JP2012042769A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安定した光走査を行うことができる光走査装置を提供する。
【解決手段】２次元配置された複数の発光部を有する光源１４、光源１４からの光束を走査用光束とモニタ用光束とに分離する分離光学素子１２、分離光学素子１２からの走査用光束を偏向するポリゴンミラー１９、ポリゴンミラー１９で偏向された走査用光束を感光体ドラムに導く走査光学系、分離光学素子１２からのモニタ用光束を受光する受光素子３３などを備えている。そして、分離光学素子１２における入射側の面の法線方向は、複数の発光部からの光束の入射方向に対し傾斜している。
【選択図】図２

Description

本発明は、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、光束により被走査面を走査する光走査装置及び該光走査装置を備える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。

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及び特許文献２参照）。

ところで、面発光レーザは、射出された光が戻り光として再び活性層に入射すると内部で干渉が起き、レーザ発振が不安定になる。その結果、発振光におけるノイズの発生、出力の低下及び出力の周期的な変動を引き起こす。そして、複数の発光部を有する面発光レーザアレイでは、各発光部がバラバラに上記変動を起こすことにより、画像の濃度むら及び色ごとの濃度むらとなり画像品質を劣化させてしまうという不具合があった。また、面発光レーザにおけるレーザ発光の立ち上がりが鈍くなり高速駆動ができなくなるという不具合があった。

そして、面発光レーザから射出された光束の一部を分離するための分離手段を有する従来の光走査装置では、該分離手段で発生するゴースト光の戻りについては、何ら考慮されていなかった。

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、安定した光走査を行う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２の目的は、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、被走査面を光束により走査する光走査装置であって、２次元配置された複数の発光部を有する光源と；前記光源からの光束を第１の光束と第２の光束とに分離する分離光学素子と；前記分離光学素子からの前記第１の光束を偏向する光偏向器と；前記光偏向器で偏向された前記第１の光束を前記被走査面に導く走査光学系と；前記分離光学素子からの前記第２の光束を受光する受光素子と；を備え、前記分離光学素子における入射側の面の法線方向は、前記複数の発光部からの光束の入射方向に対し傾斜していることを特徴とする光走査装置である。

なお、本明細書では、「光束の入射方向」とは、該光束における最も光強度の強い光線の入射方向をいう。

これによれば、安定した光走査を行うことができる。

本発明は、第２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つの像担持体に対して画像情報に応じて変調された光束を走査する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、本発明の光走査装置を備えているため、結果として高品質の画像を形成することができる。

本発明の一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の構成を説明するための図（その１）である。 図１における光走査装置の構成を説明するための図（その２）である。 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。 λ／４板の姿勢を説明するための図である。 分離光学素子の機能を説明するための図である。 図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、それぞれλ／４板の姿勢と分離光学素子の姿勢との関係を説明するための図である。 偏向器側走査レンズの各光学面の形状を説明するための図である。 像面側走査レンズの各光学面の形状を説明するための図である。 分離光学素子の変形例１（分離光学素子１２_１）を説明するための図である。 分離光学素子１２_１の姿勢を説明するための図である。 分離光学素子の変形例２（分離光学素子１２_２）を説明するための図である。 分離光学素子の変形例３（分離光学素子１２_３）を説明するための図である。 Ｐ偏光及びＳ偏光におけるポリゴンミラーに対する入射角と反射率との関係を説明するための図である。 分離光学素子の変形例４（分離光学素子１２_４）を説明するための図である。 図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）は、それぞれ光源における戻り光の影響を説明するための図である。 遮光マスク及び遮光部材を説明するための図である。 カラープリンタの概略構成を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１７を用いて説明する。図１には、一実施形態に係るレーザプリンタ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の表面を、上位装置からの画像情報に基づいて変調された光束により走査し、感光体ドラム１０３０の表面に画像情報に対応した潜像を形成する。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枚ずつ取り出し、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及び図３に示されるように、光源１４、λ／４板１１、カップリングレンズ１５、第１の開口板１６、分離光学素子１２、反射ミラー１８、シリンドリカルレンズ１７、ポリゴンミラー１９、偏向器側走査レンズ２０ａ、像面側走査レンズ２０ｂ、３枚の折り返しミラー（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）、同期検知用ミラー２２、同期検知センサ２３、第２の開口板３１、集光レンズ３２、受光素子３３、及び走査制御装置（図示省略）などを備えている。そして、これらは、光学ハウジング（図示省略）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（２０ａ、２０ｂ）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１４は、一例として図４に示されるように、２次元的に配列された４０個の発光部が１つの基板上に形成された２次元アレイを有している。４０個の発光部は、すべての発光部を副走査対応方向に伸びる仮想線上に正射影したときに隣接する２つの発光部の間隔が等間隔となるように配置されている。なお、本明細書では、「発光部の間隔」とは２つの発光部の中心間距離をいう。

また、各発光部は、設計上の発振波長が７８０ｎｍ帯の垂直共振器型の面発光レーザである。すなわち、２次元アレイは、いわゆる面発光レーザアレイである。

光源１４は、２次元アレイの各発光部を個別に駆動する不図示の駆動回路を有している。そして、２次元アレイ及び駆動回路は、不図示の回路基板に実装されている。

光源１４は、直線偏光の光束を＋Ｘ方向に射出する。

λ／４板１１は、光源１４から射出された光束の光路上に配置され、該光束を円偏光に変換する。λ／４板１１は、板状部材であり、ＹＺ面に対して−Ｘ側（反時計回りの方向）に傾斜している。これにより、λ／４板１１の表面で反射した光が光源１４に戻るのを抑制することができる（図５参照）。

カップリングレンズ１５は、λ／４板１１を介した光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束にする。

第１の開口板１６は、開口部を有し、カップリングレンズ１５を介した光束のビーム径を規定する。

分離光学素子１２は、第１の開口板１６の開口部を通過した光束の光路上に配置され、該光束を走査用光束（第１の光束）とモニタ用光束（第２の光束）とに分離する。ここでは、分離光学素子１２は、図６に示されるように、分離面１２ａを有し、該分離面１２ａを透過した光束が走査用光束、該分離面１２ａで反射された光束がモニタ用光束となる。

分離光学素子１２は、縦断面の形状が矩形状であり、該矩形の対角線位置に分離面１２ａが設けられている。分離光学素子１２は、ＹＺ面に対して＋Ｘ側（時計回りの方向）に傾斜している。これにより、分離光学素子１２の表面で反射した光が光源１４に戻るのを抑制することができる（図６参照）。

λ／４板１１から射出される光束は、一例として図７（Ａ）に示されるように、入射光束に対して＋Ｙ側にｓ１１だけシフトしている。分離光学素子１２から射出される走査用光束は、一例として図７（Ｂ）に示されるように、入射光束に対して−Ｙ側にｓ１２だけシフトしている。ここでは、シフト量ｓ１１とシフト量ｓ１２とが等しくなり、分離光学素子１２から射出される走査用光束の光路が、光源１４から射出された光束の光路の延長線上に位置するように、λ／４板１１及び分離光学素子１２の傾斜角を調整している。

なお、本明細書では、「光束の光路」とは、該光束における最も光強度の強い光線の進行する光路をいう。

反射ミラー１８は、分離光学素子１２から射出された走査用光束の光路上に配置され、該光束をポリゴンミラー１９に向かう方向に反射する。

シリンドリカルレンズ１７は、反射ミラー１８で反射された走査用光束の光路上に配置され、該走査用光束をポリゴンミラー１９の偏向反射面近傍で副走査対応方向（ここでは、Ｚ軸方向）に関して結像する。シリンドリカルレンズ１７は、各走査レンズと共同し、副走査対応方向に関して面倒れ補正系を構成している。

光源１４とポリゴンミラー１９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。本実施形態では、偏向器前光学系は、λ／４板１１とカップリングレンズ１５と開口板１６と分離光学素子１２と反射ミラー１８とシリンドリカルレンズ１７とから構成されている。

ポリゴンミラー１９は、一例として６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１９は、副走査対応方向（ここでは、Ｚ軸方向）に平行な軸のまわりに等速回転し、シリンドリカルレンズ１７からの光束を偏向する。

なお、ポリゴンミラー１９の反射面で偏向された光束が経時的に形成する光線束面は、「偏向面」と呼ばれている（特開平１１−２０２２５２号公報参照）。ここでは、偏向面はＺ軸に直交する平面である。

偏向器側走査レンズ２０ａは、ポリゴンミラー１９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２０ｂは、偏向器側走査レンズ２０ａを介した光束の光路上に配置されている。

像面側走査レンズ２０ｂを介した光束は、更に折り返しミラーＭ１、折り返しミラーＭ２、及び折り返しミラーＭ３を介して感光体ドラム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１９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。また、感光体ドラム１０３０の回転方向が「副走査方向」である。

偏向器側走査レンズ２０ａ及び像面側走査レンズ２０ｂの各面（入射側の面、射出側の面）は、次の（１）式及び次の（２）式で表現される非球面である。ここで、ＸはＸ軸方向の座標、ＹはＹ軸方向の座標を示す。また、入射側の面の中央をＹ＝０とする。Ｃ_ｍ０はＹ＝０における主走査対応方向の曲率を示し、曲率半径Ｒ_ｍの逆数である。Ｋは円錐定数、ａ_０１，ａ_０２，・・・は主走査対応方向の非球面係数である。また、Ｃｓ（Ｙ）はＹに関する副走査対応方向の曲率、Ｒ_ｓ０は副走査対応方向の光軸上の曲率半径、ｂ_０１，ｂ_０２，・・・は副走査対応方向の非球面係数である。なお、光軸は、Ｙ＝０で副走査対応方向における中央の点を通る軸をいう。

偏向器側走査レンズ１１ａの各面（入射側の面、射出側面）におけるＲ_ｍ、Ｒ_ｓ０及び各非球面係数の値の一例が図８に示されている。

像面側走査レンズ１１ｂの各面（入射側の面、射出側の面）におけるＲ_ｍ、Ｒ_ｓ０及び各非球面係数の値の一例が図９に示されている。

ポリゴンミラー１９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。本実施形態では、走査光学系は、偏向器側走査レンズ２０ａと像面側走査レンズ２０ｂと３枚の折り返しミラー（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）とから構成されている。

図３に戻り、ポリゴンミラー１９で偏向され、走査光学系を介した光束のうち、画像形成に関与しない光束の一部は、同期検知用光束として、同期検知用ミラー２２を介して同期検知センサ２３に入射する。同期検知センサ２３は受光素子を有し、受光光量に応じた電気信号を出力する。

走査制御装置は、同期検知センサ２３の出力信号に基づいて、書込開始タイミングを求める。

図２に戻り、第２の開口板３１は、開口部を有し、分離光学素子１２からのモニタ用光束の光路上に配置され、該モニタ用光束のビーム径を規定する。

集光レンズ３２は、第２の開口板３１の開口部を通過したモニタ用光束を集光する。

受光素子３３は、集光レンズ３２を介したモニタ用光束を受光する。受光素子３３は、受光光量に応じた電気信号を出力する。ところで、第２の開口板３１と集光レンズ３２と受光素子３３は、「光量モニタ系」とも呼ばれている。

走査制御装置は、所定のタイミング毎に、受光素子３３の出力信号に基づいて、ＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｌ）を行う。

次に、分離光学素子１２の変形例１（分離光学素子１２_１という）について説明する。この分離光学素子１２_１は、一例として図１０に示されるように、縦断面の形状が長方形である。

分離光学素子１２_１は、上記長方形の長辺が入射側の面に含まれ及び走査用光束の射出面に含まれるように配置されている。このように配置することにより、分離面１２ａと入射光束とのなす角φは４５°より大きくなる。ここで、光源１４からの光束の入射角をθ１、分離面１２ａで反射され入射側の面から射出される光束（モニタ用光束）の射出角をθ２、入射側の面と分離面１２ａとのなす角をψ、分離光学素子１２_１の屈折率をｎ、上記長方形の長辺の長さをＡ、短辺の長さをＢとする（図１１参照）。

分離面１２ａで反射された光束が、回路基板に向かう方向、すなわちＹ軸方向に対して−Ｘ側に傾斜した方向に向かうためには、次の（３）式が満足される必要がある。

４５°＞θ１＋ψ ……（３）

また、入射側の面で反射された光束が光源１４に戻らないようにするためには、次の（４）式が満足される必要がある。

θ１＞０ ……（４）

そこで、次の（５）式が満足されると、光源１４と受光素子３３を同一の回路基板上に配置することが可能となり、装置の簡略化及び小型化ができる。

４５°−ψ＞θ１＞０ ……（５）

また、分離光学素子１２_１では、次の（６）式の関係がある。

ψ＝ｔａｎ^−１（Ｂ／Ａ） ……（６）

そこで、上記（５）式は、次の（７）式のように表すことができる。

４５°−ｔａｎ^−１（Ｂ／Ａ）＞θ１＞０ ……（７）

また、θ１は分離光学素子１２の傾斜角でもあることから、分離面１２ａで反射された光束が、回路基板に向かう方向、すなわちＹ軸方向に対して−Ｘ側に傾斜した方向に向かうためには、次の（８）式が満足される必要がある。

χ＞θ１ ……（８）

そして、次の（９）式〜（１１）式の関係があることから、次の（１２）式が満足される必要がある。

ｓｉｎθ１＝ｎ・ｓｉｎθ１’ ……（９）
ｓｉｎθ２＝ｎ・ｓｉｎθ２’ ……（１０）
θ２’＝２ψ＋θ１’ ……（１１）

９０°−θ２＞θ１＞０ ……（１２）

次に、分離光学素子１２の変形例２（分離光学素子１２_２という）について説明する。この分離光学素子１２_２は、一例として図１２に示されるように、縦断面の形状が平行四辺形である。この場合、光源１４と受光素子３３を同一の回路基板上に配置するためには、分離光学素子１２_２から射出されたモニタ用光束の光路を回路基板に向かう方向に曲げるためのミラー等が必要である。

次に、分離光学素子１２の変形例３（分離光学素子１２_３という）について説明する。この分離光学素子１２_３は、偏光ビームスプリッタである。

この場合、分離光学素子１２_３の分離面１２ａが、Ｚ軸方向に振動する成分を反射し、Ｙ軸方向に振動する成分を透過させるように設定されていると、一例として図１３に示されるように、分離光学素子１２_３の分離面１２ａで反射された光束を走査用光束、分離光学素子１２_３の分離面１２ａを透過した光束をモニタ用光束とすることができる。

すなわち、ポリゴンミラー１９に入射する光束の偏光方向はＺ軸に平行な方向のため、ポリゴンミラー１９に対してはｓ偏光として入射し、偏向される。

図１４に示されるように、アルミニウムを基材としたポリゴンミラーの偏向反射面へ入射角に対する反射率のばらつきは、ｐ偏光よりもｓ偏光の方が小さい。そこで、ｓ偏光をポリゴンミラーに入射させると、被走査面における像高間での光量のばらつき（シェーディング）を小さくすることができ、その結果として出力画像における濃度むらを低減することができる。

次に、分離光学素子１２の変形例４（分離光学素子１２_４という）について説明する。この分離光学素子１２_４は、一例として図１５に示されるように、三角プリズムである。この場合は、入射側の面が分離面となる。そして、光源１４と受光素子３３を同一の回路基板上に配置することができる。

また、この場合、入射側の面を分離面としているため、分離光学素子における戻り光を生成する要因（光学面）を減らすことができる。また、射出側の面も透過する光束に対して角度を有する（入射角が０でない）ことになり、射出側の面での反射光も戻り光にはならない。

図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）には、光源への戻り光の影響が示されている。縦軸は分離光学素子で分離された走査用光束とモニタ用光束の光量比（％）であり、横軸は光源の光出力（ｍＷ）である。図１６（Ａ）は光源に戻り光が入射した場合であり、戻り光の影響により上記光量比は変動し、発光部毎の偏差も約５％生じている。図１６（Ｂ）は本実施形態の場合であり、発光部毎の上記光量比の偏差を０．３％程度まで低減することができた。

さらに、一例として図１７に示されるように、分離光学素子１２の各光学面において、入射光束、走査用光束、及びモニタ用光束が通過する領域以外を遮光マスクＭＫで遮光しても良い。遮光マスクＭＫは、一般的には、墨又は遮光性のあるインクなどにより形成することができる。ここでは、遮光マスクＭＫにより遮光された反射光は、分離光学素子１２の内部で多数回反射を繰り返し、面１２ｂから射出されるようにしている。すなわち、面１２ｂには遮光マスクＭＫは施されていない。そして、面１２ｂから射出された光束は、遮光板４１によって感光体ドラム１０３０及び光源１４に向かわないようにしている。また、入射側の面で反射された光束の光路上にも遮光板４２を配置して、該光束が光源１４に向かうのを防いでいる。

この場合、入射側の面の遮光マスクＭＫに入射光束のビーム径を規定する機能を付加することにより、第１の開口板１６を不要とすることができる。また、モニタ用光束が射出される面の遮光マスクＭＫにモニタ用光束のビーム径を規定する機能を付加することにより、第２の開口板３１を不要とすることができる。この場合は、マスクされていない領域（開口）の大きさが最小となり、光源への戻り光束を的確に遮光することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置１０１０によると、２次元配置された複数の発光部を有する光源１４、光源１４からの光束を走査用光束とモニタ用光束とに分離する分離光学素子１２、分離光学素子１２からの走査用光束を偏向するポリゴンミラー１９、ポリゴンミラー１９で偏向された走査用光束を感光体ドラム１０３０に導く走査光学系、分離光学素子１２からのモニタ用光束を受光する受光素子３３などを備えている。

そして、分離光学素子１２における入射側の面の法線方向は、複数の発光部からの光束の入射方向に対し傾斜している。

この場合は、分離光学素子１２で発生したゴースト光が光源１４への戻り光となるのを抑制することができる。

そこで、走査制御装置によるＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｌ）が精度良く行われ、安定した光走査を行うことができる。

また、光源１４が、２次元アレイを有しているため、同時に複数の光走査を行うことが可能となる。

また、本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、高品質の画像を形成することが可能となる。

さらに、光走査装置１０１０が２次元アレイを有する光源１４を備えているため、高速で画像を形成することが可能となる。また、形成される画像の高密度化を図ることが可能となる。

また、ネットワークを介して、レーザプリンタ１０００と、電子演算装置（コンピュータ等）、画像情報通信システム（ファクシミリ等）等とを接続することにより、1台の画像形成装置で複数の機器からの出力を処理することができる情報処理システムを形成することができる。また、ネットワーク上に複数の画像形成装置を接続すれば、各出力要求から各画像形成装置の状態（ジョブの混み具合、電源が入っているかどうか、故障しているかどうか等）を知ることができ、一番状態の良い（使用者の希望に一番適した）画像形成装置を選択し、画像形成を行うことができる。

なお、上記実施形態では、２次元アレイが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、上記実施形態では、画像形成装置としてレーザプリンタ１０００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。要するに、光走査装置１０１０を備えた画像形成装置であれば、結果として、高品質の画像を形成することが可能となる。

例えば、レーザ光によって発色する媒体（例えば、用紙）に直接、レーザ光を照射する画像形成装置であっても良い。

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。

また、例えば、図１８に示されるように、複数の感光体ドラムを備えるカラープリンタ２０００であっても良い。

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２０１０、４個の感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４個のクリーニングケース（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、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）、転写ベルト２０４０、定着ローラ２０５０、給紙コロ２０５４、レジストローラ対２０５６、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、排紙トレイ２０７０、通信制御装置２０８０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０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、クリーニングケース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（以下では、便宜上「Ｋステーション」ともいう）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、クリーニングケース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（以下では、便宜上「Ｃステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｃ、帯電チャージャ２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、トナーカートリッジ２０３４ｃ、クリーニングケース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（以下では、便宜上「Ｍステーション」ともいう）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、クリーニングケース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（以下では、便宜上「Ｙステーション」ともいう）を構成する。

各帯電装置は、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２０１０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、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面に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。

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、回転に伴って、対応するトナーカートリッジからのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、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。

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、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枚ずつ取り出し、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と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出す。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、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。

光走査装置２０１０は、前述した光源１４と同様な光源を色毎に有し、各光源に対応して前述した光走査装置１０１０における偏向器前光学系及び光量モニタ系と同様な偏向器前光学系及び光量モニタ系を有している。従って、光走査装置２０１０は、光走査装置１０１０と同様な効果を得ることができる。

そして、カラープリンタ２０００は、光走査装置２０１０を備えているため、レーザプリンタ１０００と同様な効果を得ることができる。

以上説明したように、本発明の光走査装置によれば、安定した光走査を行うのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高品質の画像を形成するのに適している。

１１…λ／４板（位相光学素子）、１２…分離光学素子、１２_１…分離光学素子、１２_２…分離光学素子、１２_３…分離光学素子、１２_４…分離光学素子、１２ａ…分離面、１４…光源、１９…ポリゴンミラー（光偏向器）、２０ａ…偏向器側走査レンズ（走査光学系の一部）、２０ｂ…像面側走査レンズ（走査光学系の一部）、３３…受光素子、４１…遮光部材、４２…遮光部材、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）、１０５０…通信制御装置（通信装置）、２０００…プリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、２０３０ａ，２０３０ｂ，２０３０ｃ，２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、２０８０…通信制御装置（通信装置）、Ｍ１〜Ｍ３…折り返しミラー（走査光学系の一部）、ＭＫ…遮光マスク。

特開２００８−２２５０５８号公報 特開２００５−２７４６７８号公報

Claims (15)

1. 被走査面を光束により走査する光走査装置であって、
   ２次元配置された複数の発光部を有する光源と；
   前記光源からの光束を第１の光束と第２の光束とに分離する分離光学素子と；
   前記分離光学素子からの前記第１の光束を偏向する光偏向器と；
   前記光偏向器で偏向された前記第１の光束を前記被走査面に導く走査光学系と；
   前記分離光学素子からの前記第２の光束を受光する受光素子と；を備え、
   前記分離光学素子における入射側の面の法線方向は、前記複数の発光部からの光束の入射方向に対し傾斜していることを特徴とする光走査装置。
2. 前記光源と前記分離光学素子との間に配置され、前記光源からの光束に１／４波長の光学的位相差を付与する位相光学素子を備え、
   該位相光学素子及び前記分離光学素子は、入射側の面が、前記光源からの光束の射出方向に直交する面に対し、互いに逆方向に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記位相光学素子及び前記分離光学素子の入射側の面は、前記分離光学素子からの前記第１の光束の射出方向及び前記第２の光束の射出方向がいずれも含まれる平面内で傾斜していることを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記分離光学素子は、前記光源からの光束を前記第１の光束と前記第２の光束とに分離する分離面を有し、
   前記分離光学素子の入射側の面に入射する各光束の入射角θ１、該入射側の面と前記分離面とのなす角ψを用いて、４５°−ψ＞θ１＞０、の関係が満足されてい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光走査装置。
5. 前記分離光学素子は、前記光源からの光束を前記第１の光束と前記第２の光束とに分離する分離面を有し、縦断面の形状が長方形であり、
   前記分離光学素子の入射側の面に入射する各光束の入射角θ１、前記長方形における長辺の長さＡ及び短辺の長さＢを用いて、４５°−ｔａｎ^−１（Ｂ／Ａ）＞θ１＞０、の関係が満足されてい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光走査装置。
6. 前記分離光学素子は、前記光源からの光束を前記第１の光束と前記第２の光束とに分離する分離面を有し、
   前記分離光学素子の入射側の面に入射する各光束の入射角θ１、前記分離面で反射され前記入射側の面から射出される光束の射出角θ２を用いて、９０°−θ２＞θ１＞０の関係が満足されてい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光走査装置。
7. 前記分離光学素子は、偏光分離光学素子であり、
   前記光偏向器に向かう前記走査用光束の偏光方向は、前記光偏向器における偏向面に直交していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光走査装置。
8. 前記分離光学素子は、入射側の面が前記光源からの光束を前記第１の光束と前記第２の光束とに分離する分離面とする三角プリズムであ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光走査装置。
9. 前記分離光学素子における光束が通過する少なくとも１つの面は、周辺部に遮光マスクが設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光走査装置。
10. 前記遮光マスクは、通過する光束のビーム形状を規定する開口部を有することを特徴とする請求項９に記載の光走査装置。
11. 前記分離光学素子の入射側の面及び射出側の面で反射された戻り光の光路上に配置された遮蔽部材を備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光走査装置。
12. 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１〜１１のいずれか一項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つの像担持体に対して画像情報に応じて変調された光束を走査する請求項１〜１２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。
15. 前記画像情報を含む種々の情報の通信をネットワークを介して外部機器と行う通信装置を、更に備えることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の画像形成装置。

Images