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JPH11242173A - 露光装置 - Google Patents

露光装置

Info

Publication number
JPH11242173A
JPH11242173A JP10043422A JP4342298A JPH11242173A JP H11242173 A JPH11242173 A JP H11242173A JP 10043422 A JP10043422 A JP 10043422A JP 4342298 A JP4342298 A JP 4342298A JP H11242173 A JPH11242173 A JP H11242173A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
deflecting
light source
laser
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Abandoned
Application number
JP10043422A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Omura
大村  健
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP10043422A priority Critical patent/JPH11242173A/ja
Publication of JPH11242173A publication Critical patent/JPH11242173A/ja
Abandoned legal-status Critical Current

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  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Exposure Or Original Feeding In Electrophotography (AREA)
  • Control Or Security For Electrophotography (AREA)
  • Color Electrophotography (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】レーザビームを走査する露光装置において、画
像濃度の低下を防止する。 【解決手段】この発明の露光装置21は、半導体レーザ
素子101A,101B,101Cおよび101Dがオ
フ時に、駆動(予備駆動)電流の大きさをしきい値また
はその近傍の大きさとすることで、レーザオン時のレー
ザ出力の立ち上がり特性を向上し、画像濃度が不所望に
低下することを防止する。このとき、レーザ素子は、レ
ーザ出力を放射するが、その出力は、ハーフミラー12
0,121および122により減衰されるので、非画像
部にかぶりが生じることもない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば複数ドラ
ム方式カラー複写機またはカラープリンタ装置、多色カ
ラー複写機または多色カラープリンタ装置、あるいは単
色の高速デジタル複写機または高速プリンタ装置等に使
用され、2以上の光ビームを一括して露光する露光装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、複数の感光体ドラムを含む画像
形成ユニットを用いたカラープリンタ装置またはカラー
複写装置あるいは単色の画像データを同時に複数ライン
分露光する高速プリンタ装置などの画像形成装置では、
色分解された色成分または複数ライン分並列に処理され
た複数の画像データに対応する複数の光ビームを同時に
露光する露光装置が利用されている。
【0003】この種の露光装置は、色分解された色成分
毎の画像データあるいは複数ライン分並列に処理された
所定数の光ビームを放射する2以上の半導体レーザ素
子、各半導体レーザ素子を放射された光ビームの断面ビ
ーム径を各光ビーム毎に所定の大きさおよび形状に絞り
込む第1のレンズ群、第1のレンズ群により所定の形状
および大きさに絞り込まれた光ビーム群を、各光ビーム
により画像データに対応する画像が形成される記録媒体
が搬送される方向と直交する方向に連続的に反射するこ
とで偏向する偏向装置、偏向装置により偏向された光ビ
ームを記録媒体の所定の位置に結像させる第2のレンズ
群等からなる。
【0004】上述した露光装置は、適用される画像形成
装置に合わせ、各画像データに対応する複数の露光装置
を用いる例と、複数の光ビームを1つの露光装置で一括
して露光する露光装置を用いる例とに分類されている。
【0005】なお、上述した露光装置において、同一色
の画像データを並列に露光することは、画像データが並
列に露光される数がNであるならば、単一の光ビームを
用いる露光装置に比較してN倍の画像形成速度の画像形
成が可能な高速プリンタ装置を提供をできることにな
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した露光装置にお
いては、光源として、近赤外半導体レーザ素子を使用し
たものが多く、レーザの制御もしきい値以下で行われて
いる。しかしながら、例えば、発光波長λがλ=680
nm程度のレーザ素子を用いる場合、レーザオン時の発
光波形の立ち上がりが鈍り、画像濃度が薄くなる問題が
ある。
【0007】また、同一色の画像データを並列に露光す
ることは、画像データが並列に露光される数がNである
ならば、単一の光ビームを用いる露光装置に比較してN
倍の画像形成速度を達成できるが、N本の光ビーム相互
の記録媒体が搬送される方向の間隔を所定の範囲内に設
定することは、調整コストを増大させることになる。こ
の発明の目的は、複数の光ビームを用いて画像データを
並列に露光することにより、高速度の画像露光が可能な
露光装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、上述した問
題点に基づきなされたもので、所定の駆動電流が供給さ
れることで光を発光する光源と、この光源からの光を第
1の方向へ偏向する偏向手段と、この偏向手段により偏
向された前記光を所定像面に結像する結像手段と、前記
の光源の非発光時の駆動電流の大きさを、前記光源が発
光を開始する発光開始電流の大きさに近接した大きさに
維持する駆動電源装置と、を有することを特徴とする露
光装置を提供するものである。
【0009】また、この発明は、所定の駆動電流が供給
されることで光を発光する光源と、この光源からの光を
第1の方向へ偏向する偏向手段と、この偏向手段により
偏向された前記光を所定像面に結像する結像手段と、前
記の光源の非発光時の駆動電流の大きさを、前記光源が
発光を開始する発光開始電流の大きさに近接した大きさ
に維持する駆動電源装置と、前記光源と前記偏向手段と
の間に配置され、前記光源から放射された光の光量の一
部を減衰させる減衰手段と、を有することを特徴とする
露光装置を提供するものである。
【0010】さらに、この発明は、所定の駆動電流が供
給されることで光を発光する複数の光源と、この複数の
光源からのそれぞれの光を第1の方向へ偏向する偏向手
段と、この偏向手段により偏向された前記それぞれの光
を所定の像面に結像する結像手段と、前記のそれぞれの
光源の非発光時の駆動電流の大きさを前記それぞれの光
源が発光を開始する発光開始電流の大きさに近接した大
きさに維持する駆動電源装置と、前記それぞれの光源と
前記偏向手段との間に配置され、前記それぞれの光源か
ら放射された光の光量が前記偏向手段上で等しい光量と
なるようそれぞれの光を減衰させる減衰手段と、を有す
ることを特徴とする露光装置を提供するものである。
【0011】またさらに、この発明は、所定の駆動電流
が供給されることで光を発光する光源と、この光源から
の光を第1の方向へ偏向する偏向手段と、この偏向手段
により偏向された前記光を所定像面に結像する結像手段
と、前記の光源の非発光時の駆動電流の大きさを、前記
光源が発光を開始する発光開始電流の大きさに近接した
大きさに維持する駆動電源装置と、前記光源と前記偏向
手段との間に配置され、前記光源から放射された光の光
量の一部を反射または透過により減衰させる減衰手段
と、この減衰手段により透過または反射された光が前記
偏向手段に入射することを阻止する阻止手段と、を有す
ることを特徴とする露光装置を提供するものである。
【0012】さらにまた、この発明は、所定の駆動電流
が供給されることで光を発光する複数の光源と、この複
数の光源からのそれぞれの光を第1の方向へ偏向する偏
向手段と、この偏向手段により偏向された前記それぞれ
の光を所定の像面に結像する結像手段と、この結像手段
を通過された光の一部を受光して電気信号に変換する光
検出手段と、前記それぞれの光源と前記偏向手段との間
に配置され、前記光源から前記偏向手段に向かう光のそ
れぞれが前記偏向手段に入射する位置を変化させる光路
変更手段と、前記光検出手段の検出結果に基づいて、前
記光路変更手段を駆動する光路変更手段制御手段と、を
有することを特徴とする露光装置を提供するものであ
る。
【0013】またさらに、この発明は、所定の駆動電流
が供給されることで光を発光する複数の光源と、この複
数の光源からのそれぞれの光を第1の方向へ偏向する偏
向手段と、この偏向手段により偏向された前記それぞれ
の光を所定の像面に結像する結像手段と、この結像手段
を通過された光の一部を受光して電気信号に変換する光
検出手段と、前記光源と前記偏向手段との間に配置さ
れ、前記光源から放射された光の光量の一部を反射また
は透過により減衰させる減衰手段と、この減衰手段によ
り透過または反射された光が前記偏向手段に入射するこ
とを阻止する阻止手段と、前記それぞれの光源と前記偏
向手段との間に配置され、前記光源から前記偏向手段に
向かう光のそれぞれが前記偏向手段に入射する位置を変
化させる光路変更手段と、前記光検出手段の検出結果に
基づいて、前記光路変更手段を駆動する光路変更手段制
御手段と、を有することを特徴とする露光装置を提供す
るものである。
【0014】さらにまた、この発明は、所定の駆動電流
が供給されることで光を発光する複数の光源と、この複
数の光源からのそれぞれの光を第1の方向へ偏向する偏
向手段と、この偏向手段により偏向された前記それぞれ
の光を所定の像面に結像する結像手段と、この結像手段
を通過された光の一部を受光して電気信号に変換する光
検出手段と、前記光源と前記偏向手段との間に配置さ
れ、前記それぞれの光源から放射された光の光量の一部
を反射させまたは透過し、前記それぞれの光源から放射
された光の光量が前記偏向手段上で等しい光量となるよ
う、前記それぞれの光を減衰させる減衰させる減衰手段
と、この減衰手段により透過または反射された光が前記
偏向手段に入射することを阻止する阻止手段と、前記そ
れぞれの光源と前記偏向手段との間に配置され、前記光
源から前記偏向手段に向かう光のそれぞれが前記偏向手
段に入射する位置を変化させる光路変更手段と、前記光
検出手段の検出結果に基づいて、前記光路変更手段を駆
動する光路変更手段制御手段と、を有することを特徴と
する露光装置を提供するものである。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態を詳細に説明する。図1は、この発明の実施
の形態であるマルチビーム露光装置を有する画像形成装
置としてのデジタル複写機を示すものである。
【0016】図1に示されるように、デジタル複写装置
1は、例えば画像読みとり手段としての10と画像形成
手段としてのプリンタ部20を有している。スキャナ部
10は、矢印の方向に移動可能に形成された第1キャリ
ッジ11、第1キャリッジ11に従動して移動される第
2キャリッジ12、第2キャリッジ12からの光に所定
の結像特性を与える光学レンズ13、光学レンズ13に
より所定の結像特性が与えられた光を光電変換して電気
信号を出力する光電変換素子14、原稿Oを保持する原
稿台15、原稿台15に原稿Oを押しつける原稿固定カ
バー16等を有している。
【0017】第1キャリッジ11には、原稿Oを照明す
る光源17、光源17が放射する光で照明されて原稿O
から反射された反射光を、第2キャリッジ12に向けて
反射するミラー18Aが設けられている。
【0018】第2キャリッジ12には、第1キャリッジ
11のミラー18Aから伝達された光を90゜折り曲げ
るミラー18B、ミラー18Bで折り曲げられた光をさ
らに90゜折り曲げるミラー18Cを有している。
【0019】原稿台15に載置された原稿Oは、光源1
7によって照明され、画像の有無に対応する光の明暗が
分布する反射光を反射する。この原稿Oの反射光は、原
稿Oの画像情報として、ミラー18A,18Bおよび1
8Cを経由して、光学レンズ13に入射される。
【0020】光学レンズ13に案内された原稿Oからの
反射光は、光学レンズ13により、光電変換素子(CC
Dセンサ)14の受光面に集光される。以下、図示しな
いキャリッジ駆動用モータの駆動により第1キャリッジ
11と第2キャリッジ12が相対速度2対1で原稿台1
5に沿って移動されることで、原稿Oの画像情報すなわ
ち原稿Oからの反射光がミラー18Aが延出される方向
に沿った所定の幅で切り出されるとともにミラー18A
が延出される方向と直交する方向に順次取り出され、原
稿Oの全ての画像情報がCCDセンサ14に案内され
る。
【0021】以上のようにして、原稿台15上に載置さ
れた原稿Oの画像は、CCDセンサ14により、ミラー
18Aが延出されている第1の方向に沿った1ラインご
とに図示しない画像処理部において画像の濃淡を示す例
えば8ビットのデジタル画像信号に変換される。
【0022】プリンタ部20は、図2ないし図9を用い
て後段に説明するマルチビーム露光装置21および被画
像形成媒体である記録用紙P上に画像形成が可能な電子
写真方式の画像形成部22を有している。
【0023】画像形成部22は、マルチビーム露光装置
21から光ビームが照射されることで画像データすなわ
ち原稿Oの画像に対応する静電潜像が形成されるドラム
状の感光体(以下、感光体ドラムと示す)23、感光体
ドラム23の表面に所定極性の表面電位を与える帯電装
置24、感光体ドラム23にマルチビーム露光装置によ
り形成された静電潜像に可視化材としてのトナーを選択
的に供給して現像する現像装置25、現像装置25によ
り感光体ドラム23の外周に形成されたトナー像に所定
の電界を与えて記録用紙Pに転写する転写装置26、転
写装置でトナー像が転写された記録用紙Pおよび記録用
紙Pと感光体ドラム23との間のトナーを、感光体ドラ
ム23との静電吸着から解放して(感光体ドラム23か
ら)分離する分離装置27および感光体ドラム23の外
周に残った転写残りトナーを除去し感光体ドラム23の
電位分布を帯電装置24により表面電位が供給される以
前の状態に戻すクリーニング装置28等を有している。
なお、帯電装置24、現像装置25、転写装置26、分
離装置27およびクリーニング装置28は、感光体ドラ
ム23が回転される矢印方向に沿って、順に配列されて
いる。また、マルチビーム露光装置21からの露光ビー
ム(光ビーム)は、帯電装置24と現像装置25と間の
感光体ドラム23上の所定位置Xに照射される。
【0024】スキャナ部10で原稿Oから読み取られた
画像信号は、図示しない画像処理部において、例えば輪
郭補正あるいは中間調表示のための階調処理等の処理に
より印字信号に変換され、さらにマルチビーム露光装置
21の以下に説明する半導体レーザ素子から放射される
レーザビームの光強度を、帯電装置24により所定の表
面電位が与えられている感光体ドラム23の外周に静電
潜像を記録可能な強度と静電潜像を記録しない強度との
いづれかに変化させるためのレーザ変調信号に変換され
る。
【0025】マルチビーム露光装置21の以下に示すそ
れぞれの半導本レーザ素子は、上述したレーザ変調信号
に従って強度変調され、所定の画像データに対応して感
光体ドラム23の所定位置に静電潜像を記録するよう、
発光する。この半導本レーザ素子からの光は、マルチビ
ーム露光装置21内の以下に説明する偏向装置によりス
キャナ部10の読み取りラインと同一の方向である第1
の方向に偏向されて、感光体ドラム23の外周上の所定
位置Xに、照射される。
【0026】以下、感光体ドラム23が所定速度で矢印
方向に回転されることで、スキャナ部10の第1キャリ
ッジ11および第2キャリッジ12が原稿台7に沿って
移動されると同様に、偏向装置により順次偏向される半
導体レーザ素子からのレーザビームが1ライン毎に、感
光体ドラム23上の外周に所定間隔で露光される。
【0027】このようにして、感光体ドラム23の外周
上に、画像信号に応じた静電潜像が形成される。感光体
ドラム23の外周に形成ざれた静電潜像は、現像装置2
5からのトナーにより現像され、感光体ドラム23の回
転により転写装置26と対向する位置に搬送され、用紙
カセット29から、給紙ローラ30および分離ローラ3
1により1枚取り出され、アライニングローラ32でタ
イミングが整合されて供給される記録用紙P上に、転写
装置26からの電界によって転写される。
【0028】トナー像が転写された記録用紙Pは、分離
装置27によりトナーとともに分離され、搬送装置33
により定着装置34に案内される。定着装置34に案内
された記録用紙Pは、定着装置34からの熱と圧力によ
りトナー(トナー像)が定着されたのち、排紙ローラ3
5によりトレイ36に排出される。
【0029】一方、転写装置26によりトナー像(トナ
ー)を記録用紙Pに転写させた後の感光体ドラム23
は、引き続く回転の結果、クリーニング装置28と対向
され、外周に残っている転写残りトナー(残留トナー)
が除去されて、さらに帯電装置24により表面電位が供
給される以前の状態に初期状態に戻され、次の画像形成
が可能となる。
【0030】以上のプロセスが繰り返されることで、連
続した画像形成動作が可能となる。このように、原稿台
15にセットされた原稿Oは、スキャナ部10で画像情
報が読み取られ、読み取られた画像情報がプリンタ部2
0でトナー像に変換されて記録用紙Pに出力されること
で、複写される。
【0031】図2は、図1に示したデジタル複写装置に
利用されるマルチビーム露光装置を示す概略平面図であ
る。図2に示されるように、マルチビーム露光装置21
は、ハウジング150の所定位置に固定された第1ない
し第4の4つの光源101A,101B,101Cおよ
び101Dを有している。
【0032】第1ないし第4の光源101A,101
B,101Cおよび101Dは、それぞれ所定の波長の
レーザビームLA,LB,LCおよびLDを放射する半
導体レーザ素子である。それぞれの半導体レーザ素子1
01A,101B,101Cおよび101Dから放射さ
れたレーザビームLA,LB,LCおよびLDは、偏向
前光学系102(102A,102B,102Cおよび
102D)を通過され、偏向装置123に案内される。
【0033】なお、偏向前光学系102は、レーザビー
ムLA,LB,LCおよびLDのそれぞれに個別に設け
られる部分と、4本のレーザビームLA,LB,LCお
よびLDのいづれかまたは全てに共通して設けられる部
分があるため、個別に設けられる部分については、添え
字A,B,CおよびDを付加して、説明する。
【0034】偏向前光学系102(102A,102
B,102C,102D)は、レーザ素子101A,1
01B,101Cおよび101Dから放射されたレーザ
ビームLA,LB,LCおよびLDの断面ビームスポッ
ト形状を所定の形状に整えるもので、それぞれ、レーザ
素子101A,101B,101Cおよび101Dから
放射された発散性のレーザビームLA,LB,LCおよ
びLDに所定の収束性を与える有限焦点レンズ103
A,103B,103Cおよび103D、有限焦点レン
ズ103A,103B,103Cおよび103Dを通過
されて所定の収束性が与えられたレーザビームLA,L
B,LCおよびLDの断面ビーム形状を所定の形状に整
える絞り104A,104B,104Cおよび104
D、絞り104A,104B,104Cおよび104D
により断面ビーム形状が所定の形状に整えられたレーザ
ビームLA,LB,LCおよびLDを偏向装置123に
向けて折り曲げるとともに感光体ドラム23上で他のレ
ーザビームLA,LB,LCおよびLDとの副走査方向
間隔が所定の間隔となるよう偏向装置123に向かうレ
ーザビームLA,LB,LCおよびLDの第1の方向の
位置を変化して反射する光路変更機構としてのガルバノ
ミラー105A,105B,105Cおよび105Dを
有している。なお、各偏向前光学系102(A,B,C
およびD)において、有限焦点レンズ103(A,B,
CおよびD)、絞り104(A,B,CおよびD)およ
び半導体レーザ素子101(A,B,CおよびD)は、
図3を用いて以下に説明するように、発光ユニット11
0(A,B,CおよびD)として、それぞれが一定の位
置関係となるよう、固定されている。また、発光ユニッ
ト110(A,B,CおよびD)は、ハウジング150
の所定の位置に設けられる位置決め部に、ネジ等により
固定される。
【0035】各レーザ素子101A,101B,101
Cおよび101Dは、本実施例においては、発光波長λ
が、λ=680nmのレーザ素子が利用されるが、波長
については、780nmより短ければ、このかぎりでは
ない。
【0036】有限焦点レンズ103A,103B,10
3Cおよび103Dには、例えば、非球面ガラスレンズ
あるいは球面ガラスレンズに図示しないUV(紫外線)
硬化プラスチック非球面レンズを貼り合わせた単レンズ
が利用される。
【0037】なお、有限焦点レンズ103(A,B,C
およびD)と絞り104(A,B,CおよびD)は、そ
れぞれ、図3に示すように、レンズホルダ(もしくは鏡
筒)107(A,B,CおよびD)に、一体的に保持さ
れている。このとき、レンズ103(A,B,Cおよび
D)は、板ばね106(A,B,CおよびD)により、
レンズホルダ107(A,B,CおよびD)の位置決め
部に向けて押さえられ、焦点調整後、接着等により固定
される。
【0038】レンズホルダ107(A,B,Cおよび
D)にはまた、例えばアルミダイカストまたはプラスッ
チック(例えばPPS=ポリフェニレンサルファド)等
によって製造され、半導体レーザ素子101(A,B,
CおよびD)が所定の位置に固定されたレーザホルダ1
08(A,B,CおよびD)が、レンズホルダ107
(A,B,CおよびD)に対して光軸調整された後、例
えばねじおよび接着により固定される。
【0039】ガルバノミラー105A,105B,10
5Cおよび105Dは、それぞれ、各レーザビームを反
射する方向を任意の方向に微少量変更可能な光路変更装
置、例えばミラー面回動機構付きミラーである。このガ
ルバノミラー105A,105B,105Cおよび10
5Dは、図4を用いて以下に説明するガルバノミラー駆
動回路により、独立に、ミラーの角度が任意の方向に変
化される。
【0040】偏向前光学系102の偏向装置123寄り
の光路上には、ガルバノミラー105Aにより反射され
た第1のレーザ素子101AからのレーザビームLAと
ガルバノミラー105Bにより反射された第2のレーザ
素子101BからのレーザビームLBを、平面方向から
みた状態では1本で副走査方向には所定の間隔を有する
合成レーザビームLA+LBにまとめる第1のハーフミ
ラー120、この第1のハーフミラー120によりまと
められたレーザビームLA+LBにガルバノミラー10
5Cにより反射された第3のレーザ素子101Cからの
レーザビームLCを、平面方向からみた状態では1本で
副走査方向には所定の間隔を有するレーザビームL=L
A+LB+LCとなるようさらに合成する第2のハーフ
ミラー121、この第2のハーフミラー121によりま
とめられたレーザビームLA+LB+LCに、ガルバノ
ミラー105Dにより反射された第4のレーザ素子10
1DからのレーザビームLDを、平面方向からみた状態
では1本で副走査方向には所定の間隔を有するレーザビ
ームLA+LB+LC+LDとなるようにまとめる第3
のハーフミラー122、および第3のハーフミラー12
2により合成されたレーザビームLA+LB+LC+L
Dに、副走査方向に関してさらに収束性を与えるシリン
ダレンズ125が、順に設けられている。
【0041】シリンダレンズ125は、図5に示すよう
に、副走査方向に等しい曲率が与えられたポリメチルメ
タクリル(PMMA)等のプラスチック材料により形成
されたプラスチックシリンダレンズ125PとTaSF
21等のガラス材料により形成されたガラスシリンダレ
ンズ125Gとが、プラスチックレンズ125Pの出射
面とガラスレンズ125Gの入射面との間での接着によ
りまたは図示しない位置決め部材に向かって所定の方向
から押圧されることで一体に形成されたものである。こ
の場合、プラスチックレンズ125Pをガラスレンズ1
25Gに、一体に成型してもよい。
【0042】シリンダレンズ125は、ハウジング15
0上に設けられた保持部材125Aの位置決め部に勘合
され、図示しない板ばね等でより、有限焦点レンズ10
3A,103B,103Cおよび103Dのそれぞれと
正確な間隔となるよう、固定され、さらに、保持部材1
25Aがハウジング150に固定されることにより、各
有限焦点レンズ103A,103B,103Cおよび1
03Dのそれぞれと正確な間隔で、固定される。なお、
このような固定構造によれば、保持部材125Aを光軸
方向に移動させることにより、副走査方向のレーザビー
ムの焦点位置を調整可能できる。また、シリンダレンズ
125のガラスシリンダレンズ125G,プラスチック
シリンダレンズ125Pを直接光学ハウジングに固定す
る方法とし、それぞれのレンズを光軸方向に調整可能す
ることも可能である。
【0043】これにより、以下に説明する偏向後光学系
130の2枚の結像レンズ130A,130Bにより結
像されるレーザビームの結像位置が温度の変化による屈
折率の変化に関連して大きく変動することを±0.5m
m程度に抑えることができる。すなわち、偏向前光学系
102のシリンダレンズ125がガラスレンズで偏向後
光学系130がプラスチックレンズである従来の光学系
に比較して偏向後光学系130のレンズの温度変化によ
る屈折率の変化に起因して発生する副走査方向の色収差
が補正できる。
【0044】次に、図2に示した露光装置の制御につい
て説明する。図6は、図2に示した露光装置21の制御
系一例を説明する概略ブロック図である。
【0045】図6に示されるように、半導体レーザ素子
101Aないし101Dは、それぞれ、レーザ駆動回路
71Aないし71Dにより、所定のタイミングで画像デ
ータに対応して光強度が変化された画像露光ビーム(レ
ーザビーム)LA,LB,LCおよびLDを、放射す
る。なお、それぞれの半導体レーザ素子101Aないし
101Dは、偏向装置(ポリゴンミラー)123の多面
鏡123Aの回転が所定の回転数に達するまでの間は後
段に詳述する予備駆動電流により、レーザビーム出力を
急峻に立ち上げ可能に制御され、偏向装置123の図示
しないミラーモータから回転数の安定を示す、例えばP
LL(Phese Loop Lock)信号が出力さ
れると、CPU60の制御によりレーザ駆動回路71A
ないし71Dのそれぞれに所定の制御コマンドが出力さ
れて付勢され、レーザビームLA,LB,LCおよびL
Dを放射する。このレーザビームLA,LB,LCおよ
びLDは、感光体ドラム23に所定の表面電位SPが印
加され、現像装置25の現像ローラに所定の現像バイア
ス電圧が印加され、ポリゴンミラー123の各多面鏡1
23aの回転角が感光体ドラム23の所定位置に各レー
ザビームLA,LB,LCおよびLDを偏向(走査)可
能である場合には、感光体ドラム23に静電潜像を書き
込むことのできる光強度を有している。なお、このレー
ザビームLA,LB,LCおよびLDは、予めNVM
(不揮発性メモリ)62等の記憶素子に記憶されている
回動量に基づいて反射角が独立に設定されたガルバノミ
ラー105Aないし105Dのそれぞれにより副走査方
向に関して所定の間隔となるように反射されてハーフミ
ラー120,121および122で順に合成され、偏向
装置123の多面鏡123Aにより、一括して主走査方
向に走査される。
【0046】それぞれのレーザビームLA,LB,LC
およびLDはまた、ビーム位置検出器151に入射する
ことで、ビーム位置検出器151から水平同期信号HS
YNCを出力させる。すなわち、ビーム位置検出器15
1に入射したレーザビームLA,LB,LCおよびLD
のそれぞれに対応して、CPU60に向けて、ビーム位
置検出回路74から所定のタイミングでビーム検出信号
が出力され、CPU60により、所定のタイミングで水
平同期信号HSYNCが出力される。
【0047】次に、各レーザ素子から放射されたレーザ
ビームの特性について、詳細に説明する。第1のレーザ
素子101AからのレーザビームLAは、有限焦点レン
ズ103Aにより所定の収束性が与えられ、絞り104
Aにより断面ビーム形状が所定の形状に整形されてガル
バノミラー105Aにより偏向装置123の反射面に対
して第1の方向の所定の位置に向けて反射される。この
レーザビームLAは、第1のハーフミラー120を通過
される。
【0048】第2のレーザ素子101Bからのレーザビ
ームLBは、有限焦点レンズ103Bにより所定の収束
性が与えられ、絞り104Bにより断面ビーム形状が所
定の形状に整形されて、第1のレーザビームLAとの間
の副走査方向距離が所定の距離となるようガルバノミラ
ー105Bで、偏向装置123の反射面に向けて反射さ
れる。なお、レーザビームLBは、第1のハーフミラー
120で反射されて、第1のレーザビームLAと合成さ
れる。
【0049】第3のレーザ素子101Cからのレーザビ
ームLCは、第2のレーザ素子101Bからのレーザビ
ームLBに対して副走査方向に所定のビーム間隔を提供
可能にレーザ素子101Cを出射され、有限焦点レンズ
103Cにより所定の収束性が与えられ、絞り104C
により断面ビーム形状が所定の形状に整えられて、ガル
バノミラー105Cで反射されて第2のハーフミラー1
21に案内される。ハーフミラー121に案内されたレ
ーザビームLCは、ハーフミラー121で反射され、第
1のハーフミラー120で合成されたレーザビームLA
+LBに、さらに合成される。
【0050】第4のレーザ素子101Dからのレーザビ
ームLDは、第3のレーザ素子101Cからのレーザビ
ームLCに対して副走査方向に所定のビーム間隔を提供
可能にレーザ素子101Dを出射され、有限焦点レンズ
103Dにより所定の収束性が与えられ、絞り104D
により断面ビーム形状が所定の形状に整えられて、ガル
バノミラー105Dで反射されて第3のハーフミラー1
22に案内される。このハーフミラー122に案内され
たレーザビームLDは、ハーフミラー122で反射さ
れ、第2のハーフミラー121で合成されたレーザビー
ムLA+LB+LCに、さらに合成される。
【0051】このようにして、平面方向からみた状態で
は1本で副走査方向には所定の間隔を有するレーザビー
ムLA+LB+LC+LDが偏向前光学系102により
合成され、シリンダレンズ125により、副走査方向に
関してのみさらに収束性が与えられて、偏向装置123
の反射面に向けて出射される。
【0052】このようにして、平面方向からみた状態で
は1本で、副走査方向に関してのみ所定の間隔が与えら
れた4本のレーザビームLA,LB,LCおよびLD
は、偏向装置123により、同時に偏向(走査)され、
感光体ドラム23の所定の位置に結像される。従って、
通常の1ライン露光の露光装置に比較して、偏向装置1
23の反射面の面数および回転数が同一である場合に、
副走査方向については4倍の速度で画像を記録できる。
【0053】偏向装置123は、例えば8面の平面反射
鏡(反射面)が正多角形に配置された多面鏡本体123
Aと、多面鏡本体123Aを主走査方向(第2の方向)
に、所定の速度で回転させる図示しないモータとを有し
ている。
【0054】偏向装置123と像面すなわち感光体ドラ
ム23の外周の露光位置Xに対応する位置であって設計
上の焦平面との間には、偏向装置123の各反射面によ
り所定の方向に偏向(走査)されたレーザビームLA+
LB+LC+LDに、所定の光学特性を与える第1およ
び第2の結像レンズ130Aおよび130Bからなる2
枚組みレンズと、各レーザビームを一括して露光位置X
に向けて出射する出射ミラー131を含む偏向後光学系
130、偏向後光学系130の第2の結像レンズ130
Bを出射されたそれぞれのレーザビームLA,LB,L
CおよびLDが、画像が書き込まれる領域より前の所定
の位置に到達したこと(通過タイミング)およびその位
置を検知するためのビーム位置検出器151、および偏
向後光学系130の第2レンズ130Bとビーム位置検
出器151との間に配置され、第2レンズ130Bを通
過された4本のレーザビームLA,LB,LCおよびL
Dの一部をビーム位置検出器151に向かって反射させ
る折り返しミラー152、およびマルチビーム露光装置
21とプリンタ部20を気密する防塵ガラス153等が
配列されている。
【0055】なお、ビーム位置検出器151は、図7を
用いて後段に詳述する受光面が感光体ドラム23の外周
の位置と光学的に同等距離となる等価像面であって、感
光体ドラム23の端部近傍に対応する位置に配置されて
いる。
【0056】次に、ガルバノミラーについて詳細に説明
する。図4は、ガルバノミラーの斜視図である。ミラー
160は、微小角度変位可能に、弾性支持体により弾性
的に支持されている。弾性支持体は、ミラー160を支
持する支持面とフレームとしてのヨーク161との接続
に利用される保持面と支持面および保持面のそれぞれを
連結する2つのねじれ変形部(捩ればね部)を有する板
バネ162に接着されている。すなわち、ミラー160
は、板ばね162の捩ればね部が所定の方向に捩れるこ
とにより、矢印R方向に回転可能である。なお、ミラー
160の反射面すなわち蒸着面は、板バネ162により
指示される側と反対側に規定されている。
【0057】これに対して、ガルバノミラー105A,
105B,105Cおよび105Dは、それぞれ、副走
査方向と直交し、主走査方向を含む面において主走査方
向の軸線を回転軸として反射面の角度が微小に変更可能
であり、各レーザ素子101A,101B,101Cお
よび101Dから偏向装置123に案内されるレーザビ
ームLすなわち上述したLA+LB+LC+LD相互間
の副走査方向間隔を、自在に設定できる。すなわち、第
1のレーザ素子101Aから偏向装置123に案内され
るレーザビームLAの副走査方向位置を第1のガルバノ
ミラー105Aにより設定し、このレーザビームLAを
基準として、第2ないし第4のレーザビームLB,LC
およびLDのそれぞれの副走査方向間隔を、第2ないし
第4のガルバノミラー105B,10Cおよび105D
のミラーの角度を調整することにより最適に設定するこ
とができる。
【0058】詳細には、露光装置21の解像度すなわち
印字密度が600DPI(ドット・パー・インチ)であ
るから、感光体23上での1ドットの直径は、42.3
μmとなり、第1のレーザビームLAと第2のレーザビ
ームLBとの像面上の間隔が42.3μm、同様にレー
ザビームLAとLCとの間の間隔が84.6μm、また
レーザビームLAとレーザビームLDとの間隔が12
6.9μmとなるように、ガルバノミラー105B,1
05Cおよび105Dのミラーの角度が設定される。
【0059】各ガルバノミラー105B,105Cおよ
び105Dのミラー160の角度は、ビーム位置光検出
器(ポジションセンサ)151に、レーザビームLA+
LB+LC+LDが入射された位置を検出することによ
り、以下に示すように、容易に整合される。
【0060】ポジションセンサ151は、図7に示すよ
うに、副走査方向に、約42.3μmの間隔で配置され
た4つの受光領域を有している。なお、それぞれの受光
領域は、副走査方向の中央で2分割されるとともに、主
走査方向に所定の間隔が与えられて、配置されている。
【0061】レーザビームLAがポジションセンサ15
1上を通過すると、センサ151は、図8に示すよう
に、各レーザビームLA,LB,LCおよびLDのビー
ム断面が2分割された領域の中央を通過したか、いづれ
かの領域に偏って通過したかを、検知する。従って、各
レーザビームの断面が各検出領域の中央を通過するよ
う、ガルバノミラー105のミラー160の角度を設定
すればよい。すなわち、第1のレーザビームLAをセン
サ151の第1の受光領域の2つの領域のそれぞれで検
出して得られた出力信号の差が「0」となるよう、ガル
バノミラー105Aのミラー160の角度を設定し、第
1のレーザビームLAを基準として、レーザビームLB
に関し、ガルバノミラー105Bのミラー160Bの角
度を、レーザビームLCに関し、ガルバノミラー105
Cのミラー160Cの角度をおよびレーザビームLDに
関し、ガルバノミラー105Dのミラー160Dの角度
を、それぞれ、設定すればよい。なお、水平同期信号
は、基準となるレーザビームLAを第1の受光領域で受
光したタイミングで出力され、残りのレーザビームL
B,LCおよびLDの水平同期信号は、レーザビームL
Aから所定時間経過後に出力される。
【0062】また、ポジションセンサ151に設けられ
る受光領域の個数および副走査方向間隔は、露光装置2
1内に組み込まれる半導体レーザ素子の個数Nと、露光
装置21(画像形成装置1)に要求される解像度に基づ
いて任意に設定されることはいうまでもない。
【0063】例えば、要求される解像度が400DPI
であるならば、上述した受光領域の副走査方向の間隔
は、63.5μmとなる。すなわち、印字密度をI、レ
ーザビームの本数(半導体レーザ素子の個数)をNとす
ると、センサ151内に設けられなければならない受光
領域の個数は、N個、受光領域の間隔は、25.4/I
mmとなる。
【0064】なお、ポジションセンサ151は、基板1
51Aにより、主走査方向および副走査方向のそれぞれ
に微動可能に配置され、基板151Aの位置を調整する
ことにより、最適な位置に固定できる。
【0065】次に、ハーフミラー120,121および
122について説明する。ハーフミラー120,121
および122は、基準となる偏向前光学系102Aの光
路OAに、他の3つの光路を通るレーザビームを合成す
るために利用されるもので、偏向前光学系102Aの光
路中(すなわち、光源101Aと偏向装置123との
間)に配置される。また、N個の光源(半導体レーザ素
子)を含む露光装置においては、ハーフミラーの必要数
は、N−1である。
【0066】そして、m番目(1 ≦ m ≦ N−
1)のハーフミラーの透過率をTm ,反射率をRm とし
たときのハーフミラーによる減衰は、基準となる偏向前
光学系(例えば102A)のハーフミラーにおいて(T
で示す)、 T=T1 ×T2 ×T3 ×・・・×TN-1 …(1) m番目の光源のハーフミラーにおいて(Tm で示す)、 Tm =Rm ×Tm+1 ×Tm+2 ×・・・×TN-1 …(2) (m−N=0のとき、以降の項は、なしとする)と表さ
れる。
【0067】(1)式および(2)式から、 T=Tm …(3) となるように、各ハーフミラーの減衰率および透過率を
選定する。
【0068】こうすることにより、光源101のレーザ
パワー(駆動)制御は、N個の光源のいずれも同様とす
ることができ、レーザ駆動回路の制御部あるいは制御ソ
フトをN個とも共通にできるメリットが生じる。
【0069】なお、基準光学系102Aは、 T=T1 ×T2 ×T3 …(4) 偏向前光学系102Bは、 TB =R1 ×T2 ×T3 …(5) 偏向前光学系102Cは、 TC =R2 ×T3 …(6) 偏向前光学系101Dは、 TD =R3 …(7) であるから、(4)式ないし(7)式より、 T=TB =TC =TD =1/4 が必要である。
【0070】従って、 R1 =T1 、 R2 =R1 ×T2 =T1 ×T2 、 R3 =R2 ×T3 =T1 ×T2 ×T3 、 となる。
【0071】ここで、図2に示した露光装置において
は、 T1 =1/2、R1 =1/2、(ハーフミラー120) T2 =2/3、R2 =1/3、(ハーフミラー121) T3 =3/4、R3 =1/4、(ハーフミラー122) と設定すると、(4)式ないし(7)式から、 T=TB =TC =TD =1/4 が満足され、それぞれのハーフミラー120,121お
よび122による減衰量Tは、すべて同じとなる。
【0072】本実施例では、ハーフミラーの挿入枚数N
を(3)式のように限定しているが、これに限ることな
く、偏向装置123と光源101との間に配置される光
学素子が全て反射または透過であっても、偏向装置12
3の多面鏡123A上でいずれかの光源から発せられた
レーザビームパワーが同じ値を取るとき、光源の制御は
同一となる。
【0073】具体的に説明すると、偏向前光学系102
Dのレーザ素子101Dにより放射されたレーザビーム
LDについて説明すると、ハーフミラー122により、
出力光量の1/4が反射されて偏向装置123に案内さ
れるが、残りの3/4は、ハーフミラー122を通過し
てハウジング150内に放射される。その光量は、半導
体レーザに出力30mWのレーザ素子を使用し、25m
Wで発光させたとして、約18.75mW(反射して偏
向装置123に向かう光量は6.25mW)に達する。
【0074】同様に、偏向前光学系102Cのレーザ素
子101Cにより放射され、ハーフミラー121で反射
されて、ハーフミラー122へ向かうレーザビームLC
は、ハーフミラー122を通過してレーザビームLDと
副走査方向に所定の間隔で、偏向装置123に案内され
るパワーが6.25mWで、ハーフミラー122で反射
される分が約2.08mWとなるような、レーザパワー
であり、出力30mWのレーザ素子を使用し、25mW
で発光させたとして、17.67mWのレーザビームが
ハーフミラー121を通過してハウジング内に放射され
ることになる。
【0075】また、偏向前光学系102Bのレーザ素子
101Bを放射され、ハーフミラー120で反射され
て、ハーフミラー121へ向かうレーザビームLBは、
ハーフミラー121を通過すべきレーザパワーとして、
8.33mWが要求され、反射によりハウジング150
内に放射される分のパワーが4.17mWであるから、
出力30mWのレーザ素子を使用し、25mWで発光さ
せたとしてハーフミラー120で反射されるレーザパワ
ーは、12.5mWとなる。このことは、同時に、ハー
フミラー120は、レーザ素子101Aからのレーザビ
ームLAについても1/2を通過し、1/2を反射させ
るものであることを示している。
【0076】このことから、ハーフミラー120の透過
率T1 を、50%(1/2)、反射率R1 を50%(1
/2)、ハーフミラー121の透過率T2 を、66.7
%(2/3)、反射率R2 を33.3%(1/3)、ハ
ーフミラー122の透過率T3 を、75%(3/4)、
反射率R3 を25%(1/4)とすることで、それぞれ
のレーザ素子101A,101B,101Cおよび10
1Dのそれぞれに定格出力が同一の素子を利用可能と
し、結果として、それぞれのレーザ素子を駆動するため
の駆動回路も共通の回路を利用できる。
【0077】なお、この発明の実施の形態では、ハーフ
ミラーの挿入枚数を(3)式のように定義しているが、
これに限ることなく、偏向装置123の反射面に案内さ
れる過程が全てのハーフミラーで反射される場合であっ
ても、偏向装置123の反射面におけるレーザビームの
パワーが同一値となるように偏向前光学系を設計するこ
とで、複数の光源(レーザ素子)を同一の制御により駆
動できる。
【0078】このとき、反射率および透過率を変化した
複数種類のハーフミラー120,121および122を
使用するので、製造工程における何らかの識別方法が必
要となる。
【0079】このことから、例えば図9に示すように、
各ハーフミラー120,121および122の使用領域
外に、ケガキ線のようなラインをガラスカット時に同時
加工する。なお、例えばケガキ線の位置に所定の規則性
(図9に示すように、例えば副走査方向から見た状態
で、ハーフミラー120とその反射面を示すケガキ線1
20Aがベース面から最も高い位置となるように、ハー
フミラー122とその反射面を示すケガキ線122Aが
ベース面から最も低い位置となるように、従って、ハー
フミラー121とその反射面を示すケガキ線121A
が、両者の中間に位置する)を与えることにより、ハー
フミラー120,121および122の種類(配列順
序)を、組立状態で、容易に確認できる。また、反射面
と透過面の区別も同一行程により可能となる。
【0080】一方、ハーフミラー120,121および
122は、上述したように偏向装置123の反射面にお
ける各レーザビームの光強度を同一とするため、余分な
レーザビームを、ハウジング150内に放射している。
すなわち、偏向装置123に向けて案内されなかった分
のレーザビームは、ハウジング内で乱反射する可能性が
ある。
【0081】このハーフミラー122を通過したレーザ
ビームが迷光となって感光体ドラムに案内された場合に
は、画像に悪影響を及ぼすことになる。これを防止する
ために、迷光防止壁170、171および172が設け
られている。
【0082】この迷光防止壁170、171および17
2は、それぞれハウジング150と一体に、ハウジング
150の法線に対し、3゜以上の角度となるよう形成さ
れる。なお、この迷光防止壁170、171および17
2とハウジング150の法線とのなす角度は、ハウジン
グ150が樹脂により形成される場合に必要となる抜き
勾配に一致されてもよい。
【0083】次に、各レーザ素子101A,101B,
101Cおよび101Dの発光制御について説明する。
既に説明したように、各半導体レーザ素子101A,1
01B,101Cおよび101Dは、発光波長λがλ=
680nmのレーザ素子である。
【0084】このレーザを用いた場合、図6に示したレ
ーザ駆動回路71(A,B,CおよびD)からのレーザ
オン信号に対し、図10(A)に示すように、出力レー
ザビームの立ち上がり波形が鈍ってしまう。
【0085】このため、レーザビームにより形成される
ドット毎の潜像の電位が低くなり、これを現像して得ら
れる画像濃度が不十分となる問題がある。これに対し、
従来から利用されている発光波長λ=780nmの近赤
外レーザ素子の場合、図10(B)に示すように、駆動
回路71(A,B,CおよびD)からのレーザオン信号
に対する出力レーザビームの立ち上がりが早いことが認
められる。
【0086】このことは、従来から利用されている近赤
外半導体レーザ素子と、この発明の実施の形態に利用す
る半導体レーザ素子のレーザ出力の立ち上がり特性の差
異によるものであることが認められる。すなわち、発光
波長λがλ=680nmであるこの発明の実施の形態に
利用する半導体レーザ素子を従来の発光波長λがλ=7
80nmの半導体レーザ素子と同一の駆動タイミングで
駆動することにより、上述した立ち上がり波形が鈍るこ
とが認められる。
【0087】このため、レーザオフ時の駆動電流すなわ
ち予備電流の大きさをレーザビームの発光が開始される
しきい値あるいはその近傍の大きさとし、レーザオン時
に、そのまま駆動電流を増大する(図11(A))こと
により、図11(B)に示すように、レーザ出力の立ち
上がりが早くなることが確認されている。
【0088】このように、出力レーザビームの波長λが
λ=680nmの半導体レーザ素子に対して、予備電流
の大きさを、しきい値と同等かその近傍の大きさとする
ことで、画像濃度に影響を与えない潜像を形成可能とな
る。これにより、潜像を現像して得られる画像濃度を、
波長λ=780nmのレーザ素子を用いる場合に比較し
て差異のない濃度とすることができる。
【0089】しかしながら、レーザオフ時の駆動電流の
大きさをしきい値またはその近傍に高めると、半導体レ
ーザ素子のばらつきあるいは温度の変化によっては、レ
ーザ出力が立ち上がる素子が存在する。
【0090】レーザオフ時にもかかわらず発光したレー
ザビームは、感光体ドラム23に、潜像を形成してしま
うことになる。この場合、発光出力が定格値あるいは中
間調画像の濃度に達することは少ないものの、例えば感
光体ドラム23の非画像部の表面電位が約−600Vで
ある場合に、−550Vから−500Vに変化されるこ
とにより、非画像部に地肌かぶりが生じる問題がある。
【0091】この非画像部の地肌かぶりは、感光体ドラ
ム23の表面に案内されるレーザビームの光強度を所定
値より低減することで容易に減少される。また、レーザ
ビームの光強度を低減する方法としては、例えば感光体
ドラム23に対して露光装置21からのレーザビームを
出射するミラー131を、反射効率を低減した減反射ミ
ラーとする方法、防塵ガラス132に、減反射コーティ
ングを施す方法、偏向後光学系130の第1または第2
の結像レンズ130Aまたは130Bのいづれかまたは
それぞれのレンズ面に、減反射コーティングを施す方
法、光源である半導体レーザ素子101(A,B,Cお
よびD)と偏向装置123との間の任意の位置に、減反
射コートしたミラーもしくはガラスあるいはハーフミラ
ーもしくはNDフィルタ等を配置することにより、提供
される。
【0092】この場合、減反射コートしたミラーあるい
はハーフミラーまたはNDフィルタ等を配置する位置に
ついて考察する。上述したように、上記光学素子は、感
光体ドラム23と光源101(A,B,CおよびD)と
の間の任意の位置に配置可能であるが、好ましくは、光
源101(A,B,CおよびD)と偏向装置123との
間に配置される。すなわち、偏向後光学系130の第1
および第2の結像レンズ130A,130B,防塵ガラ
ス132およびミラー131のいづれかに減反射コーテ
ィングを施す場合、偏向装置の反射面の振り角によって
反射率が異なるために、減反射コーティングに、振り角
に応じた減反射率の特性を与える必要が生じる。このこ
とは、減反射コーティングのコストを増大することに他
ならない。特に、レンズに減反射コーティングを施すこ
とは、非常にコストを増大させることから、できる限り
さけることが好ましい。
【0093】このことから、減反射コーティングもしく
はハーフミラー等は、上述のように、光源101(A,
B,CおよびD)と偏向装置123との間に挿入され
る。なお、この発明の実施の形態においては、既に説明
したように、ハーフミラー120,121および122
が利用されていることから、新たにミラーもしくはガラ
ス等を配置するよりも、各ハーフミラーの透過率と反射
率を最適化することがこのましい。すなわち、シリンダ
レンズや有限焦点レンズに減反射コーティングを施すこ
とは、非常にコストを増大させることから、できる限り
さけるべきである。
【0094】なお、上述した露光装置21においては、
ハーフミラー120,121および122により、各レ
ーザ素子101(A,B,CおよびD)から放射された
レーザビームの光強度は、5%程度まで減少されている
ことから、特に、専用の光強度減衰ミラー等を配置する
必要はない。
【0095】すなわち、上述したように、各半導体レー
ザ素子を定格出力の近傍で駆動する(発光させる)ため
に、設けたハーフミラー120,121および122に
より、レーザ素子の予備駆動電流の大きさをしきい値ま
たはその近傍とするレーザ素子の制御によって生じるこ
とのある感光体ドラム23の非画像部の地肌かぶりは、
都合よく打ち消される。
【0096】以上説明したように、各光源すなわち第1
ないし第4のレーザ素子101Aないし101Dを、そ
れぞれ定格に近いレーザパワーを出力するように制御
し、偏向装置123までの間で、ハーフミラー等によ
り、偏向装置123の反射面に案内される各レーザビー
ムの光強度を所定値に制御することで、迷光となり得る
レーザビームが偏向後光学系21に入射される程度を減
少させることができる。なお、図2ないし図9に示した
4ビーム露光装置21の半導体レーザ素子のレーザパワ
ーWを計算すると、光学系の総合効率ζは、(ハーフミ
ラー120,121および122により1/4に減衰さ
れて)約5%であるので、像面でのパワーをl.4mW
とすると、半導体レーザ素子の出力は、W=28mWと
なる。レーザ素子の定格出力は、30mWのレーザ素子
であるから、定格電流値に近接した駆動電流で駆動され
ていることが認められる。
【0097】図12は、図2に示した露光装置を図1に
示したデジタル複写装置とは異なるカラープリンタ装置
に適用可能とする別の露光装置の一例を示す概略平面図
である。なお、図2に示した構成と同一の構成について
は、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【0098】図12に示す露光装置221は、イエロー
(黄、以下Yで示す)、マゼンタ(深紅、以下Mで示
す)およびシアン(青紫、以下Cで示す)の色分解され
た色成分に対応するレーザビームLY,LMおよびLC
を放射する第1ないし第3の半導体レーザ素子201
Y,201Mおよび201Cと、黒の補充に利用される
ブラック(黒、以下Bで示す)に対応するレーザビーム
LBを放射する第4の半導体レーザ素子201Bを有し
ている。
【0099】第1ないし第4の半導体レーザ素子201
Y,201M,201Cおよび201Bから放射された
それぞれのレーザビームLB,LY,LMおよびLC
は、それぞれ、対応して設けられる有限焦点レンズ20
3Y,203M,203Cおよび203Bにより所定の
収束性が与えられ、それぞれの有限焦点レンズと組み合
わせられている絞り204Y,204M,204C,2
04Bで所定の断面形状が与えられた後、それぞれ、ガ
ルバノミラー205Y,205M,205C,205B
により副走査方向に所定の間隔となるよう折り曲げられ
て、偏向装置123に案内される。
【0100】なお、それぞれのレーザビームLB,L
Y,LMおよびLCは、図2に示したと同様に、ハーフ
ミラー120,121および122により、主走査方向
から見た状態で1本に、副走査方向から見た状態で所定
の間隔の4本になるよう、合成される。
【0101】すなわち、ガルバノミラー205Bで反射
されて偏向装置123に案内されるレーザビームLB
に、ハーフミラー120によりレーザビームLYが合成
され、合成されたレーザビームLB+LYに、ハーフミ
ラー121によりレーザビームLMが合成され、ハーフ
ミラー122により、レーザビームLB+LY+LM
に、レーザビームLCが合成される。なお、ハーフミラ
ー120,121および122の透過および反射の割合
は、図2に示した露光装置と実質的に同一であるから、
詳細な説明は省略する。また、各半導体レーザ素子20
1Y,201M,201Cおよび201Bから放射され
るレーザビームのパワーは、図2を用いて説明したと同
様に、概ね等しく制御される。
【0102】レーザビームLB+LY+LM+LCは、
以下、偏向装置123の多面鏡123Aにより、一括し
て主走査方向に走査される。偏向装置123により走査
されたレーザビームLB+LY+LM+LCは、第1,
第2の結像レンズ130a,130bにより、偏向装置
123の多面鏡123Aで反射された位置に比較して副
走査方向の間隔が広げられるとともに、偏向装置123
の多面鏡123Aの回転量と結像位置での主走査方向距
離とが比例するよう所定の結像特性が与えられて、図1
3に示すような、4組の画像形成部350Y,350
M,350Cおよび350Bに対して、ミラー333
B,333Y,335Y,337Y,333M,335
M,337M,333C,335Cおよび337Cによ
り案内される。
【0103】偏向装置123により走査されたレーザビ
ームLの一部は、折り返しミラー15でビーム位置検出
器151に向けて反射され、ビーム位置検出器151に
案内される。
【0104】ビーム位置検出器151に入射したレーザ
ビームLBは、検出器151により光電変換され、図6
に示したと同様に構成された図示しない信号処理部(制
御回路)において、所定のタイミング(レーザビームの
検知から画像信号発生までの時間t)経過後に、第1の
レーザビームLBを画像信号で変調する画像開始位置の
基準となる水平同期信号HSYNCの出力に利用され
る。
【0105】以下、図13に示したカラー画像形成装置
においては、各画像形成部350B,350Y,350
Mおよび350Cの感光体ドラム358B,358Y,
358Mおよび358Cのそれぞれに、図示しない画像
メモリからの画像データに対応して強度変調された第1
ないし第4の記録レーザビームLB,LY,LMおよび
LCが、上述した露光装置321のミラー333B,3
33Y,335Y,337Y,333M,335M,3
37M,333C,335Cおよび337Cを経由し
て、順次照射される。
【0106】これにより、それぞれの感光体ドラム35
8B,358Y,358Mおよび358Cに対応して配
置されている帯電装置360B,360Y,360Mお
よび360Cにより予め所定の表面電位に帯電されてい
る各感光体ドラムに、静電像が形成され、それぞれの感
光体ドラムに対応して配置されている現像装置362
B,362Y,362Mおよび362Cからトナーが供
給されて、各感光体ドラム上に、あわせて4色のトナー
像が形成される。
【0107】各感光体ドラム358B,358Y,35
8Mおよび358Cに形成された4色のトナー像は、カ
セット370から給紙ローラ372により引き出され、
レジストローラ374で、ビーム位置検出器151によ
り検知されたそれぞれのレーザビームに基づいて生成さ
れた水平同期信号HSYNCに対してタイミングが整合
されて吸着ローラ376により搬送ベルト352の所定
の位置にセットされて搬送される用紙Pに、各感光体ド
ラムに対して搬送ベルト352の反対側から接触される
転写ローラ364B,364Y,364Mおよび364
Cにより、Yトナー像,Mトナー像,Cトナー像および
Bトナー像の順に重ね合わせ出力に利用される。
【0108】用紙Pに転写された4色のトナー像は、定
着装置378により、用紙Pに定着される。一方、各感
光体ドラム358B,358Y,358Mおよび358
Cに残った転写残りトナーは、クリーニング装置366
B,366Y,366Mおよび366Cにより除去され
る。また、各感光体ドラム358B,358Y,358
Mおよび358Cに残った残留電荷が消去される。
【0109】以下は、図2に示した露光装置の変形例を
示す概略図である。図14は、光源が2個である2ビー
ム露光装置の一例を示す概略平面図である。
【0110】図14に示されるように、2ビーム露光装
置421は、第1の光源としての半導体レーザ素子40
1Aおよび第2の光源としての半導体レーザ素子401
Bを有している。
【0111】それぞれの光源401(AおよびB)は、
図3および図5を用いて既に説明したと同様に、発光ユ
ニット410(AおよびB)として、一体に組み立てら
れ、それぞれ、有限焦点レンズ403Aおよび絞り40
4A,同403Bおよび404Bを保持するレンズホル
ダ407(AおよびB)に、レーザホルダ408(Aお
よびB)により、固定されている。なお、シリンダレン
ズ125以降の光学要素は、ビーム位置検出器451が
少なくとも2つの受光領域を有する検出器に置き換えら
れ、迷光防止壁470が1個に変更されているのみで、
図2ないし図9を用いて既に説明した4ビーム露光装置
21に、実質的に準じるものであるから、詳細な説明は
省略する。
【0112】それぞれの光源401Aおよび401Bを
出射されたレーザビームLAおよびLBは、ガルバノミ
ラー405Aおよび405Bにより、平面からみた状態
では1本に、副走査方向には所定の間隔となるよう、N
−1により定義されるハーフミラー420に案内され
る。
【0113】ハーフミラー420は、既に説明したハー
フミラー120と同様に機能するもので、ガルバノミラ
ー405Aにより案内された反射された第1の光源40
1AからのレーザビームLAの50%(1/2)を透過
し、50%(1/2)を反射する。また、ハーフミラー
420は、ガルバノミラー405Bにより反射された第
2の光源401BからのレーザビームLBの50%(1
/2)を反射し、50%(1/2)を透過する。これ
は、前述の(1)式ないし(3)式を満たしていること
がわかる。
【0114】これにより、図1に示したデジタル複写装
置の感光体ドラム23に案内された時点でのそれぞれの
レーザビームLAおよびLBの光強度(レーザパワー)
は、概ね同一となり、各レーザ素子は、同一の駆動回路
による発光制御が可能となる。このとき、それぞれのレ
ーザ素子は、定格出力に近い出力のレーザビームを放射
するよう、駆動されるとともに、しきい値またはその近
傍の大きさの予備駆動電流により待機状態に維持され
る。従って、レーザ駆動回路によりレーザオン信号が出
力された時点で、画像濃度に影響を与えない立ち上がり
特性を示す。なお、図14に示した2ビーム露光装置4
21の半導体レーザ素子のレーザパワーWを計算する
と、光学系の総合効率ζは、(ハーフミラー420によ
り1/2に減衰されて)約10%であるので、像面での
パワーを0.7Wとすると、半導体レーザ素子は、W=
7mW発光していることになり、レーザ素子の定格出力
が10mWである場合、定格出力に近い駆動電流で駆動
されていることがわかる。もし、像面でのパワーが0.
25mWでよい場合は、レーザ素子の発光パワーは、W
=2.5mWとなるため、必要に応じて、ハーフミラー
122と偏向器123の間に、例えば透過1/3・反射
2/3のハーフミラーあるいは50%透過のNDフィル
タを追加すればよい。
【0115】図15は、光源が1個である露光装置の一
例を示す概略平面図である。図15に示されるように、
露光装置521は、光源としてのレーザ素子501を有
している。
【0116】光源501は、図3および図5を用いて既
に説明したと同様に、発光ユニット510として、一体
に組み立てられ、有限焦点レンズ503および絞り50
4を保持するレンズホルダ507に、レーザホルダ50
8により、固定されている。
【0117】光源501を出射されたレーザビームL
は、固定ミラー505により、シリンダレンズ125の
所定位置に向けて反射される。シリンダレンズ125に
入射されたレーザビームLは、副走査方向に、僅かに収
束されて、偏向装置123の各反射面に案内される。
【0118】偏向装置123により所定速度で偏向(走
査)されたレーザビームLは、偏向後光学系130の第
1および第2の結像レンズ130A,130Bにより感
光体ドラム23の所定の位置に、偏向装置の反射面の回
転角(振り角)と偏向装置の反射面の回転角が0゜のと
きに感光体ドラム23にレーザビームが到達する位置と
が比例するよう、偏向装置の反射面の回転角に対応する
収束距離が与えられて、感光体ドラム23に概ね直線状
に結像される。
【0119】第1および第2の結像レンズ130A,1
30Bを通過したレーザビームLの一部は、ミラー15
2により折り曲げられ、等価像面に位置された光検出器
551の受光面に、所定のタイミングで入射される。な
お、感光体ドラム23に向けてレーザビームLを出射す
るミラー531および防塵ガラス532には、レーザビ
ームLの光強度(レーザパワー)を、合計して、30な
いし70%減衰する減反射コーティングおよびフィルタ
加工(例えばNDフィルタに準じた透過率が与えられ
る)が施されている。この防塵ガラス532およびミラ
ー531のフィルタ加工および減反射コーティングによ
り、レーザ素子は、定格出力に近い出力のレーザビーム
を放射するよう、駆動されるとともに、しきい値または
その近傍の大きさの予備駆動電流により待機状態に維持
される。
【0120】以上説明したように、レーザオフ時の駆動
電流をしきい値付近まで高めることにより、レーザオン
時の発光波形の鈍りを低減することで、画像濃度が不所
望に低下することを防止できる。
【0121】また、ハーフミラー(ガラスをフィルタ
化)もしくはNDフィルタを利用することにより、レー
ザオフ時にレーザ素子が発光することで生じるレーザビ
ームにより非画像部にかぶりが生じることを防止でき
る。
【0122】さらに、複数のハーフミラーを用い、それ
ぞれのミラーの透過率および反射率を最適化することに
より、全ての光源に同一の半導体レーザ素子を利用可能
となり、しかも制御系すなわちレーザ駆動回路およびレ
ーザ発光回路を同一にできる。
【0123】また、ハーフミラーを用いることにより生
じた反射レーザビームは、ハウジングの一部により、画
像領域に案内されることない位置に反射されることか
ら、迷光により、不所望な画像が生じることが防止され
る。
【0124】さらに、副走査方向におけるレーザビーム
相互間の間隔は、解像度に応じて設定された間隔で形成
されたレーザビームの本数に対応する数の受光領域を有
するワンチップビーム位置検出器により、基準となるレ
ーザビームとの間の間隔の変動に基づいて、ガルバノミ
ラーのミラー面の角度が変化されることにより、所定の
間隔に、容易に制御される。なお、このとき、基準とな
るレーザビームにより水平同期信号も生成される。
【0125】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明の露光装置
は、レーザオフ時の駆動電流をしきい値付近まで高める
ことにより、レーザオン時の発光波形の鈍りを低減し
て、画像濃度が不所望に低下することを防止できる。
【0126】また、ハーフミラー(ガラスをフィルタ
化)もしくはNDフィルタを利用することにより、レー
ザオフ時にレーザ素子が発光することで生じるレーザビ
ームにより非画像部にかぶりが生じることを防止でき
る。
【0127】さらに、複数のハーフミラーを用い、それ
ぞれのミラーの透過率および反射率を最適化することに
より、全ての光源に同一の半導体レーザ素子を利用可能
となり、しかも制御系すなわちレーザ駆動回路およびレ
ーザ発光回路を同一にできる。
【0128】また、ハーフミラーを用いることにより生
じた反射レーザビームは、ハウジングの一部により、画
像領域に案内されることない位置に反射されることか
ら、迷光により、不所望な画像が生じることが防止され
る。
【0129】さらに、副走査方向におけるレーザビーム
相互間の間隔は、解像度に応じて設定された間隔で形成
されたレーザビームの本数に対応する数の受光領域を有
するワンチップビーム位置検出器により、基準となるレ
ーザビームとの間の間隔の変動に基づいて、ガルバノミ
ラーのミラー面の角度が変化されることにより、所定の
間隔に、容易に制御される。なお、このとき、基準とな
るレーザビームにより水平同期信号も生成される。従っ
て、画像濃度が高く、副走査方向の線間隔の均一な高速
度の画像形成装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態としての露光装置が組み
込まれる画像形成装置の一例を示す概略図。
【図2】図1に示した画像形成装置の露光装置の概略平
面図。
【図3】図2に示した露光装置に組み込まれる発光ユニ
ット(レーザ素子)を示す概略図。
【図4】図2に示した露光装置に組み込まれるガルバノ
ミラーの概略を示す概略図。
【図5】図2に示した露光装置の偏向前光学系の一例を
示す概略図。
【図6】図2に示した露光装置の制御系の一例を示す概
略ブロック図。
【図7】図2に示した露光装置に組み込まれるビーム位
置検出器の受光面の一例を示す概略図。
【図8】図7に示したビーム位置検出器の受光面の一受
光領域の例を示す概略図。
【図9】図2に示した露光装置に組み込まれる第1ない
し第3のハーフミラーによる各レーザビームの合成順
と、各ハーフミラーに設けられる識別子の一例を示す概
略図。
【図10】図2に示した露光装置に組み込まれる半導体
レーザ素子から放射されるレーザビームの立ち上がりの
特性を示す概略図。
【図11】図2に示した露光装置に組み込まれる半導体
レーザ素子の駆動電流の電流値の大きさと出力レーザ波
形の一例を示す概略図。
【図12】図2に示した露光装置をカラー画像形成装置
に適用可能とするための別の実施の形態を示す概略図。
【図13】図12に示した露光装置が適用されるカラー
画像形成装置の一例を示す概略図。
【図14】図2に示した露光装置の別の実施の形態を示
す概略図。
【図15】図2に示した露光装置の別の実施の形態を示
す概略図。
【符号の説明】
1 ・・・デジタル複写装置、 10 ・・・スキャナ部、 11 ・・・第1キャリッジ、 14 ・・・光電変換素子、 20 ・・・プリンタ部、 21 ・・・露光装置、 22 ・・・画像形成部、 23 ・・・感光体ドラム、 32 ・・・アライニングローラ、 60 ・・・CPU、 61 ・・・クロック発生回路、 62 ・・・NVM、 63 ・・・画像メモリ、 64 ・・・画像バス、 71(A,B,CおよびD)・・・レーザ駆動回路、 73 ・・・ポリゴンモータ駆動回路、 74 ・・・ビーム位置検出回路、 81 ・・・操作パネル、 100 ・・・ベース、 101(A,B,CおよびD)・・・半導体レーザ素
子、 102 ・・・偏向前光学系、 102(A,B,CおよびD)・・・偏向前光学系、 103(A,B,CおよびD)・・・有限焦点レンズ、 104(A,B,CおよびD)・・・絞り、 105(A,B,CおよびD)・・・ガルバノミラー、 110(A,B,CおよびD)・・・発光ユニット、 120・・・第1のハーフミラー、 120A・・・第1のハーフミラーの識別子、 121・・・第2のハーフミラー、 121A・・・第2のハーフミラーの識別子、 122・・・第3のハーフミラー、 122A・・・第3のハーフミラーの識別子、 123 ・・・偏向装置、 125・・・シリンダレンズ、 130 ・・・偏向後光学系、 130A・・・第1レンズ、 130B・・・第2レンズ、 131 ・・・ミラー 132 ・・・防塵ガラス、 150 ・・・ハウジング、 151 ・・・ビーム位置検出器、 152 ・・・折り返しミラー、 170 ・・・第1の迷光防止部材、 171 ・・・第2の迷光防止部材、 172 ・・・第3の迷光防止部材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01S 3/096

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定の駆動電流が供給されることで光を発
    光する光源と、 この光源からの光を第1の方向へ偏向する偏向手段と、 この偏向手段により偏向された前記光を所定像面に結像
    する結像手段と、 前記の光源の非発光時の駆動電流の大きさを、前記光源
    が発光を開始する発光開始電流の大きさに近接した大き
    さに維持する駆動電源装置と、を有することを特徴とす
    る露光装置。
  2. 【請求項2】所定の駆動電流が供給されることで光を発
    光する光源と、 この光源からの光を第1の方向へ偏向する偏向手段と、 この偏向手段により偏向された前記光を所定像面に結像
    する結像手段と、 前記の光源の非発光時の駆動電流の大きさを、前記光源
    が発光を開始する発光開始電流の大きさに近接した大き
    さに維持する駆動電源装置と、 前記光源と前記偏向手段との間に配置され、前記光源か
    ら放射された光の光量の一部を減衰させる減衰手段と、
    を有することを特徴とする露光装置。
  3. 【請求項3】所定の駆動電流が供給されることで光を発
    光する複数の光源と、 この複数の光源からのそれぞれの光を第1の方向へ偏向
    する偏向手段と、 この偏向手段により偏向された前記それぞれの光を所定
    の像面に結像する結像手段と、 前記のそれぞれの光源の非発光時の駆動電流の大きさを
    前記それぞれの光源が発光を開始する発光開始電流の大
    きさに近接した大きさに維持する駆動電源装置と、 前記それぞれの光源と前記偏向手段との間に配置され、
    前記それぞれの光源から放射された光の光量が前記偏向
    手段上で等しい光量となるようそれぞれの光を減衰させ
    る減衰手段と、を有することを特徴とする露光装置。
  4. 【請求項4】前記減衰手段は、前記光源の数をNとする
    とき、N−1個設けられることを特徴とする請求項3記
    載の露光装置。
  5. 【請求項5】前記減衰手段は、反射率の異なるハーフミ
    ラーを含み、N−1個のそれぞれを識別可能とするため
    の識別子が一体に設けられていることを特徴とする請求
    項4記載の露光装置。
  6. 【請求項6】所定の駆動電流が供給されることで光を発
    光する光源と、 この光源からの光を第1の方向へ偏向する偏向手段と、 この偏向手段により偏向された前記光を所定像面に結像
    する結像手段と、 前記の光源の非発光時の駆動電流の大きさを、前記光源
    が発光を開始する発光開始電流の大きさに近接した大き
    さに維持する駆動電源装置と、 前記光源と前記偏向手段との間に配置され、前記光源か
    ら放射された光の光量の一部を反射または透過により減
    衰させる減衰手段と、 この減衰手段により透過または反射された光が前記偏向
    手段に入射することを阻止する阻止手段と、を有するこ
    とを特徴とする露光装置。
  7. 【請求項7】所定の駆動電流が供給されることで光を発
    光する複数の光源と、 この複数の光源からのそれぞれの光を第1の方向へ偏向
    する偏向手段と、 この偏向手段により偏向された前記それぞれの光を所定
    の像面に結像する結像手段と、 この結像手段を通過された光の一部を受光して電気信号
    に変換する光検出手段と、 前記それぞれの光源と前記偏向手段との間に配置され、
    前記光源から前記偏向手段に向かう光のそれぞれが前記
    偏向手段に入射する位置を変化させる光路変更手段と、 前記光検出手段の検出結果に基づいて、前記光路変更手
    段を駆動する光路変更手段制御手段と、を有することを
    特徴とする露光装置。
  8. 【請求項8】前記光検出手段は、前記それぞれの光源か
    らの光を受光して、水平同期信号の発生に利用可能な信
    号を出力することを特徴とする請求項7記載の露光装
    置。
  9. 【請求項9】前記光検出手段は、前記それぞれの光源か
    らの光を全て受光可能であり、前記光源の数をNとする
    とき、解像度に基づいて設定される間隔でN−1配列さ
    れることを特徴とする請求項8記載の露光装置。
  10. 【請求項10】所定の駆動電流が供給されることで光を
    発光する複数の光源と、 この複数の光源からのそれぞれの光を第1の方向へ偏向
    する偏向手段と、 この偏向手段により偏向された前記それぞれの光を所定
    の像面に結像する結像手段と、 この結像手段を通過された光の一部を受光して電気信号
    に変換する光検出手段と、 前記光源と前記偏向手段との間に配置され、前記光源か
    ら放射された光の光量の一部を反射または透過により減
    衰させる減衰手段と、 この減衰手段により透過または反射された光が前記偏向
    手段に入射することを阻止する阻止手段と、 前記それぞれの光源と前記偏向手段との間に配置され、
    前記光源から前記偏向手段に向かう光のそれぞれが前記
    偏向手段に入射する位置を変化させる光路変更手段と、 前記光検出手段の検出結果に基づいて、前記光路変更手
    段を駆動する光路変更手段制御手段と、を有することを
    特徴とする露光装置。
  11. 【請求項11】所定の駆動電流が供給されることで光を
    発光する複数の光源と、 この複数の光源からのそれぞれの光を第1の方向へ偏向
    する偏向手段と、 この偏向手段により偏向された前記それぞれの光を所定
    の像面に結像する結像手段と、 この結像手段を通過された光の一部を受光して電気信号
    に変換する光検出手段と、 前記光源と前記偏向手段との間に配置され、前記それぞ
    れの光源から放射された光の光量の一部を反射させまた
    は透過し、前記それぞれの光源から放射された光の光量
    が前記偏向手段上で等しい光量となるよう、前記それぞ
    れの光を減衰させる減衰させる減衰手段と、 この減衰手段により透過または反射された光が前記偏向
    手段に入射することを阻止する阻止手段と、 前記それぞれの光源と前記偏向手段との間に配置され、
    前記光源から前記偏向手段に向かう光のそれぞれが前記
    偏向手段に入射する位置を変化させる光路変更手段と、 前記光検出手段の検出結果に基づいて、前記光路変更手
    段を駆動する光路変更手段制御手段と、を有することを
    特徴とする露光装置。
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