(57)【要約】【課題】一つの光源ユニットからの光束を分割し異なる二つの被走査面を走査する光走査装置において面発光レーザを用いる際に光量検知手段により装置が大型化してしまう。【解決手段】二つの走査光路に分割される前にアパーチャを配置し、分割後の光束径を略等しくしたうえで光検知手段を光源ユニットと対向側にのみ配置し分割後の入射光の一方の光線を用いて光量検知を行う。【選択図】図５
2019020539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光点を有する光源１５０と、
光束径を規制するアパーチャ１５２と、
光源からの光を偏向走査する光偏向器２と、
アパーチャと光偏向器の間に設けられ、光源からの光線を第一の光線と第二の光線に分割する第一の光線分割手段１５３と、
第一の光線の光路上に設けられた副走査倍率調整手段１５４−１、１５４−２と、
第一の光線の光路上に設けられ光線を分割する第二の光線分割手段１５６と、
第二の光線分割手段によって分割された光線の光量を検知する光量検知手段１５８と、
これらを格納する筺体８と、
からなる光走査装置であって、
第一と第二の光線は同一の光偏向器によって偏向された後にそれぞれ異なる被走査面上を走査し、
光量検知手段は偏向器の回転中心と第一の光線分割手段における光線の分割点を結んだ直線に対して第二の光線分割手段と対向側に設けられたことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
光源は面発光レーザであることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
副走査倍率補正手段が二つのシリンダレンズにより構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光走査装置。
【請求項４】
異なる被走査面を走査する際に光源の発光光量を切り替えることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項５】
出力画像濃度が一定となるような光量補正プロファイルを有しており、異なる被走査面を走査する際に、各被走査面に対応した光量補正プロファイルを使用することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザプリンタやデジタル複写機等に使用され、レーザユニットからのレーザ光を偏向し、感光媒体に結像する走査光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザビームプリンターやデジタル複写機などの画像形成装置においては、光走査装置と呼ばれる露光装置によって感光ドラムを走査し、感光ドラム上に潜像を形成する構成がよく知られている。
【０００３】
近年、画像形成装置には市場から高速なカラープリント出力への対応が求められており、感光ドラムを含むプロセスユニットをプロセスカラー分（ＹＭＣＫの４色）備える、いわゆるタンデム方式と呼ばれる構成が一般的になってきている。
【０００４】
このようなタンデム方式に搭載される光走査装置の例として、一つのユニットから２系統の走査光を出射するユニットを画像形成装置内に二つ並べ、それぞれがＹＭＣＫのうちの２色のドラムを走査する、いわゆる２ｉｎ１方式と呼ばれる構成が挙げられる。（なお、一つのユニットから１系統の走査を出射する構成を１ｉｎ１方式とする。）
図９は、２ｉｎ１方式の光走査装置の断面図である。図に示すように、光束はポリゴンミラーの回転によって走査され、ｆθレンズ６および７によって被走査面（感光ドラム表面）上に結像して等速度走査を行い、像担持体１０条に潜像を形成する。この光学系においてはポリゴンミラー２を挟んで対称に第１走査経路と第２走査経路の二つの走査経路が設けられており、それらが別々の感光ドラムを走査する。装置の小型化のために折り返しミラー８及び９によって光線が折り返されている。
【０００５】
また、高速化・高画質化を実現するため光源からのビーム数を増やすという手段が知られており、近年では垂直共振器型面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ＬＡＳＥＲ）（ＶＣＳＥＬ）を用いることで飛躍的にビーム数が増加している。しかし、面発光レーザは高価であることや小型化・省資源化等のニーズから光源ユニットの削減が求められている。
【０００６】
光源ユニットを削減する手段として特許文献１が提案されている。特許文献１では、２ｉｎ１方式において、第１走査経路と第２走査経路の走査タイミングが重ならないようにすることで光源ユニットを共通化している。以下、このような方式の光走査装置を分割方式と呼ぶ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１９４３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
面発光レーザはデバイスの特性上、高精度な光量制御のためには発光点から出射したレーザ光の一部を取り出し、光量を検視・フィードバックする構成（以下Ｆ−ＡＰＣと呼ぶ）が必要である。しかしながら分割方式では入射光学系が複雑となり装置が大型化する。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、分割方式の光走査装置において、面発光レーザを用い、Ｆ−ＡＰＣを省スペースで実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明に係る光走査装置は、
複数の発光点を有する光源と、光束径を規制するアパーチャと光源からの光を偏向走査する光偏向器と、アパーチャと光偏向器の間に設けられ、光源からの光線を第一の光線と第二の光線に分割する第一の光線分割手段と、第一の光線の光路上に設けられた副走査倍率調整手段と、第一の光線の光路上に設けられ光線を分割する第二の光線分割手段と、第二の光線分割手段によって分割された光線の光量を検知する光量検知手段と、これらを格納する筺体からなる光走査装置であって、
第一と第二の光線は同一の光偏向器によって偏向された後にそれぞれ異なる被走査面上を走査し、光源は筺体に対し、光軸周りに回転調整可能であり光量検知手段は偏向器の回転中心と第一の光線分割手段における光線の分割点を結んだ直線に対して第二の光線分割手段と対向側に設けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る光走査装置によれば、光走査装置において光源ユニットと対向側に光量検知手段を配置することができるので、装置内の空間を有効に活用し装置の大型化を防ぐことができる。また、光学素子の少ない空間に光量検知用の光線を導くことができるのでレイアウト性がよく、ミラーの追加により光路を複雑化することなく光量検知手段を配置することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】２ｉｎ１方式の光走査装置
【図２】２ｉｎ１方式の光走査装置を搭載した画像形成装置の概略図
【図３】画像形成装置の制御ブロック図
【図４】本実施例における光走査装置の展開図
【図５】本実施例における光源部の拡大図
【図６】本実施例における走査面とポリゴン角度の関係図
【図７】本実施例における各被走査面１走査当たりのタイミングチャート
【図８】別の実施形態を示す図
【図９】２ｉｎ１方式の光走査装置
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に沿って本発明の実施例を説明する。
【００１４】
［第一の実施例］
図２に、本発明を実施した画像形成装置の一例を示す。
【００１５】
画像形成装置は、大別すると用紙を供給する給紙部２００，トナー像を形成するプロセスユニット３００，プロセスユニット内の感光ドラムを走査して潜像を形成する光走査装置１００，４色のプロセスユニットのトナー像を重ね合わせ用紙に一括転写する中間転写ベルト４００，用紙上に転写されたトナー像を定着させる定着部５００で構成される。
【００１６】
プロセスユニット３００は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色設けられており、それぞれ感光ドラム部３１０と現像部３２０、帯電部３３０で構成される。帯電部３３０によって電荷を帯びた感光ドラム部３１０上に光走査装置１００によって感光ドラムを露光して潜像を形成する。その後、現像部によって潜像にトナーを付着させて可視像として顕在化する。
【００１７】
光走査装置１００は、２系統の走査光を出射するユニット（以下２ｉｎ１方式と呼ぶ）を二つ並べ、それぞれがＹＭもしくはＣＫのドラムを走査する。
【００１８】
各色のトナー像は、感光ドラムと中間転写ベルト４００とが接する第１転写部で中間転写ベルト上に重ね合わされ、第２転写部において給紙部から搬送されてきた用紙へと一括転写される。
【００１９】
４色のトナー像が転写された用紙は定着部５００へと搬送され、定着ローラー５１０で挟持して熱と圧力をかけて用紙にトナー像を定着させる。
【００２０】
図３は、本実施例の画像形成装置の制御ブロック図である。なお、本実施例における各色の画像形成部における構成要素は同一のものであるため、Ｙステーションの制御ブロック図を例に説明する。
【００２１】
ＣＰＵ５０１はメモリ５０２に記憶された制御プログラムに基づいて各要素に所定の制御を実行させる制御部である。また、ＣＰＵ５０１は、記録媒体Ｓ上のトナー像を定着するための定着装置５００を制御するが、詳細な制御については説明を省略する。
【００２２】
メモリ５０２には、制御プログラムの他、ＡＰＣを実行する際に用いる参照値データ、各発光素子の出射タイミングを規定するタイミングデータが記憶されている。ＣＰＵ５０１は、同期信号よりも高周波数のクロック信号を生成する水晶発振器などのクロック信号生成部とクロック信号をカウントするカウンタを内蔵している。
【００２３】
ＣＰＵ５０１には、ＢＤ４１２から出力される同期信号が入力される。また、ＣＰＵ５０１には、ＰＤ４１３から出力される検知信号が入力される。ＣＰＵ５０１は、同期信号に基づいてレーザドライバ５０３に制御信号を送信し、レーザドライバ５０３は制御信号に基づいて光源に駆動信号を送信する。
【００２４】
次に、光走査装置１００について詳しく述べる。
【００２５】
図４は光走査装置内の光学部品の配置から折り返しミラーを除いた展開図である。
【００２６】
以下、便宜上、被走査面上を光束が走査する向きを主走査方向、主走査方向及び光軸方向と直公する方向を副走査方向と呼ぶ。光源からポリゴンミラーまでの光路を入射光路、ポリゴンミラーから被走査面までの光路を出射光路と呼ぶ。また、図中左側の出射光路を第一の走査光路とし、右側の出射光路を第二の走査光路とする。第一の走査光路と第二の走査光路上に配置されるレンズは同じものである。また、図１に示すように折り返しミラーによって光路が折りたたまれ筐体内に格納されている。
【００２７】
以下に入射光路の詳細を示す。光源１５０から出射した光ビームはコリメータレンズ１５１を通過し平行光へと変換される。光源１５０とコリメータレンズ１５１はユニット化されており、以下光源ユニット１６１とする。その後アパーチャ１５２を通過した後に光線分割手段であるハーフミラー１５３によって二つの光路へと分けられる。以下、ハーフミラー１５３により反射された入射光路を第一の入射光路とし、ハーフミラーを透過した光路を第二の入射光路と呼ぶ。また、第一の入射光路と第一の走査光路を総じて第一の光路とし、第二の入射光路と第二の走査光路を総じて第二の光路と呼ぶ。
【００２８】
第二の入射光路へと進んだ光束はシリンダレンズ１５９、折り返しミラー１６０を経てポリゴンミラー２へと入射する。ポリゴンミラー２により偏向走査されたのちはｆθレンズ６および７によって被走査面（感光ドラム表面）上に結像して等速度走査を行い、像担持体１０上に潜像を形成する。また、第二の走査光路における画像形成領域の前には同期検知のためにＢＤセンサ１６２がＢＤレンズ１６３とともに配置されている。
【００２９】
第一の入射光路を通過する光走査装置は第一のシリンダレンズ１５４−１と第二のシリンダレンズ１５４−２、折り返しミラー１５５を経て第二のハーフミラー１５６へと到達する。ここで再度光路が分割される。
【００３０】
ハーフミラー１５６を通過する光路を引き続き第一の入射光路と呼び、ＡＰＣレンズ１５７を通過しＡＰＣセンサ１５８へと至る光路をＡＰＣ光路と呼ぶ。ＡＰＣ光路上のＡＰＣレンズ１５７はＡＰＣセンサ１５８上に所望のスポットを結像させるためのレンズであり、ＡＰＣセンサ１５８は受光面に入射する光量に応じた電圧を返すＰＤセンサである。ハーフミラー１５６、ＡＰＣレンズ１５７、ＡＰＣセンサ１５８により第一の入射光路の光線の一部を取り出て光量を検知し光源の発光量にフィードバックする構成をＦ−ＡＰＣ構成と呼ぶ。
【００３１】
第一の入射光路へと進んだ光束はポリゴンミラー２により偏向走査されたのちはｆθレンズ６および７によって被走査面（感光ドラム表面）上に結像して等速度走査を行い、像担持体１０上に潜像を形成する。
【００３２】
本実施例において、アパーチャ１５２は入射光路が分割される前に配置されており、第一と第二の光路の光束径は略等しくなる。そのため、第一の光路と第二の光路の光学効率が略等しいためにＦ−ＡＰＣは第一及び第二の入射光路のいずれかで実施すればよく、Ｆ−ＡＰＣ機構は１か所配置すればよい。
【００３３】
次に各光路の副走査間隔及び副走査スポット径の調整について説明する。
【００３４】
複数のレーザ光により被走査面を走査する際、各ビームの副走査方向の間隔を調整する必要がある。２ｉｎ１方式においては、出射光路上の光学素子のばらつきにより各出射光路についてそれぞれ調整する必要がある。
【００３５】
第二の光路について、副走査スポット径の調整は、ハーフミラー１５３の後に設けられたシリンダレンズ１５９の位置を光軸方向に調整することで行う。シリンダレンズ１５９を光軸方向に変位させた際の被走査面位置でのスポット径を検知し、スポット径が最小となる位置においてシリンダレンズを固定する。その後に光源ユニット１６１を光軸周りに回転調整することで副走査間隔の調整を行う。図５に示すように本実施例における光源は複数の発光素子が１列（アレイ状）に配列されており光源ユニットを回転させることで各ビームの副走査方向の間隔を変化させることができる。
【００３６】
第一の光路については副走査ピッチの調整及びスポット径の調整はシリンダレンズ１５４−１及びシリンダレンズ１５４−２によって行う。二つのシリンダレンズの間隔を調整しズームレンズのように倍率を変化させることで被走査面上での副走査間隔を調整する。また、二つのレンズの間隔を保ったまま光軸方向に変位させることで被走査面上での副走査スポット径を調整する。シリンダレンズ１５４−１およびシリンダレンズ１５４−２を間隔を保ったまま光軸方向に変位させた際の被走査面位置でのスポット径を検知し、スポット径が最小となる位置においてシリンダレンズを固定する。
【００３７】
ＡＰＣ光路を確保するために本実施例においては第一の光路上にハーフミラーを配置し、第二の入射光路と交差する形でＡＰＣセンサへと光線を導いている。これにより光源デバイスと対向側にＡＰＣセンサが配置され、装置の大型化を招くことなくＡＰＣを行うことができる。また、第二の光路はシリンダレンズが第一の光路と比較して少ないので光路の確保が容易であり、レイアウト性がよい。
【００３８】
次に図６および図７を用いて、分割方式のシーケンスについて説明する。
【００３９】
異なる二つの走査光路を一つの光源ユニットからの光で走査するため、第一の光路と第二の光路の光が被走査面を走査するタイミングが離れていることが必要である。図５において白抜きのプロットで示したポリゴン回転角度となるタイミングで第一の被走査面を走査し、黒塗りのプロットで示したポリゴン回転角度となるタイミングで第二の走査面を走査する。光源ユニットが共通であるので第一の被走査面上を走査している際、第二の入射光路上にもビームが通っているがポリゴンにより被走査面以外の領域へと反射されるので画像形成には影響がない。これは第二の被走査面上を走査している際に第一の入射光路上に通っているビームについても同様である。
【００４０】
図７は各被走査面１走査当たりのタイミングチャートである。
【００４１】
光量検知は画像形成以外の領域で行う必要がある。本実施例においてはＢＤセンサ１６２の同期信号からＴ２１経過したのちに区間Ｐ１で第一の被走査面で画像を形成し、Ｔ２２経過した後に区間Ｐ２で第二の被走査面で画像形成を行なっている。その後Ｔ１１のタイミングで光量検知を行っている。前述のように、第一及び第二の光路での光束径が略等しいので各被走査面を一度ずつ走査する間に光量検知を行えばよい。また、光量検知を行うタイミングは画像形成の前後もしくは第一の被走査面上を走査し終えてから第二の被走査面上の走査が始まるまでの間であってもよい。また、ハーフミラー１５６によりＦ−ＡＰＣのために取り出す一部の光線および出射光路のおける光学素子のばらつきにより、第一と第二の光路の間に光量差が生じるが、組立工程時にあらかじめ各光路の光量を測定しておき、走査する光路に対応した測定値に基づいて光量を変化させることでより高精細な画像形成が可能となる。
【００４２】
第一と第二の走査光路にはミラーが配置され、光路を折りたたむことでユニットが小型化されている。このミラーの反射膜のばらつきやレンズの成型ばらつき、ポリゴンミラーの反射角度の影響から、光源が一定の光量で発行している場合であっても被走査面上の主走査方向の位置によって光量が異なる。主走査方向のいくつかの位置での光量をあらかじめ計測しメモリ５０２に記憶しておき、ポリゴンミラーの角度に応じて被走査面上での光量が一定となるよう光量プロファイルを形成し補正することで濃度の均一性を向上することができる。このプロファイルを各走査光路について測定しておき、被走査面が切り替わるタイミングでプロファイルも切り替えることで濃度差を低減することができる。これは図７内でＰ１とＰ２において各ポリゴン角度における発光量を制御することに相当する。
【００４３】
［第二の実施例］
第一の実施例では図５に示すように、発光部が直線上に配置された形態を示したがこれに限定するものではなく、２次元的には配置された面発光レーザを用いてもよい。この場合、光源部１６１を回転することでビーム間隔を調整することができないため、図８に示すように第二の入射光路上に第四のシリンダレンズ１６４−１と第五のシリンダレンズ１６４−２を配置することで第一の実施例における第一の光路のビーム間隔調整と同様に調整を行う。本実施例においては第四のシリンダレンズ１６４−１と第五のシリンダレンズ１６４−２の間に光路を導くことでＡＰＣを行っているが、これに限定するものではなく、第四のシリンダレンズの光源側または第五のシリンダレンズ１６４−２の反射ミラー側であってもよい。
【符号の説明】
【００４４】
２  ポリゴンミラー、１５０  光源、１５１  コリメータレンズ、
１５２  アパーチャ、１５３  ハーフミラー、１５４−１  シリンダレンズ、
１５４−２  シリンダレンズ、１５５  反射ミラー、１５６  ハーフミラー、
１５７  ＡＰＣレンズ、１５８  ＡＰＣセンサ、１５９  シリンダレンズ、
１６０  反射ミラー、１６２  ＢＤセンサ
【図１】
2019020539.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2019020539.tif 000006
【図５】
2019020539.tif 000007
【図６】
2019020539.tif 000008
【図７】
2019020539.tif 000009
【図８】
2019020539.tif 000010
【図９】
2019020539.tif 000011