JP2012195434A - 面発光レーザモジュール、および該面発光レーザモジュールを用いた光走査装置、画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光量低下をさせず、別の受光素子や光学部材を使用せず、モジュール内で光量のモニタを行うことが可能で、照射位置でのビーム形状や光量の安定化が可能で信頼性の高い面発光レーザモジュールとその応用装置の提供。
【解決手段】面発光レーザからなる発光素子106と、ミラー109と、受光素子106と、キャップ102と、カバーガラス103と、発光素子とミラーと受光素子を搭載するベース101とを備え、キャップとカバーガラスとベースにより封止された内部に、発光素子、受光素子、ミラー、発光素子から出射された光のミラーへの入射角度をミラーの全体またはミラーの一部で変更するミラー入射角度変更手段108とを配し、ミラー入射角度変更手段により、光が受光素子に入射する状態と窓から外部に出力される状態とを切り替えるとともに、光が受光素子に入射する状態のときの受光素子の出力により発光素子の出力の光量を設定する。
【選択図】図1
【解決手段】面発光レーザからなる発光素子106と、ミラー109と、受光素子106と、キャップ102と、カバーガラス103と、発光素子とミラーと受光素子を搭載するベース101とを備え、キャップとカバーガラスとベースにより封止された内部に、発光素子、受光素子、ミラー、発光素子から出射された光のミラーへの入射角度をミラーの全体またはミラーの一部で変更するミラー入射角度変更手段108とを配し、ミラー入射角度変更手段により、光が受光素子に入射する状態と窓から外部に出力される状態とを切り替えるとともに、光が受光素子に入射する状態のときの受光素子の出力により発光素子の出力の光量を設定する。
【選択図】図1
Description
本発明は、面発光レーザ素子の光出力の制御、パッケージング技術に係り、特に、本来の用途として用いるべき光の光量を低下させず、別の受光素子や光学部材を使用せず、画像形成装置の感光体上でのビーム形状の安定化が可能で、モジュール内で光量のモニタを行うことが可能な面発光レーザモジュール、および該面発光レーザモジュールを用いた光走査装置、画像形成装置に関するものである。
面発光レーザ(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser:垂直共振器面発光レーザ:以下VCSELと呼ぶ)は、それが形成される基板に対し垂直方向に光を出射するものであり、その構造上、端面発光型半導体レーザに比べて低コスト、低閾値、低消費電力、ウェハ状態での検査や2次元アレイ化が容易であるという特徴を備えている。また、面発光レーザは、高性能であるため、レーザプリンタなどの画像形成装置や光ディスクなどの光記録装置や光インターコネクションなどの光通信さらに画像読取装置や画像表示装置の光源の用途で従来の端面発光レーザに代わるものとして精力的に研究開発が行われている。
端面発光レーザの場合、外部に出力する光の出射端とは反対の端面から出力される光を同一パッケージに内蔵される受光素子でモニタして駆動回路に出力し、該駆動回路からVCSELに出力される電流にフィードバックして光出力が安定化するように制御することが可能であるが、上述したように、VCSELの場合は、それが形成される基板に対し垂直方向に光を出射する構造を有しているため、端面発光レーザのような構成を採用することはできない。
そのため、画像形成装置のように光源の光出力を安定化させる必要がある用途に対して光出力を制御して安定化する技術が様々研究され、いくつかの特許文献に提案されている。以下に代表的な特許文献について簡単に説明する。
2次元VCSELアレイの光量検出方法としては、特開2004−287085号公報(特許文献1)には、ハーフミラーで露光に用いるレーザビームの一部を分離するものが記載されている。
図23は、特許文献1に記載されたレーザビームの一部を分離する構成を有する露光装置600を示す図であり、同図において、面発光レーザアレイ601から射出されたレーザビームは、コリメートレンズ602によって略平行光束とされた後にハーフミラー603に入射され一部が分離・反射される。ハーフミラー603によって分離・反射された一部のレーザビームは、レンズ604を透過して光量センサ605へ入射され、光量センサ605によって光量が検出される。
また、ハーフミラー603から射出された露光に用いる主レーザビームは、アパーチャ606によって整形された後に、シリンダレンズ607、折り返しミラー608を通って回転多面鏡609側へ反射され、Fθレンズ610,610aによって屈折された後、シリンダミラー611,612によって反射され、感光体ドラム613の外周面上に照射される。
また、回転多面鏡609の各反射面のうちのレーザビームを反射している面が、入射ビームを走査範囲のうち走査開始側の端部に相当する方向へ反射する向きとなったときに、ピックアップミラー614で反射されてビーム位置検出センサ615に入射され、この入射信号が変調開始タイミングの同期をとるために用いられる。
他に単素子の半導体レーザの光量検出方法としては、例えば特開平08−330661号公報(特許文献2)には、出射されたレーザ光が通過する光学系内にビームスプリッタを挿入して、前方出射光を一部分岐させてモニタ光として検出する方法が提案されている。
図24は、特許文献2に提案されている前方出射光を一部分岐させてモニタ光として検出する方法を示す図であり、同図において、面発光レーザダイオードアレイ620から出射されたレーザ光をビームスプリッタ621によって分割し、一方を感光材料に入射するレーザ光623とし、他方を光検出器622に入射するモニタ光としている。
また、特開2004−87816号公報(特許文献3)には、出射されたレーザ光をコリメートレンズにより平行光としたのちに、開口部を有する反射鏡により周辺光束と中心光とに空間分割し、反射鏡の開口部を通過した中心光を画像記録に使用し、反射鏡により反射された周辺光をフォトダイオードで受光して光量のモニタに使用する方法が提案されている。
図25は、特許文献3に提案されている出射されたレーザ光を周辺光束と中心光とに空間分割し、中心光を画像記録に使用し、周辺光をフォトダイオードで受光して光量のモニタに使用する方法を示す図であり、同図において、半導体レーザチップ630の前端面から出射された拡散光状態の光ビーム(第1の光)Laは、まずコリメートレンズ631により略平行光の光束L0とされ、この光束L0は、平面鏡632の開口部を通過する中心光Lbと、平面鏡632で反射される周辺光Lcとに空間分割され、中心光Lbは画像記録用に用いられ、周辺光Lcはフォトダイオード633に入射され受光信号Fを生成し、受光信号Fのレベルが一定となるように半導体レーザチップ630への注入電流Gが制御される。
また、特開2007−328334号公報(特許文献4)には、出射されたレーザ光をコリメートレンズにより平行光とする手前に、開口部を有する反射鏡を配置して周辺光束と中心光とに空間分割し、反射鏡の開口部を通過した中心光をコリメートレンズにより平行光としたのちに画像記録に使用し、反射鏡により反射された周辺光をフォトダイオードで受光して光量のモニタに使用する方法が提案されている。
図26は、特許文献4に提案されている出射されたレーザ光を周辺光束と中心光とに空間分割し、中心光を平行光としたのちに画像記録に使用し、周辺光をフォトダイオードで受光して光量のモニタに使用する方法を示す図であり、同図において、半導体レーザ640のレーザ発光部641から放射されたレーザ光のうちコリメータレンズ643を透過しないエリアの周辺光は凹面反射部644により平行な反射光に変換され(図中破線矢印)、フォトダイオード645に入射する。絞り部材642で絞られた後、コリメータレンズ643を透過して平行になったレーザ光Cは画像記録に使用される。
また、特開平6−309685号公報(特許文献5)と特開平10−303513号公報(特許文献6)には、パッケージの窓にPD(受光素子)を配置して出射されたレーザ光の周辺光で光量をモニタするものが記載されている。
図27は、特許文献5に記載されているパッケージの窓にPD(受光素子)を配置して出射されたレーザ光の周辺光で光量をモニタする構成を示す図であり、同図において、半導体レーザチップ650はレーザ光出射窓となる透明平板653で気密に保たれた筺体652の内部にマウントされ、透明平板653にドーナツ型受光素子654が接着されており、ドーナツ型受光素子654の受光出力をモニタして半導体レーザの出力制御回路に帰還するようにしている。半導体レーザチップ650からの前方放射光のうち中心付近光はコリメータレンズ651により並行光となり画像記録に使用される。
図28は、特許文献6に記載されているパッケージの窓にPD(受光素子)を配置して出射されたレーザ光の周辺光で光量をモニタする別の構成を示す図であり、同図において、レーザチップ660の前面発光点から射出される拡散ビームのうち、レーザチップ660からの前方放射光のうち中心付近光は光ディスクの記録再生に使用され、光ディスクの記録再生に使用されない外周部の光はウインドウガラス661の周辺に設置したドーナツ型の受光素子662で受光され、その受光出力をモニタしてレーザチップ660の出力制御回路に帰還するようにしている。電極663は、レーザチップ660への電流供給、受光素子662で発生した電流の伝達に使用される。
さらに、光出力の制御を行うときに光の出射方向を変えるものとして、特開2006−261494号公報(特許文献7)には、光源装置に液体マイクロレンズで光の出射方向を変える機能を持たせ、通常は出射光をカップリングレンズに入射させるものの、光出力の制御を行うときには出射光を外部のミラーで折り返して外部の光検出器に入射させて光量を検出する方法が提案されている。
図29は、特許文献7に提案されている光の出射方向を変える機能を有する液体マイクロレンズを利用して光量を検出する方法を示す図であり、同図において、面発光レーザ670から放射されカバーガラス672を通過した発散性の光ビームを所望の光ビーム形状に変換するためのカップリングレンズ673、面発光レーザ670からの光ビームの少なくとも一部を受光する光検出器675、面発光レーザ670を封止するためのカバーガラス672、面発光レーザ670からの光ビームの一部を光検出器675へ導くように光路を切り替えるための光路変更手段(大きな分離角、高速な応答性を持つ液体マイクロレンズ)671、光路変更手段671によって切り替えられた光ビームを光検出器675へ導くための折り返しミラー674を備え、面発光レーザ670から放出された光ビームは通常は光軸方向に放射されているが、光量制御をかけるときにのみ光路変更手段671によってその光路は切り替えられ(図の破線方向)、折り返しミラー674で反射された後、光検出器675でその光量が検出され、その受光出力をモニタして面発光レーザ670の出力制御回路に帰還するようにしている。
しかしながら、特開2004−287085号公報(特許文献1)や特開平08−330661号公報(特許文献2)に記載のように、光学系内にビームスプリッタやハーフミラーなどの光学部材を配置した場合、光学部材で反射される光量の分だけ画像形成装置の感光体に到達する光量が低下するので、感光体に到達する光量を一定に保つためには光源の光出力を増やす必要が生じる。
また、特開2004−87816号公報(特許文献3)や特開2007−328334号公報(特許文献4)に記載のように、光源を搭載する半導体パッケージの外部でレーザ光を空間分割した場合、光量をモニタする受光素子の配置や形状に制約が生じる。例えば、光源とは別の基板に実装する必要が生じたり(特許文献3)、光源と同一の基板の光源近傍に実装するための光学部材が必要となる(特許文献4)。
また、コリメートレンズにより平行光とされるまでは光源からの距離が離れるほど単位面積あたりの光量が低下するので、モニタ光を受光素子に集光するための光学部材や大面積の受光素子が必要になるが、受光素子の面積が大きくなると光量の変化に対する応答速度が低下する。
さらに、受光素子に光を入射させるための光学部材や集光するための光学部材については受光素子にモニタ光を入射させるための位置調整が必要となる。
また、特開平6−309685号公報(特許文献5)と特開平10−303513号公報(特許文献6)では1次元アレイまたは2次元アレイの光源で使用した場合に、モニタ光量が発光点の位置によって大きく異なってしまうため正確な光源の設定を行うことができない。
さらに、特開平2006−261494号公報(特許文献7)ではレンズの屈折力で光の出射方向を変更しているが、レンズには光の減衰が大きい、また収差によって外部で集光するときの像にボケやゆがみが生じるなどの問題がある。また、光源を搭載する半導体パッケージの外部に折り返しミラーや光検出器を設ける必要がある。
そこで本発明は、上記の如き問題点を解消し、本来の用途として用いるべき光の光量低下をさせず、照射位置(例えば、画像形成装置における感光体面上)でのビーム形状の安定化が可能で、モジュール内で光量のモニタを行うことが可能な、信頼性の高い小型の面発光レーザモジュール、および該面発光レーザモジュールを用いた画像形成装置、光走査装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するために次のような構成を採用した。
a)本発明に係る面発光レーザモジュールは、面発光レーザからなる発光素子と、該発光素子から出射された光を反射するミラーと、該ミラーで反射された光を受光する受光素子と、前記ミラーで反射された光を透過する窓を有するキャップと、該キャップの窓に設置するカバーガラスと、前記発光素子と前記ミラーと前記受光素子を搭載するベースとを備え、前記キャップと前記カバーガラスと前記ベースにより封止された内部に、前記発光素子と、前記受光素子と、前記ミラーと、前記発光素子から出射された光の前記ミラーへの入射角度を前記ミラーの全体または前記ミラーの一部で変更するミラー入射角度変更手段とを配し、前記ミラー入射角度変更手段によるミラーへの入射角度の変更により、光が前記受光素子に入射する状態と前記窓から外部に出力される状態とを切り替えるとともに、光が前記受光素子に入射する状態のときの該受光素子の出力に基づいて前記発光素子の出力の光量を設定するようにしたことを特徴としている。
a)本発明に係る面発光レーザモジュールは、面発光レーザからなる発光素子と、該発光素子から出射された光を反射するミラーと、該ミラーで反射された光を受光する受光素子と、前記ミラーで反射された光を透過する窓を有するキャップと、該キャップの窓に設置するカバーガラスと、前記発光素子と前記ミラーと前記受光素子を搭載するベースとを備え、前記キャップと前記カバーガラスと前記ベースにより封止された内部に、前記発光素子と、前記受光素子と、前記ミラーと、前記発光素子から出射された光の前記ミラーへの入射角度を前記ミラーの全体または前記ミラーの一部で変更するミラー入射角度変更手段とを配し、前記ミラー入射角度変更手段によるミラーへの入射角度の変更により、光が前記受光素子に入射する状態と前記窓から外部に出力される状態とを切り替えるとともに、光が前記受光素子に入射する状態のときの該受光素子の出力に基づいて前記発光素子の出力の光量を設定するようにしたことを特徴としている。
b)また、前記発光素子および前記ミラーの入射角度を変更する箇所がともに一次元アレイで、かつ、両者の一次元アレイの配列方向が平行になるように設置されたことを特徴としている。
c)また、前記発光素子が二次元アレイ、前記ミラーへの入射角度を変更する箇所が一次元アレイで、かつ、前記ミラーへの入射角度を変更する箇所の一次元アレイの配列方向が、前記発光素子の二元アレイの配列方向のいずれか一方に平行になるように設置されたことを特徴としている。
d)また、前記発光素子および前記ミラーへの入射角度を変更する箇所がともに二次元アレイで、かつ、前記ミラーの入射角度を変更する箇所の二次元アレイの配列方向が、前記発光素子の二元アレイの配列方向と平行になるように設置されたことを特徴としている。
e)さらに、前記ミラー入射角度変更手段は、光量設定を行う発光素子から出射された光が前記受光素子に入射するように前記ミラーへの入射角度を制御するものであることを特徴としている。
f)また、前記ミラー入射角度変更手段は、光量設定を行う発光素子の光と光量設定を行う発光素子以外の発光素子の光を同時に点灯させ、光量設定を行う発光素子以外の発光素子の光を前記窓から外部に出力することを特徴としている。
g)また、前記発光素子からの光を前記受光素子に入射させるために入射角度を変更するミラーの面積を、前記発光素子からの光のビームプロファイルに合わせたことを特徴としている。
h)また、前記発光素子の光を前記受光素子に入射させる状態のミラーの角度を、前記ミラーに入射する前記発光素子の位置に応じて変更することを特徴としている。
i)また、前記キャップと前記カバーガラスと前記ベースにより封止されたパッケージ内部が不活性ガスで充満されていることを特徴としている。
j)また、前記キャップと前記カバーガラスと前記ベースにより封止されたパッケージ内部が減圧されていることを特徴としている。
k)本発明に係る光学装置は、上記a)〜j)のいずれかに記載の面発光レーザモジュールを光源として用いたことを特徴としている。
l)本発明に係る光走査装置は、上記a)〜j)のいずれかに記載の面発光レーザモジュールと、該面発光レーザモジュールから出射された1または複数のレーザ光を偏向する偏向手段と、該偏向手段から出力された1または複数のレーザ光を被走査面上に集光する走査光学素子とを有することを特徴としている。
m)さらに、光を平行光とするコリメートレンズと、平行光の中心の光を通過させるアパーチャを有する開口板を備え、前記面発光レーザモジュールから出射された1または複数のレーザ光を該コリメートレンズと該開口板を介して前記偏向手段に入射させるようにしたことを特徴としている。
n)本発明に係る画像形成装置は、上記a)〜j)のいずれかに記載の面発光レーザモジュール、あるいは、上記l)またはm)に記載の光走査装置を用いたことを特徴としている。
o)また、本発明に係る画像形成装置は、少なくとも一つの像担持体と、前記少なくとも一つの像担持体に対して、画像情報によって変調された1または複数のレーザ光を走査する少なくとも一つの上記l)またはm)に記載の光走査装置とを備えたことを特徴としている。
p)さらに、前記画像情報はカラー画像情報であり、前記像担持体を該カラー画像情報の色要素毎に備えたことを特徴としている。
本発明によれば、上記構成を採用したことにより、本来の用途として用いるべき光の光量低下をさせず、モジュール内で光量のモニタを行うことが可能で、照射位置(例えば、画像形成装置における感光体面上)でのビーム形状や光量の安定化が可能で、信頼性の高い小型の面発光レーザモジュール、および該面発光レーザモジュールを用いた画像形成装置、光走査装置を実現することができる。
[実施例1]《単一発光素子と単一ミラーを用いた面発光レーザモジュール》
図1は、本発明の実施例1に係る単一発光素子と単一ミラーを用いた面発光レーザモジュールを説明するための図である。単一発光素子には、面発光レーザが形成されている。同図において、(a)は通常の状態(面発光レーザからの光を外部に取り出して光源として利用する状態)、(b)は光量設定時の状態(面発光レーザの出射光量を設定する時の状態)を示している。
図1は、本発明の実施例1に係る単一発光素子と単一ミラーを用いた面発光レーザモジュールを説明するための図である。単一発光素子には、面発光レーザが形成されている。同図において、(a)は通常の状態(面発光レーザからの光を外部に取り出して光源として利用する状態)、(b)は光量設定時の状態(面発光レーザの出射光量を設定する時の状態)を示している。
同図において、101はベース、102はキャップ、103は窓ガラス、104および107はポスト、105は面発光レーザを用いた発光素子、106はフォトダイオードなどの受光素子、108はミラー可動機構、109はミラーを示している。
本発明に係る面発光レーザモジュールは、同図に示すように、ベース101とキャップ102と窓ガラス103で周囲が囲われ封止されたパッケージを有している。パッケージ内部にはベース101上にポスト104および107が取付けられ、ポスト104には発光素子105と受光素子106が取付けられ、ポスト107にはミラー可動機構108とミラー109が取付けられている。
図2は、図1の面発光レーザモジュールを上面から見た図である。図2において発光素子105から出射され点線方向にひろがった光の全てはミラー109に入射する。
図1において、発光素子105から出射される光は実線方向を光軸の中心として点線方向の放射角で広がりながら進んでミラー109で反射され、同図(a)の通常の状態では、全ての光は放射角を維持しながら窓ガラス103を透過してパッケージ外部に出射される。同図(a)の通常の状態では、図2を参照すると、紙面の表面に向かって光が出射する。
一方、同図(b)の光量設定時の状態では、ミラー可能機構108によって発光素子105から出射される光のミラー109に対する入射角度を変えることで、全ての光はパッケージ内部の受光素子106に入射される。この後、受光素子106は、入射された光量を測定する。そして、後述する制御回路403を用いて、測定された光量から、発光素子に対して光の出力を上げたり、下げたりさせることで、光量を制御する。
このように、発光素子105の光源の光を受光素子106に入射させる状態のミラー109の角度を、ミラー109に入射する光源の位置に応じて変更するようにすると、受光素子106の大きさを小さくすることが可能となる。
本実施例にように、発光素子105から出射された光のミラー109への入射角度をミラー全体または一部で変更することで光が受光素子に入射する状態と窓から外部に出力される状態を切り替えることができる。これにより、受光素子の出力で光源の光量設定を行うことができ、本来の用途として用いるべき光の光量を極力低下させず、別の受光素子や光学部材を使用せず、装置内で発光素子105の面発光レーザの光量のモニタを行うことが可能となる。
また、ミラー109と受光素子106を発光点に近い位置に配置することで受光素子106に入射する単位面積あたりの光量が上がるため、受光素子106の受光領域を小さくできるので、高速な光出力の制御が可能となる。
[実施例2]《単一発光素子と2分割ミラーを用いた面発光レーザモジュール》
図3は、本発明の実施例2に係る単一発光素子と2分割ミラーを用いた面発光レーザモジュールを説明するための図であり、図1の面発光レーザモジュールのミラー109を周辺部の固定ミラー109aと中心部の可動ミラー109bに2分割したものである。図1と同様に、単一発光素子には、面発光レーザが形成されている。図3において、(a)は通常の状態(面発光レーザからの光を外部に取り出して光源として利用する状態)、(b)は光量設定時の状態(面発光レーザの出射光量を設定する時の状態)を示している。
図3は、本発明の実施例2に係る単一発光素子と2分割ミラーを用いた面発光レーザモジュールを説明するための図であり、図1の面発光レーザモジュールのミラー109を周辺部の固定ミラー109aと中心部の可動ミラー109bに2分割したものである。図1と同様に、単一発光素子には、面発光レーザが形成されている。図3において、(a)は通常の状態(面発光レーザからの光を外部に取り出して光源として利用する状態)、(b)は光量設定時の状態(面発光レーザの出射光量を設定する時の状態)を示している。
図4は、図3の面発光レーザモジュールを上面から見た図である。図4において、発光素子105から出射され点線方向にひろがった光の周辺部分は固定ミラー109aに、光の光軸中心の周囲は可動ミラー109bに入射する。
図3において、発光素子105から出射される光は実線方向を光軸の中心として点線方向の放射角で広がりながら進んで固定ミラー109a、可動ミラー109bで反射され、同図(a)の通常の状態では、固定ミラー109a、可動ミラー109bに対して共に同一角度で入射するので、全ての光は放射角を維持しながら窓ガラス103を透過してパッケージ外部に出射される。図3(a)の状態においては、図4を参照すると、紙面の表面に向かって光が出射される。
一方、同図(b)の光量設定時の状態では、固定ミラー109aに入射する光の周辺部分は通常の状態の場合と同様に放射角を維持しながら窓ガラス103を透過してパッケージ外部に出射されるが、可動ミラー109bに入射する光の中心部分は、ミラー可能機構108によって発光素子105から出射される光の可動ミラー109bに対する入射角度を変えることでパッケージ内部の受光素子106に入射される。
ここで、面発光レーザを含む半導体レーザでは出射光が戻ることで動作が不安定になる現象があることが知られている。このため、本発明でも、必要に応じて、窓ガラス103に無反射コーティングを施したり、窓ガラス103を発光素子105からの出射光の光軸に正対させず斜めに設置したりして、出射光の戻りを防止することが望ましい。同様にパッケージ内部についても迷光(散乱光)を防止するためにつや消し塗装や表面処理などによる反射防止策を施すことが望ましい。
また、窓ガラス103は発光素子105から出射される光を90%以上透過するものが好ましく、透過率を向上するために必要に応じて無反射コーティングを施してよく、また、透過率が高ければガラスに限らず透明樹脂でもよい。透明樹脂の場合は遮光対策を施した上でキャップ102と一体に形成してもよい。
なお、実施例1,2において、ミラー109、109a、109bは発光素子105から出射される光に対して90%以上の反射率をもつ金属または誘電体多層膜のミラーであるのが好ましい。その大きさは、図1と図2ではミラー109に対して、また、図3と図4では固定ミラー109aと可動ミラー109bを合わせたものに対して、発光素子105から出射される全ての光が入射し、反射されてパッケージ外部すなわち面発光レーザモジュール外部に出力する大きさを有するものとしているが、面発光レーザモジュール外部で例えば中心部にアパーチャを設けた開口板に入射させて光軸中心を含む狭い範囲しか使用しないような場合は、面発光レーザモジュール外部で使用しない範囲の光については必ずしも出力しなくてもよい。
また、光量設定時に受光素子106に入射する光については必ずしも光の光軸中心を含まなくてもよく、面発光レーザモジュール外部で例えば中心部にアパーチャを設けた開口板に入射させて光軸中心を含む狭い範囲しか使用しないような場合には、受光素子106に入射させる光の範囲を面発光レーザモジュール外部で使用する範囲、または外部で使用する範囲の近傍に限定した方が全ての光を受光素子106に入射させる場合よりも光量設定の精度が向上する。この後、受光素子106は、入射された光量を測定する。そして、後述する制御回路403を用いて、測定された光量から、発光素子に対して光の出力を上げたり、下げたりさせることで、光量を制御する。
また、ポスト104とポスト107はベース101と一体に形成されてもよい。また、発光素子105と受光素子106とミラー109の配置はこの限りでなくてもよく、ミラー109と受光素子106の間に光軸方向を変更したり、集光したりするための光学素子が配置されていてもよい。
また、ミラー可動機構108でミラー109、109bを動かす動力としては静電力または電磁力または圧電効果または熱歪みを用いたアクチュエータを使用すればよい。さらにMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)を用いてアクチュエータとミラーを一体に形成してもよい。
また、ベース101とキャップ102と窓ガラス103で封止をする際に、窒素などの不活性ガスの環境下または減圧環境下で気密封止してもよい。
不活性ガスの環境下で気密封止した場合はモジュール内部の結露を防止することができる。また減圧環境下で気密封止した場合は結露の防止に加えてミラーを動かす際の空気抵抗が減少することにより、ミラーの高速動作が可能になるためミラーの動作時間を短縮することができ、それによって光量設定の時間を長くすることも可能となる。
なお、本実施例の発光素子の光量設定の方法は発光素子を一定周期毎に点灯させて行うもので、詳しくは図18において詳細に説明する。
[実施例3]《一次元発光アレイ素子と一次元ミラーアレイを用いた面発光レーザモジュール》
本発明の実施例3に係る一次元発光アレイ素子と一次元ミラーアレイを用いた面発光レーザモジュールについて説明する。
本発明の実施例3に係る一次元発光アレイ素子と一次元ミラーアレイを用いた面発光レーザモジュールについて説明する。
図5は、本発明の実施例3に係る面発光レーザモジュールを説明するための図であり、図1の面発光レーザモジュールの発光素子105とミラー109を、それぞれ一次元アレイである一次元発光アレイ素子205とミラーアレイ209に変更するとともに、両者の配列方向を平行に設置したものである。発光素子アレイには、一列に並んだ面発光レーザが形成されている。図5において、(a)は通常の状態(面発光レーザからの光を外部に取り出して光源として利用する状態)、(b)は光量設定時の状態(面発光レーザの出射光量を設定する時の状態)を示している。
図6は、図5の面発光レーザモジュールを上面から見た図である。同図において、一次元発光アレイ素子205は一次元状に配置された面発光レーザが設けられた発光部が8個ある一次元発光アレイ素子であり、206a〜206hは個々の発光部からの光を示している。209a〜209jはミラーアレイ209を構成する一次元状に配置されたミラーを示している。
図5と図6に示した本実施例3が、図1と図2に示した実施例1と異なる点は、光量設定時に可動するミラーを一次元発光アレイ素子205の個々の発光部の中で光量設定を行う一次元発光アレイ素子からの光が入射する範囲のミラーに限定している点である。
図7は、一次元発光アレイ素子からの光の全てを図示しない受光素子に入射させる場合の例を示す図である。
同図において、(a)は一次元発光アレイ素子205からの光206aを図示しない受光素子に入射させる場合でミラー209a〜209cを可動させることを示している。
(b)は同じく光206bを図示しない受光素子に入射させる場合でミラー209b〜209dを可動させることを示している。同様に、図示しない光206c〜206gに対してもそれぞれ対応する範囲のミラーを可動させる。
(c)は光206hを図示しない受光素子に入射させる場合でミラー209h〜209jを可動させることを示している。また、光を受光した受光素子は、入射された光量を測定する。そして、後述する制御回路403を用いて、測定された光量から、発光素子に対して光の出力を上げたり、下げたりさせることで、光量を制御する。
図8は、一次元発光アレイ素子からの光の一部を図示しない受光素子に入射させる場合の例を示す図である。
同図において、(a)は一次元発光アレイ素子205からの光206aを図示しない受光素子に入射させる場合でミラー209bを可動させることを示している。
(b)は同じく光206bを図示しない受光素子に入射させる場合でミラー209cを可動させることを示している。同様に、図示しない光206c〜206gに対してもそれぞれ対応するミラーを可動させる。
(c)は光206hを図示しない受光素子に入射させる場合でミラー209iを可動させることを示している。
図9は、一次元発光アレイ素子からの光の一部を図示しない受光素子に入射させる場合の別の例を示すものである。
本例においては、同図に示すように、一次元発光アレイ素子205からの光206aを図示しない受光素子に入射させる場合はミラー209aを可動させる。また、光206bを図示しない受光素子に入射させる場合はミラー209cを可動させる。また、同様に図示しない光206c〜206gに対してもそれぞれ対応するミラーを可動させる。また、光206hを図示しない受光素子に入射させる場合はミラー209hを可動させる。
図7〜図9に示したように、可動するミラーを分割してミラーアレイとして一次元発光アレイ素子205の個々の発光素子の中で光量設定を行う発光素子からの光が入射する範囲に限定して可動する。これにより、光量設定を行う毎に可動するミラーのサイズを小さくして高速な動作を実現することができる。
本実施例によれば、発光素子とミラーの入射角度を変更する箇所が一次元アレイで、両者が平行に設置したことにより、本来の用途として用いるべき光の光量低下をさせず、モジュール内で一次元アレイの発光素子の光量モニタを行うことが可能となる。
また、ミラーと受光素子を発光点に近い位置に配置することで受光素子に入射する単位面積あたりの光量が上がるため、受光素子の受光領域を小さくできるので、高速な光出力の制御が可能となる。
図10は、一次元発光アレイ素子205からの光206aを受光素子に入射させて光量設定を行いながら、同時に一次元発光アレイ素子205からの他の光206eを外部に出射する構成例を示す図である。この構成を採用すると、光書き込みを行う際の前処理として行われる同期検知などの光書き込み以外の処理と平行して光量設定を行うことが可能となり、光量設定の所要時間を長くできるのと同時に、画像形成装置の各種処理の時間配分の自由度を上げることができる。
なお、一次元ミラーアレイと組み合わせる一次元発光アレイ素子での光量設定の方法は、一次元発光アレイ素子205の個別の発光素子を一定周期毎に1つずつ順次点灯させて行うもので、詳しくは図18で説明する。
[実施例4]《二次元発光アレイ素子と一次元ミラーアレイを用いた面発光レーザモジュール》
次に、本発明の第4の実施例に係る二次元発光アレイ素子と一次元ミラーアレイを用いた面発光レーザモジュールについて説明する。
次に、本発明の第4の実施例に係る二次元発光アレイ素子と一次元ミラーアレイを用いた面発光レーザモジュールについて説明する。
本実施例では、図5および図6に示した実施例3の面発光レーザモジュールにおいて、二次元発光アレイ素子205を図11のような面発光レーザからなる発光部205aa〜205hhの二次元アレイから構成し、ポスト104に発光部205aa、205ba、・・・、205haが上側になるように実装し、発光部205aa、205ba、・・・、205haの配列方向が一次元ミラーアレイ209の配列方向と等しくなるように、発光部205aa、205ab、・・・、205ahの配列方向が一次元ミラーアレイ209の配列方向と直行する方向、すなわちミラーアレイ209が傾斜している方向になるようにしている。
本実施例における発光部205aa〜205hhを有する二次元発光アレイ素子を用いた場合、ミラーアレイ209の配列方向に直交する方向、すなわちミラーアレイ209が傾斜している方向では二次元発光アレイ素子からミラーまでの距離に応じてミラーアレイ上での光の広がりが異なる。
図12は、図11に示した二次元の二次元発光アレイ素子205から出射された光を分割可動可能な複数のミラーからなる一次元ミラーアレイ209に入射させた場合の二次元発光アレイ素子205から出射された光の一次元ミラーアレイ209上におけるビーム形状と動かすミラーの範囲を説明するための図である。
図12(a)は、二次元発光アレイ素子205とミラーアレイ209の配置を側面から見た図である。発光部205aaと205ahを比べると発光部205aaの方がミラーアレイ209からの距離が長く、ミラーアレイ209上での発光素子205aaから出射された光のミラー傾斜方向の長さVaaと発光素子205ahから出射された光のミラー傾斜方向の長さVahではVaa>Vahとなる。
図12(b)は、二次元発光アレイ素子205とミラーアレイ209の配置を上面から見た図である。図12(a)と同じくミラーアレイ209上での発光部205aaから出射された光のミラーアレイ上でのビーム形状207aaのミラー傾斜方向の長さVaaと発光部205ahから出射された光のミラーアレイ上でのビーム形状207ahのミラー傾斜方向の長さVahではVaa>Vahとなり、同じくビーム形状207aaの一次元ミラーアレイ209の配列方向(ミラー傾斜方向に直交する方向)の長さHaaとビーム形状207ahの一次元ミラーアレイ209の配列方向(ミラー傾斜方向に直交する方向)の長さHahもHaa>Hahとなる。なお、図12(b)におけるビーム形状207aaおよびビーム形状207aaは厳密には円形にはならないが、発明の本質には影響しないので簡単化のために円形で示している。
このような場合、特に二次元発光アレイ素子からの光の一部を図示しない受光素子に入射させる場合は、ミラーアレイ209上でのビーム形状に応じて、例えば発光部205aaから出射された光のビーム形状207aaに対してはミラー209a〜209lの中のミラー209b〜209dを可動させ、発光部205ahから出射された光のビーム形状207ahに対してはミラー209a〜209lの中のミラー209cのみを可動させるというように、ミラーを動かす範囲を変更することで光量設定の精度が向上できる。それから、ミラーアレイを構成するミラーの分割数を増やすことで更に光量設定の精度が向上できる。また、光を受光した受光素子は、入射された光量を測定する。そして、後述する制御回路403を用いて、測定された光量から、発光素子に対して光の出力を上げたり、下げたりさせることで、光量を制御する。
このように、発光素子が二次元発光アレイ素子、ミラーの入射角度を変更する箇所が一次元アレイで、ミラーの入射角度を変更する箇所の一次元アレイが、二次元発光アレイ素子の二元アレイの配列方向の一方に平行に設置されることで、本来の用途として用いるべき光の光量低下をさせず、モジュール内で二次元発光アレイ素子の光量モニタを行うことが可能となる。
また、ミラーと受光素子を発光点に近い位置に配置することで受光素子に入射する単位面積あたりの光量が上がるため、受光素子の受光領域を小さくできるので、高速な光出力の制御が可能となる。
なお、一次元ミラーアレイと組み合わせる二次元発光アレイ素子での光量設定の方法は、発光素子アレイ205の個別の発光素子を一定周期毎に1つずつ順次点灯させて行うもので、詳しくは図19で説明する。
[実施例5]《二次元発光アレイ素子と二次元ミラーアレイを用いた面発光レーザモジュール》
図13は、本発明に係る実施例5に係る二次元発光アレイ素子と二次元ミラーアレイを用いた面発光レーザモジュールについて説明する。実施例4にも示したように、二次元発光アレイ素子には、面発光レーザからなる発光部が設けられている。本実施例は、図12(b)の一次元ミラーアレイを二次元のミラーアレイに変更したものである。
図13は、本発明に係る実施例5に係る二次元発光アレイ素子と二次元ミラーアレイを用いた面発光レーザモジュールについて説明する。実施例4にも示したように、二次元発光アレイ素子には、面発光レーザからなる発光部が設けられている。本実施例は、図12(b)の一次元ミラーアレイを二次元のミラーアレイに変更したものである。
図12(b)と同じくミラーアレイ209上での発光部205aaから出射された光のミラーアレイ上でのビーム形状207aaのミラー傾斜方向の長さVaaと発光部205ahから出射された光のミラーアレイ上でのビーム形状207ahのミラー傾斜方向の長さVahではVaa>Vahとなり、同じくビーム形状207aaのミラー傾斜方向に直交する方向の長さHaaとビーム形状207ahのミラー傾斜方向に直交する方向の長さHahもHaa>Hahとなる。
このような場合も発光素子(二次元発光アレイ素子)からの光のミラーアレイ209上でのビーム形状に応じてミラーを可動させる範囲を変更すればよい。
図14は、図11に示した二次元発光アレイ素子205から出射された光を図13に示した二次元ミラーアレイ209に入射させた場合の二次元発光アレイ素子205から出射された光の二次元ミラーアレイ209上におけるビーム形状と動かすミラーの範囲を説明するための図である。
図14(a)は、発光素子からの光の全てを図示しない受光素子に入射させる場合の例を示す図であり、発光部205aaから出射された光のビーム形状207aaに対しては211aaの範囲のミラーを可動させ、発光部205ahから出射された光のビーム形状207ahに対しては211ahの範囲のミラーを可動させることを示している。また、光を受光した受光素子は、入射された光量を測定する。そして、後述する制御回路403を用いて、測定された光量から、発光素子に対して光の出力を上げたり、下げたりさせることで、光量を制御する。
図14(b)は、二次元発光アレイ素子からの光の一部を図示しない受光素子に入射させる場合の例を示す図であり、発光部205aaから出射された光のビーム形状207aaに対しては212aaの範囲のミラーを可動させ、発光部205ahから出射された光のビーム形状207ahに対しては212ahの範囲のミラーを可動させることを示している。この場合も、ミラーを動かす範囲を変更することで光量設定の精度が向上できる。それから、ミラーアレイを構成するミラーの分割数を増やすことで更に光量設定の精度が向上できる。
発光素子とミラーの入射角度を変更する箇所が二次元アレイで、ミラーの入射角度を変更する箇所の二次元アレイが、発光素子の二元アレイの配列方向の両方に平行に設置されることにより、本来の用途として用いるべき光の光量低下をさせず、モジュール内で二元アレイの発光素子の光量モニタを行うことが可能となる。
また、ミラーと受光素子を発光点に近い位置に配置することで受光素子に入射する単位面積あたりの光量が上がるため、受光素子の受光領域を小さくできるので、高速な光出力の制御が可能となる。
さらに、光量設定を行う光源から出射された光のみが受光素子に入射するようにミラーの可動機構を制御することで、発光素子の特定チャネルの光量モニタを行うことが可能となる。
また、図14に示したように、光源からの光を受光素子に入射させるために動かすミラーの面積を、光源からの光のビーム形状に合わせることで、受光素子への入射光量の光源間のばらつきを低減することが可能となる。
また、他の実施例と同様に、光源の光を受光素子に入射させる状態のミラーの角度を、ミラーに入射する光源の位置に応じて変更するようにしているため、受光素子の大きさを小さくすることが可能となる。
なお、本実施例で二次元ミラーアレイと組み合わせる二次元発光アレイ素子での光量設定の方法は、二次元発光アレイ素子205の個別の発光素子を一定周期毎に1つずつ順次点灯させて行うもので、詳しくは図19で説明する。
上記実施例1〜5で説明した面発光レーザモジュールは、本来の用途として用いるべき光の光量低下をさせず、照射位置(例えば、画像形成装置における感光体面上)でのビーム形状の安定化が可能で、モジュール内で光量のモニタを行うことが可能な、信頼性の高い小型の光源を実現できるため、画像形成装置(レーザプリンタ、複写機など)、プロジェクタ、光走査装置、光情報記録再生装置(光ディスク装置など)、光送信モジュール、光送受信モジュール、光通信システムなど、様々な光学ききの光源として用いた場合に好適である。
以下では、光学機器の例として、画像形成装置(レーザプリンタ)、光走査装置、光情報記録再生装置(光ディスク装置など)、光送信モジュール、光送受信モジュール、光通信システムについて説明する。
[実施例6]《画像形成装置(レーザプリンタ)》
図15は、本発明の実施例6に係る画像形成装置としてのレーザプリンタの概略構成を示す図である。
図15は、本発明の実施例6に係る画像形成装置としてのレーザプリンタの概略構成を示す図である。
同図に示すように、本実施例に係るレーザプリンタ500は、光走査装置900、感光体ドラム901、帯電チャージャ902、現像ローラ903、トナーカートリッジ904、クリーニングブレード905、給紙トレイ906、給紙コロ907、レジストローラ対908、転写チャージャ911、除電ユニット914、定着ローラ909、排紙ローラ912、および排紙トレイ910などを備えている。
具体的には、帯電チャージャ902、現像ローラ903、転写チャージャ911、除電ユニット914およびクリーニングブレード905は、それぞれ感光体ドラム901の表面近傍に、感光体ドラム901の回転方向に関して、帯電チャージャ902→現像ローラ903→転写チャージャ911→除電ユニット914→クリーニングブレード905の順に配置されている。
感光体ドラム901の表面には、感光層が形成されている。ここでは、感光体ドラム901は、図15における面内で時計回り(図中矢印方向)に回転するようになっている。帯電チャージャ902は、感光体ドラム901の表面を均一に帯電させる機能を有している。
光走査装置900は、帯電チャージャ902で帯電された感光体ドラム901の表面に、上位装置(例えばパソコン)からの画像情報に基づいて変調された光を照射する。この光の照射により、感光体ドラム901の表面には、画像情報に対応した潜像が形成される。感光体ドラム901の表面に形成された潜像の領域は、感光体ドラム901の回転に伴って現像ローラ903の方向に移動する。なお、この光走査装置900の詳細な構成については実施例7(図16)において説明する。
トナーカートリッジ904にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ903に供給される。現像ローラ903は、感光体ドラム901の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ904から供給されたトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着された潜像は、感光体ドラム901の回転に伴って転写チャージャ911の方向に移動する。
給紙トレイ906には記録紙913が格納されている。この給紙トレイ906の近傍には給紙コロ907が配置されており、該給紙コロ907は、記録紙913を給紙トレイ906から1枚ずつ取り出し、レジストローラ対908に搬送する。
該レジストローラ対908は、転写ローラ911の近傍に配置され、給紙コロ907によって取り出された記録紙913を一旦保持するとともに、該記録紙913を感光体ドラム901の回転に合わせて感光体ドラム901と転写チャージャ911との間隙に向けて送り出す。
転写チャージャ911には、感光体ドラム901の表面上のトナーを電気的に記録紙913に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム901の表面の潜像が記録紙913に転写される。ここで転写された記録紙913は、定着ローラ909に送られる。
この定着ローラ909では、熱と圧力とが記録紙913に加えられ、これによってトナーが記録紙913上に定着される。ここで定着された記録紙913は、排紙ローラ912を介して排紙トレイ910に送られ、排紙トレイ910上に順次スタックされる。
除電ユニット914は、感光体ドラム901の表面を除電する。クリーニングブレード905は、感光体ドラム901の表面に残ったトナー(残留トナー)を除去する。なお、除去された残留トナーは、再度利用されるようになっている。残留トナーが除去された感光体ドラム901の表面は、再度帯電チャージャ902の位置に戻る。
本実施例によれば、実施例1〜5に記載の面発光レーザモジュールを用いているため、安定した光出力で高品位画像が形成可能な画像形成装置を実現することが可能となる。
[実施例7]《光走査装置》
次に、本発明の実施例7に係る光走査装置について説明する。
図16は、光走査装置の構成および作用を説明するための図である。
次に、本発明の実施例7に係る光走査装置について説明する。
図16は、光走査装置の構成および作用を説明するための図である。
本実施例に係る光走査装置(図15の900)は、同図に示すように、前述した実施例に係る面発光レーザモジュールからなる光源ユニット310、カップリングレンズ311、アパーチャを有する開口板312、シリンドリカルレンズ313、ポリゴンミラー314、fθレンズ315、トロイダルレンズ316、2つのミラー(317、318)、および上記各部を統括的に制御する不図示の主制御装置を備えている。
本実施例における光源ユニット310は、面発光レーザ(VCSEL)がアレイ状に配列された面発光レーザアレイLA(実施例4〜5に係る面発光レーザモジュールからなる)を含むものにより構成されているものとする。
カップリングレンズ311は、光源ユニット310から出射された光ビームを平行光に整形するためのものである。
開口板312は、カップリングレンズ311を介した光ビームのビーム径を規定するもので、面発光レーサモジュール内の発光素子から出射された光に対して狭い範囲の中心光のみを通過させるアパーチャを有している。
開口板312のアパーチャを通過した光ビームは更にシリンドリカルレンズ313とミラー317を介してポリゴンミラー314の反射面に集光する。
ポリゴンミラー314は、高さの低い正六角柱状部材からなり、側面には6面の偏向面(鏡面)が形成されている。そして、不図示の回転機構(モーター)により、図中に示される矢印の方向に一定の角速度で回転されている。したがって、光源ユニット310から出射され、シリンドリカルレンズ313によってポリゴンミラー314の偏向面に集光された光ビームは、ポリゴンミラー314の回転により一定の角速度で偏向される。
fθレンズ315は、ポリゴンミラー314からの光ビームの入射角に比例した像高さを有しており、ポリゴンミラー314により一定の角速度で偏向された光ビームの像面を、主走査方向に対して等速移動させる。
トロイダルレンズ316は、fθレンズ315からの光ビームを、ミラー318を介して、感光体ドラム901の表面上に結像する。
図17は、本実施例に用いる光源ユニット310を構成する面発光レーザアレイLA(実施例4〜5に係る面発光レーザモジュールからなる)の一例の概要図であり、面発光レーザアレイLAにおいて、各々の面発光レーザは、主走査方向には所定の十分な間隔をもって配列されており、面発光レーザの主走査方向における配列は副走査方向において間隔d2ずつずれながら配列されている。このように副走査方向において間隔d2ずつずれながら主走査方向の配列されているものが、副走査方向におけるピッチd1ごとに形成されている。
る。
る。
このように配置することにより、各々の面発光レーザの中心から副走査方向に垂直な垂線の間隔を等間隔(間隔d2が等間隔)とすることができる。これにより、各々の面発光レーザの点灯のタイミングを制御することにより、感光体ドラム901上においては副走査方向に狭い等間隔で光源が配列されている場合と同様の構成と捉えることが可能になる。
例えば、副走査方向に対応した方向に関する面発光レーザ素子のピッチd1が26.5μmであって、面発光型半導体レーザを主走査方向に10個ずつ配列させた場合、前記間隔d2は2.65μmとなる。
そして、光学系の倍率を2倍とすれば、感光体ドラム901上では副走査方向に5.3μm間隔で書き込みドットを形成することができる。これは、4800dpi(ドット/インチ)に対応するものであり、4800dpi(ドット/インチ)の高密度書込みができることを意味している。
なお、主走査方向に対応する方向のVCSELの数を増加したり、前記ピッチd1を狭くして間隔d2を更に狭めたアレイ配置としたり、光学系の倍率を下げるなどを行えばより高密度化でき、より高品質の印刷が可能となる。なお、主走査方向の書き込み間隔は、光源の点灯のタイミングで容易に制御できる。
また、この場合には、レーザプリンタ500では書きこみドット密度が上昇しても面発光レーザ素子は高い単一基本横モード出力を発生させることができるので、印刷速度を落とすことなく印刷することができる。また、同じ書きこみドット密度の場合には印刷速度を更に速くすることができる。
本実施例によれば、実施例1〜5に記載の面発光レーザモジュールを用いているため、安定した光出力で高品位画像が形成可能な光走査装置を実現することが可能となる。
《VCSEL駆動回路基板》
次に、光走査装置900での本発明の面発光レーザモジュールの光量制御回路の一例を示す。
次に、光走査装置900での本発明の面発光レーザモジュールの光量制御回路の一例を示す。
図18は、発光素子が実施例1、2のようなVCSEL(面発光レーザ)の単素子の場合のVCSEL駆動回路基板400を説明するための図である。同図に示すように、VCSEL駆動回路基板400は、本発明に係る面発光レーザモジュール401と、VCSEL駆動回路402、制御回路403と、図示しない電源回路、外部とのインターフェース回路から構成される。
面発光レーザモジュール401の内部回路は、実施例1〜2における発光素子105である単一のVCSEL411と実施例1〜2における受光素子106であるフォトダイオード421とミラー可動機構制御回路431とからなり、VCSEL411のアノード電極はVCSEL駆動回路402に接続され、フォトダイオード421のカソード電極は制御回路403に接続される。
VCSEL411のカソード電極とフォトダイオード421のアノード電極は、それぞれ回路上のGNDなどの一定電位に接続される。ミラー可動機構制御回路431は制御回路403に接続される。
VCSEL411は、VCSEL駆動回路402から出力される電流に基づいて点灯する。VCSEL駆動回路402は制御回路403からのタイミング信号に基づいた時間に光量設定信号に基づいた電流をVCSEL411に出力する。
制御回路403は、VCSEL411が点灯する時間と点灯時の光量を制御する機能を有している。制御回路403は、主走査1ラインの時間を一定の比率で感光体ドラム901上に画像を形成する時間とそれ以外の調整などの時間に分割し、それぞれの動作を一定時間周期で繰り返す。調整などの時間はさらに各種の調整のために分割され、光量設定の時間もその中に含まれる。
制御回路403は、画像形成の時間には外部からの画像形成信号に基づいて、VCSEL411を点滅させるタイミング信号をVCSEL駆動回路402に出力する。一方、光量設定信号は画像形成時には一定に保つ。
制御回路403は、光量設定の時間にはVCSEL411を連続して点灯させるタイミング信号をVCSEL駆動回路402に出力し、一方、光量設定信号は、VCSEL411から出射された光が入射することによって発生するフォトダイオード421の出力電流の大きさが規準と等しくなるように変更する。
なお、制御回路403は画像形成の時間にはVCSEL411からの光が面発光レーザモジュール401の外部に出射されるように、一方、光量設定の時間にはVCSEL411からの光がフォトダイオード421に入射するように図示しないミラーを動かす。
《VCSEL駆動回路例》
図19は、実施例3〜5のようなVCSEL(面発光レーザ)からなるアレイ素子の場合について4素子アレイを例に挙げて説明したもので、図19ではVCSEL411がさらにVCSEL411aから411dの4つの素子からなり、VCSEL411aから411dのアノード電極はそれぞれ個別にVCSEL駆動回路402に接続される。
図19は、実施例3〜5のようなVCSEL(面発光レーザ)からなるアレイ素子の場合について4素子アレイを例に挙げて説明したもので、図19ではVCSEL411がさらにVCSEL411aから411dの4つの素子からなり、VCSEL411aから411dのアノード電極はそれぞれ個別にVCSEL駆動回路402に接続される。
一方、VCSEL411aから411dのカソード電極は共通で、図18と同様にフォトダイオード421のアノード電極と共に回路上のGNDなどの一定電位に接続され、フォトダイオード421のカソード電極は制御回路403に接続される。
VCSEL411aから411dは、VCSEL駆動回路402からそれぞれ出力される電流に基づいて点灯する。
VCSEL駆動回路402は、制御回路403からのタイミング信号に基づいた時間にVCSEL411aから411dの個別に用意された光量設定信号に基づいた電流をVCSEL411aから411dにそれぞれ出力する。
制御回路403は、VCSEL411aから411dの点灯する時間と点灯時の光量を制御する。制御回路403は、主走査1ラインの時間を一定の比率で感光体ドラム901上に画像を形成する時間とそれ以外の調整などの時間に分割し、それぞれの動作を一定時間周期で繰り返す。調整などの時間はさらに各種の調整のために分割され、光量設定の時間もその中に含まれる。
制御回路403は、画像形成の時間には外部からの画像形成信号に基づいて、VCSEL411aから411dを点滅させるタイミング信号をVCSEL駆動回路402に出力する。一方、光量設定信号は画像形成時には一定に保つ。
制御回路403は、光量設定の時間にはVCSEL411aからVCSEL411dのうちの1素子を連続して点灯させるタイミング信号をVCSEL駆動回路402に出力し、一方、光量設定信号は、VCSEL411aからVCSEL411dのうちの1素子から出射された光が入射することによって発生するフォトダイオード421の出力電流の大きさが規準となる大きさと等しくなるよう、VCSEL411aからVCSEL411dのうちの点灯させている1素子について変更する。
その順番は、例えば、「主走査1ライン画像形成」→「VCSEL411a光量設定」→「主走査1ライン画像形成」→「VCSEL411b光量設定」→「主走査1ライン画像形成」→「VCSEL411c光量設定」→「主走査1ライン画像形成」→「VCSEL411d光量設定」→「主走査1ライン画像形成」→・・・で、以下VCSEL411a、VCSEL411b、VCSEL411c、VCSEL411dの順番に繰り返すことで、VCSEL411aからVCSEL411dについて同じ時間間隔で光量設定を行うことができ、特開2004−287085号公報(特許文献1)に示すように、従来は別にモニタ用の光学系とPDを設ける必要があった複数の光源を持つVCSELアレイの光量モニタが、同一装置内の少なくとも1つのPDで実現可能となる。
なお、制御回路403は、画像形成の時間には、VCSEL411aからVCSEL411dの全てのVCSELの光が面発光レーザモジュール401の外部に出射されるように、一方、光量設定の時間には、VCSEL411aからVCSEL411dのうちの光量設定を行うVCSELからの光の全てまたは一部がフォトダイオード421に入射するように、図示しないミラーアレイの一部の領域を動かす。光量設定に関わらないミラーは画像形成の時間の向きのまま動かさない。
なお、フォトダイオード421のアノード電極は、図19に示したように、VCSEL411a〜411dの共通のカソード電極と同じGNDなどの一定電位に接続するようにしてもよく、あるいは、図19とは異なり、電気的に絶縁した上で別の電極に接続するようにしてもよく、いずれの接続でも実施可能である。
ただし、VCSEL411の駆動電流が大きい場合は、共通のカソード電極からGNDに流れる電流が1素子あたりの駆動電流の開口数倍となり非常に大きくなるが、個別にすることによって駆動電流の変動によるノイズを低減することができる。
以上説明したように、本実施例に係る光走査装置900によると、光源ユニット310は実施例3〜5に示す複数の面発光レーザからなる発光素子アレイ205を含んでいるため、感光体ドラム901の表面上に高精彩な潜像を高速で走査形成することが可能となる。
また、本実施例に係るレーザプリンタ500によると、実施例3〜5に示した複数の面発光レーザからなる発光素子アレイ205を光源ユニット310として含む光走査装置900を備えているため、高精細な画像を高速で形成することが可能となる。
なお、上記実施例に係る光走査装置900において、前記光源ユニット310は図17に示したVCSELアレイLAに代えて、同様な配列構成を有する複数の面発光レーザからなるアレイを含んでいてもよい。
さらに、従来は別に設けていたモニタ光学系(特に発光素子がVCSELアレイの場合には必須だった)を不要にできることで光源ユニットの低コスト化が可能となる。
また、上記実施例では、画像形成装置としてレーザプリンタ500の場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに、実施例1〜2に示す単一の面発光レーザからなる発光素子105あるいは実施例3〜5に示す複数の面発光レーザからなる発光素子アレイ205を光源ユニット310として具備する画像形成装置であれば、安定した高精細な画像を高速で形成することが可能となる。
[実施例8]《画像形成装置;カラーレーザプリンタ》
次に、本発明の実施例8に係る画像形成装置について説明する。本実施例に係る画像形成装置は、カラーレーザプリンタであり、カラー画像に対し複数の感光体ドラムを備えたダンデムカラー機である。
次に、本発明の実施例8に係る画像形成装置について説明する。本実施例に係る画像形成装置は、カラーレーザプリンタであり、カラー画像に対し複数の感光体ドラムを備えたダンデムカラー機である。
図20は、本実施例に係るカラー印刷が可能な画像形成装置(カラーレーザプリンタ)の構成図である。
本実施例に係るカラーレーザプリンタは、同図に示すように、ブラック(K)用の感光体ドラムK1、帯電器K2、現像器K4、クリーニング手段K5、および転写用帯電手段K6と、シアン(C)用の感光体ドラムC1、帯電器C2、現像器C4、クリーニング手段C5、および転写用帯電手段C6と、マゼンタ(M)用の感光体ドラムM1、帯電器M2、現像器M4、クリーニング手段M5、および転写用帯電手段M6と、イエロー(Y)用の感光体ドラムY1、帯電器Y2、現像器Y4、クリーニング手段Y5、および転写用帯電手段Y6と、光走査装置900、転写ベルト920、および定着手段930などを備えている。
本カラーレーザプリンタでは、光走査装置900内に、ブラック用の半導体レーザ、シアン用の半導体レーザ、マゼンタ用の半導体レーザ、イエロー用の半導体レーザを有しており、各々の半導体レーザは、実施例1〜5に係る安定した高信頼性を有する面発光レーザモジュールにより構成されている。
ブラック用の半導体レーザからの光束はブラック用の感光体ドラムK1に照射され、シアン用の半導体レーザからの光束はシアン用の感光体ドラムC1に照射され、マゼンタ用の半導体レーザからの光束はマゼンタ用の感光体ドラムM1に照射され、イエロー用の半導体レーザからの光束はイエロー用の感光体ドラムY1に照射される。
各々の感光体ドラムK1、C1、M1、Y1は、矢印の方向に回転し、回転方向の順に、各々の帯電器K2、C2、M2、Y2、現像器K4、C4、M4、Y4、転写用帯電手段K6、C6、M6、Y6、クリーニング手段K5、C5、M5、Y5が配置されている。
各々の帯電器K2、C2、M2、Y2は、対応する感光体ドラムK1、C1、M1、Y1の表面を均一に帯電する。帯電された感光体ドラムK1、C1、M1、Y1の表面に、光走査装置900から光束が照射され、感光体ドラムK1、C1、M1、Y1の表面に静電潜像が形成される構成となっている。
この後、各々の現像器K4、C4、M4、Y4によって、感光体ドラムK1、C1、M1、Y1の表面にトナー像が形成され、各々に対応する転写用帯電手段K6、C6、M6、Y6により、記録紙に各々の色のトナー像が転写され、定着手段930により、記録紙に画像が定着される。
なお、クリーニング手段K5、C5、M5、Y5は、各々に対応した感光体ドラムK1、C1、M1、Y1の表面に残存する残留トナーを除去するものである。
なお、本実施例では、像担持体として感光体ドラムについて説明したが、像担持体としては、銀塩フィルムを用いた画像形成装置であってもよい。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同様の処理により可視化させることができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼き付け処理と同様の処理により印画紙に転写することが可能である。このような画像形成装置は、光製版装置や、CTスキャン画像などを描画する光描画装置として実施することが可能である。
また、像担持体としてビームスポットの熱エネルギーにより発色する発色媒体(ポジの印画紙)を用いた画像形成装置であってもよい。この場合においては、光走査により可視画像を直接像担持体に形成することが可能である。
本実施例によれば、実施例1〜5に記載の面発光レーザモジュールを書き込み光源として備えることにより、本来の用途として用いるべき光の光量低下をさせず、装置内で光量のモニタを行うことができ、安定した光出力で高品位画像の形成可能な画像形成装置を実現することが可能となる。
なお、上記画像形成装置の実施例は、発明の内容を限定するものではなく、従来のレーザプリンタ技術に基づいて当業者が任意に変更できる範囲の全ての構成を含むものとする。
[実施例9]《光学情報記録再生装置》(光ディスク装置、光ピックアップ装置)
次に、本発明の実施例9に係る光学機器の例として光情報記録再生装置(光ディスク装置)について説明する。
次に、本発明の実施例9に係る光学機器の例として光情報記録再生装置(光ディスク装置)について説明する。
本例の光情報記録再生装置(光ディスク装置)は、情報記録媒体(光ディスク)へのデータの書き込みや、情報記録媒体(光ディスク)に書き込まれたデータの再生に用いる光源として、実施例1〜5に係る光量の低下がなく安定した高信頼性の面発光レーザモジュールを光源ユニットとして用いたものである。これにより安定した高性能の光情報記録再生装置(光ディスク装置)を実現することができる。
[実施例10]《光送信モジュール》
次に、本発明の実施例10に係る光送信モジュールについて説明する。本実施例は、実施例1〜5に係る面発光レーザモジュールを光源とした光送信モジュールである。以下、本実施の例に係る光送信モジュールについて図面を用いて説明する。
次に、本発明の実施例10に係る光送信モジュールについて説明する。本実施例は、実施例1〜5に係る面発光レーザモジュールを光源とした光送信モジュールである。以下、本実施の例に係る光送信モジュールについて図面を用いて説明する。
図21は、光送信モジュールの概略図であり、同図(a)は単一の面発光レーザと単一の光ファイバを用いた光送信モジュールを示し、同図(b)は複数の光レーザからなる面発光レーザアレイと該複数の光レーザのそれぞれに対応する複数の光ファイバを用いた光送信モジュールを示している。
単一の面発光レーザを用いた光送信モジュール250は、同図(a)に示すように、面発光レーザ251(実施例1〜2に係る面発光レーザモジュール)から出射されるレーザ光252を光ファイバ(プラスチック光ファイバ(POF))253に入力し、他装置に伝送するモジュールである。
面発光レーザアレイを用いた光送信モジュール260は、同図(b)に示すように、面発光レーザアレイ261を構成するそれぞれの面発光レーザ(実施例3〜5に係る面発光レーザモジュール)から出射されるレーザ光262を対応する光ファイバ263に入力し、他装置に並列伝送するモジュールである。
本実施例においては、面発光レーザとして、実施例1〜5に係る信頼性の高い面発光レーザを用いているので、高信頼の光送信モジュールを実現できる。また、光ファイバとして安価なPOFを用いた場合低コストな光送信モジュールを実現でき、家庭用やオフィスの室内用および機器内などの短距離のデータ通信に有効である。
また、同図(b)に示した光送信モジュールを用いると、高速な並列伝送が可能となり、従来よりも多くのデータを同時に伝送できるようになった。
また、上記の場合は光発光レーザと光ファイバとを1対1に対応させているが、発振波長の異なる複数の面発光レーザ素子を1次元または2次元にアレイ状に配置して、波長多重送信することにより、伝送速度をさらに増大させることができる。
[実施例11]《光送受信モジュール》
次に、本発明の実施例11に係る光送受モジュールについて説明する。本実施例は、実施例1〜5に記載の面発光レーザモジュールを光源とした光送受信モジュールである。以下、本実施例に係る光送受信モジュールについて図面を用いて説明する。
次に、本発明の実施例11に係る光送受モジュールについて説明する。本実施例は、実施例1〜5に記載の面発光レーザモジュールを光源とした光送受信モジュールである。以下、本実施例に係る光送受信モジュールについて図面を用いて説明する。
図22は、光送受信モジュールの概略図であり、同図(a)は面発光レーザモジュールが単一の面発光レーザを有する場合の構成例であり、該面発光レーザモジュールにおける単一の面発光レーザと単一の受光素子(フォトダイオード)とそれぞれに対応する光ファイバを用いた光送受信モジュールを示し、同図(b)は面発光レーザモジュールが複数の面発光レーザ(実施例3〜5に係る面発光レーザモジュール)を有する場合の構成例であり、該複数の光レーザからなる面発光レーザアレイと複数の受光素子(フォトダイオード)とそれぞれに対応する光ファイバを用いた光送受信モジュールを示している。
単一の面発光レーザと単一の受光素子(フォトダイオード)を用いた光送受信モジュール270は、同図(a)に示すように、面発光レーザ271(実施例1〜2に係る面発光レーザモジュール)から出射されるレーザ光272を光ファイバ(プラスチック光ファイバ(POF))273に入力し、他装置に伝送するとともに、他装置から光ファイバ(プラスチック光ファイバ(POF))275を介して伝送されてきたレーザ光276を受光素子(フォトダイオード)277で受信するモジュールである。
面発光レーザアレイを用いた光送信モジュール280は、同図(b)に示すように、面発光レーザアレイ281を構成するそれぞれの面発光レーザ(実施例3〜5係る面発光レーザモジュール)から出射されるレーザ光282を対応する光ファイバ283に入力し、他装置に並列伝送するモジュールとともに、他装置から光ファイバ(プラスチック光ファイバ(POF))285を介して伝送されてきたレーザ光286を受光素子(フォトダイオード)アレイ287で受信するモジュールである。
本実施例においては、光源として実施例1〜5で説明した安定した高信頼性を有する面発光レーザモジュールを用いているので、安定した高信頼の光送受信モジュールを実現できる。また、光ファイバとして安価なPOFを用いた場合低コストな光送受信モジュールを実現でき、家庭用やオフィスの室内用および機器内などの短距離のデータ通信に有効である。
また、同図(b)に示した光送受信モジュールを用いると、高速な並列伝送が可能となり、従来よりも多くのデータを同時に伝送できるようになった。
また、上記の場合は光発光レーザと光ファイバとを1対1に対応させているが、発振波長の異なる複数の面発光レーザ素子を1次元または2次元にアレイ状に配置して、波長多重送信することにより、伝送速度をさらに増大させることができる。
[実施例12]《光通信システム》
次に、本発明の実施例9に係る光情報記録再生装置(光ディスク装置)について説明する。
次に、本発明の実施例9に係る光情報記録再生装置(光ディスク装置)について説明する。
実施例12に係る光通信システムは、実施例1〜5に係る面発光レーザモジュール、実施例10に係る光送信モジュール、あるいは、実施11に係る光送受信モジュールを用いた光通信システムである。
実施例12に係る光通信システムは、ミラーを内蔵した高性能の面発光レーザモジュール(実施例1〜5)、ミラーを内蔵した高性能の面発光レーザモジュールを用いた光送信モジュール(実施例10)、あるいは、ミラーを内蔵した高性能の面発光レーザモジュールを用いた光送受信モジュール(実施例11)を用いているので、安定した高性能の小型の光通信システムを実現でき、コンピュータなどの機器間伝送、さらに、機器内のボード間のデータ伝送、ボード内のLSI間、LSI内の素子間など、光インターコネクションとして、特に短距離通信に有効であり、超高速コンピュータシステムが可能となる。
なお、面発光レーザは、端面発光レーザに比べて桁違いに低消費電力化でき、2次元アレイ化が容易であるので、並列伝送型の光通信システムに適している。
なお、上述した実施例はあくまでも例示したものであって本発明の権利範囲を制限するものではない。本発明の権利範囲は、上記した実施例の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の構成と均等物とみなすことができる構成は全て含むものとする。
101:ベース
102:キャップ
103:窓ガラス
104,107:ポスト
105:面発光レーザを用いた発光素子
106:フォトダイオードなどの受光素子
108:ミラー可動機構(ミラー入射角度変更手段)
109:ミラー
109a:固定ミラー
109b:可動ミラー
205:一次元発光アレイ素子または二次元発光アレイ素子
205aa〜205hh:二次元配列された発光部
206a〜206h:205から出射されたレーザ光
207aa,207ah:ミラー上でのビーム形状
209:ミラーアレイ
209a〜209j:一次元配列のミラー
211aa,211ah,212aa,212ah:可動させるミラーの範囲
250:光送信モジュール
251:面発光型レーザ
252:レーザ光
253:光ファイバ(プラスチック光ファイバ(POF))
260:光送信モジュール
261:面発光型レーザアレイ
262:レーザ光
263:光ファイバ
270:光送受信モジュール
271:面発光型レーザ
272:レーザ光
273:光ファイバ(プラスチック光ファイバ(POF))
280:光送信モジュール
281:面発光型レーザアレイ
282:レーザ光
283:光ファイバ
285:光ファイバ(プラスチック光ファイバ(POF))
286:レーザ光
287:受光素子(フォトダイオード)アレイ
310:光源ユニット
311:カップリングレンズ
312:開口板(アパーチャ)
313:シリンドリカルレンズ
314:ポリゴンミラー
315:fθレンズ
316:トロイダルレンズ
317,318:ミラー
400:VCSEL駆動回路基板
401:面発光レーザモジュール
402:VCSEL駆動回路
403:制御回路
411,411a〜411d:VCSEL(発光素子)
421:フォトダイオード(受光素子)
431:ミラー可動機構制御回路
500:レーザプリンタ
600:露光装置
601:面発光レーザアレイ
602:コリメートレンズ
603:ハーフミラー
604:レンズ
605:光量センサ
606:アパーチャ
607:シリンダレンズ
608:折り返しミラー
609:回転多面鏡
610,610a:Fθレンズ
611,612:シリンダミラー
620:面発光レーザダイオードアレイ
621:ビームスプリッタ
622:光検出器
623:レーザ光
630:半導体レーザチップ
631:コリメートレンズ
632:平面鏡
633:フォトダイオード
640:半導体レーザ
641:レーザ発光部
642:絞り部材
643:コリメータレンズ
644:凹面反射部
645:フォトダイオード
650:半導体レーザチップ
651:コリメータレンズ
652:筺体
653:透明平板
654:ドーナツ型受光素子
660:レーザチップ
661:ウインドウガラス
662:ドーナツ型の受光素子
663:電極
670:面発光レーザ
671:光路変更手段(液体マイクロレンズアレイ)
672:カバーガラス
673:カップリングレンズ
674:折り返しミラー
675:光検出器
900:光走査装置
901:感光体ドラム
902:帯電チャージャ
903:現像ローラ
904:トナーカートリッジ
905:クリーニングブレード
906:給紙トレイ
907:給紙コロ
908:レジストローラ対
909:定着ローラ
910:排紙トレイ
911:転写チャージャ
912:排紙ローラ
914:除電ユニット
920:転写ベルト
930:定着手段
LA:面発光型レーザアレイ
VCSEL:面発光型レーザ
K1:ブラック(K)用の感光体ドラム
K2:ブラック(K)用の帯電器
K4:ブラック(K)用の現像器
K5:ブラック(K)用のクリーニング手段
K6:ブラック(K)用の転写用帯電手段
C1:シアン(C)用の感光体ドラム
C2:シアン(C)用の帯電器
C4:シアン(C)用の現像器
C5:シアン(C)用のクリーニング手段
C6:シアン(C)用の転写用帯電手段
M1:マゼンタ(M)用の感光体ドラム
M2:マゼンタ(M)用の帯電器
M4:マゼンタ(M)用の現像器
M5:マゼンタ(M)用のクリーニング手段
M6:マゼンタ(M)用の転写用帯電手段
Y1:イエロー(Y)用の感光体ドラム
Y2:イエロー(Y)用の帯電器
Y4:イエロー(Y)用の現像器
Y5:イエロー(Y)用のクリーニング手段
Y6:イエロー(Y)用の転写用帯電手段
102:キャップ
103:窓ガラス
104,107:ポスト
105:面発光レーザを用いた発光素子
106:フォトダイオードなどの受光素子
108:ミラー可動機構(ミラー入射角度変更手段)
109:ミラー
109a:固定ミラー
109b:可動ミラー
205:一次元発光アレイ素子または二次元発光アレイ素子
205aa〜205hh:二次元配列された発光部
206a〜206h:205から出射されたレーザ光
207aa,207ah:ミラー上でのビーム形状
209:ミラーアレイ
209a〜209j:一次元配列のミラー
211aa,211ah,212aa,212ah:可動させるミラーの範囲
250:光送信モジュール
251:面発光型レーザ
252:レーザ光
253:光ファイバ(プラスチック光ファイバ(POF))
260:光送信モジュール
261:面発光型レーザアレイ
262:レーザ光
263:光ファイバ
270:光送受信モジュール
271:面発光型レーザ
272:レーザ光
273:光ファイバ(プラスチック光ファイバ(POF))
280:光送信モジュール
281:面発光型レーザアレイ
282:レーザ光
283:光ファイバ
285:光ファイバ(プラスチック光ファイバ(POF))
286:レーザ光
287:受光素子(フォトダイオード)アレイ
310:光源ユニット
311:カップリングレンズ
312:開口板(アパーチャ)
313:シリンドリカルレンズ
314:ポリゴンミラー
315:fθレンズ
316:トロイダルレンズ
317,318:ミラー
400:VCSEL駆動回路基板
401:面発光レーザモジュール
402:VCSEL駆動回路
403:制御回路
411,411a〜411d:VCSEL(発光素子)
421:フォトダイオード(受光素子)
431:ミラー可動機構制御回路
500:レーザプリンタ
600:露光装置
601:面発光レーザアレイ
602:コリメートレンズ
603:ハーフミラー
604:レンズ
605:光量センサ
606:アパーチャ
607:シリンダレンズ
608:折り返しミラー
609:回転多面鏡
610,610a:Fθレンズ
611,612:シリンダミラー
620:面発光レーザダイオードアレイ
621:ビームスプリッタ
622:光検出器
623:レーザ光
630:半導体レーザチップ
631:コリメートレンズ
632:平面鏡
633:フォトダイオード
640:半導体レーザ
641:レーザ発光部
642:絞り部材
643:コリメータレンズ
644:凹面反射部
645:フォトダイオード
650:半導体レーザチップ
651:コリメータレンズ
652:筺体
653:透明平板
654:ドーナツ型受光素子
660:レーザチップ
661:ウインドウガラス
662:ドーナツ型の受光素子
663:電極
670:面発光レーザ
671:光路変更手段(液体マイクロレンズアレイ)
672:カバーガラス
673:カップリングレンズ
674:折り返しミラー
675:光検出器
900:光走査装置
901:感光体ドラム
902:帯電チャージャ
903:現像ローラ
904:トナーカートリッジ
905:クリーニングブレード
906:給紙トレイ
907:給紙コロ
908:レジストローラ対
909:定着ローラ
910:排紙トレイ
911:転写チャージャ
912:排紙ローラ
914:除電ユニット
920:転写ベルト
930:定着手段
LA:面発光型レーザアレイ
VCSEL:面発光型レーザ
K1:ブラック(K)用の感光体ドラム
K2:ブラック(K)用の帯電器
K4:ブラック(K)用の現像器
K5:ブラック(K)用のクリーニング手段
K6:ブラック(K)用の転写用帯電手段
C1:シアン(C)用の感光体ドラム
C2:シアン(C)用の帯電器
C4:シアン(C)用の現像器
C5:シアン(C)用のクリーニング手段
C6:シアン(C)用の転写用帯電手段
M1:マゼンタ(M)用の感光体ドラム
M2:マゼンタ(M)用の帯電器
M4:マゼンタ(M)用の現像器
M5:マゼンタ(M)用のクリーニング手段
M6:マゼンタ(M)用の転写用帯電手段
Y1:イエロー(Y)用の感光体ドラム
Y2:イエロー(Y)用の帯電器
Y4:イエロー(Y)用の現像器
Y5:イエロー(Y)用のクリーニング手段
Y6:イエロー(Y)用の転写用帯電手段
Claims (14)
- 面発光レーザからなる発光素子と、該発光素子から出射された光を反射するミラーと、該ミラーで反射された光を受光する受光素子と、前記発光素子から出射された光の前記ミラーへの入射角度を前記ミラーの全体または前記ミラーの一部で変更するミラー入射角度変更手段とを有し、
前記ミラー入射角度変更手段によるミラーへ出射された光の入射角度の変更により、光が前記受光素子に入射する状態と外部に出射される状態とを切り替えることを特徴とする面発光レーザモジュール。 - 前記発光素子および前記ミラーの入射角度を変更する箇所がともに一次元アレイで、かつ、両者の一次元アレイの配列方向が平行になるように設置されたことを特徴とする請求項1に記載の面発光レーザモジュール。
- 前記発光素子が二次元アレイ、前記ミラーへの入射角度を変更する箇所が一次元アレイで、かつ、前記ミラーへの入射角度を変更する箇所の一次元アレイの配列方向が、前記発光素子の二元アレイの配列方向のいずれか一方に平行になるように設置されたことを特徴とする請求項1に記載の面発光レーザモジュール。
- 前記発光素子および前記ミラーへの入射角度を変更する箇所がともに二次元アレイで、かつ、前記ミラーの入射角度を変更する箇所の二次元アレイの配列方向が、前記発光素子の二元アレイの配列方向と平行になるように設置されたことを特徴とする請求項1に記載の面発光レーザモジュール。
- 前記ミラー入射角度変更手段は、光量設定を行う発光素子から出射された光が前記受光素子に入射するように前記ミラーへの入射角度を制御するものであることを特徴とする請求項2から請求項4のいずれかに記載の面発光レーザモジュール。
- 前記ミラー入射角度変更手段は、光量設定を行う発光素子の光と光量設定を行う発光素子以外の発光素子の光を同時に点灯させ、光量設定を行う発光素子以外の発光素子の光を前記窓から外部に出力することを特徴とする請求項5に記載の面発光レーザモジュール。
- 前記発光素子からの光を前記受光素子に入射させるために入射角度を変更するミラーの面積を、前記発光素子からの光のビームプロファイルに合わせたことを特徴とする請求項3から請求項6のいずれかに記載の面発光レーザモジュール。
- 前記発光素子の光を前記受光素子に入射させる状態のミラーの角度を、前記ミラーに入射する前記発光素子の位置に応じて変更することを特徴とする請求項2から請求項7のいずれかに記載の面発光レーザモジュール。
- 請求項1から請求項8のいずれかに記載の面発光レーザモジュールを光源として用いたことを特徴とする光学装置。
- 請求項1から請求項8のいずれかに記載の面発光レーザモジュールと、該面発光レーザモジュールから出射された1または複数のレーザ光を偏向する偏向手段と、該偏向手段から出力された1または複数のレーザ光を被走査面上に集光する走査光学素子とを有することを特徴とする光走査装置。
- 光を平行光とするコリメートレンズと、平行光の中心の光を通過させるアパーチャを有する開口板を備え、
前記面発光レーザモジュールから出射された1または複数のレーザ光を該コリメートレンズと該開口板を介して前記偏向手段に入射させるようにしたことを特徴とする請求項10に記載の光走査装置。 - 請求項1から請求項8のいずれかに記載の面発光レーザモジュール、あるいは、請求項10または請求項11に記載の光走査装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
- 少なくとも一つの像担持体と、
前記少なくとも一つの像担持体に対して、画像情報によって変調された1または複数のレーザ光を走査する少なくとも一つの請求項10または11に記載の光走査装置とを備えたことを特徴とする請求項12に記載の画像形成装置。 - 前記画像情報はカラー画像情報であり、前記像担持体を該カラー画像情報の色要素毎に備えたことを特徴とする請求項13に記載の画像形成装置。
Priority Applications (1)
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JP2011058027A JP2012195434A (ja) | 2011-03-16 | 2011-03-16 | 面発光レーザモジュール、および該面発光レーザモジュールを用いた光走査装置、画像形成装置 |
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JP2011058027A JP2012195434A (ja) | 2011-03-16 | 2011-03-16 | 面発光レーザモジュール、および該面発光レーザモジュールを用いた光走査装置、画像形成装置 |
Publications (1)
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JP2012195434A true JP2012195434A (ja) | 2012-10-11 |
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Family Applications (1)
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JP2011058027A Withdrawn JP2012195434A (ja) | 2011-03-16 | 2011-03-16 | 面発光レーザモジュール、および該面発光レーザモジュールを用いた光走査装置、画像形成装置 |
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Country | Link |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014203110A1 (en) * | 2013-06-19 | 2014-12-24 | Primesense Ltd. | Integrated structured-light projector |
US10153614B1 (en) | 2017-08-31 | 2018-12-11 | Apple Inc. | Creating arbitrary patterns on a 2-D uniform grid VCSEL array |
CN113030912A (zh) * | 2019-12-09 | 2021-06-25 | 觉芯电子(无锡)有限公司 | 一种基于扫描振镜的激光雷达*** |
-
2011
- 2011-03-16 JP JP2011058027A patent/JP2012195434A/ja not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2014203110A1 (en) * | 2013-06-19 | 2014-12-24 | Primesense Ltd. | Integrated structured-light projector |
US9825425B2 (en) | 2013-06-19 | 2017-11-21 | Apple Inc. | Integrated structured-light projector comprising light-emitting elements on a substrate |
US10153614B1 (en) | 2017-08-31 | 2018-12-11 | Apple Inc. | Creating arbitrary patterns on a 2-D uniform grid VCSEL array |
CN113030912A (zh) * | 2019-12-09 | 2021-06-25 | 觉芯电子(无锡)有限公司 | 一种基于扫描振镜的激光雷达*** |
CN113030912B (zh) * | 2019-12-09 | 2024-05-28 | 觉芯电子(无锡)有限公司 | 一种基于扫描振镜的激光雷达*** |
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