(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被走査面を主走査方向に光走査する光走査装置であって、
面発光レーザを含む光源と；
前記光源からの光束を回転軸まわりに回転しながら反射する反射面を有する光偏向器と；
モニタ用光束を受光するモニタ用受光素子と；
同期検知用光束を受光する同期検知用受光素子と；
前記反射面で反射された前記モニタ用光束を前記モニタ用受光素子に導くモニタ光学系と；
前記反射面で反射された前記同期検知用光束を前記同期検知用受光素子に導く同期検知光学系と；
前記反射面で反射された走査用光束を前記被走査面に導く走査光学系と；を備え、
前記モニタ光学系の主走査方向に関する合成焦点距離は、前記同期検知光学系の主走査方向に関する合成焦点距離よりも小さく、
前記光源からの光束が前記反射面で反射されている時間Ｔ、０＜ｔ１＜ｔ２＜Ｔ、０＜ｔ３＜ｔ４＜ｔ５＜ｔ６＜Ｔの関係にある互いに異なる６種類の時間を用いて、
前記モニタ光学系は、ｔ１〜ｔ２の間に前記反射面で反射された光束の光路上に配置され、前記同期検知光学系は、ｔ３〜ｔ４の間に前記反射面で反射された光束の光路上に配置され、前記走査光学系は、ｔ５〜ｔ６の間に前記反射面で反射された光束の光路上に配置され、
前記反射面でｔ１のタイミングで反射された光束の前記回転軸に直交する平面に投影した直線、及び前記反射面でｔ２のタイミングで反射された光束の前記回転軸に直交する平面に投影した直線をそれぞれ延長したときの交点と前記モニタ用受光素子は、主走査方向に関して略共役関係にあり、
前記交点は、前記反射面よりも前記回転軸側に位置する光走査装置。
【請求項２】
前記モニタ用受光素子に向かう光束の光量は、前記被走査面に向かう光束の光量の最小値よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記ｔ１〜ｔ２の間に前記反射面で反射された光束は、前記走査光学系を介することなく前記モニタ光学系に入射することを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記光源から射出される光束は、前記光偏向器に対してｐ偏光であり、有効走査領域の中央部を走査するタイミングにおける前記光偏向器での偏向角θ０、前記モニタ受光素子に入射するタイミングにおける前記光偏向器での偏向角θ１を用いて、θ０＞θ１の関係が満足されていることを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記光源から射出される光束は、前記光偏向器に対してｓ偏光であり、有効走査領域の中央部を走査するタイミングにおける前記光偏向器での偏向角θ０、前記モニタ受光素子に入射するタイミングにおける前記光偏向器での偏向角θ１を用いて、θ０＜θ１の関係が満足されていることを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
【請求項６】
被走査面を主走査方向に光走査する光走査装置であって、
面発光レーザを含む光源と；
前記光源からの光束を回転軸まわりに回転しながら反射する反射面を有する光偏向器と；
モニタ用光束を受光するモニタ用受光素子と；
同期検知用光束を受光する同期検知用受光素子と；
前記反射面で反射された前記モニタ用光束を前記モニタ用受光素子に導くモニタ光学系と；
前記反射面で反射された前記同期検知用光束を前記同期検知用受光素子に導く同期検知光学系と；
前記反射面で反射された走査用光束を前記被走査面に導く走査光学系と；を備え、
前記モニタ光学系の主走査方向に関する合成焦点距離は、前記同期検知光学系の主走査方向に関する合成焦点距離よりも小さく、
前記光源からの光束が前記反射面で反射されている時間Ｔ、０＜ｔ１＜ｔ２＜Ｔ、０＜ｔ３＜ｔ４＜ｔ５＜ｔ６＜Ｔの関係にある互いに異なる６種類の時間を用いて、
前記モニタ光学系は、ｔ１〜ｔ２の間に前記反射面で反射された光束の光路上に配置され、前記同期検知光学系は、ｔ３〜ｔ４の間に前記反射面で反射された光束の光路上に配置され、前記走査光学系は、ｔ５〜ｔ６の間に前記反射面で反射された光束の光路上に配置され、
前記反射面でｔ１のタイミングで反射された光束の前記回転軸に直交する平面に投影した直線、及び前記反射面でｔ２のタイミングで反射された光束の前記回転軸に直交する平面に投影した直線をそれぞれ延長したときの交点の、主走査方向に関する共役点よりも前記光偏向器側に、前記モニタ用受光素子が配置されている光走査装置。
【請求項７】
前記モニタ用受光素子の受光領域は、主走査方向を長辺とする長方形状であ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。
【請求項８】
前記光偏向器と前記モニタ用受光素子は、主走査方向に直交する副走査方向に関して略共役関係にある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。
【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１〜８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。
【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に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
電子写真の画像記録では、レーザを光源に用いた画像形成装置が広く用いられている。この場合、画像形成装置は、光源から射出され、偏向器で偏向された光束（走査用光束）で感光体ドラムの表面を走査し、感光体ドラムの表面に潜像を形成するために光走査装置を備えている。
【０００３】
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。
【０００４】
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、最終的に出力される画像（出力画像）に濃度むらが発生するおそれがある。
【０００５】
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）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されている光学走査装置では、被走査面へ向かうレーザビームの光量が、光センサへ向かうレーザビームの分だけ必然的に低下してしまう。そのため、画像形成速度の高速化への対応が難しいという不都合があった。
【０００７】
また、特許文献２に開示されている光走査装置では、分離手段に加工誤差があると、ＡＰＣの精度が低下するという不都合があった。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、第１の観点からすると、被走査面を主走査方向に光走査する光走査装置であって、面発光レーザを含む光源と；前記光源からの光束を回転軸まわりに回転しながら反射する反射面を有する光偏向器と；モニタ用光束を受光するモニタ用受光素子と；同期検知用光束を受光する同期検知用受光素子と；前記反射面で反射された前記モニタ用光束を前記モニタ用受光素子に導くモニタ光学系と；前記反射面で反射された前記同期検知用光束を前記同期検知用受光素子に導く同期検知光学系と；前記反射面で反射された走査用光束を前記被走査面に導く走査光学系と；を備え、前記モニタ光学系の主走査方向に関する合成焦点距離は、前記同期検知光学系の主走査方向に関する合成焦点距離よりも小さく、前記光源からの光束が前記反射面で反射されている時間Ｔ、０＜ｔ１＜ｔ２＜Ｔ、０＜ｔ３＜ｔ４＜ｔ５＜ｔ６＜Ｔの関係にある互いに異なる６種類の時間を用いて、前記モニタ光学系は、ｔ１〜ｔ２の間に前記反射面で反射された光束の光路上に配置され、前記同期検知光学系は、ｔ３〜ｔ４の間に前記反射面で反射された光束の光路上に配置され、前記走査光学系は、ｔ５〜ｔ６の間に前記反射面で反射された光束の光路上に配置され、前記反射面でｔ１のタイミングで反射された光束の前記回転軸に直交する平面に投影した直線、及び前記反射面でｔ２のタイミングで反射された光束の前記回転軸に直交する平面に投影した直線をそれぞれ延長したときの交点と前記モニタ用受光素子は、主走査方向に関して略共役関係にあり、前記交点は、前記反射面よりも前記回転軸側に位置する光走査装置である。
本発明は、第２の観点からすると、被走査面を主走査方向に光走査する光走査装置であって、面発光レーザを含む光源と；前記光源からの光束を回転軸まわりに回転しながら反射する反射面を有する光偏向器と；モニタ用光束を受光するモニタ用受光素子と；同期検知用光束を受光する同期検知用受光素子と；前記反射面で反射された前記モニタ用光束を前記モニタ用受光素子に導くモニタ光学系と；前記反射面で反射された前記同期検知用光束を前記同期検知用受光素子に導く同期検知光学系と；前記反射面で反射された走査用光束を前記被走査面に導く走査光学系と；を備え、前記モニタ光学系の主走査方向に関する合成焦点距離は、前記同期検知光学系の主走査方向に関する合成焦点距離よりも小さく、前記光源からの光束が前記反射面で反射されている時間Ｔ、０＜ｔ１＜ｔ２＜Ｔ、０＜ｔ３＜ｔ４＜ｔ５＜ｔ６＜Ｔの関係にある互いに異なる６種類の時間を用いて、前記モニタ光学系は、ｔ１〜ｔ２の間に前記反射面で反射された光束の光路上に配置され、前記同期検知光学系は、ｔ３〜ｔ４の間に前記反射面で反射された光束の光路上に配置され、前記走査光学系は、ｔ５〜ｔ６の間に前記反射面で反射された光束の光路上に配置され、前記反射面でｔ１のタイミングで反射された光束の前記回転軸に直交する平面に投影した直線、及び前記反射面でｔ２のタイミングで反射された光束の前記回転軸に直交する平面に投影した直線をそれぞれ延長したときの交点の、主走査方向に関する共役点よりも前記光偏向器側に、前記モニタ用受光素子が配置されている光走査装置である。
【００１１】
本発明の光走査装置によれば、安定した光走査を行うことができる。
【００１２】
本発明は、第３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。
【００１３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】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２】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３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】光源の駆動信号を説明するためのタイムチャートである。
【図８】光量モニタ系における受光素子の配置位置を説明するための図である。
【図９】入射光束がｐ偏光のときの、偏向反射面での反射率と入射角との関係を説明するための図である。
【図１０】光量モニタ系の変形例を説明するための図である。
【図１１】図１１（Ａ）は、図１０における位置Ｑでの光スポットを説明するための図であり、図１１（Ｂ）は、図１０における位置Ｒでの光スポットを説明するための図である。
【図１２】変形例における受光素子の受光領域を説明するための図である。
【図１３】変形例における光量モニタ系の集光レンズを説明するための図である。
【図１４】入射光束がｓ偏光及びｐ偏光のときの、偏向反射面での反射率と入射角との関係を説明するための図である。
【図１５】入射光束がｓ偏光のときの光量モニタ系を説明するための図である。
【図１６】図１５に対応する光源の駆動信号を説明するためのタイムチャートである。
【図１７】カラープリンタの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図９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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。
【００２８】
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。
【００２９】
次に、前記光走査装置１０１０の構成について説明する。
【００３０】
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、カップリングレンズ１５、開口板１６、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）、集光レンズ２２、同期検知センサ２３、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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。ここでは、光源１４から射出される光束の偏光状態が、ポリゴンミラー１９に対してｐ偏光となるように設定されている。
【００３５】
図２に戻り、カップリングレンズ１５は、光源１４から射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束にする。
【００３６】
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。
【００３７】
シリンドリカルレンズ１７は、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。
【００３８】
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、カップリングレンズ１５と開口板１６とシリンドリカルレンズ１７とから構成されている。
【００３９】
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。
【００４０】
偏向器側走査レンズ２０ａは、樹脂製であり、ポリゴンミラー１９で偏向された走査用光束（書き込み用光束）の光路上に配置されている。
【００４１】
像面側走査レンズ２０ｂは、樹脂製であり、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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。ＲｍはＹ＝０における主走査対応方向の曲率半径であり、Ｋは円錐定数である。ａ０４，ａ０６，ａ０８，・・・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、Ｒｓは副走査対応方向の光軸上の曲率半径、ｂ０１，ｂ０２，・・・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。
【００４４】
【数１】
0005573493.tif 000002
【００４５】
【数２】
0005573493.tif 000003
【００４６】
偏向器側走査レンズ１１ａの各面（入射側の面、射出側の面）におけるＲｍ、Ｒｓ及び各非球面係数の値の一例が図５に示されている。
【００４７】
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Ｒｍ、Ｒｓ及び各非球面係数の値の一例が図６に示されている。
【００４８】
ポリゴンミラー１９の回転軸から見て、偏向器側走査レンズ２０ａの入射側の面の原点（光軸位置）は、Ｘ軸方向に６８．６３ｍｍ離れ、Ｙ軸方向に１２．４３ｍｍ離れている。
【００４９】
また、偏向器側走査レンズ２０ａの光軸上の肉厚は１４ｍｍ、偏向器側走査レンズ２０ａと像面側走査レンズ２０ｂの間の面間隔は８９．３４ｍｍ、像面側走査レンズ２０ｂの光軸上の肉厚は３．５ｍｍ、像面側走査レンズ２０ｂから被走査面までの距離は１４３．９２ｍｍである。
【００５０】
集光レンズ３２は、ポリゴンミラー１９で偏向されたモニタ用光束を集光する。
【００５１】
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、集光レンズ３２と受光素子３３からなる構成は、「光量モニタ系」とも呼ばれている。また、ポリゴンミラー１９と受光素子３３との間に配置されている光学系は、「モニタ光学系」とも呼ばれている。本実施形態では、集光レンズ３２によってモニタ光学系が構成されている。
【００５２】
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。
【００５３】
集光レンズ２２は、ポリゴンミラー１９で偏向された同期検知用光束を集光する。
【００５４】
同期検知センサ２３は、集光レンズ２２を介した同期検知用光束を受光する。同期検知センサ２３は、受光光量に応じた電気信号を出力する。ところで、集光レンズ２２と同期検知センサ２３からなる構成は、「同期検知系」とも呼ばれている。また、ポリゴンミラー１９と同期検知センサ２３との間に配置されている光学系は、「同期検知光学系」とも呼ばれている。本実施形態では、集光レンズ２２によって同期検知光学系が構成されている。
【００５５】
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。
【００５６】
なお、同期検知センサ２３における受光領域の形状は、主走査対応方向よりも副走査対応方向の方が長い長方形状である。この場合は、該受光領域を同期検知用光束が通過するタイミングの検知精度（分解能）を向上させることができる。
【００５７】
光源１４の発光部に供給される駆動電流Ｉｏｐのタイムチャートが図７に示されている。図７における時間Ｔは、ポリゴンミラー１９の１回転に要する時間を偏向反射面の数で割った値であり、光源１４から射出された光束が、１枚の偏向反射面で反射されている時間（実効反射時間）である。図７では、ｔ１＜ｔ２＜ｔ３＜ｔ４＜ｔ５＜ｔ６である。ｔ１≦ｔ≦ｔ２のタイミングでは、受光素子３３に向かう光束が射出される。この光束がモニタ用光束である。ｔ３≦ｔ≦ｔ４のタイミングでは、同期検知センサ２３に向かう光束が射出される。この光束が同期検知用光束である。ｔ５≦ｔ≦ｔ６のタイミングでは、偏向器側走査レンズ２０ａに向かう光束が射出される。この光束が走査用光束（書き込み用光束）である。なお、ｔ５は、書込開始タイミングであり、同期検知センサ２３が同期検知用光束を受光したタイミングに対して予め設定されている時間をプラスしたタイミングである。また、走査用光束（書き込み用光束）は、画像情報に応じて変調された光束である。
【００５８】
すなわち、光源から射出され偏向器前光学系を介してポリゴンミラー１９に入射した光束は、ポリゴンミラー１９の回転に伴って、先ず受光素子３３に向かう方向に偏向され、次に同期検知センサ２３に向かう方向に偏向された後、偏向器側走査レンズ２０ａに向かう方向に偏向される。
【００５９】
この場合、ＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌ）の精度の点から、ｔ１≦ｔ≦ｔ２のタイミングで射出された光束は、できるだけ長く受光素子３３で受光されることが好ましい。一方、同期検知の精度の点から、ｔ３≦ｔ≦ｔ４のタイミングで射出された光束は、できるだけ速く同期検知センサ２３を通過（掃引）することが好ましい。このように、受光素子３３と同期検知センサ２３の機能は異なっており、これらを共通化することはできない。そこで、ｔ３≦ｔ≦ｔ４は、ｔ１≦ｔ≦ｔ２と重ならないように設定する必要がある。
【００６０】
集光レンズ３２の焦点距離ｆｍｏｎ及び集光レンズ２２の焦点距離ｆｓｙｎは、次の（３）式の関係を満足するように設定されている。
【００６１】
ｆｍｏｎ＜ｆｓｙｎ  ……（３）
【００６２】
更に、偏向器側走査レンズ２０ａと像面側走査レンズ２０ｂの合成焦点距離ｆｓｃｎは、次の（４）式の関係を満足するように設定されている。
【００６３】
ｆｍｏｎ＜｛ｆｓｃｎ、ｆｓｙｎ｝ｍｉｎ  ……（４）
【００６４】
なお、｛ｆｓｃｎ、ｆｓｙｎ｝ｍｉｎは、ｆｓｃｎとｆｓｙｎのうち、小さい方を選択するという意味である。
【００６５】
ｔ１≦ｔ≦ｔ２のタイミングで射出され、ポリゴンミラー１９の偏向反射面で反射された光束の光路が図８に示されている。ここで、ｔ＝ｔ１のときに偏向反射面で反射された光束をＸＹ面に投影した直線をＬ１、ｔ＝ｔ２のときに偏向反射面で反射された光束をＸＹ面に投影した直線をＬ２とする。直線Ｌ１と直線Ｌ２は偏向反射面の角度が異なるため平行にはならず、各直線を延長させれば必ず交わる。この交点をＰとし、該交点Ｐと受光素子３３が略共役関係となるように集光レンズ３２を配置すると、ｔ１≦ｔ≦ｔ２のタイミングで射出される光束は、必然的に受光素子３３上に停留することになり、極めて精度良く光量を求めることが可能となる。
【００６６】
当然のことながら、受光素子３３で光束の光量を精度よく測定するためには、受光素子３３の受光領域に充分な光量の光束が入射される必要がある。
【００６７】
ここでは、受光素子３３における光束の光量をＥｍｏｎ、ｔ５≦ｔ≦ｔ６のタイミングにおける被走査面上の光束の光量の最小値をＥｉｍｇとすると、次の（５）式が満足されるように設定されている。
【００６８】
Ｅｍｏｎ＞Ｅｉｍｇ  ……（５）
【００６９】
図９には、ポリゴンミラー１９に入射する光がｐ偏光の場合について、該入射光の入射角と偏向反射面での反射率との関係が示されている。これによると、入射光がｐ偏光の場合には、入射角が大きくなるにつれて反射率が低下する傾向にある。
【００７０】
そこで、本実施形態では、モニタ用光束の偏向反射面への入射角が、走査用光束の偏向反射面への入射角よりも小さくなるように、すなわち、有効走査領域の中央部（像高０の位置）を走査するタイミングにおけるポリゴンミラー１９での偏向角をθ０、受光素子３３に入射するタイミングにおけるポリゴンミラー１９での偏向角をθ１とすると、θ０＞θ１の関係が満足されるように設定している。この場合は、光源１４の発光部に供給される駆動電流Ｉｏｐの大きさを変化させることなく、光学的に上記（５）式の関係を満足させることができる。なお、本明細書では、「偏向角」とは、偏向反射面における入射光と射出光（反射光）のなす角をいうものとする。
【００７１】
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、面発光レーザアレイを含む光源１４、光源１４からの光束を回転軸まわりに回転しながら反射する偏向反射面を有するポリゴンミラー１９、光源１４からの光束が１つの偏向反射面で反射されている時間Ｔ、０＜ｔ１＜ｔ２＜ｔ３＜ｔ４＜ｔ５＜ｔ６＜Ｔの関係にある互いに異なる６種類の時間を用いて、ｔ１〜ｔ２の間に偏向反射面で反射された光束の光路上に配置された集光レンズ３２、該集光レンズ３２を介した光束を受光する受光素子３３、ｔ３〜ｔ４の間に偏向反射面で反射された光束の光路上に配置された集光レンズ２２、該集光レンズ２２を介した光束を受光する同期検知センサ２３、ｔ５〜ｔ６の間に偏向反射面で反射された光束の光路上に配置され、該光束を感光体ドラム１０３０に導く走査光学系などを備えている。
【００７２】
そして、集光レンズ３２の主走査対応方向に関する焦点距離は、集光レンズ２２の主走査方向に関する焦点距離よりも小さい。
【００７３】
この場合は、走査制御装置によってＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌ）が精度良く行われるため、安定した光走査を行うことが可能となる。
【００７４】
また、光源１４が、２次元アレイを有しているため、同時に複数の走査を行うことが可能となる。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
ところで、上記光量モニタ系において、平行光束が集光レンズ３２に入射すると、その集光位置は、上記実施形態における受光素子３３の前方に存在する。そこで、受光素子３３上の光スポットは場合によってはかなりぼやけている可能性がある。これは、仮にカップリングレンズ１５の機能が、発散性の光束を弱い発散性の光束、或いは弱い収束性の光束に変換するものであったとしても、大差はない。このとき、受光素子３３の受光領域が小さいと、受光素子３３の受光領域から光スポットがはみ出してしまい、充分な光量を得られないばかりか、環境温度の変動などにより光束の方向が変動すると、光量の情報が不正確になるおそれがある。
【００７８】
このようなおそれがある場合には、一例として図１０に示されるように、前記交点Ｐの集光レンズ３２による共役点Ｑに対して、受光素子３３をポリゴンミラー１９の側へシフトさせることが好ましい。一例として図１１（Ａ）には、共役点Ｑに受光素子３３が配置されたときの光スポットが示され、図１１（Ｂ）には、図１０における位置Ｒに受光素子３３が配置されたときの光スポットが示されている。
【００７９】
また、この場合、受光素子３３における受光領域の形状を、一例として図１２に示されるように、主走査対応方向を長辺とする長方形状とすることにより、ｔ１≦ｔ≦ｔ２のタイミングで射出される光束の停留時間を長くすることができる。
【００８０】
このとき、一例として図１３に示されるように、集光レンズ３２は、アナモフィックレンズ（或いはアナモフィックミラー）とし、副走査対応方向に関してポリゴンミラー１９の偏向反射面と受光素子３３が共役関係となるように設定するのが好ましい。
【００８１】
一般的には、シリンドリカルレンズ１７の作用により、ポリゴンミラー１９の偏向反射面に入射する光束は、偏向反射面上で副走査対応方向に絞られているので、上記共役関係があれば、偏向反射面の倒れによる受光素子３３上における副走査対応方向に関する光スポットの位置ずれを補正することができるばかりでなく、副走査対応方向に絞られた光スポットが受光素子３３上に結像される。
【００８２】
また、上記実施形態では、光源１４から射出される光束の偏光状態が、ポリゴンミラー１９に対してｐ偏光と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。
【００８３】
ポリゴンミラー１９に入射する光がｐ偏光及びｓ偏光の場合について、各入射光の入射角と偏向反射面での反射率との関係が、一例として図１４に示されている。この図１４に示されるように、入射光がｐ偏光の場合には、入射角が大きくなるにつれて反射率が低下する傾向にあるが、入射光がｓ偏光の場合には、入射角が大きくなるにつれて反射率が上昇する傾向にある。
【００８４】
そこで、ポリゴンミラー１９に入射する光をｓ偏光にした場合には、θ０＜θ１の関係が満足されるように光量モニタ系を配置する（図１５参照）ことにより、光源１４の発光部に供給される駆動電流Ｉｏｐの大きさを変化させることなく、光学的に上記（５）式の関係を満足させることができる。
【００８５】
なお、上記実施形態では、ポリゴンミラー１９が時計回りに回転する場合について説明したが、ポリゴンミラー１９が時計回りに回転する場合であっても、上述した光源１４から射出される光束の偏光状態と各偏向角（θ０、θ１）との関係が満足されれば良い。
【００８６】
また、上記実施形態では、モニタ光学系が集光レンズ３２のみで構成される場合について説明したが、これに限らず、モニタ光学系が複数の光学素子から構成されていても良い。
【００８７】
また、上記実施形態では、同期検知光学系が集光レンズ２２のみで構成される場合について説明したが、これに限らず、同期検知光学系が複数の光学素子から構成されていても良い。
【００８８】
また、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。
【００８９】
また、上記実施形態では、光源１４が２次元アレイ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。例えば、２次元アレイに代えて、１次元アレイを用いても良いし、１つの発光部を有する面発光レーザ素子を用いても良い。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
また、例えば、図１９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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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における光量モニタ系及び同期検知系と同様な光量モニタ系及び同期検知系を有している。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。
【０１０８】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
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。
【符号の説明】
【０１１０】
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）、２２…集光レンズ（同期検知光学系）、２３…同期検知センサ（同期検知用受光素子）、３２…集光レンズ（モニタ光学系）、３３…受光素子（モニタ用受光素子）、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…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）、Ｍ１〜Ｍ３…折り返しミラー（走査光学系の一部）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１１】
【特許文献１】特開２００５−２７４６７８号公報
【特許文献２】特開２００７−２９８５６３号公報
【図１】
0005573493.tif 000004
【図２】
0005573493.tif 000005
【図３】
0005573493.tif 000006
【図４】
0005573493.tif 000007
【図５】
0005573493.tif 000008
【図６】
0005573493.tif 000009
【図７】
0005573493.tif 000010
【図８】
0005573493.tif 000011
【図９】
0005573493.tif 000012
【図１０】
0005573493.tif 000013
【図１１】
0005573493.tif 000014
【図１２】
0005573493.tif 000015
【図１３】
0005573493.tif 000016
【図１４】
0005573493.tif 000017
【図１５】
0005573493.tif 000018
【図１６】
0005573493.tif 000019
【図１７】
0005573493.tif 000020