JP2009217064A - Optical scanner and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、光束により複数の被走査面を走査する光走査装置及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。 The present invention relates to an optical scanning apparatus and an image forming apparatus, and more particularly to an optical scanning apparatus that scans a plurality of scanned surfaces with a light beam and an image forming apparatus including the optical scanning apparatus.
近年、レーザプリンタやデジタル複写機などの画像形成装置では、印字速度の向上(高速化)及び書込密度の向上(高密度化)が望まれている。そこで、それらを達成する手段の1つとして、複数の発光部を有する光源を備えた光走査装置を用いて、1度に複数の光束により被走査面を走査することが考案された。 In recent years, image forming apparatuses such as laser printers and digital copying machines have been desired to improve printing speed (high speed) and write density (high density). Therefore, as one means for achieving them, it has been devised to scan a surface to be scanned with a plurality of light beams at a time using an optical scanning device provided with a light source having a plurality of light emitting sections.
光源としては一般に半導体レーザが用いられており、従来は端面発光レーザがその主流であったが、近年、垂直共振器型の面発光レーザ(Vertical Cavity Surface Emitting Laser 、VCSEL)が登場してきた。端面発光レーザでは4発光部から8発光部程度が限界であったアレイ化に対して、面発光レーザではそれ以上のアレイ化が可能となっている。そのため、画像形成装置における高速化及び高密度化を達成するための光源として期待されている(例えば、特許文献1参照)。 A semiconductor laser is generally used as a light source, and an edge-emitting laser has been the mainstream in the past. However, in recent years, a vertical cavity surface emitting laser (Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL) has appeared. Whereas edge-emitting lasers have a limit of about 4 to 8 light-emitting parts, the surface-emitting lasers can be further arrayed. Therefore, it is expected as a light source for achieving high speed and high density in the image forming apparatus (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、面発光レーザは、その構造上、光量モニタ用の光量検出部を射出方向に設ける必要があり、光走査装置における光源装置の占有体積が大きいという不都合があった。 However, the surface emitting laser has a disadvantage in that a light amount detector for monitoring the light amount needs to be provided in the emission direction due to its structure, and the occupied volume of the light source device in the optical scanning device is large.
また、発光部が多くなると、面発光レーザの駆動信号を出力する出力ドライバのICパッケージの大きさが、面発光レーザ素子に対して相対的に大きくなり、光源装置の大型化を招くという不都合があった。 Further, when the number of light emitting units increases, the size of the IC package of the output driver that outputs the surface emitting laser drive signal becomes relatively large with respect to the surface emitting laser element, which causes an inconvenience that the light source device is increased in size. there were.
さらに、発光部が多くなると、出力ドライバの発熱量が大きくなり、ICパッケージ上に大型の放熱フィンを取り付ける必要があり、光源装置の更なる大型化を招くという不都合があった。 Further, when the number of light emitting portions increases, the amount of heat generated by the output driver increases, and it is necessary to attach large radiating fins on the IC package, leading to a further increase in the size of the light source device.
その結果、複数の光源装置を有する光走査装置は、画像形成装置における高速化及び高密度化に伴って、大型化する傾向にあった。 As a result, the optical scanning device having a plurality of light source devices tends to increase in size as the image forming apparatus increases in speed and density.
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第1の目的は、大型化を招くことなく、複数の被走査面を複数の光束で走査することができる光走査装置を提供することにある。 The present invention has been made under such circumstances, and a first object thereof is to provide an optical scanning device capable of scanning a plurality of scanned surfaces with a plurality of light fluxes without causing an increase in size. It is in.
また、本発明の第2の目的は、大型化を招くことなく、高品質の画像を高速で形成することができる画像形成装置を提供することにある。 A second object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of forming a high-quality image at high speed without causing an increase in size.
本発明は、第1の観点からすると、光束により複数の被走査面を主走査方向に走査する光走査装置であって、複数の発光部を有する光源と該光源を駆動する駆動回路と前記光源及び前記駆動回路が実装された回路基板とを有する第1及び第2の光源装置と;前記第1及び第2の光源装置からの光束の光路上に配置され、主走査方向に直交する方向に積層された第1の回転多面鏡及び第2の回転多面鏡を有する偏向器と;前記複数の被走査面に対応して設けられ、前記偏向器で偏向された光束を対応する被走査面上に集光する複数の走査光学系と;を備え、前記第1及び第2の光源装置は、主走査方向に直交する方向に関して、前記第1の光源装置の光源と前記第2の光源装置の光源との距離が、前記第1の回転多面鏡と前記第2の回転多面鏡との距離と等しくなるように配置されていることを特徴とする光走査装置である。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical scanning device that scans a plurality of scanned surfaces in the main scanning direction with a light beam, a light source having a plurality of light emitting units, a drive circuit that drives the light source, and the light source And first and second light source devices each having a circuit board on which the drive circuit is mounted; disposed on an optical path of a light beam from the first and second light source devices, and in a direction perpendicular to the main scanning direction. A deflector having the first rotating polygon mirror and the second rotating polygon mirror stacked; and a light beam provided corresponding to the plurality of scanned surfaces and deflected by the deflector on the corresponding scanned surface A plurality of scanning optical systems for condensing the light source, and the first and second light source devices have a light source of the first light source device and a light source of the second light source device in a direction orthogonal to the main scanning direction. The distance from the light source is the first rotating polygon mirror and the second rotating polygon mirror. Is an optical scanning apparatus according to claim which is arranged to be equal to the distance.
これによれば、第1及び第2の光源装置は、主走査方向に直交する方向に関して、第1の光源装置の光源と第2の光源装置の光源との距離が、第1の回転多面鏡と第2の回転多面鏡との距離と等しくなるように配置されているため、光源装置の占有体積を従来よりも小さくすることができる。従って、大型化を招くことなく、複数の被走査面を複数の光束で走査することが可能となる。 According to this, in the first and second light source devices, the distance between the light source of the first light source device and the light source of the second light source device in the direction orthogonal to the main scanning direction is the first rotating polygon mirror. And the second rotary polygon mirror are arranged so as to be equal to the distance between them, the occupied volume of the light source device can be made smaller than in the prior art. Therefore, it is possible to scan a plurality of scanned surfaces with a plurality of light beams without causing an increase in size.
本発明は、第2の観点からすると、複数の像担持体と;前記複数の像担持体に対して画像情報が含まれる光束を走査する本発明の光走査装置と;を備える画像形成装置である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising: a plurality of image carriers; and an optical scanning device according to the present invention that scans the plurality of image carriers with a light beam including image information. is there.
これによれば、本発明の光走査装置を備えているため、結果として、大型化を招くことなく、高品質の画像を高速で形成することが可能となる。 According to this, since the optical scanning device of the present invention is provided, as a result, a high-quality image can be formed at high speed without causing an increase in size.
以下、本発明の一実施形態を図1〜図15に基づいて説明する。図1には、本発明の一実施形態に係るカラープリンタ2000の概略構成が示されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration of a
このカラープリンタ2000は、4色(ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー)を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光走査装置2010、4個の感光体ドラム(2030a、2030b、2030c、2030d)、4個のクリーニングケース(2031a、2031b、2031c、2031d)、4個の帯電チャージャ(2032a、2032b、2032c、2032d)、4個の現像ローラ(2033a、2033b、2033c、2033d)、4個のトナーカートリッジ(2034a、2034b、2034c、2034d)、転写ベルト2040、定着ローラ2050、給紙コロ2054、レジストローラ対2056、排紙ローラ2058、給紙トレイ2060、排紙トレイ2070、通信制御装置2080、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置2090などを備えている。
The
感光体ドラム2030a、帯電チャージャ2032a、現像ローラ2033a、トナーカートリッジ2034a、及びクリーニングケース2031aは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Kステーション」ともいう)を構成する。
The
感光体ドラム2030b、帯電チャージャ2032b、現像ローラ2033b、トナーカートリッジ2034b、及びクリーニングケース2031bは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Cステーション」ともいう)を構成する。
The
感光体ドラム2030c、帯電チャージャ2032c、現像ローラ2033c、トナーカートリッジ2034c、及びクリーニングケース2031cは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Mステーション」ともいう)を構成する。
The
感光体ドラム2030d、帯電チャージャ2032d、現像ローラ2033d、トナーカートリッジ2034d、及びクリーニングケース2031dは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Yステーション」ともいう)を構成する。
The
各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。なお、各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図1における面内で矢印方向に回転するものとする。また、本明細書では、XYZ3次元直交座標系において、各感光体ドラムの長手方向に沿った方向をY軸方向、各感光体ドラムの配列方向に沿った方向をX軸方向として説明する。 Each photosensitive drum has a photosensitive layer formed on the surface thereof. That is, the surface of each photoconductive drum is a surface to be scanned. Each photosensitive drum is rotated in the direction of the arrow in the plane of FIG. 1 by a rotation mechanism (not shown). In this specification, in the XYZ three-dimensional orthogonal coordinate system, the direction along the longitudinal direction of each photosensitive drum is described as the Y-axis direction, and the direction along the arrangement direction of the photosensitive drums is described as the X-axis direction.
各帯電チャージャは、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。 Each charging charger uniformly charges the surface of the corresponding photosensitive drum.
光走査装置2010は、上位装置(例えば、パソコン)からの多色の画像情報(ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報)に基づいて、各色毎に変調された光束を、対応する帯電された感光体ドラムの表面にそれぞれ照射する。これにより、各感光体ドラムの表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像ローラの方向に移動する。なお、この光走査装置2010の構成については後述する。
The
トナーカートリッジ2034aにはブラックトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ2033aに供給される。トナーカートリッジ2034bにはシアントナーが格納されており、該トナーは現像ローラ2033bに供給される。トナーカートリッジ2034cにはマゼンタトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ2033cに供給される。トナーカートリッジ2034dにはイエロートナーが格納されており、該トナーは現像ローラ2033dに供給される。
The
各現像ローラは、回転に伴って、対応するトナーカートリッジからのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像(トナー画像)は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト2040の方向に移動する。
As each developing roller rotates, the toner from the corresponding toner cartridge is thinly and uniformly applied to the surface thereof. Then, when the toner on the surface of each developing roller comes into contact with the surface of the corresponding photosensitive drum, the toner moves only to a portion irradiated with light on the surface and adheres to the surface. In other words, each developing roller causes toner to adhere to the latent image formed on the surface of the corresponding photosensitive drum so as to be visualized. Here, the toner-attached image (toner image) moves in the direction of the
ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト2040上に順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。
The black, cyan, magenta, and yellow toner images are sequentially transferred onto the
給紙トレイ2060には記録紙が格納されている。この給紙トレイ2060の近傍には給紙コロ2054が配置されており、該給紙コロ2054は、記録紙を給紙トレイ2060から1枚づつ取り出し、レジストローラ対2056に搬送する。該レジストローラ対2056は、所定のタイミングで記録紙を転写ベルト2040に向けて送り出す。これにより、転写ベルト2040上のカラー画像が記録紙に転写される。ここで転写された記録紙は、定着ローラ2050に送られる。
Recording paper is stored in the
定着ローラ2050では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。ここで定着された記録紙は、排紙ローラ2058を介して排紙トレイ2070に送られ、排紙トレイ2070上に順次スタックされる。
In the
各クリーニングユニットは、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー(残留トナー)を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電チャージャに対向する位置に戻る。 Each cleaning unit removes toner (residual toner) remaining on the surface of the corresponding photosensitive drum. The surface of the photosensitive drum from which the residual toner has been removed returns to the position facing the corresponding charging charger again.
次に、前記光走査装置2010の構成について説明する。
Next, the configuration of the
光走査装置2010は、一例として図2及び図3に示されるように、2個の光源装置(2200a、2200b)、2個の光束分割プリズム(2202a、2202b)、ポリゴンミラー2104、4個の液晶偏向素子(2203a、2203b、2203c、2203d)、4個のシリンダレンズ(2204a、2204b、2204c、2204d)、4個のfθレンズ(2105a、2105b、2105c、2105d)、8個の折り返しミラー(2106a、2106b、2106c、2106d、2108a、2108b、2108c、2108d)、4個のトロイダルレンズ(2107a、2107b、2107c、2107d)、及び不図示の走査制御装置などを備えている。そして、これらは、ハウジング2300(図2では図示省略、図3参照)の中の所定位置に組み付けられている。
As shown in FIG. 2 and FIG. 3 as an example, the
なお、以下では、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。 In the following, for convenience, the direction corresponding to the main scanning direction is abbreviated as “main scanning corresponding direction”, and the direction corresponding to the sub scanning direction is abbreviated as “sub scanning corresponding direction”.
光源装置2200aは、一例として図4に示されるように、制御基板300、レーザアレイ301、光源駆動回路302、開口板303、カップリングレンズ304、集光レンズ305、反射ミラー306、及び光検出器307を有している。
As shown in FIG. 4 as an example, the
レーザアレイ301は、制御基板300の一側の面に実装され、一例として図5に示されるように、マトリックス状に等間隔dに配列された32個の発光部を有している。図5におけるM方向は主走査対応方向であり、S方向は副走査対応方向(ここでは、Z軸方向と同じ)である。なお、各発光部からの光束の射出方向をR方向とする。
The
そして、レーザアレイ301は、すべての発光部をS方向に伸びる仮想線上に正射影したときの発光部間隔が、感光体ドラム上における所望の走査線間隔pに対応するように、角度γだけ傾斜して配置されている。傾斜角γと走査線間隔pとの関係は、光学系全系の副走査倍率βsを用いると、次の(1)式で示される。なお、本明細書では、「発光部間隔」とは2つの発光部の中心間距離をいう。
The
sinγ=p/d・βs ……(1) sinγ = p / d · βs (1)
なお、レーザアレイの加工プロセスの段階で、あらかじめ発光部の配列方向が所定角度だけ傾くようにレイアウトしても良い。 In addition, at the stage of the processing process of the laser array, the layout may be made in advance so that the arrangement direction of the light emitting portions is inclined by a predetermined angle.
また、各発光部は、780nm帯の垂直共振器型の面発光レーザ(Vertical Cavity Surface Emitting Laser:VCSEL)である。すなわち、レーザアレイ100は、32個の発光部を有する面発光レーザアレイである。また、各発光部から射出される光束の偏光方向は揃っている。 Each light emitting unit is a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) of 780 nm band. That is, the laser array 100 is a surface emitting laser array having 32 light emitting units. Further, the polarization directions of the light beams emitted from the light emitting units are aligned.
図4に戻り、開口板303は、開口部を有し、レーザアレイ301から射出された光束の光路上に配置されている。開口部の周囲は反射部材でできており、レーザアレイ301から射出された光束の一部をモニタ用光束として反射する。なお、開口板303は、モニタ用光束がレーザアレイ301に戻らないように、制御基板300に対して傾斜して配置されている。
Returning to FIG. 4, the
集光レンズ305は、開口板303で反射されたモニタ用光束の光路上に配置され、モニタ用光束を集光する。
The
反射ミラー306は、集光レンズ305を介したモニタ用光束の光路上に配置され、モニタ用光束の光路を光検出器307に向かう方向に折り曲げる。
The
光検出器307は、制御基板300に実装され、集光レンズ305及び反射ミラー306を介したモニタ用光束を受光する。光検出器307は、受光量に応じた信号(光電変換信号)を生成し、光源駆動回路302に出力する。なお、像面(感光体ドラムの表面)での光量と光検出器307の受光面での光量の比はほぼ一定である。
The
光源駆動回路302は、制御基板300の他側の面(レーザアレイ301が実装されている面と反対の面)に実装され、レーザアレイ301の各発光部に駆動電流を出力する。また、光源駆動回路302は、走査が開始されると、書込開始前の時間に、複数の発光部を時系列に順次点灯させ、光検出器307の出力信号に基づいて各発光部から射出される光束の光強度を個別に検出し、基準値と比較して、各発光部から射出される光束の光強度が所定値となるように注入電流を設定する。ここで設定された注入電流は書込走査が終了するまで保持され、次の走査時に再度設定が行われる。
The light
なお、レーザアレイ301、光源駆動回路302、及び光検出器307は、それぞれフラットパッケージ内に収容されている。
The
カップリングレンズ304は、開口板303の開口部を通過した光束の光路上に配置され、入射光束を略平行光束とする。なお、カップリングレンズ304は、光軸に対して各発光部が対称に配列するように、また、各発光部からの光束がいずれも略平行光束となるように、光軸に直交する面内での位置が調整されている。
The
本実施形態では、レーザアレイ301、光源駆動回路302、及び光検出器307が制御基板300に実装されているため、レーザアレイ301と光源駆動回路302との間、及び光源駆動回路302と光検出器307との間にハーネスを必要としない簡潔な構造となり、外部からのノイズを低減することができる。またレーザアレイ301と光検出器307の空間的配置が固定されているため、再現性に優れた光量モニタが可能となる。
In this embodiment, since the
制御基板300の厚さ方向からみたときの、制御基板300上におけるレーザアレイ301、光源駆動回路302、及び光検出器307の位置関係が一例として図6(A)及び図6(B)に示されている。
6A and 6B show an example of the positional relationship between the
光源駆動回路302とレーザアレイ301は、それらを電気的に接続する複数の配線における長さのばらつきを小さくするため、制御基板300の厚さ方向からみたとき、それぞれの対角線の1つがほぼ同一直線上に位置するように配置されている。これにより、高コスト化を招くことなく、複数の発光部が発光する時の立ち上がり特性を互いに等しくすることが可能となる。
When viewed from the thickness direction of the
但し、光源駆動回路302の一辺の長さは、その回路の複雑さにより、レーザアレイ301の一辺の長さの少なくとも4〜5倍程度となる。このため、制御基板300の厚さ方向からみたとき、制御基板300の中心位置C0は、レーザアレイ301の中心位置C1と異なり、かつ、S方向に関して、レーザアレイ301の中心よりも光源駆動回路302の中心に近くなる。従って、光源装置全体として、光源駆動回路302側の制御基板300が突出する構成となる(図7(A)及び図7(B)参照)。
However, the length of one side of the light
また、変調された電流で複数の発光部(ここでは、32個)を高速に駆動するため、光源駆動回路302での発熱量は、レーザアレイ301に対し10倍程度大きくなる。そこで、光源駆動回路302の表面に不図示の大型の放熱フィンが取り付けられている。そして、制御基板300に実装されているその他の部品(図示省略)は、光源駆動回路302の周囲に集中している。従って、制御基板300の重心は光源駆動回路302側に寄っている。
In addition, since a plurality of light emitting units (in this case, 32) are driven at high speed with the modulated current, the amount of heat generated in the light
一例として図7(A)及び図7(B)に示されるように、開口板303、カップリングレンズ304、集光レンズ305、及び反射ミラー306は、ホルダ308に支持されている。そして、ホルダ308は、制御基板300にネジ止めされている。なお、ホルダ308は、開口板303と集光レンズ305と反射ミラー306が支持されているホルダ本体308aと、カップリングレンズ304が支持されているホルダカバー308bとから構成されている。
As an example, as shown in FIGS. 7A and 7B, the
また、ホルダ308には、図7(A)〜図8(B)に示されるように、レーザアレイ301からの光束の射出方向に平行でレーザアレイ301の中心位置C1を通る軸まわりに制御基板300を回動させるためのアーム310が設けられている。なお、アーム310は、制御基板300に設けられてもよい。
In addition, as shown in FIGS. 7A to 8B, the
光源装置2200bは、光源装置2200aと同じ構成を有している。
The
図2に戻り、各光束分割プリズムは、ハーフミラー及び反射ミラーを有し、入射光束を副走査対応方向(ここでは、Z軸方向と同じ)に関して互いに平行な2つの光束に分割する(例えば、特開2005−092129参照)。 Returning to FIG. 2, each light beam splitting prism has a half mirror and a reflection mirror, and splits an incident light beam into two light beams parallel to each other in the sub-scanning corresponding direction (here, the same as the Z-axis direction) (for example, JP 2005-092129 A).
ここでは、光源装置2200aからの光束が光束分割プリズム2202aに入射し、光源装置2200bからの光束が光束分割プリズム2202bに入射する。
Here, the light beam from the
各液晶偏向素子はいずれも、2枚の透明なガラス板の間に液晶が封入された構成であり、一方のガラス板の表面の上下に電極が形成されている。この電極間に電位差が与えられると、副走査対応方向(ここでは、Z軸方向と同じ)に関して電位の傾斜が発生し、それに応じて液晶の配向が変化し、その結果、副走査対応方向に関して屈折率の傾斜が発生する。これにより、プリズムと同様に光の射出軸を副走査対応方向に関してわずかに傾けることができる。なお、液晶としては誘電異方性を有するネマティック液晶等が用いられる。 Each of the liquid crystal deflecting elements has a configuration in which liquid crystal is sealed between two transparent glass plates, and electrodes are formed above and below the surface of one glass plate. When a potential difference is applied between these electrodes, a potential gradient occurs in the sub-scanning corresponding direction (here, the same as the Z-axis direction), and the orientation of the liquid crystal changes accordingly. A refractive index gradient occurs. As a result, like the prism, the light emission axis can be slightly tilted with respect to the sub-scanning corresponding direction. As the liquid crystal, nematic liquid crystal having dielectric anisotropy is used.
液晶偏向素子2203aは、光束分割プリズム2202aからの2つの光束のうち−Z側の光束の光路上に配置され、印加電圧に応じて、光束を副走査対応方向に関して偏向することができる。
The liquid
液晶偏向素子2203bは、光束分割プリズム2202aからの2つの光束のうち+Z側の光束の光路上に配置され、印加電圧に応じて、光束を副走査対応方向に関して偏向することができる。
The liquid
液晶偏向素子2203cは、光束分割プリズム2202bからの2つの光束のうち+Z側の光束の光路上に配置され、印加電圧に応じて、光束を副走査対応方向に関して偏向することができる。
The liquid
液晶偏向素子2203dは、光束分割プリズム2202bからの2つの光束のうち−Z側の光束の光路上に配置され、印加電圧に応じて、光束を副走査対応方向に関して偏向することができる。
The liquid
各シリンダレンズは、少なくとも副走査対応方向に正の曲率を有している。 Each cylinder lens has a positive curvature at least in the sub-scanning corresponding direction.
シリンダレンズ2204aは、液晶偏向素子2203aを介した光束の光路上に配置され、入射光束をポリゴンミラー2104の偏向反射面近傍で副走査対応方向(ここでは、Z軸方向と同じ)に関して収束する。
The
シリンダレンズ2204bは、液晶偏向素子2203bを介した光束の光路上に配置され、入射光束をポリゴンミラー2104の偏向反射面近傍で副走査対応方向(ここでは、Z軸方向と同じ)に関して収束する。
The
シリンダレンズ2204cは、液晶偏向素子2203cを介した光束の光路上に配置され、入射光束をポリゴンミラー2104の偏向反射面近傍で副走査対応方向(ここでは、Z軸方向と同じ)に関して収束する。
The
シリンダレンズ2204dは、液晶偏向素子2203dを介した光束の光路上に配置され、入射光束をポリゴンミラー2104の偏向反射面近傍で副走査対応方向(ここでは、Z軸方向と同じ)に関して収束する。
The
ポリゴンミラー2104は、2段構造の4面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。そして、1段目(下段)の4面鏡ではシリンダレンズ2204aからの光束及びシリンダレンズ2204dからの光束がそれぞれ偏向され、2段目(上段)の4面鏡ではシリンダレンズ2204bからの光束及びシリンダレンズ2204cからの光束がそれぞれ偏向されるように配置されている。また、1段目の4面鏡及び2段目の4面鏡は、互いに位相が45°ずれて回転し、書き込み走査は1段目と2段目とで交互に行われる。なお、ここでは、一例として、1段目と2段目の距離は6mmである。
The
各fθレンズはそれぞれ、ポリゴンミラー2104の回転に伴って、対応する感光体ドラム面上で光スポットが主走査方向に等速で移動するようなパワーを有する非円弧面形状を有している。
Each fθ lens has a non-arc surface shape having such a power that the light spot moves at a constant speed in the main scanning direction on the surface of the corresponding photosensitive drum as the
fθレンズ2105a及びfθレンズ2105bは、ポリゴンミラー2104の−X側に配置され、fθレンズ2105c及びfθレンズ2105dは、ポリゴンミラー2104の+X側に配置されている。
The
そして、fθレンズ2105aとfθレンズ2105bはZ軸方向に積層され、fθレンズ2105aは1段目の4面鏡に対向し、fθレンズ2105bは2段目の4面鏡に対向している。また、fθレンズ2105cとfθレンズ2105dはZ軸方向に積層され、fθレンズ2105cは2段目の4面鏡に対向し、fθレンズ2105dは1段目の4面鏡に対向している。
The
そこで、ポリゴンミラー2104で偏向されたシリンダレンズ2204aからの光束は、fθレンズ2105a、折返しミラー2106a、トロイダルレンズ2107a、及び折返しミラー2108aを介して、感光体ドラム2030aを照射する(図3参照)。
Therefore, the light beam from the
また、ポリゴンミラー2104で偏向されたシリンダレンズ2204bからの光束は、fθレンズ2105b、折り返しミラー2106b、トロイダルレンズ2107b、及び折返しミラー2108bを介して、感光体ドラム2030bを照射する(図3参照)。
The light beam from the
また、ポリゴンミラー2104で偏向されたシリンダレンズ2204cからの光束は、fθレンズ2105c、折り返しミラー2106c、トロイダルレンズ2107c、及び折返しミラー2108cを介して、感光体ドラム2030cを照射する(図3参照)。
The light beam from the
また、ポリゴンミラー2104で偏向されたシリンダレンズ2204dからの光束は、fθレンズ2105d、折り返しミラー2106d、トロイダルレンズ2107d、及び折り返しミラー2108dを介して、感光体ドラム2030dを照射する(図3参照)。
The light beam from the
なお、各折り返しミラーは、ポリゴンミラー2104から各感光体ドラムに至る各光路長が互いに一致するとともに、各感光体ドラムにおける光束の入射位置及び入射角がいずれも互いに等しくなるように、それぞれ配置されている。
Each folding mirror is arranged so that the optical path lengths from the
また、シリンダレンズと対応するトロイダルレンズとにより、偏向点と対応する感光体ドラム表面とを副走査方向に共役関係とする面倒れ補正光学系をなしている。 The cylinder lens and the corresponding toroidal lens form a surface tilt correction optical system in which the deflection point and the corresponding photosensitive drum surface are conjugated in the sub-scanning direction.
ポリゴンミラー2104と各感光体ドラムとの間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、fθレンズ2105aとトロイダルレンズ2107aと折り返しミラー(2106a、2108a)とからKステーションの走査光学系が構成されている。また、fθレンズ2105bとトロイダルレンズ2107bと折り返しミラー(2106b、2108b)とからCステーションの走査光学系が構成されている。そして、fθレンズ2105cとトロイダルレンズ2107cと折り返しミラー(2106c、2108c)とからMステーションの走査光学系が構成されている。さらに、fθレンズ2105dとトロイダルレンズ2107dと折り返しミラー(2106d、2108d)とからYステーションの走査光学系が構成されている。
An optical system disposed on the optical path between the
光源装置2200bは、図9(A)〜図10(B)に示されるように、光源装置2200aに対して180度回転した姿勢で配置されている。なお、光源装置2200bにおける光束の射出方向と、光源装置2200aにおける光束の射出方向とは、わずかに異なっているが、便宜上、以下では同じとして説明する。
As shown in FIGS. 9A to 10B, the
そして、光源装置2200aのアーム310と光源装置2200bのアーム310は、一例として図11に示されるように、主走査対応方向に関して、互いに隣接している。
The
各光源装置は、アーム310に押圧を加えるための調整機構311をそれぞれ有している。この調整機構311は、スプリング311aを介して調節ネジ311bをブラケット部材311cのネジ穴に螺合させており、調節ネジ311bのねじ込み量を加減することで、アーム310の位置を調整する。ここでは、図11に示されるように、各光源装置の調整機構311は一体化されている。
Each light source device has an
さらに、光源装置2200aと光源装置2200bは、副走査対応方向に関して、光源装置2200aのレーザアレイ301の中心と光源装置2200bのレーザアレイ301の中心との距離が、図12に示されるように、ポリゴンミラー2104における各4面鏡間の距離と同じ(ここでは、6mm)となるように配置されている。
Further, in the
そこで、光束分割プリズム2202aは、図13に示されるように、+Z側がハーフミラー、−Z側が反射ミラーとなるように配置されている。また、光束分割プリズム2202bは、図14に示されるように、−Z側がハーフミラー、+Z側が反射ミラーとなるように配置されている。すなわち、光束分割プリズム2202bは、光束分割プリズム202aに対して、光軸まわりに180度回転した姿勢にある。
Therefore, as shown in FIG. 13, the light
従って、光束分割プリズム2202aのハーフミラーを透過した光束は、ポリゴンミラー2104の上段の4面鏡に向かい、ハーフミラー及び反射ミラーで反射された光束は、ポリゴンミラー2104の下段の4面鏡に向かう(図13参照)。
Therefore, the light beam that has passed through the half mirror of the light
一方、光束分割プリズム2202bのハーフミラーを透過した光束は、ポリゴンミラー2104の下段の4面鏡に向かい、ハーフミラー及び反射ミラーで反射された光束は、ポリゴンミラー2104の上段の4面鏡に向かう(図14参照)。
On the other hand, the light beam that has passed through the half mirror of the light
これにより、図15に示されるように、副走査対応方向に関して、光源装置2200aのレーザアレイ301の中心位置と光源装置2200bのレーザアレイ301の中心位置を同じ位置とする場合に比べて、2つの光源装置の占有体積を小さくすることができる。
As a result, as shown in FIG. 15, in the sub-scanning corresponding direction, the center position of the
以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置2010によると、2つの光源装置(2200a、2200b)は、それぞれ、複数の発光部を有するレーザアレイ301と、レーザアレイ301を駆動する光源駆動回路302と、レーザアレイ301及び光源駆動回路302が実装された制御基板300とを備えている。そして、2つの光源装置(2200a、2200b)は、副走査対応方向に関して、光源装置2200aの光源301と光源装置2200bの光源301との距離が、ポリゴンミラー2104における各4面鏡間の距離と等しくなるように配置されている。これにより、光源装置の占有体積を従来よりも小さくすることができる。従って、大型化を招くことなく、複数の感光体ドラムを複数の光束で走査することが可能となる。
As described above, according to the
また、光源装置2200bは、光源装置2200aに対して180度回転した姿勢で配置されている。これにより、2つの光源装置(2200a、2200b)として、同一の光源装置を利用することができ、更なる低コスト化を図ることができる。
The
また、2つの光源装置(2200a、2200b)は、それぞれ、レーザアレイ301からの光束の射出方向に平行でレーザアレイ301の中心を通る軸まわりに制御基板300を回動させる回動機構を有している。これにより、感光体ドラムの表面における走査線間隔を所望の走査線間隔となるように、容易に調整することができる。
Each of the two light source devices (2200a, 2200b) has a rotation mechanism that rotates the
また、各光源装置のアーム310が、互いに隣接しているため、回動調整の作業性を向上させることができる。
Further, since the
また、各光源装置の調整機構311が一体化されているため、小型化を促進することができる。
Moreover, since the
また、光束分割プリズム2202aに入射した光束の一部は、ハーフミラーで−Z方向に分岐され、光束分割プリズム2202bに入射した光束の一部は、ハーフミラーで+Z方向に分岐されている。これにより、Z軸方向に関して、各光束分割プリズムを同じ位置(高さ)に配置することができ、組み付け作業の簡素化を図ることが可能となる。
Further, a part of the light beam incident on the light
また、光束分割プリズム2202aでは、ハーフミラーを透過した光束は、ポリゴンミラー2104の上段の4面鏡に向かい、ハーフミラー及び反射ミラーで反射された光束は、ポリゴンミラー2104の下段の4面鏡に向かう。一方、光束分割プリズム2202bでは、ハーフミラーを透過した光束は、ポリゴンミラー2104の下段の4面鏡に向かい、ハーフミラー及び反射ミラーで反射された光束は、ポリゴンミラー2104の上段の4面鏡に向かう。これにより、偏向器前光学系の部品点数が増加するのを避けることができ、低コスト化及び小型化を図ることが可能となる。
In the light
また、光束分割プリズム2202bは、光束分割プリズム2202aに対して、光軸まわりに180度回転した姿勢で配置されている。これにより、各光束分割プリズムとして、同一の光束分割プリズムを利用することができ、更なる低コスト化を図ることができる。
The light
また、本実施形態に係るカラープリンタ2000によると、光走査装置2010を備えているため、結果として大型化を招くことなく、高品質の画像を高速で形成することが可能となる。
In addition, since the
なお、上記実施形態では、レーザアレイ301が32個の発光部を有する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。
In the above embodiment, the case where the
また、上記実施形態において、レーザアレイ301及び光源駆動回路302が制御基板300の同じ面に実装されても良い。
In the above embodiment, the
以上説明したように、本発明の光走査装置によれば、大型化を招くことなく、複数の被走査面を複数の光束で走査するのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、大型化を招くことなく、高品質の画像を高速で形成するのに適している。 As described above, the optical scanning device of the present invention is suitable for scanning a plurality of scanned surfaces with a plurality of light beams without causing an increase in size. The image forming apparatus of the present invention is suitable for forming a high-quality image at high speed without causing an increase in size.
300…制御基板(回路基板)、301…レーザアレイ(光源)、302…光源駆動回路(駆動回路)、310…アーム、311…調整機構(調整部)、2000…カラープリンタ(画像形成装置)、2030a〜2030d…感光体ドラム(像担持体)、2010…光走査装置、2104…ポリゴンミラー(偏向器)、2105a〜2105d…fθレンズ(走査光学系の一部)、2106a〜2106d…折り返しミラー(走査光学系の一部)、2107a〜2107d…トロイダルレンズ(走査光学系の一部)、2108a〜2108d…折り返しミラー(走査光学系の一部)、2200a…光源装置(第1の光源装置)、2200b…光源装置(第2の光源装置)、2202a…光束分割プリズム(第1の分割光学素子)、2202b…光束分割プリズム(第2の分割光学素子)。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
複数の発光部を有する光源と該光源を駆動する駆動回路と前記光源及び前記駆動回路が実装された回路基板とを有する第1及び第2の光源装置と;
前記第1及び第2の光源装置からの光束の光路上に配置され、主走査方向に直交する方向に積層された第1の回転多面鏡及び第2の回転多面鏡を有する偏向器と;
前記複数の被走査面に対応して設けられ、前記偏向器で偏向された光束を対応する被走査面上に集光する複数の走査光学系と;を備え、
前記第1及び第2の光源装置は、主走査方向に直交する方向に関して、前記第1の光源装置の光源と前記第2の光源装置の光源との距離が、前記第1の回転多面鏡と前記第2の回転多面鏡との距離と等しくなるように配置されていることを特徴とする光走査装置。 An optical scanning device that scans a plurality of scanned surfaces in the main scanning direction with a light beam,
First and second light source devices each having a light source having a plurality of light emitting units, a drive circuit for driving the light source, and a circuit board on which the light source and the drive circuit are mounted;
A deflector having a first rotating polygon mirror and a second rotating polygon mirror disposed on an optical path of a light beam from the first and second light source devices and stacked in a direction orthogonal to a main scanning direction;
A plurality of scanning optical systems provided corresponding to the plurality of scanned surfaces and condensing the light beams deflected by the deflector onto the corresponding scanned surfaces;
In the first and second light source devices, the distance between the light source of the first light source device and the light source of the second light source device in the direction orthogonal to the main scanning direction is the same as that of the first rotating polygon mirror. An optical scanning device, wherein the optical scanning device is arranged to be equal to a distance from the second rotary polygon mirror.
前記第2の光源装置では、主走査方向に直交する方向に関して、前記駆動回路は前記光源に対して前記第1の方向と反対の第2の方向にあり、
前記第1の光源装置からの光束の光路上に配置され、入射光束の一部を前記第1の方向に分岐するハーフミラーを有し、入射光束を、そのまま透過する第1の光束と、主走査方向に直交する方向に関して前記第1の光束に平行な第2の光束とに分割する第1の分割光学素子と、
前記第2の光源装置からの光束の光路上に配置され、入射光束の一部を前記第2の方向に分岐するハーフミラーを有し、入射光束を、そのまま透過する第3の光束と、主走査方向に直交する方向に関して前記第3の光束に平行な第4の光束とに分割する第2の分割光学素子と、を更に備えることを特徴とする請求項2に記載の光走査装置。 In the first light source device, the driving circuit is in a first direction with respect to the light source with respect to a direction orthogonal to the main scanning direction.
In the second light source device, with respect to a direction orthogonal to the main scanning direction, the drive circuit is in a second direction opposite to the first direction with respect to the light source,
A first mirror that is disposed on an optical path of a light beam from the first light source device and has a half mirror that branches a part of the incident light beam in the first direction; A first splitting optical element that splits a second light beam parallel to the first light beam with respect to a direction orthogonal to the scanning direction;
A third light beam disposed on the optical path of the light beam from the second light source device and having a half mirror that branches a part of the incident light beam in the second direction; The optical scanning device according to claim 2, further comprising: a second splitting optical element that splits a fourth light beam parallel to the third light beam in a direction orthogonal to the scanning direction.
前記第2の分割光学素子は、前記第1の分割光学素子に対して、光軸まわりに180度回転した姿勢で配置されていることを特徴とする請求項3又は4に記載の光走査装置。 The first split optical element and the second split optical element are optical elements having the same optical characteristics;
5. The optical scanning device according to claim 3, wherein the second split optical element is arranged in a posture rotated 180 degrees around an optical axis with respect to the first split optical element. 6. .
前記回路基板の中心位置は、前記光源の中心と前記駆動回路の中心との間にあり、前記光源の中心よりも前記駆動回路の中心に近いことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の光走査装置。 In the first and second light source devices, with respect to the direction orthogonal to the main scanning direction,
The center position of the circuit board is between the center of the light source and the center of the drive circuit, and is closer to the center of the drive circuit than the center of the light source. The optical scanning device according to one item.
前記回動機構は、前記回路基板の一端に固定されたアームと、該アームに押圧を加える調整部とを有し、
前記第1の光源装置のアームと前記第2の光源装置のアームは、互いに隣接していることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の光走査装置。 The first and second light source devices have a rotation mechanism that rotates the circuit board around an axis that passes through the center of the light source and is parallel to an emission direction of a light beam from the light source,
The rotation mechanism includes an arm fixed to one end of the circuit board, and an adjustment unit that applies pressure to the arm.
The optical scanning device according to claim 1, wherein the arm of the first light source device and the arm of the second light source device are adjacent to each other.
前記複数の像担持体に対して画像情報が含まれる光束を走査する請求項1〜9のいずれか一項に記載の光走査装置と;を備える画像形成装置。 A plurality of image carriers;
An image forming apparatus comprising: the optical scanning device according to claim 1, wherein a light beam including image information is scanned with respect to the plurality of image carriers.
Priority Applications (1)
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