(57)【要約】【課題】光により被走査面上を安定して走査する。【解決手段】シリンダレンズ２０４ａからの光Ｂｋ及びシリンダレンズ２０４ｂからの光Ｂｃは、いずれもポリゴンミラー１０４の偏向反射面の法線方向ＲＨに対して−Ｚ側に傾斜してポリゴンミラー１０４に入射するように設定する。また、シリンダレンズ２０４ｃからの光Ｂｍ及びシリンダレンズ２０４ｄからの光Ｂｙは、いずれもポリゴンミラー１０４の偏向反射面の法線方向ＲＨに対して＋Ｚ側に傾斜してポリゴンミラー１０４に入射するように設定する。すなわち、ポリゴンミラー１０４の−Ｘ側に入射する光及び＋Ｘ側に入射する光は、少なくとも副走査方向に関して、ポリゴンミラー１０４の法線方向に対して互いに反対側に傾斜している。【選択図】図６
2008197187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光により複数の被走査面を走査する光走査装置であって、
複数の発光部を有する少なくとも１つの光源と；
前記少なくとも１つの光源からの光を偏向する偏向反射面を有する偏向器と；
前記複数の被走査面に個別に対応し、前記偏向器で偏向された光を対応する被走査面に集光する複数の走査光学系と；
前記少なくとも１つの光源から射出される光の光量をモニタするモニタ光学系と；を備え、
前記偏向器の一側に入射する光は、少なくとも副走査方向に関して、前記偏向反射面の法線方向に対して傾斜した方向から入射することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記複数の発光部は、２次元的に配列されている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】
前記複数の発光部は、副走査方向に対応する方向に関して両端に位置する２つの発光部の間隔が、主走査方向に対応する方向に関して両端に位置する２つの発光部の間隔よりも小さい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】
前記複数の走査光学系のそれぞれは、光の光路を折り曲げる少なくとも１枚のミラーを含み、各走査光学系のミラー枚数の差は偶数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。
【請求項５】
前記偏向器に入射する光は、前記偏向器の他側に入射する光を更に含み、
前記一側に入射する光及び前記他側に入射する光は、少なくとも副走査方向に関して、前記偏向反射面の法線方向に対して互いに反対側に傾斜してい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走査装置。
【請求項６】
前記一側に入射する光及び前記他側に入射する光は、前記偏向反射面の法線方向に対する傾斜の大きさが互いに同じであることを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記偏向器に入射する光は、同じ偏向反射面の少なくとも副走査方向に関して互いに異なる位置に入射する第１の光と第２の光を含み、
前記第１の光及び前記第２の光は、前記偏向反射面の法線方向に対する傾斜角が互いに同じ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】
前記偏向器の一側に入射する光は、第１の光と第２の光を含み、
前記第１の光及び前記第２の光は、前記偏向反射面の法線方向に対する傾斜角が互いに異な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が含まれる光を走査する少なくとも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；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７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、光により被走査面上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、画像形成装置は光走査装置を備え、感光性を有するドラムの軸方向にポリゴンスキャナ（例えば、ポリゴンミラー）を用いてレーザ光を走査しつつ、ドラムを回転させ潜像を形成する方法が一般的である。このような電子写真の分野では、画像品質を向上させるために画像の高密度化、及び操作性を向上させるために画像出力の高速化が画像形成装置に求められている。
【０００３】
上記高密度化と高速化を両立させる方法の一つとして、ポリゴンスキャナを高速回転させることが考えられるが、この方法では、ポリゴンスキャナにおける騒音の増大、消費電力の増大、及び耐久性の低下を生じてしまう。
【０００４】
また、高密度化と高速化を両立させる他の方法として、光源から射出される光のマルチビーム化がある。このマルチビーム化を実現させる方式としては、（１）端面発光レーザを複数個組み合わせる方式、（２）端面発光レーザの1次元アレイを用いる方式、（３）垂直共振器型の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）の２次元アレイを用いる方式、が考えられる。
【０００５】
上記（１）の方式では、汎用のレーザを用いることができるため安価となるが、レーザとカップリングレンズとの間の相対的な位置関係を複数の光で安定的に保つのが困難であり、被走査面上に形成される複数の走査線における互いに隣接する２つの走査線の間隔（以下では、便宜上「走査線間隔」と略述する）が不均一になるおそれがある。また、この（１）の方式では、実用上、光源の数に限界があり、高密度化及び高速化に限界がある。上記（２）の方式では、走査線間隔を均一にすることができるが、素子の消費電力が大きくなるという不都合がある。また、光源の数を極端に増やすと、光学系の光軸からのビームのずれ量が大きくなり、いわゆる光学性能が劣化するおそれがある。
【０００６】
一方、上記（３）の方式では、消費電力が端面発光レーザに比べて一桁程度小さく、より多くの光源を容易に２次元的に集積することが可能である。
【０００７】
例えば、特許文献１には、発光素子とその駆動回路が搭載され、画像形成装置本体に固定される筐体に取り付けられる第１の基板と、前記画像形成装置本体からのハーネスを接続するコネクターが搭載され、前記第１の基板とは分離されて、前記筐体に取り付けられる第２の基板と、前記第１の基板の端子と前記第２の基板の端子とを、電気的に接続する弾性変形可能な接続部材と、を有する光走査装置が開示されている。
【０００８】
また、特許文献２には、独立して変調可能な複数の発光点を二次元的の配設した光源と、前記光源から射出した発散光をカップリングするカップリングレンズと、からなる組みを複数組み合わせて構成した光源装置、該光源装置を搭載した光走査装置、該光走査装置を搭載した画像形成装置が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２８７２９２号公報
【特許文献２】特開２００５−２５０３１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、通常、光走査装置では、温度変化や経時変化に伴い光量が変化し、画像上で濃度むらが発生するのを抑制するため、光源から射出される光の光量をフォトダイオード等のディテクタでモニタし、その結果に基づいて、出力レベルを制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｏｒｏｌ）を実施している。この場合、端面発光レーザでは、光が前後２方向へ射出されるため、前方へ射出される光を走査用とし、後方へ射出される光をモニタ用とすれば、走査用の光が光源に戻ってきてもモニタ結果への影響は少ない。しかしながら、面発光レーザでは、光が一方向しか射出されないため、射出された光を分割あるいは分岐して一方を走査用とし、他方をモニタ用とする必要がある。このときには、光源への戻り光がモニタ結果に影響を及ぼすおそれがあった。
【００１１】
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、光により被走査面上を安定して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。
【００１２】
また、本発明の第２の目的は、高品質の画像を高速で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】
【００１３】
本発明は、第１の観点からすると、光により複数の被走査面を走査する光走査装置であって、複数の発光部を有する少なくとも１つの光源と；前記少なくとも１つの光源からの光を偏向する偏向反射面を有する偏向器と；前記複数の被走査面に個別に対応し、前記偏向器で偏向された光を対応する被走査面に集光する複数の走査光学系と；前記少なくとも１つの光源から射出される光の光量をモニタするモニタ光学系と；を備え、前記偏向器の一側に入射する光は、少なくとも副走査方向に関して、前記偏向反射面の法線方向に対して傾斜した方向から入射することを特徴とする光走査装置である。
【００１４】
なお、本明細書では、副走査方向に関して、偏向器に入射する光の偏向反射面の法線方向に対する傾斜の大きさが同じであっても、法線方向に対する傾斜方向が異なる場合は、異なる傾斜角であるものとする。
【００１５】
これによれば、偏向器の一側に入射する光は、少なくとも副走査方向に関して、偏向反射面の法線方向に対して傾斜した方向から入射するように構成されている。この場合は、光源から射出され偏向反射面で反射された光が、光源側に戻ることを防止でき、光源から射出される光の光量を精度良くモニタすることができる。その結果、光により被走査面上を安定して走査することが可能となる。
【００１６】
本発明は、第２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が含まれる光を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。
【００１７】
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、その結果として、高品質の画像を高速で形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図８（Ｂ）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プリンタ１０の概略構成が示されている。なお、本明細書では、主走査方向をＹ軸方向、副走査方向をＺ軸方向、これらに直交する方向をＸ軸方向として説明する。
【００１９】
このプリンタ１０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１０１０、４個の感光体ドラム（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）、４個の帯電チャージャ（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ）、４個の現像ローラ（３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ）、４個のトナーカートリッジ（３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ）、４個のクリーニングケース（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ）、転写ベルト４０、給紙トレイ６０、給紙コロ５４、レジストローラ対５６、定着ローラ５０、排紙トレイ７０、排紙ローラ５８、上記各部を統括的に制御する不図示の制御装置などを備えている。
【００２０】
感光体ドラム３０ａ、帯電チャージャ３２ａ、現像ローラ３３ａ、トナーカートリッジ３４ａ、及びクリーニングケース３１ａ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。
【００２１】
感光体ドラム３０ｂ、帯電チャージャ３２ｂ、現像ローラ３３ｂ、トナーカートリッジ３４ｂ、及びクリーニングケース３１ｂ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。
【００２２】
感光体ドラム３０ｃ、帯電チャージャ３２ｃ、現像ローラ３３ｃ、トナーカートリッジ３４ｃ、及びクリーニングケース３１ｃ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。
【００２３】
感光体ドラム３０ｄ、帯電チャージャ３２ｄ、現像ローラ３３ｄ、トナーカートリッジ３４ｄ、及びクリーニングケース３１ｄ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。
【００２４】
各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。すなわち、各感光体ドラムの表面が被走査面である。そして、各感光体ドラムは、長手方向をＹ軸方向とし、Ｘ軸方向に関して等間隔に配置されている。なお、各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図１における面内で時計回り（矢印方向）に回転するものとする。
【００２５】
各帯電チャージャは、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。
【００２６】
光走査装置１０１０は、上位装置（例えば、パソコン）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。なお、この光走査装置１０１０の構成については後述する。
【００２７】
トナーカートリッジ３４ａ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３３ａに供給される。トナーカートリッジ３４ｂ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３３ｂに供給される。トナーカートリッジ３４ｃにはマゼンダトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ３３ｃに供給される。トナーカートリッジ３４ｄ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３３ｄに供給される。
【００２８】
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（以下、便宜上「トナー画像」という）は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト４０の方向に移動する。
【００２９】
ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト４０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。
【００３０】
給紙トレイ６０には記録紙が格納されている。この給紙トレイ６０の近傍には給紙コロ５４が配置されており、該給紙コロ５４は、記録紙を給紙トレイ６０から１枚づつ取り出し、レジストローラ対５６に搬送する。該レジストローラ対５６は、所定のタイミングで記録紙を転写ベルト４０に向けて送り出す。これにより、転写ベルト４０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５０に送られる。
【００３１】
この定着ローラ５０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５８を介して排紙トレイ７０に送られ、排紙トレイ７０上に順次スタックされる。
【００３２】
各クリーニングケースは、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、再度対応する帯電チャージャの位置に戻る。
【００３３】
光走査装置１０１０は、一例として図２に示されるように、２個の光源ユニット（２００ａ、２００ｂ）、２個の開口板（２０１ａ、２０１ｂ）、２個の光分割プリズム（２０２ａ、２０２ｂ）、４個のシリンドリカルレンズ（２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄ）、ポリゴンミラー１０４、４個のｆθレンズ（１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ）、８個の折り返しミラー（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ、１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄ）、４個のトロイダルレンズ（１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、１０７ｄ）、２個の収束レンズ（１５６ａ、１５６ｂ）、及び２個の受光素子（１５７ａ、１５７ｂ）などを備えている。
【００３４】
各光源ユニットのそれぞれは、４０個の発光部が１つの基板上に形成されたＶＣＳＥＬの２次元アレイ（２次元アレイ１００とする）を有する光源、及びカップリングレンズを備えている。
【００３５】
この２次元アレイ１００は、一例として図３に示されるように、主走査方向に対応する方向（以下では、便宜上「Ｍ方向」ともいう）から副走査方向に対応する方向（以下では、便宜上「Ｓ方向」ともいう）に向かって傾斜角αをなす方向（以下では、便宜上「Ｔ方向」という）に沿って１０個の発光部１０１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１０１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。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ものとする。
【００３６】
そして、一例として、Ｍ方向に関して両端に位置する２つの発光部の間隔は２７０μｍ、Ｓ方向に関して両端に位置する２つの発光部の間隔は１３５μｍである。
【００３７】
各発光部１０１は、７８０ｎｍ帯のＶＣＳＥＬであり、一例として図４に示されるように、ｎ―ＧａＡｓ基板１１１上に、下部反射鏡１１２、スペーサー層１１３、活性層１１４、スペーサー層１１５、上部反射鏡１１７、及びｐコンタクト層１１８などの半導体層が、順次積層されている。なお、以下では、これら複数の半導体層が積層されているものを、便宜上「積層体」ともいう。また、活性層１１４近傍の拡大図が図５に示されている。
【００３８】
下部反射鏡１１２は、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層（低屈折率層１１２ａとする）とｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層（高屈折率層１１２ｂとする）とをペアとして、４０．５ペア有している。各屈折率層はいずれも、発振波長をλとするとλ／４の光学厚さとなるように設定されている。なお、低屈折率層１１２ａと高屈折率層１１２ｂとの間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた組成傾斜層（図示省略）が設けられている。
【００３９】
スペーサー層１１３は、Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓからなる層である。
【００４０】
活性層１１４は、図５に示されるように、Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓからなる量子井戸層１１４ａとＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる障壁層１１４ｂを有している。
【００４１】
スペーサー層１１５は、Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓからなる層である。
【００４２】
スペーサー層１１３と活性層１１４とスペーサー層１１５とからなる部分は、共振器構造体とも呼ばれており、その厚さが１波長（ここでは、波長λ＝７８０ｎｍ）の光学厚さとなるように設定されている（図５参照）。
【００４３】
上部反射鏡１１７は、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層（低屈折率層１１７ａとする）とｐ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層（高屈折率層１１７ｂとする）とをペアとして、２４ペア有している。各屈折率層はいずれも、λ／４の光学厚さとなるように設定されている。なお、低屈折率層１１７ａと高屈折率層１１７ｂとの間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた組成傾斜層（図示省略）が設けられている。
【００４４】
上部反射鏡１１７における共振器構造体からλ／４離れた位置には、ＡｌＡｓからなる被選択酸化層１１６が設けられている。
【００４５】
次に、上記２次元アレイ１００の製造方法について簡単に説明する。
【００４６】
（１）上記積層体を有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）あるいは分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）を用いた結晶成長によって作成する。
【００４７】
（２）それぞれが発光部となる複数の領域の各周囲にドライエッチング法により溝を形成し、いわゆるメサ部を形成する。ここでは、エッチング底面は下部反射鏡１１２中に達するように設定されている。なお、エッチング底面は少なくとも被選択酸化層１１６を超えたところにあれば良い。これにより、被選択酸化層１１６が溝の側壁に現れることとなる。また、メサ部の大きさ（直径）は、１０μｍ以上であることが好ましい。あまり小さいと素子動作時に熱がこもり、発光特性に悪影響を及ぼすおそれがあるからである。さらに、溝の幅は５μｍ以上であることが好ましい。溝の幅があまり狭いとエッチングの制御が難しくなるからである。
【００４８】
（３）溝が形成された積層体を水蒸気中で熱処理し、選択的にメサ部における被選択酸化層１１６の一部を酸化してＡｌｘＯｙの絶縁物層に変える。このとき、メサ部の中央部には、被選択酸化層１１６における酸化されていないＡｌＡｓ領域が残留する。これにより、発光部の駆動電流の経路をメサ部の中央部だけに制限する、いわゆる電流狭窄構造が形成される。
【００４９】
（４）各メサ部の上部電極１０３が形成される領域及び光出射部１０２を除いて、例えば厚さ１５０ｎｍのＳｉＯ２保護層１２０を設け、さらに各溝にポリイミド１１９を埋め込んで平坦化する。
【００５０】
（５）各メサ部におけるｐコンタクト層１１８上の光出射部１０２を除いた領域に上部電極１０３をそれぞれ形成し、積層体の周辺に各ボンディングパッド（不図示）を形成する。そして、各上部電極１０３とそれぞれに対応するボンディングパッドとを繋ぐ各配線（不図示）を形成する。
【００５１】
（６）積層体裏面に下部電極（ｎ側共通電極）１１０を形成する。
【００５２】
（７）積層体を複数のチップに切断する。
【００５３】
前記カップリングレンズは、２次元アレイ１００からの光を略平行光とする。
【００５４】
図２に戻り、開口板２０１ａは、開口部を有し、光源ユニット２００ａからの光のビーム径を規定する。開口板２０１ｂは、開口部を有し、光源ユニット２００ｂからの光のビーム径を規定する。各開口板はいずれも、開口部の周囲で反射された光をモニタ用として利用するため、対応する光源ユニットに対して傾斜して配置されている。また、これにより、開口部の周囲で反射された光が光源ユニットに戻るのを防止できる。
【００５５】
光分割プリズム２０２ａは、開口板２０１ａの開口部を通過した光をＺ軸方向に所定間隔をもって互いに平行な２つの光に分割する。光分割プリズム２０２ｂは、開口板２０１ｂの開口部を通過した光をＺ軸方向に所定間隔をもって互いに平行な２つの光に分割する。
【００５６】
シリンダレンズ２０４ａは、光分割プリズム２０２ａからの２つの光のうち−Ｚ側の光（以下、便宜上「ブラック光」ともいう）の光路上に配置され、ブラック光をポリゴンミラー１０４の偏向反射面近傍で副走査方向に関して収束する。
【００５７】
シリンダレンズ２０４ｂは、光分割プリズム２０２ａからの２つの光のうち＋Ｚ側の光（以下、便宜上「シアン光」ともいう）の光路上に配置され、シアン光をポリゴンミラー１０４の偏向反射面近傍で副走査方向に関して収束する。
【００５８】
シリンダレンズ２０４ｃは、光分割プリズム２０２ｂからの２つの光のうち＋Ｚ側の光（以下、便宜上「マゼンダ光」ともいう）の光路上に配置され、マゼンダ光をポリゴンミラー１０４の偏向反射面近傍で副走査方向に関して収束する。
【００５９】
シリンダレンズ２０４ｄは、光分割プリズム２０２ｂからの２つの光のうち−Ｚ側の光（以下、便宜上「イエロー光」ともいう）の光路上に配置され、イエロー光をポリゴンミラー１０４の偏向反射面近傍で副走査方向に関して収束する。
【００６０】
ポリゴンミラー１０４は、２段構造の４面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。そして、１段目（下段）の偏向反射面ではシリンダレンズ２０４ａからの光及びシリンダレンズ２０４ｄからの光がそれぞれ偏向され、２段目（上段）の偏向反射面ではシリンダレンズ２０４ｂからの光及びシリンダレンズ２０４ｃからの光がそれぞれ偏向されるように配置されている。また、１段目の偏向反射面及び２段目の偏向反射面は、互いに位相が４５°ずれて回転し、光の走査は１段目と２段目とで交互に行われる。
【００６１】
シリンダレンズ２０４ａからの光及びシリンダレンズ２０４ｂからの光は、互いに平行な光であり、ポリゴンミラー１０４の−Ｘ側に入射する。また、シリンダレンズ２０４ｃからの光及びシリンダレンズ２０４ｄからの光は、互いに平行な光であり、ポリゴンミラー１０４の＋Ｘ側に入射する。
【００６２】
ｆθレンズ１０５ａ及びｆθレンズ１０５ｂは、ポリゴンミラー１０４の−Ｘ側に配置され、ｆθレンズ１０５ｃ及びｆθレンズ１０５ｄは、ポリゴンミラー１０４の＋Ｘ側に配置されている。
【００６３】
すなわち、光走査装置１０１０は、対向走査方式の光走査装置である。
【００６４】
そして、ｆθレンズ１０５ａとｆθレンズ１０５ｂはＺ軸方向に積層され、ｆθレンズ１０５ａは１段目の偏向反射面に対向し、ｆθレンズ１０５ｂは２段目の偏向反射面に対向している。また、ｆθレンズ１０５ｃとｆθレンズ１０５ｄはＺ軸方向に積層され、ｆθレンズ１０５ｃは２段目の偏向反射面に対向し、ｆθレンズ１０５ｄは１段目の偏向反射面に対向している。
【００６５】
そこで、ポリゴンミラー１０４で偏向されたブラック光はｆθレンズ１０５ａに入射し、イエロー光はｆθレンズ１０５ｄに入射し、たシアン光はｆθレンズ１０５ｂに入射し、マゼンダ光はｆθレンズ１０５ｃに入射する。
【００６６】
この光走査装置１０１０では、一例として図６（Ａ）に示されるように、シリンダレンズ２０４ａからの光Ｂｋ及びシリンダレンズ２０４ｂからの光Ｂｃは、いずれもポリゴンミラー１０４の偏向反射面の法線方向ＲＨに対して−Ｚ側に傾斜してポリゴンミラー１０４に入射するように設定されている。また、シリンダレンズ２０４ｃからの光Ｂｍ及びシリンダレンズ２０４ｄからの光Ｂｙは、いずれもポリゴンミラー１０４の偏向反射面の法線方向ＲＨに対して＋Ｚ側に傾斜してポリゴンミラー１０４に入射するように設定されている。すなわち、ポリゴンミラー１０４の−Ｘ側に入射する光及び＋Ｘ側に入射する光は、少なくとも副走査方向に関して、ポリゴンミラー１０４の法線方向に対して互いに反対側に傾斜している。
【００６７】
また、シリンダレンズ２０４ａからの光Ｂｋの傾斜角とシリンダレンズ２０４ｂからの光Ｂｃの傾斜角は、互いに等しく、シリンダレンズ２０４ｃからの光Ｂｍの傾斜角とシリンダレンズ２０４ｄからの光Ｂｙの傾斜角は、互いに等しい。
【００６８】
さらに、シリンダレンズ２０４ａからの光Ｂｋ及びシリンダレンズ２０４ｂからの光Ｂｃの傾斜角の大きさと、シリンダレンズ２０４ｃからの光Ｂｍ及びシリンダレンズ２０４ｄからの光Ｂｙの傾斜角の大きさは、互いに等しい。ここでは、一例として、傾斜角の大きさは０．７度に設定している。
【００６９】
仮に、一例として図６（Ｂ）に示されるように、シリンダレンズ２０４ｃからの光Ｂｍ及びシリンダレンズ２０４ｄからの光Ｂｙも、いずれもポリゴンミラー１０４の偏向反射面の法線方向ＲＨに対して−Ｚ側に傾斜してポリゴンミラー１０４に入射する場合や、一例として図６（Ｃ）に示されるように、ポリゴンミラー１０４の入射する全ての光が、副走査方向に関して、ポリゴンミラー１０４の偏向反射面の法線方向と一致している場合には、ポリゴンミラー１０４を挟んで配置された一方のｆθレンズからの反射光がフレア光として他方のｆθレンズに入射することとなる。
【００７０】
ｆθレンズ１０５ａを透過したブラック光は、折り返しミラー１０６ａ、トロイダルレンズ１０７ａ、及び折返しミラー１０８ａを介して、感光体ドラム３０ａ上にスポット状に結像する（図７参照）。
【００７１】
ｆθレンズ１０５ｂを透過したシアン光は、折り返しミラー１０６ｂ、トロイダルレンズ１０７ｂ、及び折返しミラー１０８ｂを介して、感光体ドラム３０ｂ上にスポット状に結像する（図７参照）。
【００７２】
ｆθレンズ１０５ｃを透過したマゼンダ光は、折り返しミラー１０６ｃ、トロイダルレンズ１０７ｃ、及び折返しミラー１０８ｃを介して、感光体ドラム３０ｃ上にスポット状に結像する（図７参照）。
【００７３】
ｆθレンズ１０５ｄを透過したイエロー光は、折り返しミラー１０６ｄ、トロイダルレンズ１０７ｄ、及び折返しミラー１０８ｄを介して、感光体ドラム３０ｄ上にスポット状に結像する（図７参照）。
【００７４】
すなわち、光走査装置１０１０は、４個の感光体ドラムに個別に対応し、ポリゴンミラー１０４で偏向された複数の光を対応する感光体ドラムに集光する４つの走査光学系を有している。
【００７５】
また、この光走査装置１０１０では、感光体ドラム３０ａに向かう光の光路を曲げる折り返しミラーの枚数、感光体ドラム３０ｂに向かう光の光路を曲げる折り返しミラーの枚数、感光体ドラム３０ｃに向かう光の光路を曲げる折り返しミラーの枚数、及び感光体ドラム３０ｄに向かう光の光路を曲げる折り返しミラーの枚数は、いずれも２枚である。すなわち、各感光体ドラムにそれぞれ対応して設けられた折り返しミラーの枚数の差は偶数である。これにより、一例として図８（Ａ）に示されるように、各感光体ドラムにおける走査線の曲がり方向が同一方向となり、色ずれを容易に低減することができる。仮に、感光体ドラム３０ｄに対応して設けられた折り返しミラーの枚数と他の３つの感光体ドラムに対応して設けられた折り返しミラーの枚数との差が１枚の場合には、一例として図８（Ｂ）に示されるように、感光体ドラム３０ｄにおける走査線の曲がり方向が反対となり、色ずれが大きくなる。
【００７６】
収束レンズ１５６ａは、開口板２０１ａで反射された光の光路上に配置され、開口板２０１ａで反射された光を集光する。収束レンズ１５６ｂは、開口板２０１ｂで反射された光の光路上に配置され、開口板２０１ｂで反射された光を集光する。
【００７７】
受光素子１５７ａは、収束レンズ１５６ａを介した光の集光位置に配置され、収束レンズ１５６ａを介した光を受光する。受光素子１５７ｂは、収束レンズ１５６ｂを介した光の集光位置に配置され、収束レンズ１５６ｂを介した光を受光する。
【００７８】
各受光素子は、それぞれ受光量に応じた信号（光電変換信号）を出力する。
【００７９】
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、開口板と収束レンズとによってモニタ光学系が構成されている。
【００８０】
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、４０個の発光部を有する２つの光源（２００ａ、２００ｂ）と、２つの光源からの光を偏向する偏向反射面を有するポリゴンミラー１０４と、４個の感光体ドラム（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）に個別に対応し、ポリゴンミラー１０４で偏向された光を対応する感光体ドラムに集光する４つの走査光学系と、各光源から射出される光の光量をそれぞれモニタする２つのモニタ光学系とを備え、ポリゴンミラー１０４の−Ｘ側に入射する光及び＋Ｘ側に入射する光は、少なくとも副走査方向に関して、ポリゴンミラー１０４の法線方向に対して互いに反対側に傾斜している。これにより、各光源ユニットから射出され偏向反射面で反射された光が、光源側に戻ることを抑制できる。従って、各光源から射出される光の光量を精度良くモニタすることができ、その結果、光により感光体ドラム面上を安定して走査することが可能となる。
【００８１】
また、本実施形態では、４つの走査光学系のそれぞれは、光の光路を折り曲げる２枚のミラーを含み、各走査光学系のミラー枚数の差は０である。これにより、色ずれの発生を抑えることができる。
【００８２】
また、本実施形態では、ポリゴンミラー１０４の−Ｘ側に入射する光及び＋Ｘ側に入射する光が、少なくとも副走査方向に関して、ポリゴンミラー１０４の法線方向に対して互いに反対側に傾斜しているため、ポリゴンミラー１０４を挟んで配置された一方のｆθレンズからの反射光がフレア光として他方のｆθレンズに入射することを防止できる。
【００８３】
ところで、マルチビーム光源を用いて副走査方向の書込密度を大きくする方法には、（１）光源から射出された光が被走査面上に到達するまでの光路上に設けられた光学系の副走査方向の横倍率を小さくする方法と、（２）副走査方向の発光部間隔（図３における符号ｃ）を小さくする方法とがある。しかしながら、（１）の方法では、被走査面上でのビーム径を規定する開口板において、開口部の副走査方向の幅を小さくする必要があり、光量不足となる。一方、（２）の方法では、発光部間の熱干渉の影響や、各発光部からの配線を通すために必要なスペースの確保が困難になる。
【００８４】
本実施形態では、複数の発光部は２次元的に配列され、主走査方向に対応する方向に関して両端に位置する２つの発光部の間隔が、副走査方向に対応する方向に関して両端に位置する２つの発光部の間隔よりも大きいため、各発光部間の熱干渉の影響低減や、各発光部の配線を通すために必要なスペースを確保しつつ、副走査方向の発光部間隔を小さくすることができる。
【００８５】
また、本実施形態に係るプリンタ１０によると、光により被走査面上を安定して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高速で形成することが可能となる。
【００８６】
なお、上記実施形態では、２次元アレイ１００の各メサ部の形状が円形状の場合について説明したが、これに限らず、例えば楕円形状、正方形状、長方形状など任意の形状であっても良い。
【００８７】
また、上記実施形態では、１つの発光部列を構成する発光部の個数が１０個、発光部列の数が４列の場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。この場合に、複数の発光部が２次元的に配列され、主走査方向に対応する方向に関して両端に位置する２つの発光部の間隔が、副走査方向に対応する方向に関して両端に位置する２つの発光部の間隔よりも大きいことが好ましい。
【００８８】
また、上記実施形態では、Ｍ方向に関して両端に位置する２つの発光部の間隔が２７０μｍ、Ｓ方向に関して両端に位置する２つの発光部の間隔が１３５μｍ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。Ｍ方向に関して両端に位置する２つの発光部の間隔が、Ｓ方向に関して両端に位置する２つの発光部の間隔よりも大きいことが好ましい。
【００８９】
また、上記実施形態では、ポリゴンミラー１０４に入射する光の傾斜角の大きさが、少なくとも副走査方向に関して、ポリゴンミラー１０４の法線方向に対して０．７度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。但し、傾斜角が大きくなると、波面収差が大きくなるので、傾斜角の大きさは０．５度〜１．０度の範囲内であることが好ましい。
【００９０】
また、上記実施形態では、ポリゴンミラー１０４が、２段構造の４面鏡で構成されている場合について説明したが、これに限らず、例えば、ポリゴンミラー１０４が、１段構造の４面鏡で構成されていても良い。この場合に、一例として図９に示されるように、シリンダレンズ２０４ａからの光Ｂｋ及びシリンダレンズ２０４ｂからの光Ｂｃが、副走査方向に関して偏向反射面の同じ位置に入射するときには、シリンダレンズ２０４ａからの光Ｂｋ及びシリンダレンズ２０４ｂからの光Ｂｃの傾斜角を互いに異なるものとするのが好ましい。同様に、シリンダレンズ２０４ｃからの光Ｂｍ及びシリンダレンズ２０４ｄからの光Ｂｙが、副走査方向に関して偏向反射面の同じ位置に入射するときには、シリンダレンズ２０４ｃからの光Ｂｍ及びシリンダレンズ２０４ｄからの光Ｂｙの傾斜角を互いに異なるものとするのが好ましい。例えば、光Ｂｃ及び光Ｂｙの傾斜角の大きさを０．７度、光Ｂｋ及び光Ｂｍの傾斜角の大きさを１．４６度としても良い。
【００９１】
また、上記実施形態では、光走査装置１０１０が対向走査方式の光走査装置の場合について説明したが、これに限らず、いわゆる片側走査方式の光走査装置であっても良い。この場合には、一例として図１０に示されるように、シリンダレンズ２０４ａからの光Ｂｋ、シリンダレンズ２０４ｂからの光Ｂｃ、シリンダレンズ２０４ｃからの光Ｂｍ、及びシリンダレンズ２０４ｄからの光Ｂｙは、いずれもポリゴンミラーの一側（図１０では−Ｘ側）に、入射する。このときに、各光が副走査方向に関して偏向反射面の異なる位置に入射するときには、各光の傾斜角を同じとすることができる。
【００９２】
また、上記実施形態において、一例として図１１〜図１３に示されるように、前記２次元アレイ１００に代えて、２次元アレイ１００の前記複数の半導体層のうちの一部の半導体層の材料を変更した２次元アレイ（２次元アレイ２００とする）を用いても良い。この２次元アレイ２００は、前記２次元アレイ１００における前記スペーサー層１１３をスペーサー層２１３に変更し、前記活性層１１４を活性層２１４に変更し、前記スペーサー層１１５をスペーサー層２１５に変更したものである。
【００９３】
スペーサー層２１３は、ワイドバンドギャップである（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる層である。
【００９４】
活性層２１４は、図１２に示されるように、圧縮歪が残留する組成であってバンドギャップ波長が７８０ｎｍとなる３層のＧａＩｎＰＡｓ量子井戸層２１４ａと格子整合する４層の引張歪みを有するＧａ０．６Ｉｎ０．４Ｐ障壁層２１４ｂとを有している。
【００９５】
スペーサー層２１５は、ワイドバンドギャップである（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる層である。
【００９６】
スペーサー層２１３と活性層２１４とスペーサー層２１５とからなる部分は、共振器構造体と呼ばれており、その厚さは１波長光学厚さとなるように設定されている（図１２参照）。
【００９７】
この２次元アレイ２００は、スペーサー層にＡｌＧａＩｎＰ系の材料が用いられているため、上記実施形態における前記２次元アレイ１００に比べて、スペーサー層と活性層とのバンドギャップ差を極めて大きく取ることができる。
【００９８】
図１３には、スペーサー層／量子井戸層の材料がＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系で、波長が７８０ｎｍ帯のＶＣＳＥＬ（以下では、便宜上、「ＶＣＳＥＬ＿Ａ」という）、スペーサー層／量子井戸層の材料がＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰＡｓ系で、波長が７８０ｎｍ帯のＶＣＳＥＬ（以下では、便宜上、「ＶＣＳＥＬ＿Ｂ」という）、及びスペーサー層／量子井戸層の材料がＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系で、波長が８５０ｎｍ帯のＶＣＳＥＬ（以下では、便宜上、「ＶＣＳＥＬ＿Ｃ」という）について、典型的な材料組成でのスペーサー層と量子井戸層のバンドギャップ差、及び障壁層と量子井戸層のバンドギャップ差が示されている。なお、ＶＣＳＥＬ＿Ａは、前記２次元アレイ１００のＶＣＳＥＬ１０１に対応し、ｘ＝０．７のＶＣＳＥＬ＿Ｂは、２次元アレイ２００におけるＶＣＳＥＬ（ＶＣＳＥＬ２０１という）に対応している。
【００９９】
これによれば、ＶＣＳＥＬ＿Ｂは、ＶＣＳＥＬ＿Ａはもとより、ＶＣＳＥＬ＿Ｃよりもバンドギャップ差を大きく取れることが判る。具体的には、ＶＣＳＥＬ＿Ｂでのスペーサー層と量子井戸層とのバンドギャップ差は７６７．３ｍｅＶであり、ＶＣＳＥＬ＿Ａの４６５．９ｍｅＶに比べて極めて大きい。また、障壁層と量子井戸層とのバンドギャップ差も同様に、ＶＣＳＥＬ＿Ｂに優位性があり、更に良好なキャリア閉じ込めが可能となる。
【０１００】
また、ＶＣＳＥＬ２０１は、量子井戸層が圧縮歪を有しているので、ヘビーホールとライトホールのバンド分離により利得の増加が大きくなり、高利得となるため、低閾値で高出力が可能となる。そして、このために、光取り出し側の反射鏡（ここでは上部反射鏡１１７）の反射率低減が可能となり、更なる高出力化を図ることができる。さらに、高利得化が可能であることから、温度上昇による光出力低下を抑えることができ、２次元アレイにおける各ＶＣＳＥＬの間隔をより狭くすることが可能である。
【０１０１】
また、ＶＣＳＥＬ２０１は、量子井戸層２１４ａ及び障壁層２１４ｂがいずれも、アルミニウム（Ａｌ）を含まない材料から構成されているので、活性層２１４への酸素の取り込みが低減される。その結果、非発光再結合センターの形成を抑えることができ、更なる長寿命化を図ることが可能となる。
【０１０２】
ところで、例えば、いわゆる書込み光学ユニットにＶＣＳＥＬの２次元アレイを用いる場合に、ＶＣＳＥＬの寿命が短いときには、書込み光学ユニットは使い捨てになる。しかしながら、ＶＣＳＥＬ２０１は、前述したように長寿命であるため、２次元アレイ２００を用いた書込み光学ユニットは、再利用が可能となる。従って、資源保護の促進及び環境負荷の低減を図ることができる。なお、このことは、ＶＣＳＥＬの２次元アレイを用いている他の装置にも同様である。
【０１０３】
なお、上記実施形態では、各発光部から射出されるレーザ光の波長が７８０ｎｍ帯の場合について説明したが、これに限らず、感光体ドラム９０１の感度特性に応じた波長であれば良い。なお、この場合には、各発光部を構成する材料の少なくとも一部、あるいは各発光部の構成の少なくとも一部が、発振波長に応じて変更される。
【０１０４】
また、上記実施形態において、色毎に光源ユニットを設けても良い。すなわち、光源ユニットが４個設けられても良い。
【０１０５】
また、上記実施形態では、画像形成装置としてタンデム方式のカラープリンタ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。例えば、プリンタ以外の画像形成装置（複写機、ファクシミリ、これらが集約された複合機）であっても、光走査装置１０１０を備えた画像形成装置であれば、高品質の画像を高速で形成することが可能となる。
【０１０６】
また、像担持体としてビームスポットの熱エネルギにより発色する発色媒体（ポジの印画紙）を用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により可視画像を直接、像担持体に形成することができる。
【０１０７】
また、上記実施形態では、画像形成装置として多色のプリンタの場合について説明したが、これに限らず、単色の画像形成装置であっても、高品質の画像を高速で形成することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
以上説明したように、本発明の光走査装置によれば、光により被走査面上を安定して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、高品質の画像を高速で形成するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の一実施形態に係るプリンタ１０の概略構成を示す図である。
【図２】図１における光走査装置を示す斜視図である。
【図３】図２における光源に含まれるＶＣＳＥＬの２次元アレイの各発光部の配列を説明するための図である。
【図４】図３の２次元アレイにおける各ＶＣＳＥＬの構造を説明するための図である。
【図５】図４のＶＣＳＥＬの一部を拡大した図である。
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、それぞれポリゴンミラーから各ｆθレンズに向かう光を説明するための図である。
【図７】図１における光走査装置を示す側面図である。
【図８】図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、それぞれ走査線の曲がりを説明するための図である。
【図９】図２におけるポリゴンミラーの変形例を説明するための図である。
【図１０】片側走査方式の場合を説明するための図である。
【図１１】ＶＣＳＥＬの変形例を説明するための図である。
【図１２】図１１のＶＣＳＥＬの一部を拡大した図である。
【図１３】図１１のＶＣＳＥＬの特性を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１０…プリンタ（画像形成装置）、３０ａ〜３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、１０４…ポリゴンミラー（偏向器）、１０５ａ〜１０５ｄ…ｆθレンズ（走査光学系の一部）、１０６ａ〜１０６ｄ…折り返しミラー（走査光学系の一部）、１０７ａ〜１０７ｄ…トロイダルレンズ（走査光学系の一部）、１０８ａ〜１０８ｄ…折り返しミラー（走査光学系の一部）、１５６ａ、１５６ｂ…収束レンズ（モニタ光学系の一部）、２００ａ…光源ユニット（光源）、２００ｂ…光源ユニット（光源）、２０１ａ、２０１ｂ…開口板（モニタ光学系の一部）、１０１０…光走査装置。
【図１】
2008197187.tif 000003
【図２】
2008197187.tif 000004
【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】
2008197187.tif 000009
【図８】
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【図９】
2008197187.tif 000011
【図１０】
2008197187.tif 000012
【図１１】
2008197187.tif 000013
【図１２】
2008197187.tif 000014
【図１３】
2008197187.tif 000015