JP4915854B2 - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

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、光ビームを偏向器で偏向しつつ被走査面上を走査する光走査装置及び該光走査装置を備えた画像形成装置に関する。

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、画像情報に応じて変調された光源からの光を光偏向器及び走査レンズなどを介して感光体上に集光させるとともに、感光体上を所定の方向（主走査方向）に走査させ、感光体上に潜像（静電潜像）を形成している。そして、その潜像にトナーを付着させることにより、画像情報を顕像化させている。

近年、画像形成装置の印字速度の向上及び書込密度の向上が望まれている。それらを達成する手段の１つとして、光偏向器の偏向速度を高速化する方法がある。しかしながら、この方法では、高速回転に伴う騒音や熱等の問題があり、光偏向器の偏向速度の高速化にも限界がある。一方、別の手段として、１度に複数の光ビームを走査させる方法がある。

１度に複数の光ビームを走査可能とするマルチビーム光走査装置は、従来の１つの光ビームを発生するシングルビーム光源（１つのパッケージ内に１つの発光点を持つレーザを用いた光源）を複数の光ビームを発生するマルチビーム光源（１つのパッケージ内に複数の発光点を持つレーザアレイを用いた光源）に置きかえることで実現することができる。また、シングルビーム光源を複数個用いて、１度に複数の光ビームを走査可能とする方法も多数提案されている。

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、VCSELと呼ばれる面発光レーザが登場してきた。面発光レーザでは、端面発光レーザに比べてアレイ化が容易であることから、端面発光レーザでは４ビームから８ビーム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１６ビームから３２ビーム、またそれ以上のアレイ化が可能となっている。そのため、画像形成装置の印字速度の向上や、書込密度向上を達成するための光源として期待されている。

ところで、光源の光出力変動に起因する濃度変動を抑制するために、従来の端面発光レーザを用いた光走査装置では、後方への出射光をモニターしながらＡＰＣ（Auto Power Controll）制御を行っていた。しかしながら、面発光レーザではその構造上、後方への出射光を生じないため、面発光レーザを用いた光走査装置では、従来のＡＰＣ制御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、面発光レーザから放出される光ビームの一部を、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、面発光レーザの駆動電流を制御するという方法が考えられた。

例えば特許文献１には、面発光レーザの直前にビームスプリッタを配置して、面発光レーザからの光ビームの一部を分岐し、その分岐された光ビームを面発光レーザ近傍の光検出器で受光する光量モニタ装置が開示されている。

しかしながら、特許文献１に開示されている光量モニタ装置では、ビームスプリッタが発散光の中に配置されているため、ビームスプリッタで分岐された光は、発散光として光検出器で受光される。そこで、分岐された光の全てを受光するためには、光検出器のサイズを大きくする必要がある。この光検出器のサイズ増大は応答性の劣化を招来する。一方、光検出器のサイズを小さくしようとすれば、更に集光手段が必要になり、コストアップを招くこととなる。

また、特許文献２及び特許文献３には、アパーチャの後方に配置されたハーフミラーを用いて光ビームの一部を分岐させる光走査装置が開示されている。

しかしながら、特許文献２及び特許文献３に開示されている光走査装置では、分岐された光が光源から光偏向手段に向かう光路から大きく外れているため、光検出器は必然的に光源と離れた位置に配置され、光走査装置が大型化するという不都合がある。また、光源と光検出器を光源近傍に配置するには、分岐された光の光路を光源方向に折り曲げるための折り返しミラー等が必要となり、コストアップを招くこととなる。さらに、この場合においても、光検出器のサイズを小さくしようとすれば、更に集光手段が必要になる。

特開平８−３３０６６１号公報 特開平９−２８８２４４号公報 特開２００２−４０３５０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、大型化及び高コスト化を招くことなく、光源から出射された光ビームの光強度を精度良く検出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２の目的は、大型化及び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、光ビームを偏向器で偏向しつつ被走査面上を走査する光走査装置であって、光源と；前記光源から前記偏向器に照射される光ビームを整形する第１の光学系と；前記第１の光学系と前記偏向器との間の前記光ビームの光路上に配置された第２の光学系と；前記第２の光学系を介した前記光ビームの一部を前記第１の光学系を介して受光する光検出器と；前記第２の光学系の光軸を中心軸としたときの、前記光源に対する前記第２の光学系の相対回転角度を調整する調整機構と；を備え、前記第２の光学系は偏光依存性を有し、前記第２の光学系を介した前記光ビームの一部は、前記第２の光学系のいずれかの光学面で正反射した光ビームである光走査装置である。

これによれば、大型化及び高コスト化を招くことなく、光源から出射された光ビームの光強度を精度良く検出することが可能となる。

本発明は、第２の観点からすると、少なくとも１つの走査対象物と；前記少なくとも１つの走査対象物に対して画像情報が含まれる光を走査し、前記走査対象物上に像を形成する少なくとも１つの本発明の光走査装置と；前記走査対象物に形成された像を転写対象物に転写する転写装置と；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に、高コスト化及び大型化を招くことなく、高品質の画像を形成することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのレーザプリンタ１００の概略構成が示されている。

図１に示されるレーザプリンタ１００は、光走査装置９００、走査対象物としての感光体ドラム９０１、帯電チャージャ９０２、現像ローラ９０３、トナーカートリッジ９０４、クリーニングブレード９０５、給紙トレイ９０６、給紙コロ９０７、レジストローラ対９０８、転写チャージャ９１１、定着ローラ９０９、排紙ローラ９１２、及び排紙トレイ９１０などを備えている。

帯電チャージャ９０２、現像ローラ９０３、転写チャージャ９１１及びクリーニングブレード９０５は、それぞれ感光体ドラム９０１の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム９０１の回転方向に関して、帯電チャージャ９０２→現像ローラ９０３→転写チャージャ９１１→クリーニングブレード９０５の順に配置されている。

感光体ドラム９０１の表面には、感光層が形成されている。ここでは、感光体ドラム９０１は、図１における面内で時計回り（矢印方向）に回転するようになっている。

帯電チャージャ９０２は、感光体ドラム９０１の表面を均一に帯電させる。

光走査装置９００は、帯電チャージャ９０２で帯電された感光体ドラム９０１の表面に、上位装置（例えばパソコン）からの画像情報に基づいて変調された光を照射する。これにより、感光体ドラム９０１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感光体ドラム９０１の表面に形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラム９０１の回転に伴って前記現像ローラ９０３の方向に移動する。ところで、感光体ドラム９０１の長手方向（回転軸に沿った方向）は「主走査方向」と呼ばれ、感光体ドラム９０１の回転方向は「副走査方向」と呼ばれている。また、感光体ドラム９０１における走査開始位置から走査終了位置までの主走査方向の走査領域のうち、潜像が形成される領域を「有効画像形成領域」ともいう。この光走査装置９００の構成については後述する。

トナーカートリッジ９０４にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ９０３に供給される。このトナーカートリッジ９０４内のトナー量は、電源投入時や印刷終了時などにチェックされ、残量が少ないときには不図示の表示部に交換を促すメッセージが表示される。

現像ローラ９０３は、回転に伴ってその表面にトナーカートリッジ９０４から供給されたトナーが帯電されて薄く均一に付着される。また、この現像ローラ９０３には、感光体ドラム９０１における帯電している部分（光が照射されなかった部分）と帯電していない部分（光が照射された部分）とで互いに逆方向の電界が生じるような電圧が印加されている。そして、この電圧によって、現像ローラ９０３の表面に付着しているトナーは、感光体ドラム９０１の表面の光が照射された部分にだけ付着する。すなわち、現像ローラ９０３は、感光体ドラム９０１の表面に形成された潜像に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された潜像は、感光体ドラム９０１の回転に伴って転写チャージャ９１１の方向に移動する。

給紙トレイ９０６には転写対象物としての記録紙９１３が格納されている。この給紙トレイ９０６の近傍には給紙コロ９０７が配置されており、該給紙コロ９０７は、記録紙９１３を給紙トレイ９０６から１枚づつ取り出し、レジストローラ対９０８に搬送する。該レジストローラ対９０８は、転写ローラ９１１の近傍に配置され、給紙コロ９０７によって取り出された記録紙９１３を一旦保持するとともに、該記録紙９１３を感光体ドラム９０１の回転に合わせて感光体ドラム９０１と転写チャージャ９１１との間隙に向けて送り出す。

転写チャージャ９１１には、感光体ドラム９０１の表面上のトナーを電気的に記録紙９１３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９０１の表面の潜像が記録紙９１３に転写される。ここで転写された記録紙９１３は、定着ローラ９０９に送られる。

この定着ローラ９０９では、熱と圧力とが記録紙９１３に加えられ、これによってトナーが記録紙９１３上に定着される。ここで定着された記録紙９１３は、排紙ローラ９１２を介して排紙トレイ９１０に送られ、排紙トレイ９１０上に順次スタックされる。

クリーニングブレード９０５は、感光体ドラム９０１の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。なお、除去された残留トナーは、再度利用されるようになっている。残留トナーが除去された感光体ドラム９０１の表面は、再度帯電チャージャ９０２の位置に戻る。

次に、前記光走査装置９００の構成及び作用について図２を用いて説明する。

この光走査装置９００は、光源ユニット１０、カップリングレンズ１１、アパーチャ１２、平行平板ガラス１３、シリンドリカルレンズ１４、ポリゴンスキャナ１５、２つのｆθレンズ１７、同期センサ１８、反射ミラー１９、光強度検出器２０及び処理装置（図２では図示省略）などを備えている。

光源ユニット１０は、複数の発光点を持つ面発光レーザアレイを有している。各発光点は、一例として図３に示されるように、活性層１０ｃが２つのクラッド層（１０ａ、１０ｂ）に挟まれており、更にそのクラッド層１０ａの上側及びクラッド層１０ｂの下側に、高い反射率を有する反射面１０ｄ、１０ｅが形成されている構造を持っている。この２つの反射面に挟まれた領域が基板に対して垂直な所謂ファブリーペロー共振器となり、活性層１０ｃ内の発振領域１０ｆでレーザ発振が起こり、基板に対して垂直な方向、すなわち、図３に示される矢印Ａ方向に光ビームを発振している。なお、光源ユニット１０は、１つの発光点を持つ面発光レーザを複数個有していても良い。

平行平板ガラス１３は、その光軸が、カップリングレンズ１１の光軸に対して、主走査方向に対応する方向に微小角θだけ傾いて配置されている。なお、平行平板ガラス１３の傾き方向及び傾き角は、光強度検出器２０のレイアウトに応じて設定される。また、平行平板ガラス１３は、副走査方向に対応する方向に傾けることも可能である。

光源ユニット１０から出射された発散性の光ビームは、カップリングレンズ１１により略平行光とされた後、アパーチャ１２で制限され、平行平板ガラス１３に入射する。なお、本明細書では、「略平行光」は、厳密な平行光だけでなく、弱い収束性あるいは弱い発散性を持った光を含む。

平行平板ガラス１３に入射した光ビームの一部は平行平板ガラス１３で正反射され、分岐光ビームとして略平行光状態のままアパーチャ１２に向かう。なお、分岐光ビームの光路は、光源ユニット１０から平行平板ガラス１３に向かう光ビームの光路から大きく外れることはない。アパーチャ１２を通過した分岐光ビームは、カップリングレンズ１１で集束光状態となり、その集光位置近傍に配置された光強度検出器２０で受光される。光強度検出器２０は、受光量に応じた信号（光電変換信号）を出力する。

一方、平行平板ガラス１３を透過した光ビームは、シリンドリカルレンズ１４に入射する。このシリンドリカルレンズ１４は、主走査方向に対応する方向に細長い線像を、ポリゴンスキャナ１５の偏向反射面（ポリゴンミラー面）近傍に結像する。

ポリゴンスキャナ１５で偏向された光は、ｆθレンズ１７によって結像され、感光体ドラム９０１表面上に光スポットとして集光する。

なお、ポリゴンスキャナ１５は、ポリゴンモータ（不図示）によって一定の速度で回転しており、その回転に伴って偏向反射面近傍に結像された光は等角速度的に偏向され、感光体ドラム９０１上の光スポットは、主走査方向に等速移動する。すなわち、感光体ドラム９０１上を主走査方向に走査する。

また、ｆθレンズ１７を透過して有効画像領域ＥＡ外に向かう光ビームの一部は、反射ミラー１９を介して同期センサ１８で受光される。同期センサ１８は、受光量に応じた信号（光電変換信号）を出力する。

処理回路は、図４に示されるように、信号調整回路６０、変調データ生成回路３０、シリアル信号生成回路３５、画像データ生成回路４０、光量制御回路５５及びレーザ駆動回路５０などを有している。

信号調整回路６０は、同期センサ１８の出力信号を増幅、反転及び２値化して信号Ｓ18を生成する。そこで、同期センサ１８に光が入射すると信号Ｓ18は「Ｈ（ハイレベル）」から「Ｌ（ローレベル）」に変化する。また、信号調整回路６０は、光強度検出器２０の出力信号を増幅及び２値化して信号Ｓ20を生成する。

画像データ生成回路４０は、上位装置からの画像情報に基づいて、画像データを生成する。

変調データ生成回路３０は、信号調整回路６０からの信号Ｓ18及び画像データ生成回路４０からの画像データに基づいて変調データを生成する。

シリアル信号生成回路３５は、変調データ生成回路３０からの変調データをシリアル信号に変換する。

光量制御回路５５は、信号調整回路６０からの信号Ｓ20に基づいて、光源ユニット１０から出射される光ビームの光強度が所定の値を維持するようにＡＰＣ情報を生成する。

レーザ駆動回路５０は、シリアル信号生成回路３５からのシリアル信号及び光量制御回路５５からのＡＰＣ情報に基づいて、光源ユニット１０の面発光レーザアレイの駆動信号を生成する。ここで生成された駆動信号は光源ユニット１０に出力される。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る光走査装置９００では、カップリングレンズ１１によって第１の光学系が実現され、平行平板ガラス１３によって第２の光学系が実現され、光強度検出器２０によって光検出器が実現されている。

また、本実施形態に係るレーザプリンタ１００では、帯電チャージャ９０２と現像ローラ９０３とトナーカートリッジ９０４と転写チャージャ９１１とによって転写装置が構成されている。

以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置９００によると、光源ユニット１０から出射された発散性の光ビームは、カップリングレンズ１１により略平行光とされた後、アパーチャ１２を介して平行平板ガラス１３に入射し、一部の光ビームは平行平板ガラス１３で正反射され、略平行光状態のままアパーチャ１２に向かう。そして、アパーチャ１２を通過した光ビームは、カップリングレンズ１１で集束光状態となり、そのほとんどが光強度検出器２０で受光される。これにより、光強度検出器２０を従来よりも小型化することができる。また、平行平板ガラス１３で光ビームを分岐しているため、安易な構成とすることができる。さらに、光源ユニット１０と光強度検出器２０とを互いに近接して配置することができる。従って、大型化及び高コスト化を招くことなく、光源から出射される光ビームの光強度を精度良く検出することが可能となる。

また、本実施形態に係るレーザプリンタ１００によると、光走査装置９００を備えているため、大型化及び高コスト化を招くことなく、感光体ドラム９０１上に形成される光スポットの光強度変動を抑えることができる。すなわち、画像における濃度変動を抑えることができる。従って、大型化及び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、光スポットの光強度変動は、光源ユニットから出射される光ビームにおける発散角のばらつき、光学素子の透過率及び反射率の偏光依存性に起因して発生する。

さらに、本実施形態に係るレーザプリンタ１００によると、光源に面発光レーザアレイを用いているために、１度に複数の光ビームを走査可能であり、印字速度の向上及び書込密度の向上を実現することができる。なお、印字速度及び書込密度が同じ場合には、１度に１本の光ビームを走査する従来のレーザプリンタに比べて、ポリゴンスキャナ１５の回転速度を低減することが可能となるため、消費電力の低下、回転運動に伴う騒音の低下や熱発生の低下に貢献できる。

なお、上記実施形態において、一例として図５に示されるように、前記光源ユニット１０と前記光強度検出器２０は一体化されても良い。この場合に、回路基板が光源ユニット用と光強度検出器用とで共用されていても良い。これにより、回路基板サイズを縮小することができる。また、機能集約を図ることができる。従って、小型化及び低コスト化を更に促進することができる。

また、上記実施形態において、一例として図６に示されるように、前記アパーチャ１２が、前記平行平板ガラス１３と前記シリンドリカルレンズ１４との間に配置されても良い。

また、上記実施形態において、一例として図７に示されるように、前記アパーチャ１２が、前記平行平板ガラス１３と一体化されても良い。これにより、組立時の部品点数を減らすことが可能となる。また、調整工程を一部簡素化することが可能となる。

また、上記実施形態において、前記平行平板ガラス１３に代えて、一例として図８に示されるように、回折光学素子２３を用いても良い。この場合も、回折光学素子２３は、その光軸が、前記カップリングレンズ１１の光軸に対して、主走査方向に対応する方向に微小角θだけ傾いて配置されている。前記アパーチャ１２を通過した光ビームが回折光学素子２３に入射すると、０次光の透過光が前記ポリゴンスキャナ１５に向かい、回折による高次透過光の一部が前記分岐光ビームとなる。この分岐光ビームは、折り返しミラー２１によってその光路が偏向されて、前記アパーチャ１２及び前記カップリングレンズ１１を介して前記光強度検出器２０で受光される。この場合においても、分岐光ビームの光路は、光源ユニット１０から回折光学素子２３に向かう光ビームの光路から大きく外れることはない。なお、回折光学素子２３は、副走査方向に対応する方向に傾けることも可能である。そして、回折光学素子２３は、回折格子の周期Λによって、回折角を制御できるので、前記光強度検出器２０のレイアウトに応じて、傾き方向及び傾き角を調整することができる。また、回折格子の深さＤによって、回折効率を調整することも可能である。すなわち、レイアウトにおける自由度の高い設計ができる。

なお、この場合に、一例として図９に示されるように、回折による高次反射光を前記分岐光ビームとすることができる。この分岐光ビームは、光源ユニット１０から回折光学素子２３に向かう光ビームの光路から大きく外れることなく反射され、前記アパーチャ１２及び前記カップリングレンズ１１を介して前記光強度検出器２０で受光される。この場合には、上記折り返しミラー２１が不要となる。

また、上記実施形態において、前記平行平板ガラス１３に代えて、一例として図１０に示されるように、構造複屈折を発現する周期構造を有する回折格子が形成されている回折光学素子２４を用いても良い。

屈折率の異なる２つの媒質（例えば、一方が空気で、他方が等方性媒質）が、ＳＷＳ（Subwavelength Structure；サブ波長構造）とも呼ばれる、入射光の波長よりも小さい周期構造をなしている回折格子では、構造複屈折が発現する。従来、複屈折を利用するには、水晶や方解石などの複屈折性結晶を用いる必要があり、その複屈折性は物質固有の特性であることから複屈折性を変えることは難しかった。それに対して構造複屈折を利用する場合は、特別な結晶を用いる必要はなく、一般的な媒質の形状によって複屈折性を変えることができるため、比較的容易に制御することが可能である。これによって、複屈折性結晶を用いない偏光ビームスプリッタなどが実現できる。

さらに、構造複屈折は、上記２つの媒質が、入射光の波長程度からその数倍以下の周期構造、いわゆる共鳴領域の周期構造（共鳴構造）をなしている回折格子においても発現することが知られている。

そこで、回折光学素子２４の回折光学面には、サブ波長構造又は共鳴構造の回折格子が形成されていれば良い。

従って、回折光学素子２４は、活性層と水平方向に電界成分を持つＴＥ偏光と、活性層と水平方向に磁界成分を持つＴＭ偏光に対して、互いに異なる振る舞いを持つことが可能である。例えば、回折効率の偏光依存性などがその１つである。このように、回折光学素子２４は、その回折効率に偏光依存性を示すことから、偏光制御機能をもった光束分岐手段とすることができるのである。

例えば、回折光学素子２４が、図１１に示されるように、ＴＭ偏光（紙面上下方向の直線偏光）に対しては、０次透過効率が９０％を超え、−１次反射効率が１０％以下となり、ＴＥ偏光（紙面垂直方向の直線偏光）に対しては、９０％以上の−１次透過効率を持つように設計することが可能である。この場合に、回折光学素子２４にＴＭ偏光が入射すると、その大部分は回折光学素子２４を透過してポリゴンスキャナ１５に向かい、わずかな残りが−１次反射によって前記分岐光ビームとなる。従って、感光体ドラム９０１上を走査する光ビームに悪影響を及ぼすことはない。また、回折光学素子２４は、ＴＥ偏光のほとんどを−１次透過させるので、ポリゴンスキャナ１５へ向かうＴＥ偏光は非常に少ない。従って、入射光にＴＥ偏光が含まれていても、回折光学素子２４でカット（すなわち偏光制御）できる。

回折光学素子２４の回折格子の設計例を示す。

波長λ＝０．６３３μｍ、格子の屈折率Ｎ＝１．４５６、格子周期Λ＝０．３５μｍ、フィルファクタｆ＝０．５、格子深さＤ＝０．７μｍとし、格子への入射角θ＝６５degとする。このとき、−１次反射角θ´は、次の（１）式で示される格子方程式により、−６４．４degであり、ほぼ入射光と同じ方向へ反射される。すなわち、分岐光ビームの光路は、光源ユニット１０から回折光学素子２４に向かう光ビームの光路から大きく外れることはない。

sinθ＋ｍλ/Λ＝sinθ´ ……（１）

サブ波長構造又は共鳴構造の回折格子では、その格子周期Λを選択することによって、０次光以外に−１次回折光のみを発生させることができる。すなわち、それ以上の回折光が発生しないことから、−１次回折光の光強度を高くすることが可能である。すなわち、分岐光ビームの光強度を高めることができる。

また、上記実施形態において、前記平行平板ガラス１３に代えて、一例として図１２に示されるように、入射する光ビームに含まれるｙ方向に対して角度αだけ傾斜した方向（Ｔ方向とする）の偏光成分（以下、便宜上「Ｔ方向成分」ともいう）は透過させ、入射する光ビームに含まれるＴ方向に直交する方向（Ｒ方向とする）の偏光成分（以下、便宜上「Ｒ方向成分」ともいう）は反射するような偏光依存性を有する光学素子２５を用いても良い。なお、光源ユニット１０から出射される光ビームは図１２のｙ方向を偏光方向とする直線偏光であるものとする。また、ここでは、透過及び反射とは、透過回折や反射回折は含まず、所謂スネルの法則に従う透過及び反射である。

この場合には、光源ユニット１０からの光ビームは、そのＴ方向成分が光学素子２５を透過し、Ｒ方向成分が光学素子２５で反射される。すなわち、光源ユニット１０からの光ビームは、光学素子２５によって偏光制御される。そして、光学素子２５を透過したＴ方向成分はシリンドリカルレンズ１４に入射し、光学素子２５で反射されたＲ方向成分は前記分岐光ビームとして光強度検出器２０で受光されることとなる。

また、この場合には、光学素子２５の光軸を中心軸としたときの、光源ユニット１０に対する光学素子２５の相対回転角度（図１２における角度α）に応じて、光学素子２５で反射されるＲ方向成分の光量が異なる。そこで、光学素子２５で反射されるＲ方向成分の光量が所望の光量となるように、光学素子２５を取り付ける際に相対回転角度を調整することができる。なお、逆に、光学素子２５で反射されるＲ方向成分の光量が所望の光量となるように、光源ユニット１０を取り付ける際に相対回転角度を調整しても良い。

すなわち、光走査装置９００の設計段階において、あらかじめ光学素子２５に付与されたＴ方向成分の透過率及びＲ方向成分の反射率の値に加え、相対回転角度を調整することにより、光学素子２５で反射されるＲ方向成分の光量を変化させることができる。例えば、図１３に示されるように、光学素子２５の下方の一端からくさび型部材２６を出し入れすることによって、光学素子２５をその光軸回りに回動させ、相対回転角度を調整することができる。なお、この場合には、くさび型部材２６を出し入れするための駆動系（図示省略）を備えることとなる。また、この駆動系を外部からの信号によって制御可能としても良い。外部からの信号による制御としては、例えば、画像形成装置本体の動作試験に基づく人による制御や、画像形成装置本体の自動的なセルフ試験に基づく制御などがある。なお、相対回転角度を調整する調整機構にはすでに公知となった他の機構を用いても良い。

さらに、マルチビーム光源の回転による書込密度の変化に応じて、光学素子２５の光軸まわりに関する角度を調整しても良い。また、光強度検出器２０の出力信号及び同期センサ１８の出力信号に応じて、光学素子２５の光軸まわりに関する角度を調整しても良い。これにより、安定した光ビーム検出が可能となる。

光学素子２５としては、特に、Ｔ方向成分のほとんど（実際上で約９５％以上）を透過させ、Ｒ方向成分のほとんど（実際上で約９５％以上）を反射するような偏光分離素子（ここでは「偏光分離ミラー」と呼ぶ）であることが望ましい。これにより、光学素子２５に入射する光ビームを低損失で使用することができるので、光学系としての光利用効率を高めることができる。

偏光分離ミラーは一般には誘電多層膜などの多層膜構造によって構成することができる。一方で、近年では微細加工技術の進展に伴い、使用する波長よりも小さな周期構造を設けた回折光学面が形成できるようになってきた。これらは所謂サブ波長構造の回折光学面であり、ワイヤーグリッド偏光子や、フォトニック結晶偏光子などが実現されている。これらの偏光子は、従来の誘電体多層膜構造などではできなかった、垂直入射時、または垂直入射に近い入射角度（１０度以下程度）においても、透過と反射といった偏光分離効果が発現するため、そのレイアウトを容易にすることができる。

さらに、ここでは、微細な金属ワイヤーを誘電体中に周期的に配列するワイヤーグリッド偏光子や、周期構造膜を数１０〜１００層以上に積層するフォトニック結晶偏光子よりも、構造が簡単なサブ波長構造の回折光学面を持った偏光分離ミラー２７を提案する。この偏光分離ミラー２７は、一例として図１４に示されているように、基板２７ｂと、該基板２７ｂの一方の面に形成された一層の凹凸部２７ａとを有しており、入射側媒質（空気）から波長λの光ビームが凹凸部２７ａに垂直あるいは垂直に近い角度で入射する。凹凸部２７ａは、ほぼ矩形状をしており、回折光学面である。なお、図１４では、偏光方向が紙面に垂直な方向の光をＴＥ偏光、偏光方向が紙面上下方向の光をＴＭ偏光としている。

具体的には、サブ波長構造である格子周期をΛ（＜λ）を０．４μｍ、凹凸部２７ａにおける凸部の幅ａを０．２４μｍ、凹凸部２７ａにおける凹部の深さｄを０．１８μｍ、凹凸部２７ａの屈折率を２．２７、基板２７ｂの屈折率を１．４５６とし、この偏光分離ミラー２７に、λ＝０．６３３μｍの光ビームが凹凸部２７ａに垂直に入射したときの透過率及び反射率をＲＣＷＡ（厳密結合波解析）にて計算すると、ＴＥ偏光に対する透過率は９９．９５％、反射率は０．０５％であり、ＴＭ偏光に対する透過率は０．５４％、反射率は９９．４６％である。すなわち、ＴＥ偏光のほとんどを透過させ、ＴＭ偏光のほとんどを反射することができる。このような偏光分離ミラー２７は、ナノインプリント法などにより容易に製造することが可能である。

このように、入射側媒質（空気）と基板２７ｂの間に、二層以上設けたり、格子部を二重周期構造にしたりせずに、所謂アスペクト比が１以下と小さく、ナノインプリント法などによる加工性にも優れた偏光分離ミラーが実現できる。

前記平行平板ガラス１３に代えて偏光分離ミラー２７を用いる場合においても、前記光源ユニット１０と前記光強度検出器２０は一体化されても良い（図１５参照）。また、前記アパーチャ１２が、偏光分離ミラー２７と前記シリンドリカルレンズ１４との間に配置されても良い（図１６参照）。さらに、前記アパーチャ１２が、偏光分離ミラー２７と一体化されても良い（図１７参照）。

また、上記実施形態における光量制御法は、従来からの端面発光レーザを用いた場合にも、外部からの光量制御法として適用することが可能である。

また、前記光強度検出器２０の受光領域は、１つのエリアであっても良いし、複数のエリアから構成されていても良い。そして、前記光強度検出器２０の受光領域が１つのエリアのときに、時分割によって、個々の発光点から出射された光ビームの光強度を測定することができる。また、前記光強度検出器２０の受光領域が複数のエリアから構成されているときに、各エリアを発光点１つ１つに対応させることによって、個々の発光点から出射された光ビームの光強度を測定することもできる。さらに、複数の発光点をまとめて測定することもできるし、発光点の特性や安定性に応じて、光強度の測定の仕方を選ぶことが可能である。

また、上記実施形態では、第１の光学系として１つの光学素子を用いる場合について説明したが、第１の光学系が複数の光学素子から構成されても良い。

また、カラー画像を形成する画像形成装置であっても、カラー画像に対応した光走査装置を用いることにより、大型化及び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。

また、画像形成装置として、カラー画像に対応し、画像情報毎に感光ドラムを備えるタンデムカラー機であっても良い。一例として図１５に示されるタンデムカラー機は、Ｙ画像情報用の感光ドラム９０１ａにＹ画像情報の潜像を形成する光走査装置９００ａと、Ｍ画像情報用の感光ドラム９０１ｂにＭ画像情報の潜像を形成する光走査装置９００ｂと、Ｃ画像情報用の感光ドラム９０１ｃにＣ画像情報の潜像を形成する光走査装置９００ｃと、Ｋ画像情報用の感光ドラム９０１ｄにＫ画像情報の潜像を形成する光走査装置９００ｄと、を有している。

また、上記実施形態では、画像形成装置がレーザプリンタ１００の場合について説明したが、これに限らず、例えば、光走査装置９００を備えたデジタル複写機、スキャナ、ファクシミリ、及びいわゆる複合機であっても良い。要するに、光走査装置９００を備えた画像形成装置であれば、大型化及び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。

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を示す概略図である。 面発光レーザを説明するための図である。 処理回路を説明するための図である。 光源ユニットと光強度検出器の一体化を説明するための図である。 アパーチャの配置位置の変形例を説明するための図である。 平行平板ガラスとアパーチャの一体化を説明するための図である。 平行平板ガラスに代えて回折光学素子を用いる場合（その１）を説明するための図である。 平行平板ガラスに代えて回折光学素子を用いる場合（その２）を説明するための図である。 平行平板ガラスに代えて回折光学素子を用いる場合（その３）を説明するための図である。 回折光学素子における偏光制御を説明するための図である。 偏光依存性を有する光学素子を説明するための図である。 相対回転角度の調整を説明するための図である。 偏光分離ミラーを説明するための図である。 光源ユニットと光強度検出器の一体化を説明するための図である。 アパーチャの配置位置の変形例を説明するための図である。 偏光分離ミラーとアパーチャの一体化を説明するための図である。 タンデムカラー機を説明するための概略図である。

符号の説明

１０…光源ユニット、１１…カップリングレンズ（第１の光学系）、１３…平行平板ガラス（第２の光学系）、２０…光強度検出器（光検出器）、２３…回折光学素子（第２の光学系）、２４…回折光学素子（第２の光学系）、２５…光学素子（第２の光学系）、２６…くさび型部材（調整機構の一部）、２７…偏光分離ミラー（第２の光学系）、１００…レーザプリンタ（画像形成装置）、９００…光走査装置、９０１…感光体ドラム（走査対象物）、９０２…帯電チャージャ（転写装置の一部）、９０３…現像ローラ（転写装置の一部）、９０４…トナーカートリッジ（転写装置の一部）、９０９…定着ローラ（転写装置の一部）、９１１…転写チャージャ（転写装置の一部）、９１３…記録紙（転写対象物）。

Claims (10)

1. 光ビームを偏向器で偏向しつつ被走査面上を走査する光走査装置であって、
   光源と；
   前記光源から前記偏向器に照射される光ビームを整形する第１の光学系と；
   前記第１の光学系と前記偏向器との間の前記光ビームの光路上に配置された第２の光学系と；
   前記第２の光学系を介した前記光ビームの一部を前記第１の光学系を介して受光する光検出器と；
   前記第２の光学系の光軸を中心軸としたときの、前記光源に対する前記第２の光学系の相対回転角度を調整する調整機構と；を備え、
   前記第２の光学系は偏光依存性を有し、前記第２の光学系を介した前記光ビームの一部は、前記第２の光学系のいずれかの光学面で正反射した光ビームである光走査装置。
2. 前記第２の光学系の光軸を中心軸としたときの、前記光源に対する前記第２の光学系の相対回転角度に応じて、前記第２の光学系のいずれかの光学面で正反射した光ビームの光量が異なることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記調整機構は、外部からの信号に応じて前記相対回転角度を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
4. 前記第２の光学系は、第１の偏光方向の光ビームを反射し、前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の光ビームを透過する偏光分離ミラー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。
5. 前記第２の光学系は、サブ波長構造の回折光学面を有することを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。
6. 前記サブ波長構造の回折光学面は一層の凹凸部からなり、そのアスペクト比は１以下であることを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
7. 前記光源と前記光検出器は、一体化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. 前記光源は、１つのレーザ光を発光する面発光レーザ、又は複数のレーザ光を発光する面発光レーザアレイを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光走査装置。
9. 少なくとも１つの走査対象物と；
   前記少なくとも１つの走査対象物に対して画像情報が含まれる光ビームを走査し、前記少なくとも１つの走査対象物上に像を形成する少なくとも１つの請求項１〜８のいずれか一項に記載の光走査装置と；
   前記少なくとも１つの走査対象物に形成された像を転写対象物に転写する転写装置と；を備える画像形成装置。
10. 前記画像情報は、カラー画像情報であることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。

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