JP2009198916A - Optical scanning device and image forming apparatus equipped with the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical scanning device capable of greatly improving the adverse thermal effect of a semiconductor laser chip and highly accurately detecting a scanning start signal for highly accurately controlling the dot position of an optical beam on a surface to be scanned, and an image forming apparatus. <P>SOLUTION: The optical scanning device is provided with a semiconductor laser array having a plurality of two-dimensionally arrayed light emitting points, an optical system deflecting the optical beams by a deflecting means, for scanning a plurality of optical beams emitted from the plurality of light emitting points on the surface to be scanned, and forming optical spots by the plurality of optical beams on the surface to be scanned, and an optical sensor for detecting the optical beams in a specific position within the scanning range of the optical beams. In the semiconductor laser array, an image formation light emitting point for forming an electrostatic latent image on the surface to be scanned and a synchronous signal generation light emitting point used for generating a synchronous signal during image formation input to the optical sensor are separately disposed. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子写真方式のプリンタや複写機などに用いられる画像形成装置に関する。特に、光学装置などにおいて、２次元に配置された複数の発光素子を有する光源を用いて光走査する光学走査装置の発光タイミング制御に関する。   The present invention relates to an image forming apparatus used for an electrophotographic printer, a copying machine, and the like. In particular, the present invention relates to light emission timing control of an optical scanning device that performs optical scanning using a light source having a plurality of light emitting elements arranged two-dimensionally in an optical device or the like.

近年、フルカラー画像を出力可能な、電子写真方式を用いたデジタル複写機やレーザビームプリンタやマルチファンクションプリンターといった画像形成装置が普及している。そして、その内部には、高精度な制御が要求される光学部品ユニットが搭載されている。このような光学部品ユニットは、画像形成装置から得られる成果物である画像の画質やその生産性に大きく関係している。   In recent years, image forming apparatuses such as digital copying machines using an electrophotographic method, laser beam printers, and multifunction printers that can output full-color images have become widespread. An optical component unit that requires high-precision control is mounted inside. Such an optical component unit is greatly related to the image quality and productivity of an image that is a product obtained from the image forming apparatus.

従来より、この高画質で高生産性を確保するための手法として、Ｎ倍の高速化を実現する「マルチビーム走査光学装置」が知られている。例えば、Ｎ本（Ｎ≧２）の光束を被走査面上の副走査方向に所定の間隔で結像させ、光偏向器による偏向走査でＮ本の走査線を同時に形成する。そのために、複数の半導体レーザ発光点を２次元状に配置したレーザアレイを使用した光走査装置が考案されている。   Conventionally, as a method for ensuring high image quality and high productivity, a “multi-beam scanning optical device” that realizes N times speedup is known. For example, N (N ≧ 2) light beams are imaged at predetermined intervals in the sub-scanning direction on the surface to be scanned, and N scanning lines are simultaneously formed by deflection scanning with an optical deflector. For this purpose, an optical scanning device using a laser array in which a plurality of semiconductor laser emission points are two-dimensionally arranged has been devised.

一般的な光走査装置に用いられる単一の半導体レーザとしては、図５に示すように、ｎ側電極２００、基板２０２、活性層２０６、クラッド層２０４、ｐ側電極２０８が層状に積み重ねられて構成された端面発光型半導体レーザが広く用いられている。   As shown in FIG. 5, an n-side electrode 200, a substrate 202, an active layer 206, a cladding layer 204, and a p-side electrode 208 are stacked in a single layer as a single semiconductor laser used in a general optical scanning device. The configured edge emitting semiconductor laser is widely used.

これに対して、図６に示すように、ｎ側電極２１０、基板２１２、半導体多層膜２１４、絶縁膜２１６、ｐ側電極２１８によって構成された面発光型半導体レーザを用いる。いわゆる、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser：）と呼ばれる素子であり、複数のレーザ光射出用開口部５を作成可能である。これによって、多数の半導体レーザ発光点を基板上に自由に２次元配置することができるため、複数本のレーザビームを射出可能な光源を低コストで得ることができる。なお、光走査装置では、微小なビームスポットを得るために、シングルモード発振（単一波長での発振）が一般に要求されるが、ＶＣＳＥＬではシングルモード発進時の発光出力が小さい傾向がある。   On the other hand, as shown in FIG. 6, a surface emitting semiconductor laser including an n-side electrode 210, a substrate 212, a semiconductor multilayer film 214, an insulating film 216, and a p-side electrode 218 is used. This is a so-called VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser :) element, and a plurality of laser light emitting openings 5 can be formed. Accordingly, a large number of semiconductor laser emission points can be freely arranged two-dimensionally on the substrate, so that a light source capable of emitting a plurality of laser beams can be obtained at low cost. In an optical scanning device, single mode oscillation (oscillation at a single wavelength) is generally required in order to obtain a minute beam spot, but VCSEL tends to have a small light emission output at the time of single mode start.

ところで、光走査装置では、一般に、高画質な画像を提供するためにレーザスポットを打つタイミングを高精度に制御している。すなわち、主走査開始の際のレーザ光が入射されるように配置された光検出器によって走査ビーム（レーザビーム）を検知し、該検知のタイミングに応じて走査開始信号（以下、「ＢＤ（BeamDetect）信号」という）を生成する。そして、生成したＢＤ信号を基準として主走査を行っている。   By the way, in the optical scanning device, in general, the timing of hitting a laser spot is controlled with high accuracy in order to provide a high-quality image. That is, a scanning beam (laser beam) is detected by a photodetector arranged so that laser light at the start of main scanning is incident, and a scanning start signal (hereinafter referred to as “BD (BeamDetect) is detected in accordance with the detection timing. ) Signal). Then, main scanning is performed with the generated BD signal as a reference.

ここで、上記光検出器としては、図７に示すように構成されたものが広く用いられている。かかる光検出器では、入射光量に応じた電流を流すフォトダイオードＰＤと、入力された電流を増幅してＩ（電流）／Ｖ（電圧）変換する増幅器ＯＰとによって、第１の出力電圧を生成する。一方、しきい値電源ＳＰからしきい値を示す第２の出力電圧を発生する。この増幅器ＯＰからの第１の出力電圧としきい値電源ＳＰからの第２の出力電圧を比較器ＣＰで比較する。この光検出器では、図８に示すように、増幅器ＯＰの出力電圧がしきい値電圧以上になったときにＢＤ信号がハイレベルとなる。   Here, as the photodetector, those configured as shown in FIG. 7 are widely used. In such a photodetector, a first output voltage is generated by a photodiode PD that passes a current corresponding to the amount of incident light and an amplifier OP that amplifies the input current and converts it to I (current) / V (voltage). To do. On the other hand, a second output voltage indicating a threshold value is generated from the threshold power supply SP. The first output voltage from the amplifier OP is compared with the second output voltage from the threshold power supply SP by the comparator CP. In this photodetector, as shown in FIG. 8, the BD signal becomes high level when the output voltage of the amplifier OP becomes equal to or higher than the threshold voltage.

このような光検出器をＢＤ信号の生成手段として適用すると共に、２次元配置されて構成されたＶＣＳＥＬ光源を用いた光走査装置では、以下のような問題があった。例えば、レーザビームの２次元配置が近接している場合に、全レーザビームを点灯させたままで光検出器を走査すると、図９に示すように、各ビーム間における増幅器ＯＰの出力電圧が下がりきらない。そのため、増幅器ＯＰの出力電圧がしきい値電圧近傍の電圧になってしまうと、ＢＤ信号が、図９におけるＢＤ信号１のように単一の矩形波状となる。また、ＢＤ信号２のようにレーザビーム毎に立ち下がる矩形波状となったりする。このように、安定したＢＤ信号を得ることができないという問題があった。   An optical scanning device using such a photodetector as a BD signal generation means and using a VCSEL light source arranged in a two-dimensional arrangement has the following problems. For example, when the two-dimensional arrangement of laser beams is close and the photodetector is scanned while all the laser beams are turned on, the output voltage of the amplifier OP between the beams may decrease as shown in FIG. Absent. Therefore, when the output voltage of the amplifier OP becomes a voltage near the threshold voltage, the BD signal becomes a single rectangular wave like the BD signal 1 in FIG. In addition, a BD signal 2 may be a rectangular wave that falls for each laser beam. As described above, there is a problem that a stable BD signal cannot be obtained.

この問題は、しきい値電圧を上げるか、又は下げることで理論的には対策が可能である。しかし、実際には、しきい値電圧を上げ過ぎても下げ過ぎてもノイズの影響が大きくなり、誤作動が発生し易くなるという新たな問題が発生する。   This problem can theoretically be countered by raising or lowering the threshold voltage. However, in practice, if the threshold voltage is increased or decreased too much, the influence of noise becomes large, and a new problem that malfunctions easily occur occurs.

これに対し、ＶＣＳＥＬを１つのみ点灯させて光検出器を走査する方法も考えられるが、前述のようにＶＣＳＥＬは光量が比較的小さいため、増幅器ＯＰの出力電圧がしきい値電圧を超えないことがあり、ＢＤ信号が出力されない可能性がある。この場合、しきい値電圧を下げればＢＤ信号の生成は可能となるものの、電気ノイズの影響を受け易くなり、誤作動が発生し易くなるという新たな問題も発生する。   On the other hand, a method of scanning only one VCSEL and scanning the photodetector is also conceivable. However, as described above, since the VCSEL has a relatively small amount of light, the output voltage of the amplifier OP does not exceed the threshold voltage. In some cases, the BD signal may not be output. In this case, although the BD signal can be generated if the threshold voltage is lowered, there is a new problem that it is easily affected by electric noise and malfunction is likely to occur.

この問題を解決するために、特許文献１では、以下の構成を採用している。すなわち、２次元に配置された複数の発光素子を有する光源を有する。また、前記光源から射出され被走査面上を走査するように偏向手段によって偏向された光ビームを、前記光ビームの走査範囲内で特定の位置において検知可能とされた光センサを有する。また、前記光センサの受光エネルギー量に応じて信号レベルが変化する同期信号を生成する生成手段を有する。また、前記同期信号の生成に用いる発光素子として予め選択された複数の発光素子を、該複数の発光素子から射出された光ビームが前記光センサの受光面を横切る期間に各々点灯させる制御手段を有する。この予め選択された複数の発光素子は、射出した光ビームによって前記被走査面上に形成される光スポットの走査方向に沿った位置が互いに略等しいものが選択される。
特開２００２−１３１６６２号公報 In order to solve this problem, Patent Document 1 employs the following configuration. That is, it has a light source having a plurality of light emitting elements arranged two-dimensionally. In addition, the optical sensor is configured to detect the light beam emitted from the light source and deflected by the deflecting unit so as to scan the surface to be scanned at a specific position within the scanning range of the light beam. In addition, the optical sensor includes a generation unit that generates a synchronization signal whose signal level changes according to the amount of light received by the optical sensor. A plurality of light-emitting elements selected in advance as light-emitting elements used for generating the synchronization signal; and a control unit that turns on each of the light beams emitted from the plurality of light-emitting elements during a period in which the light sensor crosses the light-receiving surface of the light sensor. Have. The plurality of light emitting elements selected in advance are selected such that the positions along the scanning direction of the light spots formed on the surface to be scanned by the emitted light beam are substantially equal to each other.
JP 2002-131661 A

しかしながら、上記特許文献１の構成では、画像形成に使用する発光点とＢＤ信号生成手段へ入射する発光点とが同じであるため、ＢＤ信号生成のために使用している発光点の使用頻度が高くなり、寿命が短くなってしまう。   However, in the configuration of Patent Document 1, the light emitting point used for image formation and the light emitting point incident on the BD signal generating unit are the same, and therefore the frequency of use of the light emitting point used for generating the BD signal is low. Increases and shortens life.

また、近年、画像の高解像度化が急激に進むのに伴い、ＶＣＳＥＬの発光点間隔も高密度化が進んでいることから、上記特許文献１の構成では、熱的影響によって発生する光量ダウン等の問題を回避することができない。   In recent years, as the resolution of images has rapidly increased, the VCSEL emission point interval has also been increased in density. Therefore, in the configuration of Patent Document 1, the amount of light generated due to thermal influence is reduced. Can not avoid the problem.

さらに、近年、画像ラインを描画する主発光点以外に隣接した副発光点を設け、画素ずれを補正する手法なども考案されている。すなわち、主発光点と副発光点から出射される光量の比率を変えることで、光ビームの被走査面上における副走査方向の光量分布を変化させて、画素ずれを補正する。しかし、上記特許文献１の構成では、やはり熱的悪影響が問題となってしまう。   Furthermore, in recent years, a method has been devised in which a sub-light emission point adjacent to the main light emission point for drawing an image line is provided to correct a pixel shift. That is, by changing the ratio of the amount of light emitted from the main light emitting point and the sub light emitting point, the light amount distribution in the sub scanning direction on the surface to be scanned of the light beam is changed to correct the pixel shift. However, in the configuration of Patent Document 1 described above, thermal adverse effects are still a problem.

本発明は、発光点の寿命が長く、半導体レーザチップの熱的悪影響を大幅に改善でき、被走査面上での光ビームのドット位置制御を高精度に行うための走査開始信号を高精度に検知することの可能な光走査装置及び画像形成装置を提供する。   The present invention has a long light-emitting point life, can greatly improve the adverse thermal effects of the semiconductor laser chip, and provides a high-precision scan start signal for controlling the dot position of the light beam on the scanned surface with high precision. Provided are an optical scanning device and an image forming apparatus capable of detection.

かかる課題を解決するために、本発明の光走査装置は、２次元配列された複数の発光点を有する半導体レーザアレイと、前記複数の発光点から射出された複数の光ビームを被走査面上で走査するように偏向手段によって偏向し、前記複数の光ビームによる光スポットを被走査面上に形成する光学系と、前記光ビームの走査範囲内の特定の位置で前記光ビームを検知する光センサとを有する光走査装置において、前記半導体レーザアレイに、前記被走査面上に静電潜像を形成する画像形成用の発光点と、前記光センサに入力され画像形成時の同期信号の生成に用いる同期信号生成用の発光点とを別個に設けたことを特徴とする。   In order to solve such a problem, an optical scanning device of the present invention includes a semiconductor laser array having a plurality of two-dimensionally arranged light emitting points and a plurality of light beams emitted from the plurality of light emitting points on a surface to be scanned. An optical system that deflects light by a deflecting means so that the light beam is scanned on the surface to be scanned, and light that detects the light beam at a specific position within the scanning range of the light beam In the optical scanning device having a sensor, a light emitting point for image formation for forming an electrostatic latent image on the surface to be scanned is generated in the semiconductor laser array, and a synchronization signal input to the optical sensor during image formation is generated A light emitting point for generating a synchronization signal used in the above is provided separately.

ここで、前記半導体レーザアレイにおいて、前記同期信号生成用の発光点が、前記画像形成用の発光点の集合領域における最外周部よりも外側に位置している。また、前記半導体レーザアレイにおいて、前記同期信号生成用の発光点と前記画像形成用の発光点の最短距離が、前記画像形成用の発光点同士の最短距離よりも大きい。また、前記半導体レーザアレイにおいて、前記同期信号生成用の発光点のアパーチャー径が、前記画像形成用の発光点アパーチャー径よりも大きい。また、前記光学系は、前記偏向手段で偏向された光ビームの収差を補正するｆθレンズを含み、前記同期信号生成用の発光点からの光ビームが前記ｆθレンズを通過しないように構成される。また、前記被走査面上での光スポットの移動方向において、前記同期信号生成用の発光点からの光ビームによる光スポットが前記画像形成用の発光点からの光ビームによる光スポットよりも先行するように、前記複数の発光点が前記半導体レーザアレイに配置されている。   Here, in the semiconductor laser array, the light emission point for generating the synchronization signal is located outside the outermost peripheral portion in the collection region of the light emission points for image formation. Further, in the semiconductor laser array, the shortest distance between the light emission point for generating the synchronization signal and the light emission point for image formation is larger than the shortest distance between the light emission points for image formation. Further, in the semiconductor laser array, the aperture diameter of the light emitting point for generating the synchronization signal is larger than the diameter of the light emitting point aperture for forming the image. The optical system includes an fθ lens that corrects the aberration of the light beam deflected by the deflecting unit, and is configured so that the light beam from the light emitting point for generating the synchronization signal does not pass through the fθ lens. . Further, in the moving direction of the light spot on the surface to be scanned, the light spot by the light beam from the light emitting point for generating the synchronization signal precedes the light spot by the light beam from the light emitting point for forming the image. As described above, the plurality of light emitting points are arranged in the semiconductor laser array.

また、本発明の画像形成装置は、複数の光ビームによる光スポットを被走査面上に形成する光走査装置を有する画像形成装置であって、前記光走査装置が、２次元配列された複数の発光点を有する半導体レーザアレイと、前記複数の発光点から射出された複数の光ビームを被走査面上で走査するように偏向手段によって偏向し、前記複数の光ビームによる光スポットを被走査面上に形成する光学系と、前記光ビームの走査範囲内の特定の位置で前記光ビームを検知する光センサとを有し、前記半導体レーザアレイに、前記被走査面上に静電潜像を形成する画像形成用の発光点と、前記光センサに入力され画像形成時の同期信号の生成に用いる同期信号生成用の発光点とを別個に設けたことを特徴とする。   The image forming apparatus of the present invention is an image forming apparatus having an optical scanning device that forms a light spot by a plurality of light beams on a surface to be scanned, and the optical scanning device includes a plurality of two-dimensionally arranged optical scanning devices. A semiconductor laser array having a light emitting point and a plurality of light beams emitted from the plurality of light emitting points are deflected by a deflecting unit so as to scan on the surface to be scanned, and a light spot by the plurality of light beams is scanned. An optical system formed on the optical system; and an optical sensor that detects the light beam at a specific position within a scanning range of the light beam. An electrostatic latent image is formed on the surface to be scanned on the semiconductor laser array. A light emitting point for forming an image to be formed and a light emitting point for generating a synchronization signal which is input to the optical sensor and used to generate a synchronization signal at the time of image formation are provided separately.

本発明により、発光点の寿命が長く、半導体レーザチップの熱的悪影響を大幅に改善でき、被走査面上での光ビームのドット位置制御を高精度に行うための走査開始信号を高精度に検知することの可能な光学走査装置及び画像形成装置を提供できる。   According to the present invention, the lifetime of the light emitting point is long, the thermal adverse effect of the semiconductor laser chip can be greatly improved, and the scanning start signal for accurately controlling the dot position of the light beam on the surface to be scanned is highly accurate. An optical scanning apparatus and an image forming apparatus capable of detecting can be provided.

すなわち、前記被走査面上に静電潜像を形成する画像形成用の発光点と、前記光センサに入力され画像形成時の同期信号の生成に用いる同期信号生成用の発光点とを別個に設けた。そのため、画像形成に使用する発光点２をＢＤに使用する必要がなくなり、BD用に使用した発光点だけが偏って多く使われるといったことがなくなる。よって、画像形成用およびＢＤ用の発光点寿命を大幅に延ばすことが可能となる。   That is, a light emitting point for image formation that forms an electrostatic latent image on the surface to be scanned and a light emitting point for generating a synchronization signal that is input to the optical sensor and used to generate a synchronization signal during image formation are separately provided. Provided. Therefore, it is not necessary to use the light emitting point 2 used for image formation for BD, and only the light emitting point used for BD is not used in a biased manner. Therefore, it is possible to greatly extend the lifetime of the light emitting points for image formation and BD.

また、ＢＤ信号の検知信号を精度良く取得しようとすると、ＢＤ用発光点の光量を大幅に上げなければならず発生する熱量が飛躍的に多くなってしまう。従来のレーザチップではこの熱が画像形成用の発光に光量ダウンなどの悪影響を与えていた。本発明によって、ＢＤ信号生成用に発光した際の熱が画像形成用の発光点へ悪影響を及ぼすことをおさえることが可能となる。   In addition, if an attempt is made to acquire a detection signal for a BD signal with high accuracy, the amount of heat generated must be greatly increased because the amount of light at the BD light emitting point must be significantly increased. In the conventional laser chip, this heat has an adverse effect on the light emission for image formation, such as reducing the amount of light. According to the present invention, it is possible to prevent the heat generated when light is emitted for generating a BD signal from adversely affecting the light emitting point for image formation.

また、同期信号生成用の発光点のアパーチャー径が画像形成用の発光点アパーチャー径よりも大きくなるよう構成されている。そのため、同期信号生成用の発光点から出射される光ビームの光量を画像形成用発光点の光量に比べ大幅に上げることが可能となり、検知信号の精度を大きく改善することが可能となる。   Further, the aperture diameter of the light emission point for generating the synchronization signal is configured to be larger than the light emission point aperture diameter for image formation. For this reason, it is possible to significantly increase the light amount of the light beam emitted from the light emission point for generating the synchronization signal compared to the light amount of the light emission point for image formation, and it is possible to greatly improve the accuracy of the detection signal.

また、同期信号生成用の発光点が、画像形成用の発光点の集合領域における最外周部よりも外側に位置している。そのため、同期信号生成用発光点で発生した熱がチップ外部へと放熱されやすくなり、画像形成用発光点への悪影響をおさえることが可能となる。また、前記同期信号生成用の発光点と前記画像形成用の発光点の最短距離が、前記画像形成用の発光点同士の最短距離よりも大きい。そのため、ＢＤ信号を検出するために発光して生じた熱が画像形成用の発光点に伝わるのを大幅に小さくすることができ、熱によって発生する画像形成用の発光点の光量ダウンといった問題をさけることが可能となる。   Further, the light emission point for generating the synchronization signal is located outside the outermost peripheral portion in the aggregate region of the light emission points for image formation. Therefore, the heat generated at the sync signal generating light emitting point is easily radiated to the outside of the chip, and the adverse effect on the image forming light emitting point can be suppressed. Further, the shortest distance between the light emission point for generating the synchronization signal and the light emission point for image formation is larger than the shortest distance between the light emission points for image formation. For this reason, it is possible to greatly reduce the heat generated by light emission for detecting the BD signal to be transmitted to the light emitting point for image formation, and to reduce the amount of light at the light emitting point for image formation generated by heat. It is possible to avoid.

また、被走査面上で光スポットの移動方向において、前記同期信号生成用の発光点のスポットが前記画像形成用発光点のスポットよりも先行している。そのため、ＢＤ信号を検知してから画像を書き始めるまでの時間を十分とることが可能となり、その時間を利用して発光点の光量補正制御等を行うことが可能となる。。   Further, in the moving direction of the light spot on the surface to be scanned, the spot of the sync signal generating light emitting point precedes the spot of the image forming light emitting point. For this reason, it is possible to take a sufficient time from the detection of the BD signal to the start of image writing, and it is possible to perform light amount correction control of the light emitting point using the time. .

以下、本発明の実施形態を添付図面に従って詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

＜実施形態１の光走査装置の構成例＞
図１Ａ乃至図１Ｃは、本発明の実施形態１の光走査装置を説明する概略構成図である。 <Example of Configuration of Optical Scanning Device of Embodiment 1>
1A to 1C are schematic configuration diagrams illustrating an optical scanning device according to a first embodiment of the present invention.

まず、図１Ｃに従って、光走査装置１００−１の構成について説明する。   First, the configuration of the optical scanning device 100-1 will be described with reference to FIG. 1C.

（画像形成の光学系の構成）
図１Ｃに示すように、光走査装置１００−１は、複数の発光点が２次元配列された半導体レーザアレイであるＶＣＳＥＬ半導体チップ１１０−１（又は、１１０−２）を備えている。ＶＣＳＥＬ半導体チップ１１０−１（又は、１１０−２）の光射出側には、コリメータレンズ１１１、シリンドリカルレンズ１１２、ポリゴンミラー１１３が順に配置されている。ポリゴンミラー１１３の光偏向側には、光ビームの収差などを補正するｆθレンズ１１４及び感光体１１５が順に配置されている。 (Configuration of optical system for image formation)
As shown in FIG. 1C, the optical scanning device 100-1 includes a VCSEL semiconductor chip 110-1 (or 110-2) that is a semiconductor laser array in which a plurality of light emitting points are two-dimensionally arranged. A collimator lens 111, a cylindrical lens 112, and a polygon mirror 113 are sequentially arranged on the light emission side of the VCSEL semiconductor chip 110-1 (or 110-2). On the light deflection side of the polygon mirror 113, an fθ lens 114 for correcting aberrations of the light beam and a photoconductor 115 are sequentially arranged.

ＶＣＳＥＬ半導体チップ１１０−１（又は、１１０−２）から射出されたレーザ光は、コリメータレンズ１１１によって略平行光とされ、シリンドリカルレンズ１１２によって副走査方向に集束されて、ポリゴンミラー１１３の反射面へ結像される。そして、ポリゴンミラー１１３の回転によって偏向されて、ｆθレンズ１１４を介して感光体１１５上に結像される。なお、ポリゴンミラー１１３は図示した矢印Ａ方向へ回転し、光ビームの主走査が行われる。感光体１１５は、図示した矢印Ｂ方向へ回転し、光ビームの副走査が行われる。   Laser light emitted from the VCSEL semiconductor chip 110-1 (or 110-2) is made substantially parallel light by the collimator lens 111, converged in the sub-scanning direction by the cylindrical lens 112, and then reflected to the reflection surface of the polygon mirror 113. Imaged. Then, the light is deflected by the rotation of the polygon mirror 113 and imaged on the photoconductor 115 via the fθ lens 114. The polygon mirror 113 rotates in the direction of the arrow A shown in the figure, and the main scanning of the light beam is performed. The photoconductor 115 rotates in the direction of the arrow B shown in the figure, and a light beam sub-scan is performed.

（ＢＤ信号生成の光学系の構成）
一方、感光体１１５の近傍で、かつレーザ光による主走査開始位置には反射ミラー１１６が設けられ、主走査方向において画像書き出し位置よりも上流のレーザ光をフォトダイオードによって構成されたＢＤ信号生成用の光センサ１１７へと案内する。ＢＤ信号生成用光センサ１１７は、ＶＣＳＥＬ半導体チップ１１０−１（又は、１１０−２）から感光体１１５表面までの光路長と略等しい光路位置に配置される。そのため、画像形成時の主走査開始の際にタイミングの基準となるレーザ光がＢＤ信号生成用の光センサ１１７に入射されるようになっている。 (Configuration of optical system for BD signal generation)
On the other hand, a reflection mirror 116 is provided in the vicinity of the photoconductor 115 and at the main scanning start position by the laser beam, and for generating a BD signal in which the laser beam upstream of the image writing position in the main scanning direction is constituted by a photodiode. To the optical sensor 117. The BD signal generating optical sensor 117 is disposed at an optical path position substantially equal to the optical path length from the VCSEL semiconductor chip 110-1 (or 110-2) to the surface of the photoconductor 115. For this reason, laser light that is a timing reference at the start of main scanning at the time of image formation is made incident on the optical sensor 117 for generating a BD signal.

（実施形態１のＶＣＳＥＬ半導体チップの構成例）
次に、実施形態１に係るＶＣＳＥＬ半導体チップの構成例について説明する。 (Configuration Example of VCSEL Semiconductor Chip of Embodiment 1)
Next, a configuration example of the VCSEL semiconductor chip according to the first embodiment will be described.

ＶＣＳＥＬ半導体チップ１１０−１（又は、１１０−２）は、チップ表面に画像形成に使用する複数のレーザ光射出用開口部５を有している（レーザ光射出用開口部５については、図１Ｂ及び図６参照）。図１Ａには、画像形成用の各レーザ光射出用開口部５を発光点２で示している。その発光点２の間隔は、副走査方向において感光体表面で求められる画像解像度のピッチになるよう等間隔に設けられている。また、各発光点２は電気制御によって独立したタイミングで発光するよう構成されている。   The VCSEL semiconductor chip 110-1 (or 110-2) has a plurality of laser light emission openings 5 used for image formation on the chip surface (see FIG. 1B for the laser light emission openings 5). And FIG. 6). In FIG. 1A, each laser beam emitting opening 5 for image formation is indicated by a light emitting point 2. The intervals between the light emitting points 2 are set at equal intervals so as to be the pitch of the image resolution required on the surface of the photoreceptor in the sub-scanning direction. Each light emitting point 2 is configured to emit light at an independent timing by electric control.

ＶＣＳＥＬ半導体チップ１１０（又は、１１０−２）は、画像形成に使用する発光点２とは別個に、ＢＤ信号生成に使用するレーザ光射出用開口部５を有する専用の発光点１−１（又は、１−２）が設けられている。   The VCSEL semiconductor chip 110 (or 110-2) has a dedicated light emitting point 1-1 (or a laser light emitting opening 5 used for generating a BD signal, separately from the light emitting point 2 used for image formation. 1-2) is provided.

これによって、画像形成に使用する発光点２をＢＤ信号生成に使用する必要がなくなり、発光点２の製品寿命までの総発光時間を大幅に減らすことが可能となる。通常、総発光時間が長くなるにつれて半導体ウェハ内部にある結晶欠陥が増大していき、最終的にレーザ光量が十分得られないといったデバイスの寿命に至ってしまう。しかし、本実施形態では、前述した通り、ＢＤ信号生成と画像形成とを同じ発光点でこなさなくてもよいため、画像形成用およびＢＤ信号生成用の発光点の寿命をそれぞれ大幅に延ばすことが可能となる。   As a result, it is not necessary to use the light emitting point 2 used for image formation for BD signal generation, and the total light emission time until the product life of the light emitting point 2 can be greatly reduced. Usually, as the total light emission time becomes longer, crystal defects inside the semiconductor wafer increase, and eventually the lifetime of the device is reached such that a sufficient amount of laser light cannot be obtained. However, in the present embodiment, as described above, since it is not necessary to perform BD signal generation and image formation at the same light emission point, the lifetimes of the light emission points for image formation and BD signal generation can be significantly extended. It becomes possible.

また、ＢＤ信号生成用の発光点１−１（又は、１−２）は、画像形成に使用する発光点２に対し十分距離を離して配置するように構成されている。すなわち、実施形態１においては、画像形成用の発光点２からＢＤ信号生成用の発光点１−１（又は、１−２）までの最短距離Ｄ（Ｅ，Ｆ）が画像形成用の発光点２同士の最短距離Ｃよりも遠くなるように構成している。   In addition, the light emitting point 1-1 (or 1-2) for generating the BD signal is configured to be arranged at a sufficient distance from the light emitting point 2 used for image formation. That is, in the first embodiment, the shortest distance D (E, F) from the light emission point 2 for image formation to the light emission point 1-1 (or 1-2) for BD signal generation is the light emission point for image formation. It is configured to be farther than the shortest distance C between the two.

従来のＶＣＳＥＬレーザチップでは、ＢＤ信号生成用に使用する発光点は画像形成用としても使用されていたため、画像解像度のピッチ以上に離して配置することはできなかった。そのため、ＢＤ信号を生成する際の発光点の発熱が隣接する画像形成用発光点へと伝わってしまい、光量ダウンやしきい値電流の上昇といった悪影響を引き起こしていた。しかし、本実施形態の構成を採用することによって、ＢＤ信号生成時の発熱を画像形成用の発光点に伝わりにくくすることが可能となり、前述した悪影響を回避することが可能となる。   In the conventional VCSEL laser chip, since the light emitting points used for generating the BD signal are also used for image formation, they cannot be arranged more than the pitch of the image resolution. Therefore, the heat generated at the light emitting point when generating the BD signal is transmitted to the adjacent image forming light emitting point, which causes adverse effects such as a reduction in the light amount and an increase in the threshold current. However, by adopting the configuration of the present embodiment, it is possible to make it difficult for heat generated during BD signal generation to be transmitted to the light emitting point for image formation, and to avoid the above-described adverse effects.

また、ＢＤ信号生成用の発光点１−１（又は、１−２）及び画像形成用の発光点２の光量は、画像形成に係わる制御を精度良く行うために、各レーザビーム光量が所定量になるように光量制御を行っている。かかる光量制御（Auto Power Control：ＡＰＣ）のために、図示しない光量制御用センサが設けられている。   The light amount of the light emitting point 1-1 (or 1-2) for generating the BD signal and the light amount of the light emitting point 2 for image formation are set so that each laser beam light amount is a predetermined amount in order to accurately control the image formation. The amount of light is controlled so that For such light amount control (Auto Power Control: APC), a light amount control sensor (not shown) is provided.

＜実施形態２の光走査装置の構成例＞
図２Ａ、図２Ｂ及び図３は、本発明の実施形態２の光走査装置を説明する概略構成図である。 <Configuration Example of Optical Scanning Device of Second Embodiment>
2A, 2B, and 3 are schematic configuration diagrams for explaining an optical scanning device according to a second embodiment of the present invention.

（実施形態２のＶＣＳＥＬ半導体チップの構成例）
実施形態２のＶＣＳＥＬ半導体チップ１１０−３では、ＢＤ信号生成用の発光点１−２は、画像形成用の発光点２の集合した領域（図中の破線）の最外周よりも外側に位置し、画像形成用の発光点２同士の最短距離よりも離れるように構成される。これにより、ＢＤ信号生成用の発光点１−２で発生した熱がチップ外部へと放熱されやすくなり、画像形成用の発光点２への悪影響をおさえることが可能となる。 (Configuration Example of VCSEL Semiconductor Chip of Embodiment 2)
In the VCSEL semiconductor chip 110-3 of the second embodiment, the light emission point 1-2 for generating the BD signal is located outside the outermost periphery of the region (broken line in the drawing) where the light emission points 2 for image formation are gathered. The light emitting points 2 for image formation are configured to be separated from the shortest distance between them. As a result, the heat generated at the light emitting point 1-2 for generating the BD signal is easily radiated to the outside of the chip, and the adverse effect on the light emitting point 2 for image formation can be suppressed.

また、ＢＤ信号生成用の発光点１−２のアパーチャーは、画像形成用の発光点２のアパーチャーより大きく設定されている。   The aperture of the light emission point 1-2 for generating the BD signal is set larger than the aperture of the light emission point 2 for image formation.

従来のＶＣＳＥＬレーザチップでは、全ての発光点が画像形成用として使用されていたため、画像への影響を考えると発光点毎のビーム特性を同じに保つ必要があった。つまり、像担持体上で結像したスポットの形状や光量分布に影響を与える発光点のアパーチャー径をすべて同じように構成し、近視野像（ＮＦＰ）、遠視野像（ＦＦＰ）、波長などの特性を同じに保っていた。なお、ここで、アパーチャーとは発光領域のことであり、その径とは発光領域の径であり外部に設置した光学絞りのことではない。   In the conventional VCSEL laser chip, since all the light emitting points are used for image formation, it is necessary to maintain the same beam characteristics for each light emitting point in consideration of the influence on the image. In other words, the aperture diameters of the light emitting points that affect the shape of the spot imaged on the image carrier and the light quantity distribution are all configured in the same way, and the near field image (NFP), far field image (FFP), wavelength, etc. The characteristics were kept the same. Here, the aperture is the light emitting region, and the diameter is the diameter of the light emitting region, not the optical diaphragm installed outside.

ＢＤ検知精度に着眼した場合には、発光点の発光量は大きい方がよいことがわかっている。一般に、ＶＣＳＥＬにおける発光光量は、そのアパーチャー径に大きく依存しており、径が大きいほど最大光量が高くなることがわかっている。しかし、良質なスポットを得るための遠視野像（ＦＦＰ）や波長の単方性・シングルモードは崩れ、画像への悪影響がでてしまう。   It has been found that when the BD detection accuracy is focused, it is better that the light emission amount of the light emitting point is larger. In general, it is known that the amount of light emitted from a VCSEL largely depends on its aperture diameter, and the maximum light amount increases as the diameter increases. However, the far-field image (FFP) for obtaining a high-quality spot, the monochromaticity / single mode of the wavelength collapses, and the image is adversely affected.

そのため、実施形態２においては、前述したとおりＢＤ信号生成用の発光点１−２と画像形成用の発光点２を別々に設け、且つ、ＢＤ信号生成用の発光点１−２のアパーチャー径を大きくする。これにより、ＢＤ信号生成用の発光点１−２から出射される光ビームの最大光量を、画像形成用の発光点２の最大光量に比べ大幅に上げることを特徴とする。   Therefore, in the second embodiment, as described above, the light emitting point 1-2 for generating the BD signal and the light emitting point 2 for forming the image are separately provided, and the aperture diameter of the light emitting point 1-2 for generating the BD signal is set. Enlarge. Thus, the maximum light amount of the light beam emitted from the light emitting point 1-2 for generating the BD signal is significantly increased as compared with the maximum light amount of the light emitting point 2 for image formation.

ここで、ＢＤ信号生成に用いる光ビームは、書き込み走査する画像形成用の光ビームに比べてスポット径などの制約は厳密ではなく、むしろ光量的なダイナミックレンジの確保がＢＤ検知精度の確保に寄与する。従って、実施形態２の構成にすることにより、検知信号の精度を大きく改善することが可能となる。また、それによって発生した熱が画像形成用の発光点２へと伝わる量を大幅に減らすことが可能となっている。   Here, the light beam used for generating the BD signal is not strictly limited in the spot diameter or the like as compared with the light beam for image formation to be written and scanned. Rather, securing the dynamic range in terms of the amount of light contributes to securing the BD detection accuracy. To do. Therefore, with the configuration of the second embodiment, it is possible to greatly improve the accuracy of the detection signal. In addition, it is possible to greatly reduce the amount of heat generated thereby transmitted to the light emitting point 2 for image formation.

さらに、図２Ｂに示したように、実施形態２の光走査装置１００−２では、ＢＤ信号生成用のレーザ光がｆθレンズ１１４を通過しないタイプの光学設定にすることで、よりセンサの受光量を多くし精度を高くすることが可能となる。なお、図２Ｂの参照番号で図１Ｃと同じものは、同様の構成要素を示している。   Further, as shown in FIG. 2B, in the optical scanning device 100-2 according to the second embodiment, the light reception amount of the sensor is further increased by using an optical setting in which the BD signal generation laser light does not pass through the fθ lens 114. It is possible to increase the accuracy and increase the accuracy. The same reference numerals in FIG. 2B as those in FIG. 1C indicate similar components.

（実施形態２のＢＤ信号生成用の発光点の光量例）
本実施形態２においては、ＢＤ信号生成用の発光点１−２のアパーチャー径を、例えば、画像形成用の発光点２のアパーチャー径の１．２倍以上のサイズとした。その場合の光量に関するデータを図３に示す。 (Example of the amount of light at a light emitting point for generating a BD signal according to the second embodiment)
In the second embodiment, the aperture diameter of the light emitting point 1-2 for generating a BD signal is set to a size that is 1.2 times or more the aperture diameter of the light emitting point 2 for image formation, for example. The data regarding the light quantity in that case is shown in FIG.

図３により、ＢＤ信号生成用の発光点１−２での光量が、画像形成用の発光点２から得られる光量に比べ大きいことがわかる。従って、前述した通り、ＢＤ信号検知を高精度に行うことが出来るようになり、且つ、感光体上でのビームスポット位置も高精度に制御可能となる。結果として、高画質な画像を提供することが可能となる。   FIG. 3 shows that the light quantity at the light emission point 1-2 for generating the BD signal is larger than the light quantity obtained from the light emission point 2 for image formation. Therefore, as described above, the BD signal can be detected with high accuracy, and the position of the beam spot on the photosensitive member can be controlled with high accuracy. As a result, it is possible to provide a high-quality image.

ここで、図３から、ＢＤ信号生成用の発光点１−２のアパーチャーを大きくとったことにより、光ビームの遠視野像が単方性形状から若干崩れていることがわかる。しかし、ビームをＢＤ信号生成用の光センサ１１７へ集光すれば画像書き出し位置検知をする上での影響は無い。一方、画像形成用の発光点２から得られるビームは、生成される画像品質に大きく影響するため遠視野像が単方性となるよう構成されている。   Here, it can be seen from FIG. 3 that the far-field image of the light beam is slightly deformed from the unidirectional shape by increasing the aperture of the light emitting point 1-2 for generating the BD signal. However, if the beam is condensed on the optical sensor 117 for generating the BD signal, there is no influence on the detection of the image writing position. On the other hand, the beam obtained from the light-emitting point 2 for image formation has a great influence on the quality of the generated image, so that the far-field image is configured to be monochromatic.

また、前述した通り、アパーチャーとは発光領域のことであるが、選択酸化型メサの酸化アパーチャーと、電極等に利用するチップ表面上の金属アパーチャー両者を意味している。本実施形態においては、両者またはどちらか一方が前記条件を満たすことで、上述した効果が得られる。   As described above, the aperture is a light emitting region, and means both an oxidized aperture of a selective oxidation type mesa and a metal aperture on a chip surface used for an electrode or the like. In this embodiment, the effect mentioned above is acquired because both or one of them satisfies the above-mentioned conditions.

なお、本実施形態１及び２のいずれにおいても、ＢＤ信号生成用の発光点から射出された同期信号生成用の光スポットは、被走査面上で光スポットの移動方向において、画像形成用の発光点のスポットよりも先行するよう配置されている。このため、ＢＤ信号を検知してから画像を書き始めるまでの時間を十分とることが可能となり、その時間を利用して発光点の光量補正制御（ＡＰＣ）などの画質調整を行うことも可能となる。   In both of the first and second embodiments, the sync signal generating light spot emitted from the light emitting point for generating the BD signal is light emission for image formation in the moving direction of the light spot on the scanned surface. It is arranged to precede the spot of points. For this reason, it is possible to take a sufficient time from the detection of the BD signal to the start of writing an image, and it is possible to perform image quality adjustment such as light amount correction control (APC) of the light emission point using the time. Become.

＜本実施形態の光走査装置を有する画像形成装置の構成例＞
図４は、本実施形態の光走査装置を有する画像形成装置の一例を示す要部断面図である。以下に説明する本実施形態の画像形成装置は、電子写真方式であり、本発明が特に有効であると考えられる複数の画像形成部１０を並列に配しかつ中間転写方式を採用したカラー画像形成装置を一例として説明する。 <Configuration Example of Image Forming Apparatus Having Optical Scanning Apparatus of Present Embodiment>
FIG. 4 is a cross-sectional view of the main part showing an example of an image forming apparatus having the optical scanning device of the present embodiment. The image forming apparatus of the present embodiment described below is an electrophotographic system, and a color image forming system in which a plurality of image forming units 10 considered to be particularly effective in the present invention are arranged in parallel and an intermediate transfer system is adopted. The apparatus will be described as an example.

カラー画像形成装置は、画像読取部１Ｒと画像出力部１Ｐからなる。画像読取部１Ｒは原稿画像を光学的に読み取り、電気信号に変換して画像出力部１Ｐに送るが、その詳細な説明は省略する。画像出力部１Ｐは大別して、画像形成部１０（４つのステーションａ、ｂ、ｃ、ｄが並設されており、その構成は同一である。）、給紙ユニット２０、中間転写ユニット３０、定着ユニット４０、クリーニングユニット５０、光センサユニット６０および制御ユニット７０から構成される。   The color image forming apparatus includes an image reading unit 1R and an image output unit 1P. The image reading unit 1R optically reads a document image, converts it into an electrical signal, and sends it to the image output unit 1P, but detailed description thereof is omitted. The image output unit 1P is roughly divided into an image forming unit 10 (four stations a, b, c, and d are arranged in parallel, and the configuration is the same), a paper feeding unit 20, an intermediate transfer unit 30, a fixing unit. The unit 40, the cleaning unit 50, the optical sensor unit 60, and the control unit 70 are configured.

さらに、個々のユニットについて詳しく説明する。画像形成部１０は次に述べるような構成になっている。像担持体としての感光ドラム１１a、１１b、１１c、１１dがその中心で軸支され、矢印方向に回転駆動される。感光ドラム１１a〜１１dの外周面に対向してその回転方向に一次帯電器１２a、１２b、１２c、１２d、光学系１３a、１３b、１３c、１３d、折り返しミラー１６a、１６b、１６c、１６d、現像部１４a、１４b、１４c、１４dが配置されている。一次帯電器１２a〜１２dにおいて感光ドラム１１a〜１１dの表面に均一な帯電量の電荷を与える。   Further, each unit will be described in detail. The image forming unit 10 is configured as described below. Photosensitive drums 11a, 11b, 11c, and 11d as image carriers are pivotally supported at their centers and are driven to rotate in the direction of the arrow. The primary chargers 12a, 12b, 12c, 12d, the optical systems 13a, 13b, 13c, 13d, the folding mirrors 16a, 16b, 16c, 16d, and the developing unit 14a are opposed to the outer peripheral surfaces of the photosensitive drums 11a to 11d in the rotation direction. , 14b, 14c, 14d are arranged. The primary chargers 12a to 12d give a uniform charge amount to the surfaces of the photosensitive drums 11a to 11d.

次いで光学系１３a〜１３dにより、記録画像信号に応じて変調した例えばレーザビームなどの光線を折り返しミラー１６a〜１６dを介して感光ドラム１１a〜１１d上に露光させることによって、そこに静電潜像を形成する。さらに、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックといった４色の現像剤（以下、これをトナーと呼ぶ）をそれぞれ収納した現像部１４a〜１４dによって上記静電潜像を顕像化する。顕像化された可視画像を中間転写体に転写する画像転写領域Ta、Tb、Tc、Tdの下流側では、クリーニング部１５a、１５b、１５c、１５dにより転写材に転写されずに感光ドラム１１a〜１１d上に残されたトナーを掻き落としてドラム表面の清掃を行う。以上に示したプロセスにより、各トナーによる画像形成が順次行われる。   Next, the optical system 13a to 13d exposes the photosensitive drums 11a to 11d on the photosensitive drums 11a to 11d through the folding mirrors 16a to 16d by exposing light beams such as laser beams modulated in accordance with the recording image signal, and electrostatic latent images are formed there. Form. Further, the electrostatic latent images are visualized by developing units 14a to 14d each containing developer of four colors such as yellow, cyan, magenta and black (hereinafter referred to as toner). On the downstream side of the image transfer areas Ta, Tb, Tc, and Td where the visualized visible image is transferred to the intermediate transfer member, the photosensitive drums 11a to 11d are not transferred to the transfer material by the cleaning units 15a, 15b, 15c, and 15d. The drum surface is cleaned by scraping off the toner remaining on 11d. By the process described above, image formation with each toner is sequentially performed.

給紙ユニット２０は、給紙ローラ対２３、給紙ガイド２４、およびレジストローラ２５から成る。給紙ローラ対２３及び給紙ガイド２４は、記録材Ｐを収納するためのカセット２１から記録材Ｐを一枚ずつ送り出すためのピックアップローラ２２から送り出された記録材Ｐをレジストローラ２５まで搬送する。レジストローラ２５は、画像形成部１０の画像形成タイミングに合わせて記録材Ｐを二次転写領域Ｔｅへ送り出す。   The paper feed unit 20 includes a paper feed roller pair 23, a paper feed guide 24, and a registration roller 25. The paper feed roller pair 23 and the paper feed guide 24 convey the recording material P sent from the pickup roller 22 for feeding the recording material P one by one from the cassette 21 for storing the recording material P one by one to the registration roller 25. . The registration roller 25 sends the recording material P to the secondary transfer region Te in accordance with the image formation timing of the image forming unit 10.

中間転写ユニット３０について詳細に説明する。中間転写ベルト３１は、中間転写ベルト３１に駆動を伝達する駆動ローラ３２、中間転写ベルト３１の回動に従動する従動ローラ３３、ベルトを挟んで二次転写領域Ｔｅに対向する二次転写対向ローラ３４に巻回させる。これらのうち駆動ローラ３２と従動ローラ３３の間に一次転写平面Ａが形成される。駆動ローラ３２は金属ローラの表面に数ｍｍ厚のゴム（ウレタンまたはクロロプレン）をコーティングしてベルトとのスリップを防いでいる。駆動ローラ３２はパルスモータ（不図示）によって回転駆動される。   The intermediate transfer unit 30 will be described in detail. The intermediate transfer belt 31 includes a driving roller 32 that transmits driving to the intermediate transfer belt 31, a driven roller 33 that is driven by the rotation of the intermediate transfer belt 31, and a secondary transfer counter roller that faces the secondary transfer region Te across the belt. 34 is wound. Among these, a primary transfer plane A is formed between the driving roller 32 and the driven roller 33. The drive roller 32 is coated with rubber (urethane or chloroprene) having a thickness of several millimeters on the surface of the metal roller to prevent slippage with the belt. The drive roller 32 is rotationally driven by a pulse motor (not shown).

各感光ドラム１１a〜１１dと中間転写ベルト３１が対向する一次転写領域Ta〜Tdには、中間転写ベルト３１の裏に一次転写用帯電器３５a〜３５dが配置されている。二次転写対向ローラ３４に対向して二次転写ローラ３６が配置され、中間転写ベルト３１とのニップによって二次転写領域Ｔｅを形成する。二次転写ローラ３６は中間転写体に対して適度な圧力で加圧されている。また、中間転写ベルト上、二次転写領域Ｔｅの下流には中間転写ベルト３１の画像形成面をクリーニングするためのクリーニングユニット５０（ブレード５１、および廃トナーを収納する廃トナーボックス５２）が設けられている。   Primary transfer chargers 35 a to 35 d are arranged behind the intermediate transfer belt 31 in the primary transfer regions Ta to Td where the photosensitive drums 11 a to 11 d and the intermediate transfer belt 31 face each other. A secondary transfer roller 36 is disposed to face the secondary transfer counter roller 34, and a secondary transfer region Te is formed by a nip with the intermediate transfer belt 31. The secondary transfer roller 36 is pressed with an appropriate pressure against the intermediate transfer member. A cleaning unit 50 (blade 51 and waste toner box 52 for storing waste toner) for cleaning the image forming surface of the intermediate transfer belt 31 is provided on the intermediate transfer belt and downstream of the secondary transfer region Te. ing.

定着ユニット４０は、定着ローラ４１a、加圧ローラ４１b、ガイド４３、定着断熱カバー４６、４７、内排紙ローラ４４、外排紙ローラ４５、転写材Ｐを積載する排紙トレー４８などから成る。定着ローラ４１aは、内部にハロゲンヒーターなどの熱源を備えており、そのローラに加圧される加圧ローラ４１bにも熱源を備える場合がある。ガイド４３は、上記ローラ対のニップ部へ転写材Ｐを導くものであり、定着断熱カバー４６、４７は、定着ユニットの熱を内部で閉じ込めるためのものである。内排紙ローラ４４、外排紙ローラ４５、は。上記ローラ対から排出されてきた転写材Ｐをさらに装置外部に導き出すためのものである。   The fixing unit 40 includes a fixing roller 41a, a pressure roller 41b, a guide 43, fixing heat insulating covers 46 and 47, an inner discharge roller 44, an outer discharge roller 45, a discharge tray 48 on which the transfer material P is stacked. The fixing roller 41a includes a heat source such as a halogen heater inside, and the pressure roller 41b pressed against the roller may also include a heat source. The guide 43 guides the transfer material P to the nip portion of the roller pair, and the fixing heat insulating covers 46 and 47 confine heat of the fixing unit inside. Inner paper discharge roller 44 and outer paper discharge roller 45. The transfer material P discharged from the roller pair is further led out of the apparatus.

レジスト（色ずれ）検知センサ６０は、中間転写ベルト３１上に形成されたレジストレーション補正用パターン画像や濃度補正用パターン画像を読み取る。その結果を基にレジストレーション（色ずれ）補正および濃度/階調補正を行い、画像品位の向上を図る。   The registration (color misregistration) detection sensor 60 reads a registration correction pattern image and a density correction pattern image formed on the intermediate transfer belt 31. Based on the results, registration (color misregistration) correction and density / tone correction are performed to improve image quality.

制御ユニット７０は、上記各ユニット内の機構の動作を制御するためのＣＰＵ（不図示）、制御プログラムや各種データを格納したＲＯＭ（不図示）、ＲＡＭ（不図示）、モータドライバ部（不図示）などから成る。ＣＰＵは制御プログラムに基づいてＲＡＭ（不図示）を動作領域として使用しモータドライバ部（不図示）などの各部を制御しながら、後で詳しく説明する主走査倍率の補正などの各種処理を行う。   The control unit 70 includes a CPU (not shown) for controlling the operation of the mechanism in each unit, a ROM (not shown) storing a control program and various data, a RAM (not shown), a motor driver unit (not shown). ) Etc. Based on the control program, the CPU performs various processes such as correction of main scanning magnification, which will be described in detail later, while controlling each unit such as a motor driver unit (not shown) using a RAM (not shown) as an operation area.

次に、本実施形態の画像形成装置の動作を簡単に説明する。   Next, the operation of the image forming apparatus of this embodiment will be briefly described.

ＣＰＵ（不図示）より画像形成動作開始信号が発せられると、まずピックアップローラ２２により、カセット２１から転写材Ｐが一枚ずつ送り出される。そして給紙ローラ対２３によって転写材Ｐが給紙ガイド２４の間を案内されてレジストローラ２５まで搬送される。その時レジストローラは停止されており、紙先端はニップ部に突き当たる。その後、画像形成部１０が画像の形成を開始するタイミングに合わせてレジストローラは回転を始める。この回転時期は、転写材Ｐと画像形成部１０より中間転写ベルト上に一次転写されたトナー画像とが二次転写領域Ｔｅにおいてちょうど一致するようにそのタイミングが設定されている。   When an image forming operation start signal is issued from a CPU (not shown), first, the transfer material P is sent one by one from the cassette 21 by the pickup roller 22. The transfer material P is guided between the paper feed guides 24 by the paper feed roller pair 23 and conveyed to the registration rollers 25. At that time, the registration roller is stopped, and the leading edge of the paper hits the nip portion. Thereafter, the registration roller starts rotating in accordance with the timing at which the image forming unit 10 starts image formation. The rotation timing is set so that the transfer material P and the toner image primarily transferred from the image forming unit 10 onto the intermediate transfer belt exactly coincide with each other in the secondary transfer region Te.

一方、画像形成部１０では、画像形成動作開始信号が発せられると、前述したプロセスにより中間転写ベルト３１の回転方向において一番上流にある感光ドラム１１d上に形成される。次に、形成されたトナー画像は、高電圧が印加された一次転写用帯電器３５dによって一次転写領域Tdにおいて中間転写ベルト３１に一次転写される。一次転写されたトナー像は次の一次転写領域Ｔcまで搬送される。そこでは各画像形成部１０間をトナー像が搬送される時間だけ遅延して画像形成が行われており、前画像の上にレジストを合わせて次のトナー像が転写される事になる。以下も同様の工程が繰り返され、結局４色のトナー像が中間転写ベルト３１上において一次転写される。   On the other hand, when the image forming operation start signal is issued, the image forming unit 10 forms the image on the photosensitive drum 11d that is the most upstream in the rotation direction of the intermediate transfer belt 31 by the process described above. Next, the formed toner image is primarily transferred to the intermediate transfer belt 31 in the primary transfer region Td by the primary transfer charger 35d to which a high voltage is applied. The primarily transferred toner image is conveyed to the next primary transfer region Tc. In this case, image formation is performed with a delay of the time during which the toner image is conveyed between the image forming units 10, and the next toner image is transferred by aligning the resist on the previous image. Thereafter, the same process is repeated, and eventually the four color toner images are primarily transferred onto the intermediate transfer belt 31.

その後、記録材Ｐが二次転写領域Ｔｅに進入、中間転写ベルト３１に接触すると、記録材Ｐの通過タイミングに合わせて二次転写ローラ３６に、高電圧を印加させる。そして前述したプロセスにより中間転写ベルト上に形成された４色のトナー画像が記録材Ｐの表面に転写される。その後記録材Ｐは搬送ガイド４３によって定着ローラニップ部まで正確に案内される。そしてローラ対４１a、４１bの熱及びニップの圧力によってトナー画像が紙表面に定着される。その後、内外排紙ローラ４４、４５により搬送され、紙は機外に排出され、排紙トレー４８に積載される。   Thereafter, when the recording material P enters the secondary transfer region Te and contacts the intermediate transfer belt 31, a high voltage is applied to the secondary transfer roller 36 in accordance with the passing timing of the recording material P. Then, the four color toner images formed on the intermediate transfer belt by the process described above are transferred onto the surface of the recording material P. Thereafter, the recording material P is accurately guided to the fixing roller nip portion by the conveyance guide 43. The toner image is fixed on the paper surface by the heat of the roller pair 41a and 41b and the pressure of the nip. Thereafter, the paper is transported by the internal and external paper discharge rollers 44 and 45, and the paper is discharged outside the apparatus and stacked on the paper discharge tray 48.

実施形態１のＶＣＳＥＬ半導体チップ上の発光点の配列例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an arrangement example of light emitting points on the VCSEL semiconductor chip according to the first embodiment. ＶＣＳＥＬ半導体チップ上の発光点のレーザ光射出用開口部を示す図である。It is a figure which shows the opening part for laser beam emission of the light emission point on a VCSEL semiconductor chip. 実施形態１の光学走査装置の構成例の概要を示す図である。1 is a diagram illustrating an outline of a configuration example of an optical scanning device according to a first embodiment. 実施形態２のＶＣＳＥＬ半導体チップ上の発光点の配列例を示す図である。6 is a diagram illustrating an example of the arrangement of light emitting points on the VCSEL semiconductor chip of Embodiment 2. FIG. 実施形態２の光学走査装置の構成例の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the structural example of the optical scanning apparatus of Embodiment 2. FIG. 実施形態２におけるＢＤ信号生成用の発光点の構成及び射出光量を示す図である。It is a figure which shows the structure of the light emission point for BD signal generation in Embodiment 2, and an emitted light amount. 本実施形態の光学走査装置を有する画像形成装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the image forming apparatus which has the optical scanning device of this embodiment. 単一の半導体レーザのチップの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the chip | tip of a single semiconductor laser. ＶＣＳＥＬ半導体チップの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a VCSEL semiconductor chip. ＢＤ信号生成用の光検出器の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the photodetector for BD signal generation. 図７の光検出器によるＢＤ信号検出例を示す図である。It is a figure which shows the example of BD signal detection by the photodetector of FIG. 従来のＶＣＳＥＬ半導体チップを使用した光学走査装置のＢＤ信号検出例を示す図である。It is a figure which shows the BD signal detection example of the optical scanning device using the conventional VCSEL semiconductor chip.

符号の説明Explanation of symbols

１−１，１−２ ＢＤ信号生成用の発光点
２ 画像形成用の発光点
５ レーザ光射出用開口部
１００−１，１００−２ 光学走査装置
１１０−１，１１０−２，１１０−３ ＶＣＳＥＬ半導体チップ
１１１ コリメータレンズ
１１２ シリンドリカルレンズ
１１３ ポリゴンミラー
１１４ ｆθレンズ
１１５ 感光体
１１６ 反射ミラー
１１７ BD検知用センサ
２００ ｎ側電極
２０２ 基板
２０４ クラッド層
２０６ 活性層
２０８ ｐ側電極
２１０ ｎ側電極
２１２ 基板
２１４ 半導体多層膜
２１６ 絶縁膜
２１８ ｐ側電極 1-1, 1-2 Light-emitting point for BD signal generation 2 Light-emitting point for image formation 5 Laser light emission opening 100-1, 100-2 Optical scanning device 110-1, 110-2, 110-3 VCSEL Semiconductor chip 111 Collimator lens 112 Cylindrical lens 113 Polygon mirror 114 fθ lens 115 Photoreceptor 116 Reflective mirror 117 BD detection sensor 200 n-side electrode 202 substrate 204 clad layer 206 active layer 208 p-side electrode 210 n-side electrode 212 substrate 214 semiconductor multilayer Film 216 Insulating film 218 P-side electrode

Claims (10)

２次元配列された複数の発光点を有する半導体レーザアレイと、
前記複数の発光点から射出された複数の光ビームを被走査面上で走査するように偏向手段によって偏向し、前記複数の光ビームによる光スポットを被走査面上に形成する光学系と、
前記光ビームの走査範囲内の特定の位置で前記光ビームを検知する光センサとを有する光走査装置において、
前記半導体レーザアレイに、前記被走査面上に静電潜像を形成する画像形成用の発光点と、前記光センサに入力され画像形成時の同期信号の生成に用いる同期信号生成用の発光点とを別個に設けたことを特徴とする光走査装置。 A semiconductor laser array having a plurality of light emitting points arranged two-dimensionally;
An optical system configured to deflect a plurality of light beams emitted from the plurality of light emitting points by a deflecting unit so as to scan the surface to be scanned, and to form a light spot by the plurality of light beams on the surface to be scanned;
An optical scanning device having an optical sensor that detects the light beam at a specific position within a scanning range of the light beam;
A light emitting point for image formation that forms an electrostatic latent image on the surface to be scanned on the semiconductor laser array, and a light emitting point for generating a synchronization signal that is input to the optical sensor and used to generate a synchronization signal during image formation. And a separate optical scanning device. 前記半導体レーザアレイにおいて、前記同期信号生成用の発光点が、前記画像形成用の発光点の集合領域における最外周部よりも外側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。   2. The light according to claim 1, wherein, in the semiconductor laser array, the light emission point for generating the synchronization signal is located outside an outermost peripheral portion in a collection region of the light emission points for image formation. Scanning device. 前記半導体レーザアレイにおいて、前記同期信号生成用の発光点と前記画像形成用の発光点の最短距離が、前記画像形成用の発光点同士の最短距離よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の光走査装置。   2. The semiconductor laser array according to claim 1, wherein the shortest distance between the light emission point for generating the synchronization signal and the light emission point for image formation is larger than the shortest distance between the light emission points for image formation. 2. The optical scanning device according to 2. 前記半導体レーザアレイにおいて、前記同期信号生成用の発光点のアパーチャー径が、前記画像形成用の発光点アパーチャー径よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光走査装置。   4. The light according to claim 1, wherein in the semiconductor laser array, an aperture diameter of the emission point for generating the synchronization signal is larger than an emission diameter of the emission point for image formation. 5. Scanning device. 前記光学系は、前記偏向手段で偏向された光ビームの収差を補正するｆθレンズを含み、前記同期信号生成用の発光点からの光ビームが前記ｆθレンズを通過しないように構成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光走査装置。   The optical system includes an fθ lens that corrects an aberration of the light beam deflected by the deflecting unit, and is configured so that the light beam from the light emitting point for generating the synchronization signal does not pass through the fθ lens. The optical scanning apparatus according to claim 1, wherein the optical scanning apparatus is characterized in that: 前記被走査面上での光スポットの移動方向において、前記同期信号生成用の発光点からの光ビームによる光スポットが前記画像形成用の発光点からの光ビームによる光スポットよりも先行するように、前記複数の発光点が前記半導体レーザアレイに配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光走査装置。   In the moving direction of the light spot on the surface to be scanned, the light spot by the light beam from the light emitting point for generating the synchronization signal precedes the light spot by the light beam from the light emitting point for forming the image. The optical scanning device according to claim 1, wherein the plurality of light emitting points are arranged in the semiconductor laser array. 複数の光ビームによる光スポットを被走査面上に形成する光走査装置を有する画像形成装置であって、
前記光走査装置が、
２次元配列された複数の発光点を有する半導体レーザアレイと、
前記複数の発光点から射出された複数の光ビームを被走査面上で走査するように偏向手段によって偏向し、前記複数の光ビームによる光スポットを被走査面上に形成する光学系と、
前記光ビームの走査範囲内の特定の位置で前記光ビームを検知する光センサとを有し、
前記半導体レーザアレイに、前記被走査面上に静電潜像を形成する画像形成用の発光点と、前記光センサに入力され画像形成時の同期信号の生成に用いる同期信号生成用の発光点とを別個に設けたことを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus having an optical scanning device for forming a light spot by a plurality of light beams on a surface to be scanned,
The optical scanning device is
A semiconductor laser array having a plurality of light emitting points arranged two-dimensionally;
An optical system configured to deflect a plurality of light beams emitted from the plurality of light emitting points by a deflecting unit so as to scan the surface to be scanned, and to form a light spot by the plurality of light beams on the surface to be scanned;
An optical sensor that detects the light beam at a specific position within a scanning range of the light beam;
A light emitting point for image formation that forms an electrostatic latent image on the surface to be scanned on the semiconductor laser array, and a light emitting point for generating a synchronization signal that is input to the optical sensor and used to generate a synchronization signal during image formation. Are separately provided. 前記半導体レーザアレイにおいて、前記同期信号生成用の発光点が、前記画像形成用の発光点の集合領域における最外周部よりも外側に位置していることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。   8. The image according to claim 7, wherein in the semiconductor laser array, the light emission point for generating the synchronization signal is located outside an outermost peripheral portion in a collection region of the light emission points for image formation. Forming equipment. 前記半導体レーザアレイにおいて、前記同期信号生成用の発光点と前記画像形成用の発光点の最短距離が、前記画像形成用の発光点同士の最短距離よりも大きいことを特徴とする請求項７または８に記載の画像形成装置。   8. The semiconductor laser array according to claim 7, wherein the shortest distance between the light emitting point for generating the synchronization signal and the light emitting point for forming the image is larger than the shortest distance between the light emitting points for forming the image. The image forming apparatus according to 8. 前記半導体レーザアレイにおいて、前記同期信号生成用の発光点のアパーチャー径が、前記画像形成用の発光点アパーチャー径よりも大きいことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。   The image according to any one of claims 7 to 9, wherein in the semiconductor laser array, an aperture diameter of the light emitting point for generating the synchronization signal is larger than a diameter of the light emitting point aperture for forming the image. Forming equipment.
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