(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偏向する光偏向手段と、前記光偏向手段からの光束を被走査面に導光する結像光学系と、を有する光走査装置であって、
前記光偏向手段と前記結像光学系の間に、前記光偏向手段からの光束を入射端から入射させて射出端から前記結像光学系の側に射出させる光導波路手段を有し、
前記光導波路手段は、クラッド部と、前記クラッド部によって挟まれた層状のコア部と、を有し、
前記コア部の前記入射端の断面における前記主走査方向と垂直な方向である副走査方向のコア幅が、前記コア部の前記射出端の断面における前記副走査方向のコア幅よりも大きく、
前記入射端のコア部の断面における屈折率分布と前記射出端の側のコア部の断面における屈折率分布が、前記主走査方向において一様であることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記光導波路手段は、前記光偏向手段からの光束を前記入射端から入射させる入射側導波路と、前記入射側導波路を介して入射した光束を前記射出端から前記結像光学系の側に射出させる射出側導波路と、を有す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】
前記光導波路手段は、前記入射側導波路と前記射出側導波路との間に、前記入射側導波路と前記射出側導波路とを断熱的に光結合する光結合手段を有することを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記光結合手段は、テーパー型の導波路によって構成されていることを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記入射側導波路が前記副走査方向に多モードを有する導波路によって構成され、
前記射出側導波路が前記副走査方向に単モードを有する導波路によって構成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記光導波路手段は、前記コア部の前記副走査方向のコア幅が前記入射端の側から前記射出端の側に向かって連続的に小さくなるようなテーパー型の導波路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７】
前記射出端と前記被走査面とが、前記副走査方向において共役関係にあることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記光源と前記入射端とが、前記副走査方向において共役関係にあることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の光走査装置を備えることを特徴とするプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等に用いられる光走査装置に関し、特に光走査装置を構成する光偏向手段による副走査方向の集光位置の位置ずれ量を低減させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザービームプリンター等に用いられる光走査装置においては、画像信号に応じて変調された光束を光源から放射し、光偏向手段として機能する回転多面鏡により、該光束を偏向させる。
さらに、偏向された光束を、ｆθ特性を有する結像光学系により、被走査面である感光ドラムの面上にスポット状に集光させ、主走査方向に光走査を行うことで画像記録を行っている。
このような光走査装置では、より高精細な印字を行うことが求められている。
【０００３】
また、光走査装置における回転多面鏡等の光偏向手段は、作製誤差及び組み立て時の設置誤差により、偏向面が回転軸から傾く、いわゆる面倒れが発生する。面倒れによる副走査方向の集光位置の位置ずれを低減するためには、光源、光偏向手段の偏向面及び被走査面上を光学的に共役関係にすることが求められる。
しかしながら、偏向面の光軸方向の位置は一定にならないため、共役関係を満たすことができるのは光走査を行う間の一部区間のみとなり、集光位置が副走査方向にずれてしまう。
この結果、走査線が曲線になり、記録された画像に、濃度むら、色ずれ、色変わりが発生する原因となる。
副走査方向の集光位置の位置ずれを低減する手段として、光源と回転多面鏡の間に、副走査方向に光軸を偏向する光軸偏向手段を配置する手法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この手法においては、回転多面鏡の面倒れに応じて、光軸偏向手段の偏向角度を変化させ、副走査方向の焦点位置を補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２８２０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の手法では、予め光偏向手段の面倒れ角度を計測、または副走査方向の集光位置の位置ずれ量を検出し、各面の面倒れ角度と同期して光軸偏向手段を動作させる必要がある。
そのため、上記従来の手法においては、光偏向手段の面倒れ角度の全品計測、または副走査方向の集光位置の位置ずれ量の検出手段及び同期手段が必要となり、光走査装置が大型化し、高コスト化するという課題を有している。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑み、予め光偏向手段の面倒れ角度を検出することなく、副走査方向の集光位置の位置ずれを低減することが可能となる光走査装置および光走査装置を備えるプリンタを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、光源と、前記光源からの光束を偏向する光偏向手段と、前記光偏向手段からの光束を被走査面に導光する結像光学系と、を有する光走査装置であって、
前記光偏向手段と前記結像光学系の間に、前記光偏向手段からの光束を入射端から入射させて射出端から前記結像光学系の側に射出させる光導波路手段を有し、
前記光導波路手段は、クラッド部と、前記クラッド部によって挟まれた層状のコア部と、を有し、
前記コア部の前記入射端の断面における前記主走査方向と垂直な方向である副走査方向のコア幅が、前記コア部の前記射出端の断面における前記副走査方向のコア幅よりも大きく、
前記入射端のコア部の断面における屈折率分布と前記射出端の側のコア部の断面における屈折率分布が、前記主走査方向において一様であることを特徴とする。
また、本発明の光走査装置を備えるプリンタは、上記した光走査装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、予め光偏向手段の面倒れ角度を検出することなく、副走査方向の集光位置の位置ずれを低減することが可能となる光走査装置および光走査装置を備えるプリン
タを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態における光走査装置を説明する図。
【図２】本発明の実施形態における光走査装置に配置される導波路部を説明する図。
【図３】本発明の実施例１における光走査装置に配置される導波路部を説明する図。
【図４】本発明の光走査装置に配置される導波路部を説明する図。
【図５】本発明の光走査装置に配置される導波路部を説明する図。
【図６】本発明の実施例２における光走査装置を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態の光走査装置について、図１を用いて説明する。
図１は、光走査装置１００の主走査方向と平行な面での断面概略図を示している。
図１において、１０１は光源であり、例えば半導体レーザから成る。１０２はコリメーターレンズ及びシリンドリカルレンズから成る光学手段である。光学手段１０２は、主走査方向については光源１０１から放射された発散光束を平行光束に変換している。
さらに、副走査方向については所定の屈折力により発散光束を収束光束に変換し、光偏向手段１０４を介して導波路部（光導波路手段）１０３の入射端に導光している。
光偏向手段１０４は、例えば回転多面鏡（ポリゴンミラー）よりなる光偏向手段であり、モーター等の駆動手段（不図示）により図１中の矢印Ａ方向に回転している。
導波路部（光導波路手段）１０３は、光偏向手段１０４と結像光学系１０５の間に設けられ、光偏向手段１０４にて偏向された光束と入射側のコア部にて光結合し、射出側のコア部から光束を放射している。
結像光学系１０５は、ｆθ特性を有する結像光学手段で構成され、導波路部１０３から放射された光束を、被走査面１０６上に集光させている。
光走査装置１００は、光偏向手段１０４の回転に伴い、光源１０１の像を被走査面１０６上で主走査方向１０７に光走査している。
本発明では、図１に示すように、光偏向手段１０４の光偏向に伴う走査方向を主走査方向とし、主走査方向と垂直な方向を副走査方向としている。
【００１１】
つぎに、本実施形態の導波路部１０３について、図２を用いて説明する。
図２（ａ）は、導波路部１０３の副走査方向と平行な面での断面概略図を示している。
図２（ｂ）は導波路部１０３のＡ−Ａ’における断面概略図を示し、図２（ｃ）は導波路部１０３のＢ−Ｂ’における断面概略図を示している。
図２（ａ）に示すように、導波路部１０３は、偏向手段から導光された光束を入射端から入射する入射側導波路２０１と、該入射側導波路を介して入射した光束を射出端から前記結像光学系側に射出する射出側導波路２０２とによって構成されている。
入射側導波路２０１は、コア部２０３ａとクラッド部２０４ａから構成され、射出側導波路２０２は、コア部２０３ｂとクラッド部２０４ｂから構成されている。
導波路部１０３のコア部２０３ａのコア幅２１０は、コア部２０３ｂのコア幅２１１より大きいコア幅を有する。
図２（ｂ）に示すように、コア部２０３ａはクラッド部２０４ａにより挟まれた層状の構成を有し、図２（ｃ）に示すように、コア部２０３ｂはクラッド部２０４ｂにより挟まれた層状の構成を有している。
すなわち、導波路部１０３のコア部は主走査方向にて一様な屈折率分布を有している。
【００１２】
導波路部１０３に入射され、入射側導波路２０１と光結合した光は、コア部２０３ａ内を導波し、射出側導波路２０２と光結合することでコア部２０３ｂから射出される。
導波路部１０３に入射する光束が、入射側導波路２０１の入射端面にて副走査方向に位置がずれていても、射出側導波路２０２の射出端面から射出される光束の射出位置は、コア部２０３ｂのコア幅２１１の範囲内に限定される。
すなわち、導波路部１０３を光走査装置１００に配置することにより、光偏向手段１０４の面倒れにより光束が副走査方向に位置ずれしても、導波路部１０３から射出する光束の射出位置は幅２１１の範囲内に限定することができる。これにより、副走査方向の位置ずれを低減することができる。
なお、導波路部１０３のコア部は主走査方向において一様な屈折率分布を有している。
そのため、波数ベクトルの主走査方向と平行な成分は、導波路部１０３の入射側と射出側にて等しくなる。よって、主走査方向の結像関係には、何ら影響を与えない。
【００１３】
本発明の光走査装置１００を画像記録装置として用いることで、光偏向手段における面倒れ角度の計測、または被走査面上にて副走査方向の集光位置の位置ずれ量を検出することなく、副走査方向の集光位置の位置ずれを低減することができる。その結果、濃度むら、色ずれ、色変わりを低減した画像を記録することができる。
【実施例】
【００１４】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
本実施例の光走査装置１００は、図１の光走査装置１００に、図３に示す導波路部１０３が配置されている。
図１の光走査装置１００にて、導波路部１０３は、光偏向手段１０４の偏向面から５ｍｍ離して配置されている。
光偏向手段１０４は、面倒れ角度が０．０５°以下になるように作製されている。
光学手段１０２は、副走査方向にて、光源１０１から放射された光束を、導波路部１０３の入射端に結像させている。
図３は導波路部１０３の副走査断面における概略図を示している。
本実施例の導波路部（光導波路手段）は、入射側導波路と射出側導波路とが、断熱的に光結合する光結合手段を介して接続されている。
具体的には、例えば図３に示すように、導波路部１０３は、入射側導波路３０１と射出側導波路３０２をテーパー型導波路３０５によって接続した構成を採ることができる。
入射側導波路３０１は、コア部３０３ａとクラッド部３０４ａとから構成され、射出側導波路３０２は、コア部３０３ｂとクラッド部３０４ｂとから構成されている。
テーパー型導波路３０５は、コア部３０３ｃとクラッド部３０４ｃとから構成され、コア部３０３ｃは、入射側導波路３０１から射出側導波路３０２に向かって、副走査方向にてコア部の幅が徐々に小さくなるテーパー形状を有している。
このようにテーパー型導波路３０５を配置することで、入射側導波路３０１と射出側導波路３０２を断熱的に光結合させることができ、入射側導波路３０１と射出側導波路３０２間の結合損失を小さくできる。
【００１５】
導波路部１０３は、コア部３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃを屈折率２．０の媒質１で構成し、クラッド部３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃを屈折率１．５の媒質２で構成した。
媒質１として、ＴｉＯ2やＳｉＮ等の高屈折率材料やスピンオングラス材料にＴｉＯ2のナノ粒子を分散したコンポジット材料を用いることができる。
媒質２としては、ＳｉＯ2や高分子材料等の低屈折率材料や空気を用いることができる。
入射側導波路３０１は、副走査方向のコア幅３１０が３０μｍを有し、副走査断面にて多モードを有する導波路で構成されている。
射出側導波路３０２は、副走査方向のコア幅３１１が０．３μｍを有し、副走査方向にて多モードを有する導波路で構成されている。
テーパー型導波路３０５は、テーパー角度３１２が１０°を有する導波路で構成されている。
【００１６】
本実施例の光走査装置１００では、光偏向手段１０４の面倒れにより、導波路部１０３の入射端において集光位置が副走査方向に最大９μｍずれる。
このような場合でも、光源１０１から放射された光束は、導波路部１０３のコア部３０３ａと光結合し、テーパー型導波路３０５を介してコア部３０３ｂから射出される。
すなわち、導波路部１０３から光束が射出される副走査方向の位置ずれ量は、副走査方向にて０．１５μｍ以下に低減できる。
本実施例の光走査装置１００では、導波路部１０３からの光束射出位置の副走査方向のずれ量を低減することにより、被走査面１０６上での副走査方向の集光位置の位置ずれ量を低減することができる。
本実施例の光走査装置１００を画像記録装置として用いることで、光偏向手段における面倒れ角度の全品計測、または被走査面上にて副走査方向の集光位置の位置ずれ量を検出することなく、副走査方向の集光位置の位置ずれを低減することができる。
また、入射側導波路と射出側導波路を断熱的に光結合することにより、入射側導波路と射出側導波路間の結合損失を低減することができる。
本実施例では、光学手段１０２の副走査方向の結像位置を、導波路部１０３の入射端としたが、導波路部１０３の入射端からずれていてもかまわない。
望ましくは、光源１０１からの光束を導波路部１０３の入射端に集光することで、導波路部１０３の入射端に形成されるスポット径を小さくすることができ、導波路部１０３の入射側のコア幅を小さくすることができる。
【００１７】
本実施例においては入射側導波路３０１と射出側導波路３０２の間にテーパー型導波路３０５を配置したが、導波路部１０３は、入射側コア部３０３ａと射出側コア部３０３ｂが光結合する機能を有すればよい。
例えば、コア部とクラッド部の境界を曲線により構成したテーパー型導波路（図４（ａ））や、テーパー型導波路のみで導波路部１０３を構成してもよい（図４（ｂ））。
本実施例においては、コア部３０３ｂの中心とコア部３０３ａの中心が一致する位置に配置したが、両コア部の中心位置が一致しなくてもよい。
例えば、片側のみテーパー形状を有するテーパー型導波路（図４（ｃ））や、入射側導波路と射出側導波路を階段状に接続した導波路（図４（ｄ））を用いることで、導波路部１０３作製時の工数が少なくなり、作製が容易となる。
また、導波路部１０３のコア部を副走査方向に屈折率分布を有するグレーデット・インデックス型、またはマルチステップ・インデックス型導波路（図５）で構成してもよい。
コア部が副走査方向に屈折率分布を有する導波路を用いることで、入射側導波路と射出側導波路間の結合損失を低減できる。
本実施例においては、入射側導波路３０１と射出側導波路３０２を副走査方向に多モードを有する導波路で構成したが、射出側導波路３０２は副走査方向に単モードの導波路で構成してもよい。
この場合、副走査方向の位置ずれ量をより小さくすることができ、さらに、射出側導波路３０２から放射される光束のニアフィールドパターン及びファーフィールドパターンを単峰性にすることができる。
その結果、被走査面上にてより良好な集光スポットを形成できる。
【００１８】
［実施例２］
本実施例では、光走査装置１００における導波路部１０３と被走査面１０６の好適な光学配置について説明する。
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、光走査装置１００の副走査方向と平行な断面での光路図を示している。
図６（ａ）は、光源１０１から放射された光束が光学手段１０２を介して導波路部１０３の入射端に結像している時の光路図を示している。
また、図６（ｂ）は、光学手段１０２の結像位置が導波路部１０３の入射端からずれて結像している時の光路図を示している。
図６（ａ）及び図６（ｂ）において、５０１は導波路部１０３の射出側導波路における光束の射出端である光束射出位置を示し、５０２は被走査面上の集光位置を示している。
本実施例の光走査装置１００においては、光束射出位置５０１と集光位置５０２が副走査方向において光学的に共役関係になるように配置されている。
【００１９】
図６（ｂ）に示すように、光学手段１０２にフォーカスずれが発生した場合、導波路部１０３の入射端における結像位置が光軸方向にずれる。
しかしながら、導波路部１０３の入射端における結像位置が光軸方向に変化した場合でも、光束射出位置５０１は導波路部１０３の射出端に固定され、光束射出位置５０１の光軸方向変化は小さい。
よって、射出端５０１と集光位置５０２を、副走査方向において光学的に共役関係にすることにより、光学手段１０２の屈折力や配置場所の変化により焦点距離が変化しても、被走査面上での集光位置変化を低減することができる。
また、上記構成に加え、光源１０１と、入射側導波路における光束の入射端とが副走査方向において共役関係にあるようにしてもよい。
【００２０】
本実施例の光走査装置１００を画像記録装置として用いることで、光偏向手段の面倒れにより生じる副走査方向の集光位置の位置ずれを低減することができる。
さらに、光学手段１０２の焦点距離が周囲環境により変化した場合にも、被走査面上でのスポット径を小さく保つことができ、高精細な画像を安定して記録することができる。
光学手段１０２を周囲環境変化に敏感な樹脂成型によるレンズで構成した場合にも、安定して高精細な画像を記録することができ、光走査装置１００をより低コストに構成することができる。
【符号の説明】
【００２１】
１００：光走査装置
１０１：光源
１０２：光学手段
１０３：導波路部（光導波路手段）
１０４：光偏向手段
１０５：結像光学系
１０６：被走査面
１０７：主走査方向
２０１、３０１：入射側導波路
２０２、３０２：射出側導波路
３０５：テーパー型導波路
【図１】
0005649419.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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