JP2009212358A - モニタ装置、光源装置、光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検出精度を低下させることなく、光源に対する取り付けを容易とする。
【解決手段】光源からの光束ＬＢの光路上に配置され、光源からの光束ＬＢが入射する面２０ａに回折格子２０Ｇを有し、該回折格子２０Ｇで回折された＋１次回折光ＬＢ１_＋が、モニタ用光束として面２０ｃから射出され、０次光ＬＢ０が走査用光として面２０ｂから射出される分岐光学素子２０と、面２０ｃを介して分岐光学素子２０と一体化され、モニタ用光束を受光する受光器２５とを備える。この場合は、モニタ用光束の光路を曲げるための折り返しミラーは不要であり、更に光源に対する受光器２５の個別の位置決め操作が不要となる。すなわち、光源に対する分岐光学素子２０の位置を規定するだけで、光源から射出された光束の光量を精度良くモニタすることができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、モニタ装置、光源装置、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、光源から射出された光束の光量をモニタするモニタ装置、該モニタ装置を有する光源装置、該光源装置を備える光走査装置及び画像形成装置に関する。

近年、レーザプリンタやデジタル複写機などの画像形成装置では、印字速度の向上（高速化）及び書込密度の向上（高密度化）が望まれている。そこで、それらを達成する手段の１つとして、複数の発光部を有する光源を備えた光走査装置を用いて、１度に複数の光束により被走査面を走査することが考案された。

光源としては一般に半導体レーザが用いられており、従来は端面発光レーザがその主流であったが、近年、垂直共振器型の面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ；「ＶＣＳＥＬ」とも呼ばれている。）が登場してきた。端面発光レーザでは４発光部から８発光部程度が限界であったアレイ化に対して、面発光レーザではそれ以上のアレイ化が可能となっている。そのため、画像形成装置における高速化及び高密度化を達成するための光源として期待されている。

ところで、画像形成装置では、光源の光出力が変動すると出力画像に濃度変動を生じる。そこで、従来の端面発光レーザを用いた光走査装置では、端面発光レーザから後方に射出される光をモニタし、光出力の変動を抑制するＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｌ）を行っていた。しかしながら、面発光レーザではその構造上、後方への射出光が生じないため、面発光レーザを用いた光走査装置では、従来のＡＰＣとは異なる光量制御が必要となる。

そこで、面発光レーザを用いた場合の光量制御方法として、面発光レーザから射出された光束の一部を、ビームスプリッタやハーフミラー等の光学素子を用いて分岐させて光検出器に導き、その光検出器の出力に基づいてＡＰＣを行うという方法が考えられた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２６１４９４号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている装置では、折り返しミラー及び光検出器を光源に対して高精度に配置する必要があるため、取り付け工程あるいは調整工程が煩雑（複雑）になり、高コスト化を招くという不都合があった。

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、検出精度を低下させることなく、光源に対して容易に取り付けることができるモニタ装置を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、高コスト化を招くことなく、安定した光を出力することができる光源装置を提供することにある。

また、本発明の第３の目的は、高コスト化を招くことなく、被走査面上を精度良く光走査することができる光走査装置を提供することにある。

また、本発明の第４の目的は、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を形成することができる画像形成装置を提供することにある。

本発明は、第１の観点からすると、光源から射出された光束の光量をモニタするモニタ装置であって、前記光源からの光束の光路上に配置され、前記光源からの光束が入射する第１の面及び該第１の面に対向する第２の面のいずれかに回折格子を有し、該回折格子で回折された回折光の少なくとも一部がモニタ用光束として、前記第１の面及び前記第２の面のいずれとも異なる第３の面から射出される光学素子と；前記第３の面を介して前記光学素子と一体化され、前記モニタ用光束を受光する光検出器と；を備えるモニタ装置である。

これによれば、光学素子は、光源からの光束が入射する第１の面及び該第１の面に対向する第２の面のいずれかに回折格子を有し、該回折格子で回折された回折光の少なくとも一部をモニタ用光束として、第１の面及び第２の面のいずれとも異なる第３の面から射出する。そして、モニタ用光束を受光する光検出器は、第３の面を介して光学素子と一体化されている。この場合には、折り返しミラーは不要であり、更に光源に対する光検出器の個別の位置決め操作が不要となる。すなわち、光源に対する光学素子の位置を規定するだけで、光源から射出された光束の光量を精度良くモニタすることができる。従って、検出精度を低下させることなく、光源に対して容易に取り付けることが可能となる。

本発明は、第２の観点からすると、光源と；前記光源から射出された光束の光量をモニタする本発明のモニタ装置と；前記モニタ装置の光検出器の出力信号に基づいて、前記光源の駆動信号を制御する制御装置と；を備え、前記モニタ装置の光学素子の第２の面から射出される光束を出力する光源装置である。

これによれば、本発明のモニタ装置と、該モニタ装置の光検出器の出力信号に基づいて光源の駆動信号を制御する制御装置とを備えているため、高コスト化を招くことなく、安定した光を出力することが可能となる。

本発明は、第３の観点からすると、光束により少なくとも１つの被走査面を主走査方向に走査する光走査装置であって、本発明の光源装置と；前記光源装置から出力される光束を偏向する偏向器と；前記偏向器で偏向された光束を前記被走査面上に集光する走査光学系と；を備える光走査装置である。

これによれば、本発明の光源装置を備えているため、結果として、高コスト化を招くことなく、被走査面上を精度良く光走査することが可能となる。

本発明は、第４の観点からすると、少なくとも１つの像担持体と；前記少なくとも１つの像担持体を画像情報が含まれる光束により走査する少なくとも１つの本発明の光走査装置と；を備える画像形成装置である。

これによれば、少なくとも１つの本発明の光走査装置を備えているため、結果として、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を形成することが可能となる。

《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。図１には、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置としてのレーザプリンタ１０００の概略構成が示されている。

このレーザプリンタ１０００は、光走査装置１０１０、感光体ドラム１０３０、帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４、クリーニングユニット１０３５、トナーカートリッジ１０３６、給紙コロ１０３７、給紙トレイ１０３８、レジストローラ対１０３９、定着ローラ１０４１、排紙ローラ１０４２、排紙トレイ１０４３、通信制御装置１０５０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置１０６０などを備えている。なお、これらは、プリンタ筐体１０４４の中の所定位置に収容されている。

通信制御装置１０５０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。

感光体ドラム１０３０は、円柱状の部材であり、その表面には感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム１０３０の表面が被走査面である。そして、感光体ドラム１０３０は、図１における矢印方向に回転するようになっている。

帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４及びクリーニングユニット１０３５は、それぞれ感光体ドラム１０３０の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム１０３０の回転方向に沿って、帯電チャージャ１０３１→現像ローラ１０３２→転写チャージャ１０３３→除電ユニット１０３４→クリーニングユニット１０３５の順に配置されている。

帯電チャージャ１０３１は、感光体ドラム１０３０の表面を均一に帯電させる。

光走査装置１０１０は、帯電チャージャ１０３１で帯電された感光体ドラム１０３０の表面に、上位装置からの画像情報に基づいて変調された光束を照射する。これにより、感光体ドラム１０３０の表面に、画像情報に対応した潜像が形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って現像ローラ１０３２の方向に移動する。なお、この光走査装置１０１０の構成については後述する。

トナーカートリッジ１０３６にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ１０３２に供給される。

現像ローラ１０３２は、感光体ドラム１０３０の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ１０３６から供給されたトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着した潜像（以下では、便宜上「トナー像」ともいう）は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って転写チャージャ１０３３の方向に移動する。

給紙トレイ１０３８には記録紙１０４０が格納されている。この給紙トレイ１０３８の近傍には給紙コロ１０３７が配置されており、該給紙コロ１０３７は、記録紙１０４０を給紙トレイ１０３８から１枚づつ取り出し、レジストローラ対１０３９に搬送する。該レジストローラ対１０３９は、給紙コロ１０３７によって取り出された記録紙１０４０を一旦保持するとともに、該記録紙１０４０を感光体ドラム１０３０の回転に合わせて感光体ドラム１０３０と転写チャージャ１０３３との間隙に向けて送り出す。

転写チャージャ１０３３には、感光体ドラム１０３０の表面上のトナーを電気的に記録紙１０４０に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム１０３０の表面のトナー像が記録紙１０４０に転写される。ここで転写された記録紙１０４０は、定着ローラ１０４１に送られる。

定着ローラ１０４１では、熱と圧力とが記録紙１０４０に加えられ、これによってトナーが記録紙１０４０上に定着される。ここで定着された記録紙１０４０は、排紙ローラ１０４２を介して排紙トレイ１０４３に送られ、排紙トレイ１０４３上に順次スタックされる。

除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。

クリーニングユニット１０３５は、感光体ドラム１０３０の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラム１０３０の表面は、再度帯電チャージャ１０３１に対向する位置に戻る。

次に、前記光走査装置１０１０の構成について説明する。

この光走査装置１０１０は、図２に示されるように、光源ユニットＬＵ、開口板１６、シリンドリカルレンズ１７、反射ミラー１８、ポリゴンミラー１３、偏向器側走査レンズ１１ａ、及び像面側走査レンズ１１ｂなどを備えている。そして、これらは、ハウジング２１の中の所定位置に組み付けられている。

なお、本明細書では、ＸＹＺ３次元直交座標系において、感光体ドラム１０３０の長手方向に沿った方向をＹ軸方向、各走査レンズ（１１ａ、１１ｂ）の光軸に沿った方向をＸ軸方向として説明する。また、以下では、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。

光源ユニットＬＵは、光源１４、カップリングレンズ１５、分岐光学素子２０、受光器２５及び光源駆動装置２２を有している。

光源１４は、一例として図３に示されるように、４０個の発光部（ｖ１〜ｖ４０）が２次元的に配列されて１つの基板上に形成された２次元アレイ１００を有している。図３におけるＭ方向は主走査対応方向（ここでは、Ｙ軸方向と同じ）であり、Ｓ方向は副走査対応方向（ここでは、Ｚ軸方向と同じ）である。また、Ｔ方向はＭ方向からＳ方向に向かって傾斜した方向である。

この２次元アレイ１００は、Ｔ方向に沿って５個の発光部が等間隔で配置された発光部列を１０列有している。そして、これら１０列の発光部列は、すべての発光部をＳ方向に伸びる仮想線上に正射影したときに等間隔ｄｓ１となるように、Ｓ方向に等間隔ｄｓ２で配置されている。なお、本明細書では、「発光部間隔」とは２つの発光部の中心間距離をいう。

また、各発光部は、７８０ｎｍ帯の垂直共振器型の面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）である。すなわち、２次元アレイ１００は、４０個の発光部を有する面発光レーザアレイである。

図２に戻り、カップリングレンズ１５は、光源１４の＋Ｘ側に配置され、光源１４から射出された光束を略平行光とする。

分岐光学素子２０は、カップリングレンズ１５の＋Ｘ側に配置されている。この分岐光学素子２０は、一例として図４に示されるように、透明部材２０Ｔの−Ｘ側の面２０ａに回折格子２０Ｇを有している。この回折格子２０Ｇは、一例として図５に示されるように、主走査対応方向（ここでは、Ｙ軸方向）に沿って複数の格子（溝）が配列されている。

ところで、回折格子には、光の振幅を変調させる振幅変調型や、光の位相を変調させる位相変調型などがあるが、光量のロスが少ない位相変調型が好ましい。また位相変調型にも、表面形状によって位相を制御する表面レリーフ型や、媒質の屈折率分布によって位相を制御する屈折率型などがある。ここでは、一例として、樹脂製の母材にインプリントすることにより大量生産が容易な、表面レリーフ型を用いている。

光が一側から入射し、０次光及び回折光を他側に射出する回折格子では、回折格子に入射する光の波長λ、回折格子に対して光の入射側にある物質の屈折率ｎ１、光の射出側にある物質の屈折率ｎ２、回折格子への光の入射角θｉｎ、ｍ次回折光の回折角θｍ、及び格子の配列周期ｄの間に、次の（１）式の関係がある。

ｎ２・ｓｉｎθｍ−ｎ１・ｓｉｎθｉｎ＝ｍ・λ／ｄ ……（１）

ここでは、分岐光学素子２０は、一例として図６に示されるように、カップリングレンズ１５を介した光束ＬＢが入射角０度で回折格子２０Ｇに入射するように配置されている。

この場合には、θｉｎ＝０であり、上記（１）式は、次の（２）式となる。

ｎ２・ｓｉｎθｍ＝ｍ・λ／ｄ ……（２）

そして、＋１次回折光では、ｍ＝＋１であり、上記（２）式は、次の（３）式となる。

ｎ２・ｓｉｎθ１＝λ／ｄ ……（３）

すなわち、回折格子２０Ｇでは、＋１次回折光ＬＢ１_＋は、回折角θ１で回折される。ここでは、λ＝７８０ｎｍ、ｄ＝７７８ｎｍ、ｎ２＝１．５２７２４であり、上記（３）式からθ１＝４１．０度となる。

そこで、＋１次回折光ＬＢ１_＋は、＋Ｘ側の面２０ｂに入射角４１．０度で入射することとなる。

ところで、面２０ｂでは、入射角θ１が次の（４）式を満足すると、＋１次回折光ＬＢ１_＋は全反射される。なお、ｎ３は面２０ｂの＋Ｘ側にある物質の屈折率である。

ｓｉｎθ１≧ｎ３／ｎ２ ……（４）

ここでは、ｎ３＝１であり、上記（４）式から、θ１≧４０．９度であれば、＋１次回折光ＬＢ１_＋は面２０ｂで全反射される。

本第１の実施形態では、前述したようにθ１＝４１．０度であるため、＋１次回折光ＬＢ１_＋は面２０ｂで全反射される。すなわち、面２０ｂに入射した＋１次回折光ＬＢ１_＋は面２０ｂで全反射し、面２０ａに向かう。

面２０ａにおいても、全反射の条件が満足されるため、面２０ａに入射した＋１次回折光ＬＢ１_＋は面２０ａで全反射し、面２０ｂに向かう。

このように、＋１次回折光ＬＢ１_＋は、面２０ｂと面２０ａとで全反射を繰り返しながら−Ｙ側の面２０ｃに向かう。そして、面２０ｃに到達した＋１次回折光ＬＢ１_＋は、モニタ用光束として面２０ｃから射出される。

一方、回折格子２０Ｇで回折された−１次回折光ＬＢ１₋は、面２０ｂと面２０ａとで全反射を繰り返しながら＋Ｙ側の面２０ｄに向かう。そして、面２０ｄに到達した−１次回折光ＬＢ１₋は、面２０ｄから射出される。

また、回折格子２０Ｇからの０次光ＬＢ０は、面２０ｂから射出される。

受光器２５は、一例として図４〜図６に示されるように、分岐光学素子２０の−Ｙ側に配置され、面２０ｃから射出された＋１次回折光ＬＢ１_＋を受光する。なお、受光器２５は、分岐光学素子２０の面２０ｃを介して分岐光学素子２０と一体化されている。

また、受光器２５は、一例として図７に示されるように、４０個の発光部（ｖ１〜ｖ４０）に対応して４０個の受光素子（ｂ１〜ｂ４０）を有している。例えば、ｖ１から射出され、回折格子２０Ｇで回折された＋１次回折光ＬＢ１_＋は、受光素子ｂ１で受光される。各受光素子は、それぞれ受光量に応じた信号（光電変換信号）を光源駆動装置２２に出力する。

ここでは、分岐光学素子２０は、一例として図８に示されるように、光源１４の封止部材の一部を兼ねている。

図２に戻り、開口板１６は、開口部を有し、分岐光学素子２０の面２０ｂから射出された０次光ＬＢ０のビーム径を規定する。

シリンドリカルレンズ１７は、開口板１６の開口部を通過した光束を、反射ミラー１８を介してポリゴンミラー１３の偏向反射面近傍に副走査対応方向（ここでは、Ｚ軸方向）に関して結像する。

光源１４とポリゴンミラー１３との間の光路上に配置される光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。本第１の実施形態では、偏向器前光学系は、カップリングレンズ１５と分岐光学素子２０と開口板１６とシリンドリカルレンズ１７と反射ミラー１８とから構成されている。

ポリゴンミラー１３は、４面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。このポリゴンミラー１３は、副走査対応方向（ここでは、Ｚ軸方向）に平行な軸の周りに等速回転し、反射ミラー１８からの光束を偏向する。

偏向器側走査レンズ１１ａは、ポリゴンミラー１３で偏向された光束の光路上に配置されている。

像面側走査レンズ１１ｂは、偏向器側走査レンズ１１ａを介した光束の光路上に配置されている。そして、この像面側走査レンズ１１ｂを介した光束が感光体ドラム１０３０の表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー１３の回転に伴って感光体ドラム１０３０の長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム１０３０上を走査する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」である。そして、感光体ドラム１０３０の回転方向が「副走査方向」である。

ポリゴンミラー１３と感光体ドラム１０３０との間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本第１の実施形態では、走査光学系は、偏向器側走査レンズ１１ａと像面側走査レンズ１１ｂとから構成されている。なお、偏向器側走査レンズ１１ａと像面側走査レンズ１１ｂの間の光路上、及び像面側走査レンズ１１ｂと感光体ドラム１０３０の間の光路上の少なくとも一方に、少なくとも１つの折り返しミラーが配置されても良い。

光源駆動装置２２は、レーザアレイ１００の各発光部に駆動電流を供給するとともに、受光器２５の出力信号に基づいてＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を行う。

以上の説明から明らかなように、本第１の実施形態に係る光走査装置１０１０では、分岐光学素子２０と受光器２５とによってモニタ装置が構成されている。

また、光源ユニットＬＵによって光源装置が構成されている。そして、分岐光学素子２０の面２０ｂから射出される０次光ＬＢ０が、光源装置から出力される光束である。

以上説明したように、本第１の実施形態に係る光走査装置１０１０によると、光源１４からの光束の光路上に配置され、光源１４からの光束が入射する面２０ａに回折格子２０Ｇを有し、該回折格子２０Ｇで回折された＋１次回折光ＬＢ１_＋がモニタ用光束として面２０ｃから射出され、０次光ＬＢ０が走査用光として面２０ｂから射出される分岐光学素子２０と、面２０ｃを介して分岐光学素子２０と一体化され、モニタ用光束を受光する受光器２５とを備えている。この場合は、モニタ用光束の光路を曲げるための折り返しミラーは不要であり、更に光源１４に対する受光器２５の個別の位置決め操作が不要となる。すなわち、光源１４に対する分岐光学素子２０の位置を規定するだけで、光源１４から射出された光束の光量を精度良くモニタすることができる。従って、分岐光学素子２０及び受光器２５は、検出精度を低下させることなく、光源１４に対して容易に取り付けることが可能となる。

そして、光源ユニットＬＵは、光源駆動装置２２でのＡＰＣにより、安定したパワーの光束を出力することが可能となる。すなわち、光源ユニットＬＵは、高コスト化を招くことなく、安定したパワーの光束を出力することが可能となる。そのため、光走査装置１０１０は、高コスト化を招くことなく、感光体ドラム１０３０の表面上を精度良く光走査することが可能となる。

また、モニタ用光束は、面２０ａと面２０ｂとで全反射するため、光源ユニットＬＵを小型化することができる。

また、回折格子２０Ｇでの０次光ＢＬ０が光源ユニットＬＵから出力されるため、走査用光の光量を確保することができる。

また、受光器２５が４０個の発光部に対応した４０個の受光素子を有しているため、短時間で４０個の発光部の光量を個別に求めることができる。

また、分岐光学素子２０が、光源１４の封止部材の一部を兼ねているため、光源ユニットＬＵの小型化を更に図ることができる。

そして、本第１の実施形態に係るレーザプリンタ１０００によると、光走査装置１０１０を備えているため、結果として、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を形成することが可能となる。

なお、上記第１の実施形態では、受光器２５が４０個の受光素子を有する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、４０個より少ない複数の受光素子を有していても良い。この場合には、４０個の発光部の光量を個別に同時に求めることはできないが、受光素子が１個のときよりも少ない回数で４０個の発光部の光量を個別に求めることができる。

また、上記第１の実施形態では、光源１４が４０個の発光部を有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。

また、上記第１の実施形態において、分岐光学素子２０の面２０ｄに反射部材を設けても良い。これにより、−１次回折光ＬＢ１₋もモニタ用光束として用いることができ、モニタ精度を向上させることができる。

また、上記第１の実施形態において、回折格子の格子形状を適切に選ぶことによって、−１次回折光ＬＢ１₋を抑制しても良い。

また、上記第１の実施形態において、前記回折格子２０Ｇに代えて、入射光を−Ｘ側に回折する回折格子を面２０ｂに設けても良い。

《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態を図９〜図１４に基づいて説明する。図９には、本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。

このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光走査装置２１００、４個の感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４個の帯電チャージャ（２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ）、４個の現像ローラ（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）、４個のトナーカートリッジ（２０３４ａ、２０３４ｂ、２０３４ｃ、２０３４ｄ）、４個のクリーニングユニット（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、転写ベルト２０４０、給紙トレイ２０６０、給紙コロ２０５４、レジストローラ対２０５６、定着ローラ２０５０、排紙トレイ２０７０、排紙ローラ２０５８、及び上記各部を統括的に制御する不図示のプリンタ制御装置などを備えている。

感光体ドラム２０３０ａ、帯電チャージャ２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、トナーカートリッジ２０３４ａ、及びクリーニングユニット２０３１ａは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーションを構成する。

感光体ドラム２０３０ｂ、帯電チャージャ２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、トナーカートリッジ２０３４ｂ、及びクリーニングユニット２０３１ｂは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーションを構成する。

感光体ドラム２０３０ｃ、帯電チャージャ２０２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、トナーカートリッジ２０３４ｃ、及びクリーニングユニット２０３１ｃは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーションを構成する。

感光体ドラム２０３０ｄ、帯電チャージャ２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、トナーカートリッジ２０３４ｄ、及びクリーニングユニット２０３１ｄは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーションを構成する。

各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。そして、各感光体ドラムは、長手方向をＹ軸方向とし、Ｘ軸方向に沿って配置されている。なお、各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図９における面内で矢印方向に回転するものとする。

各帯電チャージャは、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。

光走査装置２１００は、上位装置からの多色の画像情報（ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報）に基づいて、各色毎に変調された光束を、対応する帯電された感光体ドラムの表面にそれぞれ照射する。これにより、各感光体ドラムの表面では、画像情報に対応した潜像がそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像ローラの方向に移動する。なお、この光走査装置２１００の構成については後述する。

トナーカートリッジ２０３４ａにはブラックトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ａに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｂにはシアントナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｂに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｃにはマゼンタトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｃに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｄにはイエロートナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｄに供給される。

各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像（トナー画像）は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト２０４０の方向に移動する。

ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０上に順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。

給紙トレイ２０６０には記録紙が格納されている。この給紙トレイ２０６０の近傍には給紙コロ２０５４が配置されており、該給紙コロ２０５４は、記録紙を給紙トレイ２０６０から１枚づつ取り出し、レジストローラ対２０５６に搬送する。該レジストローラ対２０５６は、所定のタイミングで記録紙を転写ベルト２０４０に向けて送り出す。これにより、転写ベルト２０４０上のカラー画像が記録紙に転写される。ここで転写された記録紙は、定着ローラ２０５０に送られる。

定着ローラ２０５０では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。ここで定着された記録紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイ２０７０に送られ、排紙トレイ２０７０上に順次スタックされる。

各クリーニングユニットは、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電チャージャに対向する位置に戻る。

次に、前記光走査装置２１００の構成について説明する。

この光走査装置２１００は、一例として図１０に示されるように、２個の光源ユニット（ＬＵ１、ＬＵ２）、４個のシリンダレンズ（２２０４ａ、２２０４ｂ、２２０４ｃ、２２０４ｄ）、ポリゴンミラー２１０４、４個のｆθレンズ（２１０５ａ、２１０５ｂ、２１０５ｃ、２１０５ｄ）、８個の折り返しミラー（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０６ｃ、２１０６ｄ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１０８ｃ、２１０８ｄ）、及び４個のトロイダルレンズ（２１０７ａ、２１０７ｂ、２１０７ｃ、２１０７ｄ）などを備えている。

光源ユニットＬＵ１は、一例として図１１に示されるように、前記光源１４、前記カップリングレンズ１５、前記分岐光学素子２０、前記受光器２５、前記光源駆動装置２２、及び反射ミラー２６を有している。

光源ユニットＬＵ１からは、分岐光学素子２０の回折格子での０次光ＬＢ０と−１次回折光ＬＢ１₋とが、互いに副走査対応方向（ここでは、Ｚ軸方向）に関して平行に出力される。

例えば、分岐光学素子２０の回折格子２０Ｇにおける格子の配列周期を１．５μｍとし、一例として図１２に示されるように、カップリングレンズ１５を介した光束ＬＢの入射角θ２を３０度とすると、０次光ＬＢ０は、回折角θ５＝１９．１度で回折され、−１次回折光ＬＢ１₋は、回折角θ４＝−０．７５度で回折される。そこで、０次光ＬＢ０及び−１次回折光ＬＢ１₋は、いずれも面２０ｂから射出される。

また、＋１次回折光ＬＢ１_＋は、回折角θ３＝４１．９度で回折される。この場合も、＋１次回折光ＬＢ１_＋は、面２０ｂ及び面２０ａでの全反射条件を満たしている。そこで、＋１次回折光ＬＢ１_＋は、面２０ｂと面２０ａとで全反射を繰り返しながら面２０ｃに向かうこととなる。

すなわち、分岐光学素子２０は、いわゆる光束分割の機能が付加されている。なお、光束ＬＢの入射角度、格子の配列周期を変えることによって、モニタ用光束を除く３つ以上の光束を面２０ｂから射出することも可能である。

受光器２５は、分岐光学素子２０と一体化されている。そして、受光器２５は、＋１次回折光ＬＢ１_＋をモニタ用光束として受光する。

光源駆動装置２２は、受光器２５の出力信号に基づいてＡＰＣを行う。

反射ミラー２６は、分岐光学素子２０から射出された０次光ＬＢ０の光路上に配置され、分岐光学素子２０から射出された−１次回折光ＬＢ１₋の光路と平行になるように、０次光ＬＢ０の光路を曲げる。なお、−１次回折光ＬＢ１₋の光路、あるいは−１次回折光ＬＢ１₋の光路と０次光ＬＢ０の光路の両方を曲げても良い。

光源ユニットＬＵ２は、光源ユニットＬＵ１と同様な構成を有している。

図１０に戻り、シリンダレンズ２２０４ａは、光源ユニットＬＵ１からの２つの光束のうち−Ｚ側の光束の光路上に配置され、シリンダレンズ２２０４ｂは、光源ユニットＬＵ１からの２つの光束のうち＋Ｚ側の光束の光路上に配置されている。また、シリンダレンズ２２０４ｃは、光源ユニットＬＵ２からの２つの光束のうち＋Ｚ側の光束の光路上に配置され、シリンダレンズ２２０４ｄは、光源ユニットＬＵ２からの２つの光束のうち−Ｚ側の光束の光路上に配置されている。

各シリンダレンズは、入射光束をポリゴンミラー２１０４の偏向反射面近傍で副走査対応方向（ここでは、Ｚ軸方向）に関して収束する。

ポリゴンミラー２１０４は、２段構造の４面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。そして、１段目（下段）の４面鏡ではシリンダレンズ２２０４ａからの光束及びシリンダレンズ２２０４ｄからの光束がそれぞれ偏向され、２段目（上段）の４面鏡ではシリンダレンズ２２０４ｂからの光束及びシリンダレンズ２２０４ｃからの光束がそれぞれ偏向されるように配置されている。また、１段目の４面鏡及び２段目の４面鏡は、互いに位相が４５°ずれて回転し、書き込み走査は１段目と２段目とで交互に行われる（図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）参照）。

また、一例として図１３（Ａ）に示されるように、２段目の４面鏡で偏向された光束で書き込みが行われているときに、１段目の４面鏡で偏向された光束が悪影響を及ぼさないように、また、図１３（Ｂ）に示されるように、１段目の４面鏡で偏向された光束で書き込みが行われているときに、２段目の４面鏡で偏向された光束が悪影響を及ぼさないように、ポリゴンミラー２１０４の近くに遮光板ＳＤが設けられている。

ｆθレンズ２１０５ａ及びｆθレンズ２１０５ｂは、ポリゴンミラー２１０４の−Ｘ側に配置され、ｆθレンズ２１０５ｃ及びｆθレンズ２１０５ｄは、ポリゴンミラー２１０４の＋Ｘ側に配置されている。

そして、ｆθレンズ２１０５ａとｆθレンズ２１０５ｂはＺ軸方向に積層され、ｆθレンズ２１０５ａは１段目の４面鏡に対向し、ｆθレンズ２１０５ｂは２段目の４面鏡に対向している。また、ｆθレンズ２１０５ｃとｆθレンズ２１０５ｄはＺ軸方向に積層され、ｆθレンズ２１０５ｃは２段目の４面鏡に対向し、ｆθレンズ２１０５ｄは１段目の４面鏡に対向している。

そこで、ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンダレンズ２２０４ａからの光束は、ｆθレンズ２１０５ａ、折り返しミラー２１０６ａ、トロイダルレンズ２１０７ａ、及び折返しミラー２１０８ａを介して、感光体ドラム２０３０ａを照射する（図１４参照）。

また、ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンダレンズ２２０４ｂからの光束は、ｆθレンズ２１０５ｂ、折り返しミラー２１０６ｂ、トロイダルレンズ２１０７ｂ、及び折返しミラー２１０８ｂを介して、感光体ドラム２０３０ｂを照射する（図１４参照）。

また、ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンダレンズ２２０４ｃからの光束は、ｆθレンズ２１０５ｃ、折り返しミラー２１０６ｃ、トロイダルレンズ２１０７ｃ、及び折返しミラー２１０８ｃを介して、感光体ドラム２０３０ｃを照射する（図１４参照）。

また、ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンダレンズ２２０４ｄからの光束は、ｆθレンズ２１０５ｄ、折り返しミラー２１０６ｄ、トロイダルレンズ２１０７ｄ、及び折返しミラー２１０８ｄを介して、感光体ドラム２０３０ｄを照射する（図１４参照）。

なお、各折り返しミラーは、ポリゴンミラー２１０４から各感光体ドラムに至る各光路長が互いに一致するとともに、各感光体ドラムにおける光束の入射位置及び入射角がいずれも互いに等しくなるように、それぞれ配置されている。

以上の説明から明らかなように、本第２の実施形態に係る光走査装置２１００では、分岐光学素子２０と受光器２５とによってモニタ装置が構成されている。

また、光源ユニットＬＵ１及び光源ユニットＬＵ２によって光源装置が構成されている。そして、分岐光学素子２０の面２０ｂから射出される０次光ＬＢ０と−１次回折光ＬＢ１₋が、光源装置から出力される光束である。

以上説明したように、本第２の実施形態に係る光走査装置２１００によると、各光源ユニットは、分岐光学素子２０と、該分岐光学素子２０と一体化され、モニタ用光束を受光する受光器２５とを備えている。これにより、前記光走査装置１０１０と同様な効果を得ることができる。

また、本第２の実施形態に係るカラープリンタ２０００によると、光走査装置２１００を備えているため、結果として、前記レーザプリンタ１０００と同様な効果を得ることができる。

なお、上記第２の実施形態において、色毎に光源ユニットを設けても良い。

また、上記各実施形態では、画像形成装置としてプリンタの場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、プリンタ以外の画像形成装置（複写機、ファクシミリ、これらが集約された複合機）であっても、本発明に係る光走査装置を備えた画像形成装置であれば、高品質の画像を形成することが可能となる。

また、像担持体としてビームスポットの熱エネルギにより発色する発色媒体（ポジの印画紙）を用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により可視画像を直接、像担持体に形成することができる。

また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で印画紙に転写することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、ＣＴスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。

以上説明したように、本発明のモニタ装置によれば、検出精度を低下させることなく、光源に対して容易に取り付けるのに適している。また、本発明の光源装置によれば、高コスト化を招くことなく、安定した光を出力するのに適している。また、本発明の光走査装置によれば、高コスト化を招くことなく、被走査面上を精度良く光走査するのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を形成するのに適している。

本発明の第１の実施形態に係るレーザプリンタの概略構成を説明するための図である。 図１における光走査装置を示す概略図である。 図２における光源に含まれる２次元アレイを説明するための図である。 図２における分岐光学素子を説明するための図である。 分岐光学素子の回折格子を説明するための図である。 分岐光学素子の作用を説明するための図である。 図２における受光器を説明するための図である。 光源ユニットを説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に係るカラープリンタの概略構成を説明するための図である。 図９における光走査装置を示す斜視図である。 図１０における光源ユニットを説明するための図である。 図１１における分岐光学素子の作用を説明するための図である。 図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、それぞれポリゴンミラーでの偏向を説明するための図である。 図９における光走査装置を示す側面図である。

符号の説明

１１ａ…偏向器側走査レンズ（走査光学系の一部）、１１ｂ…像面側走査レンズ（走査光学系の一部）、１３…ポリゴンミラー（偏向器）、１４…光源、２０…分岐光学素子（光学素子）、２０ａ…面（第１の面）、２０ｂ…面（第２の面）、２０ｃ…面（第３の面）、２０ｄ…面（第４の面）、２０Ｇ…回折格子、２２…光源駆動装置（制御装置）、２５…受光器（光検出器）、１００…２次元アレイ（面発光レーザ）、１０００…レーザプリンタ（画像形成装置）、１０１０…光走査装置、１０３０…感光体ドラム（像担持体）、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０３０ａ〜２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、２１００…光走査装置、ｂ１〜ｂ４０…受光素子、ＬＵ…光源ユニット（光源装置）、ＬＵ１…光源ユニット（光源装置）、ＬＵ２…光源ユニット（光源装置）、ｖ１〜ｖ４０…発光部。

Claims (14)

1. 光源から射出された光束の光量をモニタするモニタ装置であって、
   前記光源からの光束の光路上に配置され、前記光源からの光束が入射する第１の面及び該第１の面に対向する第２の面のいずれかに回折格子を有し、該回折格子で回折された回折光の少なくとも一部がモニタ用光束として、前記第１の面及び前記第２の面のいずれとも異なる第３の面から射出される光学素子と；
   前記第３の面を介して前記光学素子と一体化され、前記モニタ用光束を受光する光検出器と；を備えるモニタ装置。
2. 前記モニタ用光束は、前記第１の面及び前記第２の面で全反射することを特徴とする請求項１に記載のモニタ装置。
3. 前記回折格子での０次光は、前記第２の面から射出されることを特徴とする請求項１又は２に記載のモニタ装置。
4. 前記回折格子で回折された複数の回折光のうち前記モニタ用光束を除く少なくとも１つの回折光は、前記第２の面から射出されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のモニタ装置。
5. 前記第３の面に対向する第４の面に反射部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のモニタ装置。
6. 前記光源は複数の発光部を有し、
   前記光検出器は、前記複数の発光部に対応した複数の受光素子を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のモニタ装置。
7. 光源と；
   前記光源から射出された光束の光量をモニタする請求項１〜６のいずれか一項に記載のモニタ装置と；
   前記モニタ装置の光検出器の出力信号に基づいて、前記光源の駆動信号を制御する制御装置と；を備え、
   前記モニタ装置の光学素子の第２の面から射出される光束を出力する光源装置。
8. 前記光学素子は、前記光源の封止部材の一部を兼ねていることを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
9. 前記光源は、垂直共振器型の面発光レーザを含むことを特徴とする請求項７又は８に記載の光源装置。
10. 光束により少なくとも１つの被走査面を主走査方向に走査する光走査装置であって、
    請求項７〜９のいずれか一項に記載の光源装置と；
    前記光源装置から出力される光束を偏向する偏向器と；
    前記偏向器で偏向された光束を前記被走査面上に集光する走査光学系と；を備える光走査装置。
11. 前記光源装置の回折格子における格子の配列方向は、前記主走査方向と一致していることを特徴とする請求項１０に記載の光走査装置。
12. 前記少なくとも１つの被走査面は、複数の被走査面であり、
    前記光源装置は、前記複数の被走査面に対応する複数の光束を出力することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の光走査装置。
13. 少なくとも１つの像担持体と；
    前記少なくとも１つの像担持体を画像情報が含まれる光束により走査する少なくとも１つの請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の光走査装置と；を備える画像形成装置。
14. 前記画像情報は、多色の画像情報であることを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。

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