(57)【要約】      （修正有）【課題】光量のばらつきを低減できる走査光学装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】走査光学装置は、光源と、光源が出射したビームを偏向走査するポリゴンミラーと、ポリゴンミラーが偏向したビームを被走査面に結像させる走査光学系と、光源が出射した一定の光量のビームをポリゴンミラー及び走査光学系により走査させた場合に、被走査面の主走査方向の位置によって生じるビームの光量のばらつきを打ち消すように、被走査面に静電潜像を形成する際に、被走査面の主走査方向の位置に応じて光源が出力するビームの光量を補正する制御部と、を備えており、ばらつきは、主走査方向の上流端から下流端に向かって、極値を有さないように変化する。【選択図】図７
2016161766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源が出射したビームを偏向走査するポリゴンミラーと、
前記ポリゴンミラーが偏向したビームを被走査面に結像させる走査光学系と、
前記光源が出射した一定の光量のビームを前記ポリゴンミラー及び前記走査光学系により走査させた場合に、前記被走査面の主走査方向の位置によって生じる該ビームの光量のばらつきを打ち消すように、該被走査面に静電潜像を形成する際に、該被走査面の主走査方向の位置に応じて該光源が出力するビームの光量を補正する制御部と、
を備えており、
前記ばらつきは、主走査方向の上流端から下流端に向かって、極値を有さないように変化すること、
を特徴とする走査光学装置。
【請求項２】
前記ばらつきは、主走査方向の上流端から下流端に向かって、単調に増加する又は単調に減少すること、
を特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
【請求項３】
前記光源は、前記ポリゴンミラーに入射するビームのＳ偏光成分が最大となるように、配置されていること、
を特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の走査光学装置。
【請求項４】
走査光学装置と、
制御部と、
を備えており、
前記走査光学装置は、
光源と、
前記光源が出射したビームを偏向走査するポリゴンミラーと、
前記ポリゴンミラーが偏向したビームを被走査面に結像させる走査光学系と、
を含んでおり、
前記制御部は、前記光源が出射した一定の光量のビームを前記ポリゴンミラー及び前記走査光学系により走査させた場合に、前記被走査面の主走査方向の位置によって生じる該ビームの光量のばらつきを打ち消すように、該被走査面に静電潜像を形成する際に、該被走査面の主走査方向の位置に応じて該光源が出力するビームの光量を補正し、
前記ばらつきは、主走査方向の上流端から下流端に向かって、極値を有さないように変化すること、
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】
本発明は、走査光学装置及び画像形成装置に関し、特に、被走査面に対してビームを走査する走査光学装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な走査光学装置は、光源、ポリゴンミラー及び走査光学系を備えている。光源は、ビームを出射する。ポリゴンミラーは、ビームを偏向走査する。走査光学系は、ミラーやレンズ等により構成されており、ビームを感光体ドラムの周面に結像させる。
【０００３】
ところで、ポリゴンミラーの反射率並びに走査光学系の透過率及び反射率は、ビームのポリゴンミラー及び走査光学系への入射角によって変動する。そのため、光源が一定の光量のビームを出射したとしても、感光体ドラムの主走査方向の位置によって入射するビームの光量にばらつきが生じる。走査光学装置において光量のばらつきが存在すると、感光体ドラムに静電潜像を形成する際にも、感光体ドラムの主走査方向の各位置に本来照射すべき光量のビームを照射することが困難となる。
【０００４】
そこで、一般的な走査光学装置では、光量のばらつきを打ち消すように、光源が出力するビームの光量を制御部が補正している。このような補正を以下では光量補正と呼ぶ。
【０００５】
しかしながら、一般的な走査光学装置では、以下の理由により、光量のばらつきを十分に低減できない。図９は、光量のばらつきを示したグラフである。図１０は、組立時の光量のばらつきと使用時の光量のばらつきとの差を示したグラフである。縦軸は光量を示し、横軸は主走査方向の位置を示している。
【０００６】
制御部は、図９に示すように光量のばらつきが極大値及び極小値を有している場合には、光量のばらつきの極大値において光源が出力するビームの光量が極小となり、光量ムラの極小値において光源が出力するビームの光量が極大となるように、光量補正を行う。このような光量補正の設定は、走査光学装置の組立時に行われる。
【０００７】
ところが、使用環境（特に温度）の変化により、走査光学装置の使用時において、光量のばらつきが主走査方向にずれる場合がある。図９では、使用時の光量のばらつきは、組立時の光量のばらつきに対して主走査方向の上流側にずれている。この場合、組立時の光量のばらつきに基づいて光量補正を制御部が行うと、使用時において光量のばらつきが残存する。特に、図９のように、光量のばらつきが極大値及び極小値を有している場合には、以下に説明するように、使用時に大きな光量のばらつきが残存する。
【０００８】
より詳細には、図１０に示すように、組立時の光量のばらつきと使用時の光量のばらつきとの差は、極大値の前後において負から正に変化すると共に、極小値の前後において正から負に変化する。その結果、２つの光量のばらつきの差が大きく変動する。この２つの光量のばらつきの差は、使用時において残存する光量のばらつきに相当する。
【０００９】
なお、従来の走査光学装置に関する発明としては、例えば、特許文献１に記載のレーザー走査装置が知られている。該レーザー走査装置は、ポリゴンミラーでの反射率の差が感光体上で画像幅方向の光量分布の左右差となって現れることを抑制することを目的としている。かかる目的を達成するために、レーザー走査装置は、ミラーの反射率分布によりポリゴンミラーの反射率分布を緩和している。ただし、レーザー走査装置では、光量補正が行われていない。そのため、使用時において残存する光量のばらつきを低減することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許４３３０４８９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明の目的は、使用時における光量のばらつきを低減できる走査光学装置及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一形態に係る走査光学装置は、
光源と、
前記光源が出射したビームを偏向走査するポリゴンミラーと、
前記ポリゴンミラーが偏向したビームを被走査面に結像させる走査光学系と、
前記光源が出射した一定の光量のビームを前記ポリゴンミラー及び前記走査光学系により走査させた場合に、前記被走査面の主走査方向の位置によって生じる該ビームの光量のばらつきを打ち消すように、該被走査面に静電潜像を形成する際に、該被走査面の主走査方向の位置に応じて該光源が出力するビームの光量を補正する制御部と、
を備えており、
前記ばらつきは、主走査方向の上流端から下流端に向かって、極値を有さないように変化すること、
を特徴とする。
【００１３】
本発明の一形態に係る画像形成装置は、
走査光学装置と、
制御部と、
を備えており、
前記走査光学装置は、
光源と、
前記光源が出射したビームを偏向走査するポリゴンミラーと、
前記ポリゴンミラーが偏向したビームを被走査面に結像させる走査光学系と、
を含んでおり、
前記制御部は、前記光源が出射した一定の光量のビームを前記ポリゴンミラー及び前記走査光学系により走査させた場合に、前記被走査面の主走査方向の位置によって生じる該ビームの光量のばらつきを打ち消すように、該被走査面に静電潜像を形成する際に、該被走査面の主走査方向の位置に応じて該光源が出力するビームの光量を補正し、
前記ばらつきは、主走査方向の上流端から下流端に向かって、極値を有さないように変化すること、
を特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、使用時における光量のばらつきを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る走査光学装置１の外観斜視図である。
【図２】Ｓ偏光及びＰ偏光のミラーにおける反射率と入射角との関係を示したグラフである。
【図３】偏向器１６におけるビームＢの反射率と感光体ドラム２８の主走査方向における位置との関係を示したグラフである。
【図４】偏向器１６におけるビームＢの反射率と感光体ドラム２８の主走査方向における位置との関係を示したグラフである。
【図５】走査レンズ１８，２２のビームＢの透過率及びミラー２０，２４のビームＢの反射率と感光体ドラム２８の主走査方向における位置との関係を示したグラフである。
【図６】走査レンズ１８，２２の透過率とミラー２０，２４の反射率との合計（以下、通過率と称す）と感光体ドラム２８の主走査方向における位置との関係を示したグラフである。
【図７】光量のばらつきを示したグラフである。
【図８】組立時の光量のばらつきと使用時の光量のばらつきとの差を示したグラフである。
【図９】光量のばらつきを示したグラフである。
【図１０】組立時の光量のばらつきと使用時の光量のばらつきとの差を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の一実施形態に係る走査光学装置について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る走査光学装置１の外観斜視図である。
【００１７】
走査光学装置１は、感光体ドラム２８にビームＢを走査する。そして、走査光学装置１は、図１に示すように、光源１０、コリメータレンズ１２、シリンドリカルレンズ１４、偏向器１６、走査レンズ１８，２２、ミラー２０，２４、保護ガラス２６及び制御部１００を備えている。
【００１８】
光源１０は、ビームＢを出射し、例えば、レーザダイオードにより構成されている。
【００１９】
コリメータレンズ１２は、光源１０が出射したビームＢを平行光に変換する。シリンドリカルレンズ１４は、ビームＢを上下方向に集光する。より詳細には、シリンドリカルレンズ１４は、ビームＢが偏向器１６のポリゴンミラーの反射面近傍において線状に結像するように、ビームＢを上下方向に集光する。
【００２０】
偏向器１６は、ポリゴンミラー及びモータ（図示せず）を含んでおり、ビームＢを主走査方向に偏向走査する。
【００２１】
走査レンズ１８，２２及びミラー２０，２４は、偏向器１６が偏向したビームＢを感光体ドラム２８に結像させる走査光学系の一例である。より詳細には、走査レンズ１８、ミラー２０、走査レンズ２２及びミラー２４は、偏向器１６と感光体ドラム２８との間においてこの順に並ぶように設けられている。走査レンズ１８，２２は、感光体ドラム２８上でのビームＢの走査速度が一定となると共に、ビームＢのビーム径が均一となる光学特性を有している。走査レンズ１８，２２は、光学薄膜を備えていない。ミラー２０は、走査レンズ１８を通過したビームＢを走査レンズ２２に向けて反射する。ミラー２４は、走査レンズ２２を通過したビームＢを感光体ドラム２８に向けて反射する。ミラー２０，２４は、光学薄膜を備えている。
【００２２】
保護ガラス２６は、ミラー２４と感光体ドラム２８との間に設けられており、走査光学装置１の本体（図示せず）内にほこりなどが侵入することを防止する。
【００２３】
感光体ドラム２８は、ビームＢが走査される被走査面の一例であり、一定速度で回転駆動される。以上のような構成により、ビームＢが主走査方向に走査されると共に、感光体ドラム２８が回転されることにより、感光体ドラム２８上に静電潜像が形成される。
【００２４】
制御部１００は、例えば、ＣＰＵにより構成されており、走査光学装置１の動作を制御する。
【００２５】
ところで、偏向器１６の反射率、走査レンズ１８，２２の透過率及びミラー２０，２４の反射率は、ビームＢの偏向器１６、走査レンズ１８，２２及びミラー２０，２４への入射角によって変動する。そのため、光源１０が一定の光量のビームＢを出射したとしても、感光体ドラム２８の主走査方向の位置によって入射するビームＢの光量にばらつきが生じる。走査光学装置１においてこのようなばらつきが存在すると、感光体ドラム２８に静電潜像を形成する際にも、感光体ドラム２８の主走査方向の各位置に本来照射すべき光量のビームＢを照射することが困難となる。
【００２６】
そこで、走査光学装置１では、制御部１００は、光源１０が出射した一定の光量のビームＢを偏向器１６、走査レンズ１８，２２及びミラー２０，２４により走査させた場合に、感光体ドラム２８の主走査方向の位置によって生じるビームＢの光量のばらつきを打ち消すように、感光体ドラム２８に静電潜像を形成する際に、感光体ドラム２８の主走査方向の位置に応じて光源１０が出力するビームＢの光量を補正する。以下では、このような補正を光量補正と呼ぶ。
【００２７】
走査光学装置１では、前記のように、使用時に残存する光量のばらつきを低減するために、以下に説明する構成を有している。図２は、Ｓ偏光及びＰ偏光のミラーにおける反射率と入射角との関係を示したグラフである。図２において、縦軸は反射率を示し、横軸は入射角を示す。図３及び図４は、偏向器１６におけるビームＢの反射率と感光体ドラム２８の主走査方向における位置との関係を示したグラフである。図５は、走査レンズ１８，２２のビームＢの透過率及びミラー２０，２４のビームＢの反射率と感光体ドラム２８の主走査方向における位置との関係を示したグラフである。図６は、走査レンズ１８，２２の透過率とミラー２０，２４の反射率との合計（以下、通過率と称す）と感光体ドラム２８の主走査方向における位置との関係を示したグラフである。図７は、光量のばらつきを示したグラフである。
【００２８】
図３ないし図６において、縦軸は反射率・透過率・通過率を示し、横軸は主走査方向の位置を示している。図７において、縦軸は光量を示し、横軸は主走査方向の位置を示している。ＳＯＩ（Ｓｔａｒｔ  Ｏｆ  Ｉｍａｇｅ）とは、感光体ドラム２８における画像形成領域の主走査方向の上流端を意味し、ＥＯＩ（Ｅｎｄ  Ｏｆ  Ｉｍａｇｅ）とは、感光体ドラム２８における画像形成領域の主走査方向の下流端を意味し、ＣＯＩ（Ｃｅｎｔｅｒ  Ｏｆ  Ｉｍａｇｅ）とは、感光体ドラム２８における画像形成領域の主走査方向の中央を意味する。また、図３では、ビームＢは略Ｓ偏光のみを含んでいるのに対して、図４では、図３のビームＢに対してビームＢの光軸周りに２３度だけ回転させられている。したがって、図４では、ビームＢがＳ偏光及びＰ偏光を含んでいる。Ｓ偏光及びＰ偏光の入射面は、偏向器１６のポリゴンミラーのミラー面である。また、図３ないし図７では、光量補正が行われていない。
【００２９】
Ｓ偏光では、図２に示すように、ミラーに対する入射角が大きくなるにしたがって、反射率が単調増加する。一方、Ｐ偏光では、図２に示すように、ミラーに対する入射角が大きくなるにしたがって、反射率が減少した後に増加する。このように、Ｓ偏光とＰ偏光とでは、ミラーへの入射角とミラーにおける反射率との関係が異なっている。
【００３０】
ここで、偏向器１６において反射されＳＯＩに向かうビームＢの偏向器１６への入射角が最小となり、偏向器１６において反射されＥＯＩに向かうビームＢの偏向器１６への入射角が最大となる。すなわち、ＳＯＩからＥＯＩに向かうにしたがって、偏向器１６へのビームＢの入射角が増加する。
【００３１】
したがって、ビームＢが略Ｓ偏光のみを含む場合には、図３に示すように、偏向器１６におけるビームＢの反射率は、ＳＯＩからＥＯＩに向かうにしたがって単調に増加する。一方、ビームＢがＳ偏光及びＰ偏光を含む場合には、図４に示すように、偏向器１６におけるビームＢの反射率は、Ｓ偏光の反射率とＰ偏光の反射率との合計になるので、ＳＯＩからＥＯＩに向かうにしたがって、減少した後に増加する。以上のように、偏向器１６におけるビームＢの反射率と感光体ドラム２８の主走査方向における位置との関係は、ビームＢのＳ偏光成分及びＰ偏光成分の割合によって変動する。
【００３２】
また、走査光学装置１では、走査レンズ１８，２２の透過率は、図５に示すように、ＣＯＩで最小となり、ＳＯＩ及びＥＯＩで最大となる。走査光学装置１では、ミラー２０，２４の反射率は、図５に示すように、ＣＯＩで最大となり、ＳＯＩ及びＥＯＩで最小となる。そして、走査光学装置１では、走査レンズ１８，２２の透過率とミラー２０，２４の反射率との合計である通過率は、図６に示すように、略均一となっている。具体的には、ＳＯＩからＥＯＩに向かう間における通過率の変動幅は、１％以内となっている。
【００３３】
以上のように、走査レンズ１８，２２及びミラー２０，２４の通過率の変動は非常に小さい。そのため、偏向器１６、走査レンズ１８，２２及びミラー２０，２４を通過したビームＢの光量のばらつきは、偏向器１６におけるビームＢの反射率に大きく依存する。すなわち、ビームＢの光量のばらつきは、偏向器１６に入射するビームＢのＳ偏光成分とＰ偏光成分との割合に大きく依存する。ビームＢがＳ偏光及びＰ偏光を含む場合には、偏向器１６、走査レンズ１８,２２及びミラー２０，２４を通過したビームＢの光量は、図４のグラフと同様にＳＯＩからＥＯＩに向かうにしたがって増減し、極値を有するように変化する。この場合、図９及び図１０を用いて説明した一般的な走査光学装置のように、使用時において光量のばらつきが残存する。
【００３４】
一方、ビームＢが略Ｓ偏光のみを含む場合には、偏向器１６、走査レンズ１８,２２及びミラー２０，２４を通過したビームＢの光量（すなわち、感光体ドラム２８に入射するビームＢの光量）は、図７の組立時に示すように、極値を有しておらず、ＳＯＩからＥＯＩに向かうにしたがって単調に増加する。すなわち、ビームＢの光量のばらつきは、ＳＯＩからＥＯＩに向かう間において極値を有さないように変化しており、ＳＯＩからＥＯＩに向かうにしたがって単調に増加する。図７のグラフは、図３のグラフと図６のグラフとを足し合わせることにより得られる。この場合、以下に説明するように、使用時における（光量補正が行われた場合における）光量のばらつきの残存を低減できる。図８は、組立時の光量のばらつきと使用時の光量のばらつきとの差を示したグラフである。縦軸は光量を示し、横軸は主走査方向の位置を示している。
【００３５】
使用環境（特に温度）の変化により、走査光学装置１の使用時において、光量のばらつきが主走査方向にずれる場合がある。図７では、使用時の光量のばらつきは、組立時の光量のばらつきに対して主走査方向の上流側にずれている。この場合、組立時の光量のばらつきに基づいて光量補正を制御部１００が行うと、使用時において光量のばらつきが残存する。
【００３６】
しかしながら、走査光学装置１では、使用時において残存する光量のばらつきが少ない。具体的には、光量のばらつきは、図７に示すように、ＳＯＩからＥＯＩに向かう間において極値を有さないように変化しており、ＳＯＩからＥＯＩに向かうにしたがって単調に増加する。したがって、図８に示すように、組立時の光量のばらつきと使用時の光量のばらつきとの差は、常に正となる。図９と図８とを比較すれば明らかなように、走査光学装置１では一般的な走査光学装置に比べて、２つの光量のばらつきの差が変動することが抑制される。この２つの光量のばらつきの差は、使用時において残存する光量のばらつきに相当する。
【００３７】
以上の理由により、走査光学装置１では、偏向器１６、走査レンズ１８,２２及びミラー２０，２４を通過することにより生じる光量のばらつきは、主走査方向の上流端から下流端に向かって、極値を有さないように変化している。このような光量のばらつきを得るために、光源１０では、偏向器１６に入射するビームＢのＳ偏光成分が最大となるように、配置されている。すなわち、光源１０は、偏向器１６に入射するビームＢが略Ｓ偏光のみを含むように、配置されている。したがって、ビームＢの偏光方向が主走査方向と実質的に一致するように、光源１０を配置すればよい。換言すれば、光源１０のＬＤ回転角を０度とすればよい。ＬＤ回転角とは、レーザダイオードを光軸から平面視したときに、レーザダイオードが放射した光の拡がりが最も大きくなる方向とポリゴンミラーの偏光面と直交する方向とのなす角度である。
【００３８】
なお、偏向器１６、走査レンズ１８,２２及びミラー２０，２４を通過することにより生じる光量のばらつきは、主走査方向の上流端から下流端に向かうにしたがって、単調に減少していてもよい。
【００３９】
なお、制御部１００は、走査光学装置１に設けられているとしたが、光走査装置外に設けられていてもよい。この場合、画像形成装置は、制御部１００及び走査光学装置１を備えている。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、光走査装置及び画像形成装置に有用であり、特に、光量のばらつきを低減できる点において優れている。
【符号の説明】
【００４１】
１：走査光学装置
１０：光源
１２：コリメータレンズ
１４：シリンドリカルレンズ
１６：偏向器
１８，２２：走査レンズ
２０，２４：ミラー
２６：保護ガラス
２８：感光体ドラム
１００：制御部
【図１】
2016161766.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】
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