JP2003149576A - 光走査ユニット及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents
光走査ユニット及びそれを備えた画像形成装置Info
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- JP2003149576A JP2003149576A JP2001344864A JP2001344864A JP2003149576A JP 2003149576 A JP2003149576 A JP 2003149576A JP 2001344864 A JP2001344864 A JP 2001344864A JP 2001344864 A JP2001344864 A JP 2001344864A JP 2003149576 A JP2003149576 A JP 2003149576A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体レーザの射出光量を増加させずに、合
成されるレーザ光の光量差をなくすことを課題とする。 【解決手段】 制御信号に基づいてレーザ光を射出する
半導体レーザ１ａ及び１ｂと、射出された各レーザ光を
平行光にするコリメータレンズ２ａ及び２ｂと、平行光
にされた各レーザ光を所望の光束径に絞って透過させる
絞り３ａ及び３ｂと、絞り３ｂを透過したレーザ光の偏
光方向を９０°回転する１／２波長板４と、各レーザ光
を合成する合成手段としてのプリズム５及び偏光ビーム
スプリッタ６と、合成されたレーザ光を円偏光にする１
／４波長板７と、円偏光にされたレーザ光をポリゴンミ
ラー９上で紙面垂直方向の副走査方向に集光するシリン
ドリカルレンズ８と、集光された光を偏向するポリゴン
ミラー９と、を備えている。
成されるレーザ光の光量差をなくすことを課題とする。 【解決手段】 制御信号に基づいてレーザ光を射出する
半導体レーザ１ａ及び１ｂと、射出された各レーザ光を
平行光にするコリメータレンズ２ａ及び２ｂと、平行光
にされた各レーザ光を所望の光束径に絞って透過させる
絞り３ａ及び３ｂと、絞り３ｂを透過したレーザ光の偏
光方向を９０°回転する１／２波長板４と、各レーザ光
を合成する合成手段としてのプリズム５及び偏光ビーム
スプリッタ６と、合成されたレーザ光を円偏光にする１
／４波長板７と、円偏光にされたレーザ光をポリゴンミ
ラー９上で紙面垂直方向の副走査方向に集光するシリン
ドリカルレンズ８と、集光された光を偏向するポリゴン
ミラー９と、を備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光走査ユニット及
びそれを備えた画像形成装置に関し、特に、プリンタ、
スキャナ、ＦＡＸ等に用いられる光走査ユニット及びそ
れを備えた画像形成装置に関する。
びそれを備えた画像形成装置に関し、特に、プリンタ、
スキャナ、ＦＡＸ等に用いられる光走査ユニット及びそ
れを備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、プリンタ等に用いられる光走査ユ
ニットは、例えば、レーザの複数の光源から射出された
光を、コリメータレンズにより平行な光にし、アパーチ
ャーにより絞り、光学素子により合成した後、ポリゴン
ミラー等により進行方向を変えている。
ニットは、例えば、レーザの複数の光源から射出された
光を、コリメータレンズにより平行な光にし、アパーチ
ャーにより絞り、光学素子により合成した後、ポリゴン
ミラー等により進行方向を変えている。
【０００３】ポリゴンミラーの反射光は、射出された光
を結像レンズ系等によって被走査面に光スポットとして
結像されている。
を結像レンズ系等によって被走査面に光スポットとして
結像されている。
【０００４】図１０は特許第２９４２７２１号に記載さ
れているマルチビーム走査装置の概略を示す斜視図であ
る。この公報に記載されるマルチビーム走査装置でも、
複数の半導体レーザから射出されたレーザ光が、コリメ
ータレンズで平行光にされた後、光学素子を透過して合
成されている。１回の走査で複数の走査線を描けるた
め、レーザビームプリンタやデジタル複写機などの処理
の高速化が進められる装置で広く使用されている。
れているマルチビーム走査装置の概略を示す斜視図であ
る。この公報に記載されるマルチビーム走査装置でも、
複数の半導体レーザから射出されたレーザ光が、コリメ
ータレンズで平行光にされた後、光学素子を透過して合
成されている。１回の走査で複数の走査線を描けるた
め、レーザビームプリンタやデジタル複写機などの処理
の高速化が進められる装置で広く使用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来、上記の光走査ユ
ニット等で用いられる半導体レーザは、波長が７８０ｎ
ｍ程度の赤外線又は波長６７５ｎｍ程度の可視光線を射
出していた。近年は形成される画像がより高解像化され
ることが要求されているため、微小スポット形状が得ら
れる５００ｎｍ以下の短波長の光を射出することが要求
されている。
ニット等で用いられる半導体レーザは、波長が７８０ｎ
ｍ程度の赤外線又は波長６７５ｎｍ程度の可視光線を射
出していた。近年は形成される画像がより高解像化され
ることが要求されているため、微小スポット形状が得ら
れる５００ｎｍ以下の短波長の光を射出することが要求
されている。
【０００６】ところが、光学素子には、短波長になるに
従い内部吸収によりレーザ光の透過率を低下させる材料
が用いられていることが多い。この場合、光学素子を通
過する距離が長くなるほど透過する光の光量が減るの
で、５００ｎｍ程度以下の短波長の光を用いて合成した
場合、合成光における光量のバランスが崩れてしまう。
従い内部吸収によりレーザ光の透過率を低下させる材料
が用いられていることが多い。この場合、光学素子を通
過する距離が長くなるほど透過する光の光量が減るの
で、５００ｎｍ程度以下の短波長の光を用いて合成した
場合、合成光における光量のバランスが崩れてしまう。
【０００７】これを防止するため、光学素子を通過する
距離が長いレーザ光の光量を無理に上げて光量差をなく
すようにすると、それを発するレーザの温度が上昇し、
モードポップと呼ばれる波長シフトを生じる。そのた
め、各レーザが発する光に波長差が生じ、走査結像レン
ズの倍率色収差に起因する主走査方向のジッターが発生
していた。また、レーザパワーを無理に上げた状態で使
用していると、レーザの寿命が短くなるという問題もあ
った。
距離が長いレーザ光の光量を無理に上げて光量差をなく
すようにすると、それを発するレーザの温度が上昇し、
モードポップと呼ばれる波長シフトを生じる。そのた
め、各レーザが発する光に波長差が生じ、走査結像レン
ズの倍率色収差に起因する主走査方向のジッターが発生
していた。また、レーザパワーを無理に上げた状態で使
用していると、レーザの寿命が短くなるという問題もあ
った。
【０００８】そこで、本発明は、半導体レーザの射出光
量を増加させずに、合成されるレーザ光の光量差をなく
すことを課題とする。
量を増加させずに、合成されるレーザ光の光量差をなく
すことを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明は、複数の光源から射出される光を合成し
てからミラーで反射することによって反射光を被走査面
上に走査する光走査ユニットにおいて、前記光を合成す
る合成手段を備え、前記合成手段内の光の光路差に基づ
いて生じる光量差をなくすように、前記光源から射出す
る光の放射角を調整することを特徴とする。
めに、本発明は、複数の光源から射出される光を合成し
てからミラーで反射することによって反射光を被走査面
上に走査する光走査ユニットにおいて、前記光を合成す
る合成手段を備え、前記合成手段内の光の光路差に基づ
いて生じる光量差をなくすように、前記光源から射出す
る光の放射角を調整することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。
の実施の形態について説明する。
【００１１】（実施形態１）
［構成の説明］図１は本発明の実施形態１の光走査ユニ
ットの概略構成図である。本実施形態の光走査ユニット
は、画像データ等に基づく制御信号に基づいてレーザ光
を射出する半導体レーザ１ａ及び１ｂと、射出された各
レーザ光を平行光にするコリメータレンズ２ａ及び２ｂ
と、平行光にされた各レーザ光を所望のスポット径に絞
って透過させる絞り３ａ及び３ｂと、絞り３ｂを透過し
たレーザ光の偏光方向を９０°回転する１／２波長板４
と、各レーザ光を合成する合成手段としてのプリズム５
及び偏光ビームスプリッタ６と、合成されたレーザ光を
円偏光にする１／４波長板７と、円偏光にされたレーザ
光をポリゴンミラー９上で紙面垂直方向の副走査方向に
集光するシリンドリカルレンズ８と、集光された光を偏
向するポリゴンミラー９とを備えている。
ットの概略構成図である。本実施形態の光走査ユニット
は、画像データ等に基づく制御信号に基づいてレーザ光
を射出する半導体レーザ１ａ及び１ｂと、射出された各
レーザ光を平行光にするコリメータレンズ２ａ及び２ｂ
と、平行光にされた各レーザ光を所望のスポット径に絞
って透過させる絞り３ａ及び３ｂと、絞り３ｂを透過し
たレーザ光の偏光方向を９０°回転する１／２波長板４
と、各レーザ光を合成する合成手段としてのプリズム５
及び偏光ビームスプリッタ６と、合成されたレーザ光を
円偏光にする１／４波長板７と、円偏光にされたレーザ
光をポリゴンミラー９上で紙面垂直方向の副走査方向に
集光するシリンドリカルレンズ８と、集光された光を偏
向するポリゴンミラー９とを備えている。
【００１２】各半導体レーザ１ａ及び１ｂは、窒化ガリ
ウム等の材料で製造される半導体レーザで、発振波長は
約４０８ｎｍである。半導体レーザ１ａは反射面５ａに
対しＳ偏光の光を射出するように配置されており、半導
体レーザ１ｂは合成境界面６ａに対しＳ偏光の光を射出
するように配置されている。半導体レーザの数は２つに
限定される必要はない。例えば、モノリシックなマルチ
ビームレーザを２個に合成したものや、シングルレーザ
を４個合成したものを使用しても構わない。
ウム等の材料で製造される半導体レーザで、発振波長は
約４０８ｎｍである。半導体レーザ１ａは反射面５ａに
対しＳ偏光の光を射出するように配置されており、半導
体レーザ１ｂは合成境界面６ａに対しＳ偏光の光を射出
するように配置されている。半導体レーザの数は２つに
限定される必要はない。例えば、モノリシックなマルチ
ビームレーザを２個に合成したものや、シングルレーザ
を４個合成したものを使用しても構わない。
【００１３】図２及び図３は、図１の半導体レーザ１ａ
及び１ｂが射出するレーザ光のビーム拡がり角（ファー
フィールドパターンｆｆｐ）と光強度分布との関係につ
いて示したグラフである。図２は半導体レーザ１ａが射
出するレーザ光について示し、図３は半導体レーザ１ｂ
が射出するレーザ光について示している。各図におい
て、横軸はレーザ光のビーム拡がり角を示し、縦軸は光
強度を示している。ビーム拡がり角はレーザ光の中心軸
における強度を１００％としたとき、その強度が５０％
になる放射角を意味する。偏光方向と平行な方向のビー
ム拡がり角をθ‖、偏光方向と垂直な方向のビーム拡が
り角をθ⊥とすると、図２ではθ‖が５°程度、θ⊥が
２１°程度、図３ではθ‖が１６°程度、θ⊥が３４°
程度である。
及び１ｂが射出するレーザ光のビーム拡がり角（ファー
フィールドパターンｆｆｐ）と光強度分布との関係につ
いて示したグラフである。図２は半導体レーザ１ａが射
出するレーザ光について示し、図３は半導体レーザ１ｂ
が射出するレーザ光について示している。各図におい
て、横軸はレーザ光のビーム拡がり角を示し、縦軸は光
強度を示している。ビーム拡がり角はレーザ光の中心軸
における強度を１００％としたとき、その強度が５０％
になる放射角を意味する。偏光方向と平行な方向のビー
ム拡がり角をθ‖、偏光方向と垂直な方向のビーム拡が
り角をθ⊥とすると、図２ではθ‖が５°程度、θ⊥が
２１°程度、図３ではθ‖が１６°程度、θ⊥が３４°
程度である。
【００１４】この条件で、コリメータレンズ３ａ又は３
ｂの焦点距離ｆを２０ｍｍ程度とし、絞り３ａ又は３ｂ
を紙面と平行な方向の主走査方向（長径）を３．５ｍ
ｍ、紙面と垂直な方向の副走査方向（短径）を２．０ｍ
ｍ程度の楕円状として、この順でレーザ光を透過させた
場合のカップリング効率（絞りを通過する光量）を計算
すると、半導体レーザ１ａから射出されたレーザ光のカ
ップリング効率は２９．６０％程度となるのに対し、半
導体レーザ１ｂから射出されたレーザ光のカップリング
効率は７．０３％程度となる。
ｂの焦点距離ｆを２０ｍｍ程度とし、絞り３ａ又は３ｂ
を紙面と平行な方向の主走査方向（長径）を３．５ｍ
ｍ、紙面と垂直な方向の副走査方向（短径）を２．０ｍ
ｍ程度の楕円状として、この順でレーザ光を透過させた
場合のカップリング効率（絞りを通過する光量）を計算
すると、半導体レーザ１ａから射出されたレーザ光のカ
ップリング効率は２９．６０％程度となるのに対し、半
導体レーザ１ｂから射出されたレーザ光のカップリング
効率は７．０３％程度となる。
【００１５】なお、被走査面上での光スポットは主走査
方向に絞られた長円状にする必要があり、そのため、絞
り３ａ及び３ｂは図１の主走査方向に長い楕円状になっ
ている。
方向に絞られた長円状にする必要があり、そのため、絞
り３ａ及び３ｂは図１の主走査方向に長い楕円状になっ
ている。
【００１６】走査レンズは主走査と副走査でパワーが異
なることが一般的であり、主走査方向のスポット径を副
走査方向より絞るためには、主走査方向の射出Ｆナンバ
ーを副走査より明るく設定する必要がある。そのため、
絞りの形状を主副で異なる楕円状にしている。
なることが一般的であり、主走査方向のスポット径を副
走査方向より絞るためには、主走査方向の射出Ｆナンバ
ーを副走査より明るく設定する必要がある。そのため、
絞りの形状を主副で異なる楕円状にしている。
【００１７】１／２波長板４は、絞り３ｂと偏光ビーム
スプリッタ６との間に配置されている。１／２波長板４
は偏光方向を９０°回転させようとしているが、製造誤
差及び配置誤差などにより入射光のすべてが偏光方向を
９０°回転されることはなく、回転後の光量に損失が出
る場合がある。それゆえ、半導体レーザ１ａ側よりも半
導体レーザ１ｂ側に配置することにより、全体としての
光量のバランスをとるようにしている。
スプリッタ６との間に配置されている。１／２波長板４
は偏光方向を９０°回転させようとしているが、製造誤
差及び配置誤差などにより入射光のすべてが偏光方向を
９０°回転されることはなく、回転後の光量に損失が出
る場合がある。それゆえ、半導体レーザ１ａ側よりも半
導体レーザ１ｂ側に配置することにより、全体としての
光量のバランスをとるようにしている。
【００１８】プリズム５及び偏光ビームスプリッタ６
は、光学樹脂又は光学ガラスを材料としている。プリズ
ム５の反射面５ａに対向する面と偏光ビームスプリッタ
６の合成境界面６ａとで接するように配置されている。
プリズム５は反射面５ａを有しており、半導体レーザ１
ａから射出された光を偏光方向を変えずに、９０°で偏
向ビームスプリッタ６側に反射する。偏光ビームスプリ
ッタ６には合成境界面６ａが形成されている。反射面５
ａで反射された光と、半導体レーザ１ｂから射出された
光とはここで合成される。合成境界面６ａは、Ｓ偏光を
反射し、Ｐ偏光を透過する。一般にこのような偏光ビー
ムスプリッタは、高屈折率の誘電体膜と低屈折率の誘電
体膜とを交互に積層したものから構成される。高屈折率
の材料としてはＺｎＳなどがあげられ、低屈折率の材料
としてはＮａ3ＡｌＦ6などがあげられる。
は、光学樹脂又は光学ガラスを材料としている。プリズ
ム５の反射面５ａに対向する面と偏光ビームスプリッタ
６の合成境界面６ａとで接するように配置されている。
プリズム５は反射面５ａを有しており、半導体レーザ１
ａから射出された光を偏光方向を変えずに、９０°で偏
向ビームスプリッタ６側に反射する。偏光ビームスプリ
ッタ６には合成境界面６ａが形成されている。反射面５
ａで反射された光と、半導体レーザ１ｂから射出された
光とはここで合成される。合成境界面６ａは、Ｓ偏光を
反射し、Ｐ偏光を透過する。一般にこのような偏光ビー
ムスプリッタは、高屈折率の誘電体膜と低屈折率の誘電
体膜とを交互に積層したものから構成される。高屈折率
の材料としてはＺｎＳなどがあげられ、低屈折率の材料
としてはＮａ3ＡｌＦ6などがあげられる。
【００１９】図４は、図１のプリズム５又は偏光ビーム
スプリッタ６を光学樹脂を材料として製造した場合の透
過光の波長と透過率（厚みｔ＝３．０ｍｍ）との関係に
ついて示す図である。図４において、横軸は入射光の波
長を示し、縦軸は透過率を示している。ＡはＺＥＯＮＥ
Ｘ４８０（商品名 日本ゼオン製）を材料として製造し
たもの、Ｂはポリカーボネート（ＰＣ；Ｔｅｉｊｉｎ
Ｐａｎｌｉｔｅ Ｌ１２５０）を材料として製造したも
の、ＣはＰＭＭＡ（Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ Ｒａｙｏｎ
Ａｃｒｙｐｅｔ ＶＨ）を材料として製造したものに
ついて示している。
スプリッタ６を光学樹脂を材料として製造した場合の透
過光の波長と透過率（厚みｔ＝３．０ｍｍ）との関係に
ついて示す図である。図４において、横軸は入射光の波
長を示し、縦軸は透過率を示している。ＡはＺＥＯＮＥ
Ｘ４８０（商品名 日本ゼオン製）を材料として製造し
たもの、Ｂはポリカーボネート（ＰＣ；Ｔｅｉｊｉｎ
Ｐａｎｌｉｔｅ Ｌ１２５０）を材料として製造したも
の、ＣはＰＭＭＡ（Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ Ｒａｙｏｎ
Ａｃｒｙｐｅｔ ＶＨ）を材料として製造したものに
ついて示している。
【００２０】図４に示すように、赤外レーザの射出波長
である７８０ｎｍ付近又は可視レーザの射出波長である
６７５ｎｍ付近に比べて、窒化ガリウム系の短波長レー
ザの射出波長である４００ｎｍ付近から、透過率が次第
に減少している。光学ガラスを材料として製造した場合
においても、同様に短波長になるに従い透過率が低下す
ることが知られている。
である７８０ｎｍ付近又は可視レーザの射出波長である
６７５ｎｍ付近に比べて、窒化ガリウム系の短波長レー
ザの射出波長である４００ｎｍ付近から、透過率が次第
に減少している。光学ガラスを材料として製造した場合
においても、同様に短波長になるに従い透過率が低下す
ることが知られている。
【００２１】一般に光学素子の透過率は数式１で示すよ
うに、その反射係数Ｐ（表面反射成分）及び内部透過率
τの積で与えられる。 全透過率Ｔ（λ）＝Ｐ（λ）×τ（λ） … （１） 反射係数Ｐ（λ）は光学素子の屈折率ｎ（λ）に依存
し、以下の数式で表現できる。 反射係数Ｐ（λ）＝２・ｎ（λ）／（ｎ（λ）2＋１） … （２） また、内部透過率τ（λ）は光学素子の厚さｔに依存
し、基準とする厚さの内部透過率をτ1（λ）として、
ランバードの法則より次の数式が成立する。
うに、その反射係数Ｐ（表面反射成分）及び内部透過率
τの積で与えられる。 全透過率Ｔ（λ）＝Ｐ（λ）×τ（λ） … （１） 反射係数Ｐ（λ）は光学素子の屈折率ｎ（λ）に依存
し、以下の数式で表現できる。 反射係数Ｐ（λ）＝２・ｎ（λ）／（ｎ（λ）2＋１） … （２） また、内部透過率τ（λ）は光学素子の厚さｔに依存
し、基準とする厚さの内部透過率をτ1（λ）として、
ランバードの法則より次の数式が成立する。
【００２２】
内部透過率τ2（λ）＝τ1（λ）t2/t1 … （３）
ＺＥＯＮＥＸ４８０を材料として厚さ約３ｍｍの光学素
子を製造した場合、図４より全透過率Ｔ（４０８ｎｍ）
は０．９０２程度となる。この材料の波長４０８ｎｍの
光に対する屈折率ｎが１．５４０２なので、内部透過率
τ1（４０８ｎｍ）は０．９８７程度となる。
子を製造した場合、図４より全透過率Ｔ（４０８ｎｍ）
は０．９０２程度となる。この材料の波長４０８ｎｍの
光に対する屈折率ｎが１．５４０２なので、内部透過率
τ1（４０８ｎｍ）は０．９８７程度となる。
【００２３】したがって、プリズム５及び偏光ビームス
プリッタ６を透過する距離の差ΔＬを１８ｍｍ程度とす
ると、数式３より内部透過率τ2＝τ1（４０８ｎｍ）
18/3は０．９２７程度となり、これらを透過する距離の
差により７．３％程度の光量差が生じる。
プリッタ６を透過する距離の差ΔＬを１８ｍｍ程度とす
ると、数式３より内部透過率τ2＝τ1（４０８ｎｍ）
18/3は０．９２７程度となり、これらを透過する距離の
差により７．３％程度の光量差が生じる。
【００２４】また、ポリカーボネート（ＰＣ）を材料と
して、同様にプリズム５及び偏光ビームスプリッタ６を
製造した場合、内部透過率τ1（４０８ｎｍ）は０．９
６１程度で、τ2（４０８ｎｍ）は０．７８９程度とな
って、これらを透過する距離の差により２１．１％程度
の光量差が生じる。
して、同様にプリズム５及び偏光ビームスプリッタ６を
製造した場合、内部透過率τ1（４０８ｎｍ）は０．９
６１程度で、τ2（４０８ｎｍ）は０．７８９程度とな
って、これらを透過する距離の差により２１．１％程度
の光量差が生じる。
【００２５】複数のレーザ光を用いて画像を形成する場
合、これらのレーザ光において光量差があると各画像に
濃淡が生じる。そのため、この光量差をなくす必要があ
り、本実施形態では、プリズム５及び偏光ビームスプリ
ッタ６を透過する距離が長い方のレーザ光のビーム拡が
り角を狭くすることによって、この光量差をなくしてい
る。
合、これらのレーザ光において光量差があると各画像に
濃淡が生じる。そのため、この光量差をなくす必要があ
り、本実施形態では、プリズム５及び偏光ビームスプリ
ッタ６を透過する距離が長い方のレーザ光のビーム拡が
り角を狭くすることによって、この光量差をなくしてい
る。
【００２６】ポリゴンミラー９で反射された光を被走査
面上で結像する結像レンズ系は、等角速度で偏向された
レーザ光を所定の間隔で配置された被走査面上に等速度
で走査させるｆθ特性を有し、全走査域に亘って微小な
光スポットを形成するように像面湾曲が良好に補正され
ることが必要とされる。なお、ポリゴンミラー９に代え
てガルバノミラーを用いてもよい。
面上で結像する結像レンズ系は、等角速度で偏向された
レーザ光を所定の間隔で配置された被走査面上に等速度
で走査させるｆθ特性を有し、全走査域に亘って微小な
光スポットを形成するように像面湾曲が良好に補正され
ることが必要とされる。なお、ポリゴンミラー９に代え
てガルバノミラーを用いてもよい。
【００２７】また、ポリゴンミラー９は、ミラー面にお
ける加工誤差があったり、回転軸が振動したりするた
め、多くの結像レンズ系には副走査方向の走査位置のず
れである面倒れを補正する倒れ補正手段がある。倒れ補
正手段は、副走査断面においてポリゴンミラー９と被走
査面とを光学的共役関係にすることで、ポリゴンミラー
９における面倒れを補正している。このため、結像レン
ズ系は、主走査方向と副走査方向とで異なる結像特性を
有するアナモフィクレンズ系となっている場合が多い。
ける加工誤差があったり、回転軸が振動したりするた
め、多くの結像レンズ系には副走査方向の走査位置のず
れである面倒れを補正する倒れ補正手段がある。倒れ補
正手段は、副走査断面においてポリゴンミラー９と被走
査面とを光学的共役関係にすることで、ポリゴンミラー
９における面倒れを補正している。このため、結像レン
ズ系は、主走査方向と副走査方向とで異なる結像特性を
有するアナモフィクレンズ系となっている場合が多い。
【００２８】［動作の説明］図１において、半導体レー
ザ１ａ及び１ｂは画像データ等に基づく制御信号が入力
するとレーザ光を射出する。コリメータレンズ２ａ及び
２ｂは、射出されたレーザ光が入射するとそれらを平行
にする。絞り３ａ及び３ｂは、平行にされたレーザ光が
入射するとそれらを所望の光束径に絞る。１／２波長板
４は、絞り３ｂで絞られたレーザ光が入射すると、それ
らの偏光方向を９０°回転させて、Ｐ偏光とする。
ザ１ａ及び１ｂは画像データ等に基づく制御信号が入力
するとレーザ光を射出する。コリメータレンズ２ａ及び
２ｂは、射出されたレーザ光が入射するとそれらを平行
にする。絞り３ａ及び３ｂは、平行にされたレーザ光が
入射するとそれらを所望の光束径に絞る。１／２波長板
４は、絞り３ｂで絞られたレーザ光が入射すると、それ
らの偏光方向を９０°回転させて、Ｐ偏光とする。
【００２９】プリズム５は、絞り３ａで絞られたレーザ
光が入射すると反射面５ａで偏光ビームスプリッタ６が
ある方に９０°で全反射する。合成境界面６ａは、反射
面５ａで反射されたレーザ光及び偏光ビームスプリッタ
６を透過したレーザ光が到達するとそれらを合成する。
光が入射すると反射面５ａで偏光ビームスプリッタ６が
ある方に９０°で全反射する。合成境界面６ａは、反射
面５ａで反射されたレーザ光及び偏光ビームスプリッタ
６を透過したレーザ光が到達するとそれらを合成する。
【００３０】１／４波長板７は、合成されたレーザ光が
入射するとそれを円偏光とする。シリンドリカルレンズ
８は、円偏光となったレーザ光が入射すると、それをポ
リゴンミラー９上で紙面垂直方向である副走査方向に集
光する。ポリゴンミラー９は副走査方向に集光されたレ
ーザ光が入射すると、それを図示しない結像レンズ系に
反射する。結像レンズ系は、反射されたレーザ光が入射
するとこれを被走査面上に、主走査方向に絞られた長円
状の光スポットに結像する。
入射するとそれを円偏光とする。シリンドリカルレンズ
８は、円偏光となったレーザ光が入射すると、それをポ
リゴンミラー９上で紙面垂直方向である副走査方向に集
光する。ポリゴンミラー９は副走査方向に集光されたレ
ーザ光が入射すると、それを図示しない結像レンズ系に
反射する。結像レンズ系は、反射されたレーザ光が入射
するとこれを被走査面上に、主走査方向に絞られた長円
状の光スポットに結像する。
【００３１】（実施形態２）図５は本発明の実施形態２
の光走査ユニットの構成を示す概略構成図である。図５
では、図１に示した１／２波長板４を除くとともに、半
導体レーザ１ｂに代えて合成境界面６ａに対しＰ偏光を
射出する半導体レーザ５１ｂを備えている。図５におい
て、図１に示した部分と同じ部分には同一符号を付して
いる。
の光走査ユニットの構成を示す概略構成図である。図５
では、図１に示した１／２波長板４を除くとともに、半
導体レーザ１ｂに代えて合成境界面６ａに対しＰ偏光を
射出する半導体レーザ５１ｂを備えている。図５におい
て、図１に示した部分と同じ部分には同一符号を付して
いる。
【００３２】半導体レーザ１ａ及び５１ｂのビーム拡が
り角がともにθ‖が１０°程度、θ⊥が２８°程度であ
るとし、焦点距離ｆが２０ｍｍ程度のコリメータレンズ
２ａ及び２ｂと主走査方向３．５ｍｍ程度、副走査方向
２．０ｍｍ程度の楕円絞り３ａ又は３ｂを用いた場合の
カップリング効率を計算すると、半導体レーザ１ａから
射出されたレーザ光では１３．１２％程度となり、半導
体レーザ５１ｂから射出されたレーザ光では１２．００
％程度となる。
り角がともにθ‖が１０°程度、θ⊥が２８°程度であ
るとし、焦点距離ｆが２０ｍｍ程度のコリメータレンズ
２ａ及び２ｂと主走査方向３．５ｍｍ程度、副走査方向
２．０ｍｍ程度の楕円絞り３ａ又は３ｂを用いた場合の
カップリング効率を計算すると、半導体レーザ１ａから
射出されたレーザ光では１３．１２％程度となり、半導
体レーザ５１ｂから射出されたレーザ光では１２．００
％程度となる。
【００３３】このように、半導体レーザ５１ｂが射出す
るレーザ光の偏光方向を変えることで、各半導体レーザ
１ａ又は５１ｂの射出光量を変えずに、偏光ビームスプ
リッタ６に入射する光量を調整している。こうすること
で、半導体レーザ１ａの射出光量をあげずにこれらを透
過する距離の差に起因する光量差をなくすようにしてい
る。
るレーザ光の偏光方向を変えることで、各半導体レーザ
１ａ又は５１ｂの射出光量を変えずに、偏光ビームスプ
リッタ６に入射する光量を調整している。こうすること
で、半導体レーザ１ａの射出光量をあげずにこれらを透
過する距離の差に起因する光量差をなくすようにしてい
る。
【００３４】（実施形態３）図６は本発明の実施形態３
の光走査ユニットの一部を示す概略構成図である。図６
では、図１に示す合成境界面６ａの構成を、高屈折率の
誘電体膜と低屈折率の誘電体膜とを交互に積層したもの
としている。高屈折率の材料としてはＺｎＳなどがあげ
られ、低屈折率の材料としてはＮａ3ＡｌＦ6などがあげ
られる。これらの材料及び膜厚を選択して、４０８ｎｍ
程度の波長を有する光に対するＳ偏光の反射率ＲをＰ偏
光の透過率Ｔよりも高くし、各レーザ光の光量差がなく
なるように調整している。図６において、図１に示した
部分と同じ部分には同一符号を付すものとする。
の光走査ユニットの一部を示す概略構成図である。図６
では、図１に示す合成境界面６ａの構成を、高屈折率の
誘電体膜と低屈折率の誘電体膜とを交互に積層したもの
としている。高屈折率の材料としてはＺｎＳなどがあげ
られ、低屈折率の材料としてはＮａ3ＡｌＦ6などがあげ
られる。これらの材料及び膜厚を選択して、４０８ｎｍ
程度の波長を有する光に対するＳ偏光の反射率ＲをＰ偏
光の透過率Ｔよりも高くし、各レーザ光の光量差がなく
なるように調整している。図６において、図１に示した
部分と同じ部分には同一符号を付すものとする。
【００３５】（実施形態４）図７は本発明の実施形態４
の光走査ユニットの一部を示す概略構成図である。図７
では、図１において、合成境界面６ａの構成を、入射光
を透過光と反射光とに５０対５０位で分離するハーフミ
ラーを、反射率Ｒを透過率Ｔよりも高く設定すること
で、光量差がなくなるように構成としている。これは、
金属のみ、金属と誘電体、誘電体のみから成るものがあ
るが、いずれを用いてもよい。金属としてはクロムなど
が、誘電体としてはＭｇＦ2、ＴｉＯ2などが使用され
る。図７において、図１に示した部分と同じ部分には同
一符号を付すものとする。
の光走査ユニットの一部を示す概略構成図である。図７
では、図１において、合成境界面６ａの構成を、入射光
を透過光と反射光とに５０対５０位で分離するハーフミ
ラーを、反射率Ｒを透過率Ｔよりも高く設定すること
で、光量差がなくなるように構成としている。これは、
金属のみ、金属と誘電体、誘電体のみから成るものがあ
るが、いずれを用いてもよい。金属としてはクロムなど
が、誘電体としてはＭｇＦ2、ＴｉＯ2などが使用され
る。図７において、図１に示した部分と同じ部分には同
一符号を付すものとする。
【００３６】（実施形態５）図８は本発明の実施形態５
の光走査ユニットの一部を示す概略構成図である。図８
では、図１において、１／２波長板４と絞り３ｂとの間
に減光フィルタ８８を配置している。このように減光フ
ィルタ８８を配置することで、偏光ビームスプリッタ６
に入射する光量を減らし、合成境界面６ａに到達すると
きの各レーザ光の光量差がなくなるように調整してい
る。減光フィルタ８８はこの位置以外に、半導体レーザ
１ｂと偏光ビームスプリッタ６との間であれば、例え
ば、半導体レーザ１ｂとコリメータレンズ２ｂとの間等
に配置してもよい。図８において、図１に示した部分と
同じ部分には同一符号を付すものとする。
の光走査ユニットの一部を示す概略構成図である。図８
では、図１において、１／２波長板４と絞り３ｂとの間
に減光フィルタ８８を配置している。このように減光フ
ィルタ８８を配置することで、偏光ビームスプリッタ６
に入射する光量を減らし、合成境界面６ａに到達すると
きの各レーザ光の光量差がなくなるように調整してい
る。減光フィルタ８８はこの位置以外に、半導体レーザ
１ｂと偏光ビームスプリッタ６との間であれば、例え
ば、半導体レーザ１ｂとコリメータレンズ２ｂとの間等
に配置してもよい。図８において、図１に示した部分と
同じ部分には同一符号を付すものとする。
【００３７】（実施形態６）
［構成の説明］図９は、本発明の実施形態６の画像形成
装置を副走査方向から見た断面図である。光走査ユニッ
ト１００には、図１等に示す光走査ユニットが使用され
ている。
装置を副走査方向から見た断面図である。光走査ユニッ
ト１００には、図１等に示す光走査ユニットが使用され
ている。
【００３８】図９において、本実施形態の画像形成装置
は、入力されたコードデータＤｃを画像データ（ドット
データ）Ｄｉに変換するプリンタコントローラ１１１
と、感光体ドラム１０１に電荷を帯電させる帯電ローラ
１０２と、プリンタコントローラ１１１で変換された画
像データＤｉに基づいて変調された走査光１０３で、感
光体ドラム１０１に静電潜像を形成する光走査ユニット
１００と、静電潜像にトナーを付着させてトナー像とす
る現像器１０７と、トナー像を用紙１１２に転写する転
写ローラ１０８と、転写されたトナー像を定着させる定
着器１２０と、定着された用紙１１２を排紙する排紙ロ
ーラ１１６と、を備えている。
は、入力されたコードデータＤｃを画像データ（ドット
データ）Ｄｉに変換するプリンタコントローラ１１１
と、感光体ドラム１０１に電荷を帯電させる帯電ローラ
１０２と、プリンタコントローラ１１１で変換された画
像データＤｉに基づいて変調された走査光１０３で、感
光体ドラム１０１に静電潜像を形成する光走査ユニット
１００と、静電潜像にトナーを付着させてトナー像とす
る現像器１０７と、トナー像を用紙１１２に転写する転
写ローラ１０８と、転写されたトナー像を定着させる定
着器１２０と、定着された用紙１１２を排紙する排紙ロ
ーラ１１６と、を備えている。
【００３９】プリンタコントローラ１１１は、データの
変換だけでなく、モータ１１５等の画像形成装置内の各
部や、光走査ユニット１００内のポリゴンモータなどの
制御も行う。
変換だけでなく、モータ１１５等の画像形成装置内の各
部や、光走査ユニット１００内のポリゴンモータなどの
制御も行う。
【００４０】定着器１２０には定着ローラ１１３と加圧
ローラ１１４とを備えられており、加圧ローラ１１４が
定着ローラ１１３を圧しながら接するように配置されて
いる。定着ローラ１１３内部には、図９では示さない定
着ヒータを備えている。
ローラ１１４とを備えられており、加圧ローラ１１４が
定着ローラ１１３を圧しながら接するように配置されて
いる。定着ローラ１１３内部には、図９では示さない定
着ヒータを備えている。
【００４１】［動作の説明］プリンタコントローラ１１
１は外部機器１１７からコードデータＤｃが入力される
と、それを画像データ（ドットデータ）Ｄｉに変換す
る。光走査ユニット１００は変換された画像データＤｉ
が入力されるとそれに基づいて変調された走査光１０３
を射出し、帯電ローラ１０２により帯電された感光体ド
ラム１０１を主走査方向に走査する。それにより、感光
体ドラム１０１に静電潜像を形成する。
１は外部機器１１７からコードデータＤｃが入力される
と、それを画像データ（ドットデータ）Ｄｉに変換す
る。光走査ユニット１００は変換された画像データＤｉ
が入力されるとそれに基づいて変調された走査光１０３
を射出し、帯電ローラ１０２により帯電された感光体ド
ラム１０１を主走査方向に走査する。それにより、感光
体ドラム１０１に静電潜像を形成する。
【００４２】現像器１０７は感光体ドラム１０１に形成
された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成す
る。転写ローラ１０８は感光体ドラム１０１のトナー像
が形成される部分と接触すると、用紙カセット１０９か
ら転送された用紙１１２にトナー像を転写する。定着器
１２０はトナー像が転写された用紙１１２が搬送される
と、用紙１１２を定着ローラ１１３により加熱し、加圧
ローラ１１４により加圧して、用紙１１２にトナー像を
定着させる。
された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成す
る。転写ローラ１０８は感光体ドラム１０１のトナー像
が形成される部分と接触すると、用紙カセット１０９か
ら転送された用紙１１２にトナー像を転写する。定着器
１２０はトナー像が転写された用紙１１２が搬送される
と、用紙１１２を定着ローラ１１３により加熱し、加圧
ローラ１１４により加圧して、用紙１１２にトナー像を
定着させる。
【００４３】排紙ローラ１１６はトナー像が定着された
用紙１１２が搬送されると、用紙１１２を排出する。
用紙１１２が搬送されると、用紙１１２を排出する。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
合成手段を透過する各レーザ光の光量差をなくすよう
に、レーザ光の放射角を調整したり、レーザ光の偏光方
向を調整したりしたので、レーザの射出光量を増加させ
ずに光量差をなくすことが可能となった。それにより、
レーザの射出光量の増加に伴う諸問題が発生しなくなっ
た。
合成手段を透過する各レーザ光の光量差をなくすよう
に、レーザ光の放射角を調整したり、レーザ光の偏光方
向を調整したりしたので、レーザの射出光量を増加させ
ずに光量差をなくすことが可能となった。それにより、
レーザの射出光量の増加に伴う諸問題が発生しなくなっ
た。
【図１】本発明の実施形態１の概略構成図である。
【図２】半導体レーザ１ａのレーザ光の強度分布を示す
グラフである。
グラフである。
【図３】半導体レーザ１ｂのレーザ光の強度分布を示す
グラフである。
グラフである。
【図４】一般的な光学樹脂の透過率波長特性を示すグラ
フである。
フである。
【図５】本発明の実施形態２の概略構成図である。
【図６】本発明の実施形態３の概略構成図である。
【図７】本発明の実施形態４の概略構成図である。
【図８】本発明の実施形態５の概略構成図である。
【図９】本発明の実施形態６の画像形成装置を副走査方
向から見た断面図である。
向から見た断面図である。
【図１０】従来のマルチビーム走査装置の概略を示す斜
視図である。
視図である。
１ａ、１ｂ、５１ｂ 半導体レーザ
２ａ、２ｂ コリメータレンズ
３ａ、３ｂ 絞り
４ １／２波長板
５ プリズム
５ａ 反射面
６ 偏光ビームスプリッタ
６ａ 合成境界面
７ １／４波長板
８ シリンドリカルレンズ
９ ポリゴンミラー
８８ 減光フィルタ
１００ 光走査ユニット
１０１ 感光体ドラム
１０２ 帯電ローラ
１０３ 走査光
１０４ 画像形成装置
１０７ 現像器
１０８ 転写ローラ
１０９ 用紙カセット
１１０ 給紙ローラ
１１１ プリンタコントローラ
１１２ 用紙
１１３ 定着ローラ
１１４ 加圧ローラ
１１５ モータ
１１６ 排紙ローラ
１１７ 外部機器
１２０ 定着器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2H045 BA22 BA33 CB33 DA41
2H087 KA18 KA19 RA07 RA08 RA41
RA45 TA01 TA04 TA08
2H099 AA00 BA17 CA01 CA08 DA09
5C051 AA02 CA07 DA02 DB02 DB22
DB23 DB24 DB30 DC04 DC05
DC07 DE21
5C072 AA03 BA17 HA02 HA06 HA10
HA13 HB04 HB10 XA05
Claims (8)
- 【請求項１】 複数の光源から射出される光を合成して
からミラーで反射することによって反射光を被走査面上
に走査する光走査ユニットにおいて、 前記光を合成する合成手段を備え、前記合成手段内の光
の光路差に基づいて生じる光量差をなくすように、前記
光源から射出する光の放射角を調整することを特徴とす
る光走査ユニット。 - 【請求項２】 複数の光源から射出される光を合成して
からミラーで反射することによって反射光を被走査面上
に走査する光走査ユニットにおいて、 前記光を合成する合成手段を備え、前記合成手段内の光
の光路差に基づいて生じる光量差をなくすように、前記
光源から射出する光の偏光方向を調整することを特徴と
する光走査ユニット。 - 【請求項３】 複数の光源から射出される光を合成して
からミラーで反射することによって反射光を被走査面上
に走査する光走査ユニットにおいて、 前記光を合成する合成手段を備え、該合成手段の合成面
は、内部を通過する光路差に基づいて生じる光量差がな
くなるような材料が選択され、又は膜厚が選択されて形
成されることを特徴とする光走査ユニット。 - 【請求項４】 前記合成手段の合成面は、入射光を反射
光と透過光とに分離し、反射率が透過率よりも高い構成
となっていることを特徴とする請求項３記載の光走査ユ
ニット。 - 【請求項５】 複数の光源から射出される光を合成して
からミラーで反射することによって反射光を被走査面上
に走査する光走査ユニットにおいて、 前記光を合成する合成手段と、前記合成手段内の光路差
に基づいて生じる光量差をなくす減光フィルタとを備え
ることを特徴とする光走査ユニット。 - 【請求項６】 前記光源から射出される光の波長は５０
０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から５のい
ずれか１項に記載の光走査ユニット。 - 【請求項７】 請求項１から６のいずれか１項に記載の
光走査ユニットが射出する光によって感光体面上に形成
された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、当
該現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、
当該転写されたトナー像を前記被転写材に定着させる定
着器と、を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 【請求項８】 入力された画像信号に基づく走査光を前
記光走査ユニットに射出させるプリンタコントローラを
さらに備えることを特徴とする請求項７記載の画像形成
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001344864A JP2003149576A (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | 光走査ユニット及びそれを備えた画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001344864A JP2003149576A (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | 光走査ユニット及びそれを備えた画像形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003149576A true JP2003149576A (ja) | 2003-05-21 |
| JP2003149576A5 JP2003149576A5 (ja) | 2005-06-23 |
Family
ID=19158318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001344864A Pending JP2003149576A (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | 光走査ユニット及びそれを備えた画像形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003149576A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004354500A (ja) * | 2003-05-27 | 2004-12-16 | Canon Inc | 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 |
| JP2009080319A (ja) * | 2007-09-26 | 2009-04-16 | Konica Minolta Business Technologies Inc | レーザ走査光学装置 |
| JP2010002866A (ja) * | 2008-06-23 | 2010-01-07 | Ricoh Co Ltd | 光走査装置、画像形成装置及び光量調整方法 |
| JP2012003045A (ja) * | 2010-06-17 | 2012-01-05 | Ricoh Co Ltd | 光走査装置及び画像形成装置 |
-
2001
- 2001-11-09 JP JP2001344864A patent/JP2003149576A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004354500A (ja) * | 2003-05-27 | 2004-12-16 | Canon Inc | 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 |
| JP4590166B2 (ja) * | 2003-05-27 | 2010-12-01 | キヤノン株式会社 | 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 |
| JP2009080319A (ja) * | 2007-09-26 | 2009-04-16 | Konica Minolta Business Technologies Inc | レーザ走査光学装置 |
| JP2010002866A (ja) * | 2008-06-23 | 2010-01-07 | Ricoh Co Ltd | 光走査装置、画像形成装置及び光量調整方法 |
| JP2012003045A (ja) * | 2010-06-17 | 2012-01-05 | Ricoh Co Ltd | 光走査装置及び画像形成装置 |
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