JP2007185918A - Light source apparatus, optical scanner, and image-forming apparatus - Google Patents

Light source apparatus, optical scanner, and image-forming apparatus Download PDF

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浩司 酒井
Koji Masuda
浩二 増田
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善紀 林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source apparatus which is substantially insensitive to environmental temperature and humidity and can obtain a stable optical spot on a surface to be scanned using a liquid microlens, an optical scanner capable of obtaining stable, high-definition images using the light source apparatus, and an image-forming apparatus using the scanner. <P>SOLUTION: In a light source apparatus comprising a coupling lens 10 which couples divergent optical beams radiated from a light-emitting section 9, a liquid microlens 21 is arranged between the light-emitting section 9 and the coupling lens 10. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、発光部から放射された発散性の光ビームをカップリングするカップリングレンズを有する光源装置、これを備える光走査装置およびこの光走査装置を使用する画像形成装置に関するものである。   The present invention relates to a light source device having a coupling lens for coupling a divergent light beam emitted from a light emitting unit, an optical scanning device including the same, and an image forming apparatus using the optical scanning device.

光走査装置は、光プリンタやデジタル複写機、光プロッタ等の画像形成装置に関連して広く知られている(例えば、特許文献1参照)。
かかる光走査装置を使用する画像形成装置においては、高精細な画像を得るという要求が年々高まっている。高精細な画像を得るためには、被走査面上の光スポットが次の条件、すなわち、(1)光ビームのビームウェスト位置が被走査面上に合致していること、(2)光スポットの主走査/副走査方向の位置が狙い通りであること、を満足することが重要である。
特に条件(2)は、画像形成装置をカラー画像に展開した場合に色ずれ発生の有無と関連するので、極めて重要になってくる。これらの条件は、もちろん、或る範囲で与えられるものであり、その範囲から光学素子の様々な加工誤差や取り付け誤差の許容量が決定される。その場合に、とくに厳しい許容量を強いられるのが、発光部とカップリングレンズの相対的な配置位置精度である。
なぜならば、カップリングレンズは光走査装置を構成する光学素子のうち、最もパワーの強い光学素子として機能しているため、感度が高いので、カップリングレンズと発光部の相対位置のずれに対する被走査面上の光スポットに与える影響は極めて大きい。
Optical scanning devices are widely known in connection with image forming apparatuses such as optical printers, digital copying machines, and optical plotters (see, for example, Patent Document 1).
In an image forming apparatus using such an optical scanning device, a demand for obtaining a high-definition image is increasing year by year. In order to obtain a high-definition image, the light spot on the surface to be scanned has the following conditions: (1) the beam waist position of the light beam matches the surface to be scanned; (2) the light spot It is important to satisfy that the position in the main scanning / sub-scanning direction is as intended.
In particular, the condition (2) is extremely important because it relates to the presence or absence of color misregistration when the image forming apparatus is developed into a color image. Of course, these conditions are given within a certain range, and various processing errors and mounting tolerances of the optical element are determined from the range. In that case, it is the relative arrangement position accuracy of the light emitting part and the coupling lens that imposes a particularly strict tolerance.
This is because the coupling lens functions as the optical element having the strongest power among the optical elements that constitute the optical scanning device, and therefore has high sensitivity, so that the coupled lens and the light emitting unit are scanned against the relative positional deviation. The influence on the light spot on the surface is extremely large.

例えば、光偏向器以降に配備される光学素子の主走査方向の合成焦点距離が150mm、カップリングレンズの焦点距離が15mmと仮定すると、主走査方向の横倍率は約10倍、縦倍率は約100倍である。
したがって、発光部とカップリングレンズとの相対的な配置位置がY方向に1μmずれると、被走査面上における光スポットの主走査方向の位置は、狙いの位置に対して10μmずれることになる。また、同様に相対的な配置位置が光軸方向に1μmずれると、被走査面上におけるビームウェスト位置は、被走査面上から100μmもずれることになる。
この現象は、副走査方向でも同様であり、とくに光偏向器以降に配備される光学素子の横倍率が1より大きい、いわゆる『拡大系』となると光学性能の劣化は顕著になってくる。
通常の機械精度において1μmの精度で部品を配置することは大変難しく、達成できたとしてもそのための設備投資や、配置するのに要する時間が膨大となり、結果として高価な画像形成装置となってしまう。そこで、従来では特許文献1に開示されているような方式を採用して、発光部とカップリングレンズの相対的な配置位置精度を達成している。
特開2001−166244公報
For example, assuming that the combined focal length in the main scanning direction of the optical element disposed after the optical deflector is 150 mm and the focal length of the coupling lens is 15 mm, the lateral magnification in the main scanning direction is about 10 times and the vertical magnification is about 100 times.
Therefore, when the relative arrangement position of the light emitting portion and the coupling lens is shifted by 1 μm in the Y direction, the position of the light spot on the surface to be scanned in the main scanning direction is shifted by 10 μm with respect to the target position. Similarly, when the relative arrangement position is shifted by 1 μm in the optical axis direction, the beam waist position on the scanned surface is shifted by 100 μm from the scanned surface.
This phenomenon is also the same in the sub-scanning direction. In particular, when the so-called “enlargement system” in which the lateral magnification of the optical element disposed after the optical deflector is greater than 1, the optical performance is significantly deteriorated.
It is very difficult to place components with an accuracy of 1 μm in normal machine accuracy, and even if it can be achieved, the capital investment for that and the time required for placement become enormous, resulting in an expensive image forming apparatus. . Therefore, conventionally, a method as disclosed in Patent Document 1 is employed to achieve the relative arrangement accuracy of the light emitting unit and the coupling lens.
JP 2001-166244 A

特許文献1に開示された方式は、発光部をホルダに圧入固定し、カップリングレンズの相対的な配置位置を調整した後、UV硬化樹脂で接着固定する。
しかし、この方式はUV硬化樹脂を用いているため、接着固定した後も周囲の温度や湿度の影響を受けて絶えず変化し、安定的に被走査面上の光スポットを上述した条件(1)と条件(2)を満足するような光源装置を構成することは難しい。
そこで、本発明の目的は、液体マイクロレンズを使用し、周囲の温度や湿度の影響を受けにくく、安定した光スポットを被走査面上で得られるような光源装置、この光源装置を用いて安定的で高精細な画像を得ることができる光走査装置、およびこれを使用する画像形成装置を提供することにある。
In the method disclosed in Patent Document 1, the light emitting part is press-fitted and fixed to a holder, the relative arrangement position of the coupling lens is adjusted, and then the adhesive is fixed by UV curing resin.
However, since this method uses a UV curable resin, it changes constantly under the influence of ambient temperature and humidity even after being bonded and fixed, so that the light spot on the surface to be scanned is stably the above condition (1). It is difficult to construct a light source device that satisfies the conditions (2).
Accordingly, an object of the present invention is to provide a light source device that uses a liquid microlens, is less susceptible to the influence of ambient temperature and humidity, and obtains a stable light spot on the surface to be scanned, and is stable using this light source device. It is an object of the present invention to provide an optical scanning device capable of obtaining a desired high-definition image and an image forming apparatus using the same.

上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、発光部から放射された発散性の光ビームをカップリングするカップリングレンズを含む光源装置において、前記発光部と前記カップリングレンズの間に液体マイクロレンズが配置される光源装置を特徴とする。
また、請求項2に記載の発明は、前記液体マイクロレンズが、カップリングレンズの光軸方向に対して垂直な軸をY軸、光軸方向とY軸方向に垂直な軸をZ軸と定義したとき、前記カップリングレンズから出射する光ビームの方向を、電気的な制御により、Y方向およびZ方向について独立に調整可能である請求項1記載の光源装置を特徴とする。
In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 1 is a light source device including a coupling lens for coupling a divergent light beam emitted from a light emitting unit, the light emitting unit and the coupling lens. It features a light source device in which a liquid microlens is disposed between the two.
In the invention according to claim 2, the liquid microlens defines an axis perpendicular to the optical axis direction of the coupling lens as a Y axis and an axis perpendicular to the optical axis direction and the Y axis direction as a Z axis. Then, the light source device according to claim 1, wherein the direction of the light beam emitted from the coupling lens can be adjusted independently in the Y direction and the Z direction by electrical control.

また、請求項3に記載の発明は、前記液体マイクロレンズは、前記カップリングレンズから出射した光ビームの発散の程度を、電気的な制御により、Y方向およびZ方向について独立に調整可能である請求項1または2記載の光源装置を特徴とする。
また、請求項4に記載の発明は、前記液体マイクロレンズは、前記発光部に対して防塵の機能を有するカバーガラスを兼ねている請求項1乃至3のいずれか1項記載の光源装置を特徴とする。
In the invention according to claim 3, the liquid microlens can independently adjust the degree of divergence of the light beam emitted from the coupling lens in the Y direction and the Z direction by electrical control. A light source device according to claim 1 or 2 is characterized.
The invention according to claim 4 is characterized in that the liquid microlens also serves as a cover glass having a dustproof function with respect to the light emitting portion. And

また、請求項5に記載の発明は、光源装置から放射された少なくとも1つの光ビームを線像結像光学系により光偏向器の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像として結像させ、前記光偏向器により等角速度的に偏向させ、偏向ビームを走査光学系により被走査面上に光スポットとして集光させ、前記被走査面を走査する光走査装置において、前記光源装置として、請求項1乃至4のいずれか1項記載の光源装置を用いた光走査装置を特徴とする。
また、請求項6に記載の発明は、感光性の像担持体に対して光走査手段による光走査を行って潜像を形成し、この潜像を現像手段で可視化して画像を得る画像形成部を1以上有する画像形成装置において、前記像担持体の光走査を行う光走査手段として、請求項5記載の光走査装置を用いた画像形成装置を特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, at least one light beam emitted from the light source device is imaged as a long line image in the main scanning direction in the vicinity of the deflection reflection surface of the optical deflector by the line image imaging optical system. In the optical scanning device that scans the scanned surface by deflecting the deflected beam at an equal angular velocity by the optical deflector, condensing the deflected beam as a light spot on the scanned surface, and as the light source device, Item 5. An optical scanning device using the light source device according to any one of Items 1 to 4.
According to a sixth aspect of the present invention, the photosensitive image carrier is optically scanned by the optical scanning unit to form a latent image, and the latent image is visualized by the developing unit to obtain an image. An image forming apparatus having at least one section is characterized by an image forming apparatus using the optical scanning device according to claim 5 as optical scanning means for optically scanning the image carrier.

本発明によれば、周囲の温度や湿度の影響を受けにくく、光ビームの状態を安定的に保つことのできる光源装置を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a light source device that is hardly affected by ambient temperature and humidity and that can stably maintain the state of the light beam.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明による光走査装置の実施の形態の光学配置を示す概略図である。図1の光走査装置Dにおいて、光源装置1からの光ビームはアパーチュア3、アナモフィック光学素子4、光偏向器である回転多面鏡のポリゴンミラー5、および走査光学系6を介して被走査面8に到達する。
また、図1には、ポリゴンミラー5を収納する防音ハウジング(図示せず)の窓を塞ぐ防音ガラスG1、図1の光学系を収納するハウジングの偏向光ビームの射出部に設けられた防塵ガラスG2が示されている。
光源装置1から放射された光ビームは、アパーチュア3によりビーム整形されてアナモフィック光学素子4に入射する。アナモフィック光学素子4を透過した光ビームは、副走査方向に集束しつつ防音ガラスG1を透過してポリゴンミラー5の偏向反射面近傍に「主走査方向に長い線像」として結像し、偏向反射面に反射されると、防音ガラスG1を透過して走査光学系6に入射する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing an optical arrangement of an embodiment of an optical scanning device according to the present invention. In the optical scanning device D of FIG. 1, the light beam from the light source device 1 passes through an aperture 3, an anamorphic optical element 4, a polygon mirror 5 of a rotating polygon mirror as an optical deflector, and a scanning surface 8 via a scanning optical system 6. To reach.
FIG. 1 also shows a soundproof glass G1 that closes a window of a soundproof housing (not shown) that houses the polygon mirror 5, and a dustproof glass that is provided at the exit portion of the deflected light beam of the housing that houses the optical system of FIG. G2 is shown.
The light beam emitted from the light source device 1 is shaped by the aperture 3 and enters the anamorphic optical element 4. The light beam transmitted through the anamorphic optical element 4 passes through the soundproof glass G1 while being focused in the sub-scanning direction, and is formed as a “long line image in the main scanning direction” in the vicinity of the deflection reflection surface of the polygon mirror 5 to be deflected and reflected. When reflected by the surface, the light passes through the soundproof glass G 1 and enters the scanning optical system 6.

走査光学系6は2枚のレンズ6a、6bにより構成され、これらレンズ6a、6bを透過した光ビームは防塵ガラスG2を介して被走査面8に入射し、走査光学系6の作用により被走査面8上に光スポットを形成する。
ポリゴンミラー5が等速回転すると、偏向反射面により反射された光ビームは等角速度的に偏向する。走査光学系6は、等角速度的に偏向しつつ入射してくる光ビームによる光スポットが被走査面8上において主走査方向(図の上下方向)へ等速的に移動するようにする、fθ特性を有している。光スポットは、被走査面8を等速的に光走査する。
走査光学系6もアナモフィックな光学素子であり、副走査方向においてはポリゴンミラー5の偏向反射面位置と被走査面位置とを幾何光学的な共役関係としており、これによりポリゴンミラーの面倒れを補正している。被走査面8は、実体的には「感光性媒体(像担持体)の感光面」である。
The scanning optical system 6 is composed of two lenses 6 a and 6 b, and the light beam transmitted through these lenses 6 a and 6 b is incident on the scanned surface 8 through the dust-proof glass G 2 and is scanned by the action of the scanning optical system 6. A light spot is formed on the surface 8.
When the polygon mirror 5 rotates at a constant speed, the light beam reflected by the deflecting reflecting surface is deflected at a constant angular velocity. The scanning optical system 6 causes the light spot by the incident light beam while being deflected at a constant angular velocity to move on the surface to be scanned 8 at a constant speed in the main scanning direction (vertical direction in the figure). It has characteristics. The light spot optically scans the scanned surface 8 at a constant speed.
The scanning optical system 6 is also an anamorphic optical element, and in the sub-scanning direction, the deflection reflection surface position of the polygon mirror 5 and the scanned surface position are in a geometric optical conjugate relationship, thereby correcting the surface tilt of the polygon mirror. is doing. The scanned surface 8 is essentially a “photosensitive surface of a photosensitive medium (image carrier)”.

上述したように、本発明の光源装置1は、光ビームを放射する発光部9(図3参照)と、発光部から放射された発散性の光ビームをカップリングするカップリングレンズ10(図2参照)とから構成される。
すなわち、発光部9とカップリングレンズ10との間に液体マイクロレンズ21(図4参照)が配置されている光源装置である。この光源装置1において、液体マイクロレンズ21は、カップリングレンズ10から出射する光ビームの方向を、図示しない制御手段を用いた電気的な制御により、Y軸およびZ軸について独立に調整可能とすることができる。
この場合、カップリングレンズ10の光軸方向と直交する軸をY軸、光軸方向とY軸方向と直交する軸をZ軸と定義する。これにより、光ビームの発散/平行/収束の状態を安定的に保つことのできる光源装置1を提供できる。
As described above, the light source device 1 of the present invention includes a light emitting unit 9 (see FIG. 3) that emits a light beam and a coupling lens 10 (FIG. 2) that couples a divergent light beam emitted from the light emitting unit. Reference).
That is, this is a light source device in which a liquid microlens 21 (see FIG. 4) is disposed between the light emitting unit 9 and the coupling lens 10. In the light source device 1, the liquid microlens 21 can adjust the direction of the light beam emitted from the coupling lens 10 independently with respect to the Y axis and the Z axis by electrical control using a control unit (not shown). be able to.
In this case, an axis orthogonal to the optical axis direction of the coupling lens 10 is defined as a Y axis, and an axis orthogonal to the optical axis direction and the Y axis direction is defined as a Z axis. Accordingly, it is possible to provide the light source device 1 that can stably maintain the divergent / parallel / converged state of the light beam.

図2は光源装置を構成する半導体レーザを示す概略斜視図である。図3は光源装置を構成するカップリングレンズを示す概略斜視図である。図2と図3は夫々ホルダ11の表面側、及び裏面側の斜視図である。
光源装置1は、発光部としての半導体レーザ9が、図3に示されるような構成をしており、半導体レーザ9から放射された発散性の光ビームを、以降の光学系に対して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10、半導体レーザ9とカップリングレンズ10との間に配備された液体マイクロレンズ(図4参照)からなる。
より具体的には、半導体レーザ9は樹脂製のホルダ11に圧入固定される。また、カップリングレンズ10は、ホルダ11に設けられた支持部11a、11bに、ばね12a、12bによって押圧固定される。
FIG. 2 is a schematic perspective view showing a semiconductor laser constituting the light source device. FIG. 3 is a schematic perspective view showing a coupling lens constituting the light source device. 2 and 3 are perspective views of the front side and the back side of the holder 11, respectively.
In the light source device 1, the semiconductor laser 9 as a light emitting unit has a configuration as shown in FIG. 3, and a divergent light beam emitted from the semiconductor laser 9 is desired for a subsequent optical system. It comprises a coupling lens 10 for converting into a light beam shape, and a liquid microlens (see FIG. 4) disposed between the semiconductor laser 9 and the coupling lens 10.
More specifically, the semiconductor laser 9 is press-fitted and fixed to a resin holder 11. The coupling lens 10 is pressed and fixed to support portions 11a and 11b provided on the holder 11 by springs 12a and 12b.

従来では、半導体レーザ9とカップリングレンズ10をホルダ11に固定するさいに各々の相対的な配置位置の調整を行い、例えば圧入固定された半導体レーザ9に対して相対的な位置調整を行った後、カップリングレンズ10はホルダ11に接着剤を用いて固定されていた。
しかし接着剤を用いた固定方法は、接着固定した後も周囲の温度や湿度の影響を受け、相対的な配置位置は絶えず変化する。したがって、カップリングレンズ10より出射した光ビームは所望の方向からずれてしまい、かつ結像位置も光軸方向に変移してしまう。
しかし、本実施の形態のように半導体レーザ9およびカップリングレンズ10をホルダ11に対して圧入或いは押圧で保持すると、周囲の温度や湿度の影響を受けづらくなり、少なくとも相対的な配置位置は安定する。
この場合でも、カップリングレンズ10より出射した光ビームの方向を調整することは非常に難しい。そこで、その調整は、半導体レーザ9とカップリングレンズ10の間に設置された液体マイクロレンズで行う。この液体マイクロレンズは、半導体レーザ9の防塵の機能を考慮して、カバーガラスを兼ねるように構成することが好ましい。
Conventionally, when the semiconductor laser 9 and the coupling lens 10 are fixed to the holder 11, the relative arrangement positions of the semiconductor laser 9 and the coupling lens 10 are adjusted. For example, the relative position of the semiconductor laser 9 that is press-fitted and fixed is adjusted. After that, the coupling lens 10 was fixed to the holder 11 using an adhesive.
However, the fixing method using the adhesive is affected by the ambient temperature and humidity even after the adhesive fixing, and the relative arrangement position constantly changes. Therefore, the light beam emitted from the coupling lens 10 is deviated from a desired direction, and the imaging position is also shifted in the optical axis direction.
However, when the semiconductor laser 9 and the coupling lens 10 are held by press-fitting or pressing against the holder 11 as in the present embodiment, it becomes difficult to be affected by the ambient temperature and humidity, and at least the relative arrangement position is stable. To do.
Even in this case, it is very difficult to adjust the direction of the light beam emitted from the coupling lens 10. Therefore, the adjustment is performed by a liquid microlens installed between the semiconductor laser 9 and the coupling lens 10. This liquid microlens is preferably configured to also serve as a cover glass in consideration of the dustproof function of the semiconductor laser 9.

図4は液体マイクロレンズの構成を示す概略図である。図5は図4の液体マイクロレンズの電極構造を示す上面図である。図6は小滴の移動を説明する概略図である。ここで、液体マイクロレンズについて説明する。
液体マイクロレンズは、例えば特開2003−50303公報に示されるようなレンズ(図4に示す)である。図4乃至図6を用いて、液体マイクロレンズの構成および動作について説明する。
液体マイクロレンズ21は、透明な絶縁層14と、その表面上に配置された透明な流体からなる小滴13と、小滴13から絶縁層14により絶縁された複数の電極17、18、19、20と、さらには絶縁層14と電極17、18、19、20を支持する透明基板15を有している。
また、複数の電極の構成を示す上面図である図5において、各電極17、18、19、20(電圧V1〜V4)と、小滴13に接続された小滴電極16(電圧V0)は結合され、これらV0〜V4の電圧差によって、液体マイクロレンズ21を動作させる。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the liquid microlens. FIG. 5 is a top view showing an electrode structure of the liquid microlens of FIG. FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the movement of a droplet. Here, the liquid microlens will be described.
The liquid microlens is a lens (shown in FIG. 4) as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-50303. The configuration and operation of the liquid microlens will be described with reference to FIGS.
The liquid microlens 21 includes a transparent insulating layer 14, a droplet 13 made of a transparent fluid disposed on the surface thereof, and a plurality of electrodes 17, 18, 19, insulated from the droplet 13 by the insulating layer 14. 20, and further, a transparent substrate 15 that supports the insulating layer 14 and the electrodes 17, 18, 19, 20.
Further, in FIG. 5, which is a top view showing a configuration of a plurality of electrodes, each electrode 17, 18, 19, 20 (voltage V 1 to V 4) and a droplet electrode 16 (voltage V 0) connected to the droplet 13 are The liquid microlens 21 is operated by the voltage difference between these V0 to V4.

次にその動作について説明する。小滴13と絶縁層14がなす接触角θ1は、小滴13と絶縁層14と空気との相互の界面張力から決定される。そして小滴13と電極17、18、19、20との間に電圧差が存在しない場合(V0=V1=V2=V3=V4)には、小滴13は、この小滴13の体積(Vol)と接触角θ1により規定される形状(実線で示される)が維持され、小滴13の曲率半径R1が定まる。また、小滴13は電極17、18、19、20に対して中心に存在する(図5の実線の位置)。
次に、小滴13に対して4つの電極17、18、19、20に等しい電圧Vが加えられた(すなわち、V0≠V1=V2=V3=V4)場合には、小滴13は点線で示される接触角θ2によって規定される形状の小滴13aに変化し、接触角はθ1からθ2に減少する。
この場合、小滴13、13aの体積(Vol)は変化していないので、接触角θ2で規定される形状との関係から、小滴13aの曲率半径R2が定まる。このとき、電圧Vに対して接触角は可逆的に変化し、すなわち曲率半径も可逆的に決定できる。このとき、小滴13aは電極に対し中心に存在したままである(図5の点線の位置)。
このように、液体マイクロレンズ21は小滴13に対して電極17、18、19、20に電圧Vを掛けることによって、曲率半径Rを調整することができる、すなわち焦点距離が調整可能である。
Next, the operation will be described. The contact angle θ1 formed by the droplet 13 and the insulating layer 14 is determined from the mutual interfacial tension between the droplet 13, the insulating layer 14 and air. When there is no voltage difference between the droplet 13 and the electrodes 17, 18, 19, 20 (V 0 = V 1 = V 2 = V 3 = V 4), the droplet 13 has a volume (Vol) of the droplet 13. And the shape defined by the contact angle θ1 (indicated by the solid line) is maintained, and the curvature radius R1 of the droplet 13 is determined. Further, the droplet 13 exists in the center with respect to the electrodes 17, 18, 19, and 20 (the position indicated by the solid line in FIG. 5).
Next, when a voltage V equal to the four electrodes 17, 18, 19, 20 is applied to the droplet 13 (that is, V 0 ≠ V 1 = V 2 = V 3 = V 4), the droplet 13 is indicated by a dotted line. The droplet 13a changes to a shape defined by the contact angle θ2 shown, and the contact angle decreases from θ1 to θ2.
In this case, since the volume (Vol) of the droplets 13 and 13a is not changed, the curvature radius R2 of the droplet 13a is determined from the relationship with the shape defined by the contact angle θ2. At this time, the contact angle reversibly changes with respect to the voltage V, that is, the radius of curvature can also be determined reversibly. At this time, the droplet 13a remains in the center with respect to the electrode (the position of the dotted line in FIG. 5).
As described above, the liquid microlens 21 can adjust the radius of curvature R by applying the voltage V to the electrodes 17, 18, 19, and 20 with respect to the droplet 13, that is, the focal length can be adjusted.

続いて、小滴13の位置を移動させる動作について説明する。4つの電極17、18、19、20に選択的に電圧を掛けることにより、小滴13の位置を変化させることができる。
例えば、電極17の電圧V1と電極19の電圧V3をV0と等しくし、電極18の電圧V2を電極20の電圧V4より大きくすることにより、小滴13はより高い電圧の方向に引かれて、図6に示す矢印の方向に移動する。
このように、液体マイクロレンズ21は電極17、18、19、20に選択的に電圧を掛けることによって、レンズ位置、すなわち焦点位置を調整可能である。言うまでもないが、これは液体マイクロレンズ21の1つの構成例であって、これに限定されるものではない。
Next, an operation for moving the position of the droplet 13 will be described. By selectively applying a voltage to the four electrodes 17, 18, 19, and 20, the position of the droplet 13 can be changed.
For example, by making the voltage V1 of the electrode 17 and the voltage V3 of the electrode 19 equal to V0 and making the voltage V2 of the electrode 18 greater than the voltage V4 of the electrode 20, the droplet 13 is drawn in the direction of higher voltage, It moves in the direction of the arrow shown in FIG.
As described above, the liquid microlens 21 can adjust the lens position, that is, the focal position by selectively applying a voltage to the electrodes 17, 18, 19, and 20. Needless to say, this is one configuration example of the liquid microlens 21 and is not limited thereto.

図2および図3に戻って、このような液体マイクロレンズ21の動作原理にしたがえば、半導体レーザ9とカップリングレンズ10をホルダ11に固定するさいに相対的な配置位置のずれがあっても、それを全て液体マイクロレンズ21で吸収し補正することが可能となる。
なお、液体マイクロレンズ21(図4参照)はカップリングレンズ10の後に配備しても同様の効果を得ることができるものの、この場合には液体マイクロレンズ21の持つ収差の影響を大きく受けてしまい、例えば被走査面上の光スポットが絞られないというような問題を発生する可能性がある。
これを低減させるために、液体マイクロレンズ21をカップリングレンズ10の前に配備し、液体マイクロレンズ21が収差を有していてもその影響をあまり発現させないようにすることが光源装置としては好ましい形態である。
なお、半導体レーザ9は発光部を複数有する、いわゆる、半導体レーザアレイとしても構わない。このようにすると、同じ書き込み密度を達成する場合に要する光偏向器の回転速度を低減でき、低電力で高密度/高速書き込みが可能となる。また、周囲の温度や湿度の影響を受けにくく、安定した光スポットを被走査面上で得られるような光走査装置を提供できる。
Returning to FIGS. 2 and 3, according to the operation principle of the liquid microlens 21, there is a relative dislocation shift when the semiconductor laser 9 and the coupling lens 10 are fixed to the holder 11. However, all of this can be absorbed by the liquid microlens 21 and corrected.
Although the liquid microlens 21 (see FIG. 4) can provide the same effect even if it is disposed after the coupling lens 10, in this case, it is greatly influenced by the aberration of the liquid microlens 21. For example, there is a possibility that the light spot on the surface to be scanned cannot be narrowed.
In order to reduce this, it is preferable for the light source device to dispose the liquid microlens 21 in front of the coupling lens 10 so that the liquid microlens 21 does not exhibit much influence even if it has aberration. It is a form.
The semiconductor laser 9 may be a so-called semiconductor laser array having a plurality of light emitting portions. In this way, the rotational speed of the optical deflector required to achieve the same writing density can be reduced, and high density / high speed writing can be performed with low power. Further, it is possible to provide an optical scanning device that is less affected by ambient temperature and humidity and that can obtain a stable light spot on the surface to be scanned.

図7は本発明を適用する画像形成装置の実施の形態を示す概略図である。この画像形成装置Cはタンデム型フルカラー光プリンタとして示してある。装置下部側には、水平方向に配設された給紙カセット22から給紙される転写紙(図示せず)を搬送する搬送ベルト32が設けられている。
搬送ベルト32の上部には、イエローY用の感光体36Y、マゼンタM用の感光体36M、シアンC用の感光体36C、およびブラックK用の感光体36Kが上流側から順に等間隔で配設されている。なお、以下において、符号中のY、M、C、Kでイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを区別する。
感光体36Y、36M、36C、36Kは全て同一径に形成され、その周囲に、電子写真プロセスにしたがいプロセス部材が順に配設されている。感光体36Yを例に採れば、帯電チャージャ33Y、光走査装置34Y、現像装置35Y、転写チャージャ31Y、クリーニング装置37Y等が順に配設されている。他の感光体36M、36C、36Kについても同様である。
すなわち、この画像形成装置は、感光体感光体36Y、36M、36C、36Kを色毎に設定された被走査面(図1の符号8に対応)とするものであり、各々に対して光走査装置34Y、34M、34C、34Kが1対1の対応関係で設けられている。
FIG. 7 is a schematic view showing an embodiment of an image forming apparatus to which the present invention is applied. This image forming apparatus C is shown as a tandem full-color optical printer. On the lower side of the apparatus, a conveyance belt 32 that conveys transfer paper (not shown) fed from a paper feed cassette 22 arranged in the horizontal direction is provided.
Above the transport belt 32, a yellow Y photoconductor 36Y, a magenta M photoconductor 36M, a cyan C photoconductor 36C, and a black K photoconductor 36K are arranged in order from the upstream side at equal intervals. Has been. In the following, yellow, magenta, cyan, and black are distinguished by Y, M, C, and K in the code.
The photoreceptors 36Y, 36M, 36C, and 36K are all formed to have the same diameter, and process members are sequentially disposed around the photoreceptors according to the electrophotographic process. Taking the photoconductor 36Y as an example, a charging charger 33Y, an optical scanning device 34Y, a developing device 35Y, a transfer charger 31Y, a cleaning device 37Y, and the like are sequentially arranged. The same applies to the other photoconductors 36M, 36C, and 36K.
That is, this image forming apparatus uses the photoconductors 36Y, 36M, 36C, and 36K as scanning surfaces set for respective colors (corresponding to reference numeral 8 in FIG. 1), and optical scanning is performed for each. The devices 34Y, 34M, 34C, and 34K are provided in a one-to-one correspondence relationship.

搬送ベルト32の周囲には、感光体36Yよりも上流側に位置させてレジストローラ23と、ベルト帯電チャージャ24が設けられ、感光体36Kよりも下流側に位置させてベルト分離チャージャ25、除電チャージャ26、クリーニング装置27等が設けられている。ベルト分離チャージャ25よりも搬送方向下流側には定着装置28が設けられ、排紙トレイ29に向けて排紙ローラ28で結ばれている。
このような構成において、例えば、フルカラーモード時であれば、各感光体36Y、36M、36C、36Kに対し、Y、M、C、K各色の画像信号に基づき、各光走査装置34Y、34M、34C、34Kによる光走査で静電潜像が形成される。
これら静電潜像は対応する色トナーで現像されてトナー画像となり、搬送ベルト32上に静電的に吸着されて搬送される転写紙上に順次転写されることにより重ね合わせられ、定着装置14によりフルカラー画像として定着された後、排紙トレイ29上に排紙される。
Around the conveyor belt 32, a registration roller 23 and a belt charging charger 24 are provided on the upstream side of the photosensitive member 36Y, and a belt separation charger 25 and a charge removing charger are provided on the downstream side of the photosensitive member 36K. 26, a cleaning device 27, and the like are provided. A fixing device 28 is provided downstream of the belt separation charger 25 in the transport direction, and is connected to a paper discharge tray 29 by a paper discharge roller 28.
In such a configuration, for example, in the full color mode, each of the optical scanning devices 34Y, 34M, 34M, 36M, 36C, and 36K is based on the image signals of Y, M, C, and K colors. An electrostatic latent image is formed by optical scanning with 34C and 34K.
These electrostatic latent images are developed with corresponding color toners to form toner images, which are superposed by being sequentially transferred onto transfer paper that is electrostatically adsorbed onto the conveyance belt 32 and conveyed. After being fixed as a full-color image, it is discharged onto a discharge tray 29.

かかる画像形成装置に実施の形態で説明した光走査装置を用いることによって、周囲の温度や湿度の影響を受けにくく、安定した光スポット径を被走査面上で得られることができ、したがって、高精細な印字に適した画像形成装置をコンパクトでかつ安価に実現できる。   By using the optical scanning device described in the embodiment for such an image forming apparatus, it is possible to obtain a stable light spot diameter on the surface to be scanned, which is hardly affected by the ambient temperature and humidity. An image forming apparatus suitable for fine printing can be realized in a compact and inexpensive manner.

本発明による光走査装置の実施の形態の光学配置を示す概略図である。It is the schematic which shows the optical arrangement | positioning of embodiment of the optical scanning device by this invention. 光源装置を構成する半導体レーザを示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the semiconductor laser which comprises a light source device. 光源装置を構成するカップリングレンズを示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the coupling lens which comprises a light source device. 液体マイクロレンズの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of a liquid microlens. 図4の液体マイクロレンズの電極構造を示す上面図である。It is a top view which shows the electrode structure of the liquid microlens of FIG. 小滴の移動を説明する概略図である。It is the schematic explaining the movement of a droplet. 本発明を適用する画像形成装置の実施の形態を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing an embodiment of an image forming apparatus to which the present invention is applied.

符号の説明Explanation of symbols

C 画像形成装置
D 光走査装置
1 光源装置
4 線像結像光学系(アナモフィック光学素子)
5 線像結像光学系(光偏向器である回転多面鏡のポリゴンミラー)
6 走査光学系(レンズ6a、6b)
8 被走査面
9 発光部(半導体レーザ)
10 カップリングレンズ
21 液体マイクロレンズ
34Y 光走査手段(光走査装置)
35Y 現像手段(現像装置)
36Y 像担持体(感光体)
C Image forming device D Optical scanning device 1 Light source device 4 Line image imaging optical system (anamorphic optical element)
5 Line image imaging optical system (polygon mirror of rotating polygon mirror which is an optical deflector)
6 Scanning optical system (lenses 6a, 6b)
8 Scanned surface 9 Light emitting part (semiconductor laser)
10 Coupling lens 21 Liquid microlens 34Y Optical scanning means (optical scanning device)
35Y developing means (developing device)
36Y Image carrier (photoreceptor)

Claims (6)

発光部と、該発光部から放射された発散性の光ビームをカップリングするカップリングレンズと、を含む光源装置において、前記発光部と前記カップリングレンズとの間に液体マイクロレンズを配置したことを特徴とする光源装置。   In a light source device including a light emitting unit and a coupling lens for coupling a divergent light beam emitted from the light emitting unit, a liquid microlens is disposed between the light emitting unit and the coupling lens. A light source device characterized by the above. 前記液体マイクロレンズは、カップリングレンズの光軸方向と直交する軸をY軸、光軸方向とY軸方向と直交する軸をZ軸と定義したとき、前記カップリングレンズから出射する光ビームの方向を、電気的な制御により、Y方向およびZ方向について独立に調整可能であることを特徴とする請求項1記載の光源装置。   The liquid microlens defines a light beam emitted from the coupling lens when an axis orthogonal to the optical axis direction of the coupling lens is defined as a Y axis and an axis orthogonal to the optical axis direction and the Y axis direction is defined as a Z axis. The light source device according to claim 1, wherein the direction can be independently adjusted in the Y direction and the Z direction by electrical control. 前記液体マイクロレンズは、前記カップリングレンズから出射した光ビームの発散の程度を、電気的な制御により、Y方向およびZ方向について独立に調整可能であることを特徴とする請求項1または2記載の光源装置。   3. The liquid microlens is capable of independently adjusting the degree of divergence of the light beam emitted from the coupling lens in the Y direction and the Z direction by electrical control. Light source device. 前記液体マイクロレンズは、前記発光部に対して防塵の機能を有するカバーガラスを兼ねていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の光源装置。   4. The light source device according to claim 1, wherein the liquid microlens also serves as a cover glass having a dustproof function with respect to the light emitting unit. 5. 光源装置から放射された少なくとも1つの光ビームを線像結像光学系により光偏向器の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像として結像させ、前記光偏向器により等角速度的に偏向させ、偏向ビームを走査光学系により被走査面上に光スポットとして集光させ、前記被走査面を走査する光走査装置において、前記光源装置として、請求項1乃至4のいずれか1項記載の光源装置を用いたことを特徴とする光走査装置。   At least one light beam emitted from the light source device is formed as a long line image in the main scanning direction in the vicinity of the deflecting reflection surface of the optical deflector by the line image imaging optical system, and deflected at a constant angular velocity by the optical deflector. 5. The light source device according to claim 1, wherein the deflected beam is condensed as a light spot on the surface to be scanned by a scanning optical system and the surface to be scanned is scanned. An optical scanning device using a light source device. 感光性の像担持体に対して光走査手段による光走査を行って潜像を形成し、この潜像を現像手段で可視化して画像を得る画像形成部を1以上有する画像形成装置において、前記像担持体の光走査を行う光走査手段として、請求項5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。   In the image forming apparatus having one or more image forming units for forming a latent image by performing optical scanning by the optical scanning unit on the photosensitive image carrier, and visualizing the latent image by the developing unit to obtain an image. An image forming apparatus using the optical scanning device according to claim 5 as optical scanning means for optically scanning an image carrier.
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