(57)【要約】【課題】光ビームを２つの光路に切り換えた双方の光ビームの経時変化や温度変化による光強度の変動を補正して均一な光強度の光ビームにする。【解決手段】ファラデー回転子８に変調磁界を印加してファラデー回転子８に入射する直線偏光の偏光方向を回転して出射させ、ファラデー回転子８から出射した光を偏光方向に応じて第１の光ビーム１５ａと第２の光ビーム１５ｂに切り換える。第１の光ビーム１５ａと第２の光ビーム１５ｂの光強度によりファラデー回転子８に印加する変調磁界をフィードバック制御して第１の光ビーム１５ａと第２の光ビーム１５ｂの最大光強度を等しくして光利用効率の低下を抑えながら光路切換装置３の組み付けの状態や経時変化及び温度変化に影響されずに同じ光強度の２つの光ビームを確実に出射する。【選択図】    図１
2008276081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射する直線偏光の偏光方向を回転して出射するファラデー回転子と、該ファラデー回転子に対して変調磁界を印加するコイルと、該コイルにプラスとマイナスの電流を交互に切り換えて供給する電流発生器と、前記ファラデー回転子からの出射光を偏光方向に応じて第１の光ビームと第２の光ビームに切り換える偏光分離手段と、前記ファラデー回転子又は前記偏光分離手段から出射する第１の光ビームと第２の光ビームの強度を検出する光検出手段とを有する光路切換装置であって、
前記光検出手段で検出した前記第１の光ビームと第２の光ビームの光強度を入力して前記第１の光ビームと第２の光ビームの最大光強度が等しくなる電流値を決定して前記電流発生器から前記コイルに供給する矩形波電流を制御する電流制御手段を有することを特徴とする光路切換装置。
【請求項２】
前記電流制御手段は、前記電流発生器に出力する電流値をあらかじめ設定された電流値を中心にして可変して前記光検出手段から入力する第１の光ビームの光強度と第２の光ビームの光強度が最大光強度になるように前記電流発生器に出力する電流値を制御し、前記光検出手段から入力する前記第１の光ビームと第２の光ビームの最大光強度のいずれか低い方の最大光強度に対して高いほうの光強度を一致させる電流値を決定して前記電流発生器に出力する請求項１記載の光路切換装置。
【請求項３】
前記光検出手段は、前記第１の光ビームの光強度と第２の光ビームの光強度をそれぞれ独立して検知し、
前記電流制限手段は、前記光検出手段で前記第１の光ビームの光強度Ｐ１を検出している時の第２の光ビームの光路における光強度ｐ２との差（Ｐ１−ｐ２）と、前記第２の光ビームの光強度Ｐ２を検出している時の第１の光ビームの光路における光強度ｐ１と第２の光ビームの光強度Ｐ２との差（ｐ１−Ｐ２）を求め、前記電流発生器に出力する電流値を変化させながら、光強度の差（Ｐ１−ｐ２）と光強度の差（ｐ１−Ｐ２）の絶対値が、いずれかの最大値で一致するよう電流値を決定して前記電流発生器に出力する請求項１記載の光路切換装置。
【請求項４】
前記ファラデー回転子の温度を検知する温度検知手段を有し、
前記電流制御手段は、前記温度検知手段で検出した温度に応じた電流値を前記電流発生器に出力し、前記光検出手段で検出した前記第１の光ビームと第２の光ビームの光強度を入力して前記第１の光ビームと第２の光ビームの最大光強度が等しくなる電流値を決定して前記電流発生器に出力する請求項２又は３記載の光路変換装置。
【請求項５】
前記光検出手段は、前記第１の光ビームと第２の光ビームの光路に対して前後退自在である請求項１乃至４のいずれかに記載の光路切換装置。
【請求項６】
前記第１の光ビームと第２の光ビームの光路に光軸を含む光を通し、周辺光を反射する開口付きミラーを有し、
前記光検出手段は、前記開口付きミラーで反射した光の光強度を検出する請求項１乃至４のいずれかに記載の光路切換装置。
【請求項７】
前記第１の光ビームと第２の光ビームの光路を切り換える光学素子を前記第１の光ビームの光路と第２の光ビームの光路に対して前後退自在に配置し、
前記光検出手段は、前記光学素子で切り換えられた光路の光強度を検出する請求項１乃至４のいずれかに記載の光路切換装置。
【請求項８】
前記第１の光ビームと第２の光ビームの光路の光を一部分離して参照光とする参照光学系を有し、
前記光検出手段は、前記参照光学系で分離した参照光の強度を検出する請求項１乃至４のいずれかに記載の光路切換装置。
【請求項９】
ファラデー回転子に対して変調磁界を印加してファラデー回転子に入射する直線偏光の偏光方向を回転して出射させ、ファラデー回転子から出射した光を偏光方向に応じて第１の光ビームと第２の光ビームに切り換え、
前記第１の光ビームと第２の光ビームの光強度により前記ファラデー回転子に印加する変調磁界をフィードバック制御して前記第１の光ビームと第２の光ビームの最大光強度を等しくすることを特徴とする光路切換制御方法。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれかに記載の光路切換装置を有し、該光路切換装置で切り換えられた第１の光ビームと第２の光ビームを多面鏡式光偏向器に入射させて偏向させることを特徴とする光走査装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の光走査装置と複数の感光体を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子写真方式を使用したレーザプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ装置等に用いられる光路切換装置と光路切換制御方法とそれを使用した光走査装置と画像形成装置、特に光利用効率の低下を抑えながら組み付け時の位置ずれや温度変化や経時変化等によって発生する出射光強度の変動の抑制に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンタやデジタル複写機、ファクシミリ装置等で用いられる電子写真方式の画像形成装置においては、カラー化や高速化が進み、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの感光体をそれぞれ有するタンデム型の画像形成装置が普及してきている。このタンデム型の画像形成装置は、感光体を１個だけ有し、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色毎に感光体を回転してカラー画像を形成する画像形成装置と比べて画像形成の生産性を向上することができる。
【０００３】
このタンデム方式の画像形成装置の場合、感光体に画像を書き込む書込ユニットの光源数が増えてしまい、複数光源間の波長差に起因する色ずれや部品点数の増加によりコストアップが生じてしまう。また、書込ユニットの故障の原因として半導体レーザ素子の劣化が挙げられている。光源数が多くなると、故障の確率が増えてリサイクルするときのリサイクル性が劣化する。特に、光源として面発光レーザ素子やＬＤアレイを用いる場合、この不具合は顕著である。
【０００４】
この不具合に対処するため、光源数を減らしながらも高速な画像出力を可能にする光走査装置が特許文献１に開示されている。特許文献１に示された光走査装置は、図１４に示すように、２つの半導体レーザ素子を有する光源５０の各半導体レーザ素子から出射された２本の光ビームをカップリングレンズ５１で平行光束にしてハーフミラー５２に入射し、ハーフミラー５２で２本の光ビームをそれぞれ上下方向に２分割して４本の光ビームを得る。この４本の光ビームをシリンドカルレンズ５３に入射して上下方向へ集光して防音ガラス５４を介して多面鏡式光偏向器４に入射する。この多面鏡式光偏向器４は４面の偏向反射面を有する上ポリゴンミラー１７ａと下ポリゴンミラー１７ｂを有し、上ポリゴンミラー１７ａと下ポリゴンミラー１７ｂが同じ回転軸に偏向回転面を角度４５度ずらして上下方向２段に積み重ねて固定されている。この上ポリゴンミラー１７ａに２つの半導体レーザ素子から出射してシリンドカルレンズ５３で上方向に集光した２本の光ビームが入射して第１の走査結像光学系に射出する。下ポリゴンミラー２７ｂに２つの半導体レーザ素子から出射してシリンドカルレンズ５３で下方向に集光した２本の光ビームが入射して第２の走査結像光学系に射出する。第１の走査結像光学系に入射した光ビームは上下方向に積層した第１の走査レンズ３８の上走査レンズ３８ａと第２の走査レンズ３９ａ及び光路折り曲げミラー群４０ａを通って第１の感光体３１ａに出射して分離した２つの光スポットを形成する。第２の走査結像光学系に入射した光ビームは上下方向に積層した第１の走査レンズ３８の下走査レンズ３８ｂと第２の走査レンズ３９ｂ及び光路折り曲げミラー群４０ｂを通って第２の感光体３１ｂに出射して分離した２つの光スポットを形成する。
【０００５】
このようにして共通の光源５０からの光ビームを分割して多面鏡式光偏向器４で第１の走査結像光学系と第２の走査結像光学系に入射することにより第１の感光体３１ａと第２の感光体３１ｂに対してそれぞれ２本の光ビームによるマルチビーム走査することができる。
【０００６】
この光走査装置では共通の光源からの光ビームを２分割しているためビームパワーが約半分となり、光源パワーの実効率が悪くなり、個々の光源を用いて光ビームを出射する方式に比べて倍以上のパワーが必要となる。このパワーの増大は半導体レーザ素子の劣化を早めてしまい書込ユニットの故障の原因となってしまう。
【０００７】
この光ビームのビームパワーが小さくなることを防ぐために、特許文献２に示された光路切換手段は、直線偏光が入射するファラデー回転子に印加する磁界を変調してファラデー回転子から出射する直線偏光の偏光面を回転させて光ビームの光路を切り換えるようにしている。
【０００８】
また、特許文献３に示された光ファイバ通信システムの偏波モード分散補償器は、所定の信号光をモニタ信号としてファラデー回転子に入射し、ファラデー回転子から出射した出力が最大になるように信号光の偏光面を回転させるようにしている。
【０００９】
特許文献４に示されたファラデー回転子は、磁場を与えるコイルに電流を供給する電源に温度補償回路を設け、温度補償回路で周囲温度を検出してコイル電流を調整してファラデー回転角の温度変動を抑えるようにしている。
【特許文献１】特開２００５−９２１２９号公報
【特許文献２】実開平４−５９８２６号公報
【特許文献３】特開２００４−２１９７０１号公報
【特許文献４】実開昭６３−１４４６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２と特許文献３に示された技術を組み合わせて、ファラデー回転子から出射する直線偏光の偏光方向を切り換えて光路を切り換え、切り換えた各光路の出力が最大となるようフィードバック制御すると、初期的にはほぼ各光路で得られる最大光量はほぼ同等であるが、高温高湿環境下あるいは長期連続駆動後に光強度を測定すると、双方の光路の最大強度が異なる場合があることが判明した。特に特許文献１に示された光走査装置に特許文献２と特許文献３に示された技術を組み合わせて、複数の光源から出射した光ビームをファラデー回転子で２つの光路に切り換える場合に、双方の光路の最大強度が異なる場合が顕著であった。これは構成部品の温湿度による位置ズレによるものと考えられる。また、特許文献４にも前記の問題を解決する技術は開示されていない。
【００１１】
また、光走査装置や画像形成装置においては、光源から出射した光ビームの光路を時間的に切り換えて２つの光ビームにする場合、光路を切り換えた２つの光ビームの光強度が経時変化や温度変化により異なってくると画像劣化の要因になり、良質な画像を安定して形成することができなくなるという大きな問題がある。
【００１２】
この発明は、このような問題を解消し、光ビームを２つの光路に切り換えた双方の光ビームの経時変化や温度変化による光強度の変動を補正して均一な光強度の光ビームにする光路切換装置と光路切換制御方法及びそれを使用した光走査装置と画像形成装置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】
【００１３】
この発明の光路切換装置は、入射する直線偏光の偏光方向を回転して出射するファラデー回転子と、該ファラデー回転子に対して変調磁界を印加するコイルと、該コイルにプラスとマイナスの電流を交互に切り換えて供給する電流発生器と、前記ファラデー回転子からの出射光を偏光方向に応じて第１の光ビームと第２の光ビームに切り換える偏光分離手段と、前記ファラデー回転子又は前記偏光分離手段から出射する第１の光ビームと第２の光ビームの強度を検出する光検出手段とを有する光路切換装置であって、前記光検出手段で検出した前記第１の光ビームと第２の光ビームの光強度を入力して前記第１の光ビームと第２の光ビームの最大光強度が等しくなる電流値を決定して前記電流発生器から前記コイルに供給する矩形波電流を制御する電流制御手段を有することを特徴とする。
【００１４】
前記電流制御手段は、前記電流発生器に出力する電流値をあらかじめ設定された電流値を中心にして可変して前記光検出手段から入力する第１の光ビームの光強度と第２の光ビームの光強度が最大光強度になるように前記電流発生器に出力する電流値を制御し、前記光検出手段から入力する前記第１の光ビームと第２の光ビームの最大光強度のいずれか低い方の最大光強度に対して高いほうの光強度を一致させる電流値を決定して前記電流発生器に出力する。
【００１５】
また、前記光検出手段は、前記第１の光ビームの光強度と第２の光ビームの光強度をそれぞれ独立して検知し、前記電流制限手段は、前記光検出手段で前記第１の光ビームの光強度Ｐ１を検出している時の第２の光ビームの光路における光強度ｐ２との差（Ｐ１−ｐ２）と、前記第２の光ビームの光強度Ｐ２を検出している時の第１の光ビームの光路における光強度ｐ１と第２の光ビームの光強度Ｐ２との差（ｐ１−Ｐ２）を求め、前記電流発生器に出力する電流値を変化させながら、光強度の差（Ｐ１−ｐ２）と光強度の差（ｐ１−Ｐ２）の絶対値がいずれかの最大値で一致するよう電流値を決定して前記電流発生器に出力しても良い。
【００１６】
さらに、前記ファラデー回転子の温度を検知する温度検知手段を有し、前記電流制御手段は、前記温度検知手段で検出した温度に応じた電流値を前記電流発生器に出力し、前記光検出手段で検出した前記第１の光ビームと第２の光ビームの光強度を入力して前記第１の光ビームと第２の光ビームの最大光強度が等しくなる電流値を決定して前記電流発生器に出力することが望ましい。
【００１７】
また、前記光検出手段は、前記第１の光ビームと第２の光ビームの光路に対して前後退自在であり、所定の期間にだけ第１の光ビームと第２の光ビームの光路に前進すると良い。
【００１８】
また、前記第１の光ビームと第２の光ビームの光路に光軸を含む光を通し、周辺光を反射する開口付きミラーを有し、前記光検出手段は、前記開口付きミラーで反射した光の光強度を検出しても良い。
【００１９】
さらに、前記第１の光ビームと第２の光ビームの光路を切り換える光学素子を前記第１の光ビームと第２の光ビームの光路に対して前後退自在に配置し、前記光検出手段は、前記光学素子で切り換えられた光路の光強度を検出しても良い。
【００２０】
また、前記第１の光ビームと第２の光ビームの光路の光を一部分離して参照光とする参照光学系を有し、前記光検出手段は、前記参照光学系で分離した参照光の強度を検出しても良い。
【００２１】
この発明の光路切換制御方法は、ファラデー回転子に対して変調磁界を印加してファラデー回転子に入射する直線偏光の偏光方向を回転して出射させ、ファラデー回転子から出射した光を偏光方向に応じて第１の光ビームと第２の光ビームに切り換え、前記第１の光ビームと第２の光ビームの光強度により前記ファラデー回転子に印加する変調磁界をフィードバック制御して前記第１の光ビームと第２の光ビームの最大光強度を等しくすることを特徴とする。
【００２２】
この発明の光走査装置は、前記いずれかに記載の光路切換装置を有し、該光路切換装置で切り換えられた第１の光ビームと第２の光ビームを多面鏡式光偏向器に入射させて偏向させることを特徴とする。
【００２３】
この発明の画像形成装置は、前記光走査装置と複数の感光体を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
この発明は、ファラデー回転子に変調磁界を印加してファラデー回転子に入射する直線偏光の偏光方向を回転して出射させ、ファラデー回転子から出射した光を偏光方向に応じて第１の光ビームと第２の光ビームに切り換え、第１の光ビームと第２の光ビームの光強度によりファラデー回転子に印加する変調磁界をフィードバック制御して第１の光ビームと第２の光ビームの最大光強度を等しくすることにより、光利用効率の低下を抑えながら光路切換装置の組み付けの状態や経時変化や温度変化に影響されずに同じ光強度の２つの光ビームを確実に出射することができる。
【００２５】
また、ファラデー回転子に変調磁界を印加するコイルに供給する矩形波電流を制御して第１の光ビームの光強度と第２の光ビームの光強度が最大光強度になるようにして第１の光ビームと第２の光ビームの最大光強度のいずれか低い方の最大光強度に対して高いほうの光強度を一致させる電流値を決定することにより、光利用効率の低下を抑えながら出射する２つの光ビームの光強度変動を簡単な処理で確実に補正することができる。
【００２６】
さらに、第１の光ビームの光強度Ｐ１を検出している時の第２の光ビームの光路における光強度ｐ２との差（Ｐ１−ｐ２）と、第２の光ビームの光強度Ｐ２を検出している時の第１の光ビームの光路における光強度ｐ１と第２の光ビーム１５ｂの光強度Ｐ２との差（ｐ１−Ｐ２）を求め、コイルに出力する電流値を変化させながら、光強度の差（Ｐ１−ｐ２）と光強度の差（ｐ１−Ｐ２）の絶対値がいずれかの最大値で一致するよう電流値を決定して制御することにより、光利用効率の低下を抑えながら２つの光ビームの光強度変動を簡単な処理で確実に補正することができる。
【００２７】
また、ファラデー回転子の温度を検知し、検知した温度に応じた電流値の電流をコイルに出力し、このときの第１の光ビームと第２の光ビームの光強度を入力して第１の光ビームと第２の光ビームの最大光強度が等しくなる電流値を決定することにより、２つの光ビームの光強度変動を安定して補正することができる。
【００２８】
また、光検出手段を第１の光ビームと第２の光ビームの光路に対して前後退自在として、所定の期間にだけ第１の光ビームと第２の光ビームの光路に前進させたり、第１の光ビームと第２の光ビームの光路に光軸を含む光を通し、周辺光を反射する開口付きミラーを設けて開口付きミラーで反射した光の光強度を検出したりあるいは第１の光ビームと第２の光ビームの光路を切り換える光学素子を第１の光ビームと第２の光ビームの光路に対して前後退自在に配置し、光学素子を所定の期間にだけ第１の光ビームと第２の光ビームの光路に前進させることにより切り換えた２つ光ビームの光利用効率を向上することができる。
【００２９】
また、第１の光ビームと第２の光ビームの光路の光を一部分離して参照光とし、分離した参照光の強度を検出することにより、第１の光ビームと第２の光ビームの光強度を常時検出して２つの光ビームの光強度を決め細かく制御することができるとともに２つの光ビームの状態を常時モニタすることができる。
【００３０】
また、この光路切換装置を光走査装置に使用して第１の光ビームと第２の光ビームを多面鏡式光偏向器に入射させて偏向させることにより、少ない光源を使用して異なる被走査面に同じ光強度の光ビームで走査することができ、被走査面における光強度を安定化することができる。
【００３１】
さらに、この光走査装置を電子写真方式の画像形成装置に使用することにより、光源の数を減らしながらパワーの損出がない光ビームで感光体に画像を書き込むことができ、良質な画像を安定して形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１はこの発明の光走査装置の構成図である。図に示すように、光走査装置１は、光源２と光路切換装置３及び多面鏡式光偏向器４を有する。光源２はレーザアレイ５とコリメートレンズ６を有し、レーザアレイ５から出射した光ビームをコリメートレンズ６で平行光束にする。
【００３３】
光路切換装置３は、偏光子７とファラデー回転子８と電流発生器９とコイル１０と偏光分離手段１１と開口付きミラー１２ａ，１２ｂと光検出手段１３及び電流制御手段１４を有する。偏光子７は光源２から出射した光ビームを直線偏光に変える。また、多面鏡式光偏向器４側から光源２側に向かう反射を遮光する。ビームファラデー回転子８は偏光子７から入射する直線偏光の偏光方向を回転して出射する。このファラデー回転子８は、光源２から出射する光ビームの波長に対して透明なものが好ましい。例えば780ｎｍ帯域の波長においては、テルビウムとガリウムを主成分とするガーネット構造の結晶（以下、ＴＧＧという）、またはテルビウムとアルミニウムを主成分とするガーネット構造の結晶（以下、ＴＡＧという）を使用すると良い。特に、コイル１０に供給する電流をより抑えて所望のファラデー回転角を得るため、ヴェルデ定数の大きなＴＡＧが望ましい。
【００３４】
電流発生器９は電流制御手段１４から入力するプラスとマイナスの電流を交互に切り換えてコイル１０に供給する。コイル１０は通常の銅線コイルで形成され、電流発生器９から供給されるプラスとマイナスの電流でファラデー回転子８に±45度のファラデー回転角を与える所定の外部磁界を発生させる。このコイル１０で発生する磁界は所定時間内に所定の強度が立ち上がる時定数を持っている必要がある。具体的には、ファラデー回転子８として長さ22ｍｍで半径２ｍｍのロッド形ＴＡＧを用いた場合、ＴＡＧのヴェルデ定数は780ｎｍ付近で約5400Ｒａｄ・Ｔ−１ｍ−１であることから、必要な磁束密度は0.0067Ｔとなる。この磁束密度を得るためには、ＴＡＧのファラデー回転子８の周囲に巻数1400のコイル１０を配置し、コイル１０に100ｍＡの電流を与えれば良い。この場合、コイル１０の電気抵抗と自己インダクタンスから導かれる時定数は約110μｓであり、所望の応答速度10μｓには到達しない。そこでコイル１０に電流を供給する電流発生器９内にコイル１０と直列に1.7ｋΩの電気抵抗を介在させることにより、時定数を３μｓに短縮させることができ、磁界が所定強度の99％以上になる時間としている実際の応答速度として10μｓを得ることができる。
【００３５】
偏光分離手段１１はファラデー回転子８から出射した光ビームを偏光方向に応じて第１の光ビーム１５ａと第２の光ビーム１５ｂに切り換える。この偏光分離手段１１としては、光学異方性を有する光学結晶や偏光回折素子、偏光ビームスプリッタ等の直線偏光を偏光方向に応じて分岐させるものであれば何でも良い。開口付きミラー１２ａ，１２ｂは偏光分離手段１１で分離した第１の光ビーム１５ａと第２の光ビーム１５ｂの光軸を含む光を通して多面鏡式光偏向器４に入射し、周辺光を反射して光検出手段１３に入射する。光検出手段１３は入射した第１の光ビーム１５ａの光強度Ｐ１と第２の光ビーム１５ｂの光強度Ｐ２を検知して電気信号に変換して電流制御手段１４に入力する。この光検出手段１３としてはフォトダイオード（ＰＤ）が好ましく、２分割ＰＤにそれぞれ第１の光ビーム１５ａと第２の光ビーム１５ｂを入射することにより、コンパクトに構成することができる。電流制御手段１４はファラデー回転子８でファラデー回転角を45度にするための磁界をコイル１０で発生させるためにコイル１０に供給する基準電流値±Ｉ０があらかじめ設定され、この基準電流値±Ｉ０を外部信号入力手段１６から入力する外部信号により電流発生器９に出力するとともに、光検出手段１３から入力した第１の光ビーム１５ａの光強度Ｐ１と第２の光ビーム１５ｂの光強度Ｐ２との最大光強度が等しくなる電流値を算出して電流発生器９に出力する。
【００３６】
多面鏡式光偏向器４は、図２に示すように、４面の偏向反射面を有する上ポリゴンミラー１７ａと下ポリゴンミラー１７ｂを有し、上ポリゴンミラー１７ａと下ポリゴンミラー１７ｂが同じ回転軸に偏向回転面を角度４５度ずらして上下方向２段に積み重ねて固定されている。この上ポリゴンミラー１７ａに第１の光ビーム１５ａが入射して偏向し、下ポリゴンミラー１７ｂに第２の光ビーム１５ｂが入射して偏向する。
【００３７】
光走査装置１で光源２から出射した光ビームの光路を光路切換装置３で切り換えて多面鏡式光偏向器４に入射するときの動作を図３のフローチャートを参照して説明する。
【００３８】
光源２のレーザアレイ５から光ビームを出射して偏光子７で直線偏光に変えてファラデー回転子８に入射するとき、電流制御手段１４はあらかじめ設定された電流値±Ｉ０を外部信号入力手段１６から入力する外部信号により電流発生器９に出力する。電流発生器９は入力した電流値±Ｉ０により、図４（ａ）に示すように、ファラデー回転子８でファラデー回転角を時間的に±45度で切り換えるための磁界がコイル１０で発生するように矩形波電流±Ｉ０をコイル１０に交互に供給する（ステップＳ１）。このコイル１０に矩形波電流±Ｉ０を交互に供給すると、理想状態では、ファラデー回転角は、図４（ｂ）に示すように、コイル１０に矩形波電流＋Ｉ０を供給しているとき＋45度となり、コイル１０に矩形波電流−Ｉ０を供給しているとき−45度となってファラデー回転子８は偏光面が90度異なる光ビームを出射して偏光分離手段１１に入射する。偏光分離手段１１は入射した光ビームを偏光方向に応じて第１の光ビーム１５ａと第２の光ビーム１５ｂに切り換える。偏光分離手段１１で切り換えられた第１の光ビーム１５ａの光軸を含む光は開口付きミラー１２ａを通って多面鏡式光偏向器４の上ポリゴンミラー１７ａに入射し、第２の光ビーム１５ｂの光軸を含む光は開口付きミラー１２ｂを通って多面鏡式光偏向器４の下ポリゴンミラー１７ｂに入射する。
【００３９】
一方、第１の光ビーム１５ａの周辺光は開口付きミラー１２ａで反射して光検出手段１３に入射し、第２の光ビーム１５ｂの周辺光は開口付きミラー１２ｂで反射して光検出手段１３に入射する。光検出手段１３は、電流発生器９からコイル１０に矩形波電流＋Ｉ０を供給しているとき入射した第１の光ビーム１５ａの光強度Ｐ１を検出し、電流発生器９からコイル１０に矩形波電流−Ｉ０を供給しているとき入射した第２の光ビーム１５ｂの光強度Ｐ２を検出して電気信号に変換して電流制御手段１４に出力する(ステップＳ２）。理想状態では、図４（ａ）に示すように、コイル１０に矩形波電流＋Ｉ０を供給しているときのファラデー回転角とコイル１０に矩形波電流−Ｉ０を供給しているときのファラデー回転角は45度になり、コイル１０に矩形波電流＋Ｉ０を供給しているとき入射した第１の光ビーム１５ａの光強度Ｐ１とコイル１０に矩形波電流−Ｉ０を供給しているとき入射した第２の光ビーム１５ｂの光強度Ｐ２は最大光強度になり、かつ同じ光強度になる。
【００４０】
しかしながら光路切換装置３の組み付けの状態や経時変化や温度変化により、図４（ｂ）に示すように、電流発生器９からコイル１０に矩形波電流±Ｉ０を供給してもファラデー回転子８のファラデー回転角は45度にならず、かつ矩形波電流＋Ｉ０を供給しているときと矩形波電流−Ｉ０を供給しているときでファラデー回転角が異なり、光検出手段１３で検出している第１の光ビーム１５ａの光強度Ｐ１と第２の光ビーム１５ｂの光強度Ｐ２が異なってしまう。そこで電流制御手段１４は電流発生器９に出力する電流値をあらかじめ設定された電流値±Ｉ０を中心にして可変して（ステップＳ３）、電流発生器９からコイル１０に供給してファラデー回転子８のファラデー回転角を可変して光検出手段１３から入力する第１の光ビーム１５ａの光強度Ｐ１と第２の光ビーム１５ｂの光強度Ｐ２が最大光強度Ｐ１maxと最大光強度Ｐ２maxになるように電流発生器９に出力する電流値を制御し、最大光強度Ｐ１maxと最大光強度Ｐ２maxを得る電流値＋Ｉmaxと電流値−Ｉmaxを決定する（ステップＳ４）。
【００４１】
次に、電流制御手段１４は矩形波電流±Ｉmaxを電流発生器９に出力しているとき光検出手段１３から入力する最大光強度Ｐ１maxと最大光強度Ｐ２maxの大小関係を比較し（ステップＳ５）、最大光強度Ｐ１maxと最大光強度Ｐ２maxが同じ場合は、電流値＋Ｉmaxと電流値−Ｉmaxを交互に電流発生器９に出力し、電流発生器９からコイル１０に矩形波電流＋Ｉmaxと矩形波電流−Ｉmaxを供給させる(ステップＳ６）。また、最大光強度Ｐ１maxと最大光強度Ｐ２maxが異なり、例えば図４（ｃ）に示すように、最大光強度Ｐ１maxより最大光強度Ｐ２maxが小さい場合は、電流値＋Ｉmaxを可変して第１の光ビーム１５ａの光強度Ｐ１が第２の光ビーム１５ｂの最大光強度Ｐ２maxと一致する調整電流値＋Ｉｃを決定し、決定した調整電流値＋Ｉｃと電流値−Ｉmaxを電流発生器９に出力し、電流発生器９からコイル１０に矩形波電流＋Ｉｃと矩形波電流−Ｉmaxを供給させる（ステップＳ７）。
【００４２】
この処理を光走査装置１の立ち上げ直後と立ち上げ後所定時間経過後と立ち上げ後本番動作期間の前後等の適当なタイミングで行うことにより、光路切換装置３から出射する第１の光ビーム１５ａと第２の光ビーム１５ｂの光強度を同一にすることができ、光路切換装置３の組み付けの状態や経時変化や温度変化に影響されずに多面鏡式光偏向器４に同じ光強度の２つの光ビームを確実に入射することができる。
【００４３】
前記説明では偏向分離手段１１で切り換えた第１の光ビーム１５ａの光路と第２の光ビーム１５ｂの光路に開口付きミラー１２ａと開口付きミラー１２ｂを設け、開口付きミラー１２ａ，１２ｂで反射した第１の光ビーム１５ａと第２の光ビーム１５ｂを光検出手段１３に入射する場合について説明したが、図５に示すように、光検出手段１３を例えばソレノイド等の駆動手段に連結して偏向分離手段１１で切り換えた第１の光ビーム１５ａと第２の光ビーム１５ｂの光路に対して前後退自在に配置しても良い。この場合、第１の光ビーム１５ａと第２の光ビーム１５ｂの光強度を同一にする調整時に光検出手段１３を第１の光ビーム１５ａと第２の光ビーム１５ｂの光路に前進させて第１の光ビーム１５ａと第２の光ビーム１５ｂを光検出手段１３に入射させ、光走査装置１の動作期間には光検出手段１３を後退させて、偏向分離手段１１で切り換える第１の光ビーム１５ａと第２の光ビーム１５ｂを多面鏡式光偏向器４に入射させる。
【００４４】
このようにして光検出手段１３と多面鏡式光偏向器４に入射する光の利用効率を高めることができる。
【００４５】
また、図６に示すように、偏向分離手段１１で切り換えた第１の光ビーム１５ａと第２の光ビーム１５ｂの光路に例えばソレノイド等の駆動手段に連結されて前後退自在な反射鏡や直角プリズムや回折格子等の光学素子１８を配置しても良い。この場合は、第１の光ビーム１５ａと第２の光ビーム１５ｂの光強度を同一にする調整時に光学素子１８を第１の光ビーム１５ａと第２の光ビーム１５ｂの光路に前進させて第１の光ビーム１５ａと第２の光ビーム１５ｂの光路を光学素子１８で切り換えて光検出手段１３に入射させ、光走査装置１の動作期間には光学素子１８を後退させて、偏向分離手段１１で切り換える第１の光ビーム１５ａと第２の光ビーム１５ｂを多面鏡式光偏向器４に入射させる。
【００４６】
このようにして光検出手段１３と多面鏡式光偏向器４に入射する光の利用効率を高めることができるとともに前後退する光学素子１８には電気接続が必要ないから構成を簡略化することができる。
【００４７】
また、前記説明では第１の光ビーム１５ａと第２の光ビーム１５ｂの光強度を光検出手段１３で測定して電流制御手段１４で第１の光ビーム１５ａの最大光強度Ｐ１maxと第２の光ビーム１５ｂの最大光強度Ｐ２maxを検出して電流発生器９に出力する電流値を制御する場合について説明したが、最大光強度Ｐ１max，Ｐ２maxを検出する代わりに、電流発生器９からコイル１０に矩形波電流＋Ｉ０を供給している時、第１の光ビーム１５ａの光強度Ｐ１と第２の光ビーム１５ｂの光路における光強度ｐ２の差（Ｐ１−ｐ２）と、コイル１０に矩形波電流−Ｉ０を供給している時、第１の光ビーム１５ａの光路における光強度ｐ１と第２の光ビーム１５ｂの光強度Ｐ２の差（ｐ１−Ｐ２）を求め、電流値を変化させながら、光強度の差（Ｐ１−ｐ２）と光強度の差（ｐ１−Ｐ２）の絶対値が、いずれかの最大値で一致するよう電流値を求めても第１の光ビーム１５ａと第２の光ビーム１５ｂの光強度を同じにすることができる。この場合、例えば図７に示すように、光検出手段１３の２分割ＰＤ１３ａ，１３ｂからの出力をオペアンプ１９で差信号として電流制御手段１４に出力すれば良く、レーザアレイ５の状態を確認しているモニタには光検出手段１３からの出力をオペアンプ２０で和信号として出力すれば良い。
【００４８】
前記各説明では偏向分離手段１１で切り換えた第１の光ビーム１５ａと第２の光ビーム１５ｂの光強度を検出する場合について説明したが、光強度の差（Ｐ１−ｐ２）と光強度の差（ｐ１−Ｐ２）を利用してコイル１０に流す電流値を決定する方法を用いて、ファラデー回転子８から出射した光ビームの光強度を利用して第１の光ビーム１５ａと第２の光ビーム１５ｂの光強度を同じにする電流値を決定しても良い。
【００４９】
この場合は、図８に示すように、ファラデー回転子８と偏光分離手段１１の間にハーフミラー２１を設け、レーザアレイ５とコリメートレンズ６を有する光源２から出射して偏光子７を通ってファラデー回転子８に入射し、ファラデー回転素子８から出射した光の一部をハーフミラー２１で参照光２２として反射し、この参照光２２を集光レンズ２３と偏光ホログラムよりなる参照光用偏光分離素子２４を通して光検出手段１３の２分割ＰＤ１３ａ，１３ｂに結像させ、２分割ＰＤ１３ａ，１３ｂからの出力をオペアンプ１９で差信号として電流制御手段１４に出力し、２分割ＰＤ１３ａ，１３ｂからの出力をオペアンプで和信号としてモニタに出力すれば良い。そして電流制御手段１４で最大光強度が大きい方の参照光の光強度を最大光強度が小さい方の参照光の最大光強度と一致するようにコイル９の磁界強度を調整する電流値を決定すれば良い。
【００５０】
また、図９に示すように、ハーフミラー２１の代わりに開口付きミラー２５を設け、ファラデー回転子８から出射した光ビームの光軸を含む光を通して偏光分離手段１１に入射し、周辺光を反射して参照光２２として集光レンズ２３に入射しても良い。このように開口付きミラー２５を設け、ファラデー回転子８から出射した光ビームの主要な光を偏光分離手段１１に入射することにより光の利用効率を向上することができる。
【００５１】
前記図８と図９に示した光路切換装置３は、光源２にレーザアレイ５とコリメートレンズ６を設け、レーザアレイ５から出射した光を平行光束にした場合について説明したが、図１０の模式図に示すように、光源２にレーザアレイ５と集束レンズ２６を設けても良い。この場合、図１０（ａ）に示すように、レーザアレイ５を構成する各レーザダイオード（ＬＤ）２７から出射した光は集束レンズ２６で集束されるが、集束された光は一部が通過する位置Ａ１と、各ＬＤ２７から出射した光束がそれぞれ略集束する位置Ａ２がある。この位置Ａ２に光検出手段１３を配置することにより、１つの光検出手段１３で全てのＬＤ２７の平均出力をモニタすることができ、高精度に光を検知することができる。
【００５２】
また、位置Ａ１又は位置Ａ２に光検出手段１３を設け、レーザアレイ５の各ＬＤ２７の発光を時分割で行うことにより、各ＬＤ２７からの出力を個別に測定することができる。例えばファラデー回転子８の温度が不均一な場合、各ＬＤ２７で出射した光がファラデー回転子８内のどの位置を通るかによって、ファラデー回転角が異なる場合がある。各ＬＤ２７からの光を個別に検知することにより、これらの不均一性をモニタすることができる。
【００５３】
また、図１０（ｂ）に示すように、集束レンズ２６に対してレーザアレイ５の各ＬＤ２７の出射面と共役の位置Ｂに光検出手段１３を配置しても良い。そしてレーザアレイ５の各ＬＤ２７の発光を時分割で行うことにより、任意のＬＤ２７から出射する光ビームの光強度を検出することができ、各ＬＤ２７からの光を個別に検知することができる。
【００５４】
前記各光路切換装置３ではファラデー回転子８から出射した光ビームの光強度を検出してコイル１０に供給する矩形波電流±Ｉ０の電流値を可変制御する場合について説明したが、ファラデー回転子８の温度を検出してコイル１０に供給する矩形波電流±Ｉ０の電流値を可変制御すると良い。この場合は、図１１に示すように、ファラデー回転子８にサーミスタや熱電対等の温度検知手段２８を設け、電流制御手段１４にあらかじめ所定温度範囲毎に設定すべき電流値を有する温度−電流変換テーブルを格納しておく。そして電流発生器９からコイル１０に初期設定した矩形波電流±Ｉ０を供給しながら温度検知手段２８によりファラデー回転子８の温度を測定して温度信号を電流制御手段１４に入力する。電流制御手段１４は入力した温度信号により温度−電流変換テーブルを検索して、測定した温度に応じた電流値を電流発生器９に出力する。電流発生器９は入力した電流値でコイル１０に矩形波電流を供給する。このコイル１０に供給された矩形波電流によってファラデー回転子８で切り換えた第１の光ビーム１５ａの光強度と第２の光ビーム１５ｂの光強度を光検出手段１３で検出して電流制御手段１４に出力する。電流制御手段１４は入力した第１の光ビーム１５ａと第２の光ビーム１５ｂの光強度により最大光強度が大きい方の光強度を最大光強度が小さい方の最大光強度と一致するようにコイル１０の磁界強度を調整する電流値を決定してファラデー回転子８の温度により決定された温度値を補正する。
【００５５】
このようにファラデー回転子８の温度を検出して温度に応じた電流値を決定するとともに、第１の光ビーム１５ａの光強度と第２の光ビーム１５ｂの光強度を同一にするから、経時変化や温度変化に影響されずに多面鏡式光偏向器４に同じ光強度の２つの光ビームを確実に入射することができる。
【００５６】
また、温度検知手段２８による温度検知はコイル１０に矩形波電流±Ｉ０を供給開始した直後から温度上昇が見込まれる時間範囲内で定期的に行うと良い。また、温度検知手段２８はファラデー回転子８に入射する光ビームの光路を遮らず、かつコイル１０からの磁界の均一性を乱さないファラデー回転子８の入射面に設置することが望ましい。
【００５７】
次に光走査装置１を使用した画像形成装置について説明する。画像形成装置３０は、タンデム型であり、図１２に示すように、イエローＹとマゼンダＭとシアンＣとブラックＫの感光体３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋを有し、各感光体３１の外周部には、感光体３１の回転方向に沿って帯電器３２と現像手段３３と転写手段３４とクリーニング手段３５が配置されている。この感光体３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋに光ビームを走査して画像を書き込む光走査装置１ａは、図１３に示すように、２組のレーザアレイ５を有する光源２ａと各レーザアレイ５から出射した光ビームの光路を第１の光ビーム１５ａと第２の光ビームに切り換える光路切換装置３とを有する入射光学系３６が多面鏡式光偏向器４を挟んで２組対向して設けられ、各入射光学系３６から出射して多面鏡式光偏向器４で偏向された光ビームは２組の走査結像光学系３７にそれぞれ出射される。２組の走査結像光学系３７は第１の走査結像光学系と第２の走査結像光学系を有し、一方の入射光学系３６から出射して多面鏡式光偏向器４で偏向されて第１の走査結像光学系に入射した光ビームは上下方向に積層した第１の走査レンズ３８の上走査レンズ３８ａと第２の走査レンズ３９ａ及び光路折り曲げミラー群４０ａを通って感光体３１Ｙに出射して走査する。第２の走査結像光学系に入射した光ビームは上下方向に積層した第１の走査レンズ３８の下走査レンズ３８ａと第２の走査レンズ３９ｂ及び光路折り曲げミラー群４０ｂを通って感光体３１Ｍに出射して走査する。また、他方の入射光学系３６から出射して多面鏡式光偏向器４で偏向された光ビームは感光体３１Ｃと感光体３１Ｋに出射して走査する。
【００５８】
この光走査装置１ａにより感光体３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋを順次走査することにより光源の数を減らしながらも、パワーの損失がない光ビームで感光体３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋに潜像を高速で書き込むことができる。各感光体３１に書き込まれた潜像は現像手段３３により可視化され、可視化されたトナー像は搬送ベルト４１により搬送される記録用紙に重ね合わされ、定着装置４２で定着される。また、各感光体３１に残留しているトナーはクリーニング手段３５により除去される。このようにして良質な画像を安定して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】この発明の光走査装置の構成図である。
【図２】多面鏡式光偏向器の構成を示す斜視図である。
【図３】光路切換装置の処理を示すフローチャートである。
【図４】コイルに流す電流とファラデー回転角と切り換えた２つの光ビームの強度を示す波形図である。
【図５】第２の光路切換装置の構成図である。
【図６】第３の光路切換装置の構成図である。
【図７】第２の光検出手段の構成を示すブロック図である。
【図８】第３の光検出手段の構成を示すブロック図である。
【図９】第４の光検出手段の構成を示すブロック図である。
【図１０】光検出手段の他の配置を示す模式図である。
【図１１】第４の光路切換装置の構成図である。
【図１２】画像形成装置の構成図である。
【図１３】画像形成装置に使用する光走査装置の構成図である。
【図１４】従来の光走査装置の構成図である。
【符号の説明】
【００６０】
１；光走査装置、２；光源、３；光路切換装置、４；多面鏡式光偏向器、
５；レーザアレイ、６；コリメートレンズ、７；偏光子、８；ファラデー回転子、
９；電流発生器、１０；コイル、１１；偏光分離手段、１２；開口付きミラー、
１３；光検出手段、１４；電流制御手段、１５ａ；第１の光ビーム、
１５ｂ；第２の光ビーム、１６；外部信号入力手段、１７ａ；上ポリゴンミラー、
１７ｂ；下ポリゴンミラー、１８；光学素子、１９；オペアンプ、
２０；オペアンプ、２１；ハーフミラー、２２；参照光、２３；集光レンズ、
２４；参照光用偏光分離素子、２５；開口付きミラー、２６；集束レンズ、
２７；ＬＤ、２８；温度検知手段、３０；画像形成装置、３１；感光体、
３２；帯電器、３３；現像手段、３４；転写手段、３５；クリーニング手段、
３６；入射光学系、３７；走査結像光学系。
【図１】
2008276081.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2008276081.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2008276081.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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