JP5403248B2 - 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、面発光レーザを光源に含む光源装置、該光源装置を有する光走査装置、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。

ＶＣＳＥＬ光源は、一般的に、ＶＣＳＥＬ素子と該ＶＣＳＥＬ素子を搭載するパッケージとで構成されている。そして、ＶＣＳＥＬ素子は、耐環境性（塵や埃対策）を確保するため、ガラスやサファイア等の透光性の蓋（パッケージ蓋体）を用いて密封されていた（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、パッケージ蓋体は透光性が高いとは言え反射光が生じる。そして、ＶＣＳＥＬ素子とパッケージ蓋体との距離が近いため、ＶＣＳＥＬ光源を用いて画像形成を行う場合、パッケージ蓋体での反射光がＶＣＳＥＬ素子に戻り、所謂戻り光として悪影響を及ぼすおそれがあった。

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、高コスト化を招くことなく、安定した光量の光を射出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２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３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、面発光レーザと；前記面発光レーザが搭載される面発光レーザ保持部材と；前記面発光レーザからの光束の光路上に配置され、該光束がその一側の面に入射する透明の平行平板と；前記面発光レーザからの光束の光路となる貫通孔が形成されているホルダと；を備え、前記面発光レーザ保持部材は前記ホルダに当接されており、前記平行平板は前記ホルダに接着固定されており、前記ホルダの貫通孔の一部は前記面発光レーザ保持部材と前記平行平板とにより密閉されており、前記平行平板の前記面発光レーザからの光束が入射する面の反射率Ｒ［％］、前記面発光レーザの射出面から前記平行平板の前記面発光レーザからの光束が入射する面までの距離ｄ［ｍｍ］を用いて、ｄ／√Ｒ≧１．３、が満足されていることを特徴とする光源装置である。

これによれば、高コスト化を招くことなく、安定した光量の光を射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、面発光レーザと；前記面発光レーザが搭載される面発光レーザ保持部材と；前記面発光レーザからの光束の光路上に配置され、該光束がその一側の面に入射する１／４波長板と；前記面発光レーザからの光束の光路となる貫通孔が形成されているホルダと；を備え、前記面発光レーザ保持部材は前記ホルダに当接されており、前記１／４波長板は前記ホルダに接着固定されており、前記ホルダの貫通孔の一部は前記面発光レーザ保持部材と前記１／４波長板とにより密閉されており、前記１／４波長板の前記面発光レーザからの光束が入射する面の反射率Ｒ［％］、前記面発光レーザの射出面から前記１／４波長板の前記面発光レーザからの光束が入射する面までの距離ｄ［ｍｍ］を用いて、ｄ／√Ｒ≧１．３、が満足されていることを特徴とする光源装置である。

これによれば、高コスト化を招くことなく、安定した光量の光を射出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；前記光源装置から射出された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、安定した光走査を行うことが可能となる。

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に応じて変調された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、本発明の光走査装置を備えているため、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。 図２における光源装置を説明するための図である。 図２における光源装置の外観図である。 レーザチップを説明するための図である。 レーザチップの複数の発光部を説明するための図である。 図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、それぞれパッケージ部材を説明するための図である。 第１開口板を説明するための図である。 光源装置の保持部材を説明するための図（その１）である。 光源装置の保持部材を説明するための図（その２）である。 第１保持部材における貫通孔を説明するための図である。 第１保持部材における貫通孔の密閉空間を説明するための図である。 サンプルａにおけるＤの温度特性を説明するための図である。 サンプルａにおけるＰ３／Ｐ２と射出光の光強度との関係を説明するための図である。 サンプルｂにおけるＰ３／Ｐ２と射出光の光強度との関係を説明するための図である。 サンプルｃにおけるＤの温度特性を説明するための図である。 サンプルｃにおけるＰ３／Ｐ２と射出光の光強度との関係を説明するための図である。 Ｐ３／Ｐ２の理想値からのずれ量ΔＰとｄ／√Ｒとの関係を説明するための図である。 ｄ＝１８ｍｍの位置にＲ＝０．１％の平行平板を配置したときのＤの温度特性を説明するための図である。 ｄ＝１８ｍｍの位置にＲ＝０．１％の平行平板を配置したときのＰ３／Ｐ２と射出光の光強度との関係を説明するための図である。 ΔＰ＝０．３％に対応するｄ／√Ｒを説明するための図である。 光源制御装置を説明するための図である。 平行平板に代えて１／４波長板を用いたときの、第１保持部材における貫通孔の密閉空間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２２に基づいて説明する。図１には、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。

この定着ローラ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。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、一例として図２に示されるように、光源装置１０、シリンドリカルレンズ３１、ポリゴンミラー３３、偏向器側走査レンズ３５、像面側走査レンズ３６、２つの光検知用ミラー（３７ａ、３７ｂ）、及び２つの光検知センサ（３８ａ、３８ｂ）などを備えている。そして、これらは、不図示の光学ハウジング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（３５、３６）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、光源装置１０からポリゴンミラー３３に向かう光束の進行方向を「Ｗ方向」、Ｚ軸方向及びＷ方向のいずれにも直交する方向を「Ｍ方向」とする。

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。

光源装置１０は、一例として図３に示されるように、光源１１、平行平板１２、カップリングレンズ１３、第１開口板１４、モニタ光用反射ミラー１５、第２開口板１６、集光レンズ１７、受光素子１８、及び光源制御装置２２を有している。そして、光源１１、受光素子１８及び光源制御装置２２は、同一の回路基板１９上にそれぞれ実装されている。なお、光源装置１０における主走査対応方向はＭ方向に平行な方向であり、副走査対応方向はＺ軸方向に平行な方向である。

また、光源装置１０の外観が、一例として図４に示されている。

光源１１は、一例として図５に示されるように、レーザチップ１００を有している。

レーザチップ１００は、基板のほぼ中央部に３２個の発光部が２次元的に配列されている。また、基板の周囲には、各発光部に対応した電極パッドが形成されている。そして、各電極パッドは、配線部材によって対応する発光部と電気的に接続されている。

３２個の発光部は、図６に示されるように、全ての発光部をＺ軸方向に延びる仮想線上に正射影したときに発光部間隔が等しく（図６では「ｃ」）なるように配置されている。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。ここでは、一例として、ｃ＝２．３μｍである。また、Ｍ方向に関する発光部間隔（図６におけるＸ）は３０μｍであり、Ｚ軸方向に関する発光部間隔（図６におけるｄz）は１８．４μｍである。

３２個の発光部が含まれる矩形状の領域は、発光領域とも呼ばれている。ここでは、発光領域のＭ方向に関する長さＤｍ＝２１０μｍ、Ｚ軸方向に関する長さＤｚ＝７１．３μｍである。

各発光部は、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、レーザチップ１００は、面発光レーザアレイチップである。

そして、各発光部から射出される光束の偏光状態は直線偏光であり、その偏光方向は副走査対応方向に平行である。また、各発光部から射出される光束の定常状態（光出力が安定した状態）での発散角（ＦＦＰ）は、主走査対応方向及び副走査対応方向のいずれにおいても７度（ｄｅｇ）である。

レーザチップ１００は、一例として図７（Ａ）及び該図７（Ａ）のＡ−Ａ断面図である図７（Ｂ）に示されるように、パッケージ部材１２０に保持されて回路基板１９に実装されている。なお、ここでは、レーザチップ１００は、カバーガラスなどで密閉されない。

光源１１は、＋Ｗ方向に向けて光束が射出されるように配置されている。

図３に戻り、平行平板１２は、透明プラスチックあるいは透明ガラスの平行平板であり、光源１１の＋Ｗ側に配置されている。なお、レーザチップ１００の射出面と平行平板１２の入射側の面との距離を「ｄ」とする。

カップリングレンズ１３は、平行平板１２を透過した光束を略平行光とする。

第１開口板１４は、一例として図８に示されるように、開口部を有し、カップリングレンズ１３を介した光束を整形する。ここでは、第１開口板１４は、カップリングレンズ１３を介した光束の最も光強度の大きい部分が開口部のほぼ中央を通るように配置されている。また、第１開口板１４の開口部の周囲は、高い反射率を有する反射部材でできている。

そして、第１開口板１４は、開口部の周囲の反射部材で反射された光束をモニタ用光束として利用するため、カップリングレンズ１３の光軸に直交する仮想面に対して傾斜して配置されている。

第１開口板１４の開口部を通過した光束が、光源装置１０から射出される光束である。

図３に戻り、モニタ光用反射ミラー１５は、第１開口板１４の反射部材で反射された光束（モニタ用光束）の光路を受光素子１８に向かう方向に折り返す。

第２開口板１６は、モニタ光用反射ミラー１５で反射されたモニタ用光束のビーム径を規定する。第２開口板１６の開口部の大きさ及び形状は、第１開口板１４の開口部の大きさ及び形状に応じて決定される。

集光レンズ１７は、第２開口板１６の開口部を通過したモニタ用光束を集光する。

受光素子１８は、モニタ用光束を受光する。この受光素子１８は、受光量に応じた信号（光電変換信号）を出力する。

第１開口板１４と受光素子１８との間のモニタ用光束の光路上に配置される光学系は、モニタ光学系とも呼ばれている。本実施形態では、モニタ光学系は、モニタ光用反射ミラー１５と第２開口板１６と集光レンズ１７とから構成されている。

光源装置１０は、更に、図９に模式図的に示されるように、第１保持部材５１、第２保持部材５２、及び防塵カバー５７を有している。

第２保持部材５２には、図１０に示されるように、カップリングレンズ１３、第１開口板１４、モニタ光用反射ミラー１５、第２開口板１６及び集光レンズ１７が所定の位置関係で保持されている。

第１保持部材５１は、光源１１とカップリングレンズ１３とが所定の位置関係となるように、−Ｗ側に回路基板１９が固定され、＋Ｗ側に第２保持部材５２が固定されている。

第１保持部材５１及び第２保持部材５２は、いずれも、光源１１からの光束が通過する貫通孔、及び受光素子１８に向かう光束が通過する貫通孔を有している。

第１保持部材５１における光源１１からの光束が通過する貫通孔は、一例として図１１に示されるように、その−Ｗ側の端部が段付き構造となっており、その段部にパッケージ部材１２０の表面が当接される（図１２参照）。これにより、該貫通孔の−Ｗ側の端部から外部のちりや埃が貫通孔内に侵入するのを防止できる。

また、第１保持部材５１における光源１１からの光束が通過する貫通孔は、その＋Ｗ側の端部も段付き構造となっており、その段部に平行平板１２が接着されている。

これにより、レーザチップ１００は、パッケージ部材１２０と第１保持部材５１と平行平板１２とによって密閉されることとなる（図１２参照）。すなわち、従来のカバーガラスがなくても、レーザチップ１００の耐環境性を担保することができる。

防塵カバー５７は、カップリングレンズ１３、第１開口板１４、モニタ光用反射ミラー１５、第２開口板１６及び集光レンズ１７に塵やほこりが付着しないようにそれらを覆うカバーである。この防塵カバー５７は、第１開口板１４の開口部を通過した光束が通過する開口部を有している

ところで、従来のＶＣＳＥＬ光源では、ＶＣＳＥＬ素子がガラスやサファイア等の透光性の蓋（パッケージ蓋体）を用いて密封されていたため、ＶＣＳＥＬ素子から射出された光束が、パッケージ蓋体の入射側の面で反射され、その反射光が、ＶＣＳＥＬ素子に戻り光として入射して干渉を起こすことがあった。特に、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）は共振長が短く、コヒーレンシーが高いため、このような戻り光との干渉が極めて起こりやすいという特性を持っている。

そこで、発明者等は、レーザチップ１００の射出面と平行平板１２の入射側の面との距離ｄ、及び平行平板１２の反射率Ｒをそれぞれ変えながら、レーザチップ１００から射出される光束の安定性について実験を行った。なお、ここでは、レーザチップ１００に電流を注入した直後の光エネルギーＥ_１が、或る時間ｔだけ経過して安定的な光エネルギーＥ_２になったとき、（Ｅ_１−Ｅ_２）／Ｅ_２×１００［％］をＤと定義している。また、Ｔ［℃］は、光源１１の温度である。さらに、第１開口板１４の開口部を通過した光束の光量をＰ２、受光素子１８に到達する光束の光量をＰ３としている。設計上は、Ｐ２＝Ｐ３である。

図１３及び図１４には、ｄ＝０．３ｍｍ、Ｒ＝０．１％とした「サンプルａ」の結果が示されている。この場合は、図１３に示されるように、ＤとＴとの関係において、直線性が大きく損なわれている。また、図１４に示されるように、Ｐ３／Ｐ２は、射出光の光強度に応じて大きく変動している。そこで、サンプルａでは、戻り光による干渉が起きていると判断できる。

図１５には、ｄ＝０．６ｍｍ、Ｒ＝０．７％とした「サンプルｂ」の結果が示されている。この場合も、Ｐ３／Ｐ２は、射出光の光強度に応じて大きく変動している。そこで、サンプルｂでは、戻り光による干渉が起きていると判断できる。

図１６及び図１７には、ｄ＝０．３ｍｍ、Ｒ＝０．０５％とした「サンプルｃ」の結果が示されている。この場合は、図１６に示されるように、Ｄは、光源１１の温度に対して直線的に変化している。また、図１７に示されるように、Ｐ３／Ｐ２は、射出光の光強度に依らずほぼ一定である。そこで、サンプルｃでは、戻り光による干渉は、起きていないと判断できる。

ここで、各サンプルについて、ｄ／Ｒ^１／２を求めた。サンプルａでは０．９４８４、サンプルｂでは０．７１７１、サンプルｃでは１．３４１であった。

また、各サンプルについて、Ｔ＝２５℃での、Ｐ３／Ｐ２の理論値（ここでは、１００％）と実測値とのずれを求めたところ、サンプルａでは２．３％、サンプルｂでは１．５％、サンプルｃでは０．２％であった。

そこで、縦軸をＰ３／Ｐ２の理論値と実測値とのずれΔＰ、横軸をｄ／Ｒ^１／２として、各サンプルをプロットすると、図１８に示されるように、直線で近似することができた。この直線は、次の（１）式で示される。

ΔＰ＝−２．０２・ｄ／Ｒ^１／２＋２．９２ ……（１）

また、平行平板の影響がほとんどないと予想されるｄ＝１８ｍｍの位置に、Ｒ＝０．１％の平行平板を配置したときの結果が図１９及び図２０に示されている。この場合は、図１９に示されるように、Ｄは、光源１１の温度に対して直線的に変化している。また、図２０に示されるように、Ｐ３／Ｐ２は、射出光の光強度に依らずほぼ一定である。そこで、この場合は、予想した通り、戻り光による干渉は起きていないと判断できる。また、このときのＰ３／Ｐ２の理論値と実測値とのずれΔＰを求めたところ、０．３％であった。

このことから、Ｐ３／Ｐ２の理論値と実測値とのずれΔＰが０．３％以下であれば、戻り光による干渉は起きないと考えられる。

そこで、上記（１）式のΔＰに０．３％を代入したとこる、ｄ／Ｒ^１／２は１．３であった（図２１参照）。すなわち、ｄ／Ｒ^１／２が１．３以上であれば、平行平板を配置しても、戻り光による干渉は起きないと考えられる。

本実施形態では、Ｒ＝０．１％の平行平板を、ｄ＝０．４５ｍｍの位置に配置している。

図２に戻り、シリンドリカルレンズ３１は、光源装置１０の第１開口板１４の開口部を通過した光束、すなわち、光源装置１０から射出された光束を、ポリゴンミラー３３の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

光源１１とポリゴンミラー３３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、平行平板１２とカップリングレンズ１３と第１開口板１４とシリンドリカルレンズ３１とから構成されている。

ポリゴンミラー３３は、一例として内接円の半径が２５ｍｍの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３３は、Ｚ軸方向に平行な軸の周りを等速回転しながら、シリンドリカルレンズ３１からの光束を偏向する。

偏向器側走査レンズ３５は、ポリゴンミラー３３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３６は、偏向器側走査レンズ３５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３６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３３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。

ポリゴンミラー３３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３５と像面側走査レンズ３６とから構成されている。なお、偏向器側走査レンズ３５と像面側走査レンズ３６の間の光路上、及び像面側走査レンズ３６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。

光検知センサ３８ａには、ポリゴンミラー３３で偏向され、走査光学系を介した光束のうち１走査における書き込み開始前の光束の一部が、光検知用ミラー３７ａを介して入射する。また、光検知センサ３８ｂには、ポリゴンミラー３３で偏向され、走査光学系を介した光束のうち１走査における書き込み終了後の光束の一部が、光検知用ミラー３７ｂを介して入射する。

各光検知センサはいずれも、受光量に応じた信号（光電変換信号）を出力する。

光源制御装置２２は、一例として図２２に示されるように、画素クロック生成回路２１５、画像処理回路２１６、書込制御回路２１９、及び光源駆動回路２２１などを有している。なお、図２２における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。

画素クロック生成回路２１５は、光検知センサ３８ａの出力信号と光検知センサ３８ｂの出力信号とから、各光検知センサの間を光束が走査するのに要した時間を求め、その時間に予め設定されている数のパルスが収まるように周波数を設定し、該周波数の画素クロック信号ＰＣＬＫを生成する。ここで生成された画素クロック信号ＰＣＬＫは、画像処理回路２１６及び書込制御回路２１９に供給される。また、光検知センサ３８ａの出力信号は、同期信号として書込制御回路２１９に出力される。

画像処理回路２１６は、プリンタ制御装置１０６０を介して上位装置から受信した画像情報をラスター展開するとともに、所定の中間調処理などを行った後、画素クロック信号ＰＣＬＫを基準とした各画素の階調を表す画像データを発光部毎に作成する。そして、画像処理回路２１６は、光検知センサ３８ａの出力信号に基づいて走査開始を検出すると、画素クロック信号ＰＣＬＫに同期して画像データを書込制御回路２１９に出力する。

書込制御回路２１９は、画像処理回路２１６からの画像データ、画素クロック生成回路２１５からの画素クロック信号ＰＣＬＫ及び同期信号に基づいてパルス変調信号を生成する。また、書込制御回路２１９は、所定のタイミングで、受光素子１８の出力信号に基づいて、光源装置１０の第１開口板１４の開口部を通過する光束の光量が所望の値となるように、各発光部の駆動電流を補正する。すなわち、ＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を行う。

光源駆動回路２２１は、書込制御回路２１９からのパルス変調信号に基づいてレーザチップ１００の各発光部を駆動する。

以上説明したように、本実施形態に係る光源装置１０は、面発光レーザアレイであるレーザチップ１００、該レーザチップ１００が搭載されるパッケージ部材１２０、平行平板１２、カップリングレンズ１３、第１開口板１４、第１保持部材５１、第２保持部材５２、モニタ光学系、受光素子１８及び光源制御装置２２を有している。

そして、パッケージ部材１２０は、第１保持部材５１の−Ｗ側端部に当接され、平行平板１２は、第１保持部材５１の＋Ｗ側端部に接着固定されている。これにより、レーザチップ１００は、パッケージ部材１２０と第１保持部材５１と平行平板１２とによって密閉され、従来のカバーガラスがなくても、レーザチップ１００の耐環境性を担保することができる。

また、レーザチップ１００の射出面から平行平板１２における光束が入射する面までの距離ｄ［ｍｍ］と、平行平板１２における光束が入射する面の反射率Ｒ［％］とは、ｄ／√Ｒ≧１．３、の関係が満足されている。

この場合は、レーザチップ１００から射出される光束に、平行平板１２からの戻り光が干渉するのを抑制することができる。

そこで、光源制御装置２２は、受光素子１８の出力信号に基づいて、レーザチップ１００から射出される光束の光量変化を安定して精度良く検出することができる。そして、光源制御装置２２は、ＡＰＣにより、光源装置１０から安定した光量の光束が射出されるようにすることができる。

すなわち、光源装置１０は、高コスト化を招くことなく、安定した光量の光を射出することができる。

また、本実施形態に係る光走査装置１０１０は、安定した光量の光を射出することができる光源装置１０を有しているため、感光体ドラム１０３０の表面を安定して光走査することができる。

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できる。

なお、上記実施形態において、光源装置１０は、１／４波長板５５を有していても良い。この場合は、光源装置１０から射出された光束が、レンズなどで反射して光源１１に戻ってきても、該戻り光束の偏光方向は、光源１１から射出される光束の偏光方向と９０°異なっているため、干渉を起こすのを更に防ぐことができる。

従来は、１／４波長板を用いる場合であっても、平行平板は必要であった。一方、上記実施形態では、一例として図２３に示されるように、前記平行平板１２に代えて、１／４波長板５５を用いることができる。このときは、レーザチップ１００は、パッケージ部材１２０と第１保持部材５１と１／４波長板５５とによって密閉される。そこで、前記平行平板１２が不要であり、従来よりも部品点数の減少及び低コスト化を図ることができる。

そして、レーザチップ１００の射出面から１／４波長板５５における光束が入射する面までの距離ｄ［ｍｍ］と、１／４波長板５５における光束が入射する面の反射率Ｒ［％］とは、ｄ／√Ｒ≧１．３、の関係が満足されていれば、レーザチップ１００から射出される光束に、１／４波長板５５からの戻り光が干渉するのを抑制することができる。

また、上記実施形態では、保持部材が第１保持部材５１と第２保持部材５２とからな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。例えば、第１保持部材５１と第２保持部材５２とが一体化されても良い。あるいは、保持部材が３つ以上の保持部材から構成されていても良い。

また、上記実施形態では、レーザチップ１００が３２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、上記実施形態において、前記レーザチップ１００に代えて、複数の発光部が１次元配列されているレーザチップを用いても良い。

また、上記実施形態では、光源１１と受光素子１８が、同一の回路基板１９上にそれぞれ実装されてい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、光源１１と受光素子１８が、異なる回路基板上に実装されていても良い。

なお、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良い。

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２４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、ブラック用の「感光体ドラムＫ１、帯電装置Ｋ２、現像装置Ｋ４、クリーニングユニットＫ５、及び転写装置Ｋ６」と、シアン用の「感光体ドラムＣ１、帯電装置Ｃ２、現像装置Ｃ４、クリーニングユニットＣ５、及び転写装置Ｃ６」と、マゼンタ用の「感光体ドラムＭ１、帯電装置Ｍ２、現像装置Ｍ４、クリーニングユニットＭ５、及び転写装置Ｍ６」と、イエロー用の「感光体ドラムＹ１、帯電装置Ｙ２、現像装置Ｙ４、クリーニングユニットＹ５、及び転写装置Ｙ６」と、光走査装置２０１０と、転写ベルト２０８０と、定着ユニット２０３０などを備えている。

各感光体ドラムは、図２４中の矢印の方向に回転し、各感光体ドラムの周囲には、回転順に帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニングユニットがそれぞれ配置されている。各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。この帯電装置によって帯電された各感光体ドラム表面に光走査装置２０１０により光が照射され、各感光体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、対応する現像装置により各感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写装置により、記録紙に各色のトナー像が転写され、最終的に定着ユニット２０３０により記録紙に画像が定着される。

光走査装置２０１０は、前記光源装置１０と同様な光源装置を色毎に有している。従って、前記光走査装置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、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、タンデム方式の多色カラープリンタでは、機械精度等で各色の色ずれが発生する場合があるが、点灯させる発光部を選択することで各色の色ずれの補正精度を高めることができる。

また、このカラープリンタ２０００において、光走査装置を１色毎に設けても良いし、２色毎に設けても良い。

以上説明したように、本発明の光源装置によれば、高コスト化を招くことなく、安定した光量の光を射出するのに適している。また、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。

１０…光源装置、１１…光源、１２…平行平板、１４…第１開口板（アパーチャ部材）、１８…受光素子（光検出器）、３３…ポリゴンミラー（偏向器）、３５…偏向器側走査レンズ（走査光学系の一部）、３６…像面側走査レンズ（走査光学系の一部）、５１…第１保持部材（ホルダの一部）、５２…第２保持部材（ホルダの一部）、５５…１／４波長板、１００…レーザチップ（面発光レーザアレイ）、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）、２０１０…光走査装置、Ｋ１，Ｃ１，Ｍ１，Ｙ１…感光体ドラム（像担持体）。

特開２００１−２６７６８１号公報

Claims (8)

1. 面発光レーザと；
   前記面発光レーザが搭載される面発光レーザ保持部材と；
   前記面発光レーザからの光束の光路上に配置され、該光束がその一側の面に入射する透明の平行平板と；
   前記面発光レーザからの光束の光路となる貫通孔が形成されているホルダと；を備え、
   前記面発光レーザ保持部材は前記ホルダに当接されており、
   前記平行平板は前記ホルダに接着固定されており、
   前記ホルダの貫通孔の一部は前記面発光レーザ保持部材と前記平行平板とにより密閉されており、
   前記平行平板の前記面発光レーザからの光束が入射する面の反射率Ｒ［％］、前記面発光レーザの射出面から前記平行平板の前記面発光レーザからの光束が入射する面までの距離ｄ［ｍｍ］を用いて、ｄ／√Ｒ≧１．３、が満足されていることを特徴とする光源装置。
2. 面発光レーザと；
   前記面発光レーザが搭載される面発光レーザ保持部材と；
   前記面発光レーザからの光束の光路上に配置され、該光束がその一側の面に入射する１／４波長板と；
   前記面発光レーザからの光束の光路となる貫通孔が形成されているホルダと；を備え、
   前記面発光レーザ保持部材は前記ホルダに当接されており、
   前記１／４波長板は前記ホルダに接着固定されており、
   前記ホルダの貫通孔の一部は前記面発光レーザ保持部材と前記１／４波長板とにより密閉されており、
   前記１／４波長板の前記面発光レーザからの光束が入射する面の反射率Ｒ［％］、前記面発光レーザの射出面から前記１／４波長板の前記面発光レーザからの光束が入射する面までの距離ｄ［ｍｍ］を用いて、ｄ／√Ｒ≧１．３、が満足されていることを特徴とする光源装置。
3. 前記平行平板を通過した光束を略平行光とするカップリングレンズを更に備え、
   該カップリングレンズは、前記ホルダに保持されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
4. 前記１／４波長板を通過した光束を略平行光とするカップリングレンズを更に備え、
   該カップリングレンズは、前記ホルダに保持されていることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
5. 前記カップリングレンズを介した光束の最も光強度の大きい部分がそのほぼ中央を通る開口部を有し、該開口部の周囲に入射した光束をモニタ用光束として反射するアパーチャ部材と；
   前記アパーチャ部材で反射されたモニタ用光束を受光する光検出器と；を更に備えることを特徴とする請求項３又は４に記載の光源装置。
6. 光束により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；
   前記光源装置から射出された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。
7. 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に応じて変調された光束により走査する少なくとも１つの請求項６に記載の光走査装置と；を備える画像形成装置。
8. 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７に記載の画像形成装置。

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