(57)【要約】【課題】装置の小型化及び低コスト化を図るとともに、光ビーム利用効率の向上を図る。【解決手段】光源１０と受光素子２０との間の光ビームの光路上に配置されたカップリングレンズ１１と集光レンズ２１とからなる光学系（以下、モニタ光学系という）を、縮小系となるように構成する。これにより、受光素子２０の受光面の主走査方向の寸法、及び副走査方向の寸法を、光源１０のＶＣＳＥＬが配置される発光領域の主走査方向の寸法、及び副走査方向の寸法よりも小さくすることができる。【選択図】図４
2008268683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光ビームにより、被走査面を主走査方向へ走査する光走査装置であって、
前記光ビームを射出する複数の発光部が２次元配列された光源と；
前記複数の発光部からそれぞれ射出される光ビームの一部を分離する分離光学系と；
前記分離光学系に分離された光ビームを受光する受光素子と；を備え、
前記分離光学系は、縮小系であることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記光源と前記受光素子との位置関係は、光学的に略共役であ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】
前記光源の、前記主走査方向に関して最も離れた発光部の間隔と、前記副走査方向に関して最も離れた発光部の間隔のうち、前記主走査方向に関して最も離れた発光部の間隔の方が大きい場合には、前記受光面の前記主走査方向の寸法が、前記副走査方向の寸法よりも大きく、前記副走査方向に関して最も離れた発光部の間隔の方が大きい場合には、前記受光面の前記副走査方向の寸法が、前記主走査方向の寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記光源の、前記主走査方向に関して最も離れた発光部の間隔と前記主走査方向に直交する副走査方向に関して最も離れた発光部の間隔との比は、前記受光素子の受光面の、前記主走査方向の寸法と前記副走査方向の寸法との比と、ほぼ等しい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】
前記分離光学系は、前記複数の発光部からそれぞれ射出される光ビームの一部を反射する反射面を有する分離光学素子を含む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】
前記分離光学素子の反射面は、前記光ビームに対して正のパワーをもつ反射面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】
前記分離光学素子は、前記複数の発光部からそれぞれ射出される光ビームのうち、前記被走査面に結像される光ビームのビーム形状を整形する開口部を有していることを特徴とする請求項５又は６に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記複数の光ビームをカップリングするカップリング素子を更に備え、
前記分離光学素子は、前記カップリング素子と前記光源との間の、前記光ビームの光路上に配置されていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項９】
前記カップリングレンズにカップリングされた前記光ビームのビーム形状を整形するアパーチャ部材を更に備える請求項８に記載の光走査装置。
【請求項１０】
画像に関する情報から得られる潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に定着させることにより、画像を形成する画像形成装置であって、
請求項１〜９のいずれか一項に記載の光走査装置と；
前記光走査装置により潜像が形成される感光体と；
前記感光体の被走査面に形成された潜像を顕像化する現像手段と；
前記現像手段により顕像化されたトナー像を前記記録媒体に定着させる転写手段と；を備える画像形成装置。
【請求項１１】
多色画像に関する情報から得られる各色ごとの潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に重ね合わせて定着させることにより、多色画像を形成する画像形成装置であって、
請求項１〜９のいずれか一項に記載の光走査装置と；
前記光走査装置により各色に応じた潜像がそれぞれ形成される複数の感光体と；
前記複数の感光体の被走査面それぞれに形成された潜像を顕像化する現像手段と；
前記現像手段により顕像化された各色ごとのトナー像を前記記録媒体に重ね合わせて定着させる転写手段と；を備える画像形成装置。
【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、複数の光ビームにより、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】
カールソンプロセスを用いて画像を形成する画像形成装置としては、例えば、回転する感光ドラムの表面を、光ビームで走査することにより、感光ドラムの表面に潜像を形成し、この潜像を可視化して得られたトナー像を、記録媒体としての用紙上に定着させることにより、画像を形成する画像形成装置が知られている。近年、この種の画像形成装置は、オンデマンドプリンティングシステムとして簡易印刷によく用いられるようになり、画像のフルカラー化、高画質化、高速化、低コスト化といった要求が高まってきている。
【０００３】
これらを背景として、最近では、複数の発光部がモノリシックに２次元配置された、例えば面発光型レーザアレイ（VCSEL: vertical cavity surface emitting laser）などの光源を備え、この光源から射出される複数の光ビームで、被走査面上の複数の走査ラインを同時に走査することが可能な画像形成装置が提案されている。
【０００４】
上述のＶＣＳＥＬ等の面発光型レーザアレイなどの光源では、端面発光型のレーザと異なって後方射出光を生じないため、例えば、特許文献１〜特許文献３に記載されているように、ビームスプリッタ、ハーフミラー、及び三角プリズム等を用いて被走査面を走査する光ビームの一部を分岐して、この分岐した光ビームをモニタしながら、光源を駆動することで、被走査面を走査する光ビーム（以下、走査光ともいう）の光量制御を行っている。
【０００５】
しかしながら、ＶＣＳＥＬからの出力は１〜２ｍＷ程度と、端面発光型のレーザ等に比べて少ないため、上述したビームスプリッタ等によって走査光の一部を分岐すると、本来走査に必要となる光ビームの光量にロスが生じるという問題がある。更に、走査光は、ビームスプリッタ等を通過する際に、ビームスプリッタの偏向面や反射面の面精度の影響を受けるため、走査光のビームスポットに位置変動が生じ、光学特性が劣化するという問題もある。
【０００６】
また、ＶＣＳＥＬは、発光部が２次元的に配置されるため、複数の光ビームの光量をモニタするためには、ある程度大きな受光面をもつ受光素子を用いる必要がある。しかしながら、受光面を大きくすると、受光素子の応答性が悪くなり、更には、装置の大型化、高コスト化を招来するという問題もある。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−３３０６６１号公報
【特許文献２】特開平２００３−２１５４８５号公報
【特許文献３】特開２００２−２６４４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【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、装置の小型化及び低コスト化を図るとともに、光ビーム利用効率の向上を図ることが可能な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、精度よく画像を形成することが可能な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、複数の光ビームにより、被走査面を主走査方向へ走査する光走査装置であって、前記光ビームを射出する複数の発光部が２次元配列された光源と；前記複数の発光部からそれぞれ射出される光ビームの一部を分離する分離光学系と；前記分離光学系に分離された光ビームを受光する受光素子と；を備え、前記分離光学系は、縮小系であることを特徴とする光走査装置である。
【００１１】
これによれば、光源の各発光部から射出される光ビームの一部を分離して、前記受光素子へ導く分離光学系は、縮小系となっている。これにより、受光素子の受光面を、光源の発光部が配置される発光領域よりも小さくすることが可能となり、装置の小型化及び低コスト化を図ることが可能となる。また、受光素子の受光面を小さくすることで、受光素子の応答性を向上することができ、結果的に光ビームの利用効率の向上を図ることが可能となる。
【００１２】
本発明は、第２の観点からすると、画像に関する情報から得られる潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に定着させることにより、画像を形成する画像形成装置であって、本発明の光走査装置と；前記光走査装置により潜像が形成される感光体と；前記感光体の被走査面に形成された潜像を顕像化する現像手段と；前記現像手段により顕像化されたトナー像を前記記録媒体に定着させる転写手段と；を備える画像形成装置である。
【００１３】
これによれば、光利用効率の向上が図られた光走査装置によって、感光体上に潜像が形成される。そして、この潜像が顕像化され、記録媒体に転写されることで、最終的な画像が形成される。したがって、記録媒体上に精度よく画像を形成することが可能となる。
【００１４】
本発明は第３の観点からすると、多色画像に関する情報から得られる各色ごとの潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に重ね合わせて定着させることにより、多色画像を形成する画像形成装置であって、本発明の光走査装置と；前記光走査装置により各色に応じた潜像がそれぞれ形成される複数の感光体と；前記複数の感光体の被走査面それぞれに形成された潜像を顕像化する現像手段と；前記現像手段により顕像化された各色ごとのトナー像を前記記録媒体に重ね合わせて定着させる転写手段と；を備える画像形成装置である。
【００１５】
これによれば、光利用効率の向上が図られた光走査装置によって、それぞれの感光体上に潜像が形成される。そして、この潜像が顕像化され、記録媒体に重ね合わせて転写されることで、最終的な多色画像が形成される。したがって、記録媒体上に精度よく多色画像を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】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１には、本実施形態に係る画像形成装置２００の概略構成が示されている。
【００１７】
この画像形成装置２００は、カールソンプロセスを用いて、トナー像を普通紙（用紙）上に転写することにより、画像を印刷するプリンタである。この画像形成装置２００は、図１に示されるように、光走査装置１００、感光ドラム２０１、帯電チャージャ２０２、トナーカートリッジ２０４、クリーニングケース２０５、給紙トレイ２０６、給紙コロ２０７、レジストローラ対２０８、転写チャージャ２１１、定着ローラ２０９、排紙ローラ２１２、排紙トレイ２１０、及びこれらを収容するハウジング２２０などを備えている。
【００１８】
前記ハウジング２２０は略直方体状で、＋Ｘ側及び−Ｘ側の側壁に、内部空間と連通する開口が形成されている。
【００１９】
前記光走査装置１００は、ハウジング２２０の内部上方に配置され、画像情報に基づいて変調した光ビームを主走査方向（図１におけるＹ軸方向）へ走査することにより、感光ドラム２０１の表面を走査する。なお、光走査装置１００の構成については後述する。
【００２０】
前記感光ドラム２０１は、その表面に、光ビームが照射されると、その部分が導電性となる性質をもつ感光層が形成された円柱状の部材であり、光走査装置１００の下方にＹ軸方向を長手方向として配置され、不図示の回転機構により図１における時計回り（図１の矢印に示される方向）に回転されている。そして、その周囲には、図１における１２時（上側）の位置に帯電チャージャ２０２が配置され、２時の位置にトナーカートリッジ２０４が配置され、６時の位置に転写チャージャ２１１が配置され、１０時の位置にクリーニングケース２０５が配置されている。
【００２１】
前記帯電チャージャ２０２は、感光ドラム２０１の表面に対し所定のクリアランスを介して配置され、感光ドラム２０１の表面を所定の電圧で帯電させる。
【００２２】
前記トナーカートリッジ２０４は、黒色画像成分のトナーが充填されたカートリッジ本体と、感光ドラム２０１とは逆極性の電圧によって帯電された現像ローラなどを備え、カートリッジ本体に充填されたトナーを現像ローラを介して感光ドラム２０１の表面に供給する。
【００２３】
前記クリーニングケース２０５は、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形状のクリーニングブレードを備え、該クリーニングブレードの一端が感光ドラム２０１の表面に接するように配置されている。感光ドラム２０１の表面に吸着されたトナーは、感光ドラム２０１の回転に伴いクリーニングブレードにより剥離され、クリーニングケース２０５の内部に回収される。
【００２４】
前記転写チャージャ２１１は、感光ドラム２０１の表面に対し所定のクリアランスを介して配置され、帯電チャージャ２０２とは逆極性の電圧が印加されている。
【００２５】
前記給紙トレイ２０６は、ハウジング２２０の＋Ｘ側の側壁に形成された開口から＋Ｘ側端が突出した状態で配置され、外部から供給される用紙２１３を複数枚収容することが可能となっている。
【００２６】
前記給紙コロ２０７は、給紙トレイ２０６から用紙２１３を１枚ずつ取り出し、１対の回転ローラから構成されるレジストローラ対２０８を介して、感光ドラム２０１と転写チャージャ２１１によって形成される隙間に導出する。
【００２７】
前記定着ローラ２０９は、１対の回転ローラから構成され、用紙６１を過熱するとともに加圧し、排紙ローラ２１２へ導出する。
【００２８】
前記排紙ローラ２１２は、１対の回転ローラなどから構成され、ハウジング２２０の−Ｘ側の側壁に形成された開口から−Ｘ側端が突出した状態で配置された排紙トレイ２１０に対し、定着ローラ２０９から送られる用紙２１３を順次スタックする。
【００２９】
次に、光走査装置１００の構成について説明する。図２は、光走査装置１００を感光ドラム２０１とともに示す図であり、図３は、光源１０の近傍に設けられた光学素子等を模式的に示す図である。図２及び図３を総合して見るとわかるように、光走査装置１００は、複数の光ビームを射出する光源１０、該光源１０を基点としてＸ軸と約５９度の角度を成す直線に沿って配置された、カップリングレンズ１１、アパーチャ部材１２、線像形成レンズ１３、ポリゴンミラー１５、該ポリゴンミラー１５の＋Ｘ側に順次配置された、第１走査レンズ１６、第２走査レンズ１７、及び３つの折り返しミラーＭ１,Ｍ２,Ｍ３、アパーチャ部材１２の−Ｘ側に順次配置された集光レンズ２１、受光素子２０、及び光源１０を駆動する光源駆動回路２２などを含んで構成されている。ここで、説明の便宜上、Ｚ軸を中心にＸＹ座標を約３０度回転することにより定まるｘｙｚ座標系を定義し、以下、適宜この座標系を用いた説明を行う。
【００３０】
前記光源１０は、発光点として例えばＶＣＳＥＬが２次元配置された面発光型半導体レーザアレイであり、図４に示されるように、発光面（−ｙ側の面）上に、４０のＶＣＳＥＬが、Ｙ軸と角度θ１をなす直線Ｌ１と平行な方向を行方向とし、Ｚ軸と平行な方向を列方向とする４行１０列のマトリクス状に配置されている。本実施形態では、一例として主走査方向に最も離れたＶＣＳＥＬ同士の間隔Ｄｘが３００μｍ、副走査方向に最も離れたＶＣＳＥＬ同士の間隔Ｄｙが１００μｍとなっている。また、各ＶＣＳＥＬの出力は約２．５ｍＷであり、その酸化狭窄系は、一辺が約４μｍの略正方形に形成されている。そして、それぞれのＶＣＳＥＬからは、発散角９度の光ビームが射出される。
【００３１】
前記カップリングレンズ１１は、光源１０に対向する第１面が、回転対称形状の回折面となった樹脂製の光学素子である。本実施形態では、カップリングレンズ１１の焦点距離ｆ１は４５ｍｍで、有効範囲の直径が７ｍｍとなっており、光源１０から射出された光ビーム（発散光）はカップリングレンズ１１を透過することで略平行光に整形される。
【００３２】
前記アパーチャ部材１２は、中央に一例としてｙ軸方向（主走査方向）の幅が５．２ｍｍ、ｚ軸方向（副走査方向）の幅が２．１ｍｍの矩形状の開口１２ａが形成された板状の部材であり、カップリングレンズ１１を透過した光ビームが入射する側の面が、例えばアルミニウム等が蒸着されることによって形成された反射面となっている。このアパーチャ部材１２は、開口１２ａの中心がカップリングレンズ１１の焦点位置又はその近傍に位置し、図３に示されるように、反射面がカップリングレンズ１１の光軸に対して約４５度傾いた状態で配置されている。なお、アパーチャ部材１２を、開口１２ａの中心がカップリングレンズ１１の焦点位置又はその近傍に位置するよう配置するのは、以下の理由による。
【００３３】
上述したように光源１０にＶＣＳＥＬが２次元的に形成されている場合には、図５に示されるように、各ＶＣＳＥＬから射出された光ビームは、カップリングレンズ１１の焦点位置ｆ１の近傍で一旦収束される。したがって、アパーチャ部材１２を、その開口１２ａがカップリングレンズ１１の焦点位置またはその近傍に位置するように配置することで、図６（Ａ）に示されるように、開口１２ａが全ての光ビームの像面に含まれるようになり、これにより全ての光ビームの形状を均一に整形することができる。しかし、例えば図５に示される、焦点位置ｆからある程度すれた位置ｆ１’、或いはｆ１’’に配置した場合には、図６（Ｂ）に示されるように、いずれかの光ビームの像面から開口１２ａがはみ出すことがあるため、全ての光ビームのビーム形状を均一に整形することが困難となる。このため、アパーチャ部材１２は、その開口１２ａの中心が、カップリングレンズ１１の焦点位置またはその近傍に位置するように配置することが望ましい。
【００３４】
前記線像形成レンズ１３は、ポリゴンミラー１５に対向する面がｚ軸方向（副走査方向）に屈折力を有するシリンドリカルレンズであり、アパーチャ部材１２を通過した光ビームをポリゴンミラー１５の偏向面へ集光する。本実施形態では、線像形成レンズ１３の後側焦点距離が１２５ｍｍとなっている。
【００３５】
前記ポリゴンミラー１５は、上面及び下面が正六角形の多角柱状の部材である。このポリゴンミラー１５の側面には６つの偏向面が形成され、不図示の回転機構により、Ｚ軸に平行な軸回りに一定の角速度で回転している。これにより、ポリゴンミラー１５に入射した光ビームはＹ軸方向に走査される。
【００３６】
前記第１走査レンズ１６及び第２走査レンズ１７は、それぞれが協働することにより、ポリゴンミラー１５の偏向面で反射された光ビームを、折り返しミラーＭ１〜Ｍ３を介して、感光ドラム２０１上に結像させる。本実施形態では、第１走査レンズ１６及び第２走査レンズ１７は、中心の肉厚が３ｍｍで、ポリゴンミラー１５の中心から入射面までの距離が、それぞれ４３．２ｍｍ、１０１．３ｍｍとなっている。
【００３７】
前記集光レンズ２１は、樹脂等を素材とし、例えば焦点距離ｆ２が３６ｍｍの回転対称球面レンズである。この集光レンズ２１は、アパーチャ部材１２によって、−ｘ方向へ反射された光ビームを、受光素子２０の受光面へ集光する。
【００３８】
前記受光素子２０は、主走査方向の寸法が２４０μｍ、副走査方向の寸法が８０μｍの受光面を有するフォトダイオードである。この受光素子２０は、光源１０と光学的に共役となるように配置され、受光面に光ビームが入射すると、光ビームの強度に応じた信号（光電変換信号）を出力するようになっている。
【００３９】
前記光源駆動回路２２は、受光素子２０から出力される信号もモニタして、光源１０の各ＶＣＳＥＬから出力される光ビームが所望の値となるように、光源１０を駆動する。
【００４０】
上述のように構成された光走査装置１００において、光源１０と受光素子２０との間の光ビームの光路上に配置されたカップリングレンズ１１と集光レンズ２１とからなる光学系を、以下モニタ光学系と定義する。モニタ光学系の横倍率はｆ２／ｆ１（集光レンズ２１の焦点距離／カップリングレンズ１１の焦点距離）で表され、その倍率は０．８（＝３６／４５）となっている。また、光走査装置１００では、半画角が感光ドラム２０１表面の像高±１５０ｍｍに対して±３４．８度、像高±１６２ｍｍに対して±３７．４度であり、光源１０から感光ドラム２０１の表面までの横倍率は、主走査方向が４．９倍、副走査方向が２．３倍となっている。
【００４１】
次に、上述のように構成された画像形成装置２００の動作について説明する。上位装置からの画像情報を受信すると、画像情報に基づく変調データにより光走査装置１００が駆動され、光源１０からは、画像情報に基づいて変調された４０本の光ビームが射出される。これらの光ビームそれぞれは、図３に示されるように、カップリングレンズ１１を透過することで略平行光に整形された後、アパーチャ部材１２に入射することで、開口１２ａを通過する走査用光ビームＬＢ１と、開口１２ａの周辺部に形成された反射面によって−ｘ方向へ反射されるモニタ用光ビームＬＢ２とに分岐される
【００４２】
分岐された光ビームのうち、走査用光ビームＬＢ１は、線像形成レンズ１３を介してポリゴンミラー１５の偏向面に入射し、ポリゴンミラー１５の偏向面で偏向されることでＹ軸方向に走査される。その後、走査用光ビームＬＢ１は、第１走査レンズ１６で走査速度が調整された状態で、第２走査レンズ１７によって、折り返しミラーＭ１〜Ｍ３を介して感光ドラム２０１の表面に集光される。
【００４３】
また、分岐された光ビームのうち、モニタ用光ビームＬＢ２は、集光レンズ２１によって受光素子２０へ入射される。光源駆動回路２２は、モニタ用光ビームＬＢ２が受光素子２０へ入射したときに出力される信号を常時モニタし、光源１０から出力される光ビームの光量制御を行う。
【００４４】
具体的には、走査用光ビームがポリゴンミラー１５の偏向面で偏向された後、感光ドラム２０１の書き込み領域へ至るまでの間に、モニタ用光ビームＬＢ２が受光素子２０に入射することにより得られる信号に基づいて光源１０から射出される光ビームの強度を検出する。そして、光源１０から射出される光ビームの強度が、予め設定された強度となるように、各ＶＣＳＥＬへ供給する注入電力の値のセット（決定）を行う。これにより、各ＶＣＳＥＬからの走査用光ビームＬＢ１は、予め設定された強度に調整された状態で感光ドラム２０１の被走査面に入射する。なお、上述の注入電力の値は、書き込み領域の走査が終了するまで保持され、次回の書き込み領域の走査前に再度セットされる。すなわち、書き込み領域の走査ごとに、各ＶＣＳＥＬの出力調整が行われる。また、各ＶＣＳＥＬへ供給する注入電力のセットは、必ずしも１走査につき全部のＶＣＳＥＬに対して行う必要はなく、例えば、１走査につき１つずつ注入電力のセットを行ってもよい。
【００４５】
一方、感光ドラム２０１の表面の感光層は、帯電チャージャ２０２によって所定の電圧で帯電されることで、電荷が一定の電荷密度で分布している。そして、ポリゴンミラー１５により偏向された光ビームにより、感光ドラム２０１が走査されると、光ビームが集光されたところの感光層が導電性を有するようになり、その部分の電位が零となる。したがって、図１の矢印の方向に回転している感光ドラム２０１が、画像情報に基づいて変調された光ビームにより走査されることにより、表面に電荷の分布によって規定される静電潜像が形成される。
【００４６】
感光ドラム２０１の表面に静電潜像が形成されると、トナーカートリッジ２０３の現像ローラにより、感光ドラム２０１の表面にトナーが供給される。このときトナーカートリッジ２０３の現像ローラは感光ドラム２０１と逆極性の電圧により帯電しているため、現像ローラに付着したトナーは感光ドラム２０１と同極性に帯電されている。したがって、感光ドラム２０１の表面のうち電荷が分布している部分にはトナーが付着せず、走査された部分にのみトナーが付着することになり、感光ドラム２０１の表面に静電潜像が可視化されたトナー像が形成される。そして、このトナー像が転写チャージャにより用紙２１３に付着された後、定着ローラ２０９により定着されることで、用紙２１３上に画像が形成される。このようにして画像が形成された用紙２１３は、排紙ローラ２１２により排紙され、順次排紙トレイ２１０にスタックされる。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置１００では、光源１０と受光素子２０との間の光ビームの光路上に配置されたカップリングレンズ１１と集光レンズ２１とアパーチャ部材１２とからなるモニタ光学系は、カップリングレンズ１１と集光レンズ２１とを含む縮小系となっている。したがって、受光素子２０の小型化を図ることが可能となる。
【００４８】
具体的には、図３に示されるように光源１０の主走査方向に最も離れたＶＣＳＥＬ間の距離をＤｘ、副走査方向に最も離れたＶＣＳＥＬ間の距離をＤｙとし、モニタ光学系の主走査方向の横倍率をβｘ、副走査方向の横倍率をβｙとすると、光源１０から射出される全ての光ビームを受光するために必要な受光素子２０の受光面の、主走査方向の寸法はＤｘ・βｘ、副走査方向の寸法はＤｙ・βｙと表される。モニタ光学系が縮小系である場合には、主走査方向の横倍率βｘ、副走査方向の横倍率βｙともに１より小さくなるため、受光素子２０の受光面の主走査方向の寸法Ｄｘ・βｘ、及び副走査方向の寸法Ｄｙ・βｙを、光源１０のＶＣＳＥＬが配置される発光領域の主走査方向の寸法Ｄｘ、及び副走査方向の寸法Ｄｙよりも小さくすることができる。したがって、光走査装置１００の小型化及び低コスト化を図ることが可能となる。また、受光素子２０の受光面の面積を小さくすることで受光素子２０の応答性を向上させることも可能となる。ここで、発光領域とは、光源１０に形成されたＶＣＳＥＬを全て含み、かつ最も面積が小さい主走査方向の寸法Ｄｘ、及び副走査方向の寸法Ｄｙとする矩形状の領域をいうものとする。
【００４９】
また、本実施形態では、カップリングレンズ１１及び集光レンズ２１は回転対称球面形状のアナモルフィックレンズであるため、モニタ光学系の主走査方向の横倍率をβｘと、副走査方向の横倍率をβｙとは等しくなる。したがって、受光素子２０の受光面形状を光源１０の発光領域と相似形状とすることで、更に、受光面を小さくすることができ、結果的に光走査装置１００の小型化及び低コスト化を図ることが可能となる。
【００５０】
具体的には、受光素子２０の受光面の形状は、光源の発光領域の形状と相似形とすればよいため、その大きさは、発光領域の主走査方向及び副走査方向の寸法にモニタ光学系の倍率を乗じて、主走査方向の寸法を２４０μｍ（＝３００×０．８）、副走査方向の寸法を８０μｍ（＝１００×０．８）とすれば、分岐されたモニタ用光ビームＬＢ２を全て受光することが可能となる。なお、例えば、カップリングレンズ及び集光レンズとして、焦点距離が５０ｍｍ及び８０ｍｍのものを用いた場合には、主走査方向及び副走査方向の寸法をそれぞれ４８０μｍ及び１６０μｍにする必要があり、受光素子２０の４倍の大きさの受光素子が必要となってしまう。
【００５１】
また、本実施形態では、光源１０と受光素子２０との位置関係を、光学的に略共役となるように配置している。したがって、光源１０と受光素子２０との取り付け誤差や、温度変動による位置関係の変動等に起因する光ビームの光量のばらつきを低減することが可能となる。例えば、取付誤差等に起因して、光源１０が光軸回りの方向にずれると、光ビームの光路が微小にずれる。このとき受光素子２０の受光面の大きさを最小限に設定していたとすると、光路のずれによって受光素子に入射する光ビームの光量にばらつきが生じる。これによって、受光素子２０で適正な光量検知が行われず、出力画像に濃度むら等の悪影響が出る可能性がある。かといって、受光素子２０の受光面を、光路ずれ等を考慮した余裕分だけ大きくすると、装置の大型化や高コスト化、及び応答性の劣化が生じる。そこで、光源１０と受光素子２０の光学的な位置関係を略共役とすることで、受光素子へ入射する光ビームの位置をほぼ一定に維持することができる。また、これに付随して、アパーチャ部材１２等に調整機構を設けてもよい。
【００５２】
また、アパーチャ部材１２は、光源１０の各ＶＣＳＥＬから射出された光ビームのうち、−ｙ方向に射出される主光線を含む光ビームを通過させ、それ以外の光ビームを反射することで、光源１０からの光ビームの分岐を行う。これにより、各ＶＣＳＥＬからの主光線が含まれる強度が高い光ビームで、感光ドラム２０１を走査するとともに、本来走査に寄与しない光ビームに基づいて光源１０からの光ビームの強度をモニタすることができ、光ビームの利用効率を向上することが可能となる。なお、モニタ用光ビームとしては、各ＶＣＳＥＬから射出された光ビームの周辺部を使用することとなるため、受光素子２０の受光面でのビームスポット性状は劣化するが、モニタ用光ビームは、走査用光ビームほどのビームスポット性状は要求されず、光量をモニタできる程度の品質があれば問題ない。
【００５３】
また、アパーチャ部材１２は、光ビームの分岐を行う機能と、通過する光ビームのビーム形状を整形する機能を有しているため、アパーチャ部材の他に、別途ビームスプリッタ等の分岐素子を配置する場合に比べて、部品点数を少なくすることができ、装置の小型化及び低コスト化を図ることが可能となる。
《変形例１》
【００５４】
また、本実施形態では、アパーチャ部材１２は、モニタ用光ビームを反射する平坦な反射面を有している場合について説明したが、これに限らず、図７に示されるように、焦点を持った湾曲面を有していてもよい。この場合には、受光素子２０を、その受光面が反射面の焦点位置またはその近傍に位置するように配置することで、集光レンズ２１を配置する必要がなくなり、部品点数を軽減することが可能となる。また、湾曲する反射面の湾曲度合いを大きくして、アパーチャ部材１２の近傍で、光ビームを集光するようにすれば、光源１０から受光素子２０までの光路長を短くすることができるため、光走査装置の小型化を図ることが可能となる。なお、本変形例１では、アパーチャ部材１２の反射面は、曲率半径７２ｍｍの凹面ミラーとなっており、受光素子２０の受光面がアパーチャ部材１２の中心から３６ｍｍ程度隔てた位置に配置されることで、横倍率が０．８程度のモニタ光学系が構成されている。
《変形例２》
【００５５】
また、図８に示されるように、光源１０とカップリングレンズ１１との間の光路上に、光ビームの一部を分岐する分岐光学素子２３を配置して、この分岐光学素子２３によって分岐されたモニタ用光ビームＬＢ２を受光素子２０で受光するようにしてもよい。この分岐光学素子２３は、上述したアパーチャ部材１２と同様に、中央に開口２３ａが形成された板状の部材であり、カップリングレンズ１１を透過した光ビームが入射する方の面が、例えばアルミニウム等が蒸着されることによって形成された反射面となっている。
【００５６】
上述のように、分岐光学素子２３を、光源１０とカップリングレンズ１１との間に配置すると、カップリングレンズ１１以降の光学系のレイアウトの自由度が増すとともに、モニタ光学系を小型にすることが可能となる。なお、本変形例２では、集光レンズ２１の焦点距離は２０ｍｍであり、光源から集光レンズ２１までの光路長を４５ｍｍ、集光レンズ２１から受光素子２０の受光面までの光路長を３６ｍｍとすることで、横倍率が０．８程度のモニタ光学系が構成されている。
《変形例３》
【００５７】
また、光源１０とカップリングレンズ１１との間の光路上に、光ビームの一部を分岐する分岐光学素子２３を配置する場合にも、図９に示されるように、その反射面を焦点を持った湾曲面としてもよい。この場合には、受光素子２０を、その受光面が反射面の焦点位置またはその近傍に位置するように配置することで、集光レンズ２１を配置する必要がなくなり、部品点数を軽減することが可能となる。また、湾曲する反射面の湾曲度合いを大きくして、分岐光学素子２３の近傍で、光ビームを集光するようにすれば、光源１０から受光素子２０までの光路長を短くすることができるため、光走査装置の小型化を図ることが可能となる。なお、本変形例３では、分岐光学素子２３の反射面は、曲率半径２４ｍｍの凹面ミラーとなっており、分岐光学素子２３は光源から２７ｍｍ隔てた位置に配置されている。そして、受光素子２０の受光面が分岐光学素子２３の中心から２１．６ｍｍ程度隔てた位置に配置されることで、横倍率が０．８程度のモニタ光学系が構成されている。
【００５８】
また、本実施形態に係る画像形成装置２００では、光走査装置１００を備えている。したがって、装置の小型化を実現するとともに、光利用効率の向上された光走査装置１００によって形成される潜像に基づいて、最終的な画像が形成される。したがって、記録媒体（用紙２１３）上に高精度に画像を形成することが可能となる。
【００５９】
なお、上記実施形態では、光走査装置１００が単色の画像形成装置（プリンタ）に用いられる場合について説明したが、画像形成装置は一例として図１０に示されるように、カラー画像に対応し、複数の感光ドラムを備えるタンデムカラー機であっても良い。図１０に示されるタンデムカラー機は、ブラック（Ｋ）用の感光ドラムＫ１、帯電器Ｋ２、現像器Ｋ４、クリーニング手段Ｋ５、及び転写用帯電手段Ｋ６と、シアン（Ｃ）用の感光ドラムＣ１、帯電器Ｃ２、現像器Ｃ４、クリーニング手段Ｃ５、及び転写用帯電手段Ｃ６と、マゼンダ（Ｍ）用の感光ドラムＭ１、帯電器Ｍ２、現像器Ｍ４、クリーニング手段Ｍ５、及び転写用帯電手段Ｍ６と、イエロー（Ｙ）用の感光ドラムＹ１、帯電器Ｙ２、現像器Ｙ４、クリーニング手段Ｙ５、及び転写用帯電手段Ｙ６と、光走査装置９００と、転写ベルト９０１と、定着手段９０２などを備えている。
【００６０】
この場合には、光走査装置９００では、例えば光源１０における複数の発光部はブラック用、シアン用、マゼンダ用、イエロー用に分割されている。そして、ブラック用の各発光部からの光ビームは感光ドラムＫ１に照射され、シアン用の各発光部からの光ビームは感光ドラムＣ１に照射され、マゼンダ用の各発光部からの光ビームは感光ドラムＭ１に照射され、イエロー用の各発光部からの光ビームは感光ドラムＹ１に照射されるようになっている。そして、光走査装置１００と同様に、光源からの光ビームの一部は、縮小系であるモニタ光学系を介して受光素子に受光され、この受光素子から出力される光電変換信号に基づいて光源１０からの出力が調整されるようになっている。なお、光走査装置９００は、各色毎に個別の光源１０を備えていても良い。また、各色毎に光走査装置９００を備えていても良い。
【００６１】
各感光ドラムは、図１０中の矢印の方向に回転し、回転順にそれぞれ帯電器、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ドラム表面に光走査装置９００によりビームが照射され、感光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、対応する現像器により感光ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写用帯電手段により、記録紙に各色のトナー像が転写され、最終的に定着手段３０により記録紙に画像が定着される。
【００６２】
また、上記各実施形態では、本発明の光走査装置１００がプリンタに用いられる場合について説明したが、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機にも好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置２００の概略構成を示す図である。
【図２】光走査装置１００の概略構成を示す斜視図である。
【図３】光源１０の近傍に設けられた光素子等を模式的に示す図である。
【図４】光源１０を示す図である。
【図５】アパーチャ部材１２を配置する位置を説明するための図（その１）である。
【図６】図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、アパーチャ部材１２を配置する位置を説明するための図（その２、その３）である。
【図７】モニタ光学系の変形例１を説明するための図である。
【図８】モニタ光学系の変形例２を説明するための図である。
【図９】モニタ光学系の変形例３を説明するための図である。
【図１０】カラー画像に対応した画像形成装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０…光源、１１…カップリングレンズ、１２…アパーチャ部材、１２ａ…開口、１３…線像形成レンズ、１５…ポリゴンミラー、１６…第１走査レンズ、１７…第２走査レンズ、２０…受光素子、２１…集光レンズ、２２…光源駆動回路、２３…分岐光学素子、２３ａ…開口、１００…光走査装置、２００…画像形成装置、２２０…ハウジング、２０１…感光ドラム、２０２…帯電チャージャ、２０４…トナーカートリッジ、２０５…クリーニングケース、２０６…給紙トレイ、２０７…給紙コロ、２０８…レジストローラ対、２０９…定着ローラ、２１０…排紙トレイ、２１１…転写チャージャ、２１２…排紙ローラ、２１３…用紙、Ｍ１〜Ｍ３…折り返しミラー。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図１０】
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【図３】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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