光学素子、光源装置、光走査装置および画像形成装置
【課題】光量モニタ機能を有する新規な光学素子を提案することにより、光源装置、光走査装置および画像形成装置の小型化、低コスト化、省エネルギーを可能にする。
【解決手段】レーザ光束が入射される入射面と、レーザ光束が射出される射出面と、前記入射面または射出面のいずれか一方に設けられてレーザ光束を分岐する光線分岐手段である回折格子１０４と、光学素子１１２本体に一体的に取り付けられて回折格子１０４により分岐されたレーザ光束の一つを検出する光検知部材１０５とを備え、回折格子１０４により分岐されて光検知部材１０５に到達するレーザ光束は前記入射面および射出面に対して全反射条件を満たす。
【解決手段】レーザ光束が入射される入射面と、レーザ光束が射出される射出面と、前記入射面または射出面のいずれか一方に設けられてレーザ光束を分岐する光線分岐手段である回折格子１０４と、光学素子１１２本体に一体的に取り付けられて回折格子１０４により分岐されたレーザ光束の一つを検出する光検知部材１０５とを備え、回折格子１０４により分岐されて光検知部材１０５に到達するレーザ光束は前記入射面および射出面に対して全反射条件を満たす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光量モニタ機能を備えた光学素子、その光学素子を備えた光源装置、その光源装置を備えた光走査装置、およびその光走査装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像形成装置の印字速度および書込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。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。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、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。
【０００３】
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、複数の光ビームを発生する１つのマルチビーム光源（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）を用いて、従来の１つの光源を用いた光走査装置に置きかえることで実現することができる。一方、従来のシングルビーム光源（１つのパッケージ内に１つの発光点を持つレーザ光源）を複数個用いて、マルチビーム光源装置を達成する方法が多数提案されている。
【０００４】
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。しかし近年では面発光レーザ（ＶＣＳＥＬと呼ばれる）が登場してきた。面発光レーザでは、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、書込密度の向上を達成するための光源として期待されている。
端面発光レーザでは、後方への出射光をモニターしながらＡＰＣ（AutoPower Control）制御をかけて駆動しているのが一般的であるのに対し、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、なんらかの手段による光量制御が必要となる。
【０００５】
光量制御がかけられない光源装置を用いて画像形成装置で出力した画像においては、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を生じる。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光量制御するレーザ光量制御装置において、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。
【０００６】
そこで、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、特許文献１の「光源装置、光走査装置および画像形成装置」が本出願人により提案されている。これは、面発光レーザを用いた光源装置において、本来必要となる主たる方向への光ビームのロスを少なくしたものであり、また、光偏向器や光学素子の透過率や反射率の偏光依存性を生じなくしたものであり、さらには、小型化を可能にしたものである。その構造は、図２に示されるように、面発光レーザ１０１から放射された発散性の光ビームが、通常は光軸方向（実線方向）に放射されていて、光量制御を行うときには、光路変更手段１０７によってその光路が折り返しミラー１０８側に切り替えられ（破線方向）、光検出器１０３でその光量が検出される。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２６１４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した特許文献１の「光源装置、光走査装置および画像形成装置」は、光偏向手段、折り返しミラーを用いているため、光検出器、光偏向手段、折り返しミラーの３体の配置を精度良く行わないと、光検出ができないという問題があった。
そこで、本発明は、光量モニタ機能を有する新規な光学素子を提案することにより、小型化、低コスト化、省エネルギーを可能にした光源装置、光走査装置および画像形成装置を提案することを目的とした。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１の発明の光学素子は、レーザ光束が入射される入射面と、レーザ光束が射出される射出面と、前記入射面または射出面のいずれか一方に設けられてレーザ光束を分岐する光線分岐手段と、光学素子本体に一体的に取り付けられて前記光線分岐手段により分岐されたレーザ光束の一つを検出する光検出手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明の光学素子は、請求項１の光学素子において、前記光線分岐手段により分岐されて前記光検出手段に到達するレーザ光束は前記入射面および射出面に対して全反射条件を満たしていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明の光学素子は、請求項１または２に記載の光学素子において、前記光線分岐手段により分岐されたレーザ光束のうち前記光検出手段に向わない光束は少なくとも１本以上であり、前記光検出手段に向わない光束は前記射出面より射出することを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明の光学素子は、請求項１ないし３のいずれかに記載の光学素子において、前記光線分岐手段は回折素子であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明の光学素子は、請求項１ないし４のいずれかに記載の光学素子において、前記光学素子本体は略直方体であるとともに、前記入射面または射出面に直交する面であって前記光検出手段の取り付けられた面に対向する面に反射部材が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明の光源装置は、面発光レーザからなる光源を備え、該光源からのレーザ光束を、請求項１ないし５のいずれかに記載の光学素子を通して射出することを特徴とする。
【００１５】
請求項７の発明の光源装置は、請求項６に記載の光源装置において、前記光学素子は前記面発光レーザに対してカバーガラスを兼ねていることを特徴とする。
【００１６】
請求項８の発明の光走査装置は、前記面発光レーザからｐ本のレーザ光束を放射し副走査方向にｑ（２≦ｑ≦ｎ）分割して射出面より射出させる請求項６または７に記載の光源装置と、複数の偏向反射面を回転軸の周りに有し前記光源装置から入射されたｐ・ｑ本のレーザ光束を偏向する多面鏡式光偏向器と、該多面鏡式光偏向器により偏向されたｎ組のレーザ光束を対応する光走査位置へ導光して光スポットを形成するｎ組の走査結像光学系と、
前記ｎ組のレーザ光束に対し、組ごとの光走査光路を選択する光路選択手段とを備え、前記多面鏡式光偏向器が前記光路選択手段の少なくとも一部をなすことを特徴とする。
【００１７】
請求項９の発明の画像形成装置は、複数の光電導性感光体に光走査により個別的に静電潜像を形成し、これら静電潜像をそれぞれ可視化してトナー画像とし、得られた各トナー画像を同一のシート状記録媒体上に転写して合成的に画像形成を行うタンデム式の画像形成装置において、前記複数の光電導性感光体に光走査を行う光走査装置として、請求項８に記載の光走査装置を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上述べたように請求項１の発明の光学素子によれば、取り付け調整なしに光量モニタが、可能になり、更に射出光束を分割することができる。
【００１９】
請求項２の発明の光学素子によれば、請求項１の発明の効果に加えて、光量モニタに必要な光量を低減でき、射出光量を多くできる。
【００２０】
請求項３の発明の光学素子によれば、請求項１、２の発明の効果に加えて、複数の光束が利用可能になる。
【００２１】
請求項４の発明の光学素子によれば、請求項３の発明の効果に加えて、素子全体を小型にすることができる。
【００２２】
請求項５の発明の光学素子によれば、請求項１〜４の発明の効果に加えて、光量モニタに必要な光量を低減でき、射出光量を多くできる。
【００２３】
請求項６の発明の光源装置によれば、請求項１〜５の発明の効果に加えて、面発光レーザの光量モニタが可能になる。
【００２４】
請求項７の発明の光源装置によれば、請求項６の発明の効果に加えて、部材を低減でき低コストが実現できる。
【００２５】
請求項８の発明の光走査装置によれば、光量のモニタ値を使って像面光量を常に一定にすることができ、更に、ポリゴン回転数を低減でき、省エネルギーが図れる。
【００２６】
請求項９の発明の画像形成装置によれば、光量のモニタ値を使って像面光量を常に一定にできることにより高画質化が図れ、更に、ポリゴン回転数を低減でき、省エネルギーが図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための第１の実施形態を説明する。図１は本発明の第１の実施形態の光源装置である。１０１は光源である。これには発光点が１つの半導体レーザの他、アレイ、面発光の半導体レーザ、その他、ガスレーザ、固体レーザでも良い。特に面発光の半導体レーザ、ガスレーザ、固体レーザは光量モニタ手段を持っておらず、本発明によって光量モニタが可能になる。１１２が本発明の光学素子である。光源１０１と光学素子１１２の間にはカップリングレンズ等の光学素子があっても良い。
【００２８】
光学素子１１２は樹脂、ガラス等でできた直方体の透明部材１０３に回折格子１０４、ＰＤ等の光検知部材１０５を取り付けたものである。また、ＰＤ等の光検知部材１０５を取り付けた面に対向する面１０６に反射部材を取り付けても良い。回折格子１０４は、入射光束を各次数の方向に分岐させることができる。また、各次数への光量は格子の形状によって任意に選ぶことができる。
【００２９】
回折格子には、回折格子の振幅（透過率）を変調させる振幅変調型や、回折面の位相を変調させる位相変調型があるが、光量のロスの無い位相変調型が望ましい。また位相変調型にも、表面形状によって位相を制御する表面レリーフ型や、媒質の屈折率分布によって位相を制御する屈折率型などがある。ここでは、樹脂製の母材にインプリントすることにより大量生産が可能な、表面レリーフ型を用いており、紙面内の上下方向に格子が刻まれている。ここで各数値については、光源１０１の波長が７８０ｎｍ、回折格子１０４の周期が７７８ｎｍ、透明部材１０３の屈折率が１.５２７２４である。
【００３０】
図２は本光学素子１０３を側面から見た拡大図を示す。入射光束１０７は回折格子１０４に垂直入射すると、０次光束１０８、＋１次光束１０９、−１次光束１１０に分かれる。各分岐光束の射出角は、回折条件式、ｎ２・ｓｉｎθｍ−ｎ１ｓｉｎθｉｎ=ｍｘλ／ｄにより求められる。ここで、ｎ１は入射側の屈折率、ｎ２は射出側の屈折率、θｉｎは回折格子への入射角、θｍはｍ次光の射出角、λは光源波長、ｄは回折格子の周期である。
【００３１】
０次光束１０８はそのまま透過し、±１次光束１０９は４１.０°で回折格子１０４を射出し、射出側面に到達する。ここで、全反射条件は、ｓｉｎθ≧ｎ１／ｎ２と表される。ここで、ｎ1は入射側の屈折率、ｎ２は射出側の屈折率、θは入射角である。＋１次光束１０９の射出側面への入射角θ１＝４１.０°は全反射条件を満たしており、入射側面と射出側面とで全反射を繰り返し、端面にある光検知部材１０５へ到達し、検知される。−１次光束１１０も全反射条件を満たしており、入射側面と射出側面とで全反射を繰り返し、面１０６へ到達する。面１０６が反射処理されていれば、そこから逆方向に全反射繰り返し光検知部材１０５へ到達し、検知される。よって、光束を通しつつ、光量検知が可能になる。
【００３２】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。図３は本発明の光学素子を側面から見た拡大図を示す。この実施形態が、第１の実施形態と異なる点は回折格子１０４の周期が１．５μｍであることと、入射光束１０７’の入射角θ２が３０°である点である。０次光束１０８’は射出角θ５＝１９.１°で射出し、−１次光束１１０’は射出角θ４＝１.１°で射出する。これにより、光束分岐を行うことができる。また、回折格子の形状を適切に選ぶことによって、−1次光を抑制し、光束分岐を行わないことも可能である。
【００３３】
一方、＋１次光束１０９の射出側面への入射角θ３＝３８.３°は全反射条件を満たしており、入射側面と射出側面とで全反射を繰り返し、端面にある光検知部材１０５へ到達し、検知される。更には、入射光束角度、格子間隔を変えることによって、３つ以上の光束分岐を行うことも可能である。以上、光束分割と光量検知が一つの素子で行えることになる。
【００３４】
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。図４は本発明の第３の実施形態の光学素子を示す。ベース部材１１１に面発光レーザ素子２０１が取り付けられ、光学素子１１２により密閉され、ゴミ等が面発光レーザ素子２０１に付着しないようになっている。光学素子１１２は第１の実施形態と同じ仕様で、光束を射出させると共に、光検知手段１０５で光量を検出することができる。この実施形態では、光学素子１１２がカバーガラスの機能をもはたしている。
【００３５】
次に、本発明の第４の実施形態を説明する。図５において、１は光源であり面発光レーザとカップリングレンズからなる。面発光レーザは多数の発光点を有しており、複数本の光束を放射する。カップリングレンズは複数本の光束を略平行光とする。光学素子１１２は第２の実施形態と同じ仕様の光学素子であり、各々光束を２つに分岐する。その一方は直接以後の光学系に向かい、他方は反射部材２より、反射され、一方と他方の光束群は副走査方向に離れた平行な光束群となる。
【００３６】
これら光束群はシリンドリカルレンズ５ａ、５ｂに入射し、これらシリンドリカルレンズ５ａ、５ｂの作用により副走査方向へ集光され、多面鏡式光偏向器７の偏向反射面近傍に「主走査方向に長い線像」として結像する。図５に示されたように、光学素子１１２より分割された光束群のうち、反射部材２で反射していない光束群がシリンドリカルレンズ５ａに入射し、反射部材２により反射された光束群がシリンドリカルレンズ５ｂに入射する。
【００３７】
図５において、６は多面鏡式光偏向器７の防音ハウジングの窓に設けられた「防音ガラス」を示す。光源側からの４本の光ビームは防音ガラス６を介して多面鏡式光偏向器７に入射し、偏向された光ビームは防音ガラス６を介して走査結像光学系側へ射出する。多面鏡式光偏向器７は、図示のように上ポリゴンミラー７ａ、下ポリゴンミラー７ｂを回転軸方向に上下２段に積設して一体とし、図示されない駆動モータにより回転軸の周りに回転させられるようになっている。
【００３８】
上ポリゴンミラー７ａ、下ポリゴンミラー７ｂは、この例において共に「４面の偏向反射面」を持つ同一形状のものであるが、上ポリゴンミラー７ａの偏向反射面に対し、下ポリゴンミラー７ｂの偏向反射面が、回転方向へ所定角：θ（＝４５度）ずれている。上・下ポリゴンミラーは一体的に形成してもよい。
【００３９】
図５において、８ａ、８ｂは「第１走査レンズ」、１０ａ、１０ｂは「第２走査レンズ」、９ａ、９ｂは「光路折り曲げミラー」を示している。また、１１ａ、１１ｂは「光導電性感光体」を示している。第１走査レンズ８ａ、第２走査レンズ１０ａと、光路折り曲げミラー９ａとは、多面鏡式光偏向器７の上ポリゴンミラー７ａにより偏向される２本の光ビーム（半導体レーザ１、１’から射出し、ハーフミラープリズム４の半透鏡４ａを透過した２本の光ビーム）を、対応する光走査位置である光導電性感光体１１ａ上に導光して、副走査方向に分離した２つの光スポットを形成する１組の走査結像光学系を構成する。
【００４０】
第１走査レンズ８ｂ、第２走査レンズ１０ｂと、光路折り曲げミラー９ｂとは、多面鏡式光偏向器７の下ポリゴンミラー７ｂにより偏向される２の光束群を、対応する光走査位置である光導電性感光体１１ｂ上に導光して、副走査方向に分離した２つの光スポットを形成する１組の走査結像光学系を構成する。このようにして、多面鏡式光偏向器７の上ポリゴンミラー７ａにより偏向される光束群により、光導電性感光体１１ａがマルチビーム走査され、多面鏡式光偏向器７の下ポリゴンミラー７ｂにより偏向される光束群により、光導電性感光体１１ｂがマルチビーム走査される。
【００４１】
多面鏡式光偏向器７の上ポリゴンミラー７ａと下ポリゴンミラー７ｂの偏向反射面は互いに回転方向に４５度ずれているので、上ポリゴンミラー７ａによる偏向光ビームが光導電性感光体１１ａの光走査を行うとき、下ポリゴンミラー７ｂによる偏向光ビームは、光導電性感光体１１ｂには導光されず、下ポリゴンミラー７ｂによる偏向光ビームが光導電性感光体１１ｂの光走査を行うとき、上ポリゴンミラー７ａによる偏向光ビームは、光導電性感光体１１ａには導光されない。
【００４２】
即ち、光導電性感光体１１ａ、１１ｂの光走査は「時間的にずれて交互」に行われることになる。図６は、この状況を説明する図である。図６は説明図であるので、煩雑を避け、多面鏡式光偏向器へ入射する光ビーム（実際には４本である）を「入射光」、偏向される光ビームを「偏向光ａ、偏向光ｂ」として示している。
【００４３】
図６（ａ）は、入射光が多面鏡式光偏向器７に入射し、上ポリゴンミラー７ａで反射されて偏向された「偏向光ａ」が光走査位置へ導光されるときの状況を示している。このとき、下ポリゴンミラー７ｂによる偏向光ｂは光走査位置へは向かわない。第６図（ｂ）は、下ポリゴンミラー７ｂで反射されて偏向された「偏向光ｂ」が光走査位置へ導光されるときの状況を示している。このとき、上ポリゴンミラー７ａによる偏向光ａは光走査位置へは向かわない。
【００４４】
上記の如く、図５の実施形態において、光導電性感光体１１ａ、１１ｂの（マルチビーム方式の）光走査は交互に行われるので、例えば、光導電性感光体１１ａの光走査が行われるときは光源の光強度を「黒画像の画像信号」で変調し、光導電性感光体１１ｂの光走査が行われるときは光源の光強度を「マゼンタ画像の画像信号」で変調すれば、光導電性感光体１１ａには黒画像の静電潜像を、光導電性感光体１１ｂにはマゼンタ画像の静電潜像を書込むことができる。
【００４５】
次に、図７、図８を参照して光走査装置および画像形成装置に関する実施形態を説明する。図７は、光走査装置の光学系部分を、副走査方向、即ち、多面鏡式光偏向器７の回転軸方向から見た状態を示している。図示を簡単にするため、多面鏡式光偏向器７から光走査位置に至る光路上の光路屈曲用のミラーの図示を省略し、光路が直線となるように描いた。
【００４６】
図７において、１ＹＭ、１ＣＫはそれぞれ光源を示す。これら光源１ＹＭ、１ＣＫはそれぞれが平行光束群を放射する。光源１ＹＭは「イエロー画像に対応する画像信号」と「マゼンタ画像に対応する画像信号」で交互に強度変調される。光源１ＣＫは「シアン画像に対応する画像信号」と「黒画像に対応する画像信号」で交互に強度変調される。光源１ＹＭから放射された平行光束群は、光学素子１０３ＹＭによって２つの光束群に分割され、分割された光束群の一方はイエロー画像を書込むのに使用され、他方はマゼンタ画像を書込むのに使用される。
【００４７】
光学素子１０３ＹＭは第２の実施形態と同じ仕様の光学素子である。副走査方向に分割された２つの光束群は、アパーチュア１２ＹＭを通過してビーム整形されたのち、副走査方向に重なり合うように配列されたシリンドリカルレンズ５Ｙ、５Ｍにより、それぞれ副走査方向へ集光され、多面鏡式光偏向器７に入射する。多面鏡式光偏向器７は、図５、図６に即して説明したものと同様のものであり、４面の偏向反射面を持つポリゴンミラーを回転軸方向へ２段に積設し、ポリゴンミラー相互の偏向反射面を回転方向へずらして一体化したものである。シリンドリカルレンズ５Ｙ、５Ｍによる主走査方向に長い線像は、ポリゴンの偏向反射面位置近傍に結像する。
【００４８】
多面鏡式光偏向器７により偏向される光束群は、それぞれ第１走査レンズ８Ｙ、８Ｍ、第２走査レンズ１０Ｙ、１０Ｍを透過し、これらレンズの作用により光走査位置１１Ｙ、１１Ｍに光スポットを形成し、これら光走査位置を光走査する。同様に、光源１ＣＫから放射された平行光束群は、光学素子１０３ＣＫによって２つの光束群に分割される。光学素子１０３ＣＫは１０３ＹＭと同様のものである。分割された光束群の一方はシアン画像を書込むのに使用され、他方は黒画像を書込むのに使用される。
【００４９】
副走査方向に分割された２つの光束群は、アパーチュア１２ＣＫを通過してビーム整形されたのち、副走査方向に重なり合うように配列されたシリンドリカルレンズ５Ｃ、５Ｋによりそれぞれ、副走査方向へ集光され、多面鏡式光偏向器７に入射して偏向され、それぞれ第１走査レンズ８Ｃ、８Ｋ、第２走査レンズ１０Ｃ、１０Ｋを透過し、これらレンズの作用により光走査位置１１Ｃ、１１Ｋに光スポットを形成し、これら光走査位置を光走査する。
【００５０】
図８において、２０で示す部分が光走査装置で、図７に即して説明した部分である。図８に示すように、多面鏡式光偏向器７の上段のポリゴンミラーにより偏向される光束群のうち一方は、光路折り曲げミラーｍＭ１、ｍＭ２、ｍＭ３により屈曲された光路により光走査位置の実体をなす光導電性感光体１１Ｍに導光され、他方の光束群は、光路折り曲げミラーｍＣ１、ｍＣ２、ｍＣ３により屈曲された光路により光走査位置の実体をなす光導電性感光体１１Ｃに導光される。
【００５１】
また、多面鏡式光偏向器７の下段のポリゴンミラーにより偏向される光束群のうち一方は、光路折り曲げミラーｍＹにより屈曲された光路により光走査位置の実体をなす光導電性感光体１１Ｙに導光され、他方の光束群は、光路折り曲げミラーｍＫにより屈曲された光路により光走査位置の実体をなす光導電性感光体１１Ｋに導光される。光導電性感光体１１Ｙ〜１１Ｋは何れも時計回りに等速回転され、帯電手段をなす帯電ローラＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫにより均一帯電され、それぞれ対応する光ビームの光走査を受けてイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色画像を書込まれ対応する静電潜像（ネガ潜像）が形成される。
【００５２】
これら静電潜像はそれぞれ現像装置ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫにより反転現像され、光導電性感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上にそれぞれイエロートナー画像、マゼンタトナー画像、シアントナー画像、黒トナー画像が形成される。これら各色トナー画像は、図示されない「転写シート」上に転写される。即ち、転写シートは搬送ベルト１７により搬送され、転写器１５Ｙにより光導電性感光体１１Ｙ上からイエロートナー画像を転写され、転写器１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋによりそれぞれ、光導電性感光体１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋから、マゼンタトナー画像、シアントナー画像、黒トナー画像を順次転写される。
【００５３】
このようにして転写シート上においてイエロートナー画像〜黒トナー画像が重ね合わせられてカラー画像を合成的に構成する。このカラー画像は定着装置１９により転写シート上に定着されてカラー画像が得られる。即ち、図７、図８の実施形態は、複数の光導電性感光体に光走査により個別的に静電潜像を形成し、これら静電潜像を可視化してトナー画像とし、得られるトナー画像を同一のシート状記録媒体上に転写して合成的に画像形成を行うタンデム式の画像形成装置において、光導電性感光体の数が４個であり、光走査装置として、２個の光源１ＹＭ、１ＣＫを用いて、各光源からの光束群がそれぞれ２個の光導電性感光体を光走査するように構成され、４個の光導電性感光体１１Ｍ、１１Ｙ，１１Ｃ、１１Ｋに形成される静電潜像をマゼンタ、イエロー、シアン、黒のトナーで個別に可視化し、カラー画像を形成する。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の光学素子は、上述した光源装置、光走査装置および画像形成装置以外にも、光量モニタが必要なあらゆる光源装置、光学機器に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１の実施形態の光源装置を示す斜視図である。
【図２】図１の光学素子における分岐例を示す拡大図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の光学素子における分岐例を示す拡大図である。
【図４】本発明の第３の実施形態の光学素子を示す図である。
【図５】本発明の第４の実施形態を示す斜視図である。
【図６】図５における多面鏡式光偏向器の機能を説明するための図である。
【図７】本発明の光走査装置および画像形成装置の実施形態を説明する図である。
【図８】本発明の光走査装置および画像形成装置の実施形態を説明する図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 光源 半導体レーザ
１’半導体レーザ
２ 反射部材
４ ハーフミラープリズム
４ａ 半透鏡
５ａ、５ｂ シリンドリカルレンズ
６ 防音ガラス
７ 多面鏡式光偏向器
７ａ 上ポリゴンミラー
７ｂ 下ポリゴンミラー
８ａ、８ｂ 第１走査レンズ
９ａ、９ｂ 光路折り曲げミラー
１０ａ、１０ｂ 第２走査レンズ
１１ａ、１１ｂ 光導電性感光体
１７ 搬送ベルト
１９ 定着装置
１０１ 光源
１０３ 透明部材
１０４ 回折格子
１０５ 光検知部材
１０６ 面
１０７ 入射光束
１０７’入射光束
１０８ ０次光束
１０８’０次光束
１０９ ＋１次光束
１１０ −１次光束
１１０’−１次光束
１１１ ベース部材
１１２ 光学素子
２０１ 面発光レーザ素子
１ＹＭ、１ＣＫ 光源
１ＣＫ 光源
１２ＣＫ アパーチュア
５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ シリンドリカルレンズ
８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ 第１走査レンズ
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ 第２走査レンズ
１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ 光走査位置
１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ 光導電性感光体
１２ＹＭ アパーチュア
１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ 転写器
１０３ＣＫ 光学素子
１０３ＹＭ 光学素子
ａ 偏向光
ｂ 偏向光
ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫ 現像装置
ｍＣ１、ｍＣ２、ｍＣ３ 光路折り曲げミラー
ｍＭ１、ｍＭ２、ｍＭ３ 光路折り曲げミラー
ｍＫ、ｍＹ 光路折り曲げミラー
ＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫ 帯電ローラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光量モニタ機能を備えた光学素子、その光学素子を備えた光源装置、その光源装置を備えた光走査装置、およびその光走査装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像形成装置の印字速度および書込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。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。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、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。
【０００３】
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、複数の光ビームを発生する１つのマルチビーム光源（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）を用いて、従来の１つの光源を用いた光走査装置に置きかえることで実現することができる。一方、従来のシングルビーム光源（１つのパッケージ内に１つの発光点を持つレーザ光源）を複数個用いて、マルチビーム光源装置を達成する方法が多数提案されている。
【０００４】
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。しかし近年では面発光レーザ（ＶＣＳＥＬと呼ばれる）が登場してきた。面発光レーザでは、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、書込密度の向上を達成するための光源として期待されている。
端面発光レーザでは、後方への出射光をモニターしながらＡＰＣ（AutoPower Control）制御をかけて駆動しているのが一般的であるのに対し、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、なんらかの手段による光量制御が必要となる。
【０００５】
光量制御がかけられない光源装置を用いて画像形成装置で出力した画像においては、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を生じる。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光量制御するレーザ光量制御装置において、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。
【０００６】
そこで、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、特許文献１の「光源装置、光走査装置および画像形成装置」が本出願人により提案されている。これは、面発光レーザを用いた光源装置において、本来必要となる主たる方向への光ビームのロスを少なくしたものであり、また、光偏向器や光学素子の透過率や反射率の偏光依存性を生じなくしたものであり、さらには、小型化を可能にしたものである。その構造は、図２に示されるように、面発光レーザ１０１から放射された発散性の光ビームが、通常は光軸方向（実線方向）に放射されていて、光量制御を行うときには、光路変更手段１０７によってその光路が折り返しミラー１０８側に切り替えられ（破線方向）、光検出器１０３でその光量が検出される。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２６１４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した特許文献１の「光源装置、光走査装置および画像形成装置」は、光偏向手段、折り返しミラーを用いているため、光検出器、光偏向手段、折り返しミラーの３体の配置を精度良く行わないと、光検出ができないという問題があった。
そこで、本発明は、光量モニタ機能を有する新規な光学素子を提案することにより、小型化、低コスト化、省エネルギーを可能にした光源装置、光走査装置および画像形成装置を提案することを目的とした。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１の発明の光学素子は、レーザ光束が入射される入射面と、レーザ光束が射出される射出面と、前記入射面または射出面のいずれか一方に設けられてレーザ光束を分岐する光線分岐手段と、光学素子本体に一体的に取り付けられて前記光線分岐手段により分岐されたレーザ光束の一つを検出する光検出手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明の光学素子は、請求項１の光学素子において、前記光線分岐手段により分岐されて前記光検出手段に到達するレーザ光束は前記入射面および射出面に対して全反射条件を満たしていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明の光学素子は、請求項１または２に記載の光学素子において、前記光線分岐手段により分岐されたレーザ光束のうち前記光検出手段に向わない光束は少なくとも１本以上であり、前記光検出手段に向わない光束は前記射出面より射出することを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明の光学素子は、請求項１ないし３のいずれかに記載の光学素子において、前記光線分岐手段は回折素子であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明の光学素子は、請求項１ないし４のいずれかに記載の光学素子において、前記光学素子本体は略直方体であるとともに、前記入射面または射出面に直交する面であって前記光検出手段の取り付けられた面に対向する面に反射部材が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明の光源装置は、面発光レーザからなる光源を備え、該光源からのレーザ光束を、請求項１ないし５のいずれかに記載の光学素子を通して射出することを特徴とする。
【００１５】
請求項７の発明の光源装置は、請求項６に記載の光源装置において、前記光学素子は前記面発光レーザに対してカバーガラスを兼ねていることを特徴とする。
【００１６】
請求項８の発明の光走査装置は、前記面発光レーザからｐ本のレーザ光束を放射し副走査方向にｑ（２≦ｑ≦ｎ）分割して射出面より射出させる請求項６または７に記載の光源装置と、複数の偏向反射面を回転軸の周りに有し前記光源装置から入射されたｐ・ｑ本のレーザ光束を偏向する多面鏡式光偏向器と、該多面鏡式光偏向器により偏向されたｎ組のレーザ光束を対応する光走査位置へ導光して光スポットを形成するｎ組の走査結像光学系と、
前記ｎ組のレーザ光束に対し、組ごとの光走査光路を選択する光路選択手段とを備え、前記多面鏡式光偏向器が前記光路選択手段の少なくとも一部をなすことを特徴とする。
【００１７】
請求項９の発明の画像形成装置は、複数の光電導性感光体に光走査により個別的に静電潜像を形成し、これら静電潜像をそれぞれ可視化してトナー画像とし、得られた各トナー画像を同一のシート状記録媒体上に転写して合成的に画像形成を行うタンデム式の画像形成装置において、前記複数の光電導性感光体に光走査を行う光走査装置として、請求項８に記載の光走査装置を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上述べたように請求項１の発明の光学素子によれば、取り付け調整なしに光量モニタが、可能になり、更に射出光束を分割することができる。
【００１９】
請求項２の発明の光学素子によれば、請求項１の発明の効果に加えて、光量モニタに必要な光量を低減でき、射出光量を多くできる。
【００２０】
請求項３の発明の光学素子によれば、請求項１、２の発明の効果に加えて、複数の光束が利用可能になる。
【００２１】
請求項４の発明の光学素子によれば、請求項３の発明の効果に加えて、素子全体を小型にすることができる。
【００２２】
請求項５の発明の光学素子によれば、請求項１〜４の発明の効果に加えて、光量モニタに必要な光量を低減でき、射出光量を多くできる。
【００２３】
請求項６の発明の光源装置によれば、請求項１〜５の発明の効果に加えて、面発光レーザの光量モニタが可能になる。
【００２４】
請求項７の発明の光源装置によれば、請求項６の発明の効果に加えて、部材を低減でき低コストが実現できる。
【００２５】
請求項８の発明の光走査装置によれば、光量のモニタ値を使って像面光量を常に一定にすることができ、更に、ポリゴン回転数を低減でき、省エネルギーが図れる。
【００２６】
請求項９の発明の画像形成装置によれば、光量のモニタ値を使って像面光量を常に一定にできることにより高画質化が図れ、更に、ポリゴン回転数を低減でき、省エネルギーが図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための第１の実施形態を説明する。図１は本発明の第１の実施形態の光源装置である。１０１は光源である。これには発光点が１つの半導体レーザの他、アレイ、面発光の半導体レーザ、その他、ガスレーザ、固体レーザでも良い。特に面発光の半導体レーザ、ガスレーザ、固体レーザは光量モニタ手段を持っておらず、本発明によって光量モニタが可能になる。１１２が本発明の光学素子である。光源１０１と光学素子１１２の間にはカップリングレンズ等の光学素子があっても良い。
【００２８】
光学素子１１２は樹脂、ガラス等でできた直方体の透明部材１０３に回折格子１０４、ＰＤ等の光検知部材１０５を取り付けたものである。また、ＰＤ等の光検知部材１０５を取り付けた面に対向する面１０６に反射部材を取り付けても良い。回折格子１０４は、入射光束を各次数の方向に分岐させることができる。また、各次数への光量は格子の形状によって任意に選ぶことができる。
【００２９】
回折格子には、回折格子の振幅（透過率）を変調させる振幅変調型や、回折面の位相を変調させる位相変調型があるが、光量のロスの無い位相変調型が望ましい。また位相変調型にも、表面形状によって位相を制御する表面レリーフ型や、媒質の屈折率分布によって位相を制御する屈折率型などがある。ここでは、樹脂製の母材にインプリントすることにより大量生産が可能な、表面レリーフ型を用いており、紙面内の上下方向に格子が刻まれている。ここで各数値については、光源１０１の波長が７８０ｎｍ、回折格子１０４の周期が７７８ｎｍ、透明部材１０３の屈折率が１.５２７２４である。
【００３０】
図２は本光学素子１０３を側面から見た拡大図を示す。入射光束１０７は回折格子１０４に垂直入射すると、０次光束１０８、＋１次光束１０９、−１次光束１１０に分かれる。各分岐光束の射出角は、回折条件式、ｎ２・ｓｉｎθｍ−ｎ１ｓｉｎθｉｎ=ｍｘλ／ｄにより求められる。ここで、ｎ１は入射側の屈折率、ｎ２は射出側の屈折率、θｉｎは回折格子への入射角、θｍはｍ次光の射出角、λは光源波長、ｄは回折格子の周期である。
【００３１】
０次光束１０８はそのまま透過し、±１次光束１０９は４１.０°で回折格子１０４を射出し、射出側面に到達する。ここで、全反射条件は、ｓｉｎθ≧ｎ１／ｎ２と表される。ここで、ｎ1は入射側の屈折率、ｎ２は射出側の屈折率、θは入射角である。＋１次光束１０９の射出側面への入射角θ１＝４１.０°は全反射条件を満たしており、入射側面と射出側面とで全反射を繰り返し、端面にある光検知部材１０５へ到達し、検知される。−１次光束１１０も全反射条件を満たしており、入射側面と射出側面とで全反射を繰り返し、面１０６へ到達する。面１０６が反射処理されていれば、そこから逆方向に全反射繰り返し光検知部材１０５へ到達し、検知される。よって、光束を通しつつ、光量検知が可能になる。
【００３２】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。図３は本発明の光学素子を側面から見た拡大図を示す。この実施形態が、第１の実施形態と異なる点は回折格子１０４の周期が１．５μｍであることと、入射光束１０７’の入射角θ２が３０°である点である。０次光束１０８’は射出角θ５＝１９.１°で射出し、−１次光束１１０’は射出角θ４＝１.１°で射出する。これにより、光束分岐を行うことができる。また、回折格子の形状を適切に選ぶことによって、−1次光を抑制し、光束分岐を行わないことも可能である。
【００３３】
一方、＋１次光束１０９の射出側面への入射角θ３＝３８.３°は全反射条件を満たしており、入射側面と射出側面とで全反射を繰り返し、端面にある光検知部材１０５へ到達し、検知される。更には、入射光束角度、格子間隔を変えることによって、３つ以上の光束分岐を行うことも可能である。以上、光束分割と光量検知が一つの素子で行えることになる。
【００３４】
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。図４は本発明の第３の実施形態の光学素子を示す。ベース部材１１１に面発光レーザ素子２０１が取り付けられ、光学素子１１２により密閉され、ゴミ等が面発光レーザ素子２０１に付着しないようになっている。光学素子１１２は第１の実施形態と同じ仕様で、光束を射出させると共に、光検知手段１０５で光量を検出することができる。この実施形態では、光学素子１１２がカバーガラスの機能をもはたしている。
【００３５】
次に、本発明の第４の実施形態を説明する。図５において、１は光源であり面発光レーザとカップリングレンズからなる。面発光レーザは多数の発光点を有しており、複数本の光束を放射する。カップリングレンズは複数本の光束を略平行光とする。光学素子１１２は第２の実施形態と同じ仕様の光学素子であり、各々光束を２つに分岐する。その一方は直接以後の光学系に向かい、他方は反射部材２より、反射され、一方と他方の光束群は副走査方向に離れた平行な光束群となる。
【００３６】
これら光束群はシリンドリカルレンズ５ａ、５ｂに入射し、これらシリンドリカルレンズ５ａ、５ｂの作用により副走査方向へ集光され、多面鏡式光偏向器７の偏向反射面近傍に「主走査方向に長い線像」として結像する。図５に示されたように、光学素子１１２より分割された光束群のうち、反射部材２で反射していない光束群がシリンドリカルレンズ５ａに入射し、反射部材２により反射された光束群がシリンドリカルレンズ５ｂに入射する。
【００３７】
図５において、６は多面鏡式光偏向器７の防音ハウジングの窓に設けられた「防音ガラス」を示す。光源側からの４本の光ビームは防音ガラス６を介して多面鏡式光偏向器７に入射し、偏向された光ビームは防音ガラス６を介して走査結像光学系側へ射出する。多面鏡式光偏向器７は、図示のように上ポリゴンミラー７ａ、下ポリゴンミラー７ｂを回転軸方向に上下２段に積設して一体とし、図示されない駆動モータにより回転軸の周りに回転させられるようになっている。
【００３８】
上ポリゴンミラー７ａ、下ポリゴンミラー７ｂは、この例において共に「４面の偏向反射面」を持つ同一形状のものであるが、上ポリゴンミラー７ａの偏向反射面に対し、下ポリゴンミラー７ｂの偏向反射面が、回転方向へ所定角：θ（＝４５度）ずれている。上・下ポリゴンミラーは一体的に形成してもよい。
【００３９】
図５において、８ａ、８ｂは「第１走査レンズ」、１０ａ、１０ｂは「第２走査レンズ」、９ａ、９ｂは「光路折り曲げミラー」を示している。また、１１ａ、１１ｂは「光導電性感光体」を示している。第１走査レンズ８ａ、第２走査レンズ１０ａと、光路折り曲げミラー９ａとは、多面鏡式光偏向器７の上ポリゴンミラー７ａにより偏向される２本の光ビーム（半導体レーザ１、１’から射出し、ハーフミラープリズム４の半透鏡４ａを透過した２本の光ビーム）を、対応する光走査位置である光導電性感光体１１ａ上に導光して、副走査方向に分離した２つの光スポットを形成する１組の走査結像光学系を構成する。
【００４０】
第１走査レンズ８ｂ、第２走査レンズ１０ｂと、光路折り曲げミラー９ｂとは、多面鏡式光偏向器７の下ポリゴンミラー７ｂにより偏向される２の光束群を、対応する光走査位置である光導電性感光体１１ｂ上に導光して、副走査方向に分離した２つの光スポットを形成する１組の走査結像光学系を構成する。このようにして、多面鏡式光偏向器７の上ポリゴンミラー７ａにより偏向される光束群により、光導電性感光体１１ａがマルチビーム走査され、多面鏡式光偏向器７の下ポリゴンミラー７ｂにより偏向される光束群により、光導電性感光体１１ｂがマルチビーム走査される。
【００４１】
多面鏡式光偏向器７の上ポリゴンミラー７ａと下ポリゴンミラー７ｂの偏向反射面は互いに回転方向に４５度ずれているので、上ポリゴンミラー７ａによる偏向光ビームが光導電性感光体１１ａの光走査を行うとき、下ポリゴンミラー７ｂによる偏向光ビームは、光導電性感光体１１ｂには導光されず、下ポリゴンミラー７ｂによる偏向光ビームが光導電性感光体１１ｂの光走査を行うとき、上ポリゴンミラー７ａによる偏向光ビームは、光導電性感光体１１ａには導光されない。
【００４２】
即ち、光導電性感光体１１ａ、１１ｂの光走査は「時間的にずれて交互」に行われることになる。図６は、この状況を説明する図である。図６は説明図であるので、煩雑を避け、多面鏡式光偏向器へ入射する光ビーム（実際には４本である）を「入射光」、偏向される光ビームを「偏向光ａ、偏向光ｂ」として示している。
【００４３】
図６（ａ）は、入射光が多面鏡式光偏向器７に入射し、上ポリゴンミラー７ａで反射されて偏向された「偏向光ａ」が光走査位置へ導光されるときの状況を示している。このとき、下ポリゴンミラー７ｂによる偏向光ｂは光走査位置へは向かわない。第６図（ｂ）は、下ポリゴンミラー７ｂで反射されて偏向された「偏向光ｂ」が光走査位置へ導光されるときの状況を示している。このとき、上ポリゴンミラー７ａによる偏向光ａは光走査位置へは向かわない。
【００４４】
上記の如く、図５の実施形態において、光導電性感光体１１ａ、１１ｂの（マルチビーム方式の）光走査は交互に行われるので、例えば、光導電性感光体１１ａの光走査が行われるときは光源の光強度を「黒画像の画像信号」で変調し、光導電性感光体１１ｂの光走査が行われるときは光源の光強度を「マゼンタ画像の画像信号」で変調すれば、光導電性感光体１１ａには黒画像の静電潜像を、光導電性感光体１１ｂにはマゼンタ画像の静電潜像を書込むことができる。
【００４５】
次に、図７、図８を参照して光走査装置および画像形成装置に関する実施形態を説明する。図７は、光走査装置の光学系部分を、副走査方向、即ち、多面鏡式光偏向器７の回転軸方向から見た状態を示している。図示を簡単にするため、多面鏡式光偏向器７から光走査位置に至る光路上の光路屈曲用のミラーの図示を省略し、光路が直線となるように描いた。
【００４６】
図７において、１ＹＭ、１ＣＫはそれぞれ光源を示す。これら光源１ＹＭ、１ＣＫはそれぞれが平行光束群を放射する。光源１ＹＭは「イエロー画像に対応する画像信号」と「マゼンタ画像に対応する画像信号」で交互に強度変調される。光源１ＣＫは「シアン画像に対応する画像信号」と「黒画像に対応する画像信号」で交互に強度変調される。光源１ＹＭから放射された平行光束群は、光学素子１０３ＹＭによって２つの光束群に分割され、分割された光束群の一方はイエロー画像を書込むのに使用され、他方はマゼンタ画像を書込むのに使用される。
【００４７】
光学素子１０３ＹＭは第２の実施形態と同じ仕様の光学素子である。副走査方向に分割された２つの光束群は、アパーチュア１２ＹＭを通過してビーム整形されたのち、副走査方向に重なり合うように配列されたシリンドリカルレンズ５Ｙ、５Ｍにより、それぞれ副走査方向へ集光され、多面鏡式光偏向器７に入射する。多面鏡式光偏向器７は、図５、図６に即して説明したものと同様のものであり、４面の偏向反射面を持つポリゴンミラーを回転軸方向へ２段に積設し、ポリゴンミラー相互の偏向反射面を回転方向へずらして一体化したものである。シリンドリカルレンズ５Ｙ、５Ｍによる主走査方向に長い線像は、ポリゴンの偏向反射面位置近傍に結像する。
【００４８】
多面鏡式光偏向器７により偏向される光束群は、それぞれ第１走査レンズ８Ｙ、８Ｍ、第２走査レンズ１０Ｙ、１０Ｍを透過し、これらレンズの作用により光走査位置１１Ｙ、１１Ｍに光スポットを形成し、これら光走査位置を光走査する。同様に、光源１ＣＫから放射された平行光束群は、光学素子１０３ＣＫによって２つの光束群に分割される。光学素子１０３ＣＫは１０３ＹＭと同様のものである。分割された光束群の一方はシアン画像を書込むのに使用され、他方は黒画像を書込むのに使用される。
【００４９】
副走査方向に分割された２つの光束群は、アパーチュア１２ＣＫを通過してビーム整形されたのち、副走査方向に重なり合うように配列されたシリンドリカルレンズ５Ｃ、５Ｋによりそれぞれ、副走査方向へ集光され、多面鏡式光偏向器７に入射して偏向され、それぞれ第１走査レンズ８Ｃ、８Ｋ、第２走査レンズ１０Ｃ、１０Ｋを透過し、これらレンズの作用により光走査位置１１Ｃ、１１Ｋに光スポットを形成し、これら光走査位置を光走査する。
【００５０】
図８において、２０で示す部分が光走査装置で、図７に即して説明した部分である。図８に示すように、多面鏡式光偏向器７の上段のポリゴンミラーにより偏向される光束群のうち一方は、光路折り曲げミラーｍＭ１、ｍＭ２、ｍＭ３により屈曲された光路により光走査位置の実体をなす光導電性感光体１１Ｍに導光され、他方の光束群は、光路折り曲げミラーｍＣ１、ｍＣ２、ｍＣ３により屈曲された光路により光走査位置の実体をなす光導電性感光体１１Ｃに導光される。
【００５１】
また、多面鏡式光偏向器７の下段のポリゴンミラーにより偏向される光束群のうち一方は、光路折り曲げミラーｍＹにより屈曲された光路により光走査位置の実体をなす光導電性感光体１１Ｙに導光され、他方の光束群は、光路折り曲げミラーｍＫにより屈曲された光路により光走査位置の実体をなす光導電性感光体１１Ｋに導光される。光導電性感光体１１Ｙ〜１１Ｋは何れも時計回りに等速回転され、帯電手段をなす帯電ローラＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫにより均一帯電され、それぞれ対応する光ビームの光走査を受けてイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色画像を書込まれ対応する静電潜像（ネガ潜像）が形成される。
【００５２】
これら静電潜像はそれぞれ現像装置ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫにより反転現像され、光導電性感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上にそれぞれイエロートナー画像、マゼンタトナー画像、シアントナー画像、黒トナー画像が形成される。これら各色トナー画像は、図示されない「転写シート」上に転写される。即ち、転写シートは搬送ベルト１７により搬送され、転写器１５Ｙにより光導電性感光体１１Ｙ上からイエロートナー画像を転写され、転写器１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋによりそれぞれ、光導電性感光体１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋから、マゼンタトナー画像、シアントナー画像、黒トナー画像を順次転写される。
【００５３】
このようにして転写シート上においてイエロートナー画像〜黒トナー画像が重ね合わせられてカラー画像を合成的に構成する。このカラー画像は定着装置１９により転写シート上に定着されてカラー画像が得られる。即ち、図７、図８の実施形態は、複数の光導電性感光体に光走査により個別的に静電潜像を形成し、これら静電潜像を可視化してトナー画像とし、得られるトナー画像を同一のシート状記録媒体上に転写して合成的に画像形成を行うタンデム式の画像形成装置において、光導電性感光体の数が４個であり、光走査装置として、２個の光源１ＹＭ、１ＣＫを用いて、各光源からの光束群がそれぞれ２個の光導電性感光体を光走査するように構成され、４個の光導電性感光体１１Ｍ、１１Ｙ，１１Ｃ、１１Ｋに形成される静電潜像をマゼンタ、イエロー、シアン、黒のトナーで個別に可視化し、カラー画像を形成する。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の光学素子は、上述した光源装置、光走査装置および画像形成装置以外にも、光量モニタが必要なあらゆる光源装置、光学機器に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１の実施形態の光源装置を示す斜視図である。
【図２】図１の光学素子における分岐例を示す拡大図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の光学素子における分岐例を示す拡大図である。
【図４】本発明の第３の実施形態の光学素子を示す図である。
【図５】本発明の第４の実施形態を示す斜視図である。
【図６】図５における多面鏡式光偏向器の機能を説明するための図である。
【図７】本発明の光走査装置および画像形成装置の実施形態を説明する図である。
【図８】本発明の光走査装置および画像形成装置の実施形態を説明する図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 光源 半導体レーザ
１’半導体レーザ
２ 反射部材
４ ハーフミラープリズム
４ａ 半透鏡
５ａ、５ｂ シリンドリカルレンズ
６ 防音ガラス
７ 多面鏡式光偏向器
７ａ 上ポリゴンミラー
７ｂ 下ポリゴンミラー
８ａ、８ｂ 第１走査レンズ
９ａ、９ｂ 光路折り曲げミラー
１０ａ、１０ｂ 第２走査レンズ
１１ａ、１１ｂ 光導電性感光体
１７ 搬送ベルト
１９ 定着装置
１０１ 光源
１０３ 透明部材
１０４ 回折格子
１０５ 光検知部材
１０６ 面
１０７ 入射光束
１０７’入射光束
１０８ ０次光束
１０８’０次光束
１０９ ＋１次光束
１１０ −１次光束
１１０’−１次光束
１１１ ベース部材
１１２ 光学素子
２０１ 面発光レーザ素子
１ＹＭ、１ＣＫ 光源
１ＣＫ 光源
１２ＣＫ アパーチュア
５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ シリンドリカルレンズ
８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ 第１走査レンズ
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ 第２走査レンズ
１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ 光走査位置
１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ 光導電性感光体
１２ＹＭ アパーチュア
１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ 転写器
１０３ＣＫ 光学素子
１０３ＹＭ 光学素子
ａ 偏向光
ｂ 偏向光
ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫ 現像装置
ｍＣ１、ｍＣ２、ｍＣ３ 光路折り曲げミラー
ｍＭ１、ｍＭ２、ｍＭ３ 光路折り曲げミラー
ｍＫ、ｍＹ 光路折り曲げミラー
ＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫ 帯電ローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光束が入射される入射面と、
レーザ光束が射出される射出面と、
前記入射面または射出面のいずれか一方に設けられてレーザ光束を分岐する光線分岐手段と、
光学素子本体に一体的に取り付けられて前記光線分岐手段により分岐されたレーザ光束の一つを検出する光検出手段と、
を備えたことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
請求項１に記載の光学素子において、
前記光線分岐手段により分岐されて前記光検出手段に到達するレーザ光束は前記入射面および射出面に対して全反射条件を満たしていることを特徴とする光学素子。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光学素子において、
前記光線分岐手段により分岐されたレーザ光束のうち前記光検出手段に向わない光束は少なくとも１本以上であり、前記光検出手段に向わない光束は前記射出面より射出することを特徴とする光学素子。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の光学素子において、
前記光線分岐手段は回折素子であることを特徴とする光学素子。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の光学素子において、
前記光学素子本体は略直方体であるとともに、前記入射面または射出面に直交する面であって前記光検出手段の取り付けられた面に対向する面に反射部材が設けられていることを特徴とする光学素子。
【請求項６】
面発光レーザからなる光源を備え、該光源からのレーザ光束を、請求項１ないし５のいずれかに記載の光学素子を通して射出することを特徴とする光源装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光源装置において、
前記光学素子は前記面発光レーザに対してカバーガラスを兼ねていることを特徴とする光源装置。
【請求項８】
前記面発光レーザからｐ本のレーザ光束を放射し副走査方向にｑ（２≦ｑ≦ｎ）分割して射出面より射出させる請求項６または７に記載の光源装置と、
複数の偏向反射面を回転軸の周りに有し前記光源装置から入射されたｐ・ｑ本のレーザ光束を偏向する多面鏡式光偏向器と、
該多面鏡式光偏向器により偏向されたｎ組のレーザ光束を対応する光走査位置へ導光して光スポットを形成するｎ組の走査結像光学系と、
前記ｎ組のレーザ光束に対し、組ごとの光走査光路を選択する光路選択手段と、
を備え、
前記多面鏡式光偏向器が前記光路選択手段の少なくとも一部をなすことを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
複数の光電導性感光体に光走査により個別的に静電潜像を形成し、これら静電潜像をそれぞれ可視化してトナー画像とし、得られた各トナー画像を同一のシート状記録媒体上に転写して合成的に画像形成を行うタンデム式の画像形成装置において、
前記複数の光電導性感光体に光走査を行う光走査装置として、請求項８に記載の光走査装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
レーザ光束が入射される入射面と、
レーザ光束が射出される射出面と、
前記入射面または射出面のいずれか一方に設けられてレーザ光束を分岐する光線分岐手段と、
光学素子本体に一体的に取り付けられて前記光線分岐手段により分岐されたレーザ光束の一つを検出する光検出手段と、
を備えたことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
請求項１に記載の光学素子において、
前記光線分岐手段により分岐されて前記光検出手段に到達するレーザ光束は前記入射面および射出面に対して全反射条件を満たしていることを特徴とする光学素子。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光学素子において、
前記光線分岐手段により分岐されたレーザ光束のうち前記光検出手段に向わない光束は少なくとも１本以上であり、前記光検出手段に向わない光束は前記射出面より射出することを特徴とする光学素子。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の光学素子において、
前記光線分岐手段は回折素子であることを特徴とする光学素子。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の光学素子において、
前記光学素子本体は略直方体であるとともに、前記入射面または射出面に直交する面であって前記光検出手段の取り付けられた面に対向する面に反射部材が設けられていることを特徴とする光学素子。
【請求項６】
面発光レーザからなる光源を備え、該光源からのレーザ光束を、請求項１ないし５のいずれかに記載の光学素子を通して射出することを特徴とする光源装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光源装置において、
前記光学素子は前記面発光レーザに対してカバーガラスを兼ねていることを特徴とする光源装置。
【請求項８】
前記面発光レーザからｐ本のレーザ光束を放射し副走査方向にｑ（２≦ｑ≦ｎ）分割して射出面より射出させる請求項６または７に記載の光源装置と、
複数の偏向反射面を回転軸の周りに有し前記光源装置から入射されたｐ・ｑ本のレーザ光束を偏向する多面鏡式光偏向器と、
該多面鏡式光偏向器により偏向されたｎ組のレーザ光束を対応する光走査位置へ導光して光スポットを形成するｎ組の走査結像光学系と、
前記ｎ組のレーザ光束に対し、組ごとの光走査光路を選択する光路選択手段と、
を備え、
前記多面鏡式光偏向器が前記光路選択手段の少なくとも一部をなすことを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
複数の光電導性感光体に光走査により個別的に静電潜像を形成し、これら静電潜像をそれぞれ可視化してトナー画像とし、得られた各トナー画像を同一のシート状記録媒体上に転写して合成的に画像形成を行うタンデム式の画像形成装置において、
前記複数の光電導性感光体に光走査を行う光走査装置として、請求項８に記載の光走査装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１４９３０（Ｐ２００９−１４９３０Ａ）
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１７５４０９（Ｐ２００７−１７５４０９）
【出願日】平成１９年７月３日（２００７．７．３）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月３日（２００７．７．３）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]