JP2009063739A - Optical writing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置における光書込装置(光走査装置)に関するものである。 The present invention relates to an optical writing device (optical scanning device) in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile machine.
現在、画像形成装置に対する市場の要求としては、小型、軽量、低コスト化などが挙げられる。特に、カラー画像形成装置は構成部品数が多いため、従来のモノクロ装置に比べて非常に大型であり、小型化に対する要求が高い。 Currently, market demand for image forming apparatuses includes small size, light weight, and low cost. In particular, since a color image forming apparatus has a large number of components, it is much larger than a conventional monochrome apparatus, and there is a high demand for downsizing.
従来市販されている画像形成装置に用いられている、複数の光ビームを用いた光書込装置(光走査装置)は、光ビームを複数の反射ミラーにより複数回折り返すことで、それぞれの像担持体の被走査面に照射しているが、複数のミラーを使用するため、光書込装置が厚み方向に大きくなる傾向がある。 An optical writing device (optical scanning device) that uses a plurality of light beams used in an image forming apparatus that has been commercially available in the past, refracts the light beam by a plurality of reflection mirrors, thereby supporting each image. Although the surface to be scanned is irradiated, the optical writing device tends to increase in the thickness direction because a plurality of mirrors are used.
図7は、従来の光書込装置の一例を示す構成図である。この図に示す光書込装置では、図示しない光源から出射された光ビームをポリゴンミラー54で偏向させ、複数のミラー(反射鏡)59を介して走査対象である感光体101に導いている。各光ビームを感光体に導くためのミラー59は、各光ビームが干渉しないように各ミラー59を配置する必要があるため、必然的にスペースが必要であり、特に上下方向の高さが大きくならざるを得ない。
FIG. 7 is a block diagram showing an example of a conventional optical writing apparatus. In the optical writing apparatus shown in this figure, a light beam emitted from a light source (not shown) is deflected by a
また、特許文献1には、例えば黒色と赤色の2色でプリント可能なレーザプリンタ用光学系が記載されている。
また、特許文献2には、メンテナンス作業の作業性を向上させるとともに、色重ね精度を向上させることのできるマルチビーム走査装置が記載されている。
Patent Document 1 describes an optical system for a laser printer that can print in two colors, for example, black and red.
Further,
また、特許文献3には、複数の光ビームを1つの多面鏡で複数の感光体面に書込み走査する多色画像形成装置の光走査装置が記載されている。
また、特許文献4には、発光波長が異なる光源からのレーザ光を、波長に応じて分離して感光体ドラムに露光させるようにした光走査装置が記載されている。
Patent Document 3 describes an optical scanning device of a multicolor image forming apparatus that writes and scans a plurality of light beams onto a plurality of photoreceptor surfaces with a single polygon mirror.
Patent Document 4 describes an optical scanning device in which laser light from light sources having different emission wavelengths is separated according to the wavelength and exposed to a photosensitive drum.
また、特許文献5には、複数のレーザビームを分離手段(ビームスプリッタ)によって分離し、感光体の別々の位置に照射して電子写真画像形成を行なう画像形成装置が開示されている。
しかしながら、上記各特許文献に記載のものは、合成された光ビームを分離手段を用いて分離しているが、各感光体までの光路長がそれぞれ異なっていたり、あるいは光路長を合わせるためにポリゴンミラー走査面と各感光体における照射位置を結ぶ面が平行ではなくなっている。また、各感光体への光ビームの入射角度もそれぞれ異なっている。 However, in each of the above-mentioned patent documents, the synthesized light beam is separated using a separating means. However, the optical path lengths to the respective photosensitive members are different from each other, or polygons are used to match the optical path lengths. The surface connecting the mirror scanning surface and the irradiation position on each photoconductor is not parallel. Further, the incident angle of the light beam to each photoconductor is also different.
特許文献1、特許文献2及び特許文献5のように、ポリゴンミラー走査面と各感光体における照射位置を結ぶ面が平行でない場合、光走査装置としては小型化が可能であるが、複数の折り返しミラーを用いるために薄型化できず、画像形成装置としては大きくなってしまう。また、4色化のためにポリゴンミラーを中心として光学素子を略対称に配置した構成においては、感光体を横一線に並べることが難しく、現在広く採用されているようなタンデム型のカラー画像形成装置に適用するのが困難であるという問題がある。
As in Patent Document 1,
また、特許文献3及び特許文献4に記載のものは、各感光体までの光路長が異なっており、また、各感光体への光ビームの入射角度もそれぞれ異なっているため、各感光体の被走査面上での各光ビームのビーム径が異なったり、各感光体上に形成した各色画像を重ね合わせる際に不利な構成となる、という問題がある。 In addition, since the optical path lengths to the respective photoconductors are different from those described in Patent Document 3 and Patent Document 4, the incident angles of the light beams to the respective photoconductors are also different. There are problems that the beam diameters of the respective light beams on the surface to be scanned are different, or that the configuration is disadvantageous when the color images formed on the respective photoconductors are superimposed.
本発明は、従来の光書込装置における上述の問題を解決し、光書込装置の薄型化を実現し、ひいてはカラー画像形成装置の小型化に寄与することのできる光書込装置を提供することを課題とする。 The present invention provides an optical writing apparatus that solves the above-described problems in the conventional optical writing apparatus, realizes a reduction in the thickness of the optical writing apparatus, and contributes to downsizing of the color image forming apparatus. This is the issue.
前記の課題は、本発明により、光源からの光を偏向器により偏向して被走査面を走査する光書込装置において、それぞれ波長の異なる光ビームを出射する複数の光源を備え、該複数の光源から出射した各光ビームを副走査方向に同一軸に合成して前記偏向器により偏向させるとともに、前記偏向器により偏向された前記各光ビームが進入するよう配置されビーム進入方向により光ビームを透過もしくは反射させる第1のビーム分離手段と、該第1のビーム分離手段透過後の前記各光ビームをその波長により透過もしくは反射させる第2のビーム分離手段とを有し、前記第2のビーム分離手段を透過した光ビームにより一つの被走査面を走査し、前記第2のビーム分離手段を反射した光ビームを前記第1のビーム分離手段に反射させて他の一つの被走査面を走査するよう構成し、前記各光ビームの焦点距離の差を補正するように、前記各光ビームの光路長を異ならせて設けていることにより解決される。 According to the present invention, there is provided an optical writing apparatus that scans a surface to be scanned by deflecting light from a light source by a deflector, and includes a plurality of light sources that emit light beams having different wavelengths. The light beams emitted from the light source are combined on the same axis in the sub-scanning direction, deflected by the deflector, and arranged so that the light beams deflected by the deflector enter, and the light beams are changed according to the beam entrance direction. A first beam separating means for transmitting or reflecting; and a second beam separating means for transmitting or reflecting each light beam after passing through the first beam separating means according to its wavelength. One surface to be scanned is scanned by the light beam that has passed through the separating means, and the light beam reflected by the second beam separating means is reflected by the first beam separating means to make another one. Configured to scan a surface to be scanned, wherein to compensate for differences in focal length of each light beam is solved by are provided at different optical path lengths of the respective light beams.
また、前記各光ビームの光路長が、ビーム進行方向における前記偏向器の上流側で異ならせて設けられていると好ましい。
また、前記各光源から出射した光ビームを合成するビーム合成手段を有すると好ましい。
Further, it is preferable that the optical path lengths of the respective light beams are provided differently on the upstream side of the deflector in the beam traveling direction.
Further, it is preferable to have beam combining means for combining the light beams emitted from the respective light sources.
また、前記各光ビームの光路長が、ビーム進行方向における前記偏向器の下流側で異ならせて設けられていると好ましい。
また、前記第2のビーム分離手段は、光軸方向の位置が調整可能に設けられていると好ましい。
Moreover, it is preferable that the optical path lengths of the respective light beams are provided differently on the downstream side of the deflector in the beam traveling direction.
Further, it is preferable that the second beam separation means is provided so that the position in the optical axis direction can be adjusted.
また、前記各光源のビーム強度が変更可能に設けられていると好ましい。
また、前記第1のビーム分離手段が偏光ビームスプリッタであり、該第1のビーム分離手段と前記第2のビーム分離手段の間に1/4波長板が配置されると好ましい。
Moreover, it is preferable that the beam intensity of each light source is provided to be changeable.
Preferably, the first beam separation means is a polarization beam splitter, and a quarter-wave plate is disposed between the first beam separation means and the second beam separation means.
また、前記第2のビーム分離手段がダイクロイックミラーであると好ましい。
また、前記各光源の同期検知に用いる光ビーム検出手段を有し、該光ビーム検出手段が、前記偏向器により偏向された光ビームが前記第1のビーム分離手段に入射する前に入射するように設けられていると好ましい。
The second beam separation means is preferably a dichroic mirror.
And a light beam detecting means used for synchronous detection of each light source, so that the light beam detecting means is incident before the light beam deflected by the deflector is incident on the first beam separating means. It is preferable that it is provided.
また、前記光ビーム検出手段は1つであると好ましい。
また、前記各光源が所定の時間差をもって点灯制御されると好ましい。
また、前記各光源は、副走査方向に同一面内で所定の角度を持って配置され、前記偏向器の主走査方向に同一位置に各光ビームを照射するよう設けられていると好ましい。
The number of the light beam detecting means is preferably one.
Further, it is preferable that each of the light sources is controlled to be turned on with a predetermined time difference.
Further, it is preferable that each of the light sources is arranged so as to have a predetermined angle in the same plane in the sub-scanning direction and to irradiate each light beam at the same position in the main scanning direction of the deflector.
また、前記各光源のいずれか1つが、可視光を出射する光源であると好ましい。
また、請求項1〜13のいずれか1項に記載の光書込装置が備える光学素子のうち前記偏向器を共通の1つの偏向器として用いるとともに、前記偏向器以外の光学素子を、前記偏向器の両側に略対称に1組ずつ配置し、4つの光源からの光ビームにより4つの被走査面を走査するよう構成されていると好ましい。
In addition, it is preferable that any one of the light sources is a light source that emits visible light.
In addition, among the optical elements included in the optical writing device according to claim 1, the deflector is used as a common deflector, and an optical element other than the deflector is used as the deflector. It is preferable that one set is disposed substantially symmetrically on both sides of the device, and four scanned surfaces are scanned with light beams from four light sources.
また、前記の課題は、本発明により、請求項1〜14のいずれか1項に記載の光書込装置を備える画像形成装置により解決される。
また、前記光書込装置により走査される走査対象としての像担持体を4つ備えたタンデム型のフルカラー装置であると好ましい。
According to the present invention, the above problem is solved by an image forming apparatus including the optical writing device according to any one of claims 1 to 14.
Further, it is preferable that the tandem type full-color device is provided with four image carriers as scanning objects scanned by the optical writing device.
本発明の光書込装置によれば、第1のビーム分離手段と第2のビーム分離手段により、複数の光源から出射した光ビームを分離することができるので、複数の反射鏡を用いることなく各光ビームをそれぞれの走査対象に導くことができるので、光書込装置の薄型化が可能となる。 According to the optical writing device of the present invention, the first beam separation means and the second beam separation means can separate the light beams emitted from the plurality of light sources, so that a plurality of reflecting mirrors are not used. Since each light beam can be guided to each scanning object, the optical writing device can be made thin.
また、各光ビームの焦点距離の差を補正するように、前記各光ビームの光路長を異ならせて設けているので、1つのレンズ(fθレンズ)で波長の異なる光ビームを用いることや、各ビームが透過する光学素子の数が異なるなどの理由によって生じる焦点距離の差をなくすことができ、2つの光ビームの波長が異なることにより生じる各光ビームの光路差(光路長の差)を補正することができる。 Further, since the optical path lengths of the respective light beams are provided to be different so as to correct the difference in focal length of each light beam, it is possible to use light beams having different wavelengths with one lens (fθ lens), The difference in focal length caused by the difference in the number of optical elements through which each beam passes can be eliminated, and the optical path difference (difference in optical path length) of each light beam caused by the difference in wavelength between the two light beams can be obtained. It can be corrected.
請求項2又は請求項3の構成により、簡単な構成で各光ビームの光路長を異ならせることができる。
請求項4又は請求項5の構成により、光学素子を追加することなく各光ビームの光路長を異ならせることができる。
According to the configuration of the second or third aspect, the optical path length of each light beam can be varied with a simple configuration.
According to the configuration of the fourth or fifth aspect, the optical path length of each light beam can be varied without adding an optical element.
請求項6の構成により、各光ビームの強度差を補正し、走査対象に適正な強度で光ビームを照射することができる。
請求項7の構成により、第1のビーム分離手段としての偏光ビームスプリッタと1/4波長板により、第2のビーム分離手段で分離された光ビームを反射させて走査対象に導くことができる。
According to the configuration of the sixth aspect, it is possible to correct the intensity difference between the light beams and irradiate the light beam with an appropriate intensity to the scanning target.
According to the configuration of the seventh aspect, the light beam separated by the second beam separating means can be reflected and guided to the scanning object by the polarizing beam splitter and the quarter wavelength plate as the first beam separating means.
請求項8の構成により、第2のビーム分離手段として多層膜誘電体ミラーであるダイクロイックミラーを用いることにより、波長の異なる光ビームを適正に分離することが可能となる。 With the configuration according to the eighth aspect, it is possible to appropriately separate light beams having different wavelengths by using a dichroic mirror which is a multilayer dielectric mirror as the second beam separating means.
請求項9の構成により、第1のビーム分離手段による光学的影響を受けずに適正な検知を行なうことができる。
請求項10の構成により、1つの光ビーム検出手段により低コストに検出を行うことができる。
With the configuration of the ninth aspect, appropriate detection can be performed without being affected by the optical effect of the first beam separation means.
With the configuration of the tenth aspect, detection can be performed at a low cost by one light beam detection means.
請求項11の構成により、1つの光ビーム検出手段により複数の光ビームを検出することができる。
請求項12の構成により、偏向器上流側の構成を簡単なものとすることができる。また、1つの光ビーム検出手段により低コストに同期検知を行うことができる。
According to the configuration of the eleventh aspect, a plurality of light beams can be detected by one light beam detecting means.
According to the configuration of the twelfth aspect, the configuration on the upstream side of the deflector can be simplified. In addition, synchronous detection can be performed at low cost by one light beam detection means.
請求項13の構成により、光ビームの一つが可視光であるため、組立作業や調整作業、あるいは不具合の解析作業などにおいて作業が容易になる。
請求項14の構成により、部品点数の増加を抑制してフルカラーの走査に対応することができる。
According to the structure of the thirteenth aspect, since one of the light beams is visible light, the work is facilitated in an assembly work, an adjustment work, a failure analysis work, or the like.
According to the configuration of the fourteenth aspect, it is possible to cope with full-color scanning while suppressing an increase in the number of parts.
請求項15に記載の画像形成装置によれば、薄型の光書込装置を備えることにより、画像形成装置の上下方向の大きさを小さくして、装置の小型化を図ることができる。 According to the image forming apparatus of the fifteenth aspect, by providing the thin optical writing device, it is possible to reduce the size of the image forming device in the vertical direction and to reduce the size of the device.
請求項16の構成により、短時間でフルカラー画像の形成が可能なタンデム型画像形成装置を、薄型の光書込装置により画像形成装置の上下方向の大きさを小さくして実現することができる。 According to the configuration of the sixteenth aspect, a tandem type image forming apparatus capable of forming a full-color image in a short time can be realized by reducing the size in the vertical direction of the image forming apparatus with a thin optical writing device.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る光書込装置の一例を模式的に示す構成図である。また、図2は、画像形成装置の正面方向から見た光書込装置の構成図である。これらの図に示す本例の光書込装置10は、半導体レーザ1a,1b、コリメートレンズ2a,2b、シリンドリカルレンズ3、回転多面鏡であるポリゴンミラー4、fθレンズ5、偏光ビームスプリッタ6(第1のビーム分離手段)、1/4波長板7、ダイクロイックミラー8(第2のビーム分離手段)、反射鏡9、ビーム合成手段12、同期検知素子13等から構成され、これらの構成要素がユニット筐体11内に配置されている。本例の光書込装置では、半導体レーザ1a,1bは、偏光方向が同じでそれぞれ波長の異なる光ビームを出射するものが用いられており、光分離手段としてのダイクロイックミラー8に対応した波長帯域のものが用いられる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram schematically showing an example of an optical writing device according to the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram of the optical writing device viewed from the front side of the image forming apparatus. The
副走査方向に同一軸上に配置された2つの異なる光源である半導体レーザ1a,1bから出射された偏光方向が同じで波長の異なる光ビームは、コリメートレンズ2a,2bを経てビーム合成手段12により合成され、シリンドリカルレンズ3を通って偏向手段としてのポリゴンミラー4で偏向走査され、fθレンズ5を透過し、偏光方向により光を分離する偏光ビームスプリッタ6を通過する。この偏光ビームスプリッタ6は、光ビームのπ/2の回転角の違いによる偏光方向により光を分離するもので、ビームの進入方向により透過または反射するような特徴をもたせたものである。
Light beams having the same polarization direction and different wavelengths emitted from semiconductor lasers 1a and 1b, which are two different light sources arranged on the same axis in the sub-scanning direction, are transmitted by
fθレンズ5を出て偏光ビームスプリッタ6を通過した2つのビーム(偏光方向が同じで波長の異なる光ビーム)は1/4波長板7を通過する。1/4波長板7は、光ビームの偏光方向をπ/4だけ回転させるもので、上記2つの光ビームは、1/4波長板7を通過することで、それぞれ出射時とはπ/4だけ回転した光ビームとなった状態で、ビームに対して垂直に設置された多層膜誘電体ミラーであるダイクロイックミラー8により、1ビームは透過、他方の1ビームは反射される。ダイクロイックミラー8は、ある波長帯域の光ビームは透過させ、ある波長帯域の光ビームは反射させる。すなわち、上記2つの光ビームは、ダイクロイックミラー8により、反射光と透過光に分離される。
The two beams (light beams having the same polarization direction and different wavelengths) that have exited the
さて、ダイクロイックミラー8を透過した光ビームは反射鏡9により反射され、感光体101aの被走査面に照射される。一方、ダイクロイックミラー8により反射された光ビームは、同じ光路を戻って再度1/4波長板7を通過することにより再び偏光方向をπ/4だけ回転させられ、出射時とはπ/2だけ回転した光ビームとなった状態で偏光ビームスプリッタ6に入射する。その出射時とはπ/2だけ回転した光ビームは偏光ビームスプリッタ6により反射され、感光体101bの被走査面に照射される。このようにして、半導体レーザ1a,1bから出射された光ビームが、それぞれ感光体101aと感光体101bとに導かれ、各感光体を走査する。
Now, the light beam that has passed through the
なお、本例では、半導体レーザ1a,1bから出射される2つの光ビームは、共に例えば直線偏光のP波であり、一方の光ビームは1/4波長板7によりπ/4だけ回転して円偏光となった状態でダイクロイックミラー8を透過して感光体101aに照射される。他方の光ビームは1/4波長板7によりπ/4だけ回転して円偏光となった後、ダイクロイックミラー8に反射されて再度1/4波長板7を通過することにより再び偏光方向をπ/4だけ回転させられ、直線偏光のS波となった状態で感光体101bに照射される。
In this example, the two light beams emitted from the semiconductor lasers 1a and 1b are both linearly polarized P waves, for example, and one light beam is rotated by π / 4 by the quarter wavelength plate 7. In the state of circularly polarized light, the light passes through the
本実施形態では、1つのレンズ(fθレンズ5)で波長の異なる光ビームを用いること、各ビームが透過する光学素子の数が異なるなどの理由から、焦点距離に差が生じてしまう。これを補正するために、あらかじめ、2つの光ビームの(感光体までの)光路長が異なるように設定している。本例では、図1に示すように、ビーム合成手段12を用いて半導体レーザ1a,1bから出射される2つの光ビームを合成することにより、ポリゴンミラー4の上流側で各光路長を異ならせ、上記焦点距離の差を補正するように構成している。これにより、2つの光ビームの波長が異なることにより生じる2つの光ビームの光路差(光路長の差)を補正することができる。
In the present embodiment, a difference occurs in the focal length because a single lens (fθ lens 5) uses light beams having different wavelengths and the number of optical elements that each beam transmits is different. In order to correct this, the optical path lengths of the two light beams (up to the photosensitive member) are set differently in advance. In this example, as shown in FIG. 1, the optical path lengths are made different on the upstream side of the polygon mirror 4 by synthesizing two light beams emitted from the semiconductor lasers 1a and 1b using the
なお、ダイクロイックミラー8を光軸方向(図2の左右方向)に移動可能に設け、ダイクロイックミラー8の位置を調節することで、2つの光ビームの光路長を変更することができるため、ダイクロイックミラー8の位置調節により上記焦点距離の差を補正する構成を追加しても良い。
The
さらに、2つの光ビームは、各光路における光学素子透過回数の違い、各光学素子での反射率と透過率の違い、光源(半導体レーザ1a,1b)のばらつきなどから、各光ビームの強度もそれぞれ異なってしまう。そこで本例では、2つの光源(半導体レーザ1a,1b)のビーム強度を調整可能に設け、それを調整することで各感光体ドラム被走査面に適正な強度で光ビームを照射可能に設けている。 Furthermore, the intensity of each light beam is also different because of the difference in the number of times the optical element is transmitted through each optical path, the difference in reflectance and transmittance between the optical elements, and variations in the light sources (semiconductor lasers 1a and 1b). Each will be different. Therefore, in this example, the beam intensities of the two light sources (semiconductor lasers 1a and 1b) are provided so as to be adjustable, and by adjusting them, each photosensitive drum scanning surface is provided with a light beam with an appropriate intensity. Yes.
次に、光源(半導体レーザ1a,1b)の同期検知について説明する。
図1に示すように、fθレンズ5と偏光ビームスプリッタ6の間で主走査方向の書き込み範囲外に、同期検知素子としてのフォトダイオード13が配置されている。半導体レーザ1a,1bから出射された各光ビームは、コリメートレンズ2を経て、ビーム合成手段12を用いて合成され、シリンドリカルレンズ3を通り、ポリゴンミラー4で偏向走査され、fθレンズ5を透過し、フォトダイオード13にも照射される。このフォトダイオード13により走査線(光ビーム)位置を検知することができるため、書き込みタイミングを制御することが可能となる。
Next, synchronization detection of the light sources (semiconductor lasers 1a and 1b) will be described.
As shown in FIG. 1, a
本例では、上記フォトダイオード13を、光軸方向において第1のビーム分離手段である偏光ビームスプリッタ6の手前(上流)に配置した構成である。本実施形態では、2つの光ビームがビーム合成手段12により合成され、全く同一の光路でフォトダイオード13に入射するため、半導体レーザ1a,1bの発光タイミングを制御することにより各光ビームのフォトダイオード13への入射タイミングをずらすことで、同一の(1個の)フォトダイオード13により同期検知を可能としている。
In this example, the
ところで、上述したように、ダイクロイックミラー8により2つの光ビームを分離させるためには、2つの光ビームの波長が異なっている必要がある。反射と透過との境は、用いるダイクロイックミラーにより異なるが、例えば波長750nm近辺を境界とするものを用いる場合には、各光ビームとして上記境界前後の波長帯を選択する必要がある。一例として、波長約650nmの可視光と、波長約800nmの赤外光とを選択することができる(波長約650nmの可視光を出射する半導体レーザと波長約800nmの赤外光を出射する半導体レーザを、半導体レーザ1a,1bとして用いることができる)。
Incidentally, as described above, in order to separate the two light beams by the
図3は、光書込装置の第2実施形態を示す模式図である。上記した第1実施形態の光書込装置と重複する部分の説明は省略して異なる点のみを説明する。
2つの光源である半導体レーザ1a,1bは、副走査方向に同一軸(同一平面)上に配置されているが、本第2実施形態では、図に示すように、2つの光源である半導体レーザ1a,1bを、所定の角度αを持つように配置している。そして、ビーム合成手段12を用いず、偏向手段であるポリゴンミラー4の主走査方向に同一の位置に2つの光ビームが照射されるように構成している。すなわち、本第2実施形態では、半導体レーザ1a,1bから出射された偏光方向が同じで波長の異なる光ビームは、コリメートレンズ2a,2b及びシリンドリカルレンズ3を経て副走査方向に同一軸に合成されて偏向手段としてのポリゴンミラー4で偏向走査される。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a second embodiment of the optical writing device. A description of the same parts as those of the optical writing apparatus of the first embodiment will be omitted, and only different points will be described.
The semiconductor lasers 1a and 1b, which are two light sources, are arranged on the same axis (same plane) in the sub-scanning direction. In the second embodiment, as shown in FIG. 1a and 1b are arranged to have a predetermined angle α. The
ポリゴンミラー4から後の(下流の)構成は上記した第1実施形態と同様であるが、本第2実施形態では、ポリゴンミラー4の上流側における2つの光ビームの光路長が等しいため、上記した2つの光ビームの焦点距離の補正に対し、ダイクロイックミラー8を光軸方向(図2の左右方向)に移動可能に設け、ダイクロイックミラー8の位置を調節することで上記補正を行うよう構成する。なお、2つの光源(半導体レーザ1a,1b)のビーム強度を調整可能に設け、それを調整することで各感光体ドラム被走査面に適正な強度で光ビームを照射することは第1実施形態と同様である。
The configuration after the polygon mirror 4 (downstream) is the same as that of the first embodiment described above. However, in the second embodiment, the optical path lengths of the two light beams on the upstream side of the polygon mirror 4 are equal. In order to correct the focal length of the two light beams, the
本第2実施形態における同期検知は、第1実施形態と同じく、fθレンズ5と偏光ビームスプリッタ6の間で主走査方向の書き込み範囲外に配置させた同期検知素子としてのフォトダイオード13により行なう。半導体レーザ1a,1bから出射された各光ビームは、コリメートレンズ2を経てシリンドリカルレンズ3を通り、ポリゴンミラー4で偏向走査され、fθレンズ5を透過し、フォトダイオード13にも照射される。このフォトダイオード13により走査線(光ビーム)位置を検知することができるため、書き込みタイミングを制御することが可能となる。
As in the first embodiment, the synchronization detection in the second embodiment is performed by the
本第2実施形態では、2つの光源である半導体レーザ1aと1bのポリゴンミラー4に対する角度が異なっており、2つの光源が主走査方向にずらして配置されているため、2つの光ビームが同時に同期検知素子13に入射せず、導体レーザ1aと1bの発光タイミングを(同期検知のために)制御する必要がない。
In the second embodiment, the angles of the two light sources, the semiconductor lasers 1a and 1b, with respect to the polygon mirror 4 are different, and the two light sources are arranged shifted in the main scanning direction. There is no need to control the light emission timing of the conductor lasers 1a and 1b (for synchronization detection) without entering the
このように、本発明による光書込装置では、副走査方向において同一軸上に合成した2つの光ビームを第1のビーム分離手段と第2のビーム分離手段により分離することが可能であり、図7で説明した従来例のように複数の反射鏡(ミラー)を用いることなく(複数の反射鏡を上下方向の異なる位置に配置することなく)、2つの光ビームをそれぞれの走査対象である感光体に導くことができるので、光書込装置の薄型化が可能となる。 Thus, in the optical writing device according to the present invention, it is possible to separate the two light beams synthesized on the same axis in the sub-scanning direction by the first beam separation means and the second beam separation means, As in the conventional example described with reference to FIG. 7, a plurality of reflecting mirrors (mirrors) are not used (a plurality of reflecting mirrors are not arranged at different positions in the vertical direction), and two light beams are scanned. Since it can be guided to the photoreceptor, the optical writing device can be made thin.
次に、4色のフルカラー画像形成装置に対応する光書込装置を図4及び図5を参照して説明する。
4色のフルカラー画像形成装置に対応する第3実施形態の光書込装置は、上記説明した第1実施形態あるいは第2実施形態の光書込装置を構成する要素のうち、偏向手段であるポリゴンミラー4以外の構成要素を2組(2セット)備えるものであり、図4及び図5に示すように、1つのポリゴンミラー4を中心としてその両側に各構成要素を略対称に配置して設けたものである。図5では上記第1実施形態の構成で図示しているが、第2実施形態の構成も可能である。ポリゴンミラー4は、両側の構成要素に対して共通に用いることになる。
Next, an optical writing apparatus corresponding to the four-color full-color image forming apparatus will be described with reference to FIGS.
The optical writing device according to the third embodiment corresponding to the four-color full-color image forming apparatus is a polygon that is a deflection unit among the elements constituting the optical writing device according to the first embodiment or the second embodiment described above. 2 sets (2 sets) of components other than the mirror 4 are provided. As shown in FIG. 4 and FIG. 5, each component is arranged substantially symmetrically on both sides of the polygon mirror 4 as a center. It is a thing. Although FIG. 5 shows the configuration of the first embodiment, the configuration of the second embodiment is also possible. The polygon mirror 4 is used in common for the components on both sides.
本第3実施形態では、半導体レーザは4つ(1a,1b,1c,1d)備えており、半導体レーザ1a,1bからの2本の光ビームをそれぞれ感光体101a,101bに導き、半導体レーザ1c,1dからの2本の光ビームをそれぞれ感光体101c,101dに導くように構成している。各光ビームの分離等については上記説明した第1実施形態及び第2実施形態の場合と同様であり、説明が重複するので省略する。
In the third embodiment, four (1a, 1b, 1c, 1d) semiconductor lasers are provided, and two light beams from the semiconductor lasers 1a, 1b are guided to the
本第3実施形態の光書込装置はタンデム型のフルカラー画像形成装置に好適に用いることができ、4本の光ビームを4つの感光体に振り分ける場合でも、光書込装置の厚みが増大せず、薄型の光書込装置を実現できる。したがって、フルカラー画像形成装置の小型化、特に、上下方向の大きさを抑制するのに効果が大である。 The optical writing apparatus of the third embodiment can be suitably used for a tandem type full-color image forming apparatus, and the thickness of the optical writing apparatus can be increased even when four light beams are distributed to four photosensitive members. Therefore, a thin optical writing device can be realized. Therefore, the effect of reducing the size of the full-color image forming apparatus, in particular, suppressing the size in the vertical direction is great.
最後に、本発明に係る光書込装置を備える画像形成装置の一例について説明する。
図6に示す画像形成装置は、タンデム方式を採用してフルカラー画像を形成可能なカラープリンタであり、装置本体のほぼ中央部に4個の作像ユニット100(Y,C,M,K)を配設している。イエロー,シアン,マゼンタ,ブラックの各色に対応する各作像ユニット100(Y,C,M,K)は、中間転写ベルト111の下部走行辺に沿って並設されている。支持ローラ112,113等に巻き掛けられた中間転写ベルト111は図中反時計回りに走行駆動される。左側の支持ローラ112の外側には、中間転写ベルト111をクリーニングするベルトクリーニングユニット114が配置されている。
Finally, an example of an image forming apparatus including the optical writing device according to the present invention will be described.
The image forming apparatus shown in FIG. 6 is a color printer that can form a full-color image by adopting a tandem method. Four image forming units 100 (Y, C, M, and K) are provided at almost the center of the apparatus main body. It is arranged. The image forming units 100 (Y, C, M, K) corresponding to the respective colors of yellow, cyan, magenta, and black are arranged in parallel along the lower traveling side of the intermediate transfer belt 111. The intermediate transfer belt 111 wound around the
各作像ユニット100は扱うトナーの色が異なるのみで構成は同一であり、像担持体としての感光体ドラム101を具備している。この感光体ドラム101の周りには、帯電手段,現像装置,クリーニング手段等が配置され、さらに各感光体ドラム101に対向するように中間転写ベルト111の内側に一次転写手段としての転写ローラが設けられている。
Each image forming unit 100 has the same configuration except for the color of the toner to be handled, and includes a
4つの作像ユニット100の下方には光書込装置20が設けられている。光書込装置20は、4色のフルカラー画像形成装置に対応するもので、ここでは上記説明した第3実施形態の光書込装置20を用いるものとする。なお、上記各実施形態では感光体101を下方に配置した構成で説明したが、本カラープリンタでは光書込装置20の上方に感光体101を配置し、上方に光ビーム(走査光)を出射する構成とする。この光書込装置20は、画像情報に基づいて光変調されたレーザ光を各色作像ユニットの感光体ドラム101の表面に照射する。
Below the four image forming units 100, an
中間転写ベルト111の上にはトナー収容部141が設けられ、イエロー,シアン,マゼンタ,ブラックの各色トナーを収容したトナーボトルが配置される。各トナーボトルからは、図示しないトナー供給機構により各色トナーがそれぞれ各色作像ユニット100の現像装置に供給される。
A
装置下部には用紙を積載する給紙トレイ130が配設され、その給紙トレイから用紙を給送するための給紙装置131が設けられている。分離機構等の詳細は図示を省略する。
A
中間転写ベルト111の支持ローラ113に対向するように二次転写ローラ115が設けられており、その二次転写部の用紙搬送方向上流側(図においては下方)近傍にレジストローラ116が設けられている。また、二次転写部の上方には定着装置150が設けられている。
A secondary transfer roller 115 is provided so as to face the
上記のように構成されたカラープリンタにおける画像形成動作について簡単に説明する。
上記作像ユニット100の感光体ドラム101が図示しない駆動手段によって図中時計方向に回転駆動され、その感光体ドラム101の表面が帯電手段によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された感光体表面には、光書込装置20からのレーザ光が照射され、これによって感光体ドラム101表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体ドラム101に露光される画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー,マゼンタ,シアン及び黒の色情報に分解した単色の画像情報である。このように形成された静電潜像に現像装置から各色トナーが付与され、トナー像として可視化される。
An image forming operation in the color printer configured as described above will be briefly described.
The
また、中間転写ベルト111が図中反時計回りに走行駆動され、各作像ユニット100において一次転写ローラの作用により感光体ドラム101から中間転写ベルト111に各色トナー像が順次重ね転写される。このようにして中間転写ベルト111はその表面にフルカラーのトナー像を担持する。
Further, the intermediate transfer belt 111 is driven to run counterclockwise in the drawing, and the respective color toner images are sequentially transferred from the
なお、作像ユニット100のいずれか1つを使用して単色画像を形成したり、2色又は3色の画像を形成したりすることもできる。モノクロプリントの場合は、4個の作像ユニットのうち、図の一番右側の黒(K)ユニットを用いて画像形成を行う。 Note that any one of the image forming units 100 can be used to form a single-color image or a two-color or three-color image. In the case of monochrome printing, image formation is performed using the rightmost black (K) unit in the drawing among the four image forming units.
そして、トナー像を転写した後の感光体ドラム表面に付着する残留トナーは、クリーニング手段によって感光体ドラム表面から除去され、次いでその表面が除電器の作用を受けて表面電位が初期化されて次の画像形成に備える。 The residual toner adhering to the surface of the photosensitive drum after the toner image is transferred is removed from the surface of the photosensitive drum by the cleaning means, and then the surface is subjected to the action of the static eliminator to initialize the surface potential. Ready for image formation.
一方、給紙トレイ130から用紙が給送され、レジストローラ対116によって、中間転写ベルト111上に担持されたトナー像とのタイミングを取って二次転写位置に向けて送出される。二次転写ローラ115には所定の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト表面のトナー像が用紙上に一括して転写される。トナー像を転写された用紙は、定着装置150を通過するとき、熱と圧力によってトナー像が用紙に熔融定着される。定着された用紙は、排紙ローラ151により装置本体の上面に構成された排紙トレイ140に排出される。
On the other hand, the paper is fed from the
光書込装置20は、上記説明したように厚さの小さな薄型のものであるため、画像形成装置内部の限られた空間内に配置可能であり、カラー画像形成装置の小型化に特に効果が大きい。
Since the
以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、各光源及び第2のビーム分離手段(ダイクロイックミラー)としては、両者の組み合わせにおいて複数の光ビームを分離可能な波長のものを適宜採用可能である。また、第1のビーム分離手段も偏光ビームスプリッタに限らず適宜な構成のものを採用可能である。走査対象としての感光体は、ドラム状に限らず、ベルト状感光体も可能である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated by the example of illustration, this invention is not limited to this. For example, as each light source and the second beam separating means (dichroic mirror), a light source having a wavelength capable of separating a plurality of light beams in a combination of both can be used as appropriate. Further, the first beam separation means is not limited to the polarization beam splitter, and an appropriate configuration can be adopted. The photosensitive member to be scanned is not limited to a drum shape, and a belt-like photosensitive member is also possible.
画像形成装置としては、中間転写方式に限らず、直接転写方式でも良い。また、4色のフルカラー機に限らず、複数色、例えば2色のトナーによる多色機にも本発明を採用可能である。画像形成装置各部の構成も任意である。もちろん、画像形成装置としてはプリンタに限らず、複写機やファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。 The image forming apparatus is not limited to the intermediate transfer system but may be a direct transfer system. Further, the present invention can be applied not only to a four-color full-color machine but also to a multi-color machine using a plurality of colors, for example, two colors of toner. The configuration of each part of the image forming apparatus is also arbitrary. Of course, the image forming apparatus is not limited to a printer, and may be a copier, a facsimile machine, or a multifunction machine having a plurality of functions.
1a,1b 半導体レーザ
2a,2b コリメートレンズ
3 シリンドリカルレンズ
4 ポリゴンミラー(偏向器)
5 fθレンズ
6 偏光ビームスプリッタ(第1のビーム分離手段)
7 1/4波長板
8 ダイクロイックミラー(第2のビーム分離手段)
9 反射鏡(ミラー)
10,20 光書込装置
12 ビーム合成手段
13 フォトダイオード(同期検知素子)
100 作像ユニット
101 感光体
111 中間転写ベルト
1a,
5
7 1/4
9 Reflector (mirror)
10, 20
100
Claims (16)
それぞれ波長の異なる光ビームを出射する複数の光源を備え、該複数の光源から出射した各光ビームを副走査方向に同一軸に合成して前記偏向器により偏向させるとともに、
前記偏向器により偏向された前記各光ビームが進入するよう配置されビーム進入方向により光ビームを透過もしくは反射させる第1のビーム分離手段と、該第1のビーム分離手段透過後の前記各光ビームをその波長により透過もしくは反射させる第2のビーム分離手段とを有し、
前記第2のビーム分離手段を透過した光ビームにより一つの被走査面を走査し、前記第2のビーム分離手段を反射した光ビームを前記第1のビーム分離手段に反射させて他の一つの被走査面を走査するよう構成し、
前記各光ビームの焦点距離の差を補正するように、前記各光ビームの光路長を異ならせて設けていることを特徴とする光書込装置。 In an optical writing device that scans a surface to be scanned by deflecting light from a light source by a deflector,
A plurality of light sources each emitting light beams having different wavelengths, and combining the light beams emitted from the plurality of light sources on the same axis in the sub-scanning direction and deflecting by the deflector;
A first beam separating unit arranged so that each of the light beams deflected by the deflector enters, and transmitting or reflecting the light beam according to a beam entering direction; and each of the light beams after passing through the first beam separating unit. Second beam separating means for transmitting or reflecting the light depending on the wavelength,
One surface to be scanned is scanned with the light beam that has passed through the second beam separation means, and the light beam reflected by the second beam separation means is reflected by the first beam separation means to cause another one to be scanned. Configured to scan the surface to be scanned,
An optical writing apparatus, wherein the optical path lengths of the respective light beams are provided differently so as to correct a difference in focal length of the respective light beams.
該光ビーム検出手段が、前記偏向器により偏向された光ビームが前記第1のビーム分離手段に入射する前に入射するように設けられていることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の光書込装置。 A light beam detecting means used for synchronous detection of each light source;
9. The light beam detecting means according to claim 1, wherein the light beam detecting means is provided so that the light beam deflected by the deflector enters before entering the first beam separating means. The optical writing device according to claim 1.
The image forming apparatus according to claim 15, wherein the image forming apparatus is a tandem type full-color apparatus including four image carriers as scanning targets scanned by the optical writing apparatus.
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