている。ファイバー支持体３１９は、入射端１２０ａと半導体レーザー１０１が対向した状態で、レーザーブロック３１０に保持される。そして、半導体レーザー１０１から発せられた光束は、光ファイバー１２０の入射端面１２０ａに入射する。
【００１４】
図３に示すように、光源部１００とポリゴンミラー１８０との間の光路中には、光ファイバーの射出端面から射出する発散光束を平行光束にするコリメートレンズ１４０、コリメートレンズ１４０を射出した光束の主走査方向と副走査方向の辺をもつ長方形の開口部によってビーム形状を制御するスリット１４２、スリット１４２を透過した光束を２つに分離するミラー１４６、ミラー１４６で反射された光束の副走査方向の角度を回転することにより逐次制御するダイナミックプリズム１６０、そして、ダイナミックプリズム１６０により角度制御された光束を副走査方向に収束させるシリンドリカルレンズ１７０が設けられている。
【００１５】
ファイバー１２０の射出端面１２０ｂは、ファイバーアライメントブロック１３０等によって、主走査方向に対して所定角度傾斜した直線上に所定間隔をおいて配列され、図４に示す点光源列を形成する。この８つの点光源よりなる点光源列からの光束は、図３において、コリメートレンズ１４０、シリンドリカルレンズ１７０等を透過し、ポリゴンミラー１８０のミラー面近傍に、副走査方向に結像する。ポリゴンミラー１８０への入射光束は、ポリゴンミラー１８０の回転によりＹ方向に走査され、ｆθレンズ１９０に入射する。
【００１６】
ｆθレンズ１９０は、ポリゴンミラー１８０側から折り返しミラー２００側に向けて順に、主走査方向、副走査方向の両方向に関してそれぞれ負、正、正、負のパワーを有する第１、第２、第３、第４レンズ１９１、１９３、１９５、１９７よりなるものである。
【００１７】
ｆθレンズ１９０透過した光束は、折り返しミラー２００を介し、感光体ドラム２１０表面（図２）に結像すると共に、主走査方向の走査速度が等速になる。感光体ドラム２１０は、走査に同期して矢印Ｒ方向に回転駆動され、これにより感光体ドラム２１０の表面に静電潜像が形成される。
【００１８】
次に、ミラー１４６について説明する。
図５にミラー１４６を示す。図５に示すように、ミラー１４６は、長方形の反射鏡である反射部１４６ａと、反射鏡１４６ａの中心部を表裏に貫通した孔である透過部１４６ｂよりなっている。なお、図５において、鉛直方向は副走査方向（Ｚ方向）と一致し、水平方向は走査対象面における主走査方向に対応する（ここではＹ’方向とする）。
【００１９】
ミラー１４６には、ファイバー１２０の射出端面１２０ｂよりなる８つの点光源（図４）からの射出光が重複してほぼ一つになった光束が入射する。当該光束は、スリット１４２（図３）を通過することによって略長方形に整形されている。ミラー１４２において当該光束の入射範囲をＬで示す。
【００２０】
入射範囲Ｌに入射した光束のうち、反射部１４６ａに入射した光束はポリゴンミラー１８０に向けて反射される。一方、透過部１４６ｂに入射した光束は、透過部１４６ｂを通過して、光量を検出して半導体レーザーの出力をコントロールするための信号を得るＡＰＣ（オートマチックパワーコントロール）信号検出部１５０に入射する。透過部１４６ｂの面積は入射範囲Ｌの２０分の１であり、入射光全体の５％がＡＰＣ信号検出部１５０に導かれる。
【００２１】
図３に示すように、ＡＰＣ信号検出部１５０に入射した光束は、コンデンサレンズ１５１により収束され、ＡＰＣ用受光素子１５５に入射する。
各半導体レーザー１０１は、各走査毎に、感光体ドラム２１０上のビームスポットが描画範囲に入る前のタイミングでそれぞれ別個に順次発光し、ＡＰＣ用の受光素子１５５には各半導体レーザー１０１からの光束が時間的に分離されて入射する。
【００２２】
ＡＰＣ用受光素子１５５から検出される各半導体レーザー１０１の出力は、図示しないＡＰＣ信号生成回路に入力され、夫々の出力に対応した信号（ＡＰＣ信号とする）として各半導体レーザーを駆動する半導体レーザー駆動回路に入力させる。例えば、第１の半導体レーザー１０１が発光している期間内の一定期間にＡＰＣ信号生成回路から出力されたＡＰＣ信号が、第１の半導体レーザー１０１を駆動する第１の半導体レーザー駆動回路に入力される。各半導体レーザー駆動回路は、入力されるＡＰＣ信号に基づいて半導体レーザーの出力が基準レベルとなるようゲインを設定する。
【００２３】
感光体ドラム２１０上のビームスポットが描画範囲に入ると、半導体レーザー駆動回路は、入力される描画信号に基づいて半導体レーザー１０１をオンオフ制御するが、この際の駆動電圧はＡＰＣ信号に基づいて設定されたゲインにより調整される。この構成により、感光体ドラム面上におけるビームスポットの強度が基準レベルとなるよう半導体レーザー１０１の出力が制御される。
【００２４】
以上のように、ＡＰＣ信号検出部１５０には、透過部１４６ｂを通過した、偏光の影響を受けていない光束が入射する。従って、ＡＰＣ信号検出部１５０は、正確な光量を検出することができる。
【００２５】
なお、透過部１４６ｂの形成によって、反射部１４６ａにより反射された光束に回折現象が発生し、結像面に結像される光量分布が変化する。
図６に、透過部１４６ｂを設けた場合と設けない場合の、結像面における主走査方向（Ｙ方向）の光量分布の一例を示す。また、図７に、図６に対応するビームスポットの形状を示す。なお、図６には、感光体ドラム２１０表面に静電潜像を形成するために最低限必要な光量Ｅを破線で示す。
【００２６】
図６に示すように、透過部１４６ｂを設けた場合には、周辺に回折光が生じ、透過部１４６ｂが無い場合に比べて狭い範囲に光量が分布する。即ち、透過部１４６ｂを設けた場合の主走査方向のビームスポット径（Ｗ１）は、透過部１４６ｂが無い場合（Ｗ０）に比べて小さくなる。ビームスポットは、光学系の諸寸法の設定により、図７に示すように副走査方向に長い楕円形状に形成されているが、主走査方向と同様に副走査方向のビームスポット径も小さくなる。また、回折光は、図６に示すように、感光体ドラム２１０の表面に静電潜像を形成する最低限の光量Ｅ以下であるため、感光体ドラム２１０は回折光によっては感光されない。
【００２７】
この場合、光学系の諸寸法が同じ（Ｆナンバーが同じ）であれば、回折によってビームスポット径を小さくすることができる。しかし、この第１実施形態では、回折によるビームスポット径の減少分を相殺するだけ、結像面に対する光束の広がり角を小さくする（Ｆナンバーを大きくする）よう光学系の諸寸法を設定する。このように、ビームの広がり角を小さくした結果として、結像面のビームスポット径の光軸方向における変化がより少なくなる、即ち深度が深くなるという効果が得られる。
【００２８】
このようにして、８つの点光源（図４）からの光束の夫々が感光ドラム２１０の結像面上に結像され、図８に示す８つのビームスポットを形成する。なお、図８では回折光は省略する。図８に示すように、整列した８つのビームスポットにより、副走査方向に隙間の無い８本の走査線が形成される。
【００２９】
次に、本発明の第２の実施形態による走査光学装置について説明する。
図９に示すミラー２４６は、走査光学装置内において、第１実施形態のミラー１４６と同様の位置に取り付けられるものである。ミラー２４６は、長方形のミラーである反射部２４６ａと、反射部２４６ａの中心部をＹ’方向（走査対象面における主走査方向と対応する方向）に延びるスリット２４６ｂよりなっている。第１実施形態と同様、スリット２４６ｂの面積は入射範囲Ｌの２０分の１とする。
【００３０】
図１０に、ミラー２４６を用いた場合に結像面に形成されるビームスポットの形状を示す。図１０に示すように、回折現象は副走査方向にのみ発生する。ここで、光学系の諸寸法が同じであれば、回折により副走査方向にビームスポット径が小さくなる。しかし、この第２実施形態では、回折によるビームスポット径の減少分を相殺するだけ、結像面に対する副走査方向の広がり角を小さくする（Ｆナンバーを大きくする）よう光学系の諸寸法を設定する。このように、ビームの広がり角を小さくした結果として、副走査方向のビームスポット径の光軸方向における変化がより少なくなる、即ち副走査方向に深度が深くなるという効果が得られる。
【００３１】
一般に、このような走査光学装置では、主走査方向のパワーよりも副走査方向のパワーの方が強いため、主走査方向よりも副走査方向の像面の湾曲が問題になる。従って、この第２の実施形態のように副走査方向の深度を深くする効果は大きい。
【００３２】
また、第２実施形態のミラー２４６では、透過部２４６ｂをスリットとして構成しているため、第１実施形態に比べ加工が容易である。また、反射部２４６ａにスリット２４６ｂを形成する代わりに、２枚のミラーをスリット幅分だけ隔てて配置すれば、加工はさらに容易になる。
【００３３】
次に、本発明の第３の実施形態による走査光学装置について説明する。
図１１に示すミラー３４６は、第１、第２の実施形態のミラー１４６、２４６と同様の位置に取り付けられるものであり、反射部３４６ａと、反射部３４６ａを鉛直方向即ち副走査方向に延びるスリット３４６ｂよりなっている。
【００３４】
図１２に、ミラー３４６を用いた場合に結像面に形成されるビームスポットの形状を示す。図１２に示すように、第２実施形態において回折現象が副走査方向に発生したのに対し、第３実施形態では主走査方向に回折現象が発生する。そのため、主走査方向において回折の影響により小さいビームスポットが光軸方向で維持され、主走査方向の結像面の位置ずれに関する許容範囲はそれだけ大きくなる。つまり、この第３の実施形態では、主走査方向に深度を維持したまま、主走査方向にビームを絞ることができる。
【００３５】
また、第３実施形態のミラー３４６は、スリット３４６ｂを透過部としているため、第１実施形態よりも加工が容易である。また、反射部３４６ａにスリット３４６ｂを形成する代わりに、２枚のミラーをスリット幅分だけ隔てて配置すれば、加工はさらに容易になる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の発明による走査光学装置によると、ミラーに設けられた開口を透過した光束が検出器に入射するため、入射光が偏光の影響を受けない。即ち、正確な光量が検出され、誤制御が防止される。
また、請求項２に記載の発明による走査光学装置によると、透過部を円形状とすることにより、回折現象の発生を利用して結像面における焦点深度を深くすることができる。さらに、請求項４に記載の発明による走査光学装置によると、主走査方向にビームを絞ることが可能になる。また、請求項５に記載の発明による走査光学装置によると、副走査方向の焦点深度を深くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る走査光学装置の実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の走査光学装置の側面図である。
【図３】図１の走査光学装置の光学系を示す図である。
【図４】図１の走査光学装置の点光源を示す正面図である。
【図５】第１の実施形態のミラーを示す正面図である。
【図６】図５のミラーによる光量分布を示す図である。
【図７】図５のミラーによるビームスポット形状を示す図である。
【図８】結像面に形成されるビームスポットの列を示す図である。
【図９】第２の実施形態のミラーを示す正面図である。
【図１０】図９のミラーによるビームスポット形状を示す図である。
【図１１】第３の実施形態のミラーを示す正面図である。
【図１２】図１１のミラーによるビームスポット形状を示す図である。
【符号の説明】
１００    光源部
１２０    ファイバー
１４６    ミラー
１４６ａ  反射部
１４６ｂ  透過部
１８０    ポリゴンミラー
１９０    ｆθレンズ
２１０    感光体ドラム
２４６、３４６    ミラー
２４６ａ、３４６ａ  反射部
２４６ｂ、３４６ｂ  スリット
【図１】
0003579530.tif 000002
【図２】
0003579530.tif 000003
【図３】
0003579530.tif 000004
【図４】
0003579530.tif 000005
【図５】
0003579530.tif 000006
【図６】
0003579530.tif 000007
【図７】
0003579530.tif 000008
【図８】
0003579530.tif 000009
【図９】
0003579530.tif 000010
【図１０】
0003579530.tif 000011
【図１１】
0003579530.tif 000012
【図１２】
0003579530.tif 000013