(57)【要約】【課題】光走査装置における光束とアパーチュアの位置関係のずれに拘わらず、被走査面上に形成される光スポットの光強度を常に適正に保ち、適正な画像書き込みを実現する。【解決手段】ｎ（≧１）個の光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂから放射されるｎ本の光束を、ｎ個の変調手段２Ｒ、２Ｇ、２Ｂによりそれぞれ画像信号に応じて個別的に強度変調し、強度変調された各光束を単一の光偏向器７により偏向させ、偏向された各光束を走査結像光学系８、９、１０により被走査面上に集光させてｎ個の光スポットを形成し、被走査面を等速的に光走査する光走査装置において、強度変調された各光束のビーム整形を光偏向器による偏向以前に行うアパーチュアＡＰＲ、ＡＰＧ、ＡＰＢと、このアパーチュアよりも下流側において各光束の強度を検出する光検出手段１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂと、この光検出手段が検出する各光束の光強度に基づき、各光束に対応する光源の発光強度を調整する調整手段１７とを有する。【選択図】                  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ（≧１）個の光源から放射されるｎ本の光束を、ｎ個の変調手段によりそれぞれ画像信号に応じて個別的に強度変調し、強度変調された各光束を単一の光偏向器により偏向させ、偏向された各光束を走査結像光学系により被走査面上に集光させてｎ個の光スポットを形成し、上記被走査面を等速的に光走査する光走査装置において、
強度変調された各光束のビーム整形を光偏向器による偏向以前に行うアパーチュアと、
このアパーチュアよりも下流側において各光束の強度を検出する光検出手段と、
この光検出手段が検出する各光束の光強度に基づき、上記各光束に対応する光源の発光強度を調整する調整手段とを有することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
請求項１記載の光走査装置において、
光検出手段が、アパーチュアよりも下流側の光路上に配置されて各光束の一部を分離するｎ個のビームスプリッタと、これらビームスプリッタにより分離された各分離光束の強度を検出するｎ個の光センサとを有し、
調整手段が、上記各光センサが検出する各光束の光強度に基づき、各光束に対応する光源の発光強度を調整することを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
請求項１記載の光走査装置において、
光検出手段が、光偏向器により偏向された各光束を有効走査領域外で検出する光センサであることを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項３記載の光走査装置において、
光源の数：ｎ≧２であり、
光検出手段が、ｎ本の偏向光束に共通化された単一の光センサであることを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項４記載の光走査装置において、
単一の光センサが有効走査領域外の走査開始側において各光束を検出し、光走査開始の同期用センサを兼ねることを特徴とする光走査装置。
【請求項６】
請求項１〜５の任意の１に記載の光走査装置において、
ｎ個の光源がレーザ光源であり、上記光源から放射されるレーザ光をｎ個のＡＯ変調素子の変調部に集光し、画像信号に応じて個別的に強度変調することを特徴とする光走査装置。
【請求項７】
請求項１〜６の任意の１に記載の光走査装置において、
ｎ≧２であり、ｎ個の光源は発光波長が互いに異なることを特徴とする光走査装置。
【請求項８】
請求項７記載の光走査装置において、
光源の数：ｎが３であり、これら３個の光源が、赤色、緑色、青色のレーザ光を放射するものであることを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
請求項８記載の光走査装置において、
カラー印画紙を実体的な被走査面として光走査を行うことを特徴とする光走査装置。
【請求項１０】
請求項１〜９の任意の１に記載の光走査装置において、
光偏向器が回転多面鏡であり、走査結像光学系がｆθレンズであることを特徴とする光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は光走査装置に関する。  
【背景技術】
【０００２】
光描画装置や光プリンタ、デジタル複写機、光プロッタ、光ファクシミリ等に関連して知られた光走査装置では一般に、被走査面上に所望形状の光スポットを形成するために、光源側から放射される光束の周辺部分をアパーチュアにより遮光する「ビーム整形」が行われる。
【０００３】
ビーム整形を適正に行うためには、光源側からの光束の主光線がアパーチュアの開口部中心を通るようにしなければならないが、光束とアパーチュアの位置関係を「このような条件が正確に実現される」ように設定しても、光走査装置の使用に伴い、光束とアパーチュアの位置関係が「ずれる」ことがある。このような「ずれ」は、光源の位置や、光源から放射される光束の角度、アパーチュアの位置が、機械的振動や「装置内の温度変動」に起因してずれることにより生じる。
【０００４】
光束とアパーチュアの位置関係の「経時的なずれ」がある程度大きくなると、アパーチュアによる遮光が増大し、被走査面上に形成される光スポットの光強度が不足気味になり、適正な画像書き込みができなくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は、光走査装置における「光束とアパーチュアの位置関係のずれ」に拘わらず、被走査面上に形成される光スポットの光強度を常に適正に保ち、適正な画像書き込みを可能ならしむることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の光走査装置は「ｎ（≧１）個の光源から放射されるｎ本の光束を、ｎ個の変調手段によりそれぞれ画像信号に応じて個別的に強度変調し、強度変調された各光束を単一の光偏向器により偏向させ、偏向された各光束を走査結像光学系により被走査面上に集光させてｎ個の光スポットを形成し、被走査面を等速的に光走査する光走査装置」であって、アパーチュアと、光検出手段と、調整手段とを有する（請求項１）。
【０００７】
「アパーチュア」は、強度変調された各光束のビーム整形を「光偏向器による偏向」以前に行う。  
「光検出手段」は、アパーチュアよりも下流側において各光束の強度を検出する手段である。  
「調整手段」は、光検出手段が検出する各光束の光強度に基づき、各光束に対応する光源の発光強度を調整する手段である。
【０００８】
若干補足すると、光源は「１本の光束を放射するもの」を１単位とする。例えば、半導体レーザアレイやＬＥＤアレイのように、複数の発光源が互いに一体化されたような場合であれば、一体化されている発光源の個々を「１個の光源」として数える。
【０００９】
上記請求項１記載の光走査装置における「光検出手段」は、ｎ個のビームスプリッタと、ｎ個の光センサとを有することができる（請求項２）。  
「ｎ個のビームスプリッタ」は、アパーチュアよりも下流側（アパーチュアよりも光偏向器側）の光路上に配置されて、各光束の一部を分離する。即ち、ｎ個のビームスプリッタはｎ個の光源と１：１に対応し、対応する光源からの光束の入射を受けて、その一部を上記光路外へ分離する。
【００１０】
「ｎ個の光センサ」はｎ個のビームスプリッタと１：１に対応させて設けられ、対応するビームスプリッタにより分離された分離光束の強度を検出する。
【００１１】
そして、調整手段は、各光センサが検出する各光束の光強度に基づき、各光束に対応する光源の発光強度を調整する。
【００１２】
上記請求項１記載の光走査装置における「光検出手段」は、光偏向器により偏向された各光束を有効走査領域外で検出する光センサであることができる（請求項３）。この場合、光源の数：ｎがｎ≧２であれば、光検出手段を「ｎ本の偏向光束に共通化された単一の光センサ」とすることができ（請求項４）、この単一の光センサが「有効走査領域外の走査開始側において各光束を検出し、光走査開始の同期用センサを兼ねる」ようにすることができる（請求項５）。
【００１３】
上記請求項１〜５の任意の１に記載の光走査装置において、光源としては、半導体レーザやＬＥＤ、あるいは前述の半導体レーザアレイやＬＥＤアレイを用いることができるが、「ｎ個の光源をレーザ光源とし、これらｎ個の光源から放射されるレーザ光をｎ個のＡＯ変調素子（音響光学素子）の変調部に集光し、画像信号に応じて個別的に強度変調する構成」とすることができる（請求項６）。
【００１４】
また、上記請求項１〜６の任意の１に記載の光走査装置において、光源の数：ｎが、ｎ≧２である場合には「ｎ個の光源の発光波長が互いに異なる」ようにでき（請求項７）、光源の数：ｎが３であれば、これら３個の光源を「赤色、緑色、青色のレーザ光を放射するもの」として構成できる（請求項８）。この請求項８記載の光走査装置は「カラー印画紙を実体的な被走査面として光走査を行う光走査装置」として構成できる（請求項９）。
【００１５】
請求項１〜９の任意の１に記載の光走査装置において、光偏向器を回転多面鏡とし、走査結像光学系をｆθレンズとすることができる（請求項１０）。  
光偏向器として回転多面鏡を使用する場合、所謂「面倒れ」が問題となるが、この問題は「面倒れを良好に補正した回転多面鏡」を用いたり、あるいは走査結像光学系中に「面倒れを補正する長尺レンズ」を用いたり、さらには従来から知られたように、光源側からの光束をシリンドリカルレンズにより副走査方向へ集束させて回転多面鏡の偏向反射面位置の近傍に「主走査方向に長い線像」として結像させるようにし、走査結像光学系を「副走査方向に関して偏向反射面位置と被走査面位置とを共役関係とするアナモフィックな光学系」とすることによって回避することができる。
【００１６】
光偏向器としてはまた、面倒れが原理的に発生しない「回転単面鏡やガルバノミラー」を用いることもできる。
【００１７】
また、請求項１〜６の任意の１に記載の光走査装置は、これらを複数用いて周知の「タンデム型の画像形成装置」を構成することもできる。
【発明の効果】
【００１８】
上記の如く、この発明の光走査装置では、ビーム整形用のアパーチュアよりも下流側において各光束の強度を検出し、検出された各光束の光強度に基づき、各光束に対応する光源の発光強度を調整するので、「光束とアパーチュアの位置関係のずれ」に拘わらず、被走査面上に形成される光スポットの光強度を常に適正に保ち、適正な画像書き込みを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、光走査装置の実施の１形態を示している。  
図１の光走査装置は、図示されない「カラー印画紙」に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３光束により光走査を行ってカラー画像書込みを行う装置である。
【００２０】
符号１Ｒ、１Ｇ、１Ｂで示す「光源」はそれぞれレーザ光源である。光源１Ｒは波長：６９０ｎｍの赤色レーザ光束を放射する。光源１Ｇは波長：５３２ｎｍの緑色レーザ光束を放射し、光源１Ｂは波長：４７３ｎｍの青色レーザ光束を放射する。レーザ光源１Ｇ、１Ｂから放射されるレーザ光束は所謂「高調波成分」である。
【００２１】
光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂから放射される各色レーザ光束はそれぞれ対応する変調手段２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを透過し、画像信号に応じて変調される。変調手段２Ｒ、２Ｇ、２Ｂは「ＡＯ変調素子（音響光学素子）」であり、光走査に供せられるのは「画像信号に応じて回折された光束（変調された光束）」である。
【００２２】
光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂから放射された各色レーザ光束は、光源に含まれる集光レンズの作用により、各光源に対応する変調手段２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの変調部に向かって、光束径：０．１ｍｍ程度に集光され、変調手段２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを通過した「変調された光束」は「発散性の光束」となってコリメートレンズ３Ｒ、３Ｇ、３Ｂに入射して平行光束化されたのち、アパーチュアＡＰＲ、ＡＰＧ、ＡＰＢの開口部を通過して「ビーム整形」され、ミラー４Ｒ、４Ｇ、４Ｂにより光路を屈曲されてシリンドリカルレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂにより副走査方向へ集光され、ダイクロイック膜を有する光路合成素子６により「１本の光束」に合成され、光偏向器としての回転多面鏡７の偏向反射面に入射する。
【００２３】
回転多面鏡７が等速回転すると、上記合成された光束は等角速度的に偏向しつつ、走査結像光学系である「ｆθレンズ」を構成するレンズ８、９、１０を透過し、図示されない被走査面（実体的には「カラー印画紙」である。）上に光スポットを形成し、走査線１１を等速的に光走査して光書込みを行う。カラー印画紙は、走査線１１に直交する副走査方向へ等速で搬送され、この搬送に伴い、主走査が副走査方向に繰返されて２次元的なカラー画像が書込まれていく。
【００２４】
回転多面鏡７により偏向された各色レーザ光束は、レンズ８、９、１０により結像されるが、光走査開始位置へ向かう光束は、レンズ８、９を透過した時点でミラー１２により反射されて光検出器１３に入射して検出される。光検出器１３の検出信号に基づいて、光スポットによる光書込みの開始の同期がとられ、光書込み開始位置が揃えられる。
【００２５】
図１に示すように、アパーチュアＡＰＲ、ＡＰＧ、ＡＰＢによりビーム整形された各光束は、ビームスプリッタ１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂを透過し、その一部（光強度にして３〜５％程度、各ビームスプリッタの分離率として所定の値に設定される。）が、光路外へ分離され、分離された光束は光センサ１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂに受光される。光センサ１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂの出力は制御手段１７に入力する。
【００２６】
制御手段１７はマイクロコンピュータ等により構成され、光走査装置の全般を制御するが、その制御機能の一部として「光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの発光強度を調整する機能」を設定されており、このように設定された機能が、光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの発光強度を調整するが、この調整は、光センサ１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂの出力が、予め設定された出力値となるように行われる。このように調整を行えば、各ビームスプリッタの光束分離率は一定であるから「各光束とアパーチュアの位置関係のずれ」に拘わらず、常に「所定の光強度の光束」を光偏向器７側へ向かわせることができる。
【００２７】
従って、この実施の形態では、光検出手段が、アパーチュアＡＰＲ、ＡＰＧ、ＡＰＢよりも下流側の光路上に配置されて各光束の一部を分離する３個のビームスプリッタ１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂと、これらビームスプリッタにより分離された各分離光束の強度を検出する３個の光センサ１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂとを有し、調整手段は制御手段１７に設定された「光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの発光強度を調整する機能」として実現される。
【００２８】
図２は光走査装置の実施の別形態を示している。煩雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものについては図１におけると同一の符号を付した。この光走査装置も、図示されない「カラー印画紙」に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３光束により光走査を行って、カラー画像書込みを行う装置である。
【００２９】
光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂから放射される各色レーザ光束は、それぞれ対応する変調手段２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ（ＡＯ変調素子）を透過し、画像信号に応じて変調される。光走査に供せられるのは「画像信号に応じて回折された光束（変調された光束）」である。各レーザ光束は変調手段２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの変調部に光束径：０．１ｍｍ程度に集光され、変調された光束は「発散性の光束」となる。
【００３０】
変調された各光束は「光源側からの発散性の光束」として、コリメートレンズ３Ｒ、３Ｇ、３Ｂにより平行光束化され、アパーチュアＡＰＲ、ＡＰＧ、ＡＰＢの開口部を通過して「ビーム整形」され、ミラー４Ｒ、４Ｇ、４Ｂにより光路を屈曲されたのち、ダイクロイック膜を有する光路合成素子６により「１本の光束」に合成され、光偏向器としての揺動鏡７０の偏向反射面に入射する。
【００３１】
揺動鏡７０が揺動すると、合成された光束は正弦振動的に偏向しつつ、走査結像光学系を構成するレンズ８Ａ、９Ａ、１０Ａを透過し、図示されない被走査面（実体的には「カラー印画紙」である。）上に光スポットを形成し、走査線１１を等速的に光走査して光書込みを行う。カラー印画紙は、走査線１１に直交する副走査方向へ等速で搬送され、この搬送に伴い、主走査が副走査方向に繰返されて２次元的なカラー画像が書込まれていく。
【００３２】
レンズ８Ａ、９Ａ、１０Ａにより構成される走査結像光学系は「正弦振動的に偏向する各偏向光束による光スポットが被走査面上で等速的に移動する」ように等速性を補正されている。
【００３３】
回転多面鏡７により偏向され、光走査開始位置へ向かう光束は、レンズ８Ａ、９Ａを透過した時点でミラー１２により反射されて光検出器１３に入射して検出される。光検出器１３の検出信号に基づいて、光スポットによる光書込みの開始の同期がとられ、光書込み開始位置が揃えられる。
【００３４】
この実施の形態においては、図１の形態におけるシリンドリカルレンズが無いので、光偏向器として面倒れのない揺動鏡７０が用いられている。勿論、光偏向器として「面精度を十分に高め、面倒れを実質的になくした回転多面鏡を用いることもできるし、あるいは走査結像光学系中に「面倒れを補正する長尺レンズ」を用いれば、通常の回転多面鏡を用いても良い。
【００３５】
図２の実施の形態においては、光走査開始（光スポットによる光書込みの開始）の同期用センサである光検出器１３が「光検出手段（光センサ）」を兼ねている。即ち、光センサである光検出器１３の出力はマイクロコンピュータ等である制御手段１７に入力する。制御手段１７は光走査装置の全般を制御するが、その制御機能の一部として「光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの発光強度を調整する機能」を設定されており、このように設定された機能により光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの発光強度を調整する。
【００３６】
制御手段１７はまた、設定された「光検出器１３の出力に基づき、光走査開始のタイミングを設定する機能」に基づき光走査開始の同期を取る。
【００３７】
この実施の形態の場合、光走査を開始する前に、光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂが順次個別的に発光され、光検出器１３によりこれら光源からの光束の光強度を個別的に検出し、検出結果に基づき、各光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの発光強度を「所定の大きさ」とするように調整する。この調整は、例えば、光源１Ｒを連続点灯させ、変調手段２Ｒによる変調も連続変調として、光検出器１３による検出を繰り返しつつ、光源１Ｒの発光強度を調整し、光検出器１３が検出する光強度が所定の値となるように行い、他の光源１Ｇ、１Ｂに対しても上記と同様にして調整を行うことによって実行すれば良い。
【００３８】
あるいはまた、光検出器１３が検出する光強度と発光強度調整量との対応関係を「テーブルもしくは演算式」で記憶しておき、光検出器１３による検出値に基づき発光強度調整量を決定して、各光源の発光強度の調整量を決定してもよい。
【００３９】
光走査装置における「光束とアパーチュアの位置関係のずれ」は、電源投入後の装置内温度の上昇によるものが大きな割合をしめる。従って、光源の発光強度の調整は、このような温度変化を考慮して、例えば１日に数回の割合で行うようにしても良いし、光走査装置が使用されるたびに行うようにしてもよい。
【００４０】
図１（図２）に実施の形態を示した光走査装置は、ｎ（＝３）個の光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂから放射されるｎ本の光束を、ｎ個の変調手段２Ｒ、２Ｇ、２Ｂによりそれぞれ画像信号に応じて個別的に強度変調し、強度変調された各光束を単一の光偏向器７（７０）により偏向させ、偏向された各光束を走査結像光学系８、９、１０（８Ａ、９Ａ、１０Ａ）により被走査面上に集光させてｎ個の光スポットを形成し、被走査面を等速的に光走査する光走査装置において、強度変調された各光束のビーム整形を光偏向器による偏向以前に行うアパーチュアＡＰＲ、ＡＰＧ、ＡＰＢと、このアパーチュアよりも下流側において各光束の強度を検出する光検出手段１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂ、１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂ（１３）と、この光検出手段が検出する各光束の光強度に基づき、各光束に対応する光源の発光強度を調整する調整手段１７とを有する（請求項１）。
【００４１】
図１の光走査装置では、光検出手段が、アパーチュアＡＰＲ、ＡＰＧ、ＡＰＢよりも下流側の光路上に配置されて各光束の一部を分離するｎ（＝３）個のビームスプリッタ１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂと、これらビームスプリッタにより分離された各分離光束の強度を検出するｎ個の光センサ１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂとを有し、調整手段１７が、各光センサ１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂが検出する各光束の光強度に基づき、各光束に対応する光源の発光強度を調整する（請求項２）。
【００４２】
図２の光走査装置では、光検出手段が、光偏向器７０により偏向された各光束を有効走査領域外で検出する光センサ１３であり（請求項３）、光源の数：ｎ＝３≧２で、光検出手段が、ｎ本の偏向光束に共通化された単一の光センサ１３であり（請求項４）、単一の光センサ１３が有効走査領域外の走査開始側において各光束を検出し、光走査開始の同期用センサを兼ねている（請求項５）。
【００４３】
図１、図２の光走査装置では、ｎ（＝３）個の光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂがレーザ光源であり、光源から放射されるレーザ光がｎ個のＡＯ変調素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの変調部に集光され、画像信号に応じて個別的に強度変調される（請求項６）。
【００４４】
また、図１、図２の光走査装置は、ｎ≧２で、ｎ（＝３）個の光源は発光波長が互いに異なり（請求項７）、光源の数：ｎが３で、これら３個の光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂが、赤色、緑色、青色のレーザ光を放射するものであり（請求項８）、カラー印画紙を実体的な被走査面として光走査を行う。そして、図１の光走査装置では、光偏向器が回転多面鏡７であり、走査結像光学系８、９、１０がｆθレンズである（請求項１０）。
【００４５】
なお、図１の光走査装置から、ビームスプリッタ１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂ、光センサ１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂを除き、図２の光走査装置の場合と同様にして、光検出器１３の出力により各光源の発光強度を調整するようにできることは言うまでもない。
【００４６】
上には、ｎ＝３の場合を説明したが、ｎ＝１の場合やｎ＝２の場合、あるいはｎ≧４の場合にもこの発明を適用できることは言うまでもない。また、例えば、ｎ≧２とし、光導電性感光体の感光面を実質的な被走査面として、マルチビーム走査方式で光走査する光走査装置としてこの発明を実施することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】光走査装置の実施の１形態を説明するための図である。
【図２】光走査装置の実施の別形態を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４８】
１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ      光源
３Ｒ，３Ｇ、３Ｂ      コリメートレンズ
ＡＰＲ、ＡＰＧ、ＡＰＢ      ビーム整形用のアパーチュア
７      光偏向器（回転多面鏡）
８、９、１０      走査結像光学系
１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂ      ビームスプリッタ
１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂ      光センサ
【図１】
2005181526.tif 000003
【図２】
2005181526.tif 000004