(57)【要約】【課題】  レーザビームの強度を高精度に調整することにより、高精度な階調を表現する。【解決手段】  画像形成装置は、レーザ光源ユニット１８と、ポリゴンミラー２０と、感光体ドラム２４と、を備える画像形成装置である。レーザ光源ユニット１８は、連続発振するレーザビームを出射する半導体レーザ１２と、入射したレーザビームの一部を出射する複数の光変調部４６を有する空間光変調器１６と、複数の光変調部４６のオンオフを制御することにより、出射するレーザビームの強度を調整する制御部４３と、を有する。【選択図】  図２
2007007975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源ユニットと、
前記レーザ光源ユニットから出射されたレーザビームの照射により静電潜像が形成される感光体と、
前記レーザ光源ユニットから出射されたレーザビームを偏向し、前記感光体上を走査させる偏向器と、を備え、
前記レーザ光源ユニットは、
連続発振するレーザビームを出射する半導体レーザと、
印加する電界に応じて屈折率が変化する光変調膜と、前記光変調膜に電界を印加する電極対と、をそれぞれ含む複数の光変調部を有し、前記複数の光変調部は連続発振するレーザビームの一部を出射する機能を持つ空間光変調器と、
前記複数の光変調部のオンオフを制御することにより、出射するレーザビームの強度を調整する制御部と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記レーザ光源ユニットは、前記半導体レーザから出射されるレーザビームを略平行光にして前記空間光変調器に入射させるレンズをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記複数の光変調部は、レーザビームを出射する領域の面積がそれぞれ異なることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記光変調部は、前記光変調膜が２つの反射層に挟設されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記光変調膜は、印加した電界の２乗に比例して屈折率が変化する電気光学材料で形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記電気光学材料は、チタン酸ジルコン酸鉛またはチタン酸ジルコン酸ランタン鉛であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記空間光変調器は、半導体基板上に形成されることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関し、特にレーザビームの強度を変調することによって階調を表現可能な画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル複写機や、レーザプリンタなどの画像形成装置では、画像データに応じて変調されたレーザビームで感光体ドラム上を走査することによって、感光体上に静電潜像を形成している。こうした画像形成装置において、階調性を有する画像を形成する方法として、１画素ごとにレーザビームの強度を変調して照射されるエネルギーを変化させて階調を得る強度変調が提案されている。
【０００３】
レーザビームの強度を変調することによって階調を表現する場合、感光体ドラム上に照射されるレーザビームの強度を変化させると、感光体上に形成される静電潜像の画素の大きさが変化するので、階調性のある画像を形成することができる。
【０００４】
半導体レーザは、駆動電流を変化させることによって、出射するレーザビームの強度が変化するという特性を有する。したがって、従来、半導体レーザの駆動電流を制御することによってレーザビームの強度を変調して、階調表現を行っていた（たとえば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−８６７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、半導体レーザは、その駆動電流に対するレーザビームの強度が温度により影響を受けやすいという特性（ドループ特性）を有しているため、高精度にレーザビームの強度を調整することが難しく、結果として高精度な階調表現を行うことができないという問題がある。また、駆動電流によってレーザビームの強度を制御する場合、駆動電流にノイズが重畳すると、高精度な階調表現を行うことができないという問題もある。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、感光体を走査するレーザビームの強度を高精度に調整することにより、高精度な階調を表現することのできる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の画像形成装置は、レーザ光源ユニットと、レーザ光源ユニットから出射されたレーザビームの照射により静電潜像が形成される感光体と、レーザ光源ユニットから出射されたレーザビームを偏向し、感光体上を走査させる偏向器と、を備える。レーザ光源ユニットは、連続発振するレーザビームを出射する半導体レーザと、印加する電界に応じて屈折率が変化する光変調膜と光変調膜に電界を印加する電極対とをそれぞれ含む複数の光変調部を有し、複数の光変調部は連続発振するレーザビームの一部を出射する機能を持つ空間光変調器と、複数の光変調部のオンオフを制御することにより、出射するレーザビームの強度を調整する制御部と、を有する。
【０００８】
この態様によると、空間光変調器の有する複数の光変調部のオンオフをそれぞれ制御するだけで、レーザビームの強度を調整することができるので、高精度にレーザビームの強度を調整することが可能となり、高精度な階調を表現可能な画像形成装置を実現できる。また、それぞれの光変調部はデジタル的にオンオフしているだけなので、レーザビームの強度がノイズによる影響を受けにくい。また、半導体レーザの駆動電流は変化させずに連続発振させているので、ドループ特性の影響によるレーザビームの強度変動は少ない。また、電気光学効果を利用して光変調部を構成しているので、高速な強度変調にも対応することができる。
【０００９】
レーザ光源ユニットは、半導体レーザから出射されるレーザビームを略平行光にして空間光変調器に入射させるレンズをさらに備えてもよい。この場合、半導体レーザから出射されるレーザビームが拡散光である場合であっても、略平行光として空間光変調器に入射させることができる。
【００１０】
複数の光変調部は、レーザビームを出射する領域の面積がそれぞれ異なってもよい。この場合、レーザビームを出射する領域の面積を等しく形成した場合よりもレーザビームの強度を多段階に調整でき、多階調な画像を表現することができる。
【００１１】
光変調部は、光変調膜が２つの反射層に挟設されてもよい。この場合、光変調部はファブリペロー型の共振器構造となり、反射型の光変調器を構成することができる。
【００１２】
光変調膜は、印加した電界の２乗に比例して屈折率が変化する電気光学材料で形成されてもよい。また、電気光学材料は、チタン酸ジルコン酸鉛またはチタン酸ジルコン酸ランタン鉛であってもよい。この場合、好適に光変調部を構成することができる。
【００１３】
空間光変調器は、半導体基板上に形成されてもよい。この場合、半導体基板に空間光変調器の制御回路を集積化して形成することができるので、空間光変調器とその制御回路の小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る画像形成装置によれば、感光体を走査するレーザビームの強度を高精度に調整することにより、高精度な階調を表現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置１０の全体構成を示す概略断面図である。図１に示すように、画像形成装置１０は、レーザ走査装置８０と、感光体ドラム２４と、帯電装置２６と、現像装置７４と、転写装置７８と、定着装置７２と、クリーナー２８と、を備える。
【００１６】
レーザ走査装置８０は、レーザ光源ユニットと、コリメータレンズと、ポリゴンミラー２０と、ｆ・θレンズ２２と、平面鏡７６と、を備える。レーザ光源ユニットおよびコリメータレンズは、ポリゴンミラー２０の背面に隠れるため、図１には図示していない。レーザ走査装置８０についての詳細な構成および動作は後述するが、レーザ走査装置８０は、レーザ光源ユニットから出射されたレーザビームをポリゴンミラー２０によって偏向し、感光体ドラム２４の感光面上を走査させる機能を有する。このときのレーザビームの走査する方向を主走査方向とよぶ。レーザ光源ユニットから出射されるレーザビームは、画像データの階調に応じて、強度が変調されている。
【００１７】
感光体ドラム２４は、レーザ光源ユニットから出射されたレーザビームの照射により静電潜像が形成される感光体である。感光体ドラム２４は、円柱状の形状をしており、その外周面が感光面となっている。感光体ドラム２４は、図示しないモータによって、回転させられる。感光体ドラム２４の外周には、感光体ドラム２４の感光面に電子などを付着させて一定のマイナス電位に帯電させる帯電装置２６が設けられている。帯電した感光体ドラム２４の感光面上にレーザ走査装置８０からレーザビーム８２が照射されると、ある一定の閾値以上の強度で照射された部分の電荷が除去される。この電化が除去された部分が静電潜像の１画素に対応する。レーザビームの強度が変化すると、この画素の大きさも変化する。すなわち、レーザビームの強度が大きくなると、画素の大きさが大きくなり、現像工程において多くのトナーが付着するので濃度の濃い画像が形成される。逆に、レーザビームの強度が小さくなると、画素の大きさが小さくなり、付着するトナーが少なくなるので濃度の薄い画像が形成される。
【００１８】
感光体ドラム２４に対する１回の主走査方向の走査が完了すると、感光体ドラム２４は、所定量だけ回転し、再び主走査方向への走査が行われる。この動作を繰り返すことにより、感光体ドラム２４上に２次元的な静電画像が形成されていく。この行程を露光行程という。
【００１９】
また、感光体ドラム２４の外周側には、現像装置７４が設けられる。現像装置７４は、感光体ドラム２４上に形成された静電潜像に対して、トナーを攪拌しながら付着させる現像工程を行う機能を有する。
【００２０】
また、感光体ドラム２４の外周には、転写装置７８が設けられる。転写装置７８は、記録用紙７０が感光体ドラム２４の近傍を搬送される際に、記録用紙７０に逆電荷をかけることによってトナーを記録用紙７０に転写する機能を有する。トナーが転写された記録用紙７０は、定着装置７２に搬送され、熱または圧力を加えることによってトナーが記録用紙７０に定着される。
【００２１】
また、感光体ドラム２４の外周には、クリーナー２８が設けられる。クリーナー２８は、転写装置７８を通過した感光体ドラム２４表面に残留しているトナーを除去する清掃機能を有する。以上の帯電、露光、現像、転写、定着、清掃の各工程を順次行うことによって、記録用紙７０に画像が形成される。
【００２２】
図２は、レーザ走査装置８０の構成を示す斜視図である。レーザ走査装置８０は、上述したように、レーザ光源ユニット１８と、収束レンズ８８と、ポリゴンミラー２０と、ｆ・θレンズ２２と、平面鏡７６と、を備える。
【００２３】
レーザ光源ユニット１８は、半導体レーザ１２と、レンズ１４と、空間光変調器１６と、を備える。レーザ光源ユニット１８は、画像データに応じて強度変調されたレーザビームを出射する機能を有する。
【００２４】
半導体レーザ１２は、連続発振するレーザビームを出射する。連続発振するとは、半導体レーザ１２から出射された直後のレーザビームは変調されていないことを意味する。半導体レーザ１２の出射するレーザビームの強度は、半導体レーザ１２に内蔵されたフォトダイオード（図示せず）によってモニタされ、ＡＰＣ制御を行うことによって一定に保たれる。
【００２５】
レンズ１４は、半導体レーザ１２から出射される連続発振するレーザビームを略平行光にして空間光変調器１６に入射させる機能を有する。半導体レーザ１２から出射されるレーザビームが拡散光である場合であっても、レンズ１４を用いることによって略平行光束として空間光変調器１６に入射させることができる。レンズ１４は、ビームエキスパンダであってもよい。この場合、半導体レーザ１２の出射するレーザビームのビーム径が小さい場合であってもビーム径を拡大して空間光変調器１６に入射させることができる。
【００２６】
空間光変調器１６は、受光した連続発振するレーザビームの一部を出射する複数の光変調部４６を有する。本実施の形態に係る空間光変調器１６では、図２に示すように４つの光変調部４６を備える。
【００２７】
空間光変調器１６の詳細な構成については後述するが、電界を印加することによって屈折率が変化する電気光学材料を用いており、画像データに応じて制御部４３から出力される制御電圧Ｖｃｎｔを印加することによって各光変調部４６ごとに光の反射率を変化させることができる。すなわち、ある光変調部４６に入射したレーザビームを反射させたり（オン状態）、反射させなかったり（オフ状態）といった制御することができるので、空間光変調器１６に入射したレーザビームの強度を変化させて出射することができる。
【００２８】
レーザ光源ユニット１８から出射されたレーザビーム８２は、収束レンズ８８によって収束された後、ポリゴンミラー２０に入射する。収束レンズ８８は、複数のレンズ群から構成されていてもよい。ポリゴンミラー２０は、複数の反射面を備えており、レーザビーム８２を偏向し、感光体ドラム２４の感光面上を走査させる偏向器としての機能する。
【００２９】
ポリゴンミラー２０で、反射・偏向されたレーザビーム８２は、ビームの歪曲収差を補正するｆ・θレンズ２２と、平面鏡７６とを介して感光体ドラム２４上に結像される。なお、図２に示す以外にも、レーザビーム８２を収束させるために、シリンドリカルレンズなどの各種のレンズが用いられるが、簡略化のために省略している。
【００３０】
図３（ａ）は、空間光変調器１６の平面図である。図３（ｂ）は、空間光変調器１６の断面図である。空間光変調器１６は、反射型の空間光変調器である。図３（ａ）に示すように、空間光変調器１６は、それぞれ独立に反射率の制御が可能な光変調部４６が４つ配列されている。各光変調部４６は、２０μｍ×２０μｍ程度のサイズにて構成される。空間光変調器１６は、基板３０と、第１反射層３２と、光変調膜３４と、透明電極３６と、配線３８と、第２反射層４０と、を備える。本実施の形態に係る空間光変調器１６は、光変調膜３４が２つの反射層（第１反射層３２および第２反射層４０）に挟設される。
【００３１】
空間光変調器１６は、基板３０上に形成される。この基板３０の材料としては、表面が平坦なガラス、シリコンなどを好適に用いることができる。たとえばシリコンなどの半導体基板からなる基板３０であれば、基板上にスイッチング素子を設け、その上に空間光変調器１６を形成してもよい。この場合、空間光変調器１６とその制御回路の小型化を図ることができる。
【００３２】
基板３０上には、第１反射層３２が形成される。第１反射層３２の材料としては、たとえばＰｔなどの金属材料を好適に用いることができる。第１反射層３２の厚みは、２００ｎｍ程度とする。本実施の形態において、第１反射層３２はＰｔで形成され、この第１反射層３２は、後述するように光変調膜３４に電界を印加する電極としても機能する。この第１反射層３２は、光変調部４６ごとに分離されておらず、導通した１つの層として形成される。第１反射層３２をＰｔで形成した場合、第１反射層３２の反射率は５０％から８０％程度となる。
【００３３】
第１反射層３２の上面には光変調膜３４が設けられる。この光変調膜３４の材料としては、印加した電界に応じて屈折率が変化する固体の電気光学材料を選択する。このような電気光学材料としては、ＰＬＺＴ（チタン酸ジルコン酸ランタン鉛）、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）、ＬｉＮｂＯ３、ＧａＡ−ＭＱＷ、ＳＢＮ（（Ｓｒ，Ｂａ）Ｎｂ２Ｏ６）等を用いることができるが、特にＰＬＺＴが好適に用いられる。
【００３４】
光変調膜３４の膜厚ｔは、入射するレーザビームの入射角および波長に応じて決定され、たとえば６５０ｎｍ付近の赤色光とした場合、５００ｎｍから１５００ｎｍの範囲で形成するのが望ましい。後述のように、光変調膜３４に印加される電界は、厚み方向に印加されるため、膜厚を１５００ｎｍ以下とすることで、十分な屈折率変化を得るための電界を印加することが容易となる。また、膜厚を５００ｎｍ以上とすることで、十分な光学膜厚変化を得ることができる。
【００３５】
光変調膜３４の上面には、透明電極３６が設けられる。この透明電極３６は、光変調部４６ごとに分離されており、各透明電極３６は相互に導通していない。１つの透明電極３６が設けられた領域が、１つの光変調部４６がオンオフを制御できる領域に対応する。１つの透明電極３６の面積は、１つの光変調部４６に入射したレーザビームを反射して出射する領域の面積とほぼ等しい。透明電極３６は、たとえば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ、ＩｒＯ２などにより形成することができる。透明電極３６をＩＴＯやＺｎＯで形成した場合、その厚みは１００ｎｍ〜１５０ｎｍ程度とする。ＩｒＯ２で形成する場合には、膜厚をより薄く、例えば５０ｎｍ程度とすることが望ましい。この透明電極３６は、抵抗値と透過率がトレードオフの関係となるため、その厚みは実験的に定めてもよい。
【００３６】
透明電極３６の上面には、第２反射層４０が形成される。この第２反射層４０は、誘電体多層膜によって形成され、屈折率ｎの異なる第１誘電体膜４２、第２誘電体膜４４が交互に積層される。第１誘電体膜４２、第２誘電体膜４４の材料の組み合わせとしては、ＳｉＯ２（ｎ＝１．４８）、Ｓｉ３Ｎ４（ｎ＝２．０）を用いることができる。
【００３７】
誘電体多層膜をシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜で形成する場合、シリコン半導体集積回路の製造プロセスおよび製造装置を使用することができる。
【００３８】
誘電体多層膜は、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成することができる。ＳｉＯ２膜は、ＴＥＯＳ、Ｏ２雰囲気中で温度２００℃の条件で成長させ、Ｓｉ３Ｎ４膜は、ＳｉＨ４、ＮＨ３雰囲気中で温度２００℃の条件で好適に成長させることができる。また、誘電体多層膜は、イオンビームスパッタ法により形成してもよい。
【００３９】
第１誘電体膜４２、第２誘電体膜４４のそれぞれの膜厚ｔ１、ｔ２は、空間光変調器１６に入射する光の波長の１／４となるように設計する。すなわち、空間光変調器１６に入射する光の波長をλ、誘電体膜の屈折率をｎとすると、各誘電体膜１層分の膜厚ｔは、ｔ＝λ／（ｎ×４）となるように調節する。
【００４０】
たとえば、波長λ＝６３３ｎｍの赤色の半導体レーザが用いられる場合には、第１誘電体膜４２の膜厚ｔ１は、その材料としてＳｉＯ２（ｎ＝１．４８）とした場合、ｔ１＝６３３／（４×１．４８）＝１０６ｎｍ程度とする。また、第２誘電体膜４４の膜厚ｔ２は、材料としてＳｉ３Ｎ４（ｎ＝２．０）を用いた場合、ｔ２＝６３３／（４×２）＝７９ｎｍ程度とする。第２反射層４０を構成する誘電体膜の膜厚ｔ１、ｔ２は、必ずしも厳密にλ／（ｎ×４）に設計されている必要はない。
【００４１】
誘電体膜の材料としてはシリコン窒化膜に替えて、ＴｉＯ３（ｎ＝２．２）を用いてもよい。この場合、第２誘電体膜４４の膜厚ｔ２は、ｔ２＝６３３／（４×２．２）＝７２ｎｍ程度とする。
【００４２】
図３（ｂ）において、光変調膜３４から第２反射層４０に入射する光の反射率Ｒ２は、光変調膜３４から第１反射層３２に入射する光の反射率Ｒ１と等しくなるように設計する。反射率Ｒ１は、第１反射層３２に用いる金属材料によって定まり、Ｐｔを選択する場合、５０〜８０％となる。
【００４３】
従ってこのとき、反射率Ｒ２も５０〜８０％となるように設計する。第２反射層４０の反射率Ｒ２は、第１誘電体膜４２、第２誘電体膜４４の材料および膜厚によって調節することができる。本実施の形態においては、図３（ｂ）に示すように、第２反射層４０は、第１誘電体膜４２および第２誘電体膜４４をそれぞれ３層づつ交互に積層している。第２反射層４０において、第１誘電体膜４２、第２誘電体膜４４を積層する順番は逆であってもよい。また、反射率Ｒ２を微調節するために、第３の誘電体膜をさらに積層してもよい。
【００４４】
第２反射層４０は、金属薄膜で形成されるハーフミラーとしてもよい。この場合、誘電体多層膜を形成する場合に比べて製造工程を簡易化することができる。
【００４５】
第２反射層４０は開口されており、ビアおよび配線３８を介して透明電極３６が外部に引き出されている。配線３８の材料としてはＡｌなどが好適に用いられる。配線３８の上面には、さらに保護膜を形成してもよい。
【００４６】
本実施の形態に係る空間光変調器１６は、透明電極３６と第１反射層３２とが、電極対を形成する。第１反射層３２の電位はたとえば接地電位に固定され、透明電極３６の電位は、制御部からの制御電圧Ｖｃｎｔによって制御される。制御電圧Ｖｃｎｔは、画像データに応じて変調されたハイレベルＶＨまたはローレベルＶＬの２値をとる信号である。制御部は、画像データの階調に応じて、各光変調部４６の制御電圧Ｖｃｎｔを制御する。
【００４７】
以上のように構成された空間光変調器１６の動作について説明する。空間光変調器１６の備える４つの光変調部４６は同様の構造なので、１つの光変調部４６の動作を例として説明する。図４は、光変調部４６の動作状態を模式的に示す図である。同図において、図３と同一の構成要素には同一の符号を付している。また、簡略化のため、透明電極３６などの構成要素は省略している。
【００４８】
光変調部４６の上方から、光変調部４６に強度Ｉｉｎのレーザビームが入射される。光変調部４６の第１反射層３２、光変調膜３４、第２反射層４０は、ファブリーペロー型の共振器を構成し、入射されたレーザビームの一部が閉じこめられ、その一部が反射される。入射するレーザビームの強度をＩｉｎとし、光変調部４６によって反射されるレーザビームの強度をＩｏｕｔとするとき、光変調部４６の反射率Ｒは、Ｒ＝Ｉｏｕｔ／Ｉｉｎで定義される。
【００４９】
図５は、光変調部４６に入射するレーザビームの波長λと反射率Ｒの関係を示す図である。第１反射層３２、光変調膜３４、第２反射層４０により構成されるファブリーペロー型の共振器の共振波長λｍは、
λｍ＝（２ｎｔｃｏｓθ）／ｍ  …（式１）
で与えられる。ここで、ｍは次数、ｎは光変調膜３４の屈折率、ｔは光変調膜３４の膜厚、θは、光変調膜３４におけるレーザビームの入射角である。図５に示すように、光変調部４６の反射率Ｒは、共振波長λｍにおいて最小値をとる。
【００５０】
上述のように、光変調膜３４の屈折率ｎは、光変調膜３４に印加される電界Ｅに依存する。いま、第１反射層３２を接地電位とし、透明電極３６に制御電圧Ｖｃｎｔを印加すると、光変調膜３４には、透明電極３６から第１反射層３２に向かう方向に電界Ｅ＝Ｖｃｎｔ／ｔが印加される。光変調膜３４としてＰＬＺＴを用いた場合、光変調膜３４の屈折率ｎの変化量Δｎと、印加される電界Ｅとの間には、
Δｎ＝１／２×（ｎ）３×Ｒ×Ｅ２  …（式２）
の関係が成り立つ。（式２）から分かるように、光変調膜３４は、印加される電界の２乗に比例して屈折率が変化する。ここでＲは電気光学定数（カー定数）である。
【００５１】
図５に示す（Ｉ）は、光変調部４６に電界を印加しない場合の反射特性である。このとき、光変調部４６の共振波長はλｍ１である。光変調部４６に電界を印加すると、光変調膜３４の屈折率が変化し、共振波長がλｍ１からλｍ２にシフトする。λｍ２はλｍ１より大きい値である。このときの反射特性を図５に（ＩＩ）で示す。
【００５２】
光変調部４６に入射するレーザビームの波長をλｍ１とした場合、制御電圧Ｖｃｎｔを接地電位からある電圧値ｖ１に変化させると、共振波長がシフトすることにより、空間光変調器１６の反射率ＲはＲｍ１からＲｍ２に変化する。
【００５３】
ここで、電界を印加しない場合の反射率Ｒｏｆｆと、電界を印加した場合の反射率Ｒｏｎの比Ｒｏｎ／Ｒｏｆｆをオンオフ比と定義する。入射するレーザビームの強度Ｉｉｎが一定のとき、反射するレーザビームの強度Ｉｏｕｔは、反射率に比例することになる。したがって、オンオフ比が大きい方が反射するレーザビームの強度Ｉｏｕｔを精度よく制御でき、光の利用効率も高いことを意味する。
【００５４】
共振波長λｍにおける光変調部４６の反射率Ｒは、第１反射層３２での反射率Ｒ１および第２反射層４０での反射率Ｒ２が近い程低くなる。したがって、上述のように、第２反射層４０の誘電体多層膜の層数、材料を調節し、第１反射層３２での反射率Ｒ１と第２反射層４０での反射率Ｒ２を等しく設計することにより、オフ時の反射率Ｒを低く設定し、オンオフ比を高くとることができる。
【００５５】
このように、光変調部４６は、制御電圧Ｖｃｎｔを印加することによって、反射率を変化させ、反射するレーザビームの強度を制御することができる。画像データの階調に応じて、制御部４３から空間光変調器１６の４つの光変調部４６に制御電圧Ｖｃｎｔを与え、オンオフを制御することで、空間光変調器１６全体として反射するレーザビームの強度を調整することができる。本実施の形態に係る空間光変調器１６では、光変調部４６を、全てオフ、１つオン、２つオン、３つオン、４つオン、の５段階のレーザビームの強度制御が可能なので、５段階の階調を表現可能である。なお、本実施の形態の光変調部４６の個数は例示であり、ｎ個の光変調部４６を空間光変調器１６に設けた場合には、ｎ＋１段階の階調表現が可能である。
【００５６】
従来の半導体レーザの駆動電流を制御してレーザビームの強度を変化させる方法では、駆動電流の変化によるドループ特性の影響や、ノイズの影響により、高精度な階調を表現するのが難しかった。しかし、本実施の形態にかかる画像形成装置１０によれば、複数の光変調部４６のオンオフをそれぞれ制御するだけで、レーザビームの強度を調整することができるので、高精度にレーザビームの強度を調整することが可能となり、高精度な階調を表現可能な画像形成装置１０を実現できる。また、それぞれの光変調部４６はデジタル的にオンオフしているだけなので、レーザビームの強度がノイズによる影響を受けにくい。また、半導体レーザ１２の駆動電流は変化させずに連続発振させているので、常にＡＰＣ制御を行うことができ、ドループ特性の影響によるレーザビームの強度変動を少なくすることができる。また、電気光学効果を利用して光変調部４６を構成しているので、高速な強度変調にも対応することができる。
【００５７】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。
【００５８】
たとえば、空間光変調器の有する複数の光変調部は、レーザビームを出射する領域の面積がそれぞれ異なってもよい。図６は、空間光変調器の第１の変形例を示す図である。図６に示すように、空間光変調器９６は、レーザビームを出射する領域の面積がそれぞれ異なる３つの光変調部９０、９２、９４を備える。光変調部９２のレーザビームを出射する領域の面積は光変調部９０の２倍と、光変調部９４のレーザビームを出射する領域の面積は、光変調部９０の４倍となっている。
【００５９】
空間光変調器９６では、光変調部９０、９２、９４のオンオフを制御することによって、８段階のレーザビームの強度制御が可能である。すなわち、（光変調部９０、光変調部９２、光変調部９４）でそれぞれの光変調部のオンオフを表すとすると、０（オフ、オフ、オフ）、１（オン、オフ、オフ）、２（オフ、オン、オフ）、３（オン、オン、オフ）、４（オフ、オフ、オン）、５（オン、オフ、オン）、６（オフ、オン、オン）、７（オン、オン、オン）の８段階に制御することができる。このように各光変調部のレーザビームを出射する領域の面積に重み付けをすることによって、光変調部の数が少なくとも、多階調を表現することができる。空間光変調器９６では、光変調部の数を３つとしたが、同じようにレーザビームを出射する領域の面積に重み付けをしたｎ個の光変調部を設けることによって、２ｎの階調が表現可能である。
【００６０】
図７は、空間光変調器の第２の変形例を示す図である。図７では、光変調部のレーザビームを出射する領域を斜線を付けて表している。空間光変調器１０４は、円形で、面積の異なる３つの光変調部９８、１００、１０２を備え、それぞれの光変調部は、同心円状に配置されている。空間光変調器１０４においても、それぞれの光変調部のオンオフを制御することによって、レーザビームの強度制御が可能である。空間光変調器１０４では、同心円状に光変調部を配置しているので、空間光変調器１０４に入射するレーザビームのビーム径を広げることなく光変調部の数を増やし、多階調な画像を表現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略断面図である。
【図２】レーザ走査装置の構成を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は、空間光変調器の平面図である。（ｂ）は、空間光変調器１６の断面図である。
【図４】光変調部の動作状態を模式的に示す図である。
【図５】光変調部に入射するレーザビームの波長λと反射率Ｒの関係を示す図である。
【図６】空間光変調器の第１の変形例を示す図である。
【図７】空間光変調器の第２の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０  画像形成装置、  １２  半導体レーザ、  １４  レンズ、  １６  空間光変調器、  １８  レーザ光源ユニット、  ２０  ポリゴンミラー、  ２２  ｆ・θレンズ、  ２４  感光体ドラム、  ２６  帯電装置、  ２８  クリーナー、  ３０  基板、  ３２  第１反射層、  ３４  光変調膜、  ３６  透明電極、  ３８  配線、  ４０  第２反射層、  ４２  第１誘電体膜、  ４３  制御部、  ４４  第２誘電体膜、  ４６  光変調部、  ７０  記録用紙、  ７２  定着装置、  ７４  現像装置、  ７６  平面鏡、  ７８  転写装置、  ８０  レーザ走査装置、  ８２  レーザビーム、  ８８  収束レンズ。
【図１】
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【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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