(57)【要約】【課題】光ビーム分岐手段の取り付けが容易で、偏光制御機能を有し、駆動電流に伴う光源の発散角の変化の影響を受けずに光源の光量制御が可能な光走査装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】発散性を有する光ビームの光束を発生させる光源手段と、光束を略平行または集束／発散性の光束に変換するカップリング手段と、光束の大きさを制御する光束制御手段と、光束を偏向反射面にて偏向させる光偏向手段と、偏向された光束を走査用結像手段により被走査面上に集光して光走査を行う光走査手段と、光束の光の強さを検出する光強度検出手段と、光束の一部を分岐して光強度検出手段に光束の一部を入射する光束分岐手段とを有し、光束制御手段及び光束分岐手段は一体化し、または光束分岐手段に透過回折光を発生する回折光学素子を用いて、かつカップリング手段と光偏向手段との間に設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発散性を有する光ビームの光束を発生させる光源手段と、
前記光束を略平行、または集束／発散性の前記光束に変換するカップリング手段と、
前記光束の大きさを制御する光束制御手段と、
前記光束を偏向反射面にて偏向させる光偏向手段と、
偏向された前記光束を、走査用結像手段により被走査面上に集光して光走査を行う光走査手段とを備え、
前記光束の光の強さを検出する光強度検出手段と、
前記光束の一部を分岐して、前記光強度検出手段に前記光束の一部を入射する光束分岐手段とを有し、
前記光束制御手段及び前記光束分岐手段は一体化され、かつ、前記カップリング手段と、前記光偏向手段との間に設けられたことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記光束分岐手段は、前記光束を回折させて分岐す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】
前記光束分岐手段にて分岐されて前記光強度検出手段に入射される前記光束は、反射光であ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】
前記反射光は、高次回折光であることを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
【請求項５】
発散性を有する光ビームの光束を発生させる光源手段と、
前記光束を略平行、または集束／発散性の前記光束に変換するカップリング手段と、
前記光束の大きさを制御する光束制御手段と、
前記光束を偏向反射面にて偏向させる光偏向手段と、
偏向された前記光束を、走査用結像手段により被走査面上に集光して光走査を行う光走査手段とを備え、
前記光束の光の強さを検出する光強度検出手段と、
前記光束の一部を分岐して、前記光強度検出手段に前記光束の一部を入射する光束分岐手段とを有し、
前記光束分岐手段は透過回折光を発生する回折光学素子であって、かつ、前記カップリング手段と前記光偏向手段との間に設けられたことを特徴とする光走査装置。
【請求項６】
前記光束分岐手段は偏光依存性を有することを特徴とする請求項１または５に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記光束分岐手段は、構造複屈折性を有することを特徴とする請求項６に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記光束分岐手段にて分岐されて前記光強度検出手段に入射される前記光束は、０次透過光と同じ偏光方向の反射光であることを特徴とする請求項６に記載の光走査装置。
【請求項９】
前記光束分岐手段にて分岐されて前記光強度検出手段に入射される前記光束は、０次透過光と９０°異なる偏光方向の反射光であることを特徴とする請求項６に記載の光走査装置。
【請求項１０】
前記反射光は、−１次回折光であることを特徴とする請求項８または９に記載の光走査装置。
【請求項１１】
前記透過光は、−１次透過回折光であることを特徴とする請求項８または９に記載の光走査装置。
【請求項１２】
前記光源手段と前記光強度検出手段とは、一体化されたことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項１３】
一体化された前記光源手段から発せられた前記光束は、
前記カップリング手段にて略平行に変換されて前記光束分岐手段で一部分岐された後、再度前記カップリング手段を透過して前記光強度検出手段に入射されることを特徴とする請求項１２に記載の光走査装置。
【請求項１４】
前記光束分岐手段にて分岐される、前記０次透過光と前記−１次透過回折光との分離角は、９０°以上であることを特徴とする請求項１１記載の光走査装置。
【請求項１５】
前記光束分岐手段は、前記光束制御手段と前記光偏向手段との間に設けられることを特徴とする請求項５記載の光走査装置。
【請求項１６】
前記光源手段は、１のレーザ光束を発生する面発光レーザ、または、面発光レーザアレイであることを特徴とする請求項１または５に記載の光走査装置。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか１項に記載の光走査装置を有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光束の光強度を検出するための光路分岐手段を備えた光走査装置および画像形成装置に関し、特に、ＶＣＳＥＬアレイやＬＤアレイなどの光源アレイを用いた光走査装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像形成装置において、印字速度の向上や書き込み密度の向上が望まれている。そのため、画像形成装置を構成する光走査装置において、高速かつ高密度な光走査を達成する手段の１つとして、光偏向器の偏向速度を上げる、すなわち、ポリゴンミラーの回転速度を上げる方法がある。
【０００３】
しかしながら、高速回転に伴う騒音や発熱等の問題があり、回転速度向上にも限界がある。また一方で、高速かつ高密度な光走査を達成するための別の手段としては、１度に複数の光ビームを走査して、同時に複数ラインを走査させる方法がある。
【０００４】
複数の光ビームを走査することを可能とするマルチビーム光源装置としては、複数の光ビームを発生する１つのマルチビーム光源、すなわち、１つのパッケージ内に複数の発光点を持つレーザアレイ光源を用いるものが挙げられる。この場合、従来のような１つの光源を用いた光走査装置に置き換えることで実現することができる。また一方、１つのパッケージ内に１つの発光点を持つレーザ光源、すなわち、従来のシングルビーム光源を複数個用いて、マルチビーム光源装置を達成する技術も多数提案されている。
【０００５】
光源としては、一般に半導体レーザ（ＬＤ：Laser Diode）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。しかし近年では、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）と呼ばれるものが登場してきた。この面発光レーザは、従来の端面発光レーザに比べてアレイ化が容易であることから、端面発光レーザでは４ビームから８ビーム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１６ビームから３２ビーム、またはそれ以上のアレイ化が可能となっている。そのため、画像形成装置の印字速度の向上や、書き込み密度向上を達成するための光源として期待されている。
【０００６】
しかしながら、面発光レーザを用いた光源装置を従来の光走査装置へ適用していく場合には、端面発光レーザと比較して、以下の問題点を有している。
【０００７】
すなわち、端面発光レーザでは、後方への出射光を少なくとも一部モニタしながらフィードバックすることによって、自動的に光出力レベルの制御を行う、いわゆるＡＰＣ（Auto Power Control）制御をかけて駆動しているのが一般的である。これに対して、面発光レーザではその構造上、後方出射光を生じないため、何らかの手段による光量制御が必要となる。光量制御がかけられない光源装置を用いた画像形成装置で出力された画像は、光源装置の光出力変動に起因する濃度変動が発生してしまい、良好な画像が得られないという問題が生じる。
【０００８】
そのため、面発光レーザを用いた場合の光量制御手段として、面発光レーザから放出される光ビームのうち、ある所定の割合を持つ一部の光ビームを分岐させて光検出器に導き、その光検出器の出力に応じて、レーザ光量制御装置にて面発光レーザの光出力が所定の出力となるようにその駆動電流を制御して、面発光レーザを駆動するという手段が考えられる。一部の光ビームを分岐させて光検出器に導くための方法としては、図１８に示すようなビームスプリッタを用いる方法や、図１９、図２０に示すようなハーフミラーを用いる方法などが知られている。さらには、特許文献１〜３に開示された発明が公知である。
【０００９】
特許文献１には、面発光レーザから発生した光束を光ビームで分岐させることによって、レーザ使用装置の著しい大型化やコストアップを招くことのない、面発光レーザや光量モニタを提供する発明が開示されている。
【００１０】
また、特許文献２や特許文献３には、ビーム分離光学素子としてハーフミラーを用いて一部の光ビームを分岐させる発明が開示されており、特許文献２では、画角による反射率及び透過率の変化を複数の光ビーム間で略同一にすることができる光走査装置に関する発明が記載されている。
【００１１】
さらに特許文献３には、ハーフミラーを透過したレーザビームの光量とハーフミラーで反射されたレーザビームの光量比を駆動電流の変化に影響されないようにする発明が開示されている。
【特許文献１】特開平８−３３０６６１号公報
【特許文献２】特開平９−２８８２４４号公報
【特許文献３】特開２００２−０４０３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、上述した従来技術には、以下に述べるような問題がある。
【００１３】
特許文献１では、面発光レーザから発生した光束をその発生直後にビームスプリッタで一部の光束を分岐している。この方式では、面発光レーザから発生する全光束の光強度を一定に保つ光量制御は可能である。しかし、面発光レーザでは、駆動電流に伴って発散角の変化が発生する場合がある。光走査装置では、面発光レーザと光偏向器との間に光束制限手段であるアパーチャを設けているため、発散角変化に伴ってアパーチャを透過する光束の光強度が変化してしまう虞がある。
【００１４】
また、このような特許文献１における問題を解決するために、特許文献２、３では、光束の一部を分岐するビーム分離手段（ハーフミラー）を、アパーチャの後方に設けている。これにより、アパーチャを透過した光束の光強度を一定に保つ光量制御が可能となっているが、この配置位置に伴って、特許文献１において面発光レーザ近傍に設置することができた光検出器が、近傍に設置できずに遠くなってしまうという欠点がある。
さらに、いずれにおいても、光ビームを分岐する手段として、ビームスプリッタやハーフミラーの反射（ミラー）機能を用いており、所望の位置へ反射光を導くためには相応の取り付け精度が必要となるという問題がある。
【００１５】
そこで本発明は、光ビーム分岐手段の取り付けを容易にできる光走査装置および画像形成装置を提供することを目的としている。また、偏光制御機能を有することによって、光源や光学素子の偏光依存性の影響を低減することができ、光スポットの光強度変動を抑えた光走査装置および画像形成装置を提供することを目的としている。さらに、駆動電流に伴う光源の発散角の変化の影響を受けずに、光源の光量制御が可能な光走査装置および画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、発散性を有する光ビームの光束を発生させる光源手段と、光束を略平行、または集束／発散性の光束に変換するカップリング手段と、光束の大きさを制御する光束制御手段と、光束を偏向反射面にて偏向させる光偏向手段と、偏向された光束を、走査用結像手段により被走査面上に集光して光走査を行う光走査手段とを備え、光束の光の強さを検出する光強度検出手段と、光束の一部を分岐して、光強度検出手段に光束の一部を入射する光束分岐手段とを有し、光束制御手段及び光束分岐手段は一体化され、かつ、カップリング手段と、光偏向手段との間に設けられた光走査装置であることを特徴とする。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光走査装置において、光束分岐手段は、光束を回折させて分岐することを特徴とする。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の光走査装置において、光束分岐手段にて分岐されて光強度検出手段に入射される光束は、反射光であることを特徴とする。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の光走査装置において、反射光は、高次回折光であることを特徴とする。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、発散性を有する光ビームの光束を発生させる光源手段と、光束を略平行、または集束／発散性の光束に変換するカップリング手段と、光束の大きさを制御する光束制御手段と、光束を偏向反射面にて偏向させる光偏向手段と、偏向された光束を、走査用結像手段により被走査面上に集光して光走査を行う光走査手段とを備え、光束の光の強さを検出する光強度検出手段と、光束の一部を分岐して、光強度検出手段に光束の一部を入射する光束分岐手段とを有し、光束分岐手段は透過回折光を発生する回折光学素子であって、かつ、カップリング手段と光偏向手段との間に設けられた光走査装置であることを特徴とする。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項１または５に記載の光走査装置において、光束分岐手段は偏光依存性を有することを特徴とする。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の光走査装置において、光束分岐手段は、構造複屈折性を有することを特徴とする。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の光走査装置において、光束分岐手段にて分岐されて光強度検出手段に入射される光束は、０次透過光と同じ偏光方向の反射光であることを特徴とする。
【００２４】
請求項９に記載の発明は、請求項６に記載の光走査装置において、光束分岐手段にて分岐されて光強度検出手段に入射される光束は、０次透過光と９０°異なる偏光方向の反射光であることを特徴とする。
【００２５】
請求項１０に記載の発明は、請求項８または９に記載の光走査装置において、反射光は、−１次回折光であることを特徴とする。
【００２６】
請求項１１に記載の発明は、請求項８または９に記載の光走査装置において、透過光は、−１次透過回折光であることを特徴とする。
【００２７】
請求項１２に記載の発明は、請求項１に記載の光走査装置において、光源手段と光強度検出手段とは、一体化されたことを特徴とする。
【００２８】
請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の光走査装置において、一体化された光源手段から発せられた光束は、カップリング手段にて略平行に変換されて光束分岐手段で一部分岐された後、再度カップリング手段を透過して光強度検出手段に入射されることを特徴とする。
【００２９】
請求項１４に記載の発明は、請求項１１記載の光走査装置において、光束分岐手段にて分岐される、０次透過光と−１次透過回折光との分離角は、９０°以上であることを特徴とする。
【００３０】
請求項１５に記載の発明は、請求項５記載の光走査装置において、光束分岐手段は、光束制御手段と光偏向手段との間に設けられることを特徴とする。
【００３１】
請求項１６に記載の発明は、請求項１または５に記載の光走査装置において、光源手段は、１のレーザ光束を発生する面発光レーザ、または、面発光レーザアレイであることを特徴とする。
【００３２】
請求項１７に記載の発明は、請求項１から１６のいずれか１項に記載の光走査装置を有する画像形成装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
このように、本発明の光走査装置および画像形成装置によれば、光ビーム分岐手段の取り付けを容易にできる。また偏光制御機能を付加することができる。さらに、駆動電流に伴う光源の発散角の変化の影響を受けずに、光源の光量制御が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に、本実施形態の光走査装置および画像形成装置ついて詳細に説明する。なお、本実施形態は、以下に述べるものに限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能である。
まず、構造複屈折性について説明する。
【００３５】
屈折率の異なる２つの媒質のもの、例えば、一方が空気で、もう一方が等方性媒質のものが光の波長よりも小さい周期構造を持つような構造（ＳＷＳ＝Subwavelength Structure（サブ波長構造））の光学素子では、構造複屈折と呼ばれる光学異方性が発現する。従来、複屈折性を用いるためには、水晶や方解石などの複屈折性結晶を用いる必要があり、物質固有の特性であることから複屈折性を変えることは難しかった。これに対して、構造複屈折では特別な結晶を用いることなく、一般的な媒質の形状によって複屈折性を変えることができるため、比較的容易に制御することが可能である。これによって、複屈折性結晶を用いない偏光ビームスプリッタなどが実現できる。また、媒質の形状による有効屈折率を制御することで、反射防止構造を光学面に形成することもできる。
【００３６】
また、構造複屈折は、光の波長程度からその数倍以下程度までの、所謂共鳴領域と呼ばれる周期構造においても発現することが知られている。このような上述の構造複屈折を持つことから、ＴＥ偏光とＴＭ偏光とに対して、上述の周期構造を持つ光学素子は異なる振る舞いを持つことが可能である。例えば、回折効率の偏光依存性などがその１つである。
【００３７】
また、他の例としては、ＴＥ偏光とＴＭ偏光に対して、その構造の厚さを制御することによって位相差を変化させることができ、λ／２板やλ／４板として機能させることができる。さらに、適切な厚さｄを選ぶことによって、いずれかの偏光のみを透過する偏光フィルタを実現することも可能である。
【００３８】
［実施形態１］
次に、本実施形態の光走査装置について、図面を用いて説明する。
図１は、本実施形態の光走査装置を示す図である。図１（ａ）は、主走査方向の断面図を示し、図１（ｂ）は、副走査方向の断面図を示している。
【００３９】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態の光走査装置は、ＶＣＳＥＬ１０と、カップリングレンズ１１と、光束制限分岐手段１２と、シリンドリカルレンズ１３と、ポリゴンスキャナ１４と、偏向反射面１５と、ｆθレンズ１６と、同期センサ１７と、反射ミラー１８と、光学系１９と、光検出器２０とを備えている。
【００４０】
ＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）１０は光源手段であり、本実施形態においては、１つの発光点を有するシングルＶＣＳＥＬであっても、複数の発光点を有するＶＣＳＥＬであってもよい。このＶＣＳＥＬ１０より放射される発散性の光束は、所望の集束／発散性を持った光束に変換するためのカップリング手段に入射される。
【００４１】
このカップリング手段では、カップリングレンズ１１によってレーザ光が略平行光とされた後、光束制限分岐手段１２を介して第１光学系に入射される。この第１光学系はシリンドリカルレンズ１３で構成されており、主走査方向に細長い線像を、光偏向手段であるポリゴンスキャナ１４の偏向反射面（ポリゴンミラー面）１５の近傍に結像する。
【００４２】
ポリゴンスキャナ１４によって偏光走査された光束は、次に、第２光学系によって結像されて、非走査面上に光スポットとして集光される。本実施形態では、第２光学系に２枚のｆθレンズ１６を用いている。また、有効画像領域外には、走査タイミングを制御するための同期センサ１７が配置されており、さらに、この同期センサ１７へ光束を導くための第３光学系も設けられている。本実施形態では、この第３光学系に反射ミラー１８を用いている。
【００４３】
また、図１（ｂ）に示すように、光束制限分岐手段１２は、光束の大きさを制限するための光束制限機能と、光束の一部を分岐させるための光束分岐機能とを有している。このうち、光束分岐機能によって分岐された一部の光束は光学系１９を介して、あるいは、光学系１９を介さずに、光検出器２０へと導かれる。これによって、分岐された一部の光束の光強度は検出される。
【００４４】
このような構成をとることにより、本実施形態の光走査装置は、駆動電流に伴う光源の発散角の変化の影響を受けずに、光源の光量を制御することができる。
【００４５】
次に、面発光レーザについてさらに説明する。
図２は、ＶＣＳＥＬ１０の構成の一例を示す図である。
【００４６】
図２に示すように、活性層１０ｃが２つのクラッド層１０ａ，１０ｂに挟持されている。そしてクラッド層１０ａの上面には基板が設けられ、この基板のさらに上面とクラッド層１０ｂの下面とにそれぞれ、高い反射率を有する反射面１０ｄ，１０ｅを正対するように設ける構造となっている。
【００４７】
この２つの反射面１０ｄ，１０ｅに挟持された領域が、基板に対して垂直な、いわゆるファブリーペロー共振器となり、活性層１０ａの発振領域１０ｆでレーザ発振が起こる。このとき、光ビームが発振される光出力の方向は、図２中に示す矢印Ａの方向、すなわち、基板に対して垂直の方向に光ビームが発振される。
【００４８】
本実施形態のＶＣＳＥＬ１０はこのような構成をとっているため、後方への出射光を生じない。したがって、前方に放出する光束の一部を利用してＡＰＣ制御をかける必要がある。本実施形態では光束制限分岐手段１２を用いて、光検出器２０へ光束の一部を導いている。
【００４９】
ここで、本実施形態の光束制限分岐手段について、より詳細に説明する。
図３は、光束制限分岐手段１２の一例を示す断面図である。
【００５０】
図３に示すように、本実施形態の光束制限分岐手段１２として、光束制限分岐素子１２１を用いている。この光束制限分岐素子１２１は、光速の大きさを制限するための光束制限機能部１２１ａと、光速の一部を分岐させるための光束分岐機能部１２１ｂとが一体化されて構成されている。
【００５１】
光束制限分岐素子１２１は平板状のガラス材で構成されており、光束制限機能部１２１ａには、遮光膜の塗布や、遮光部材の貼り付けなどにより遮光機能が設けられている。この遮光部分に入射された光束は吸収されるため、光束制限分岐素子１２１を透過することができない。
【００５２】
また図４は、光束制限分岐素子１２１を光束の入射側から見た場合を示す図である。
図４では、光束制限機能部１２１ａは周囲に配置されて遮光機能を備えており、入射される光束を所望する光束の大きさに制限している。また、一方で、光束分岐機能部１２１では、回折機能を有する周期的な凹凸構造を備えている。この凹凸形状の部分に入射された光束は、その多くが０次透過光として光束を透過するが、一部は反射光として入射側へと戻ってくる。そして、この反射光、すなわち、分岐された光束の一部を、光強度を検出するための光検出器へと導く。ここでは、位相型の回折光学素子を形成している。
【００５３】
このように、本実施形態の光走査装置においては、光束分岐機能として回折機能を用いることにより、偏光ビームスプリッタやハーフミラーのような光学多層膜を用いることなく、環境に対して安定性の高い光束制限分岐素子を提供することができる。
【００５４】
なお、本実施形態では、光束制限分岐素子１２１の構成をガラス材として説明したが、他の材料で構成してももちろんよく、例えば、樹脂材などで構成することとしても構わないことは言うまでもない。また、光束制限機能部１２１ａはその形状を長方形として説明したが、楕円形状や円形状でもよく、任意の形状とすることができる。さらには、１つの閉曲線で表されるような形状以外でもよく、図５に示すような複数の形状を組み合わせて構成することも可能である。
【００５５】
このように、光束制限機能部１２１ａにて光束の大きさを制限すると同時に、光束の一部を光束分岐機能部１２１ｂにて分岐して光検出器２０へと導くことによって、光量制御を行うことが可能となる。
【００５６】
また、上述した実施形態においては回折光学素子について説明したが、光束分岐機能としては、図６や図７に示すように、従来の光束分岐に用いられるような、キュービック状の偏光ビームスプリッタやハーフミラーなどを用いることも可能である。さらに、これらの光束分岐機能に加えて光束制限機能として、アパーチャを付加することもできる。
【００５７】
次に、図８を用いて、本実施形態の光束制限分岐手段１２における他の一例について説明する。
【００５８】
上述した図３では、光束制限機能部１２１ａ及び光束分岐機能部１２１ｂを、光束制限分岐素子１２１の入射側の面に一体化して説明したが、図８では、それぞれを入射側と出射側とに分けて一体化したものである。
【００５９】
図８に示すように、入射側については、光束制限機能部１２１ａを配置した。一方、出射側については、光束分岐機能部１２１ｂを配置した。それぞれの機能については図３と同様である。このような配置において、光束制限分岐素子１２１に対する光束の入射角度によっては、光束分岐機能部１２１ｂで反射された光束が、再び光束制限機能部１２１ａにて一部の光束が制限される場合もある。しかし、制限される光束の量は、光束制限分岐素子１２１の構成によって既知の量であるため、問題となることはない。
【００６０】
次に、光束分岐機能部１２１ｂについて、図９を参照しながら説明する。
【００６１】
上述したように、本実施形態の光束分岐機能部１２１ｂは、周期的な凹凸構造を有する、いわゆる回折光学素子となっている。この図９に示すように、角度θで入射した光束は、凹凸構造がない場合の０次透過光、０次反射光に加えて、周期的な凹凸構造に伴う回折光（高次透過光、高次反射光）が発生する。
【００６２】
回折次数については、下記に示す、いわゆる格子方程式に従って求めることができる。使用する光の波長をλ、凹凸構造の周期をΛとしたとき、光束制限分岐素子への入射角をθ、回折次数をｍとすると、光束制限分岐素子からの射出角θ’は、下記式（１）で示される。
ｓｉｎθ＋ｍλ／Λ＝ｓｉｎθ’      ・・・（１）
【００６３】
上記式（１）に基づいて、回折次数の発生数を選択することが可能となる。なお、図９においては、ｍ＝−１の回折光が発生している状態を示している。
【００６４】
このようにして、透過及び反射の回折光が発生するが、光検出器へ導く光束としては反射光を用いることが望ましい。これには、次のような理由が挙げられる。
駆動回路を必要とする光源手段と光検出部とは、それぞれが近傍に配置することがよい。したがって、光検出部は光束制限分岐素子の入射側に配置することが好ましい。このような配置を考える場合、反射光を用いる方が都合がよいのである。もちろん、透過光を用いることも可能であるが、折り返しミラー等で光路を偏向する必要性が非常に高くなってしまう。
【００６５】
したがって、本実施形態の光走査装置においては、分岐光を反射光とすることで、折り返しミラー等の光路偏向手段を用いることなく光源側に光束を導くことができるので、光検出器を光源近傍へ配置することが可能となる。
【００６６】
さらには、反射光においても、０次以外の回折光である高次回折光を用いることが望ましい。もちろん、０次回折光である正反射光を用いることも可能であるが、回折角が一意に決まってしまうため、格子周期Λによって回折角を設定できる高次回折光を用いた方が、レイアウトの自由度がより高くなる。
【００６７】
このように、本実施形態の光走査装置においては、高次回折光を用いることにより、レイアウトに応じて、凹凸構造の周期Λによって回折角を選択することができる。したがって、高いレイアウト自由度を得ることが可能となる。
【００６８】
ここで、本実施形態の光束分岐機能部１２１ｂにおける具体的な形状例を、図１０を参照しながら説明する。以下では、入射する光の波長をλ、凹凸構造の周期をΛ、周期に対する凹凸構造の幅の比率（フィルファクタ）をｆ、凹凸構造の深さをＤ、構造部の材質の屈折率をＮ、入射角度をθとする。
【００６９】
図１０においては、光束分岐機能部１２１ｂの形状として、λ＝１μｍ、Λ＝５μｍ、ｆ＝０．５、Ｄ＝０．１８μｍ、Ｎ＝１．４５６、θ＝６ｄｅｇとしている。
【００７０】
この場合、光束分岐機能部１２１ｂの回折効率としては、０次透過効率９１．２％、−１次反射効率は１．４％となる。したがって、入射してきた光束の多くは透過して、ごく一部の光束を−１次回折で反射する。このとき、−１次の反射回折角は−５．５ｄｅｇであり、入射光とほぼ同じ方向に反射される。そして、この反射光は光検出部に導かれることになる。また、反射回折角は周期Λによって変化させることができるので、光検出部のレイアウトに対応することが可能である。
【００７１】
なお、ここでは、ほぼＢｒａｇｇ角（θ＝ｓｉｎ-1（λ／２Λ））近傍で入射させた場合を示している。
【００７２】
さらに、本実施形態の光束分岐機能部１２１ｂが偏光依存性を有する場合を、図面を用いて説明する。
図１１は、光束分岐機能部１２１ｂが偏光依存性を有する場合を示す図である。光束分岐機能部が偏光依存性を有する場合には、光束制限分岐手段１２は偏光制御機能をも合わせ持つことが可能となる。
【００７３】
面発光レーザは、上述した図２に示すようにその構造が対称的である。したがって、面発光レーザがランダム偏光を有している場合がある。近年においては、偏光制御機能を備えた構造の面発光レーザも開発されているが、未だ完全とは言い難い状況であり改善の余地がある。したがって、実用上において偏光制御機能を面発光レーザ以外の部分に持たせておくことは好ましく、すなわち、光束分岐機能部に偏光依存性を付加する意味は大きい。
【００７４】
光束制限分岐素子１２１は、図１１に示すように、紙面に垂直なＴＥ偏光に対して、大きな０次透過回折効率を有し、小さい−１次反射回折効率を有している。一方、ＴＥ偏光に対して９０°直交する偏光であるＴＭ（紙面に平行）偏光に対しては、小さい０次透過回折効率を有している。
【００７５】
ここで、０次透過光に着目すると、入射光束のうちＴＥ偏光成分の多くは透過して、ＴＭ偏光成分はほとんど透過しない。よって、偏光制御機能を持つことができるのである。なお、偏光依存性を得るためには、方解石などの光学異方性を持つ複屈折材料を用いて光束分岐機能部を作製することができる。または、液晶材料を用いることも可能である。
【００７６】
このように、本実施形態の光走査装置においては、偏光制御機能を有することで、光走査装置を構成している光学素子の透過率や反射率の偏光依存性の影響を低減できるとともに、面発光レーザの偏光制御機能としても用いることができる。
【００７７】
また、方解石などの特別な材料を用いずに複屈折性を得ることもできる。これは、上述した構造複屈折性と呼ばれるものであり、凹凸構造の周期Λが波長以下から波長の数倍程度、いわゆるサブ波長領域〜共鳴領域の回折光学素子である。光路分岐機能部に対して、非常に微細な凹凸構造を設けることによって、偏光依存性を有する回折光学素子を構成することが可能となり、光束制限分岐手段に偏光制御機能を持たせることが可能となる。
【００７８】
このように、本実施形態の光走査装置においては、構造複屈折性によって偏光依存性を発現できるため、高価な複屈折材料などを用いる必要がなく、安価な光学材料を用いることが可能となる。
【００７９】
ここで、図１２を参照しながら、本実施形態の光束分岐機能部１２１ｂの形状例をより具体的に示す。
【００８０】
図１２において、光束分岐機能部１２１ｂの形状は、λ＝０．６３３μｍ、Λ＝０．３５μｍ、ｆ＝０．５、Ｄ＝０．６μｍ、Ｎ＝１．４５６、θ＝６５ｄｅｇとする。
【００８１】
この光束分岐機能の回折効率は偏光依存性を有しており、ＴＥ偏光に対しては、０次透過効率９１．３％，−１次反射効率は６．１％となる。また、ＴＭ偏光に対しては、０次透過効率７．３％、−１次透過効率７４．９％となる。したがって、ＴＥ偏光に対して、その光束の大部分は０次透過して、一部が−１次回折で反射する。このとき、−１次の反射回折角は−６４．４ｄｅｇであり、この反射光は光検出部へと導かれる。
【００８２】
また一方、ＴＭ偏光に対しては、その多くが−１次透過してしまい、０次透過分は１０％以下と小さい。もし、この光束分岐機能部１２１ｂにＴＭ偏光成分が入射してきても、その９０%以上は、この偏光依存性を有する光束分岐機能部でカットすることが可能であり、偏光制御機能を発現している。
【００８３】
なお、上述した本実施形態に示すように、光束の光強度を検出するために分岐される光束は、０次透過光と同じ偏光方向の反射光である。
【００８４】
このように、本実施形態の光走査装置においては、同一偏光方向の光束を、光走査用と光強度検出用とに用いるため、偏光制御された光源に対して、光走査用と光強度検出用との比率を所望の光強度比に分割して採用することができる。また、反射光を用いているので、折り返しミラー等の光路偏向手段を用いることなく光源側に光束を導くことができるので、光検出器を光源近傍へ配置することが可能となる。
【００８５】
また一方で、本実施形態の光束制限分岐機能部１２１は、ある偏光方向に対して、その多くが０次方向に透過し、直交する偏光方向に対しては，その１部が−１次方向へと反射させることもできる。
【００８６】
より具体的な光束分岐機能部１２１の形状例を、図面を用いて説明する。
図１３は、本実施形態の光束分岐機能部１２１の形状における他の一例を示す図である。
【００８７】
図１３に示すように、この光束分岐機能部１２１の形状としては、λ＝０．６３３μｍ、Λ＝０．３５μｍ、ｆ＝０．５、Ｄ＝０．７５μｍ、Ｎ＝１．４５６、θ＝６５ｄｅｇとする。
【００８８】
この光束分岐機能の回折効率は偏光依存性を有しており、ＴＥ偏光に対しては、０次透過効率９７．３％となる。また、ＴＭ偏光に対しては、０次透過効率０．３％、−１次透過効率９１．６％、−１次反射効率５．７％となる。したがって、ＴＥ偏光に対して、その光束の大部分は０次透過することになる。
【００８９】
また一方で、ＴＭ偏光に対しては、その多くが−１次透過してしまい、０次透過分は１％以下と小さい。もし、この光束分岐機能部１２１ｂにＴＭ偏光成分が入射してきても、その９９％以上は、この偏光依存性を有する光束分岐機能部でカットすることが可能であり、偏光制御機能を発現している。また、−１次反射分は５．７％あり、反射回折角−６４．４ｄｅｇの光束は、光検出部へ導かれるのである。
【００９０】
なお、上述した実施形態は、予め、入射する光束にＴＥ偏光とＴＭ偏光がある比率で混ざっている場合に適用することができる方法である。この実施形態に示すように、光束の光強度を検出するために分岐される光束は、０次透過光と９０°異なる偏光方向の反射光である。
【００９１】
このように、本実施形態の光走査装置においては、光走査用と光強度検出用とが異なる偏光方向を用いているので、偏光が混合している光源に対しては効率的に偏光成分を使い分けることができる。また、反射光を用いているので、折り返しミラー等の光路偏向手段を用いることなく光源側に光束を導くことができるので、光検出器を光源近傍へ配置することが可能となる。
【００９２】
また、上述した本実施形態のように、透過回折光を使うことももちろん可能であるが、反射光を用いることにより、光検出器を光源の近傍に配置しやすいというメリットがある。
【００９３】
すなわち、上述した実施形態においては、いずれも−１次光を用いた場合を示している。もちろん、他の次数の回折光を用いることも可能であるが、上記式（１）から、ｍ＝−２として、Λを２倍することにより、同じ回折角θ’を得ることができるものである。ｍが大きくなれば、その分発生する回折次数も増えることから、０次透過や−１次透過に対する効率が低下してしまう虞もある。したがって、本実施形態の光走査装置のように、−１次光を用いていることで、より高い回折光を用いる場合よりも高い回折効率を得ることができる。
【００９４】
また、本実施形態では、透過回折光を使わずに反射光を用いることも可能である。以下に、図面を参照しながら説明する。
図１４〜図１６は、本実施形態の光走査装置において、反射光を用いた場合の光検出部近傍の構成を示す図である。
【００９５】
図１４では、光束制限分岐手段１２によって分岐された光束の一部が、光学系１９を介して光検出器２０まで導かれる。この光検出器２０によって、光束の光強度が計測された後に、所望の光強度となるように、光量制御回路によってＶＣＳＥＬ１０が駆動される。
【００９６】
また、図１５では、ＶＣＳＥＬ１０と光検出器２０とが同一基板上に実装された場合を示している。分岐された光束を光源方向へ導くことにより、折り返しミラー等の光路偏向手段を用いるＴことなく、ＶＣＳＥＬ１０と光検出器２０とを一体的とすることができる。したがって、同一基板化による低コスト化が期待できる。
【００９７】
このように、本実施形態の光走査装置においては、光源と光検出器とを一体化することにより、基板のサイズ縮小や機能集約が可能となり、低コスト化が図れる。
【００９８】
さらに、図１６では、ＶＣＳＥＬ１０と光検出器２０とを一体的にする際に、分岐された光束がカップリングレンズ１１を透過する場合を示している。これにより、光束がＶＣＳＥＬ１０の近傍に設けられている光検出器２０にそのまま入射される。したがって、光学系１９を不要としたレイアウトが可能となるので、同一基板化と共にさらなる低コスト化が期待できる。
【００９９】
このように、本実施形態の光走査装置においては、光検出器へ導くための光学系が不要となるため、さらなる低コスト化が図れる。
【０１００】
上述したように、ＶＣＳＥＬ１０は後方への出射光を持たないため、本実施形態によって光量制御をかけることが望ましい。また本実施形態は、ＶＣＳＥＬのみならず、従来からの端面発光レーザを用いた場合であっても、外部からの光量制御法として適用することができるのは言うまでもない。このようにして、面発光レーザを用いた場合にＡＰＣ制御ができないという問題を解決することができる。
【０１０１】
また、本実施形態に用いる光検出器は、１つのエリアであってもよいし、複数のエリアを持つこととしてもよい。光源１つ１つに対応させるように光検出器のエリアを分けることによって、個々の光源から放出された光束の光強度を測定することもできる。また、１つのエリア内で、時分割によって個々の光強度を測定することもできる。さらには、複数の光源をまとめて測定することもできるし、光源部の特性や安定性に応じて、光強度の測定の仕方を選択することが可能である。なお本実施形態では、測定の仕方については言及しない。
【０１０２】
［実施形態２］
次に、光束制限分岐手段を、光束制限手段と光束分岐手段とに分けて設けた場合の光走査装置について説明する。
図１７は、本実施形態の光走査装置の主走査方向の断面図を示す図である。
【０１０３】
本実施形態の光走査装置は、実施形態１の光走査装置の光束制限分岐手段１２を、光束制御手段１２Ａと光束分岐手段２１とに分けて設けている点で実施形態１と異なる。
【０１０４】
本実施形態の光走査装置は図１７に示すように、ＶＣＳＥＬ１０と、カップリングレンズ１１と、光束制御手段１２Ａと、シリンドリカルレンズ１３と、ポリゴンスキャナ１４と、偏向反射面１５と、ｆθレンズ１６と、同期センサ１７と、反射ミラー１８と、光学系１９と、光検出器２０と、光束分岐手段２１とを備えている。
【０１０５】
ＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）１０は光源手段であり、本実施形態においては、１つの発光点を有するシングルＶＣＳＥＬであっても、複数の発光点を有するＶＣＳＥＬであってもよい。このＶＣＳＥＬ１０より放射される発散性の光束は、所望の集束／発散性を持った光束に変換するためのカップリング手段に入射される。
【０１０６】
このカップリング手段では、カップリングレンズ１１によってレーザ光が略平行光とされた後、光束制御手段１２を介して第１光学系に入射される。この第１光学系はシリンドリカルレンズ１３で構成されており、主走査方向に細長い線像を、光偏向手段であるポリゴンスキャナ１４の偏向反射面（ポリゴンミラー面）１５の近傍に結像する。
【０１０７】
ポリゴンスキャナ１４によって偏光走査された光束は、次に、第２光学系によって結像されて、被走査面上に光スポットとして集光される。本実施形態では、第２光学系に２枚のｆθレンズ１６を用いている。また、有効画像領域外には、走査タイミングを制御するための同期センサ１７が配置されており、さらに、この同期センサ１７へ光束を導くための第３光学系も設けられている。本実施形態では、この第３光学系に反射ミラー１８を用いている。
【０１０８】
カップリングレンズ１１とポリゴンスキャナ１４との光路中には、光束の一部を分岐させるための光束分岐手段２１が配置されており、この光束分岐手段２１によって分岐された一部の光束は光学系１９を介して、あるいは、光学系１９を介さずに、光検出器２０へと導かれる。これによって、分岐された一部の光束の光強度は検出される。
ＶＣＳＥＬ１０により放射される光束は非常に発散性が大きいので、略平行光、もしくは平行光に近い、弱い集束／発散性の光束に変換された、カップリングレンズ１１よりポリゴンスキャナ１４側に配置される。
【０１０９】
このような構成をとることにより、本実施形態の光走査装置は、光束分岐手段の取り付けを容易にできる。
さらに、光束分岐手段２１は光束制御手段１２よりもポリゴンスキャナ側に配置することもできる。駆動電流に伴う光源の発散角の変化の影響が大きい場合には、このように配置することで、光源の発散角が変化したとしても光束制御手段１２によって遮られる光束の大きさは変わらないので、その影響は低減できる。よって、駆動電流に伴う光源の発散角の変化の影響を受けずに、光源の光量を制御することができる。
【０１１０】
本実施形態のＶＣＳＥＬ１０は実施形態１と同様に、後方への出射光を生じない。したがって、前方に放出する光束の一部を利用してＡＰＣ制御をかける必要がある。本実施形態では光束分岐手段２１を用いて、光検出器２０へ光束の一部を導いている。
【０１１１】
光束制御手段１２は所謂アパーチュアであって、その形状は楕円形状や円形状でもよく、任意の形状とすることができる。
【０１１２】
ここで、本実施形態の光束分岐手段２１について、より詳細に説明する。
図１８は、光束分岐手段２１の一例を示す模式図である。
【０１１３】
光束分岐手段２１は平板状のガラス材で構成されており、回折機能を有する周期的な凹凸構造を備えている。この凹凸部に入射された光束は、その多くが０次透過光として透過するが、一部は透過回折光として回折され、０次透過光と所定角度を持って分離して透過する。そして、この透過回折光、すなわち、分岐された光束の一部を、光強度を検出するための光検出器へと導く。ここでは、位相型の回折光学素子を形成している。
【０１１４】
このように、本実施形態の光走査装置においては、光束分岐手段として透過回折光を発生する回折光学素子を用いることにより、ビームスプリッタやハーフミラーのような光学多層膜を有する光束分岐手段を用いることなく、環境に対して安定性の高い光束分岐手段を提供することができる。
【０１１５】
なお、本実施形態では、光束分岐手段２１の構成をガラス材として説明したが、他の材料で構成してももちろんよく、例えば、樹脂材などで構成することとしても構わないことは言うまでもない。
【０１１６】
次に、図１９を参照しながら回折光学素子の透過・反射の様子を説明する。
【０１１７】
この図１９に示すように、角度θで入射した光束は、凹凸構造がない場合の０次透過光、０次反射光に加えて、周期的な凹凸構造に伴う回折光（高次透過光、高次反射光）が発生する。
【０１１８】
回折次数については、下記に示す、いわゆる格子方程式に従って求めることができる。使用する光の波長をλ、凹凸構造の周期をΛとしたとき、回折光学素子への入射角をθ、回折次数をｍとすると、回折光学素子からの射出角θ’は、前述した式（１）で示される。
【０１１９】
前述した式（１）に基づいて、回折次数の発生数を選択することが可能となる。なお、図１９においては、ｍ＝−１の回折光が発生している状態を示している。
【０１２０】
このようにして、透過及び反射の回折光が発生するが、本実施形態ではこの透過の回折光を光検出器へ導く光束として用いる。これには、次のような理由が挙げられる。
０次反射（正反射）光よりも、透過回折光の方が、回折光学素子の取り付け角度誤差に対する、光束の出射角変化が小さいのである。
１つの簡単な具体例として、λ＝Λ、ｍ＝−１とした回折光学素子３１に、θ＝４５度で入射した場合の０次反射（正反射）光と透過回折光の出射角θ’の様子について、図２０（ａ），（ｂ）に示す。
【０１２１】
図２０（ａ）に示すように、０次反射（正反射）光は反射角θ’＝−４５度で反射される。このとき、回折光学素子３１が時計回りに５度回転したとすると、入射角θ＝４０度となり、反射角θ’＝−４０度となる。入射光を基準として考えると、入射光と反射光とのなす角（θ−θ’）は、回折光学素子３１を回転することにより、９０度から８０度へ、１０度変化することになる。
【０１２２】
一方、図２０（ｂ）に示すように、−１次透過回折光について見てみると、透過回折角θ’＝−１７．０３度で透過回折される。このとき、回折光学素子３１が時計回りに５度回転したとすると、入射角θ＝４０度となり、透過回折角θ’＝−２０．９３度となる。入射光を基準として考えると、入射光と透過回折光のなす角（１８０−（θ−θ’））は、回折光学素子３１を回転することにより、１１７．９７度から１１９．０７度へ、１．１度変化することになる。この例においては、回折光学素子の取り付け角度誤差に対する、出射光の変化は１／９に低減する。
【０１２３】
したがって、本実施形態の光走査装置においては、分岐光を透過回折光とすることで、回折光学素子の取り付け角度誤差に対する、光速の出射角変化を低減することが可能となり、すなわち回折光学素子の取り付けが容易となる。
【０１２４】
ここで、本実施形態の回折光学素子における具体的な形状例を、図２１を参照しながら説明する。以下では、入射する光の波長をλ、凹凸構造の周期をΛ、周期に対する凹凸構造の幅の比率（フィルファクタ）をｆ、凹凸構造の深さをＤ、構造部の材質の屈折率をＮ、入射角度をθとする。
【０１２５】
図２１においては、回折光学素子の凹凸部形状として、λ＝０．６３３μｍ、Λ＝３μｍ、ｆ＝０．５、Ｄ＝０．２μｍ、Ｎ＝１．４５６、θ＝６度としている。
なお、この形状において、回折光学素子はほとんど偏光依存性を持っていない。
【０１２６】
深さＤをパラメータとしたときの回折光学素子の凹凸部の回折効率を図２２に示す。この図２２より、Ｄ＝０．２μｍのときには０次透過効率７７．８％、−１次透過効率７．５％、０次反射効率は０．５％となる。したがって、入射してきた光束の多くは０次透過して、一部の光束を−１次透過回折させる。このとき、−１次透過回折角θ’＝−６．１度であり、この透過光が光検出部に導かれることになる。
【０１２７】
本実施形態において、入射光と透過回折光とのなす角は１６７．９度である。一方、回折光学素子が１度傾いた場合の入射光と透過回折光とのなす角も１６７．９度であり、回折光学素子の取り付け誤差による出射角の変化はない。したがって、回折光学素子の取り付け誤差に強い光走査装置が実現できる。入射角が変わることによる回折効率にわずかな変化はあるものの、実際上、問題になることはない。
また、本実施形態のような単一材質で構成されるような回折光学素子では、一般に透過率に比べ反射率は小さくなりがちであり、そのような場合には、透過回折光を用いる方式が良い。
また、透過回折角は周期Λによって変化させることができるので、光検出部のレイアウトに対応することが可能である。
【０１２８】
なおここでは、ほぼＢｒａｇｇ角（θ＝ｓｉｎ-1（λ／２Λ））近傍で入射させた場合を示している。
【０１２９】
さらに、本実施形態の回折光学素子が偏光依存性を有する場合を、図面を用いて説明する。
図２３は、回折光学素子が偏光依存性を有する場合を示す図である。偏光依存性を有する場合には、偏光制御機能をも合わせ持つことが可能となる。
【０１３０】
面発光レーザは、上述した図２に示すようにその構造が対称的である。したがって、面発光レーザがランダム偏光を有している場合がある。近年においては、偏光制御機能を備えた構造の面発光レーザも開発されているが、未だ完全とは言い難い状況であり改善の余地がある。したがって、実用上において偏光制御機能を面発光レーザ以外の部分に持たせておくことは好ましく、すなわち、回折光学素子に偏光依存性を付加する意味は大きい。
【０１３１】
回折光学素子は、図２３に示すように、紙面に垂直なＴＥ偏光に対して、大きな０次透過回折効率を有し、小さい−１次透過回折効率を有している。一方、ＴＥ偏光に対して９０°直交する偏光であるＴＭ偏光（紙面に平行）に対しては、小さい０次透過回折効率を有している。
【０１３２】
ここで、０次透過光に着目すると、入射光束のうちＴＥ偏光成分の多くは透過して、ＴＭ偏光成分はほとんど透過しない。よって、偏光制御機能を持つことができるのである。なお、偏光依存性を得るためには、方解石などの光学異方性を持つ複屈折材料を用いて光束分岐機能部を作製することができる。または、液晶材料を用いることも可能である。
【０１３３】
このように、本実施形態の光走査装置においては、回折光学素子が偏光制御機能を有することで、光走査装置を構成している光学素子の透過率や反射率の偏光依存性の影響を低減できるとともに、面発光レーザの偏光制御機能としても用いることができる。
【０１３４】
また、方解石などの特別な材料を用いずに複屈折性を得ることもできる。これは、上述した構造複屈折性と呼ばれるものであり、凹凸構造の周期Λが波長以下から波長の数倍程度、いわゆるサブ波長領域〜共鳴領域の回折光学素子である。非常に微細な凹凸構造を設けることによって、偏光依存性を有する回折光学素子を構成することが可能となり、回折光学素子に偏光制御機能を持たせることが可能となる。
【０１３５】
このように、本実施形態の光走査装置においては、構造複屈折性によって偏光依存性を発現できるため、高価な複屈折材料などを用いる必要がなく、安価な光学材料を用いることが可能となる。
【０１３６】
ここで、図２３を参照しながら、本実施形態の回折光学素子の形状例をより具体的に示す。
【０１３７】
図２３において、回折光学素子の凹凸部形状は、λ＝０．６３３μｍ、Λ＝０．５μｍ、ｆ＝０．４５、Ｄ＝１．６μｍ、Ｎ＝１．４５６、θ＝３９度とする。
【０１３８】
この回折光学素子の回折効率は偏光依存性を有しており、ＴＥ偏光に対しては、０次透過効率７７．１％，−１次反射効率は１９．４％となる。また、ＴＭ偏光に対しては、０次透過効率９．２％、−１次透過効率８８．７％となる。したがって、ＴＥ偏光に対して、その光束の多くは０次透過して、一部が−１次回折で透過する。このとき、−１次の透過回折角は−３９．５度であり、この透過回折光は光検出部へと導かれる。
また、このとき０次反射効率は０．４％であり、−１次透過効率よりも小さく、光検出には適さない。
【０１３９】
また一方、ＴＭ偏光に対しては、その多くが−１次透過回折してしまい、０次透過分は１０％以下と小さい。もし、この回折光学素子にＴＭ偏光成分が入射してきても、その９０%以上は、この偏光依存性を有する回折光学素子でカットすることが可能であり、偏光制御機能を発現している。
【０１４０】
なお、上述した本実施形態に示すように、光束の光強度を検出するために分岐される光束は、０次透過光と同じ偏光方向の透過光である。
【０１４１】
このように、本実施形態の光走査装置においては、同一偏光方向の光束を、光走査用と光強度検出用とに用いるため、偏光制御された光源に対して、光走査用と光強度検出用との比率を所望の光強度比に分割して採用することができる。
【０１４２】
また一方で、本実施形態の回折光学素子は、ある偏光方向に対して、その多くが０次方向に透過し、直交する偏光方向に対しては，その１部が−１次方向へと透過させることもできる。
【０１４３】
より具体的な別の回折光学素子の形状例を説明する。
【０１４４】
この回折光学素子の凹凸部形状としては、λ＝０．６３３μｍ、Λ＝０．５μｍ、ｆ＝０．４５、Ｄ＝１．９μｍ、Ｎ＝１．４５６、θ＝３９度とする。
【０１４５】
この回折光学素子の回折効率は偏光依存性を有しており、ＴＥ偏光に対しては、０次透過効率９６．２％となる。また、ＴＭ偏光に対しては、０次透過効率０．６％、−１次透過効率９６．９％となる。したがって、ＴＥ偏光に対して、その光束の大部分は０次透過することになる。
【０１４６】
−１次透過効率については、ＴＥ偏光では０．２％、ＴＭ偏光では９６．９％となる。ＴＭ偏光に対しては、その多くが−１次透過する。もし、この回折光学素子にＴＭ偏光成分が入射してきた場合、光走査用の光束として、そのほとんどは、この偏光依存性を有する回折光学素子でカットすることが可能であり、偏光制御機能を発現している。また、−１次透過回折分は９６．９％あり、透過回折角−３９．５度の光束は、光強度検出用の光束として、光検出部へ導かれるのである。
また、このときの０次反射効率は０．４％であり、−１次透過効率よりもかなり小さく、光検出には適さない。
【０１４７】
なお、上述した実施形態は、予め、入射する光束にＴＥ偏光とＴＭ偏光がある比率で混ざっている場合に適用することができる方法である。すなわち、ＴＥ偏光は光走査用、ＴＭ偏光は光強度検出用として考えられる。この実施形態に示すように、光束の光強度を検出するために分岐される光束は、０次透過光と９０°異なる偏光方向の透過光である。
【０１４８】
このように、本実施形態の光走査装置においては、光走査用と光強度検出用とが異なる偏光方向を用いているので、偏光が混合している光源に対しては効率的に偏光成分を使い分けることができる。
また、偏光が揃っている光源に対しても、その光源と光軸回りに回転することによって、回折光学素子から見れば、ＴＥ偏光、ＴＭ偏光の両方を持つ光源に見えるので、上記の方法を用いることができる。
【０１４９】
本実施形態においては、いずれも−１次光を用いた場合を示している。もちろん、他の次数の回折光を用いることも可能であるが、上記式（１）から、ｍ＝−２として、Λを２倍することにより、同じ回折角θ’を得ることができるものである。ｍが大きくなれば、その分発生する回折次数も増えることから、０次透過や−１次透過に対する効率が低下してしまう虞もある。したがって、本実施形態の光走査装置のように、−１次光を用いていることで、より高い回折光を用いる場合よりも高い回折効率を得ることができる。
【０１５０】
図２４は、本実施形態の光走査装置において、透過光を用いた場合の光検出部近傍の構成を示す図である。
【０１５１】
図２４では、回折光学素子によって分岐された光束の一部が、光学系１９を介して光検出器２０まで導かれる。この光検出器２０によって、光束の光強度が計測された後に、所望の光強度となるように、光量制御回路によってＶＣＳＥＬ１０が駆動される。０次透過光と−１次透過回折光との分離角を９０°以上とすることで、折り返しミラー等の光路偏向手段を用いることなく回折光学素子２１よりも光源側に光束を導くことができるので、光検出器を光源近傍へ配置することが可能となる。
【０１５２】
また、図２５では、同期センサ１７と光検出器２０とが同一基板上に実装された場合を示している。分岐された光束を同期センサ方向へ導くことにより、折り返しミラー等の光路偏向手段を用いることなく、同期センサ１７と光検出器２０とを一体的とすることができる。したがって、同一基板化による低コスト化が期待できる。
【０１５３】
このように、本実施形態の光走査装置においては、同期センサと光検出器とを一体化することにより、基板のサイズ縮小や機能集約が可能となり、低コスト化が図れる。
【０１５４】
次に、実施形態１および実施形態２の光走査装置を用いた画像形成装置について説明する。
図２６は、本実施形態の画像形成装置の構成を示す図である。
【０１５５】
図２６に示すように、本実施形態の画像形成装置は、像担持体１と、帯電手段２と、露光手段３と、現像手段４と、転写手段５と、定着手段６と、クリーナ手段７と、除電手段８とを備えている。本実施形態の画像形成装置において、画像を形成する画像形成プロセスの１つとして電子写真プロセスがある。以下に、電子写真プロセスについて概略を説明する。
【０１５６】
まず、感光体等の像担持体１に、帯電手段２によって電位を与える（帯電プロセス）。次に、光書き込みユニット等の露光手段３からの光スポットを像担持体１上に照射することにより潜像を作る（露光プロセス）。この潜像に、現像手段４によりトナーを付着させてトナー像を作り（現像プロセス）、記録紙９に対して転写手段５によりそのトナー像を転写する（転写プロセス）。このようにして記録紙上に転写された潜像は、定着手段６により圧力や熱を加えられ、記録紙９に融着される（定着プロセス）。また、記録紙９上に転写されずに像担持体１上に残ったトナーは、クリーナ手段７によって清掃され、さらに帯電部分は除電手段８によって除電される。
なお、本実施形態の光走査装置は、高速なカラー画像出力に有利なタンデム型の画像形成装置にも適用可能である。
【０１５７】
このように、本実施形態の画像形成装置においては、光束分岐手段の取り付けを容易にして光強度検出を簡便化し、光スポットにおける光強度変動を抑える、すなわち、画像上における濃度変動を抑えた画像形成装置を提供することができる。さらに、面発光レーザアレイの適用により、印字速度の向上、また書き込み密度の向上を実現することができる。その一方で、同じ印字速度、同じ走査密度の光走査装置を構成する上では、光偏向器の回転速度を低減することが可能となるため、消費電力の低下、回転運動に伴う騒音の低下や熱発生の低下に貢献できる。
【０１５８】
以上、本実施形態の光走査装置および画像形成装置は、透過光を分岐することで、取り付け精度を緩くするとともに、回折効率が向上し、光検出のための光量を増加させることができる。また大きな分離角を取ることが可能となり、レイアウトの自由が向上できる。また、光束制御手段の後方で光路分岐を行うことにより、駆動電流に伴う光源の発散角の変化の影響を受けずに、光源の光量制御を行うことができる。しいては、光源アレイを用いた高速、高密度化を可能としている。
【０１５９】
また、偏光を制御することにより、それに起因する光偏向器や光学素子の透過率、反射率変化を抑えることが可能となり、光スポットの光強度変動を抑えた光走査装置を提供することができる。しいては、画像上における濃度変動を抑えた画像形成装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１６０】
【図１】本実施形態の光走査装置の構成を示す図であり、（ａ）は、主走査方向の断面図を示す図であり、図１（ｂ）は、副走査方向の断面図を示す図である。
【図２】ＶＣＳＥＬ１０の構成を模式的に示す図である。
【図３】光束制限分岐手段１２の一例を示す断面図である。
【図４】光束制限分岐素子１２１を光束の入射側から見た場合を示す図である。
【図５】光束制限分岐素子１２１を光束の入射側から見た場合の他の一例を示す図である。
【図６】本実施形態の光走査装置の他の一例を示す図である。
【図７】本実施形態の光走査装置のさらに他の一例を示す図である。
【図８】光束制限分岐素子１２１の他の一例を示す図である。
【図９】光束分岐機能部１２１ｂにおける、光透過、光反射を模式的に示す図である。
【図１０】光束分岐機能部１２１ｂの形状の一例を示す図である。
【図１１】光束分岐機能部１２１ｂが偏光依存性を有する場合を示す図である。
【図１２】光束分岐機能部１２１ｂが偏光依存性を有する場合の光透過、光反射を模式的に示す図である。
【図１３】光束分岐機能部１２１の形状の他の一例を示す図である。
【図１４】本実施形態の光走査装置において、反射光を用いた場合の光検出部近傍の構成を示す図である。
【図１５】本実施形態の光走査装置において、反射光を用いた場合の光検出部近傍の構成を示す図である。
【図１６】本実施形態の光走査装置において、反射光を用いた場合の光検出部近傍の構成を示す図である。
【図１７】実施形態２の光走査装置の主走査方向の断面図である。
【図１８】光束分岐手段２１の構成を模式的に示す図である。
【図１９】実施形態２の回折光学素子の透過・反射の様子を模式的に示す図である。
【図２０】（ａ）は、実施形態２の回折光学素子の０次反射の様子を模式的に示す図である。（ｂ）は、実施形態２の回折光学素子の−１次透過回折の様子を模式的に示す図である。
【図２１】実施形態２の回折光学素子の形状例を模式的に示す図である。
【図２２】実施形態２の回折光学素子の凹凸部の回折効率を示すグラフ図である。
【図２３】実施形態２の回折光学素子が偏光依存性を有する場合を示す図である。
【図２４】実施形態２の光走査装置において、透過光を用いた場合の光検出器近傍を示す図である。
【図２５】実施形態２の他の光走査装置の主走査方向の断面図である。
【図２６】本実施形態の画像形成装置の構成の一例を示す図である。
【図２７】従来の光走査装置の一例を示す図である。
【図２８】従来の光走査装置の一例を示す図である。
【図２９】従来の光走査装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１６１】
１    像担持体
２    帯電手段
３    露光手段
４    現像手段
５    転写手段
６    定着手段
７    クリーナ手段
８    除電手段
９    記録紙
１０    ＶＣＳＥＬ
１１    カップリングレンズ
１２    光束制限分岐手段
１２Ａ    光束制限手段
１２１    光束制限分岐素子
１２１ａ    光束制限機能部
１２１ｂ    光束分岐機能部
１３    シリンドリカルレンズ
１４    ポリゴンスキャナ
１５    偏向反射面
１６    ｆθレンズ
１７    同期センサ
１８    反射ミラー
１９    光学系
２０    光検出器
２１    光束分岐手段
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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