(57)【要約】【課題】ＶＣＳＥＬを用いた走査光学装置において、十分な光出力と光量の安定性を確保する手段を提案すること。【解決手段】レーザ光源と、該レーザ光源から出力されたレーザ光束を偏向する偏向器と、該偏向器によって偏向されたレーザ光束を被走査面上に結像する結像手段と、該レーザ光束の走査方向の同期信号を出力する同期検知手段と、該レーザ光源の光量を検知する光量検知手段を有する走査光学装置において、該偏向器によって偏向された光束の一部を２つの光束に分岐させ、該分岐された光束のうち、一方を同期検知手段に導光し、他方を光量検知手段に導光するビーム分岐手段を有することを特徴としている。【選択図】図１
2005202042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源と、該レーザ光源から出力されたレーザ光束を偏向する偏向器と、該偏向器によって偏向されたレーザ光束を被走査面上に結像する結像手段と、該レーザ光束の走査方向の同期信号を出力する同期検知手段と、該レーザ光源の光量を検知する光量検知手段を有する走査光学装置において、
前記偏向器によって偏向された光束の一部を２つの光束に分岐させ、該分岐された光束のうち、一方を前記同期検知手段に導光し、他方を前記光量検知手段に導光するビーム分岐手段を有する走査光学装置。
【請求項２】
前記レーザ光源は、半導体基板面と垂直な方向にレーザ光を放射する、垂直共振器型面発光レーザであることを特徴とする請求項１記載の走査光学装置。
【請求項３】
前記レーザ光源は、複数の発光点を有するマルチビームレーザであることを特徴とする請求項１又は２記載の走査光学装置。
【請求項４】
前記ビーム分岐手段は、ハーフミラーであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の走査光学装置。
【請求項５】
前記ビーム分岐手段は、平凸レンズであって、該平凸レンズの平面側にハーフミラーコートを施したものであることを請求項１〜３の何れかに記載の走査光学装置。
【請求項６】
前記光量検知手段が、前記レーザ光源を駆動するレーザ駆動回路基板上に設置されていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の走査光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置において、感光体上にレーザ光を走査して書き込みを行う走査光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、活性層に直角な方向にレーザビームを出射する垂直共振器型の面発光レーザ（以下、ＶＣＳＥＬと称す）が知られている。このＶＣＳＥＬは、端面出射型の半導体レーザと異なって、駆動電流が低く発熱が少ない、レーザアレイを形成し易い等の利点を有するものであり、種々の分野への適用が考えられている。特に、電子写真プリンタにおいては、アレイ化し易いという特徴を生かし、複数の走査線を同時に書き込むマルチビーム走査光学装置への搭載が提案されている。
【０００３】
しかし、ＶＣＳＥＬは一般的に一方向のみにしかレーザ光を出射しないため、端面発光型の半導体レーザのような光量のモニタができないという欠点があった。
【０００４】
即ち、端面発光型の半導体レーザは図７（ａ）のような形態をしており、フロント光を書込み用に、リア光を光量モニタ用に使っていた。一方、面発光レーザは図７（ｂ）のような形態をしており、リア側にレーザ光が出射せず、光量モニタ用のフォトダイオードを設けることができない。
【０００５】
その解決手段として、例えば特許文献１や特許文献２が挙げられる。これらは、書込み用に用いられるレーザ光束をハーフミラー等で分岐させ、分岐したレーザ光束の一方を書込み用に用い、他方をフォトダイオードに入射させて光量モニタに用いるというものである。
【０００６】
又、別の解決手段として、特許文献３がある。これは、主走査方向の同期検知に使うフォトダイオードを用いて光量をモニタするというものである。
【０００７】
【特許文献１】特開平２００２−４０３５０号公報
【特許文献２】特開平８−３３０６６１号公報
【特許文献３】特開平９−２３０２５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記公知例では以下に述べるような問題があった。
【０００９】
１．一般的にＶＣＳＥＬは端面発光レーザよりも低出力である。端面発光レーザでは近年は数１０ｍＷの高出力レーザが実現しているが、ＶＣＳＥＬは数ｍＷの出力が限界である。そのため、書込み用に用いられるレーザ光束をハーフミラー等で分岐させる方法では、書込みに用いるレーザ光束の光量が半減し、充分な光量が得られない。
【００１０】
２．同期検知用のフォトダイオードを用いた場合、充分な時間光量モニタをすることができず、安定した光量制御ができない。その様子を図８及び図９を用いて説明する。
【００１１】
図８は走査光学装置の構成を示すもであり、７１は複数の発光点７１ａ，７１ｂから各々レーザ光束を発するレーザ光源、７２はコリメータレンズ、７３はシリンドリカルレンズ、７４はポリゴンミラー、７５は走査レンズ、７６は反射ミラー、７７はフォトダイオード、７８はレーザコントローラ、７９は感光体である。
【００１２】
ここで、レーザ光源７１から発した複数のレーザ光束は、コリメータレンズ７２で平行光束に変換され、シリンドリカルレンズ７３で線像に収束され、ポリゴンミラー７４の回転によって偏向され、走査レンズ７５を通って感光体７９上に結像する。又、走査レンズ７５を通過したレーザ光束の一部は反射ミラー７６で反射され、フォトダイオード７７に入射し、同期検知及び光量検出が行われる。レーザコントローラ７８は、フォトダイオード７７の出力に伴い、レーザ光源７１の点灯や光量を制御する。
【００１３】
図９は上から発光点７１ａ，７１ｂの発光状態、フォトダイオード７７の出力、同期信号を示す。
【００１４】
ここで、同期検知センサの手前でまず発光点７１ａを発光させる。すると、回転多面鏡の回転によってフォトダイオード７７に発光点７１ａから出射したレーザ光束が入射し、同期信号が出力され、光量制御の動作も行われるが、直後に発光点７１ａが消灯される（状態Ａ）。これは、すぐに消灯することで、次に来る発光点７１ｂからのレーザ光束でセンサから確実に信号の立上りを得るためである。すると、直ちに発光点７１ｂが点灯され、予め決められた時間だけ点灯し、その後消灯される（状態Ｂ）。
【００１５】
ここで、レーザの光量をモニタできる時間は、状態Ａと状態Ｂの間であり、状態Ａの場合は同期検知センサに入射した直後に消灯するため、十分な時間が取れない。レーザの光量を制御する場合には駆動回路の応答に遅延があるため、規定光量に収束するのに時間Ｔｓが掛かる。状態Ａのように短時間しかモニタできない場合には、光量が収束する前にサンプリングを終了してしまう。すると、発光点７１ａは各走査線ごとに光量に差が出てしまったり、発光点７１ａと７１ｂで光量差が生じたりして、出力画像に濃淡ムラを生じてしまう。
【００１６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、ＶＣＳＥＬを用いた走査光学装置において、十分な光出力と光量の安定性を確保する手段を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するため、本発明は、レーザ光源と、該レーザ光源から出力されたレーザ光束を偏向する偏向器と、該偏向器によって偏向されたレーザ光束を被走査面上に結像する結像手段と、該レーザ光束の走査方向の同期信号を出力する同期検知手段と、該レーザ光源の光量を検知する光量検知手段を有する走査光学装置において、該偏向器によって偏向された光束の一部を２つの光束に分岐させ、該分岐された光束のうち、一方を同期検知手段に導光し、他方を光量検知手段に導光するビーム分岐手段を有することを特徴としている。
【００１８】
又、前記レーザ光源は、半導体基板面と垂直な方向にレーザ光を放射する、垂直共振器型面発光レーザを用いていることも特徴としている。
【００１９】
又、前記レーザ光源は、複数の発光点を有するマルチビームレーザであることも特徴としている。
【００２０】
又、前記ビーム分岐手段は、ハーフミラーであっても良い。
【００２１】
又、前記ビーム分岐手段は、平凸レンズの平面側にハーフミラーコートを施した形態であっても良い。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、安定で高出力の書込み光量を得ることができ、出力画像の濃淡ムラを防ぎ、高画質で高速な画像形成装置に適した走査光学装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２４】
＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１を示す図画であり、同図において、１はレーザ光源ユニット、２はシリンドリカルレンズ、３はポリゴンミラー、４はスキャナモータ、５は１つ又は複数のレンズ等で構成される走査レンズ、６はハーフミラー、７は同期検知センサ、８は集光レンズ、９は光量検知センサ、１０は例えば感光体等の被走査面である。
【００２５】
図２はレーザ光源ユニット１の模式図である。尚、これ以降は説明の簡略化のために、２本の走査線を同時に書き込む２ビーム走査光学装置について述べる。
【００２６】
同図において、２１は垂直共振器型面発光レーザ（以下、ＶＣＳＥＬと称す）、２２ａ，２２ｂはＶＣＳＥＬ２１に設けられた複数の発光点、２３はコリメータレンズであり、各発光点２２ａ，２２ｂは発散光のレーザ光束Ｌａ，Ｌｂを発し、コリメータレンズ２３に入射した後、平行光束Ｌ１ａ，Ｌ１ｂに変換され、レーザ光源ユニット１外に発せられる。  又、発光点２２ａ，２２ｂは各々独立変調可能になっている。
【００２７】
図１において、レーザ光源ユニット１から発せられたレーザ光束Ｌ１ａ，Ｌ１ｂはシリンドリカルレンズ２に入射し、主走査方向（紙面に平行な方向）に長い線像としてポリゴンミラー３の反射面３ａ上に結像する。ポリゴンミラー３はスキャナモータ４によって回転駆動され、レーザ光束Ｌ１ａ，Ｌ１ｂを偏向する。
【００２８】
偏向されたレーザ光束は走査レンズ５を通過して、その大部分が被走査面１０上に結像、走査される。
【００２９】
一方、走査レンズ５を通過したレーザ光束のうちの一部（Ｌ２ ）はハーフミラー６に入射する。
【００３０】
ハーフミラー６は入射した光の強度のうちの一部（典型的には半分）を反射し、一部を透過する。
【００３１】
ハーフミラー６によって反射されたレーザ光束Ｌ３ は、同期検知センサ７に入射し、同期信号を発するために用いられる。
【００３２】
一方、ハーフミラー６を透過したレーザ光束Ｌ４ は、集光レンズ８に入射し、光量検知センサ９上に結像され、光量制御に用いられる。
【００３３】
ここで、複数の発光点２２ａ，２２ｂから発せられた各々のレーザ光束は、被走査面１０上では図３のように並んで走査される。
【００３４】
即ち、発光点２１ａ，２１ｂから発せられ、被走査面１０上に結像された各々のビームスポット３１ａ，３１ｂは主走査方向（矢印Ｓ方向）、副走査方向（矢印Ｐ方向）にそれぞれＸ，Ｙだけ離間するように配置されている。ここで、距離Ｙは、本走査光学装置が搭載される画像形成装置の解像度で決定され、例えば解像度６００ｄｐｉであれば、４２．３μｍである。そして、ポリゴンミラー３の回転によって、ビームスポット３１ａ，３１ｂが同時に被走査面上１０上を走査し、２倍の印字速度で画像を出力することができる。
【００３５】
次に、本実施の形態の走査光学装置のレーザ発光シーケンスについて図４を用いて説明する。
【００３６】
同図は、上から発光点２２ａ、発光点２２ｂの発光状態、光量検知センサの出力、同期検知センサの出力、同期信号を示す。尚、発光点２２ａが主走査方向に先行して走査される。
【００３７】
走査線毎のレーザの発光は、先ず、発光点２２ａから出射され、ハーフミラー６を透過したレーザ光束が光量検知センサ９に入射する位相にポリゴンミラー３がなった直後に発光点２２ａを点灯する。すると、光量検知センサ９は発光点２２ａの光量に比例した出力を発し、不図示の光量制御手段によって発光点２２ａの光量が規定値になるように制御が開始される。
【００３８】
更に、ポリゴンミラー３が回転すると、発光点２２ａからのレーザ光束が同期検知センサ７に入射し、発光点２２ａからのレーザ光束による走査線の同期信号が出力される。
【００３９】
同期信号が出力されると、発光点２２ａは消灯され、光量制御手段の光量制御も終了する。
【００４０】
次に、発光点２２ｂを点灯し、（この時には発光点２２ｂから出射し、ハーフミラー６を透過したレーザ光束は、光量検知センサ９に入射している）光量検知センサ９から発光点２２ｂの光量に比例した出力が発せられ、不図示の光量制御手段が発光点２２ｂの光量が規定値になるように制御を開始する。
【００４１】
その後、ポリゴンミラー３の回転によって、発光点２２ｂのレーザ光束が同期検知センサ７に入射し、発光点２２ｂからのレーザ光束による走査線の同期信号を出力する。
【００４２】
その後、発光点２２ｂのレーザ光束が光量検知センサ９から外れる直前に発光点２２ｂは消灯され、光量制御手段の光量制御も終了する。
【００４３】
そして、同期信号から規定の時間（Ｔｄ）が経過した後、画像の書込みが行われ、書込み終了の後、次の走査線の書込み前に、同様のシーケンスが繰り返される。
【００４４】
本実施の形態の特徴は、ハーフミラー６によってレーザ光束Ｌ２を分割し、その一方を同期検知に、もう一方を光量制御に用いることによって、光量制御が収束するのに必要な時間（図４のＴｓ）以上の光量検知時間を充分に取ることができるようにしたことにある。即ち、レーザ光束が始めのビーム２２ａが同期検知センサ７に入るよりも前に光量センサ９に達するように構成したことが特徴である。又、実際の書き込み時には、レーザ光束は分割されることなく、光量を全て利用することができるのは勿論である。これによって、安定した書込み光量を得ることができる。
【００４５】
尚、本実施の形態では、レーザ光源として、ＶＣＳＥＬを用いているが、端面発光型のレーザであっても良く、この場合でも、従来のようにリア光を用いて光量を検知する場合に比べ直接フロント光を検知できるため、高い安定性が得られる。これは、後述する他の実施の形態でも同様である。
【００４６】
＜実施の形態２＞
図５は本発明の実施の形態２を示す図画である。
【００４７】
本実施の形態では、実施の形態１で用いたハーフミラー６の代わりにビーム分岐レンズ５１を用いている。
【００４８】
ビーム分岐レンズ５１は入射面５１ａが平面で、表面にハーフミラーコートが施されており、入射した光の一部（典型的には半分）を反射し、一部を透過する。又、出射面５１ｂは凸面形状になっており、ビーム分岐レンズ５１を透過したレーザ光束Ｌ４は光量センサ９上に集光する。尚、その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００４９】
本実施の形態を用いれば、実施の形態１の特徴に加え、集光レンズ６がいらないため、コストダウンをすることができ、より望ましい。
【００５０】
＜実施の形態３＞
図６は本発明の実施の形態３を示す図画である。
【００５１】
同図において、６１は反射ミラー、６２はレーザ駆動基板である。
【００５２】
レーザ駆動基板６２上には不図示のレーザ駆動回路及び光量検知センサ９が実装されている。
【００５３】
本実施の形態では、ハーフミラー６を透過したレーザ光束は、反射ミラー６１で反射され、レーザ駆動回路基板６２上に実装された光量検知センサ９に導光され、光量検知が行われる。
【００５４】
本実施の形態の構成を採ることによって、光量検知センサ９とレーザを駆動させるレーザ駆動回路を一体の基板上に設けることができ、光量検知センサ９とレーザ駆動回路との距離を短くでき、光量制御時にレーザを高速で発光させることから生じる放射ノイズの低減や、外乱ノイズによる光量検知誤差を低減させることができる。
【００５５】
又、本実施の形態では、反射ミラー６１と、結像レンズ８を設けているが、反射ミラー６１を凹面ミラーとして収束作用を持たせ、結像レンズ８を省略しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置において、感光体上にレーザ光を走査して書き込みを行う走査光学装置に対して適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る走査光学装置の図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るレーザ光源ユニットの図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るレーザスポットの配置を表す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る走査光学装置のレーザ発光シーケンスの図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る走査光学装置の図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る走査光学装置の図である。
【図７】レーザの構造を表す図である。
【図８】従来例を示す図である。
【図９】従来例のレーザ発光シーケンスを表す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  レーザ光源ユニット
３   ポリゴンミラー
６  ハーフミラー
７  同期検知センサ
８  集光レンズ
９  光量検知センサ
２１  ＶＣＳＥＬ
２２ａ，２２ｂ  発光点
５１  ビーム分岐レンズ
【図１】
2005202042.tif 000003
【図２】
2005202042.tif 000004
【図３】
2005202042.tif 000005
【図４】
2005202042.tif 000006
【図５】
2005202042.tif 000007
【図６】
2005202042.tif 000008
【図７】
2005202042.tif 000009
【図８】
2005202042.tif 000010
【図９】
2005202042.tif 000011