特許 6248894 光走査装置及びこれを用いた画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6248894

(24)【登録日】2017年12月1日

(45)【発行日】2017年12月20日

(54)【発明の名称】光走査装置及びこれを用いた画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 26/12 20060101AFI20171211BHJP

   G02B 26/10 20060101ALI20171211BHJP

   B41J 2/47 20060101ALI20171211BHJP

   H04N 1/113 20060101ALI20171211BHJP

   G02B 13/08 20060101ALI20171211BHJP

【ＦＩ】

   G02B26/12 101

   G02B26/10 D

   B41J2/47 101M

   B41J2/47 101D

   H04N1/04 104A

   G02B13/08

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-221379(P2014-221379)

(22)【出願日】2014年10月30日

(65)【公開番号】特開2016-90645(P2016-90645A)

(43)【公開日】2016年5月23日

【審査請求日】2016年10月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006150

【氏名又は名称】京セラドキュメントソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100067828

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 悦司

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100127797

【弁理士】

【氏名又は名称】平田 晴洋

(72)【発明者】

【氏名】湯淺 譲

【審査官】 右田 昌士

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０２８４６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６４−０５６４６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２５９６７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１９７３１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０９４９５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１５８７７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２２５０５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０９２０２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／０１１０３８９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０３２１７９９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平１０−０８２９６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ２６／１０ − ２６／１２

Ｂ４１Ｊ ２／４７

Ｈ０４Ｎ １／１１３

Ｇ０２Ｂ １３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光線を発する光源と、
前記光源から発せられる光線を偏向すると共に、前記光線で被走査面上を主走査方向に走査させる偏向体と、
前記偏向された光線を前記被走査面上に結像させる走査レンズと、
前記光源が発する光線の光量を制御する制御部と、
予め求められた、前記走査レンズの像高と波面収差量との関係を示す収差特性を記憶する記憶部と、を備え、
前記制御部は、
前記走査が行われる際に、前記収差特性に応じて前記光線の光量を制御するものであって、前記波面収差量が第１値である第１像高のポイントでは前記光量を所定の第１光量とし、前記波面収差量が前記第１値よりも大きい第２値である第２像高のポイントでは前記光量を前記第１光量よりも大きい第２光量とする制御を行い、
前記被走査面の像高Ｙにおける前記光量をＩ（Ｙ）、前記波面収差量をη（Ｙ）とするとき、前記波面収差量が最小となる像高Ｙ_０に対して、下記式（１）の関係が成り立つように前記光量Ｉ（Ｙ）設定する、光走査装置。

【数4】

【請求項2】

請求項１に記載の光走査装置において、
前記走査レンズが、前記偏向体と前記被走査面との間に１枚のみ配置されている、光走査装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の光走査装置において、
前記走査レンズは、前記光線の波長をλとするとき、波面収差のＰＶ値がλ／８以上の値を持つレンズである、光走査装置。

【請求項4】

静電潜像を担持する像担持体と、
前記像担持体の周面を前記被走査面として光線を照射する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光走査装置と、
を備える画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光線を被走査面上に結像させる走査レンズを備えた光走査装置、及びこれを用いた画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えばレーザープリンターや複写機等に用いられる一般的な光走査装置は、レーザー光線を発する光源と、前記レーザー光線を偏向し該レーザー光線によって被走査面を走査させる偏向体と、偏向された前記レーザー光線を感光体ドラムの周面（被走査面）上に結像させる走査レンズとを含む。前記走査レンズは、前記レーザー光線による前記被走査面の走査を等速で行わせる補正機能を有する。

【0003】

光走査装置において肝要な点は、被走査面を主走査方向において均一な光量で走査することである（例えば特許文献１）。均一光量での走査が行われないと、結果として画像濃度の均一性が損なわれることになる。均一光量での走査を阻害する要因の一つが、走査レンズの収差である。光走査装置において走査レンズは、複数枚のレンズが配置される場合もあるが、装置のコンパクト化や低コスト化等の目的で、１枚のレンズで構成される場合もある。この場合、レンズ設計の自由度が小さくなり、特定の像高で収差が発生し易くなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−１５８７７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、主走査方向に均一な光量で被走査面の走査を行わせることができる光走査装置及び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】

【0006】

本発明の一の局面に係る光走査装置は、光線を発する光源と、前記光源から発せられる光線を偏向すると共に、前記光線で被走査面上を主走査方向に走査させる偏向体と、前記偏向された光線を前記被走査面上に結像させる走査レンズと、前記光源が発する光線の光量を制御する制御部と、予め求められた、前記走査レンズの像高と波面収差量との関係を示す収差特性を記憶する記憶部と、を備え、前記制御部は、前記走査が行われる際に、前記収差特性に応じて前記光線の光量を制御するものであって、前記波面収差量が第１値である第１像高のポイントでは前記光量を所定の第１光量とし、前記波面収差量が前記第１値よりも大きい第２値である第２像高のポイントでは前記光量を前記第１光量よりも大きい第２光量とする制御を行い、前記被走査面の像高Ｙにおける前記光量をＩ（Ｙ）、前記波面収差量をη（Ｙ）とするとき、前記波面収差量が最小となる像高Ｙ_０に対して、下記式（１）の関係が成り立つように前記光量Ｉ（Ｙ）設定する。

【数1】

【0007】

この光走査装置によれば、走査レンズの収差特性に応じて前記光線の光量が制御されるので、被走査面を主走査方向において均一な光量で走査させることができる。すなわち、波面収差が大きい部分を通過した光線は、当該光線を形成するビームのサイドローブが大きくなる傾向がある。画像のドット形成に寄与するのはメインローブであるので、サイドローブが大きくなるとメインローブの光量が低下することになる。従って、波面収差が大きい部分を通過した光線により描画された画像は、その濃度が低下する。上記の制御部は、波面収差量が比較的大きい像高のポイントでは光量を比較的大きくする制御を行うので、波面収差によるメインローブの光量低下を補正することができる。また、式（１）のパラメータαを調整することにより、全像高において波面収差の影響を、光量の制御によって的確に低減させることができる。

【0008】

上記の光走査装置において、前記走査レンズが、前記偏向体と前記被走査面との間に１枚のみ配置されている構成とすることができる。

【0009】

走査レンズが１枚構成の走査光学系とすることで、当該光学系のコンパクト化、光学部品点数の削減を果たすことができる。他方、１枚構成の走査レンズの場合、当該レンズの設計自由度が小さく、特定の像高で収差が発生し易い。本発明によれば、上述の光量の補正によって波面収差の影響を解消できるので、１枚構成の走査光学系を積極的に採用した場合においても、被走査面を主走査方向において均一な光量で走査させることができる。

【0010】

上記の光走査装置において、前記走査レンズは、前記光線の波長をλとするとき、波面収差のＰＶ値がλ／８以上の値を持つレンズである構成とすることができる。

【0011】

波面収差のＰＶ値は、伝播する光線の理想波面に対するずれの度合いを示す値である。当該ＰＶ値がλ／８以上の値を持つレンズは、波面収差が大きいレンズであるが、生産性が良く、低コストである。本発明によれば、このような走査レンズを用いた場合においても、被走査面を主走査方向において均一な光量で走査させることができる。

【0014】

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持体の周面を前記被走査面として光線を照射する、上記に記載の光走査装置と、を備える。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、主走査方向に均一な光量で被走査面の走査を行わせることができる。従って、濃度ムラの無い高品質の画像形成を行い得る光走査装置及び画像形成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。

【図2】実施形態に係る光走査装置の主走査断面の構成を示す光路図である。

【図3】（Ａ）は走査レンズの像高と収差との関係を、（Ｂ）は像高と光線の光量との関係を、（Ｃ）は像高と画像濃度との関係を、それぞれ模式的に示すグラフである。

【図4】具体的実施例において用いられた走査レンズの、各像高の波面収差量を示すグラフである。

【図5】実施例における、像高と光線のメインローブの比率との関係を示すグラフである。

【図6】実施例における、像高と収差補正量との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の一実施形態に係る光走査装置について図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る光走査装置１１を含む画像形成装置１の構成を概略的に示した断面図である。画像形成装置１は、光走査装置１１、現像器１２、帯電器１３、感光体ドラム１４（像担持体）、転写ローラー１５、定着器１６及び給紙カセット１７を備えている。

【0018】

感光体ドラム１４は、円筒状の部材であり、その周面に静電潜像及びトナー像が形成される。感光体ドラム１４は、図略のモーターからの駆動力を受けて、図１における時計回りの方向に回転される。帯電器１３は、感光体ドラム１４の表面を略一様に帯電する。

【0019】

光走査装置１１は、レーザーダイオード等の光源、偏向体、走査レンズ及び光学素子等を備え、帯電器１３によって略一様に帯電された感光体ドラム１４の周面（被走査面）に対して、画像データに応じたレーザー光線を照射して、画像データの静電潜像を形成する。この光走査装置１１については、後記で詳述する。

【0020】

現像器１２は、静電潜像が形成された感光体ドラム１４の周面にトナーを供給してトナー像を形成する。現像器１２は、トナーを担持する現像ローラー、及びトナーを攪拌しつつ搬送するスクリューを含む。感光体ドラム１４に形成されたトナー像は、給紙カセット１７から繰り出され搬送路Ｐを搬送される記録紙に転写される。この現像器１２には、図略のトナーコンテナからトナーが補給される。

【0021】

感光体ドラム１４の下方には転写ローラー１５が対向して配設され、両者によって転写ニップ部が形成されている。転写ローラー１５は、導電性を有するゴム材料等で構成されると共に転写バイアスが与えられ、感光体ドラム１４に形成されたトナー像を前記記録紙に転写させる。

【0022】

定着器１６は、ヒーターを内蔵する定着ローラー１６０と、該定着ローラー１６０と定着ニップ部を形成する加圧ローラー１６１とを備える。前記定着ニップ部を、トナー像が形成された記録紙が通過することにより、トナー像が記録紙に定着される。

【0023】

次に、画像形成装置１の画像形成動作について簡単に説明する。先ず、帯電器１３により感光体ドラム１４の表面が略均一に帯電される。帯電された感光体ドラム１４の周面が、光走査装置１１により露光され、記録紙に形成する画像の静電潜像が感光体ドラム１４の表面に形成される。この静電潜像が、現像器１２から感光体ドラム１４の周面にトナーが供給されることにより、トナー像として顕在化される。一方、給紙カセット１７からは記録紙が搬送路１７０に繰り出される。前記トナー像は、前記転写ニップ部を記録紙が通過することにより、当該記録紙に転写される。この転写動作が行われた後、記録紙は定着器１６（前記定着ニップ部）に搬送され、記録紙にトナー像が固着される。

【0024】

以下、光走査装置１１について詳述する。図２は、光走査装置１１の主走査断面の構成を示す平面図である。光走査装置１１は、半導体レーザー２１（光源）、コリメータレンズ２２、シリンドリカルレンズ２３、ポリゴンミラー２４（偏向体）及び走査レンズ２５を備える。本実施形態の光走査装置１１は、走査レンズが１枚のレンズのみで構成されている。この光走査装置１１は、制御部３によって動作が制御される。

【0025】

半導体レーザー２１は、所定の波長（例えば、７８０ｎｍ）のレーザー光線（光線）を発する光源である。この半導体レーザー２１は、駆動回路部品を備えたドライバ２１１によって駆動される。ドライバ２１１が半導体レーザー２１に与える駆動電流によって、半導体レーザー２１が発するレーザー光線の光量が定められる。

【0026】

コリメータレンズ２２は、半導体レーザー２１から発せられ拡散するレーザー光線を平行光に変換する。シリンドリカルレンズ２３は、コリメータレンズ２２から出射されたレーザー光線を、主走査方向に長い線状光に変換してポリゴンミラー２４に結像させる。

【0027】

ポリゴンミラー２４は、半導体レーザー２１から発せられたレーザー光線を偏向（反射）すると共に、偏向したレーザー光線によって感光体ドラム１４の周面１４Ｓ上を主走査方向に走査させる。ポリゴンミラー２４は、正多角形の各辺に沿って反射面が形成された多面鏡であり、図略のポリゴンモーターによって回転軸回りに回転駆動される。なお、ポリゴンミラー２４に代えて、ＭＥＭＳミラーを用いるようにしても良い。本実施形態の光走査装置１１では、このポリゴンミラー２４と被走査面である周面１４Ｓとの間に、１枚の走査レンズ２５のみが配置されている。

【0028】

走査レンズ２５は、ポリゴンミラー２４によって偏向されたレーザー光線を集光し、感光体ドラム１４の周面１４Ｓに結像させる。走査レンズ２５は、ｆθ特性を有するレンズであって、主走査方向に長尺のレンズである。走査レンズ２５としては、透光性樹脂材料を用いた金型モールド成形にて製造されたものを好適に用いることができる。走査レンズ２５は、ポリゴンミラー２４と対向しレーザー光線が入射される入射面Ｒ１と、入射面Ｒ１と反対側の面であってレーザー光線が出射される出射面Ｒ２とを備える。

【0029】

半導体レーザー２１から発せられたレーザー光線は、コリメータレンズ２２、図略の絞り、及びシリンドリカルレンズ２３を経て、ポリゴンミラー２４に入射する。その後、レーザー光線は、軸回りに揺動するポリゴンミラー２４で偏向され、走査レンズ２５の入射面Ｒ１に入射する。そして、レーザー光線は出射面Ｒ２から出射し、ドラム周面１４Ｓに向かう。ポリゴンミラー２４の回転に伴い、レーザー光線は、走査領域におけるマイナス方向の軸外から、プラス方向の軸外に向けて、ドラム周面１４Ｓ上を走査する。

【0030】

制御部３は、光走査装置１１を含む画像形成装置１全体の動作を制御する。制御部３は、例えば制御プログラムを記憶するＲＯＭや一時的にデータを記憶するフラッシュメモリ等の記憶部が内蔵されたマイクロコンピュータからなり、前記制御プログラムが読み出されることにより、機能的に画像形成制御部３１、発光制御部３２（制御部）及び記憶部３３を有するように動作する。

【0031】

画像形成制御部３１は、画像形成装置１の各部の動作を制御することで、上述の画像形成動作を実行させる。上記の制御には、光走査装置１１のポリゴンミラー２４の回転動作、帯電器１３のオンオフ動作、感光体ドラム１４の軸回りの回転動作、現像バイアスや転写バイアス等の印加動作の制御を含む。

【0032】

発光制御部３２は、半導体レーザー２１が発するレーザー光線の光量を制御するために、ドライバ２１１の動作を制御する。具体的には発光制御部３２は、ドライバ２１１が半導体レーザー２１に与える駆動電流を制御する。この駆動電流は、１つの走査ラインを感光体ドラム１４の周面１４Ｓに描画する際に、走査レンズ２５の主走査方向における波面収差量の変化に応じて変調される。

【0033】

ここで、走査レンズ２５に波面収差が存在しないとした場合において、周面１４Ｓの正常な露光のために必要な光量のレーザー光線を半導体レーザー２１から出力させる駆動電流を基本駆動電流Ａとする。発光制御部３２は、基本駆動電流Ａと、走査レンズ２５の像高毎の波面収差量に応じて定められる補正駆動電流ΔＡとが加算された駆動電流Ａ＋ΔＡを、像高に応じて設定する。そして、一つの走査ラインが描画される際に、発光制御部３２は、像高Ｙに応じて駆動電流Ａ＋ΔＡ（Ｙ）が半導体レーザー２１に通電されるよう、ドライバ２１１を制御する。

【0034】

基本的には、波面収差量が比較的大きい像高において補正駆動電流ΔＡを比較的大きく設定する電流変調が行われる。例えば、波面収差量が第１値である第１像高のポイントＹ１において、所定の駆動電流Ａ＋ΔＡ１（Ｙ１）が設定され、所定の第１光量Ｉ１（Ｙ１）を半導体レーザー２１から発生させるものとする。これに対し、波面収差量が前記第１値よりも大きい第２値である第２像高のポイントＹ２では、補正駆動電流をΔＡ１（Ｙ１）よりも大きいΔＡ２（Ｙ２）とした駆動電流Ａ＋ΔＡ２（Ｙ２）に設定し、第１光量Ｉ１（Ｙ１）よりも大きい第２光量Ｉ２（Ｙ２）を半導体レーザー２１から発生させるものである。

【0035】

記憶部３３は、走査レンズ２５の像高と波面収差量との関係を示す収差特性を記憶する。前記収差特性は、走査レンズ２５のレンズ設計値から算出することが可能である。勿論、実測により前記収差特性を求めてもよい。算出若しくは実測により予め求められた前記収差特性のデータが、記憶部３３に格納される。発光制御部３２は、記憶部３３のデータを参照して、駆動電流Ａ＋ΔＡ（Ｙ）を設定する。

【0036】

本実施形態において、上述のような発光制御部３２及び記憶部３３が具備される意義について、図３に基づき説明する。図３（Ａ）は走査レンズ２５の像高と波面収差との関係（収差特性）を、図３（Ｂ）は像高とレーザー光線の光量との関係を、図３（Ｃ）は像高と画像濃度との関係を、それぞれ模式的に示すグラフである。なお、図３（Ｃ）は、光量に対して感度の高いハーフ画像の画像濃度を表している。

【0037】

図３（Ａ）に示すように、一般に走査レンズ２５には波面収差が存在する。走査レンズ２５の入射面Ｒ１及び出射面Ｒ２のレンズ面形状は、所望の光学特性を満たしつつ可及的に収差が発生しないように設計されるが、不可避的に収差が発生してしまう。とりわけ、本実施形態のように、１枚の走査レンズ２５で走査光学系が構成されている場合、当該走査レンズ２５の設計自由度が小さいため、特定の像高で大きな収差が発生し易い。

【0038】

このような収差特性を有する走査レンズ２５に対し、図３（Ｂ）のラインＢ１で示すように、全像高に亘って均一な光量のレーザー光線が入射面Ｒ１に入射したとする。この場合、当該レーザー光線が被走査面に描画する走査ラインに基づいて形成される画像の画像濃度は、図３（Ｃ）のラインＣ１に示すように、均質にはならずムラが生じる。ラインＣ１は、概ね図３（Ａ）の収差特性を反転した濃度特性を示している。すなわち、波面収差が比較的大きい像高では画像濃度が比較的小さくなり、波面収差が比較的小さい像高では画像濃度は比較的大きくなっている。これは、レーザー光線のメインローブの光量が波面収差によって低下することによる。

【0039】

すなわち、半導体レーザー２１が発するレーザー光線はビームスポットを持つ。このビームスポットは、その中心付近のパワーが大きいメインローブの領域と、メインローブの外側にあってパワーが小さいサイドローブの領域とを含む。走査レンズの波面収差が大きい部分を通過したレーザー光線は、当該レーザー光線を形成するビームのサイドローブが大きくなる傾向がある。画像のドット形成に寄与するのは、指向性を持つメインローブ領域であるので、サイドローブが大きくなるとメインローブの光量が低下することになる。従って、波面収差が大きい部分を通過した光線により描画された画像は、その濃度が大きく低下する。それゆえ、図３（Ａ）の収差特性を持つ走査レンズの場合、図３（Ｃ）のラインＣ１に示す濃度分布が生じてしまう。

【0040】

このような不具合を解消するには、波面収差の大きさに応じて光量の大きさを調整すれば良い。つまり、波面収差量が比較的大きい像高のポイントでは、走査レンズに入射するレーザー光線の光量を比較的大きくすれば良い。これにより、波面収差によって低下したメインローブの光量を補うことができる。具体的には、図３（Ｂ）のラインＢ２で示すように、図３（Ａ）の収差特性に応じて像高毎に光量を変化させる。実質的には、前記収差特性に応じて、波面収差が存在しないとする場合に必要な基本光量に、波面収差の大きさに比例した補正光量を追加した光量に、像高毎の光量が決定されることになる。ラインＢ２のように像高で光量を変調（補正）することで、図３（Ｃ）のラインＣ２に示すように、画像濃度を全像高に亘って均一にすることが可能となる。

【0041】

以上の通り、本実施形態によれば、走査レンズに波面収差が存在していても、半導体レーザー２１の光量変調（駆動電流変調）によって、画像濃度の不均一さを是正することができる。このことは、本実施形態においては、波面収差を可及的に抑制した高性能の走査レンズをあえて使用するまでもない、ということに繋がる。波面収差の評価値として、波面収差のＰＶ（Peak-Valley）値がある。波面収差のＰＶ値は、ある波長を持つ光線の理想波面に対するずれの度合いを示す値である。一般に、前記光線の波長をλとするとき、波面収差のＰＶ値がλ／８以下の値を持つレンズは、波面収差が良好なレンズと評価される。もちろん、一般的な光走査装置においては、このレベルの小さい波面収差を有するレンズを走査レンズとして用いることが推奨される。

【0042】

これに対し本実施形態では、上記の推奨例とは異なり、走査レンズ２５として波面収差のＰＶ値がλ／８以上の値を持つレンズを用いても、実質的に差し支えない。前記ＰＶ値がλ／８以上の値を持つレンズは、波面収差が大きいレンズであるが、生産性が良く、低コストである。本実施形態によれば、このようなレンズを走査レンズとして用いた場合においても、被走査面（周面１４Ｓ）を主走査方向において均一な光量で走査させることができる。

【0043】

続いて、上記の実施形態に係る光走査装置１１の要件を満たす具体的な実施例を示す。実施例の走査光学系は、図２に示す通り、半導体レーザー２１側から順に、コリメータレンズ２２、シリンドリカルレンズ２３、ポリゴンミラー２４及び１枚の走査レンズ２５が配置された構成である。走査レンズ２５の第１面Ｒ１、第２面Ｒ２の面形状は表１の通りである。

【0044】

【表1】

【0045】

表１において、「Ｒ１面」の欄は、走査レンズ２５の入射面Ｒ１の面形状を、「Ｒ２面」欄は出射面Ｒ２の面形状を各々示している。Ｒｍは主走査曲率半径、Ｒｓは副走査曲率半径、Ｋｙは主走査コーニック係数、Ｋｘは副走査コーニック係数、Ａｎ（ｎは整数）は主走査方向の面形状の高次の係数、Ｂｎ（ｎは整数）は幅走査方向の面形状の高次の係数を示している。

【0046】

入射面Ｒ１及び出射面Ｒ２の面形状は、面頂点を原点、副走査方向をｘ軸、主走査方向をｙ軸、周面１４Ｓに向かう向きをｚ軸の正の方向（光軸方向）とするローカルな直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を用い、以下のサグ量を示す数式により定義する。但し、Ｚｍ（主走査方向）、Ｚｓ（副走査方向）は、高さｙの位置でのｚ軸方向の変位量（面頂点基準）、ｙは、ｚ軸に対して垂直な方向の高さ（Ｙ²＝ｘ²＋ｙ²）である。

【0047】

【数2】

【0048】

図４は、上記実施例の走査レンズ２５によって周面１４Ｓを主走査方向に走査したときの、各像高ＹにおけるＰＶ波面収差（波面収差量）を示すグラフである。このグラフでは、光線ビームの集光性に影響を及ぼさない固有の収差（全像高に亘り一様に現れる収差）は除いている。図４に示す通り、表１に示すコンストラクションデータを持つ走査レンズ２５では、像高が±４０ｍｍ付近をピークとしてＰＶ波面収差が大きくなっていることがわかる。このような走査レンズ２５に対して全像高に亘って均一光量のレーザー光線で走査を行うと、像高＝±４０ｍｍ付近で特に集光性が悪化し、画像濃度が低下してしまうことになる。とりわり、光量変化に対して感度が高いハーフ画像では、顕著に画像ムラが表れてしまう。

【0049】

そこで本実施形態では、画像濃度の均質性を担保するため、発光制御部３２が図４の波面収差特性に応じてレーザー光線の光量補正を行う。具体的には発光制御部３２は、前記被走査面の像高Ｙにおける前記光量をＩ（Ｙ）、前記波面収差量をη（Ｙ）とするとき、前記波面収差量が最小となる像高Ｙ_０に対して、下記式（１）の関係が成り立つように、像高Ｙ_０における光量Ｉ（Ｙ_０）及び前記光量Ｉ（Ｙ）を設定する。

【数3】

【0050】

図４の波面収差特性では、ＰＶ波面収差が最小となる像高Ｙ_０は、像高＝０ｍｍのポイントである。従って、先ずは像高＝０ｍｍのＰＶ波面収差に応じて、所定の画像濃度を得ることができる光量Ｉ（Ｙ_０）が決定される。そして、パラメータαを適宜な値に設定し、上記式（１）を適用して各像高Ｙにおける光量Ｉ（Ｙ）が決定される。

【0051】

上記光量補正の効果を確認するために、レーザー光線のビームスポットにおけるメインローブの比率を、各像高において評価する。図５は、実施例に係る走査レンズ２５における、像高とメインローブの比率との関係を示すグラフである。メインローブの比率は、周面１４Ｓに結像されたビームスポットの光強度プロファイルにおいて、光強度に一定の閾値を設け、前記閾値以上の領域のエネルギー量が全プロファイルのエネルギー量に占める比率として定義した。図５では、各像高のメインローブの比率を、図４の波面収差特性において波面収差量が最小である像高＝０ｍｍのポイントにおけるメインローブの比率で規格化して表している。

【0052】

図５において、×印のプロットは、収差補正を行わない場合、つまり上記光量補正を行わずに一定光量で周面１４Ｓを走査した場合のメインローブの比率を示す。この場合、波面収差が大きい像高＝±４０ｍｍのポイントでは、基準となる像高＝０ｍｍのポイントに対してメインローブの比率が約４％低下している。

【0053】

これに対し、図５の●のプロットは、上記式（１）に基づいて発光制御部３２が像高毎に光量補正を行って、周面１４Ｓを走査した場合のメインローブの比率を示す。図６は、当該光量補正のベースとなった、像高と収差補正量との関係を示すグラフである。図６の縦軸は、上記式（１）の右辺の値に相当する。ここでは、パラメータα＝２９．６１とした。図６に示す収差補正に応じて像高毎にレーザー光線の光量補正を行うことで、図５の●のプロットで示す通り、メインローブの比率の像高に対する変動を実用上問題ないレベル（画像濃度のムラが視認できないレベル）に抑制できることが確認された。

【0054】

以上説明した本実施形態に係る光走査装置１１によれば、発光制御部３２が、走査レンズ２５の波面収差量が比較的大きい像高のポイントでは光量を比較的大きくする制御を行うので、波面収差によるメインローブの光量低下を補正することができる。従って、収差が存在する走査レンズ２５を用いた場合でも、主走査方向に均一な光量で被走査面の走査を行わせることができる。従って、当該光走査装置１１を画像形成装置に適用した場合、濃度ムラの無い高品質の画像形成を行わせることができる。

【0055】

また、本実施形態の光走査装置１１では、走査レンズ２５が、ポリゴンミラー２４（偏向体）と周面１４Ｓ（被走査面）との間に１枚のみ配置されている。走査レンズが１枚構成の走査光学系とすることで、当該光学系のコンパクト化、光学部品点数の削減を果たすことができる。他方、１枚構成の走査レンズの場合、当該レンズの設計自由度が小さく、図４で例示したように特定の像高で収差が発生し易い。しかし、本実施形態によれば、上述の光量補正によって走査レンズの波面収差の影響を解消できるので、１枚構成の走査光学系を積極的に採用した場合においても、被走査面を主走査方向において均一な光量で走査させることができる。

【0056】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変形実施形態を採ることができる。例えば、上記実施形態では、走査レンズ２５が、ポリゴンミラー２４と周面１４Ｓとの間に１枚のみ配置されている例を示した。走査レンズは、偏向体と被走査面との間に複数毎配置される態様でも良い。この場合、少なくとも１枚の走査レンズの波面収差に対応して、上述の光量補正を行えば良い。

【符号の説明】

【0057】

１ 画像形成装置
１１ 光走査装置
１４ 感光体ドラム（像担持体）
１４Ｓ 周面（被走査面）
２１ 半導体レーザー（光源）
２２ コリメータレンズ
２３ シリンドリカルレンズ
２４ ポリゴンミラー（偏向体）
２５ 走査レンズ
３０ 制御部
３２ 発光制御部（制御部）
３３ 記憶部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】