JP4859132B2 - 光源装置、光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、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、光ビームを射出する光源装置、該光源装置から射出される光ビーム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。

カールソンプロセスを用いて画像を形成する画像形成装置としては、例えば、回転する感光ドラムの表面を、光ビームで走査することにより、感光ドラム表面に潜像を形成し、この潜像を可視化して得られたトナー像を、記録媒体としての用紙上に定着させることにより、画像を形成する画像形成装置が知られている。近年、この種の画像形成装置は、オンデマンドプリンティングシステムとして簡易印刷によく用いられるようになり、画像の高密度化及び画像出力の高速化への要求が一層高まっている。

そこで、最近では、複数の発光部がモノリシックに２次元配置された、例えば面発光型レーザアレイ（VCSEL: vertical cavity surface emitting laser）などの光源を備え、この光源から射出される複数の光ビームで、被走査面上の複数の走査ラインを同時に走査することが可能な画像形成装置が提案されている。この種の画像形成装置では、発光部が２次元配置されていることから、例えば、被走査面上に形成される光ビームのスポット間の距離や、形状の不揃いに起因する濃度むらの発生を抑制するため、光学系と光源との相対位置関係の調整を行う必要がある（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、光学系と光源との相対位置関係が変動すると、光源から射出される光ビームの強度（光量）や光量をモニタする受光素子との相対位置関係も変動してしまうため、受光素子で正確に光ビームを検出できなくなる。その結果、ＶＣＳＥＬに形成された各発光部間で出力が揃わなくなり、濃度むら等出力画像の品質劣化を招来する。したがって、再度、受光素子と光源との間で光軸調整等の光学的な初期調整を行う必要がある。この問題は、光源の交換を行った場合などにも、同様に生じる問題である。

また、ＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）は活性層に垂直かつ一方向に光ビームを射出するため、光量制御をかけるには、従来の端面発光レーザで行われている、後方射出光を利用した簡単な光量モニタを構成することができない。例えば、特許文献２には、面発光レーザにビームスプリッタを固定し、該面発光レーザから射出する光ビームを、一部モニタ光として分岐させ、これを光検出器によって検出する方法が記載されている。この方式は光束全部をビームスプリッタで分岐するため光利用効率が低下するという課題があり、また、ビームスプリッタのコストが高いという課題もある。また、特許文献３には、レーザチップからの出射光を切り取る窓をウインドウキャップに設け、フォトダイオードは窓を通るレーザ光の領域外に配置して光量モニタを行なう方法が開示されているが、素子の位置、パターンのはい回しなど狭い部分に配置しなければならず製造上の課題がある。

しかしながら、ＶＣＳＥＬに形成された各発光部は、個別に画像データに基づき変調されており、出射された光ビームを受光素子で検出した結果に基づき、出力(発光光量)を個別に制御することが不可欠である。

特開２００６−８８５６９号公報 特開平８−３３０６６１号公報 特開２００６−１７９７６９号公報

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、光学的な調整を短時間に精度よく行うことを可能とする光源装置を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、光学的な調整を短時間に精度よく行うことを可能とする光走査装置を提供することにある。

また、本発明の第３の目的は、精度よく画像を形成することが可能な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、保持部材に保持され、複数の光ビームを射出する光源装置であって、複数の発光部が２次元配列されパッケージ内に収容された光源と、受光素子とが実装された基板と；前記複数の発光部からそれぞれ射出される光ビームを、主光線を含む第１の光ビームと、前記第１の光ビーム以外の第２の光ビームとに分岐する分岐光学素子と；前記第１の光ビームをカップリングするカップリング素子と；前記第２の光ビームを前記受光素子に集光する集光素子を含む光学系と；前記基板、前記分岐光学素子及び前記光学系を、相互の位置関係を維持したまま支持する第１ホルダ部材と；前記カップリング素子を支持する第２ホルダ部材と；を備え、前記分岐光学素子は、前記第１の光ビームを通過させる通過部と、前記第２の光ビームを反射する反射部とを有し、前記第１ホルダ部材は、前記光源の、前記発光部の配列面と直交する方向の位置を規制するように前記パッケージの周縁部に当接した状態で前記基板と接続され、前記集光素子は、前記反射部で反射された前記第２の光ビームそれぞれが前記受光素子へ入射し、前記複数の発光部と前記受光素子の受光面とが共役関係になるように位置調整された状態で前記第１ホルダ部材に固定され、前記第１及び第２ホルダ部材は、前記発光部の配列面と平行な面内で互いに当接した状態で一体化され、前記一体化された第１及び第２ホルダ部材は、前記保持部材に、前記発光部の配列面と平行な面内で回動可能に保持されていることを特徴とする光源装置である。

したがって、光源と受光素子との間の光学的な調整が不要となり、結果的に光源装置の調整を短時間に精度よく行うことが可能となる。

本発明は、第２の観点からすると、複数の光ビームで被走査面を走査する光走査装置であって、本発明の光源装置と；前記光源装置の支持部材を、前記発光部の配列面と平行な面内で回動可能に保持する保持部材と；前記光源装置から射出される第１の光ビームをそれぞれ偏向する偏向器と；偏向された前記第１の光ビームを被走査面上にそれぞれ結像する走査光学系と；を備える光走査装置である。

これによれば、例えば偏向器、走査光学系、又は被走査面に対して、光源装置の相対位置調整を行うことにより、光源の姿勢が変化しても、受光素子に入射する光ビームの入射状態は精度よく維持される。したがって、光源と受光素子との間の位置調整が不要となり、結果的に光学的な調整を短時間に精度よく行うことが可能となる。

また、本発明は第３の観点からすると、画像に関する情報から得られる潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に定着させることにより、画像を形成する画像形成装置であって、本発明の光走査装置と；前記光走査装置により潜像が形成される感光体と；前記感光体の被走査面に形成された潜像を顕像化する現像手段と；前記現像手段により顕像化されたトナー像を前記記録媒体に定着させる転写手段と；を備える画像形成装置である。

これによれば、光学的な調整が精度よく行われた光走査装置によって形成された潜像に基づいて、最終的な画像が形成される。したがって、記録媒体上に高精度に画像を形成することが可能となる。

また、本発明は第４の観点からすると、多色画像に関する情報から得られる各色ごとの潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に重ね合わせて定着させることにより、多色画像を形成する画像形成装置であって、本発明の光走査装置と；前記光走査装置により各色に応じた潜像がそれぞれ形成される複数の感光体と；前記複数の感光体の被走査面それぞれに形成された潜像を顕像化する現像手段と；前記現像手段により顕像化された各色ごとのトナー像を前記記録媒体に重ね合わせて定着させる転写手段と；を備える画像形成装置である。

これによれば、光学的な調整が精度よく行われた光走査装置によって形成された潜像に基づいて、最終的な画像が形成される。したがって、記録媒体上に高精度に画像を形成することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１０に基づいて説明する。図１には、本実施形態に係る画像形成装置２００の概略構成が示されている。

この画像形成装置２００は、カールソンプロセスを用いて、トナー像を普通紙（用紙）上に転写することにより、画像を印刷するプリンタである。この画像形成装置２００は、図１に示されるように、光走査装置１００、感光ドラム２０１、帯電チャージャ２０２、トナーカートリッジ２０４、クリーニングケース２０５、給紙トレイ２０６、給紙コロ２０７、レジストローラ対２０８、転写チャージャ２１１、定着ローラ２０９、排紙ローラ２１２、排紙トレイ２１０、及びこれらを収容するハウジング２２０などを備えている。

前記ハウジング２２０は略直方体状で、＋Ｘ側及び−Ｘ側の側壁に、内部空間と連通する開口が形成されている。

前記光走査装置１００は、ハウジング２２０の内部上方に配置され、画像情報に基づいて変調した光ビームを主走査方向（図１におけるＹ軸方向）へ走査することにより、感光ドラム２０１の表面を走査する。なお、光走査装置１００の構成については後述する。

前記感光ドラム２０１は、その表面に、光ビームが照射されると、その部分が導電性となる性質をもつ感光層が形成された円柱状の部材であり、光走査装置１００の下方にＹ軸方向を長手方向として配置され、不図示の回転機構により図１における時計回り（図１の矢印に示される方向）に回転されている。そして、その周囲には、図１における１２時（上側）の位置に帯電チャージャ２０２が配置され、２時の位置にトナーカートリッジ２０４が配置され、６時の位置に転写チャージャ２１１が配置され、１０時の位置にクリーニングケース２０５が配置されている。

前記帯電チャージャ２０２は、感光ドラム２０１の表面に対し所定のクリアランスを介して配置され、感光ドラム２０１の表面を所定の電圧で帯電させる。

前記トナーカートリッジ２０４は、黒色画像成分のトナーが充填されたカートリッジ本体と、感光ドラム２０１とは逆極性の電圧によって帯電された現像ローラなどを備え、カートリッジ本体に充填されたトナーを現像ローラを介して感光ドラム２０１の表面に供給する。

前記クリーニングケース２０５は、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形状のクリーニングブレードを備え、該クリーニングブレードの一端が感光ドラム２０１の表面に接するように配置されている。感光ドラム２０１の表面に吸着されたトナーは、感光ドラム２０１の回転に伴いクリーニングブレードにより剥離され、クリーニングケース２０５の内部に回収される。

前記転写チャージャ２１１は、感光ドラム２０１の表面に対し所定のクリアランスを介して配置され、帯電チャージャ２０２とは逆極性の電圧が印加されている。

前記給紙トレイ２０６は、ハウジング２２０の＋Ｘ側の側壁に形成された開口から＋Ｘ側端が突出した状態で配置され、外部から供給される用紙２１３を複数枚収容することが可能となっている。

前記給紙コロ２０７は、給紙トレイ２０６から用紙２１３を１枚ずつ取り出し、１対の回転ローラから構成されるレジストローラ対２０８を介して、感光ドラム２０１と転写チャージャ２１１によって形成される隙間に導出する。

前記定着ローラ２０９は、１対の回転ローラから構成され、用紙６１を過熱するとともに加圧し、排紙ローラ２１２へ導出する。

前記排紙ローラ２１２は、１対の回転ローラなどから構成され、ハウジング２２０の−Ｘ側の側壁に形成された開口から−Ｘ側端が突出した状態で配置された排紙トレイ２１０に対し、定着ローラ２０９から送られる用紙２１３を順次スタックする。

次に、光走査装置１００の構成について説明する。図２は、光走査装置１００の概略構成と、折り返しミラー１９により折り返される光路を展開して示す図である。図２に示されるように、光走査装置１００は、複数の光ビームを射出する光源装置７０と、該光源装置７０を基点としてＸ軸と約６０度の角度を成す直線に沿って配置された、アパーチャ部材１２、線像形成レンズ１３、ポリゴンミラー１５、該ポリゴンミラー１５の＋Ｘ側に順次配置された、第１走査レンズ１６、第２走査レンズ１７、及び折り返しミラー１９を含んで構成される光学系と、該光学系を収容する光学ハウジング１０１を備えている。ここで、説明の便宜上、Ｚ軸を中心にＸＹ座標を角度３０度回転することにより定まるｘｙｚ座標系を定義し、以下、適宜この座標系を用いた説明を行う。

前記アパーチャ部材１２は、一例としてｘ軸方向（主走査方向）の幅が５．５ｍｍ、ｚ軸方向（副走査方向）の幅が１．１８ｍｍの矩形状の開口を有し、該開口中心が、後述する光源装置７０に含まれるカップリングレンズ１１（図７参照）の焦点位置又はその近傍に位置するように配置されている。

前記線像形成レンズ１３は、第１面がｚ軸方向（副走査方向）に屈折力を有するシリンドリカルレンズであり、アパーチャ部材１２を通過した光ビームをポリゴンミラー１５の偏向面へ集光する。

前記ポリゴンミラー１５は、上面及び下面が正六角形の多角柱状の部材である。このポリゴンミラー１５の側面には６つの偏向面が形成され、不図示の回転機構により、図２に示される矢印の方向に一定の角速度で回転している。これにより、ポリゴンミラー１５に入射した光ビームはＹ軸方向に走査される。

前記第１走査レンズ１６及び第２走査レンズ１７は、それぞれが協働することにより、ポリゴンミラー１５の偏向面で反射された光ビームを、折り返しミラー１９を介して、感光ドラム２０１上をビームスポットとして、主走査方向（Ｙ軸方向）へ等速走査する。

前記光源装置７０は、図２に示されるように、保持部材としての光学ハウジング１０１の外壁面に取り付けられている。図３（Ａ）は、光源装置７０の斜視図であり、図３（Ｂ）は光源装置７０の展開斜視図である。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を総合するとわかるように、光源装置７０は、光源１０と受光素子１８とが実装された基板７６と、導光光学系２０を保持する第１ホルダ７４と、カップリングレンズ１１を保持する第２ホルダ７２とを有している。

前記基板７６は、長手方向をｘ軸方向とする基板であり、例えば、その表裏面には前記光源１０を駆動する駆動回路、及び前記受光素子１８から出力される信号をモニタするモニタ回路などが形成され、−ｙ側の面に光源１０と受光素子１８とが実装されている。

前記光源１０は、発光源として例えば、発散光を射出する発光部１０ａが２次元配置された面発光型の半導体レーザアレイである。この光源１０は、面発光型のレーザアレイのチップが、フラットパッケージ内に実装されることにより形成された光源であり、図４に示されるように、長方形板状のフラットパッケージの−ｙ側の面には、発散光を射出する３２個の発光部１０ａが、ｘ軸と角度θ１をなす直線Ｌ１と平行な方向を行方向とし、ｚ軸と平行な方向を列方向とする４行８列のマトリクス状に配置されている。本実施形態では、一例として発光部１０ａの副走査方向の間隔Ｄｚは１８．４μｍで、主走査方向の間隔Ｄｙは３０μｍとなっており、各発光部１０ａのｚ軸方向（副走査方向）に関し隣り合う発光源の間隔ｄｚは２．３μｍ（＝Ｄｚ／８）となっている。

前記受光素子１８は、光源１０の＋ｘ側に配置され、入射する光ビームの強度に応じた信号（光電変換信号）を出力する。

前記第１ホルダ７４は、＋ｙ側及び−ｙ側が開放された枠状の部材であり、内部には導光光学系２０が収容されている。

図５は、光源装置７０を、第１ホルダ７４と第２ホルダ７２とを省略した状態で示す図である。図５に示されるように、前記導光光学系２０は、第１ホルダ７４に不図示の支持部材を介して支持される、分岐光学素子２１、集光レンズ２２、及び反射ミラー２３を有している。

前記分岐光学素子２１は、中央に矩形状の開口２１ａが形成された板状の部材であり、光源１０側の面には光ビームを反射する反射面が形成されている。この分岐光学素子２１は、ｚ軸に平行な軸を中心にｙ軸に対して４５度傾いた状態で保持されており、＋ｙ側から入射した光ビームは、一部が開口２１ａを通過し、残りが＋ｘ方向へ反射される。

前記集光レンズ２２は、正のパワーを有するレンズであり、分岐光学素子２１によって、＋ｘ方向へ反射された光ビームを、反射ミラー２３を介して受光素子１８の受光面へ集光する。

前記第２ホルダ７２は、例えば図３（Ｂ）に示されるように、中央に円形開口７２ｂが形成された板状の本体部と、本体部の−ｙ側の面に円形開口７２ｂを囲むように形成された環状凸部７２ａと、環状凸部７２ａの下方から−ｙ方向に延設されたレンズ支持部７２ｃの３部分を有している。そして、前記レンズ支持部７２ｃの上面には、断面Ｖ字状の溝がｙ軸に沿って形成され、前記カップリングレンズ１１は、この溝によってｘ軸方向及びｚ軸方向の位置が規定された状態で保持されている。なお、光源１０とカップリングレンズ１１との位置合わせ調整（光軸コリメート調整）の詳細については、レンズ支持部７２ｃの断面形状が円弧状である場合を例として後述する。

前記カップリングレンズ１１は、屈折率が１．５程度のレンズであり、光源１０から射出された光ビームをカップリングする。

上述した基板７６、第１ホルダ７４、及び第２ホルダ７２は、基板７６の−ｙ側の面の周縁部と、第１ホルダ７４の＋ｙ側端が接続され、第１ホルダ７４の−ｙ側端と、第２ホルダ７２の＋ｙ側の面が接続されることで一体化されている。そして、光源装置７０は、図６（Ａ）に示されるように光学ハウジング１０１に形成された円形開口１０１ａに、図６（Ｂ）に示されるように第２ホルダ７２の環状凸部７２ａが嵌合することで、光学ハウジング１０１の外壁面に対して、回動可能に取り付けられている。これにより、アパーチャ部材１２以降の光学素子に対して、光源装置７０を回動することで、感光ドラム２０１上に集光される光ビームの副走査方向のピッチが所定のピッチとなるように調整することが可能となっている。

図７は、光源装置７０に含まれる光源１０、受光素子１８、分岐光学素子２１、集光レンズ２２、反射ミラー２３、及びカップリングレンズ１１のレイアウト図である。光源装置７０では、一例として図７に示されるように、光源１０から射出された光ビーム（発散光）は、分岐光学素子２１に入射することにより、開口２１ａを通過する主光線を含む光ビーム（以下、走査用光ビームという）と、開口２１ａの周辺部に形成された反射面によって＋ｘ方向へ反射された光ビーム（以下、モニタ用光ビームという）とに分岐される。そして、走査用光ビームは、カップリングレンズ１１によって略平行光に整形された後に、アパーチャ部材１２に向かって射出され、モニタ用光ビームは、集光レンズ２２によって、反射ミラー２３を介して受光素子１８の受光面に集光されるようになっている。なお、図７では、光源１０のある発光部１０ａからの光ビームが代表的に示されているが、本実施形態では、集光レンズ２２は、光源１０の各発光部１０ａからの光ビームが受光素子１８へ入射する位置関係で配置されている。

次に、上述のように構成された画像形成装置２００の動作について説明する。上位装置からの画像情報を受信すると、画像情報に基づく変調データにより光走査装置１００が駆動され、光源装置７０からは、画像情報に基づいて変調された３２本の光ビームが射出される。これらの光ビームのうちの走査用光ビームは、アパーチャ部材１２によって、ビーム形状が整形された後、線像形成レンズ１３によりポリゴンミラー１５の偏向面に集光される。そして、ポリゴンミラー１５の偏向面で偏向されることでＹ軸方向に走査される。その後、走査用光ビームは、第１走査レンズ１６で走査速度が調整された状態で、第２走査レンズ１７によって、折り返しミラー１９を介して感光ドラム２０１の表面に集光される。また、光源１０から射出された光ビームの一部（モニタ用光ビーム）は、分岐光学素子２１に反射され、集光レンズ２２によって受光素子１８へ入射される。光走査装置１００では、モニタ用光ビームが受光素子１８へ入射したときに出力される信号が常時モニタされ、光源１０から出力される光ビームの光量制御が行なわれる。

具体的には、走査用光ビームがポリゴンミラー１５の偏向面で偏向された後、感光ドラム２０１の書き込み領域へ至るまでの間に、モニタ用光ビームは、受光素子１８によって受光される。光走査装置１００では、このモニタ用光ビームを受光することで受光素子１８から出力される光電変換信号に基づいて光源１０から射出される光ビームの強度を検出し、光源１０から射出される光ビームの強度が、予め設定された強度となるように、各発光部１０ａへ供給する注入電力の値のセット（決定）を行う。これにより、各発光部１０ａからの走査用光ビームは、予め設定された強度に調整された状態で書き込み領域に入射する。なお、上述の注入電力の値は、書き込み領域の走査が終了するまで保持され、次回の書き込み領域の走査前に再度セットされる。すなわち、書き込み領域の走査ごとに、各発光部１０ａの出力調整が行われる。また、各発光部１０ａへ供給する注入電力のセットは、必ずしも１走査につき全部の発光部１０ａに対して行う必要はなく、例えば、１走査につき１つずつ注入電力のセットを行ってもよい。

一方感光ドラム２０１の表面の感光層は、帯電チャージャ２０２によって所定の電圧で帯電されることで、電荷が一定の電荷密度で分布している。そして、ポリゴンミラー１５により偏向された光ビームにより、感光ドラム２０１が走査されると、光ビームが集光されたところの感光層が導電性を有するようになり、その部分の電位が零となる。したがって、図１の矢印の方向に回転している感光ドラム２０１が、画像情報に基づいて変調された光ビームにより走査されることにより、表面に電荷の分布によって規定される静電潜像が形成される。

感光ドラム２０１の表面に静電潜像が形成されると、トナーカートリッジ２０３の現像ローラにより、感光ドラム２０１の表面にトナーが供給される。このときトナーカートリッジ２０３の現像ローラは感光ドラム２０１と逆極性の電圧により帯電しているため、現像ローラに付着したトナーは感光ドラム２０１と同極性に帯電されている。したがって、感光ドラム２０１の表面のうち電荷が分布している部分にはトナーが付着せず、走査された部分にのみトナーが付着することになり、感光ドラム２０１の表面に静電潜像が可視化されたトナー像が形成される。そして、このトナー像が転写チャージャにより用紙２１３に付着された後、定着ローラ２０９により定着されることで、用紙２１３上に画像が形成される。このようにして画像が形成された用紙２１３は、排紙ローラ２１２により排紙され、順次排紙トレイ２１０にスタックされる。

以上説明したように、本実施形態に係る光源装置７０では、光源１０及び受光素子１８が実装された基板７６と、分岐光学素子２１、集光レンズ２２、及び反射ミラー２３を保持する第１ホルダ７４と、カップリングレンズ１１を保持する第２ホルダ７２とが一体化され、光源１０、受光素子１８、分岐光学素子２１、集光レンズ２２、反射ミラー２３、及びカップリングレンズ１１が所定の位置関係で配置されている。したがって、例えば光ビームの副走査方向のピッチ調整等の際に、光源装置７０を、図６（Ｂ）中の矢印ａ又は矢印ａ’に示される方向に回動しても、光源１０、受光素子１８、分岐光学素子２１、集光レンズ２２、反射ミラー２３、及びカップリングレンズ１１の相対位置関係は変化せず、受光素子１８に入射する光ビームの入射状態は精度よく維持される。このため、光源と受光素子との間の光学的な調整が不要となり、結果的に光源装置７０の調整を短時間に精度よく行うことが可能となる。

また、分岐光学素子２１は、光源１０とカップリングレンズ１１との間に配置されている。したがって、分岐光学素子２１をカップリングレンズ１１の射出側（−ｙ側）に配置する場合に比べて、光源装置７０の小型化を図ることが可能となる。

また、分岐光学素子２１は、光源１０の各発光部１０ａから射出された光ビームのうち、主光線を含む光ビームを通過させ、それ以外の光ビームを反射することで、光源１０からの光ビームの分岐を行う。これにより、各発光部１０ａからの主光線が含まれる強度が高い光ビームで、感光ドラム２０１を走査するとともに、走査に寄与しない光ビームに基づいて光源１０からの光ビームの強度をモニタすることができるため、光ビームの利用効率を向上することが可能となる。走査用光ビームは、各発光部１０ａから射出された光ビームの中央部付近（ガウス分布）を利用するので、感光ドラム（被走査面）上のビームスポット形状を良好にすることができる。一方、モニタ用光ビームは、各発光部１０ａから射出された光ビームの周辺部を使用するため、受光素子の受光面でのビームスポット性状は劣化する。しかし、モニタ用光ビームは、走査用光ビームほどのビームスポット性状は要求されず、光量をモニタできる程度であれば問題ない。

また、本実施形態では、集光レンズ２２は、光源１０の各発光部１０ａからの光ビームが受光素子１８へ入射する位置関係で配置されている。したがって、それぞれの発光部１０ａごとに、注入電力の設定を行うことが可能となっている。なお、集光レンズ２２の配置（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）は、光源１０の各発光部１０ａと受光素子１８の受光面とが共役関係になるように調整し、第１ホルダ７４への固定は、接着等の工法により行う。

また、本実施形態では、光源１０及び受光素子１８の双方が基板７６に実装されている。したがって、光源１０と受光素子１８とを、例えばフレキシブルケーブル等を用いて電気的に接続する必要がなく、外部からのノイズによる影響を低減することが可能となる。また、これにより部品点数を削減することができるため、装置の低コスト化を図ることが可能となる。

また、本実施形態に係る光源装置７０は、基板７６を介して光源１０が保持される第１ホルダ７４と、カップリングレンズ１１を保持する第２ホルダ７２とを備えていため、例えば図８に示されるように、第１ホルダ７４に光源１０を構成するフラットパッケージの例えばコーナー部分と嵌合する嵌合部Ａを形成し、第１ホルダ７４と第２ホルダ７２とが接続された状態のときに、相互に嵌合する嵌合部Ｂ及び嵌合部Ｂ’を第１ホルダ７４及び第２ホルダ７２にそれぞれ形成しておくことで基板７６、第１ホルダ７４、及び第２ホルダ７２を組み付けたときに、光源１０とカップリングレンズ１１を支持するレンズ支持部７２ｃとのおおよその位置関係が決まるようにすることができる。なお、第１ホルダ７４と第２ホルダ７２との位置決め手段としては、図８に示される構成だけでなく、例えば位置決めピンと嵌合穴の組み合わせのような構成を採用することもできる。

光源１０とカップリングレンズ１１の光軸コリメート調整は、レンズ支持部７２ｃの上面に形成された溝の形状が、図９に示されるように円弧状である場合には、下記の方法を採用することができる。例えば、第２ホルダ７２に設けられたレンズ支持部７２ｃの上面に、膜厚が３００μｍ以下になる量のＵＶ硬化型の接着剤７７を塗布し、カップリングレンズ１１の＋ｙ側及び−ｙ側を、１対の治具等で挟持した状態で配置する。次に、治具等を介して、カップリングレンズ１１をｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向、及び各軸回りに動かしながら、ナイフエッジ法を用いてピント位置を検出するとともに、ポジションセンサーでカップリングレンズ１１の光軸ＡＸの位置を検出しつつ、光源１０との相対位置的な位置及び姿勢を調整する。そして、調整が終了したら、ＵＶ硬化型の接着剤にＵＶ照射を行なって接着剤を硬化させることにより行ってもよい。

なお、例えば温度変化時に接着層の熱膨張によりカップリングレンズ１１と光源１０との相対位置がずれてしまい、調整値が変化するおそれがあるため、接着層の厚さは薄いほうが望ましい。一方、第１ホルダ７４、第２ホルダ７２、及びカップリングレンズ１１等の部品誤差（及び組立て誤差）が大きい場合には、カップリングレンズ１１が第２ホルダ７２のレンズ支持部７２ｃに干渉し、光軸コリメート調整を完遂しないことがある。また、逆に不必要に接着層が厚くなりすぎることがある。

光源１０と第２ホルダ７２の位置合わせ精度が良好でない場合には、このような不具合がより発生しやすくなる。したがって、上述したように、光源１０とレンズ支持部７２ｃとのおおよその位置関係が組み付け段階で決まるようにしておくことにより、レンズ支持部７２ｃへのカップリングレンズ１１の装着を容易かつ高精度に行うことが可能となる。

また、本実施形態に係る光源装置７０では、導光光学系２０を縮小光学系とすることで、受光素子１８の小型化を図ることが可能となる。図１０は、光源１０、集光レンズ２２、受光素子１８の光学的レイアウト図である。光源１０に形成された複数の発光部１０ａによって規定される発光領域ＰＡ及び受光素子１８に入射する光ビームの照明領域ＰＡ’の、紙面横方向の大きさＹ１,Ｙ２と、紙面縦方向の大きさＺ１,Ｚ２とは、次式（１）及び（２）に示される関係がある。

Ｙ２＝Ｙ１×（Ｓ２／Ｓ１） …（１）
Ｚ２＝Ｚ１×（Ｓ２／Ｓ１） …（２）

導光光学系２０を縮小光学系とした場合には、Ｓ１はＳ２より大きくなるので、Ｓ２／Ｓ１は１未満となり、光源１０の発光領域ＰＡの面積よりも、受光素子１８の受光面の照明領域ＰＡ’の面積のほうが小さくなる。これにより、モニタ用光ビームを受光素子１８に集光しやすくなるとともに、受光素子１８を小型化することができ、装置の低コスト化を図ることが可能となる。また、受光部が小さくなる分、受光素子の応答速度の向上を図ることが可能となる。本実施形態では、光源１０の発光領域は、主走査方向の大きさ（＝Ｚ１）が２１０μｍで副走査方向の大きさ（＝Ｙ１）が７１．３μｍであり、導光光学系２０を縮小光学系とすることで、受光素子１８の受光面上に、３２本の光ビームによって形成される照明領域は、主走査方向の大きさが２１０μｍ未満で、副走査方向の大きさが７１．３μｍ未満となる。なお、厳密には照明領域ＰＡ’は、ビームスポット径（３０μｍ〜８０μｍ程度）の分だけ広くなる。

また、分岐光学素子２１からのモニタ用光ビームを集光する集光レンズ２２は、分岐光学素子２１に近接して配置することで、その外径を小さくすることが可能となる。このため、光源装置７０では、図７に示されるように、分岐光学素子２１からカップリングレンズ１１までの距離Ｄ１よりも分岐光学素子２１から集光レンズ２２までの距離Ｄ２のほうが短くなっている。

また、集光レンズ２２とカップリングレンズ１１とは、相互に同一の形状で同一の屈折力を有するレンズを用いることができる。モニタ用光ビームは、発光部１０ａからの光ビームの周辺部を使用するため、集光レンズ２２の外径はカップリングレンズ１１の外径よりも大きくなりやすいが、このように部品を共通化することで、装置の低コスト化を図ることが可能となる。

また、本実施形態に係る光走査装置１００は、分岐光学素子２１の開口２１ａを通過した走査用光ビームのビーム形状を整形するアパーチャ部材１２を備えている。したがって、感光ドラム２０１の表面に集光される複数の光ビームのビーム形状を均一に揃えることが可能となる。

また、本実施形態に係る画像形成装置２００では、光走査装置１００を備えている。したがって、光学的な調整が精度よく行われた光走査装置１００によって形成された潜像に基づいて、最終的な画像が形成される。したがって、記録媒体（用紙２１３）上に高精度に画像を形成することが可能となる。

なお、上記実施形態では、光源装置７０及び光走査装置１００が単色の画像形成装置（プリンタ）に用いられる場合について説明したが、画像形成装置は一例として図１１に示されるように、カラー画像に対応し、複数の感光ドラムを備えるタンデムカラー機であっても良い。図１１に示されるタンデムカラー機は、ブラック（Ｋ）用の感光ドラムＫ１、帯電器Ｋ２、現像器Ｋ４、クリーニング手段Ｋ５、及び転写用帯電手段Ｋ６と、シアン（Ｃ）用の感光ドラムＣ１、帯電器Ｃ２、現像器Ｃ４、クリーニング手段Ｃ５、及び転写用帯電手段Ｃ６と、マゼンダ（Ｍ）用の感光ドラムＭ１、帯電器Ｍ２、現像器Ｍ４、クリーニング手段Ｍ５、及び転写用帯電手段Ｍ６と、イエロー（Ｙ）用の感光ドラムＹ１、帯電器Ｙ２、現像器Ｙ４、クリーニング手段Ｙ５、及び転写用帯電手段Ｙ６と、光源装置７０を備える光走査装置９００と、転写ベルト９０１と、定着手段９０２などを備えている。

この場合には、光走査装置９００では、例えば光源１０における複数の発光部はブラック用、シアン用、マゼンダ用、イエロー用に分割されている。そして、ブラック用の各発光部からの光ビームは感光ドラムＫ１に照射され、シアン用の各発光部からの光ビームは感光ドラムＣ１に照射され、マゼンダ用の各発光部からの光ビームは感光ドラムＭ１に照射され、イエロー用の各発光部からの光ビームは感光ドラムＹ１に照射されるようになっている。なお、光走査装置９００は、各色毎に個別の光源装置７０を備えていても良い。また、各色毎に光走査装置９００を備えていても良い。

各感光ドラムは、図１１中の矢印の方向に回転し、回転順にそれぞれ帯電器、現像器、転写用帯電手段、クリーニング手段が配置されている。各帯電器は、対応する感光ドラムの表面を均一に帯電する。この帯電器によって帯電された感光ドラム表面に光走査装置９００によりビームが照射され、感光ドラムに静電潜像が形成されるようになっている。そして、対応する現像器により感光ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写用帯電手段により、記録紙に各色のトナー像が転写され、最終的に定着手段３０により記録紙に画像が定着される。

また、上記各実施形態では、本発明の光走査装置１００がプリンタに用いられる場合について説明したが、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機にも好適である。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置２００の概略構成を示す図である。 光走査装置１００の概略構成を示す図である。 図３（Ａ）は、光源装置７０の斜視図であり、図３（Ｂ）は、光源装置７０の展開斜視図である。 光源１０を示す図である。 光源装置７０に含まれる各素子の配置を示す斜視図である。 図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、光学ハウジング１０１へ光源装置７０を取り付ける方法を説明するための図である。 光源装置７０に含まれる各素子のレイアウトを示す図である。 光源装置７０の断面図である。 カップリングレンズ１１のコリメート調整を説明するための図である。 光源１０、集光レンズ２２、受光素子１８の光学的レイアウト図である。 カラー画像に対応した画像形成装置の概略構成を示す図である。

符号の説明

１０…光源、１１…カップリングレンズ、１２…アパーチャ部材、１３…線像形成レンズ、１５…ポリゴンミラー、１６…第１走査レンズ、１７…第２走査レンズ、１８…受光素子、１９…折り返しミラー、２０…導光光学系、２１…分岐光学素子、２１ａ…開口、２２…集光レンズ、２３…反射ミラー、７０…光源装置、７２…第２ホルダ、７２ａ…環状凸部、７２ｂ…円形開口、７２ｃ…レンズ支持部、７４…第１ホルダ、７６…基板、１００…光走査装置、１０１…光学ハウジング、１０１ａ…円形開口、２００…画像形成装置、２２０…ハウジング、２０１…感光ドラム、２０２…帯電チャージャ、２０４…トナーカートリッジ、２０５…クリーニングケース、２０６…給紙トレイ、２０７…給紙コロ、２０８…レジストローラ対、２０９…定着ローラ、２１０…排紙トレイ、２１１…転写チャージャ、２１２…排紙ローラ、２１３…用紙。

Claims (9)

1. 保持部材に保持され、複数の光ビームを射出する光源装置であって、
   複数の発光部が２次元配列されパッケージ内に収容された光源と、受光素子とが実装された基板と；
   前記複数の発光部からそれぞれ射出される光ビームを、主光線を含む第１の光ビームと、前記第１の光ビーム以外の第２の光ビームとに分岐する分岐光学素子と；
   前記第１の光ビームをカップリングするカップリング素子と；
   前記第２の光ビームを前記受光素子に集光する集光素子を含む光学系と；
   前記基板、前記分岐光学素子及び前記光学系を、相互の位置関係を維持したまま支持する第１ホルダ部材と；
   前記カップリング素子を支持する第２ホルダ部材と；を備え、
   前記分岐光学素子は、前記第１の光ビームを通過させる通過部と、前記第２の光ビームを反射する反射部とを有し、
   前記第１ホルダ部材は、前記光源の、前記発光部の配列面と直交する方向の位置を規制するように前記パッケージの周縁部に当接した状態で前記基板と接続され、
   前記集光素子は、前記反射部で反射された前記第２の光ビームそれぞれが前記受光素子へ入射し、前記複数の発光部と前記受光素子の受光面とが共役関係になるように位置調整された状態で前記第１ホルダ部材に固定され、
   前記第１及び第２ホルダ部材は、前記発光部の配列面と平行な面内で互いに当接した状態で一体化され、
   前記一体化された第１及び第２ホルダ部材は、前記保持部材に、前記発光部の配列面と平行な面内で回動可能に保持されていることを特徴とする光源装置。
2. 前記第１ホルダ部材と前記第２ホルダ部材とは、前記発光部の配列面と直交する方向の位置を規制する位置決め手段をそれぞれ有していることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記光学系は、縮小光学系であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光源装置。
4. 前記分岐光学素子と前記集光素子との距離は、前記分岐光学素子と前記カップリング素子との距離よりも短いことを特徴する請求項１〜３のいずれか一項に記載の光源装置。
5. 前記カップリング素子と前記集光素子は、同一の形状で同一の屈折力を有するレンズであ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光源装置。
6. 複数の光ビームで被走査面を走査する光走査装置であって、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の光源装置と；
   前記光源装置の前記一体化された第１及び第２ホルダ部材を、前記発光部の配列面と平行な面内で回動可能に保持する保持部材と；
   前記光源装置から射出される第１の光ビームをそれぞれ偏向する偏向器と；
   偏向された前記第１の光ビームを被走査面上にそれぞれ結像する走査光学系と；を備える光走査装置。
7. 前記光源装置の前記カップリング素子を介した前記第１の光ビームの光路に配置され、前記第１の光ビームそれぞれの一部を通過させる開口を有し、前記第１の光ビームそれぞれのビーム形状を整形するアパーチャ部材を更に備える請求項６に記載の光走査装置。
8. 画像に関する情報から得られる潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に定着させることにより、画像を形成する画像形成装置であって、
   請求項６又は７に記載の光走査装置と；
   前記光走査装置により潜像が形成される感光体と；
   前記感光体の被走査面に形成された潜像を顕像化する現像手段と；
   前記現像手段により顕像化されたトナー像を前記記録媒体に定着させる転写手段と；を備える画像形成装置。
9. 多色画像に関する情報から得られる各色ごとの潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に重ね合わせて定着させることにより、多色画像を形成する画像形成装置であって、
   請求項６又は７に記載の光走査装置と；
   前記光走査装置により各色に応じた潜像がそれぞれ形成される複数の感光体と；
   前記複数の感光体の被走査面それぞれに形成された潜像を顕像化する現像手段と；
   前記現像手段により顕像化された各色ごとのトナー像を前記記録媒体に重ね合わせて定着させる転写手段と；を備える画像形成装置。