JP5080008B2

JP5080008B2 - 光源装置、光走査装置及びこれを用いる画像形成装置

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Publication number: JP5080008B2
Application number: JP2006005431A
Authority: JP
Inventors: 浩二増田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2006-01-12
Filing date: 2006-01-12
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2026-01-12
Also published as: JP2007185850A

Description

本発明は、光量制御および偏光制御を可能とした面発光レーザの光源装置又はマルチビーム面発光レーザ光源装置と、それを備えた光走査装置およびこれを備えた画像形成装置に関するものである。

近年、画像形成装置の印字速度の向上、また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、高速かつ高密度の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、高速かつ高密度の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。
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有するレーザアレイ光源）を用いて、従来の１つの光源を用いた光走査装置に置き換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つの発光点を有するレーザ光源）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。
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、書き込み密度向上を達成するための光源として、また、面発光レーザを使用する光学装置、例えば、光通信用光源として期待されている。

屈折率の異なる２つの媒質（例えば、一方が空気で、もう一方が等方性媒質）が光の波長よりも小さい周期構造を有するような構造（ＳＷＳ＝Subwavelength Structure；サブ波長構造）になっている光学素子では、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。そ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。
上記構造複屈折を有することから、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板の機能を発生させることができる。
ＴＥ偏光およびＴＭ偏光に対する屈折率をｎ（ＴＥ）、ｎ（ＴＭ）とし、使用する光の波長をλ、構造の厚さをｄとおけば、発生する位相差φは、
φ＝２π｛ｎ（ＴＥ）−ｎ（ＴＭ）｝ｄ／λ
で表すことができる。
また、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できる。

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、端面発光レーザに対して、以下のような種々の問題点を有し、これらを解決するための幾つかの技術が知られている（例えば、特許文献１乃至６及び非特許文献１参照）。
端面発光レーザでは、後方への出射光をモニタしながらＡＰＣ（自動電力制御、Auto Power Control）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、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、或る所定の割合を有する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。

図１３はビームスプリッタを用いる一部の光ビームの分岐の従来例を示す概略図である
。図１４はハーフミラーを用いる一部の光ビームの分岐の従来例を示す概略図である。
一部の光ビームを分岐させて光検出器４０に導くための方法として、特許文献１ではビームスプリッタ４１を用いて一部の光ビームを分岐させている（図１３）。また、特許文献２では、ビーム分離光学素子としてハーフミラー４４を用いて一部の光ビームを分岐させている（図１４）。
図１４の光学系４３の光量制御回路４２では、ハーフミラー４４及びポリゴンミラー４８、被走査面（感光体ドラム）４５への２枚の走査結像レンズ４６、４７のみを符号で示している。
端面発光レーザでは、出射する光ビームの偏光方向は、端面発光レーザの活性層に平行な方向を有する直線偏光である。図１５は端面発光レーザの出射する光ビームの偏光方向を示す模式図である。
図１５のように端面発光レーザの直線偏光に対し、面発光レーザではその構造上、基本的にランダム偏光であるため、何らかの手段による偏光制御が必要となる。
光走査装置において、光ビームは光偏向器による反射や、多数の光学素子による透過や反射を受ける。この際、界面での透過や反射は偏光依存性を有するため、入射面に平行な面内にその偏光方向を有する（Ｐ偏光）場合と、入射面に垂直な方向にその偏光方向を有する（Ｓ偏光）場合では、その透過率、反射率が異なってしまう。
そのため、マルチビーム光源装置では各々の光源から出射する光ビームの偏光方向は等しくすることが望ましい。また、端面発光レーザを用いた光源装置を想定して製作された光走査装置に面発光レーザを用いた光源装置を置き換えた場合には、その偏光方向は等しく合わせる必要があり、もし異なる偏光状態にある場合には、１ライン内（１走査内）における光量特性が著しく劣化する。
従って、このような画像形成装置で出力した画像においては、光偏向器や光学素子の透過率や反射率の偏光依存性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。

図１６は従来の偏光制御手段を示す概略図である。この問題のため、面発光レーザを用いた場合の偏光制御手段として、一例としては、特許文献３に示すようにデバイス構造自体に偏光方向を制御する構造を設けることもできるが、素子構造が複雑になってしまい製作が困難である（図１６）。
また、面発光レーザの構造や製造方法に応じて制御構造も異なることが推測され、任意の面発光レーザに適用できるとは限らない。他の一例としては、面発光レーザから出射した光ビームに対して、透過や反射の偏光依存性を受けない段階において、その偏光を制御することが考えられる。
図１７は面発光レーザの出射側に偏光ビームスプリッタを配置する特許文献４の偏光制御手段の従来例を示す概略図である。図１８は偏光子とハーフミラーを使用する特許文献５の偏光制御手段の従来例を示す概略図である。
面発光レーザの発光部外に偏光制御手段を用いた方法として、特許文献４では面発光レーザ４９の出射側に偏光ビームスプリッタ５０を配置して、所望の偏光方向の光ビームだけを透過させている（図１７）。また、特許文献５では光ビームの光路中に偏光子５１、ハーフミラー５２を設けることによって所望の偏光方向の光ビームだけを透過させている（図１８）。

これら従来技術において、特許文献１や特許文献４においては、光量制御は行っていない。また、特許文献５においては、偏光制御手段と光量制御を行うための光ビームを分岐するための手段は設けられているが、別々に分離されている。特許文献６においては、偏光フィルタによって偏光方向を制御する。
上述したように、特許文献１の光量制御手段は、ビームスプリッタやカバーガラス（平行平板）にて一部の光を分岐させて光検出器へ導く。特許文献２の光量制御手段は、ビーム分離光学素子（ハーフミラー）を用いる。
特許文献３では、共振器構造によって偏光を制御する。特許文献４の偏光制御手段では、面発光レーザの出射側に偏光ビームスプリッタを配置している。特許文献５では、光源手段と偏向手段との間に偏光制限手段を設けた光走査装置が開示され、さらに偏光制限手段は一部の光学要素と一体的に形成される。さらには偏光制限手段と偏向手段との間に光量検出手段を設ける。
特許文献６では、偏光フィルタによって偏光方向を制御する。さらに、非特許文献１では、光の波長よりも小さい周期構造を有するような構造（ＳＷＳ＝Subwavelength Structure；サブ波長構造）について記載している。
特開平８−３３０６６１号公報特開２００３−２１５４８５公報特開８−５６０４９号公報実開平４−１２１７７１号公報特開平９−２８８２４４号公報特開平１０−３２５９３３号公報微細構造による光制御、菊田・岩田の論文「光学」２７巻、第１号（１９９８）、１２乃至１７ページ

しかしながら、これらの従来技術においては面発光レーザの偏光制御は行っていない。また、端面発光レーザでは、後方への出射光をモニタしながらＡＰＣ（自動電力制御）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、何らかの手段による光量制御が必要となる。
光量制御が掛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。
さらに、端面発光レーザを用いた光源装置を想定して製作された光走査装置に面発光レーザを用いた光源装置を置き換えた場合には、その偏光方向は等しく合わせる必要があり、もし異なる偏光状態にある場合には、１ライン内（１走査内）における光量特性が著しく劣化するという問題もある。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、光量制御手段と偏光制御手段の両方を１つの光源装置内に有するとともに、さらに光路分岐手段と偏光制御手段をカバーガラスと一体化した小型で、低コストの面発光レーザを用いた光源装置、これを備える光走査装置及びこれを備える画像形成装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、面発光レーザと、この面発光レーザを封止するためのカバーガラスと、前記面発光レーザから出射する光ビームの一部を受光する光検出器とを備えている光源装置において、前記面発光レーザから出射する光ビームの一部を分岐させて前記光検出器に導くための光路分岐手段を前記カバーガラス上の前記面発光レーザ側の面に、前記面発光レーザから出射する光ビームの偏光を制御する偏光制御手段を前記カバーガラス上の前記面発光レーザとは反対側の面に、それぞれ設ける光源装置を特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記光路分岐手段が前記カバーガラス上に設けた周期構造による回折格子である請求項１記載の光源装置を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記偏光制御手段は前記カバーガラス上に設けた前記面発光レーザの波長と同程度、もしくは該波長よりも小さい周期構造による回折格子である請求項１又は２に記載の光源装置を特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、前記面発光レーザは複数の発光部を有する面発光レーザアレイである請求項１乃至３のいずれか一項記載の光源装置を特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項記載の光源装置と、前記光源装置から導かれる光ビームを光偏向器に導光するための第２光学系と、この第２光学系から導かれる光ビームを偏向走査するための光偏向器と、この光偏向器により偏向走査された光ビームを被走査面上に光スポットとして結像させるための第３光学系と、を有する光走査装置を特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、請求項５記載の光走査装置を光書き込みユニットとして用いる画像形成装置を特徴とする。

本発明によれば、光路分岐手段と偏光制御手段の２つの機能を有する手段が一体化されるとともに、さらには半導体レーザ（端面発光レーザや面発光レーザ）装置が一般に有するカバーガラスにその機能を集約させることによって、小型かつ低コストの光源装置が提供できる。
本発明によれば、また、光源装置の光出力変動が起きないようにするとともに、画像上においてそれに起因する濃度変動が発生しないようにする。さらに、光偏向器や光学素子の透過率や反射率の偏光依存性が起きないようにするとともに、それに起因する濃度変動が発生しないようにし、これら濃度変動を抑えることによって、良好な画像を得ることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明による光源装置の第１の実施の形態を示す概略図である。図１において、光源装置Ａは、面発光レーザ１と、この面発光レーザ１から出射する光ビームの一部を受光する光検出器２が、面発光レーザ１を封止するためのカバーガラス３、ホルダ４、およびベース５によってパッケージング（包装）されている。
図２は面発光レーザの一例を示す概略図である。図２の面発光レーザ１は、活性層１ｃが２つのクラッド層１ａ、１ｂに挟まれており、さらにそのクラッド層１ａ、１ｂの上下の面に高い反射率を有する反射面１ｄ、１ｅを正対して形成するような構造を有している。
この２つの反射面１ｄ、１ｅに挟まれた領域が基板６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１ｃの発振領域１ｆでレーザ発振が起こり、基板６に対して垂直な方向、すなわち図に示す矢印Ａ方向に光ビームを発振している。面発光レーザ１では、この構造上、基本的にランダム偏光を有している。

図１において、面発光レーザ１から出射する光ビームは光学素子であるカバーガラス３に入射され、その光ビームの一部はカバーガラス３で分岐されて、光検出器２に入射される。一方、面発光レーザ１から出射する光ビームはランダム偏光であるのに対し、カバーガラス３を透過した後の光ビームは所定の方向をもつ直線偏光となっている。
この時、カバーガラス３は光路分岐手段であるとともに、偏光制御手段をも兼ね備えている。従って、カバーガラス３には光路分岐手段と偏光制御手段が一体化されているのである。光検出器２からの光ビームの強度信号に基づいて面発光レーザ１の光量制御が行なわれる。
図３はレーザ光量制御装置の一例を示す概略図である。図３において、光源装置Ａのカバーガラス３から角度θをもって反射された光ビームの一部は光検出器２に入射される。
光検出器２からの光強度信号はレーザ光量制御装置７に送られ、このレーザ光量制御装置７では面発光レーザ１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いる。レーザ光量制御装置７からの電流信号は面発光レーザ１へフィードバックされており、面発光レーザ１は所定の光出力にて駆動されるようになっている。

図４は光路分岐手段の一例を示す概略図である。図４において、光源装置Ａの面発光レーザ１はベース５に取り付けられている。光路分岐手段はホルダ４に支持されたカバーガラス３の面発光レーザ側に設けられたハーフミラー面３ａである。
このハーフミラー面３ａによって、光ビームの或る所定の割合、例えば、５０％が透過され、残りの５０％が反射される。ハーフミラー面３ａは誘電体多層膜などによって形成することができる。
ここで、ハーフミラー面３ａで透過又は反射される光ビームの割合は、以下の要因によって設定することができる。この光源装置Ａから出射する光ビームはできるだけ高出力が望ましいのが一般的であり、透過率はできるだけ高いほうが良い。
従って、光検出器２で光ビームの一部を検出する上で必要最低限の光出力のみを反射させるが望ましい。光路分岐手段を面発光レーザ１側に設けることにより、偏光制御手段より前に光ビームの一部を分岐することにより、光強度が高い状態で光路分岐が可能である。

図５は光路分岐手段の別の例を示す概略図である。図５において、光源装置Ａの光路分岐手段はカバーガラス３の面発光レーザ１側に設けられた周期構造による回折面３ｂである。
例えば、±１次の反射光を光検出器２で検出している様子である。回折面３ｂのピッチΛを、面発光レーザ１の出射する波長λに対して、Λ＞λとすることで、±１次の回折光が発生する。
図５では±１次の反射光に対して光検出器２をそれぞれ設けているが、＋１次、または−１次のいずれかに対して設けることもできるし、もちろん±１次以外の回折光を用いることもできる。カバーガラス３を直接加工することが可能であり、高分子や金属ワイヤー等の他の物質を付加する必要がなく、安定した偏光制御手段の形成が可能である。
さらには、回折面３ｂをブレーズ化することによって、＋１次の回折効率を−１次よりも高くすることもできるし、その逆も可である。また、回折面等によって出る不要な光は、光源装置Ａ内または外において、必要に応じて、開口手段（図示せず）等によってカットすることもできる。
図６は偏光制御手段の一例を示す概略図である。図６において、偏光制御手段はカバーガラス３の面発光レーザ１とは反対側に設けられた高分子製偏光フィルタ（偏光子）８である。
このように偏光制御手段を面発光レーザ１とは反対側に設けることにより、光源装置Ａの最終面に偏光制御手段があるので、良好に偏光制御された状態で光源装置から出射することができる。
面発光レーザ１から出射されたランダム偏光のうち、或る方向を持った直線偏光成分のみを透過させている。偏光制御手段としては、その他に、ワイヤーグリッド偏光子などを用いることができる。このように、カバーガラス３表面に薄く形成できることが望ましい。

図７は偏光制御手段の別の例を示す概略図である。図７において、偏光制御手段はカバーガラス３の面発光レーザ１とは反対側に設けられた周期構造による偏光依存性を持った回折面（回折格子）９である。
回折面９のピッチΛ’が面発光レーザ１の出射する波長λに近い（Λ’＝λ〜１０λ程度）、もしくはピッチΛ’が波長λより小さい（Λ’＜λ）ような、いわゆる、共鳴領域、もしくはサブ波長領域と呼ばれる領域において、その回折面９は偏光依存性を有する。このような回折面９では、その回折面９に入射する光ビームの偏光方向（例えば、ＴＥ波やＴＭ波）によって、その挙動が異なる。
例えば、Λ’＝２λとなる偏光依存性の回折面９はＳｃｈｍｉｔｚ（シュミッツ）等による（ＯＰＴＩＣＳＬＥＴＴＥＲＳ（オプティクス・レターズ）、第２０巻、第１７号、ｐ１８３０）に示されている。これによれば、ＴＥ偏光を透過させることができ、ＴＭ偏光は±１次で回折させている。
また、Λ’＜λとなるサブ波長構造を用いても、構造複屈折性を用いて上記のような所望の偏光を透過させることが可能である。回折面９等によって出る不要な光は、光源装置Ａ内または外において、必要に応じて、開口手段（図示せず）等によってカットすることもできる。
カバーガラス３を直接加工することが可能であり、多層膜等の他の物質を付加する必要がなく、熱的、強度的に安定した光路分岐手段の形成が可能である。

図８はカバーガラスの一方の面に、光路分岐手段と偏光制御手段の両方を設けた一例を示す概略図である。図９は図８の光路分岐手段と偏光制御手段をＴＥ偏光およびＴＭ偏光とともに示す概略図である。
図８及び図９において、光路分岐手段と偏光制御手段の両方をカバーガラス３の一方の面（図では面発光レーザ１側の面）に設けた回折面１０である。この回折面１０の対向側にはホルダ４内でベース５に取り付けられた光検出器２が配置されている。
カバーガラス３上には、光路分岐手段としてピッチΛを有する回折格子と、偏光制御手段としてピッチΛ’を有する回折格子が一体化され、２つの周期構造が複合化された偏光依存性の回折格子１０が形成されている。ピッチで比較すると、Λ＞Λ’となっている。

構造複屈折性を示す場合には、ピッチΛ’の周期構造部は、次式で示されるような有効屈折率を有する一様な等方性媒質と近似することができる。ＴＥ偏光及びＴＭ偏光に対する屈折率をｎ（ＴＥ）、ｎ（ＴＭ）とし、基板の屈折率ｎ（ここではカバーガラス３の屈折率）、光の波長をλ、ピッチΛ’、フィルファクターｆ’とすると、
ｎ（ＴＥ）＝√｛ｆｎ^２＋（１−ｆ）｝
ｎ（ＴＭ）＝√［ｎ^２／｛ｆ＋（１−ｆ）ｎ^２｝］
となる。
従って、ピッチΛ’の周期構造部はＴＥ偏光、ＴＭ偏光に対して異なった有効屈折率を有するように扱える。すなわち、図９ではＴＥ偏光に対しては、ピッチΛの屈折率ｎ（ＴＥ）からなる回折格子のように見え、ＴＭ偏光に対しては、ピッチΛの屈折率ｎ（ＴＭ）からなる回折格子のように見える。
従って、ＴＥ偏光、ＴＭ偏光に対して異なった挙動を示すことが可能であり、一方の直線偏光は透過するが、それに直交する直線偏光は反射するような偏光分離ミラーを構成することができる。これによって、偏光制御が可能である。
さらに、光路分岐を行うために、反射する光ビームに対しては、ピッチΛを選択することにより、例えば、±１次の回折を生じるようにすることができるので、光検出器２へ光ビームの一部を分岐させることができ、光路分岐手段として挙動することができる。

さらに、図８に示しているように、光路分岐手段と偏光制御手段を複合化した回折素子１０はカバーガラス３の面発光レーザ１側に設けることができる。このように、光路分岐手段と偏光制御手段をカバーガラス３の一方の面に設けることにより、カバーガラス３への直接加工により形成することができ、他の物質を付加する必要がなく、また一方の面のみへの加工で済むというメリットがある。
面発光レーザ１側はパッケージングされていることから、非回折素子表面の保護等を省略することも可能であるし、異物やゴミなどから守ることもできる。もちろん、面発光レーザ１とは反対側に設けることができないわけではない。
本発明では、光源装置を構成する部品として、面発光レーザと、カバーガラスと、光検出器の他に、ベースやホルダを図示しているが、これらが一体化されたホルダを用いても構わないし、別に第３の保持部材を設けても構わない。
これらは本発明になんら影響を与えるものではない。また、ホルダとカバーガラスの支持方法等についても詳細に言及するものではなく、既知の方法を用いることが可能である。
面発光レーザからの光ビームを、光源装置から出射する光ビームと、光源装置内で光検出器へ導く光ビームとに分岐する光路分岐手段と、光源装置から出射する光ビームを直線偏光とする偏光制御手段を、カバーガラスに集約して一体化したところに本発明の特徴があるのであって、それ以外の構成についてはなんら限定するものではない。
面発光レーザは、端面発光レーザに比べると、アレイ化が比較的容易であり、数十個の発光点を有する面発光レーザアレイが実現されている。これらの素子を本発明の光源装置に適用することもできる。

図１０は面発光レーザアレイを用いた光源装置を示す概略図である。図１０において、光源装置Ａは、面発光レーザアレイ１Ａと、この面発光レーザアレイ１Ａから出射されている複数の光ビーム（図では簡単化のため３本の光ビームとしている）を示している。
その光ビームの一部を受光する光検出器２は、面発光レーザアレイ１Ａを封止するためのカバーガラス３、ホルダ４、及びベース５によってパッケージングされている。
光路分岐手段と偏光制御手段については上述の説明した例が各々の光ビームに対して適用できる。光路分岐手段によって分岐された各々の光ビームは、面発光レーザアレイ１Ａの各光ビームをまとめて光量制御するのであれば、光検出器２によって複数の光ビームをまとめて検出してしまうこともできる。
この場合はまとめて検出できるサイズの光検出器を用意してもよいし、代表として幾つかの光ビームを検出するだけのサイズの光検出器を用意することもできる。一方で、面発光レーザアレイ１Ａの各光ビームに別々に光量制御を行うようであれば、光路分岐手段によって分岐された光ビーム毎の光検出器を用意する必要がある。

図１１は本発明による光走査装置を示す概略図である。図１１を参照して、（ａ）において、光ビームを偏向走査する方向を主走査方向と呼び、その概略断面を示し、（ｂ）において、それに直交する方向を副走査方向と呼び、その概略断面を示している。
光源ユニット２０は、光源装置Ａと第１光学系１１（例えば、単玉レンズ）から構成される。光源装置Ａから出射された光ビームは単玉レンズ１１によって平行な光ビームに整形され、第２光学系２１に導かれる。この第２光学系２１は、例えば、シリンドリカルレンズ１２からなり、光ビームはシリンドリカルレンズ１２によって線状の光ビームとなるように一方向に収束され、光偏向器１３の偏向反射面上に線像として結像する。
その後、第３光学系２２に導かれる。第３光学系２２は、例えば、２枚の走査結像レンズ１４、１５からなり、光偏向器１３により偏向走査される２つの光ビームは、走査結像レンズ１４、１５により所望の光スポットに結像される。結像された光スポットは被走査面１６上を所定間隔で走査する。
また、光源装置Ａに面発光レーザアレイ１Ａ（図１０）を用いて複数の光ビームが用いられる場合でも上記と同様である。この場合には、被走査面１６において複数の光スポットは、主走査方向及び副走査方向において所定間隔が維持されている。この所定間隔が得られるように、各光学素子（光源装置Ａの面発光レーザアレイ１Ａ及び１１〜１５）が配置されている。
このように、面発光レーザアレイにおいても本発明が適用でき、ビーム数向上に対してメリットがある。さらには、画像形成装置の印字速度の向上、また書き込み密度の向上に対するメリットがある。また、小型で低コストの光源装置が適用できるので、光走査装置に関しても、小型化、低コスト化が実現できる。
光源装置Ａから出射された不要な光ビーム（例えば、回折素子による必要でない回折次数の光ビーム）がある場合については、必要に応じて光走査装置内または装置外において、被走査面上に光スポットを形成しないように遮光しておけば良い。

図１２は本発明による光走査装置を搭載する画像形成装置を示す概略図である。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。
電子写真プロセスは、周知のように、像担持体（例えば、感光体）２３に帯電手段２４によって電位を与え（帯電プロセス）、光書き込みユニット（露光手段）２５からの光スポットを像担持体２３上に照射することにより潜像を作り（露光プロセス）、その潜像に現像手段２６によりトナーを付着させトナー像を作り（現像プロセス）、記録紙Ｐに転写手段２７によりそのトナー像を写し（転写プロセス）、定着手段２８により圧力や熱をかけ、記録紙Ｐに融着させる（定着プロセス）ようになっている。
なお、像担持体２３上に残ったトナーはクリーナ手段２９によって清掃され、さらに帯電部分は除電ユニット３０によって除電される。また、本発明の光書き込みユニットは、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できる。
このように画像形成装置においては、面発光レーザの光量制御を行うことにより、画像上においてそれに起因する濃度変動が発生しない。また、面発光レーザ１の偏光制御を行うことにより、光偏向器や光学素子の透過率や反射率の偏光依存性が起きないようにして、画像上においてそれに起因する濃度変動が発生しない。これら濃度変動を抑えることによって、面発光レーザ１を用いた場合においても、良好な画像を得ることができる。
さらに、面発光レーザ１の適用により、画像形成装置の印字速度の向上、また書き込み密度の向上を実現することができる。一方で、面発光レーザ１を用いた時と同じ印字速度、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。

本発明による光源装置の第１の実施の形態を示す概略図。面発光レーザの一例を示す概略図。レーザ光量制御装置の一例を示す概略図。光路分岐手段の一例を示す概略図。光路分岐手段の別の例を示す概略図。偏光制御手段の一例を示す概略図。偏光制御手段の別の例を示す概略図。カバーガラスの一方の面に、光路分岐手段と偏光制御手段の両方を設けた一例を示す概略図。図８の光路分岐手段と偏光制御手段をＴＥ偏光およびＴＭ偏光とともに示す概略図。面発光レーザアレイを用いた光源装置を示す概略図。本発明による光走査装置を示す概略図。本発明による光走査装置を搭載する画像形成装置を示す概略図。ビームスプリッタを用いる一部の光ビームの分岐の従来例を示す概略図。ハーフミラーを用いる一部の光ビームの分岐の従来例を示す概略図。端面発光レーザの出射する光ビームの偏光方向を示す模式図。従来の偏光制御手段を示す概略図。面発光レーザの出射側に偏光ビームスプリッタを配置する特許文献４の偏光制御手段の従来例を示す概略図。偏光子とハーフミラーを使用する許文献５の偏光制御手段の従来例を示す概略図。

符号の説明

Ａ光源装置、Ｂ画像形成装置、１面発光レーザ、１Ａ面発光レーザアレイ、２光検出器、３カバーガラス（光路分岐手段、偏光制御手段）、３ａハーフミラー面（光路分岐手段）、３ｂ回折面（周期構造による）、８偏光子（偏光制御手段）、９回折格子（周期構造による回折面）、１０回折格子（光路分岐手段と偏光制御手段を複合化）

Claims

面発光レーザと、この面発光レーザを封止するためのカバーガラスと、前記面発光レーザから出射する光ビームの一部を受光する光検出器とを備えている光源装置において、前記面発光レーザから出射する光ビームの一部を分岐させて前記光検出器に導くための光路分岐手段を前記カバーガラス上の前記面発光レーザ側の面に、前記面発光レーザから出射する光ビームの偏光を制御する偏光制御手段を前記カバーガラス上の前記面発光レーザとは反対側の面に、それぞれ設けることを特徴とする光源装置。
前記光路分岐手段は前記カバーガラス上に設けた周期構造による回折格子であることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
前記偏光制御手段は前記カバーガラス上に設けた前記面発光レーザの波長と同程度、もしくは該波長よりも小さい周期構造による回折格子であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光源装置。
前記面発光レーザは複数の発光部を有する面発光レーザアレイであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の光源装置。
請求項１乃至４のいずれか一項記載の光源装置と、前記光源装置から導かれる光ビームを光偏向器に導光するための第２光学系と、この第２光学系から導かれる光ビームを偏向走査するための光偏向器と、この光偏向器により偏向走査された光ビームを被走査面上に光スポットとして結像させるための第３光学系と、を有することを特徴とする光走査装置。
請求項５記載の光走査装置を光書き込みユニットとして用いることを特徴とする画像形成装置。