(57)【要約】【課題】光源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モニタ装置、これを用いた光源装置、光走査装置、画像形成装置を得る。【解決手段】光源から射出された光束の光量をモニタする。光源から射出された光束の光強度の最も大きい部分が中央部を通る開口部を有するとともにこの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分離光学素子と、分離光学素子で反射されるモニタ用光束を受光しモニタ光束の光量分布を検出する受光素子と、を備えている。【選択図】図１
2010071698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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、  前記光源から射出された光束の光強度の最も大きい部分が中央部を通る開口部を有するとともにこの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分離光学素子と、  前記分離光学素子から反射したモニタ用光束を受光し前記モニタ光束の光量分布を検出する受光素子と、を備えていることを特徴とするモニタ装置。
【請求項２】
前記受光素子で検知した光束の光量分布から前記分離光学素子の開口部を通過した光量を算出することを特徴とする請求項１に記載のモニタ装置。
【請求項３】
前記受光素子は、モニタ用光束の受光位置での受光面の法線方向が、入射光の入射方向の全てに対して傾斜していることを特徴とする請求項１または２記載のモニタ装置。
【請求項４】
光源と、この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と、を備えた光源装置であって、  前記モニタ装置は請求項１〜３のいずれかに記載のモニタ装置であり、前記モニタ装置の分離光学素子の開口部を通過した光束を出力することを特徴とする光源装置。
【請求項５】
前記光源と前記モニタ装置の間にカップリングレンズをさらに備え、  前記モニタ装置の分離光学素子は、光学的に前記カップリングレンズの焦点位置近傍に配置されていることを特徴とする請求項４記載の光源装置。
【請求項６】
前記光源は、複数の発光部を有することを特徴とする請求項４または５記載の光源装置。
【請求項７】
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４〜６のいずれかに記載の光源装置。
【請求項８】
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４〜７のいずれか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、を備えていることを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
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つの光走査装置と、を備える画像形成装置であって、  前記光走査装置は請求項８記載の光走査装置である画像形成装置。
【請求項１０】
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９記載の画像形成装置。
【請求項１１】
多色の画像情報に対応して色の数だけ像担持体が配置され、光走査装置は、各像担持体をそれぞれの像担持体が分担する色の画像情報で変調された光束で走査する請求項９記載の画像形成装置。
【請求項１２】
多色の画像情報に対応して色の数だけ配置された像担持体と、  各像担持体に対応して電子写真プロセスを実行するために配置された電子写真プロセスユニットと、を備え、  前記電子写真プロセスユニットのうち露光ユニットは請求項８記載の光走査装置であり、  前記光走査装置は、各像担持体をそれぞれの像担持体が分担する色の画像情報で変調された光束で走査するように構成し、  各像担持体に形成された潜像を各像担持体に対応した色のトナーで現像し、各トナー像を重ねて転写するように構成したカラー対応の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モニタ装置、光源装置、光走査装置および画像形成装置に係り、さらに詳しくは、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、このモニタ装置を含む光源装置、この光源装置を有する光走査装置、およびこの光走査装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真による画像記録では、レーザを用いた画像形成装置が広く用いられている。レーザを用いた画像形成装置は、レーザ光によって感光体表面を走査し潜像を形成する光走査装置を備えているのが一般的である。光走査装置は、レーザ光源と、このレーザ光源から射出された光束を偏向する偏向器、例えばポリゴンミラーと、偏向光束を感光体表面に結像させる走査結像光学系を備え、感光体の表面を上記光束で走査（この走査を「主走査」という）しながら、感光体を主走査方向に対して直角をなす方向に移動させる（この移動方向を「副走査方向」という）ことにより、感光体の表面に潜像を形成するようになっている。感光体は一般的にドラム状で、その中心軸線と平行な方向が主走査方向となっており、中心軸線の周りに回転駆動することにより副走査が行われるようになっている。
【０００３】
ところで、画像形成装置では、温度変化や経時変化に伴って走査用光束の光量が変化し、形成される画像に濃度むらが発生するおそれがある。そこで、これを抑制するため、通常、光走査装置では、光源から射出される光束の一部をモニタ用光束としてフォトダイオード等のディテクタで受光し、ディテクタによる検出結果に基づいて、光源の出力レベルを制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｏｒｏｌ）を実施している。
【０００４】
例えば、特許文献１には、光源と、光源から出射された光ビームを走査用光ビームとフィードバック用光ビームとに分離する分離部材と、分離部材で分離された走査用光ビームを偏向して被走査面上に走査する光偏向手段と、分離部材と光偏向手段の間に配置され、走査用光ビームの断面形状を整形する第２開口の形成された第２のアパーチャと、分離部材で分離されたフィードバック用光ビームを受光してフィードバック用光ビームの光量を検出する光センサと、光センサで検出された光量に基づいて光源から出射する光量を制御する制御手段と、光源と光センサの間に配置され、光ビームの断面形状を整形する、第２開口よりも大きな第１開口の形成された第１のアパーチャと、を備えた光走査装置が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、入射された光ビームの光量を検出する検出手段と、光源から出射された光ビームの一部を分離する光分離手段を備え、光分離手段によって分離した光ビームの一部を検出手段に入射させる光学系と、検出手段による検出光量が予め定められた所定光量となるように、光源の出力光量を制御する光量制御手段と、を有する光走査装置が開示されている。そして、この光走査装置では、光源から出力された光ビームの偏光方向が変化した場合に、被走査面上の光量の変動率と、検出手段に入射する光量の変動率とを略一致させるように、光学系の特性を定めている。
【０００６】
また、特許文献３には、面発光レーザから射出され、アパーチャで整形されコリメータレンズでコリメートされたレーザビームを光偏向器で偏向して被走査面を走査露光すると共に、レーザビームの一部をビーム分離手段で反射し、この反射光を受光素子で受光して光量を検出する光走査装置において、受光素子を面発光レーザと同一回路基板上に設けたことを特徴とする光走査装置が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−９１１５７号公報
【特許文献２】特開２００５−１５６９３３号公報
【特許文献３】特開２００６−２５９０９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、光源は、製造上のばらつきや、駆動時の温度上昇などによって、射出する光束の発散角が設計上の発散角と異なる場合がある。この場合に、被走査面すなわち感光体表面を走査する走査用光束の光量変化と、ディテクタで受光されるモニタ用光束の光量変化とは必ずしも同じではなく、特許文献１〜特許文献３に開示されている光走査装置では、ＡＰＣの精度が低下するおそれがあった。
【０００９】
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、光源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モニタ装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の第２の目的は、光量の安定した光束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。  本発明の第３の目的は、被走査面上を精度良く安定して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。  本発明の第４の目的は、高品質の画像を安定して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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、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であって、前記光源から射出された光束の光強度の最も大きい部分が中央部を通る開口部を有するとともにこの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分離光学素子と、前記分離光学素子で反射されるモニタ用光束を受光し前記モニタ光束の光量分布を検出する受光素子と、を備えていることを最も主要な特徴とする。
【００１２】
本発明はまた、光源と、この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と、を備えた光源装置であって、前記モニタ装置は前記本発明にかかるモニタ装置であり、前記モニタ装置の分離光学素子の開口部を通過した光束を出力することを特徴とする。
【００１３】
本発明はまた、光束により被走査面を走査する光走査装置であって、前記本発明にかかる光源装置と、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、を備えていることを特徴とする。
【００１４】
本発明はまた、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つの光走査装置と、を備える画像形成装置であって、前記光走査装置は前記本発明に係る光走査装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のモニタ装置によれば、光源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のに適している。
本発明の光源装置によれば、安定した光束を出力するのに適している。
本発明の光走査装置によれば、被走査面上を精度良く安定して光走査するのに適している。
本発明の画像形成装置によれば、高品質の画像を安定して形成するのに適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明にかかるモニタ装置、光源装置、光走査装置および画像形成装置の実施例を、図面とともに説明する。
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、クリーニングブレード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、およ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、これら各部材は、プリンタ筐体１０４４の中の所定位置に収容されている。
【００１７】
通信制御装置１０５０は、ネットワークなどを介して上位装置である外部機器例えばパーソナルコンピュータ（パソコン）など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の表面が被走査面になっている。感光体ドラム１０３０は、中心軸線を回転の中心として図１における矢印方向に回転するようになっている。
【００１８】
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及びクリーニングブレード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。具体的には、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→クリーニングブレード１０３５の順に配置されている。
【００１９】
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（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束を照射し、かつ、この光束を感光体ドラム１０３０の中心軸線方向に走査する。この主走査とともに感光体ドラム１０３０が回転駆動されて副走査が行われることにより、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。こうして形成された潜像は、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、光走査装置１０１０の構成については後述する。
【００２０】
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。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。
【００２１】
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、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の位置まで搬送する。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、上記記録紙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。転写された記録紙１０４０は、定着ローラ１０４１に送られる。
【００２２】
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像が記録紙１０４０上に定着される。トナー像が定着された記録紙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。クリーニングブレード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の位置に戻って均一に帯電される。
【００２３】
次に、前記光走査装置１０１０の構成について説明する。光走査装置１０１０は、一例として図２に示されるように、光源１４、カップリングレンズ１５、分離光学素子としての開口板２３、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、像面側走査レンズ１１ｂ、同期検知センサ１９ａ、同期検知ミラー１９ｂ、受光素子２５および走査制御装置２０（図２では図示省略、図１５参照）などを備えている。これらの部材は、ハウジング３０の中の所定位置に組み付けられている。走査レンズ１１ａ，１１ｂは、走査結像レンズを構成している。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。
【００２４】
光源１４は、一例として図３に示されるように、４０個の発光部が１つの基板上に形成された２次元発光素子アレイ１００で構成されている。図３におけるＭ方向は主走査方向に対応する方向（ここでは、Ｙ軸方向と同じ）であり、Ｓ方向は副走査方向に対応する方向（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角α（０°＜α＜９０°）をなす方向である。この２次元発光素子アレイ１００は、Ｔ方向に沿って１０個の発光部が等間隔に配置された発光部列を４列有している。そして、これら４列の発光部列は、Ｓ方向に等間隔に配置されている。すなわち、４０個の発光部は、Ｔ方向とＳ方向とにそれぞれ沿って２次元的に配列されている。ここでは、便宜上、各発光部列は、図３における紙面の上から下に向かって、第１発光部列、第２発光部列、第３発光部列、第４発光部列という。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。
【００２５】
また、各発光部を特定するために、便宜上、図３における紙面左上から右下に向かって、第１発光部列を構成する１０個の発光部をｖ１〜ｖ１０、第２発光部列を構成する１０個の発光部をｖ１１〜ｖ２０、第３発光部列を構成する１０個の発光部をｖ２１〜ｖ３０、第４発光部列を構成する１０個の発光部をｖ３１〜ｖ４０とする。
【００２６】
上記各発光部は、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次元発光素子アレイ１００は、４０個の発光部を有する面発光レーザアレイである。ここでは、２次元発光素子アレイ１００のＭ方向（長手方向）のサイズは、０．３ｍｍである。
【００２７】
図２に戻り、カップリングレンズ１５は、光源１４から射出される光束を略平行光とする。この実施例では、カップリングレンズ１５の焦点距離は２７ｍｍに設定されている。開口板２３は、一例として図４（Ａ）に示されるように、長方形の窓孔状の開口部を有し、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。この開口板２３は、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、開口板２３の開口部の周囲は、反射部材でできている。
【００２８】
開口板２３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１５を介した光束の進行方向に垂直な仮想面に対して傾斜して配置されている。すなわち、開口板２３は、光源１４から射出された光束のうち、光強度の大きい中央部分を通過させ、光強度の小さい外周部分をモニタ用光束として反射（分離）する。以下では、便宜上、開口板２３で反射されたモニタ用光束の進行方向を「Ｑ方向」とする。
【００２９】
この実施例では、開口板２３の開口部は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示されるように、副走査方向に対応する方向（ここでは、Ｚ軸方向）に関する長さＤ２は１．２８ｍｍであり、主走査方向に対応する方向（ここでは、Ｙ軸方向）に関する長さＤ１は５．８ｍｍである。すなわち、Ｄ１＞Ｄ２である。図４（Ｂ）は、開口部の中心を通るＸＹ断面図である。
【００３０】
図２に戻り、シリンドリカルレンズ１７は、開口板２３の開口部を通過した光束を、副走査方向に対応する方向（ここでは、Ｚ軸方向）にのみ収束させ、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主走査方向の線像を結像する。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と開口板２３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。
【００３１】
反射ミラー１８とポリゴンミラー１３との間、およびポリゴンミラー１３と偏向器側走査レンズ１１ａとの間にまたがって、防音ガラス２１が配置されている。ポリゴンミラー１３は、一例として内接円の半径が７ｍｍの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、副走査方向に対応する方向（ここでは、Ｚ軸方向）に平行な軸の周りを等速回転しながら、反射ミラー１８からの光束を偏向する。
【００３２】
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。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ている光学系は、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１１ａと像面側走査レンズ１１ｂとから構成されている。
【００３３】
ポリゴンミラー１３で偏向された光束は、走査光学系によって感光体ドラム１０３０の表面上に集光される。感光体ドラム１０３０の表面上の光スポットは、ポリゴンミラー１３の回転に伴って、Ｙ軸方向に移動する。なお、ポリゴンミラー１３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１９ｂを介して同期検知センサ１９ａに入射する。同期検知センサ１９ａは、受光量に応じた信号（光電変換信号）を出力する。像面側走査レンズ１１ｂと感光体ドラム１０３０との間には、防塵ガラス２２（図２参照）が配置されている。
【００３４】
受光素子２５は、開口板２３で反射されたモニタ用光束の光路上に配置され、一例として図１１に示されるように、２次元に配列された微小面積のＣＭＯＳセンサアレイで構成されている。例えば、図５（Ａ）に示されるように、発散角がＡ１の光束Ｆ０１が光源１４から出力されると、図５（Ｂ）に示されるように、光束Ｆ０１のうちの領域Ｆｓ１の光束が第１開口板２３の開口部を通過し、領域Ｆｍ１の光束が受光素子２５の受光部で受光される。
【００３５】
また、例えば、図６（Ａ）に示されるように、光束Ｆ０１に比べて中心に強いピークを持つ光強度分布を有し、発散角がＡ２（＜Ａ１）の光束Ｆ０２が光源１４から出力されると、図６（Ｂ）に示されるように、光束Ｆ０２のうちの領域Ｆｓ２の光束が第１開口板２３の開口部を通過し、領域Ｆｍ２の光束が受光素子２５の受光部で受光される。
【００３６】
また、図７（Ａ）に示されるように、光束Ｆ０１に比べて中心から緩やかに広がる光強度分布を有し、発散角がＡ３（＞Ａ１）の光束Ｆ０３が光源から出力されると、図７（Ｂ）に示されるように、光束Ｆ０３のうちの領域Ｆｓ３の光束が第１開口板２３の開口部を通過し、領域Ｆｍ３の光束が受光素子２５の受光部で受光される。  ところで、光源１４から出力される光束（光束Ｆ０とする）の発散角が大きくなると、一例として図８に示されるように、第１開口板２３の開口部を通過する光束（光束Ｆｓとする）の光量は減少する。なお、ここでは、光束Ｆ０の光量は、発散角が変化しても一定であると仮定している。
【００３７】
そこで、光束Ｆｓの光量を一定とするには、一例として図９に示すグラフからわかるように、光束Ｆ０の発散角が設計値（ここでは、Ａ１とする）よりも大きいときは、光束Ｆ０の光量を大きくし、光束Ｆ０の発散角が設計値よりも小さいときは、光束Ｆ０の光量を小さくする必要がある。
【００３８】
開口板２３の開口部周辺で反射される光束（光束（Ｆ０−Ｆｓ）とする）の光量は、一例として図１０に示されるように、光束Ｆ０の発散角が大きくなるにつれて増加する。仮に、光束（Ｆ０−Ｆｓ）が、すべて単一の受光素子（例えばフォトダイオード）で受光されるとする。この場合に、従来と同様にして、ＡＰＣを行うと、例えば、光束Ｆ０の発散角がＡ３のときには、光束Ｆ０の光量をさらに少なくするように制御され、例えば、光束Ｆ０の発散角がＡ２のときには、光束Ｆ０の光量をさらに多くするように制御される。これにより、光束Ｆｓの光量は上記一定値からずれることとなる。すなわち、ＡＰＣの精度が低下することとなる。
【００３９】
本実施形態では、受光素子２５として２次元の受光素子を使う。図１１は受光素子としてＣＭＯＳセンサを使った実施例を示している。モニタ用光束の全体を受光し、検知した光量分布から開口板２３を通過した光量を算出する。検知した光量の分布の一例を図１２示す。図１２に示すようにガウス関数に近い場合は、ガウス曲線を表す（１）式から最適なａ，ｋ，ｍを求め、（１）式をｙ、ｚで積分して開口板２３を通過した光束Ｆｓの光量を求める。    Ｆ（ｙ，ｚ）＝ａ×ｅｘｐ（−（ｋ×ｙ２＋ｍ×ｚ２）    ・・・（１）  なお、検知した光量分布をガウス関数に限定する必要はない。例えば２次関数や４次関数等の多項式関数によるフィッテイングを行って、その関数に基づいて開口板２３を通過した光束の積分光量を算出すればよい。
【００４０】
図１６はＣＭＯＳセンサの制御を行う回路の一例である。１０２４行１２８０列のＣＭＯＳセンサアレイ（図１６には示されていない）は、センサリセット信号により露光がリセットされ次の露光が開始される。転送開始信号により、露光を終了し、受光データのセンサ外への転送が開始される。行アドレスで指定された行の受光データは、列毎にサンプルホールドされ、ＡＤＣ（アナログ・デジタル・コンバータ）で１０ビットのデジタルデータに変換され、一旦、ＡＤＣレジスタ（ＳＲＡＭ）に格納される。格納されたＡＤＣデータはＳＲＡＭ読出し制御回路のＳｈｉｆｔ信号によって出力レジスタに移され、列デコーダの信号により出力される。２次元の受光素子はＣＭＯＳセンサに限るものではなく、たとえば、ＣＣＤ（電荷結合素子）センサ、ＰＤ（フォトダイオード）アレイなどでも良い。
【００４１】
さらに、受光素子２５の受光面に垂直にモニタ用光束が入射すると、受光面からの反射光が入射光と逆の光路を通り、光源１４へ戻ってしまうおそれがある。そこで、本実施形態では、一例として図１３に示されるように、モニタ用光束の受光位置での受光面の法線方向が、入射光の入射方向の全てに対して傾斜するように受光素子２５の姿勢を設定し、受光面からの反射光が光源１４に戻らないようにしている。具体的には、入射角を１０°としている。
【００４２】
また、本実施形態では、一例として図１３に示されるように、光源１４とフォトダイオード２５は、同一の基板２８上に実装されている。受光素子２５は、温度によって検知感度が異なるため、熱源から離して配置することが望ましい。図１４には、光源１４の中心位置からの距離とその位置での光源の発光による上昇温度との関係が示されている。これによると、光源１４の中心位置では約５０℃の温度上昇がみられるが、光源１４から１ｍｍ離れると、ほぼ影響が無くなり、２ｍｍ以上離れると、光源１４の発熱の影響を全く受けないことが分かる。なお、本実施形態では、光学系のレイアウトとの関係から、光源１４とCMOSセンサ２５の中心間距離（図１３における符号Ｗ）は、７ｍｍとした。
【００４３】
図１５は走査制御装置２０の例を示す。図１５において、走査制御装置２０は主制御部２０Ａと駆動制御部２０Ｂを有している。主制御部２０Ａは、ＣＰＵ２１０、フラッシュメモリ２１１、ＲＡＭ２１２、及びＩＦ（インターフェース）２１４などを有している。駆動制御部２０Ｂは、画素クロック生成回路２１５、画像処理回路２１６、フレームメモリ２１７、ラインバッファ２１８１〜２１８４０、及び書込制御回路２１９などを有している。そして、この駆動制御部２０Ｂは、光源１４及び受光素子２５が実装されている基板２８上に設けられている。なお、図１５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。
【００４４】
画素クロック生成回路２１５は、画素クロック信号を生成する。フレームメモリ２１７は、ＣＰＵ２１０によってラスター展開された画像データ（以下、便宜上「ラスターデータ」と略述する）を一時的に格納する。
【００４５】
画像処理回路２１６は、フレームメモリ２１７に格納されているラスターデータを読み出し、所定の中間調処理などを行った後、発光部毎のドットデータを作成し、発光部それぞれに対応したラインバッファ２１８１〜２１８４０へ出力する。
【００４６】
書込制御回路２１９は、同期検知センサ１９ａの出力信号に基づいて、走査開始のタイミングを求める。そして、走査開始のタイミングに合わせて、ラインバッファ２１８１〜２１８４０から各発光部のドットデータを読み出し、画素クロック生成回路２１５からの画素クロック信号に重畳させるとともに、発光部毎にそれぞれ独立した変調データを生成する。また、書込制御回路２１９は、所定のタイミングで、受光素子（ＣＭＯＳセンサ）２５の出力信号に基づいて、開口板２３の開口部を通過する光束の光量を算出し、その光量が一定となるように、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。
【００４７】
光源駆動回路２２１は、書込制御回路２１９からの変調データに応じて２次元アレイ１００の各発光部を駆動する。
【００４８】
フラッシュメモリ２１１には、ＣＰＵ２１０にて解読可能なコードで記述された各種プログラム及びプログラムで用いられる各種データが格納されている。ＲＡＭ２１２は、作業用のメモリである。ＣＰＵ２１０は、フラッシュメモリ２１１に格納されているプログラムに従って動作し、光走査装置１０１０の全体を制御する。ＩＦ（インターフェース）２１４は、プリンタ制御装置１０６０との双方向の通信を制御する通信インターフェースである。上位装置からの画像データは、ＩＦ（インターフェース）２１４を介して供給される。
【００４９】
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１０１０では、開口板２３と受光素子（ＣＭＯＳセンサ）２５とによってモニタ装置が構成されている。また、光源１４とカップリングレンズ１５と上記モニタ装置とによって光源装置が構成されている。そして、開口板２３の開口部を通過した光束Ｆｓが、光源装置から出力される光束である。また、プログラムに従ったＣＰＵ２１０による信号処理の少なくとも一部をハードウェアによって構成することとしてもよいし、あるいは全てをハードウェアによって構成することとしてもよい。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態に係るモニタ装置によると、２次元アレイ１００から射出された光束の光路上に配置され、上記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、この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開口板２３（分離光学素子）と、この開口板２３で反射されたモニタ用光束の光路上に配置され、モニタ用光束を受光する受光素子２５とを有している。そして、受光素子２５の光量分布から開口板２３を通過した光束Ｆｓの光量を推定する。これにより、いずれの発散角においても、光束Ｆｓの光量を精度よく検出することができる。
【００５１】
従って、２次元アレイ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可能となる。また、本実施形態に係る光源装置によると、２次元アレイ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モニタ装置を有しているため、安定した光束を出力することが可能となる。
【００５２】
また、本実施形態に係る光走査装置１０１０によると、安定した光束を出力することができる光源装置を有しているため、感光体ドラム１０３０の表面上を精度良く安定して光走査することが可能となる。
【００５３】
また、本実施形態に係るレーザプリンタ１０００によると、感光体ドラム１０３０の表面上を精度良く安定して光走査することができる光走査装置１０１０を備えているため、結果として、高品質の画像を安定して形成することが可能となる。
【００５４】
上記実施形態では、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。上記実施形態において、前記２次元アレイ１００に代えて、複数の発光部が１次元配列された１次元アレイを用いてもよい。
【００５５】
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、結果として、高品質の画像を安定して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よい。
【００５６】
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よい。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。
【００５７】
また、多色の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、高品質のカラー画像を高速で形成することが可能となる。例えば、図１７に示されるように、カラー画像に対応し、複数の感光体ドラムを備えるタンデムカラー機１５００であってもよい。
【００５８】
上記タンデムカラー機１５００は、ブラック（Ｋ）用の感光体ドラムＫ１、帯電器Ｋ２、現像器Ｋ４、クリーニング手段Ｋ５、および転写用帯電手段Ｋ６と、シアン（Ｃ）用の感光体ドラムＣ１、帯電器Ｃ２、現像器Ｃ４、クリーニング手段Ｃ５、および転写用帯電手段Ｃ６と、マゼンタ（Ｍ）用の感光体ドラムＭ１、帯電器Ｍ２、現像器Ｍ４、クリーニング手段Ｍ５、および転写用帯電手段Ｍ６と、イエロー（Ｙ）用の感光体ドラムＹ１、帯電器Ｙ２、現像器Ｙ４、クリーニング手段Ｙ５、および転写用帯電手段Ｙ６と、光走査装置１０１０Ａと、転写ベルト１５８０と、定着手段１５３０などを備えている。
【００５９】
各感光体ドラムは、図１７中の矢印の方向に回転し、回転方向にそれぞれ帯電器、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、対応する感光体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体ドラム表面に、光走査装置１０１０Ａにより対応した光色成分の画像信号で変調された光束が照射され、感光体ドラムに静電潜像が形成される。そして、対応する現像器により感光体ドラム表面に対応した色の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重ねて転写され、最終的に定着手段１５３０により記録紙に画像が定着される。
【００６０】
光走査装置１０１０Ａは、ブラック用の光源装置、シリンドリカルレンズ、走査光学系および同期検知センサ、シアン用の光源装置、シリンドリカルレンズ、走査光学系および同期検知センサ、マゼンタ用の光源装置、シリンドリカルレンズ、走査光学系および同期検知センサ、イエロー用の光源装置、シリンドリカルレンズ、走査光学系および同期検知センサ、並びにポリゴンミラーなどを有している。
【００６１】
各光源装置は、いずれも上記実施形態における光源装置と同等の光源装置であり、上記モニタ装置と同等のモニタ装置を有している。そして、各光源装置から出力される光束は、対応するシリンドリカルレンズを介してポリゴンミラーで偏向された後、対応する走査光学系を介して対応する感光体ドラム表面で集光される。また、ポリゴンミラー１３で偏向され、対応する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、対応する同期検知センサに入射する。
【００６２】
各光源装置は、上記実施形態における光源装置と同等の光源装置であるため、各光源装置は、いずれも安定した光束を出力することができる。その結果、光走査装置１０１０Ａは、各感光体ドラムの表面上を精度良く安定して光走査することができる。そして、タンデムカラー機１５００では、高品質の画像を安定して形成することが可能となる。なお、タンデムカラー機では、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。なお、このタンデムカラー機１５００において、光走査装置１０１０Ａに代えて、ブラック用の光走査装置とシアン用の光走査装置とマゼンタ用の光走査装置とイエロー用の光走査装置を用いても良い。要するに、各光走査装置が、上記実施形態における光源装置と同等の光源装置を有していればよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上説明したように、本発明のモニタ装置によれば、光源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のに適している。また、本発明の光源装置によれば、安定した光束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、被走査面上を精度良く安定して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、高品質の画像を安定して形成するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係る画像形成装置の例をモデル的に示す正面図である。
【図２】上記画像形成装置に用いることができる本発明に係る光走査装置の実施例を示す平面図である。
【図３】上記光走査装置に用いることができる本発明に係る光源装置の実施例をモデル的に示す拡大正面図である。
【図４】上記光走査装置中の分離光学素子の例を示す（ａ）は斜視図、（ｂ）は縦断面図である。
【図５】光源から出力される光束の横断面における光量分布の一例と、上記分離光学素子の開口部を透過する光束および上記開口部の周辺で反射される光束の分布例を示すグラフである。
【図６】光源から出力される光束の横断面における光量分布の別の例と、上記分離光学素子の開口部を透過する光束および上記開口部の周辺で反射される光束の分布例を示すグラフである。
【図７】光源から出力される光束の横断面における光量分布のさらに別の例と、上記分離光学素子の開口部を透過する光束および上記開口部の周辺で反射される光束の分布例を示すグラフである。
【図８】光源から射出される光束の発散角と分離光学素子を透過する光量との関係を示すグラフである。
【図９】分離光学素子を透過する光量を一定にするために必要な光束の発散角に対する光源の光量との関係を示すグラフである。
【図１０】光束の発散角と分離光学素子で反射される光束の光量との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明に適用可能な２次元に配列された微小面積のＣＭＯＳセンサアレイで構成されている受光素子の例と分離光学素子で反射された光束を受光している様子を示す正面図である。
【図１２】分離光学素子を透過した光束の光量分布の一例を示す３次元グラフである。
【図１３】上記分離光学素子への入射光路と反射光路および反射光路上の受光素子との関係を示す光学配置図である。
【図１４】光源の中心位置からの距離とその位置での光源の発光による上昇温度との関係を示すグラフである。
【図１５】本発明の光走査装置に適用可能な走査制御装置の例を示すブロック図である。
【図１６】本発明に適用可能なＣＭＯＳセンサ制御回路の例を示すブロック図である。
【図１７】本発明に係る画像形成装置の実施例をモデル的に示す正面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１３    ポリゴンミラー
１４    光源
１５    カップリングレンズ
２３    分離光学素子
２５    受光素子
１００    ２次元発光素子アレイ
１０００    レーザプリンタ
１０３０    感光体ドラム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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