JP2010054590A - Optical scanner and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光束の光強度を検出するための光路分岐手段を備えた光走査装置及び画像形成装置に関し、特に面発光レーザアレイや半導体レーザアレイなどの光源アレイを用いた光走査装置及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to an optical scanning apparatus and an image forming apparatus provided with an optical path branching unit for detecting the light intensity of a light beam, and more particularly to an optical scanning apparatus and an image forming apparatus using a light source array such as a surface emitting laser array or a semiconductor laser array. Relates to the device.
従来の光走査装置において、光ビームを走査する光偏向器(光ビーム偏向手段)としてポリゴンミラーが多く用いられている。ポリゴンミラーは高速に回転して光ビームを走査する。そして、ポリゴンミラーを用いた画像形成では、より高い解像度で高速の画像形成を達成するために、ポリゴンミラーをさらに高速に回転させる必要がある。しかし、ポリゴンミラーの高速回転を達成するには、軸受けの耐久性を向上させ、発熱や騒音の対策を行う必要がある。従って、ミラーが形成された回転体を使用した高速走査には限界がある。 In conventional optical scanning devices, a polygon mirror is often used as an optical deflector (light beam deflecting means) for scanning a light beam. The polygon mirror rotates at high speed and scans the light beam. In image formation using a polygon mirror, it is necessary to rotate the polygon mirror at a higher speed in order to achieve high-speed image formation with higher resolution. However, in order to achieve high-speed rotation of the polygon mirror, it is necessary to improve the durability of the bearing and take measures against heat generation and noise. Accordingly, there is a limit to high-speed scanning using a rotating body on which a mirror is formed.
また一方で、高速かつ高密度な光走査を達成するための別の手段としては、1度に複数の光ビームを走査して、同時に複数ラインを走査させる方法がある。 On the other hand, as another means for achieving high-speed and high-density optical scanning, there is a method of scanning a plurality of light beams at a time and simultaneously scanning a plurality of lines.
複数の光ビームを走査可能とする複数ビーム光源装置としては、複数の光ビームを発生する1つの複数素子光源、すなわち、1つのパッケージ内に複数の発光点を持つレーザアレイ光源を用いる方法が提案されている。また、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、複数光源装置を構成する方法なども提案されている。 As a multi-beam light source device capable of scanning a plurality of light beams, a method using one multi-element light source that generates a plurality of light beams, that is, a laser array light source having a plurality of light emitting points in one package is proposed. Has been. In addition, a method of forming a plurality of light source devices by using a plurality of laser light sources having one light emitting point in one package has been proposed.
光源としては、一般に半導体レーザ(LD:Laser Diode)が用いられている。LDは従来から端面発光レーザがその主流であったが、近年では、面発光レーザ(VCSEL:Vertial Cavity Surface Emitting Laser)と称されるものが提案されている。この面発光レーザは、従来からの端面発光レーザに比べてアレイ化が容易である。よって、端面発光レーザでは数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ビーム以上のアレイ化が可能となっている。その結果、画像形成装置の印字速度向上や、書き込み密度向上を実現するための光源として期待されている。 As a light source, a semiconductor laser (LD: Laser Diode) is generally used. In the past, an edge-emitting laser has been the mainstream of the LD, but in recent years, a so-called surface-emitting laser (VCSEL) has been proposed. This surface-emitting laser can be easily arrayed as compared with a conventional edge-emitting laser. Therefore, an array of 16 beams or more is possible with a surface emitting laser, whereas an edge emitting laser has a limit of about several beams. As a result, it is expected as a light source for improving the printing speed and writing density of the image forming apparatus.
ところで、面発光レーザを用いた光源装置を光走査装置へ搭載する場合には、端面発光レーザと比較して、以下の問題点がある。 By the way, when a light source device using a surface emitting laser is mounted on an optical scanning device, there are the following problems compared to an edge emitting laser.
すなわち、端面発光レーザでは、後方への出射光をモニタしながらフィードバックすることによって、光出力レベルの調整を行う、いわゆるAPC(Auto Power Control)制御を施して用いている。これに対して、面発光レーザでは、その構造上、後方への出射が実現できず、後方出射光の利用が不可能な為、他の手段による光出力調整が必要となる。光出力調整が実施できない光源装置を用いた画像形成装置の出力画像は、光源装置の光出力変動に起因する濃度変動が発生し、画質の劣化が生じるという問題が生じる。 That is, the edge emitting laser uses so-called APC (Auto Power Control) control that adjusts the light output level by feeding back while monitoring the emitted light to the rear. On the other hand, in the surface emitting laser, the backward emission cannot be realized due to its structure, and the use of the backward emitted light is impossible. Therefore, it is necessary to adjust the light output by other means. In the output image of the image forming apparatus using the light source device that cannot perform the light output adjustment, there is a problem that the density variation due to the light output variation of the light source device occurs and the image quality is deteriorated.
その為、面発光レーザを用いた場合の光出力調整手段として、面発光レーザから放出される光ビームのうち、一定割合の光ビームの一部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、レーザ光出力調整装置にて面発光レーザの光出力が所定の出力となるようにその駆動電流を制御して、面発光レーザを駆動する手段が従来から提案されている。 Therefore, as a light output adjustment means when using a surface emitting laser, a part of a certain proportion of the light beam emitted from the surface emitting laser is branched and guided to a photodetector, and the light is detected. Conventionally, means for driving the surface emitting laser by controlling the driving current so that the light output of the surface emitting laser becomes a predetermined output by the laser light output adjusting device in accordance with the output of the detector has been proposed. .
特許文献1においては、ビーム偏向素子を透過した光を光検出素子に導き、光検出素子の出力結果に応じて光出力制御を行う事が提案されている。
In
特許文献2においては、ビームスプリッタを用いビーム光の一部をモニタ光として分岐させ、光検出器に導く事が開示されている。 Patent Document 2 discloses that a beam splitter is used to split a part of beam light as monitor light and guide it to a photodetector.
特許文献3においては、ハーフミラーにて光ビームの一部を反射せしめ、受光素子で光出力を検出する方法が開示されている。
特許文献4においては、複数ビームの各素子の光出力調整として、複数ビームの代表素子からの光ビームの光出力に基づいて、他の各素子の光出力を調整することが開示されている。
しかしながら、上述した従来技術には、以下に述べるような問題がある。 However, the prior art described above has the following problems.
第1の問題として、レーザ光源から出射したレーザ光を画像形成用に100%を用いる事ができず、光の利用効率が低く必要とする光出力を得る為に、駆動電流の増大化が必要となり、駆動電流増加による、発熱、発散角の変化等の問題が生じる。 The first problem is that 100% of the laser light emitted from the laser light source cannot be used for image formation, and the drive current needs to be increased in order to obtain the required light output with low light utilization efficiency. Thus, problems such as heat generation and change in divergence angle due to an increase in driving current occur.
さて、今日、我々は、40ビームから構成される、複数ビームを用いた光走査装置を開発している。画像品質向上の為、40ビームの各素子の光出力の適時調整が必須であることは、上記特許文献に開示されているように自明である。しかしながら、多量個数の複数ビームを用いる場合、さらに以下の問題がある。 Now, we are developing an optical scanning device using multiple beams composed of 40 beams. It is obvious that timely adjustment of the light output of each element of 40 beams is essential for improving the image quality, as disclosed in the above patent document. However, when a large number of plural beams are used, there are the following problems.
第2の問題として、各ビーム間の光出力変動は画質劣化に重大な影響があり、個別の光出力調整が必要である。 As a second problem, light output fluctuations between the beams have a significant influence on image quality degradation, and individual light output adjustment is necessary.
第3の問題として、画像形成時多数の光ビームを駆動する必要があり、少ない駆動電流で適正光出力を得る事が必須である。そのためには、上記特許文献で開示されているような、光ビームを分岐して、100%以下の分割光出力を用いた光束の光検知器への導光手段は、光効率低下の原因となる。 As a third problem, it is necessary to drive a large number of light beams during image formation, and it is essential to obtain an appropriate light output with a small drive current. For that purpose, the light guiding means for branching the light beam and using the split light output of 100% or less, as disclosed in the above-mentioned patent document, causes the light efficiency to decrease. Become.
第4の問題として、複数ビームの代表素子からの光ビームの光出力に基づいて、他の各素子の光出力を調整するという、上記特許文献に開示されているような方法は、代表素子を設定する場合、代表素子間のバラツキをも考慮が必要となり、制御処理が複雑になる。 As a fourth problem, the method disclosed in the above-mentioned patent document, in which the light output of each of the other elements is adjusted based on the light output of the light beam from the representative element of a plurality of beams, When setting, it is necessary to consider the variation between the representative elements, and the control processing becomes complicated.
第5の問題として、APC(Auto Power Control)制御は、理想的には、1走査周期毎に実施するのが良い。多量個数の複数ビームを適正時間内に実施する方法は、上記特許文献には開示例が無く、新たな提案が必要である。 As a fifth problem, APC (Auto Power Control) control is ideally performed every scanning period. A method for performing a large number of plural beams within an appropriate time is not disclosed in the above patent document, and a new proposal is required.
本発明は、上記各問題を解決するためになされたものであり、複数の光ビームを選択的に所望方向に導光できるようにすることで、複数の光ビームの光出力レベルの調整を個々に、且つ、適正時間内に行うことができる、新たな光走査装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. By selectively guiding a plurality of light beams in a desired direction, the light output levels of the plurality of light beams can be individually adjusted. In addition, it is an object of the present invention to provide a new optical scanning apparatus and image forming apparatus that can be performed within an appropriate time.
かかる目的を達成するために、本発明の光走査装置は、複数の光ビームを発生する複数光ビーム発生手段と、複数光ビーム発生手段で発生された複数の光ビームを入射、偏向、出射させる光ビーム偏向手段とを備えた光走査装置において、複数光ビーム発生手段で発生された複数の光ビームを入射した後、方向A、又は、方向Aとは異なる複数方向Bを選択的に切り替えて出射可能な、マトリックス構造を有したビーム偏向素子を配置したことを特徴とする。 To achieve this object, an optical scanning device of the present invention causes a plurality of light beam generating means for generating a plurality of light beams and a plurality of light beams generated by the plurality of light beam generating means to be incident, deflected, and emitted. In an optical scanning device including a light beam deflecting unit, after a plurality of light beams generated by a plurality of light beam generating units are incident, a direction A or a plurality of directions B different from the direction A are selectively switched. A beam deflection element having a matrix structure capable of emitting light is arranged.
また、本発明の光走査装置において、マトリックス構造を有したビーム偏向素子を、複数光ビーム発生手段と光ビーム偏向手段との光路上を結ぶ途中に配設したことを特徴としてもよい。 In the optical scanning device of the present invention, the beam deflection element having a matrix structure may be arranged in the middle of connecting the optical path between the plurality of light beam generation means and the light beam deflection means.
また、本発明の光走査装置において、マトリックス構造を有したビーム偏向素子から出射された光ビームを受光し、光出力を検出して出力する光検知素子を、複数方向Bに配置したことを特徴としてもよい。 Further, in the optical scanning device of the present invention, the light detecting elements that receive the light beam emitted from the beam deflecting element having a matrix structure, detect the light output, and output it are arranged in a plurality of directions B. It is good.
また、本発明の光走査装置において、方向A又は複数方向Bへの切替は、切替を指定する切替指定信号に対応して、マトリックス構造を有したビーム偏向素子を構成する各要素毎に、選択的に行われることを特徴としてもよい。 Further, in the optical scanning device of the present invention, switching to the direction A or the plurality of directions B is selected for each element constituting the beam deflection element having a matrix structure corresponding to the switching designation signal for designating switching. It may be characterized by being performed automatically.
また、本発明の光走査装置において、マトリックス構造を有したビーム偏向素子からの光ビームが複数方向Bに出射される場合、同一収束点に収束するよう、マトリックス構造を有したビーム偏向素子の各素子の偏向角度が一義的に定まるように配置されることを特徴としてもよい。 Further, in the optical scanning device of the present invention, when the light beam from the beam deflecting element having the matrix structure is emitted in a plurality of directions B, each of the beam deflecting elements having the matrix structure is converged so as to converge at the same convergence point. The element may be arranged so that the deflection angle of the element is uniquely determined.
また、本発明の光走査装置において、マトリックス構造を有したビーム偏向素子からの光ビームが複数方向Bに出射される場合、複数の収束点に収束するよう、マトリックス構造を有したビーム偏向素子の各素子の偏向角度が一義的に定まるように配置されることを特徴としてもよい。 In the optical scanning device of the present invention, when the light beam from the beam deflecting element having the matrix structure is emitted in a plurality of directions B, the beam deflecting element having the matrix structure is converged so as to converge at a plurality of convergence points. It is good also as arrange | positioning so that the deflection angle of each element may be decided uniquely.
また、本発明の光走査装置において、複数の光ビームに対応する光検知素子の出力結果に基づいて、該当する光ビームの光出力を調整可能とする光出力制御手段を有することを特徴としてもよい。 The optical scanning device of the present invention may further include a light output control unit that can adjust a light output of a corresponding light beam based on an output result of a light detection element corresponding to a plurality of light beams. Good.
本発明の画像形成装置は、像形成部と、本発明の光走査装置と、像形成部の所定の領域に光ビームを走査して像形成部に潜像を形成する露光手段と、潜像を可視化剤により現像して可視化像を形成する現像手段と、を備えたことを特徴とする。 The image forming apparatus of the present invention includes an image forming unit, the optical scanning device of the present invention, an exposure unit that scans a predetermined area of the image forming unit to form a latent image on the image forming unit, and a latent image. And developing means for forming a visualized image by developing with a visualizing agent.
本発明によれば、複数の光ビームの光出力レベルの調整を個々に、且つ、適正時間内に行うことができる、新たな光走査装置及び画像形成装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a new optical scanning apparatus and image forming apparatus that can adjust the light output levels of a plurality of light beams individually and within an appropriate time.
以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
〔実施形態1〕
図1は、本発明の光走査装置の一実施形態の構成を示す概略図である。図1に示すように、本実施形態の光走査装置は、複数光ビーム発生手段301、カップリングレンズ302、ビーム偏向素子303、第一の光学系305、光ビーム偏向手段306、第二の光学系307、光同期検知器310、光ビーム出力量検知器304、を備えている。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an embodiment of an optical scanning device of the present invention. As shown in FIG. 1, the optical scanning device of this embodiment includes a plurality of light beam generating means 301, a
図2は、複数光ビーム発生手段301の一例を示す図である。図2に示すように、複数光ビーム発生手段301は、マトリックス発光素子構造を有する面発光レーザであり、例として40素子である。 FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the multiple light beam generating unit 301. As shown in FIG. 2, the multiple light beam generating means 301 is a surface emitting laser having a matrix light emitting element structure, for example, 40 elements.
ここで、面発光レーザである複数光ビーム発生手段301における素子の構成について説明する。図3は、複数光ビーム発生手段301における一素子の構成を示す断面図である。図3に示すように、素子は、出射口320、P型電極321、コンタクト層322、酸化狭窄部323、絶縁膜324、活性領域325、下部反射膜326、半導体基板327、n型電極328、上部反射膜329、で構成される。注入された電流が、活性領域325の中心部に狭窄され、電流密度が高められてレーザ発振を生じる。光出力方向は出射口320の一方向である。この為、レーザ光の光出力調整は、この一方向の光束を利用しなければならない。
Here, the structure of the element in the multiple light beam generating means 301 which is a surface emitting laser will be described. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of one element in the multiple light beam generating means 301. As shown in FIG. 3, the element includes an
ビーム偏向素子303について説明する。図4は、ビーム偏向素子303の一例を示す図である。図4に示すように、光ビーム偏向素子303は、1つの素子400が複数集まったマトリックス構造である。図4では、例として40素子である。なお、図4において、(a)は各素子が同一方向の状態にあることを示す図であり、(b)は各素子のいくつかが異なる方向の状態にあることを示す図である。図5は、光ビーム偏向素子における一素子の構成を示す斜視図である。図5に示すように、素子400は、支点401、電極405、電極406、基板403、絶縁膜402、規制部材404、可動板407、で構成されている。
The
図5(a)に示すように、基板403上には、絶縁膜402を介して、電極405A、405B、406C、406Dがそれぞれ配設されている。各電極面は、図示しない絶縁膜で覆われている。支点401は、電極の機能も有している。
As shown in FIG. 5A, electrodes 405A, 405B, 406C, and 406D are disposed on the
図5(b)に示すように、可動板407は、光ビーム反射部407Aと導体層407Bからなる。導体層407Bは、支点401と電気的に接続されていて、導体層407に電位を付加する事ができる。可動板407は、規制部材404により移動距離が規制され、一定の角度で任意の方向に傾斜することが可能である。図6は、2つの素子の配置を示す側面図である。図6は、支点401と規制部材404の組み合わせにより、傾斜角が設定可能とすることを示している。
As shown in FIG. 5B, the movable plate 407 includes a light
可動板407と対向して、電極405A、405B、406C、406Dが配設されている。可動板407は、導体層407Bと、電極405に拠る静電力により回転傾斜変位する。
Opposite the movable plate 407, electrodes 405A, 405B, 406C, and 406D are disposed. The movable plate 407 is rotationally inclined and displaced by the electrostatic force due to the
可動板407は、図7に示すように、電極405A側、405B側、406C側、406D側に傾斜変位する4つの変位状態をとる事ができる。ここでの説明では、電極数が4極の例を示しているが、必要に応じて任意の極数を設定することが可能である。 As shown in FIG. 7, the movable plate 407 can take four displacement states that are inclined and displaced toward the electrodes 405A, 405B, 406C, and 406D. In the description here, an example in which the number of electrodes is four is shown, but an arbitrary number of poles can be set as necessary.
ビーム偏向素子303の製造方法は、例えば特開2007−199096号公報に開示されている方法を用いて実現できる。すなわち、半導体製造工程、あるいはマイクロエレクトリックマシーンシステム製造工程を用いて製作可能である。
The manufacturing method of the
次に、上述したビーム偏向素子303の動作原理の概略について、図8を参照して説明する。可動板407は他の部材などに固定されていない。可動版407の中心部が、支点401の上部に接触し、全体的に任意の電極側に傾斜している。
Next, an outline of the operating principle of the
図8(a)の状態を初期状態とする。電極D、電極C、電極Aはそれぞれ零ボルト、支点電位Epボルト、電極BはE1ボルトとする。電極Dと支点との電位差は電極Bと支点との電位差より大きい状態である。 The state shown in FIG. 8A is an initial state. Electrode D, electrode C, and electrode A are each zero volts, fulcrum potential Ep volts, and electrode B is E1 volts. The potential difference between the electrode D and the fulcrum is larger than the potential difference between the electrode B and the fulcrum.
図8(a)の状態において、支点電位をEpボルトから零ボルトへ変更する。電極Dと支点との電位差は同電位となり、電極Bと支点との電位差はE1ボルトとなる。これにより、電極B可動板407の間に静電引力が働き、電極B側に回転傾斜する。すなわち、図8(b)の状態になる。 In the state of FIG. 8A, the fulcrum potential is changed from Ep volts to zero volts. The potential difference between the electrode D and the fulcrum is the same potential, and the potential difference between the electrode B and the fulcrum is E1 volts. As a result, an electrostatic attractive force acts between the electrode B movable plate 407 and rotates and tilts toward the electrode B side. That is, the state shown in FIG.
このように、ビーム偏向素子303の各素子において、電極A、B、C、D及び支点に対し、選択的に電位を付加することにより、任意の方向に可動板407を回転傾斜できる。なお、図8(c)、(d)は各電極の配置を示している。
Thus, in each element of the
本実施形態では、光走査装置において、上述したビーム偏向素子303を備えたことを特徴とする。ビーム偏向素子303を配置した構成は図1に示す通りである。
The present embodiment is characterized in that the above-described
図9は、図1に示す構成において、複数光ビーム発生手段301から複数の光ビームが出射された場合を示している。図9に示すように、ビーム偏向素子303は、複数ビーム光束の光路上に配置されている。複数光ビーム発生手段301から出射された複数の光ビームは、カップリングレンズ302を介して、ビーム偏向素子303に到達する。ビーム偏向素子303は、それら複数の光ビームを入射、偏向し、出射方向を選択的に切り替えて出射する。図9では、出射方向として、方向A、及び、方向Aと異なる複数の方向B1、B2、B3を例としている。ビーム偏向素子303は、上述したように、各電極に対して選択的に電位を付加することにより、上記各方向のうちの任意の方向に可動板407を回転傾斜させる。図9では、方向Aは1方向のみであり、方向Aに偏向された複数ビームは、第一の光学系305を介して光ビーム偏向手段306に到達する。光ビーム偏向手段306は、ポリゴンミラーと称される回転多面鏡である。ポリゴンミラーが一定速度で回転する事により、ポリゴンミラーで偏向された複数光ビームが一定の周期で光走査される。光ビーム偏向手段306で偏向された複数ビームは、第二の光学系307を介し、像担持体308面上を走査することができる。
FIG. 9 shows a case where a plurality of light beams are emitted from the plurality of light beam generating means 301 in the configuration shown in FIG. As shown in FIG. 9, the
以上説明したように、本実施形態では、複数の光ビームを発生する複数光ビーム発生手段301と、複数光ビーム発生手段301で発生された複数の光ビームを入射、偏向、出射させる光ビーム偏向手段306とを備えた光走査装置において、複数光ビーム発生手段301で発生された複数の光ビームを入射した後、方向A、又は、方向Aとは異なる複数方向Bを選択的に切り替えて出射可能な、マトリックス構造を有したビーム偏向素子を303配置したことを特徴とする。よって、本実施形態では、光走査装置において、複数の光ビームを選択的に所望方向に導光できるようにすることで、複数の光ビームの光出力レベルの調整を個々に、且つ、適正時間内に行うことができる。
As described above, in this embodiment, a plurality of light beam generating means 301 that generates a plurality of light beams, and a light beam deflection that causes the plurality of light beams generated by the plurality of light beam generating means 301 to be incident, deflected, and emitted. In the optical scanning device provided with the
〔実施形態2〕
図9に示すように、マトリックス構造を有したビーム偏向素子303を、複数光ビーム発生手段301と光ビーム偏向手段306との光路上を結ぶ途中に配設するようにする。これにより、ビーム偏向素子303は、複数光ビーム発生手段301から同時に出射された複数光ビームを、方向Aとは異なる複数方向Bにも偏向して出射することができる。よって、像担持体308面上を光走査実行中に、複数方向Bに偏向された複数ビームは、他の目的に同時に使用可能となる。
[Embodiment 2]
As shown in FIG. 9, the
以上説明したように、本実施形態では、マトリックス構造を有したビーム偏向素子303を、複数光ビーム発生手段301と光ビーム偏向手段306との光路上を結ぶ途中に配設することを特徴としている。よって、本実施形態では、方向Aに出射する状態と、方向Aと異なる複数方向Bに出射する状態とを設定可能にできる。
As described above, the present embodiment is characterized in that the
〔実施形態3〕
ビーム偏向素子303から選択的に偏向、出射された光ビームを受光し、その光出力を検出し出力する光検知素子(光ビーム出力量検知器)を、複数方向Bのいずれかの方向に配置するようにしてもよい。
[Embodiment 3]
A light detecting element (light beam output amount detector) that receives a light beam selectively deflected and emitted from the
図1及び図9では、例として、方向B2に光ビーム出力量検知器304を配置している。また、図10では、例として、方向B3に光ビーム出力量検知器304を配置している。図12では、例として、方向B1に光ビーム出力量検知器304を配置している。さらに、図11では、例として、方向B2に光ビーム出力量検知器304を複数配置している。このように各図では、方向B1〜B3に、単数又は複数の光ビーム出力量検知器304を配設可能である事を示している。このようにする事により、光ビーム出力量検知器304の配設位置の自由度を確保している。
In FIGS. 1 and 9, as an example, the light beam
以上説明したように、本実施形態では、ビーム偏向素子303から選択的に偏向、出射された光ビームを受光し、その光出力を検出し出力する光ビーム出力量検知器304(光検知素子)を複数方向Bに配置したことを特徴とする。よって、本実施形態では、選択された光ビームを、光検知素子に導くことができる。
As described above, in the present embodiment, the light beam output amount detector 304 (light detection element) that receives the light beam selectively deflected and emitted from the
〔実施形態4〕
ビーム偏向素子303における方向A又は複数方向Bへの切替は、当該切替を指定する切替指定信号に対応して、ビーム偏向素子303を構成する要素毎に選択的に行われるようにしてもよい。
[Embodiment 4]
The switching in the direction A or the plurality of directions B in the
図8は、各電極A〜D及び支点(各要素)に対して、選択的に電位を印加する信号を指定可能とする端子等を有していることを図示している。実施形態1における動作原理の説明でも述べたが、各素子に個別に切替信号を付加する構造としている。これにより、各要素が、個別に選択的に、方向A又は複数方向Bへ切り替えられる。 FIG. 8 illustrates that each of the electrodes A to D and the fulcrum (each element) has a terminal or the like that can specify a signal for selectively applying a potential. As described in the explanation of the operation principle in the first embodiment, a switching signal is individually added to each element. Thereby, each element is selectively switched to direction A or multiple directions B individually.
以上説明したように、本実施形態では、ビーム偏向素子303における方向A又は複数方向Bへの切替は、切替を指定する切替指定信号に対応して、ビーム偏向素子303を構成する要素毎に選択的に行われることを特徴とする。よって、本実施形態では、光検知素子304方向に導かれる光ビームと、像担持体308方向へ導かれる光ビームとを、適時、適確に選択する事ができる。
As described above, in this embodiment, switching to the direction A or the plurality of directions B in the
〔実施形態5〕
ビーム偏向素子303から出射される光ビーム(出射光)が複数方向Bに出射する場合、同一収束点に収束するよう、ビーム偏向素子303の各素子の偏向角度が一義的に定まるように配置してもよい。
[Embodiment 5]
When the light beam (emitted light) emitted from the
図13は、複数光ビーム発生手段301から出射された複数ビームが、ビーム偏向素子303に偏向され、光ビーム出力量検知器304に導かれる様子を模式的に示している。図13では、光ビーム出力量検知器304は単一個で、複数の光ビームを検知する構成になっている。
FIG. 13 schematically shows how a plurality of beams emitted from the plurality of light beam generating means 301 are deflected by the
図13に示す構成においては、ビーム偏向素子303の機能として、入射された複数光ビームを偏向して出射する場合、光ビーム出力量検知器304の検知部に適確に導光される必要がある。そのため、ビーム偏向素子303の各素子からの出射光(反射光)が、光ビーム出力量検知器304の同一点に導光されるよう、ビーム偏向素子303の各素子がそれぞれ異なった偏向角を有するように構成されている。偏向角度の設定は、図6に示すように、支点401の高さ方向の寸法と、規制部材404高さ方向の寸法の組み合わせにより決定できる。
In the configuration shown in FIG. 13, as a function of the
以上説明したように、本実施形態では、ビーム偏向素子303からの光ビームが複数方向Bに出射される場合、同一収束点に収束するよう、ビーム偏向素子303の各素子の偏向角度が一義的に定まるように配置されることを特徴とする。よって、本実施形態では、単一の光検知素子部に対し、適確に各光ビームを入射せしめることができる。
As described above, in this embodiment, when the light beam from the
〔実施形態6〕
ビーム偏向素子303から出射される光ビーム(出射光)が複数方向Bに出射する場合、複数の収束点に収束するよう、ビーム偏向素子303の各素子の偏向角度が一義的に定まるように配置してもよい。
[Embodiment 6]
When the light beam (emitted light) emitted from the
図14は、複数光ビーム発生手段301から出射された複数ビームが、ビーム偏向素子303に偏向され、複数の光ビーム出力量検知器304に導かれる様子を模式的に示している。
FIG. 14 schematically shows how a plurality of beams emitted from the plurality of light beam generating means 301 are deflected by the
図14では、単一の光ビーム出力量検知器304が複数個あり、複数の光ビームを一ビームづつ検知する構成になっている。このような構成においては、ビーム偏向素子303の機能として、入射された複数光ビームを偏向して出射する場合、光ビーム出力量検知器304の検知部に適確に導光される必要がある。そのため、ビーム偏向素子303の各素子からの出射光(反射光)が、複数の光ビーム出力量検知器304の検知エリアに導光されるよう、ビーム偏向素子303各素子がそれぞれ異なった偏向角を有するよう構成されている。偏向角度の設定は、図6に示すように、支点401の高さ方向の寸法と、規制部材404高さ方向の寸法の組み合わせにより決定できる。
In FIG. 14, there are a plurality of single light beam
また、図15は、一個の光ビーム出力量検知器304が複数の検知部から構成されている例を示している。この場合も、上述したように、ビーム偏向素子303の各素子が各々異なった偏向角を有するように構成されている。偏向角度の設定は、図6に示すように、支点401の高さ方向の寸法と、規制部材404高さ方向の寸法の組み合わせにより決定できる。
FIG. 15 shows an example in which one light beam
以上説明したように、本実施形態では、ビーム偏向素子303からの光ビームが複数方向Bに出射される場合、複数の収束点に収束するよう、ビーム偏向素子303の各素子の偏向角度が一義的に定まるように配置されることを特徴とする。よって、本実施形態では、複数の光検知素子部に対し、適確に各光ビームを入射せしめることができる。
As described above, in this embodiment, when the light beam from the
〔実施形態7〕
複数の光ビームは、対応する光検知素子の出力結果に基づいて、該当光ビームの光出力を調整可能としてもよい。
[Embodiment 7]
The plurality of light beams may be capable of adjusting the light output of the corresponding light beam based on the output result of the corresponding light detection element.
図16は、上記実施形態1の構成(図1及び図9参照)において、光出力制御手段311を付加した構成を示す図である。複数の光ビームは対応する光検知素子(光ビーム出力量検知器304)の出力結果に基づいて、光出力制御手段311により、該当光ビームの光出力を調整可能としている。 FIG. 16 is a diagram showing a configuration in which the light output control means 311 is added to the configuration of the first embodiment (see FIGS. 1 and 9). The light output of the corresponding light beam can be adjusted by the light output control means 311 based on the output result of the corresponding light detection element (light beam output amount detector 304).
図17は、上記特許文献に開示されているような、従来の像担持体への光ビーム走査周期内での光ビーム状態を示す図である。像担持体面上を走査する光ビームは、光同期検知器で検知され、その出力信号をトリガーとして、担持体走査領域において適時点滅せしめられる。これにより、像担持体に像が形成される。担持体走査領域から外れたAPC動作領域では、APC動作が実施され、該当光ビームの光出力レベルが調節される。従来、このAPC動作領域における光ビームの光出力調整は、調整時間との関係から最大で8ビームが限界である。 FIG. 17 is a diagram showing a light beam state within a light beam scanning period on a conventional image carrier as disclosed in the above-mentioned patent document. The light beam that scans the surface of the image carrier is detected by an optical synchronization detector, and the output signal is used as a trigger to cause the light beam to flash in a timely manner in the carrier scanning region. As a result, an image is formed on the image carrier. In the APC operation region outside the carrier scanning region, the APC operation is performed and the light output level of the corresponding light beam is adjusted. Conventionally, the light output adjustment of a light beam in this APC operation region is limited to a maximum of 8 beams due to the relationship with the adjustment time.
しかし、図16に示すような多数個からなる複数光ビーム発生手段301、すなわち40ビームのマトリック構成でなる複数光ビーム発生手段の場合、従来のAPC動作領域では、全ての光ビームの光出力調整ができない。 However, in the case of the multiple light beam generating means 301 consisting of a large number as shown in FIG. 16, that is, the multiple light beam generating means having a 40-beam matrix configuration, in the conventional APC operation region, the light output adjustment of all the light beams I can't.
そこで、本実施形態では、図18に示すように、像担持体への光ビーム走査周期内で、像担持体面上を走査する光ビーム以外の他の光ビームは同時に光出力調整を可能とするようにする。図18に示すAPC動作領域1では、担持体面上に出射される光ビーム以外の光ビームの光出力調整が可能であり、APC動作領域2では、担持体走査領域で用いた光ビームに関し、選択的に光出力調整を可能とする。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 18, within the light beam scanning period to the image carrier, the light output other than the light beam that scans the surface of the image carrier can be adjusted simultaneously. Like that. In the
以上説明したように、本実施形態では、複数の光ビームに対応する光検知素子の出力結果に基づいて、該当する光ビームの光出力を調整可能とする光出力制御手段を有することを特徴とする。よって、本実施形態では、複数の光ビームを発生するためのマトリック構成でなる複数光ビーム発生手段を用いる場合でも、光出力調整を行うことができる。 As described above, the present embodiment is characterized by having a light output control means that can adjust the light output of the corresponding light beam based on the output results of the light detection elements corresponding to the plurality of light beams. To do. Therefore, in the present embodiment, the light output adjustment can be performed even when using a plurality of light beam generating means having a matrix configuration for generating a plurality of light beams.
〔実施形態8〕
図19は、本発明の画像形成装置の一実施形態の構成を示す概略図である。図19に示すように、本実施形態の画像形成装置は、感光体145の廻りに帯電手段144、光走査装置(光書込手段)143、現像手段142、転写手段149、クリーニング手段146が配置されている。光走査装置143は、上記実施形態1〜7のいずれかで説明した光走査装置である。すなわち、本実施形態の画像形成装置は、上記実施形態1〜7のいずれかの光走査装置を搭載する。
[Embodiment 8]
FIG. 19 is a schematic diagram showing the configuration of an embodiment of the image forming apparatus of the present invention. As shown in FIG. 19, in the image forming apparatus of the present embodiment, a charging
画像形成装置制御部153により画像形成の開始が指示された場合、感光体145は時計方向に回転する。また、光走査装置143は駆動し同期信号を生成する。また、帯電手段144は感光体145を帯電する。そして、光走査装置143は、生成した同期信号に同期してビーム発生装置152を用いて光ビームを生成し、図示しない外部入力装置から入力された画像データに対応するよう、感光体145面上に潜像を形成する。
When the start of image formation is instructed by the image forming
なお、ビーム発生装置152の動作は以下の通りである。ビーム発生装置152において、画像の階調値を表す0〜255の整数値画像データが入力されると、その入力データに対応してビーム発光時間(幅)を設定するためのビーム発光時間設定データが、図示しないビーム発生部に供給される。ビーム発生部で生成された信号は、図示しないビーム駆動部に供給され、発光源であるレーザーダイオードに電流が供給される。このようにして、ビーム発生装置152は、レーザーダイオードを発光させ、感光体面145上に潜像を形成するビームを生成する。
The operation of the
現像手段142は、像可視化剤により可視化像を得る。用紙収納部140に収納された用紙は、給紙手段141により給紙される。レジスト部151により用紙搬送タイミングと書き込みタイミングとが合わせられる。そして、転写手段142は、用紙の所定位置に像可視化剤による顕在像を転写する。
The developing
用紙に転写された像可視化剤による顕在像は、定着手段147で定着され、入力された画像データが用紙上に可視化固定される。
The actual image transferred to the paper by the image visualization agent is fixed by the fixing
以上説明したように、本実施形態では、像形成部と、上記実施形態1〜7のいずれかの光走査装置と、像形成部の所定の領域に光ビームを走査して像形成部に潜像を形成する露光手段と、潜像を可視化剤により現像して可視化像を形成する現像手段とを備える画像形成装置を特徴とする。よって、本実施形態では、上述した実施形態1〜7の効果を奏する画像形成装置を提供できる。 As described above, in the present embodiment, the image forming unit, the optical scanning device according to any one of the first to seventh embodiments, and a predetermined region of the image forming unit are scanned with the light beam, and the latent image is formed in the image forming unit. The image forming apparatus includes an exposure unit that forms an image and a developing unit that develops the latent image with a visualization agent to form a visualized image. Therefore, in the present embodiment, it is possible to provide an image forming apparatus that exhibits the effects of the first to seventh embodiments.
以上、本発明の各実施形態について説明したが、上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。上記各実施形態の構成を任意に組み合わせることも可能である。 As mentioned above, although each embodiment of this invention was described, it is not limited to said each embodiment, A various deformation | transformation is possible in the range which does not deviate from the summary. It is also possible to arbitrarily combine the configurations of the above embodiments.
本発明は、レーザープリンタ、バーコードリーダ、ディスプレイ等の光学機器に適用できる。 The present invention can be applied to optical devices such as laser printers, bar code readers, and displays.
140 用紙収納部
141 給紙手段
142 現像手段
143 光走査装置
144 帯電手段
145 感光体
146 クリーニング手段
147 定着手段
148 用紙搬送部
149 転写部
150 レジスト搬送ローラ
151 レジスト部
152 ビーム発生装置
153 画像形成装置制御部
301 複数光ビーム発生手段
302 カップリングレンズ
303 ビーム偏向素子
304 光ビーム出力量検出器
305 第一の光学系
306 光ビーム偏向手段(ポリゴンミラー)
307 第二の光学系
308 像担持体
309 担持体走査領域
310 光同期検知器
311 光出力制御手段
320 出射口
321 P型電極
322 コンタクト層
323 酸化狭窄部
324 絶縁膜
325 活性領域
326 下部反射膜
327 半導体基板
328 n型電極
329 上部反射膜
400 ビーム偏向素子を構成する一素子
401 支点
402 絶縁膜
403 基板
404 規制部材
405A、405B、406C、406D 電極
407A 可動板(光ビーム反射部)
407B 可動板(導体層)
140
307 Second
407B Movable plate (conductor layer)
Claims (8)
前記複数光ビーム発生手段で発生された複数の光ビームを入射した後、方向A、又は、前記方向Aとは異なる複数方向Bを選択的に切り替えて出射可能な、マトリックス構造を有したビーム偏向素子を配置したことを特徴とする光走査装置。 An optical scanning device comprising: a plurality of light beam generating means for generating a plurality of light beams; and a light beam deflecting means for causing the plurality of light beams generated by the plurality of light beam generating means to enter, deflect, and emit,
Beam deflection with a matrix structure capable of selectively switching and emitting a direction A or a plurality of directions B different from the direction A after entering the plurality of light beams generated by the plurality of light beam generating means. An optical scanning device characterized in that an element is arranged.
請求項1から7にいずれか1項に記載の光走査装置と、
前記像形成部の所定の領域に光ビームを走査して前記像形成部に潜像を形成する露光手段と、
前記潜像を可視化剤により現像して可視化像を形成する現像手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 An image forming unit;
An optical scanning device according to any one of claims 1 to 7,
An exposure unit that scans a predetermined area of the image forming unit to form a latent image on the image forming unit;
Developing means for developing the latent image with a visualizing agent to form a visualized image;
An image forming apparatus comprising:
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