(57)【要約】【課題】光源から射出された光束の発散角が変化しても、光源から射出された光束の光量を精度良く検出する。【解決手段】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、該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、該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と、該開口板２３で反射されたモニタ用光束の光路上に配置され、その受光領域の大きさが前記モニタ用光束のビーム径よりも小さい受光器２５とを有しているため、２次元アレイ１００から射出される光束の発散角が変化しても、２次元アレイ１００から射出される光束の光量を精度良く検出することが可能となる。【選択図】図２
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【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、該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たモニタ用光束の受光位置に配置され、その受光領域の大きさが前記受光位置における前記モニタ用光束のビーム径よりも小さい光検出器と；を備えるモニタ装置。
【請求項２】
前記光検出器は、受光領域の中心が前記モニタ用光束のビーム中心と一致するように配置されてい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】
前記光検出器は、前記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又は２に記載のモニタ装置。
【請求項４】
光源と；
前記光源から射出された光束の光量をモニタする請求項１〜３のいずれか一項に記載のモニタ装置と；を備え、
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光源装置。
【請求項５】
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に記載の光源装置。
【請求項６】
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又は５に記載の光源装置。
【請求項７】
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４〜６のいずれか一項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；を備える光走査装置。
【請求項８】
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つの請求項７に記載の光走査装置と；を備える画像形成装置。
【請求項９】
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８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、モニタ装置、光源装置、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、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、該モニタ装置を含む光源装置、該光源装置を有する光走査装置、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】
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。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、その結果に基づいて、光源の出力レベルを制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｏｒｏｌ）を実施している（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）。
【０００４】
【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】
【０００５】
ところで、光源は、製造上のばらつきや、駆動時の温度上昇によって、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、感光体ドラム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。
【０００６】
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。
【０００７】
また、本発明の第２の目的は、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。
【０００８】
また、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。
【０００９】
また、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】
【００１０】
本発明は、第１の観点からすると、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、該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たモニタ用光束の受光位置に配置され、その受光領域の大きさが前記受光位置における前記モニタ用光束のビーム径よりも小さい光検出器と；を備えるモニタ装置である。
【００１１】
これによれば、分離光学素子で反射されたモニタ用光束を受光する光検出器は、その受光領域の大きさが受光位置におけるモニタ用光束のビーム径よりも小さい。この場合には、製造上のばらつきや、駆動時の温度上昇によって、光源から射出される光束の発散角が設計上の発散角と異なる場合であっても、分離光学素子の開口部を通過する光束の光量変化と光検出器で受光されるモニタ用光束の光量変化とをほぼ同じとすることができる。従って、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可能となる。
【００１２】
本発明は、第２の観点からすると、光源と；前記光源から射出された光束の光量をモニタする本発明のモニタ装置と；を備え、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光源装置である。
【００１３】
これによれば、本発明のモニタ装置を備えているため、モニタ装置の光検出器の出力が所定の値を維持するように光源を駆動制御することにより、安定した光束を出力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、光束により被走査面を走査する光走査装置であって、本発明の光源装置と；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；を備える光走査装置である。
【００１５】
これによれば、本発明の光源装置を備えているため、被走査面上を精度良く安定して光走査することが可能となる。
【００１６】
本発明は、第４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、高品質の画像を安定して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１９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。
【００１９】
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、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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。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→クリーニングブレード１０３５の順に配置されている。
【００２３】
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。
【００２４】
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、上位装置からの画像情報に基づいて変調された光束を照射する。これにより、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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枚づつ取り出し、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。
【００２８】
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。ここで転写された記録紙１０４０は、定着ローラ１０４１に送られる。
【００２９】
この定着ローラ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。
【００３０】
除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。
【００３１】
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に対向する位置に戻る。
【００３２】
次に、前記光走査装置１０１０の構成について説明する。
【００３３】
この光走査装置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、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、受光器２５及び走査制御装置２０（図２では図示省略、図１９参照）などを備えている。そして、これらは、ハウジング３０の中の所定位置に組み付けられている。
【００３４】
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。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。
【００３５】
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２次元的に配列されて１つの基板上に形成された２次元アレイ１００を有している。図３におけるＭ方向は主走査対応方向（ここでは、Ｙ軸方向と同じ）であり、Ｓ方向は副走査対応方向（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。
【００３６】
この２次元アレイ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、すべての発光部をＳ方向に伸びる仮想線上に正射影したときに等間隔となるように、Ｓ方向に等間隔に配置されている。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。
【００３７】
また、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。
【００３８】
ここでは、２次元アレイ１００のＭ方向（長手方向）のサイズは、０．３ｍｍである。
【００３９】
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を略平行光とする。ここでは、カップリングレンズ１５の焦点距離は２７ｍｍである。
【００４０】
開口板２３は、一例として図４（Ａ）に示されるように、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。
【００４１】
そして、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。
【００４２】
ここでは、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、副走査対応方向（ここでは、Ｚ軸方向）に関する長さＤ２は１．２８ｍｍであり、主走査対応方向（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。なお、図４（Ｂ）は、開口部の中心を通るＸＹ断面図である。
【００４３】
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、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副走査対応方向（ここでは、Ｚ軸方向）に関して結像する。
【００４４】
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。
【００４５】
反射ミラー１８とポリゴンミラー１３との間、及びポリゴンミラー１３と偏向器側走査レンズ１１ａとの間には、防音ガラス２１が配置されている。
【００４６】
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、副走査対応方向（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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。そして、この像面側走査レンズ１１ｂを介した光束が感光体ドラム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１３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。
【００４９】
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。なお、偏向器側走査レンズ１１ａと像面側走査レンズ１１ｂの間の光路上、及び像面側走査レンズ１１ｂと感光体ドラム１０３０の間の光路上の少なくとも一方に、少なくとも１つの折り曲げミラーが配置されても良い。
【００５０】
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、書き込み前の光束の一部は、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。
【００５１】
また、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。
【００５２】
受光器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ている。なお、受光器２５に入射するモニタ用光束は、一例として図５に示されるように、ビーム中央部に開口板２３の開口部に対応してビーム強度が極めて低い領域を有している。
【００５３】
受光器２５は、受光素子２５Ａを有し、該受光素子２５Ａの受光領域の大きさは、モニタ用光束のビーム径よりも小さい。ここでは、受光素子２５Ａの受光領域は、一例として図６に示されるように、長方形の形状を有し、副走査対応方向（ここでは、Ｚ軸方向）に関する長さＤ４は３．２５ｍｍであり、それに直交する方向の長さＤ３は３．８ｍｍである。すなわち、Ｄ３＜Ｄ１であり、Ｄ４＞Ｄ２である。
【００５４】
そして、受光器２５は、一例として図７に示されるように、受光素子２５Ａの中心とモニタ用光束のビーム中心とが一致するように配置されている。
【００５５】
そこで、受光素子２５Ａの受光領域は、モニタ用光束の一部（中央部分）を受光する（図７参照）。
【００５６】
なお、受光素子２５Ａは、受光領域が上記形状及び大きさとなるように、その受光面がマスクされていても良い。
【００５７】
そこで、例えば、図８（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８（Ｂ）に示されるように、光束Ｆ０１のうちの領域Ｆｓ１の光束が開口板２３の開口部を通過し、領域Ｆｍ１の光束が受光素子２５Ａで受光される。
【００５８】
また、例えば、図９（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９（Ｂ）に示されるように、光束Ｆ０２のうちの領域Ｆｓ２の光束が開口板２３の開口部を通過し、領域Ｆｍ２の光束が受光素子２５Ａで受光される。
【００５９】
また、図１０（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１０（Ｂ）に示されるように、光束Ｆ０３のうちの領域Ｆｓ３の光束が開口板２３の開口部を通過し、領域Ｆｍ３の光束が受光素子２５Ａで受光される。
【００６０】
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１１に示されるように、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。
【００６１】
そこで、光束Ｆｓの光量を一定とするには、一例として図１２に示されるように、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。
【００６２】
このとき、開口板２３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１３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。
【００６３】
仮に、光束（Ｆ０−Ｆｓ）がすべて、受光素子２５Ａで受光される場合に、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の光量を更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の光量を更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。
【００６４】
本実施形態では、受光素子２５Ａは、モニタ用光束の一部（中央部分）のみを受光する。これにより、一例として図１４に示されるように、受光素子２５Ａで受光される光束（光束Ｆｍとする）の光量は、光束Ｆ０の発散角が変化しても、光束Ｆｓの光量と同様に、ほぼ一定となる。
【００６５】
また、開口板２３の開口部と受光素子２５Ａの受光領域との間には、Ｄ３＜Ｄ１、Ｄ４＞Ｄ２の関係がある。これにより、光束Ｆ０の発散角が大きく変化しても、（光束Ｆｓの光量／光束Ｆｍの光量）をほぼ一定とすることができる。
【００６６】
ところで、受光素子２５Ａの受光領域におけるＤ４を大きくすることで、受光素子２５Ａでの受光量（光束Ｆｍの光量）を増加させることができる。
【００６７】
図１５には、（光束Ｆｓの光量／光束Ｆｍの光量）を一定としたときの、Ｄ４と光束Ｆｍの光量の関係が示されている。これによると、Ｄ４を増加させると光束Ｆｍの光量は増加するが、Ｄ４がある値を超えると、光束Ｆｍの光量は減少する。これは、Ｄ４を増加させ過ぎると、（光束Ｆｓの光量／光束Ｆｍの光量）を維持するのに、Ｄ３を小さくしなければならないためである。
【００６８】
Ｄ４がＤ２の１．４倍〜３．７倍の範囲内のときに、光束Ｆｍの光量は光束Ｆ０の光量の１０％を超えている。例えば、光源１４の発光光量が１ｍＷのときには、受光素子２５Ａの受光量は０．１ｍＷ以上となり、受光素子２５Ａの出力信号のＳ／Ｎ比の低下、及び応答時間の遅延を招くことなく、精度良く光量を検出することが可能となる。本実施形態では、図１５における光束Ｆｍの光量が最大となるように、Ｄ３＝３．８ｍｍ、Ｄ４＝３．２５ｍｍとした。
【００６９】
また、図１６には、Ｄ３とＤ４とＫ１／Ｋ２との関係が示されている。ここで、Ｋ１は、光束Ｆ０の発散角が所定の発散角（例えば、Ａ１）のときの（光束Ｆｓの光量／光束Ｆｍの光量）であり、Ｋ２は、光束Ｆ０の発散角が上記所定の発散角から主走査方向に対応する方向及び副走査方向に対応する方向に等方的に変化したときの（光束Ｆｓの光量／光束Ｆｍの光量）である。
【００７０】
図１６から明らかなように、Ｄ３を一定としてＤ４を大きくすると、Ｋ２／Ｋ１は大きくなる。また、Ｄ４を一定としてＤ３を小さくすると、Ｋ２／Ｋ１は小さくなる。この関係を利用し、Ｋ２／Ｋ１が０．０％、すなわち、光束Ｆ０の発散角が変化しても（光束Ｆｓの光量／光束Ｆｍの光量）が変わらないというＤ３とＤ４の組み合わせが求められる。
【００７１】
図１６に示されるように、ｐ１（Ｄ３＝４．３ｍｍ、Ｄ４＝２．５ｍｍ）とｐ２（Ｄ３＝２．７ｍｍ、Ｄ４＝４．５ｍｍ）とを結ぶ、Ｋ２／Ｋ１＝０．０％の曲線が得られる。一般的に、光量変化が３％以上あると画像上で濃度ムラとして認識されるので、Ｋ２／Ｋ１の変化は３％以内であるのが望ましい。これにより、光束Ｆ０の発散角の変化による光量検知のバラツキを±３％以内にすることが可能となる。
【００７２】
すなわち、光源から射出された光束の発散角が等方的に変化して、光束Ｆｓの光量がＰｓからＰｓ＋ΔＰｓに変化し、光束Ｆｍの光量がＰｍからＰｍ＋ΔＰｍに変化したとき、｛（Ｐｓ＋ΔＰｓ）／（Ｐｍ＋ΔＰｍ）｝／（Ｐｓ／Ｐｍ）の値は、０．９７以上で１．０３以下であることが好ましい。
【００７３】
そこで、Ｄ４がＤ２の１．４倍〜３．７倍の範囲内のときには、受光素子２５Ａの受光量を十分に確保できるとともに、いずれの発散角においても、光束Ｆｓの光量と光束Ｆｍの光量の比を略一定とすることができる。
【００７４】
すなわち、発散角が大きく変化しても、光束Ｆｓの光量が一定であれば、光束Ｆｍの光量はほとんど変化しない。そこで、受光素子２５Ａの出力レベルが一定（所定のレベル）となるように光束Ｆ０の光量を制御すると、光束Ｆｓの光量を常に一定の光量とすることが可能となる。
【００７５】
さらに、受光素子２５Ａ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１７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、入射光の入射方向に対して傾斜するように設定し、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。
【００７６】
また、光源１４と受光器２５との間に配置された光学系の横倍率βが約０．５倍であり、２次元アレイ１００の長手方向のサイズが０．３ｍｍであるため、受光器２５位置では、０．３ｍｍ×０．５＝０．１５ｍｍの長さに２次元アレイ１００が投影される。
【００７７】
また、本実施形態では、一例として図１７に示されるように、光源１４と受光器２５は、同一の回路基板２８上に実装されている。
【００７８】
ところで、受光素子２５Ａ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した方が良い。図１８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。
【００７９】
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と受光器２５の中心間距離（図１７における符号Ｗ）は、７ｍｍとした。
【００８０】
走査制御装置２０は、一例として図１９に示されるように、主制御部２０Ａと駆動制御部２０Ｂを有している。
【００８１】
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。
【００８２】
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及び受光器２５が実装されている回路基板２８上に設けられている。
【００８３】
なお、図１９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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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、受光器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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
ＲＡＭ２１２は、作業用のメモリである。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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と受光器２５とによってモニタ装置が構成されている。
【００９４】
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駆動制御部２０Ｂ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。
【００９５】
また、ＣＰＵ２１０によるプログラムに従う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良いし、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良い。
【００９６】
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、該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、該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、該開口板２３で反射されたモニタ用光束の光路上に配置され、その受光領域の大きさが受光位置におけるモニタ用光束のビーム径よりも小さい受光器２５（光検出器）とを有している。
【００９７】
これにより、いずれの発散角においても、光束Ｆｓの光量と光束Ｆｍの光量の比を略一定とすることができる。なお、発散角の変化量が小さい場合には、受光器２５の受光領域は、必ずしも、Ｄ３がＤ１よりも短く、Ｄ４がＤ２よりも長くなるように設定しなくても良い。
【００９８】
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。
【００９９】
ところで、開口板２３で反射されたモニタ用光束を第２の開口板でさらに光束を制限し、結像レンズにより受光素子に集光させる方法もある。しかしながら、受光素子は、場所によって感度や応答速度が違うため、小径のビームスポットを受光させると、場所により検出誤差が大きくなりやすい。また、小径のビームは受光面に付いたゴミや埃の影響を受けやすいという不都合がある（図２０参照）。本実施形態では、光束を集光させないので前記の問題は起きにくい。
【０１００】
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、ＡＰＣにより、安定した光束を出力することが可能となる。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
なお、上記実施形態において、開口板２３の開口部において、前記Ｄ１を副走査対応方向に関する長さ、前記Ｄ２を主走査対応方向に関する長さとし、受光器２５の受光領域において、前記Ｄ３を副走査対応方向に関する長さ、前記Ｄ４を主走査対応方向に関する長さとしても良い。
【０１０４】
また、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。
【０１０５】
また、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良い。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
また、例えば、図２１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。
【０１１０】
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、ブラック用の「感光体ドラムＫ１、帯電装置Ｋ２、現像装置Ｋ４、クリーニングユニットＫ５、及び転写装置Ｋ６」と、シアン用の「感光体ドラムＣ１、帯電装置Ｃ２、現像装置Ｃ４、クリーニングユニットＣ５、及び転写装置Ｃ６」と、マゼンタ用の「感光体ドラムＭ１、帯電装置Ｍ２、現像装置Ｍ４、クリーニングユニットＭ５、及び転写装置Ｍ６」と、イエロー用の「感光体ドラムＹ１、帯電装置Ｙ２、現像装置Ｙ４、クリーニングユニットＹ５、及び転写装置Ｙ６」と、光走査装置２０１０と、転写ベルト２０８０と、定着ユニット２０３０などを備えている。
【０１１１】
各感光体ドラムは、図２１中の矢印の方向に回転し、各感光体ドラムの周囲には、回転順に帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニングユニットがそれぞれ配置されている。各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。この帯電装置によって帯電された各感光体ドラム表面に光走査装置２０１０により光が照射され、各感光体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、対応する現像装置により各感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写装置により、記録紙に各色のトナー像が転写され、最終的に定着ユニット２０３０により記録紙に画像が定着される。
【０１１２】
光走査装置２０１０は、前記光源装置と同様な光源装置を色毎に有している。従って、前記光走査装置１０１０と同様な効果を得ることができる。
【０１１３】
従って、カラープリンタ２０００は、前記レーザプリンタ１０００と同様な効果を得ることができる。
【０１１４】
なお、タンデム方式の多色カラープリンタでは、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。
【０１１５】
また、このカラープリンタ２０００において、光走査装置を１色毎に設けても良いし、２色毎に設けても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
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】
【０１１７】
【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を示す概略図である。
【図３】図２における光源に含まれるＶＣＳＥＬの２次元アレイを説明するための図である。
【図４】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、いずれも図２における開口板を説明するための図である。
【図５】モニタ用光束を説明するための図である。
【図６】図２における受光器の受光素子を説明するための図である。
【図７】受光素子の配置位置を説明するための図である。
【図８】図８（Ａ）は、発光部から射出される光束の発散角がＡ１のときの光強度分布を説明するための図であり、図８（Ｂ）は、そのときの開口板の開口部を通過する光束と、受光素子の受光領域に入射する光束とを説明するための図である。
【図９】図９（Ａ）は、発光部から射出される光束の発散角がＡ２（＜Ａ１）のときの光強度分布を説明するための図であり、図９（Ｂ）は、そのときの開口板の開口部を通過する光束と、受光素子の受光領域に入射する光束とを説明するための図である。
【図１０】図１０（Ａ）は、発光部から射出される光束の発散角がＡ３（＞Ａ１）のときの光強度分布を説明するための図であり、図１０（Ｂ）は、そのときの開口板の開口部を通過する光束と、受光素子の受光領域に入射する光束とを説明するための図である。
【図１１】光源から射出される光束Ｆ０の光量が一定のときの、発散角と開口板の開口部を通過する光束Ｆｓの光量との関係を説明するための図である。
【図１２】開口板の開口部を通過する光束Ｆｓの光量を一定とする際の、発散角と光源から射出される光束Ｆ０の光量との関係を説明するための図である。
【図１３】図１２における開口板で反射された光束（Ｆ０−Ｆｓ）の光量と発散角との関係を説明するための図である。
【図１４】図１２における受光素子の受光領域に入射する光束Ｆｍと発散角との関係を説明するための図である。
【図１５】光束Ｆｍの光量とＤ４との関係を説明するための図である。
【図１６】（Ｋ２／Ｋ１）とＤ３とＤ４との関係を説明するための図である。
【図１７】光源と受光器の一体化を説明するための図である。
【図１８】光源の中心からの距離とその位置での上昇温度との関係を説明するための図である。
【図１９】走査制御装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図２０】付着物による受光素子の出力損失を説明するための図である。
【図２１】カラープリンタの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１１ａ…偏向器側走査レンズ（走査光学系の一部）、１１ｂ…像面側走査レンズ（走査光学系の一部）、１３…ポリゴンミラー（偏向器）、１４…光源、２３…開口板（分離光学素子）、２５…受光器（光検出器）、１００…２次元アレイ（面発光レーザ）、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…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、Ｋ１，Ｃ１，Ｍ１，Ｙ１…感光体ドラム（像担持体）。
【図１】
2009216511.tif 000003
【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】
2009216511.tif 000017
【図１６】
2009216511.tif 000018
【図１７】
2009216511.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2009216511.tif 000021
【図２０】
2009216511.tif 000022
【図２１】
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