JP2009224728A - Light source apparatus, optical scanning apparatus, and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源装置、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、レーザ光を射出する光源装置、被走査面を走査する光走査装置、及び記録媒体に画像を形成する画像形成装置に関する。 The present invention relates to a light source device, an optical scanning device, and an image forming apparatus. More specifically, the present invention relates to a light source device that emits laser light, an optical scanning device that scans a surface to be scanned, and an image forming apparatus that forms an image on a recording medium. About.
レーザ光を用いて画像を形成する画像形成装置としては、例えば、回転する感光ドラムの表面を、レーザ光で走査することにより、感光ドラム表面に潜像を形成し、この潜像を可視化して得られたトナー像を、記録媒体としての用紙上に定着させることにより、画像を形成する画像形成装置が知られている。 As an image forming apparatus that forms an image using laser light, for example, the surface of a rotating photosensitive drum is scanned with laser light to form a latent image on the surface of the photosensitive drum, and the latent image is visualized. An image forming apparatus that forms an image by fixing the obtained toner image on a sheet as a recording medium is known.
近年、この種の画像形成装置は、オンデマンドプリンティングシステムとして簡易印刷によく用いられるようになり、画像の高密度化及び画像出力の高速化の要求が一層高まっている。そこで、最近では、複数の発光領域がモノリシックに2次元配置された、例えば面発光型の発光素子(VCSEL: vertical cavity surface emitting laser)などの光源を備え、この光源から射出される複数のレーザ光で、被走査面上の複数の走査ラインを同時に走査することが可能な画像形成装置が提案されている。 In recent years, this type of image forming apparatus is often used for simple printing as an on-demand printing system, and there is an increasing demand for higher image density and faster image output. Therefore, recently, a plurality of light emitting areas are monolithically arranged two-dimensionally, for example, provided with a light source such as a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL), and a plurality of laser beams emitted from the light source. Thus, an image forming apparatus capable of simultaneously scanning a plurality of scanning lines on the surface to be scanned has been proposed.
面発光型の発光素子では、複数の発光領域に対する配線数が膨大になるため、通常、発光素子はセラミック製のパッケージなどに収容された状態で回路基板に実装される(例えば特許文献1参照)。そして、回路基板には、発光素子を駆動するためのドライバICや電源なども実装される。 In the surface light emitting element, the number of wirings for a plurality of light emitting regions is enormous, and therefore, the light emitting element is usually mounted on a circuit board in a state of being accommodated in a ceramic package or the like (see, for example, Patent Document 1) . A driver IC and a power source for driving the light emitting element are also mounted on the circuit board.
ドライバICや電源を発光素子から離間して実装すると、ドライバIC等と発光素子間の配線長が長くなってしまい発光素子の応答速度が遅延してしまうという不都合がある。このため、ドライバICと発光素子とは近接して実装する必要がある。 When the driver IC and the power source are mounted apart from the light emitting element, there is a disadvantage that the wiring length between the driver IC and the light emitting element becomes long and the response speed of the light emitting element is delayed. For this reason, it is necessary to mount the driver IC and the light emitting element close to each other.
しかしながら、ドライバIC等と発光素子を近接して配置すると、ドライバIC等から発生した熱が、回路基板を介して発光素子に伝わって、発光素子の温度を上昇させてしまうという問題がある。例えばドライバICで1つの発光領域を発光させるために必要な電力は0.2mW程度にすぎないが、例えば32の発光領域を発光させるために必要な電力は6mW以上となる。このため、ドライバICから伝達される熱による発光素子の温度上昇は概ね15℃程度になることが予想される。また、発光素子自体の自己発熱も考慮すると温度上昇は15℃を超えることが予想される。 However, when the driver IC or the like and the light emitting element are arranged close to each other, heat generated from the driver IC or the like is transmitted to the light emitting element through the circuit board, and the temperature of the light emitting element is increased. For example, the power required for emitting one light emitting area by the driver IC is only about 0.2 mW, but for example, the power required for emitting 32 light emitting areas is 6 mW or more. For this reason, the temperature rise of the light emitting element due to the heat transmitted from the driver IC is expected to be approximately 15 ° C. Further, in consideration of self-heating of the light emitting element itself, the temperature rise is expected to exceed 15 ° C.
一般に、発光素子の活性層の温度が10℃上昇すると発光素子の寿命が半分になるとされており、発光素子の長寿命化を図るには、発光素子に伝わる熱量をなるべく少なく抑えると同時に、発光素子で発生する熱を効率よく放熱し、活性層の温度上昇を最小限に抑える必要がある。 In general, when the temperature of the active layer of the light emitting device rises by 10 ° C., the lifetime of the light emitting device is halved. To extend the life of the light emitting device, the amount of heat transmitted to the light emitting device is suppressed as much as possible and the light emission is performed. It is necessary to efficiently dissipate the heat generated in the element and minimize the temperature rise of the active layer.
なお、半導体レーザの温度上昇を抑制することが可能な光源ユニットの構成としては、例えば特開昭60−172017号公報に示されるようにペルチェ素子を用いた光源ユニットが開示されているが、面発光型の発光素子を収容するパッケージに直接ペルチェ素子を接地させるのは困難である。 As a configuration of the light source unit capable of suppressing the temperature rise of the semiconductor laser, for example, a light source unit using a Peltier element is disclosed as disclosed in JP-A-60-172017. It is difficult to directly ground the Peltier device to the package that houses the light emitting type light emitting device.
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、光源の温度上昇を抑制し、安定してレーザ光を射出することが可能な光源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 of the present invention is to provide a light source device capable of suppressing the temperature rise of the light source and stably emitting laser light.
また。本発明の第2の目的は、被走査面を安定して精度よく走査することが可能な光走査装置を提供することにある。 Also. A second object of the present invention is to provide an optical scanning device capable of stably and accurately scanning a surface to be scanned.
また、本発明の第3の目的は、高精細な画像を安定して精度よく形成することが可能な画像形成装置を提供することにある。 A third object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of stably and accurately forming a high-definition image.
本発明は第1の観点からすると、レーザ光を射出する光源装置であって、レーザ光を射出する複数の発光領域が2次元的に形成された光源と;前記光源に配線されるリード端子を備え、前記光源を収容するパッケージと;前記パッケージと接するランドが形成され、前記パッケージが実装される基板と;前記ランドからの熱を放熱する放熱機構と;を有する光源装置である。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a light source device that emits laser light, wherein a light source in which a plurality of light emitting regions that emit laser light are two-dimensionally formed; and a lead terminal wired to the light source; A light source device comprising: a package that accommodates the light source; a substrate on which a land in contact with the package is formed and on which the package is mounted; and a heat dissipation mechanism that dissipates heat from the land.
これによれば、光源から発生した熱は基板に形成されたランドに伝達される。そしてランドに伝達された熱は放熱機構によって放熱される。また、基板を介して光源に伝達される熱は基板上に形成されたランドに蓄熱された後に放熱機構によって外部に放熱される。したがって、光源の温度上昇を抑制し、安定したレーザ光を射出することが可能となる。 According to this, the heat generated from the light source is transmitted to the land formed on the substrate. The heat transmitted to the land is radiated by the heat dissipation mechanism. The heat transmitted to the light source through the substrate is stored in a land formed on the substrate and then radiated to the outside by the heat dissipation mechanism. Therefore, it is possible to suppress the temperature rise of the light source and emit a stable laser beam.
また、本発明は第2の観点からすると、レーザ光を用いて被走査面を主走査方向へ走査する光走査装置であって、本発明の光源装置と;前記光源装置から射出されたレーザ光を前記主走査方向へ偏向走査する走査光学系と;を備える光走査装置である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an optical scanning device that scans a surface to be scanned in the main scanning direction using laser light, the light source device of the present invention; and laser light emitted from the light source device. A scanning optical system that deflects and scans in the main scanning direction.
これによれば、光源からは安定的にレーザ光が射出されるので、被走査面を安定して精度よく走査することが可能となる。 According to this, since the laser light is stably emitted from the light source, it becomes possible to scan the surface to be scanned stably and accurately.
また、本発明は第3の観点からすると、画像に関する情報から得られる潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に定着させることにより、画像を形成する画像形成装置であって、本発明の光走査装置と;前記光走査装置により潜像が形成される感光体と;前記感光体の被走査面に形成された潜像を顕像化する現像手段と;前記現像手段により顕像化されたトナー像を前記記録媒体に定着させる転写手段と;を備える画像形成装置である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus for forming an image by fixing a toner image formed on the basis of a latent image obtained from information relating to an image to a recording medium. An optical scanning device of the invention; a photosensitive member on which a latent image is formed by the optical scanning device; a developing unit that visualizes a latent image formed on a surface to be scanned of the photosensitive member; and a visible image formed by the developing unit An image forming apparatus comprising: transfer means for fixing the converted toner image to the recording medium.
これによれば、安定的に射出されたレーザ光に基づいて形成された潜像に基づいて、最終的な画像が形成される。したがって、記録媒体上に高精度に画像を形成することが可能となる。 According to this, a final image is formed based on the latent image formed based on the stably emitted laser beam. Therefore, it is possible to form an image on the recording medium with high accuracy.
また、本発明は第4の観点からすると、多色画像に関する情報から得られる各色ごとの潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に重ね合わせて定着させることにより、多色画像を形成する画像形成装置であって、本発明の光走査装置と;前記光走査装置により各色に応じた潜像がそれぞれ形成される複数の感光体と;前記複数の感光体の被走査面それぞれに形成された潜像を顕像化する現像手段と;前記現像手段により顕像化された各色ごとのトナー像を前記記録媒体に重ね合わせて定着させる転写手段と;を備える画像形成装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, a toner image formed based on a latent image for each color obtained from information on a multicolor image is superimposed and fixed on a recording medium, whereby a multicolor image is obtained. An image forming apparatus to be formed, the optical scanning device of the present invention; a plurality of photoreceptors on which latent images corresponding to respective colors are formed by the optical scanning device; and a scanning surface of each of the plurality of photoreceptors An image forming apparatus comprising: a developing unit that visualizes the formed latent image; and a transfer unit that superimposes and fixes the toner images for each color visualized by the developing unit on the recording medium.
これによれば、安定的に射出されたレーザ光に基づいて形成された潜像に基づいて、最終的な画像が形成される。したがって、記録媒体上に高精度に画像を形成することが可能となる。 According to this, a final image is formed based on the latent image formed based on the stably emitted laser beam. Therefore, it is possible to form an image on the recording medium with high accuracy.
以下、本発明の一実施形態を図1〜図12に基づいて説明する。図1は、本実施形態に係る画像形成装置500の概略構成を示す図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an
画像形成装置500は、例えば、黒、イエロー、マゼンダ、シアンのトナー像を普通紙(用紙)上に重ね合わせて転写することにより、多色画像を印刷するタンデム方式のカラープリンタである。この画像形成装置500は、図1に示されるように、光走査装置100、4本の感光ドラム30A、30B、30C、30D、転写ベルト40、給紙トレイ60、給紙コロ54、第1レジストローラ56、第2レジストローラ52、定着ローラ50、排紙ローラ58、上記各部を統括的に制御する不図示の制御装置、及び上記構成部品を収容するほぼ直方体状のハウジング501などを備えている。
The
ハウジング501には、上面に印刷が終了した用紙が排出される排紙トレイ501aが形成され、その排紙トレイ501aの下方に光走査装置100が配置されている。
The
光走査装置100は、感光ドラム30Aに対しては、上位装置(パソコン等)から供給された画像情報に基づいて変調された黒色画像成分のレーザ光を走査し、感光ドラム30Bに対してはシアン画像成分のレーザ光を走査し、感光ドラム30Cに対してはマゼンダ画像成分のレーザ光を走査し、感光ドラム30Dに対してはイエロー画像成分のレーザ光を走査する。なお、光走査装置100の構成については後述する。
The
4本の感光ドラム30A、30B、30C、30Dは、その表面に、レーザ光が照射されると、その部分が導電性となる性質をもつ感光層が形成された円柱状の部材であり、光走査装置100の下方にX軸方向に沿って等間隔に配置されている。
The four
感光ドラム30Aは、ハウジング501内部の−X側端部にY軸方向を長手方向として配置され、不図示の回転機構により図1における時計回り(図1の矢印に示される方向)に回転されるようになっている。そして、その周囲には、図1における12時(上側)の位置に帯電チャージャ32Aが配置され、2時の位置にトナーカートリッジ33Aが配置され、10時の位置にクリーニングケース31Aが配置されている。
The
帯電チャージャ32Aは、長手方向をY軸方向として、感光ドラム30Aの表面に対し所定のクリアランスを介して配置され、感光ドラム30Aの表面を所定の電圧で帯電させる。
The
トナーカートリッジ33Aは、黒色画像成分のトナーが充填されたカートリッジ本体と、感光ドラム30Aとは逆極性の電圧によって帯電された現像ローラなどを備え、カートリッジ本体に充填されたトナーを現像ローラを介して感光ドラム30Aの表面に供給する。
The
クリーニングケース31Aは、Y軸方向を長手方向とする長方形状のクリーニングブレードを備え、該クリーニングブレードの一端が感光ドラム30Aの表面に接するように配置されている。感光ドラム30Aの表面に吸着されたトナーは、感光ドラム30Aの回転に伴いクリーニングブレードにより剥離され、クリーニングケース31Aの内部に回収される。
The
感光ドラム30B,30C,30Dは、感光ドラム30Aと同等の構成を有し、感光ドラム30Aの+X側に所定間隔隔てて順番に配置されている。そして、その周囲には、前述の感光ドラム30Aと同様の位置関係で、帯電チャージャ32B,32C,32D、トナーカートリッジ33B,33C,33D及びクリーニングケース31B,31C,31Dがそれぞれ配置されている。
The
帯電チャージャ32B〜32Dは、前述した帯電チャージャ32Aと同様に構成され、感光ドラム30B〜30Dの表面を所定の電圧で帯電させる。
The
トナーカートリッジ33B〜33Dは、それぞれシアン、マゼンダ、イエロー画像成分のトナーが充填されたカートリッジ本体と、感光ドラム30B〜30Dとは逆極性の電圧によって帯電された現像ローラなどを備え、カートリッジ本体に充填されたトナーを現像ローラを介して感光ドラム30B〜30Dの表面にそれぞれ供給する。
Each of the
クリーニングケース31B〜31Dは、クリーニングケース31Aと同様に構成され、同様に機能する。
The cleaning
以下、感光ドラム30A、帯電チャージャ32A、トナーカートリッジ33A及びクリーニングケース31Aを合わせて第1ステーションと呼び、感光ドラム30B、帯電チャージャ32B、トナーカートリッジ33B及びクリーニングケース31Bを合わせて第2ステーションと呼び、感光ドラム30C、帯電チャージャ32C、トナーカートリッジ33C及びクリーニングケース31Cを合わせて第3ステーションと呼び、感光ドラム30D、帯電チャージャ32D、トナーカートリッジ33D及びクリーニングケース31Dを合わせて第4ステーションと呼ぶものとする。
Hereinafter, the
転写ベルト40は、無端環状の部材で、感光ドラム30A,30Dの下方にそれぞれ配置された従動ローラ40a,40cと、これらの従動ローラ40a,40cより少し低い位置に配置された駆動ローラ40bに、上端面が感光ドラム30A、30B、30C、30Dそれぞれの下端面に接するように巻回されている。そして、駆動ローラ40bが図1における反時計回りに回転することにより、反時計回り(図1の矢印に示される方向)に回転される。また、転写ベルト40の+X側端部近傍には、上述した帯電チャージャ32A、32B、32C、32Dとは逆極性の電圧が印加された転写チャージャ48が配置されている。
The
給紙トレイ60は、転写ベルト40の下方に配置されている。この給紙トレイ60は略直方体状のトレイであり、内部に印刷対象としての複数枚の用紙61が積み重ねられて収納されている。そして、給紙トレイ60の上面の+X側端部近傍には矩形状の給紙口が形成されている。
The
給紙コロ54は、給紙トレイ60から用紙61を一枚ずつ取り出し、一対の回転ローラから構成される第1レジストローラ56を介して、転写ベルト40と転写チャージャ48によって形成される隙間に導出する。
The
定着ローラ50は、一対の回転ローラから構成され、用紙61を過熱するとともに加圧し、第2レジストローラ52を介して、排紙ローラ58へ導出する。
The fixing
排紙ローラ58は、一対の回転ローラから構成され、導出された用紙61を排紙トレイ501aに順次スタックする。
The
次に、光走査装置100の構成について説明する。図2は光走査装置100を示す斜視図であり、図3は光走査装置100を側面から見た図である。図2及び図3を総合して見るとわかるように、光走査装置100は、ポリゴンミラー104、ポリゴンミラー104の−X方向に順次配置されたfθレンズ105、反射ミラー106B及び反射ミラー106A、fθレンズ105の下方に配置された反射ミラー108B、この反射ミラー108Bの−X方向に順次配置されたトロイダルレンズ107B、反射ミラー108A、トロイダルレンズ107A、ならびに、ポリゴンミラー104の+X方向に配置されたfθレンズ305、反射ミラー306C及び反射ミラー306D、fθレンズ305の下方に配置された反射ミラー308C、この反射ミラー308Cの+X方向に順次配置されたトロイダルレンズ307C、反射ミラー308D、トロイダルレンズ307Dを備える走査光学系と、感光ドラム30A,30Bを走査するレーザ光をポリゴンミラー104へ入射させる入射光学系200Aと、感光ドラム30C,30Dを走査するレーザ光をポリゴンミラー104へ入射させる入射光学系200Bの2つの入射光学系とを備えている。
Next, the configuration of the
前記入射光学系200A,200Bは、X軸に対して120度又は60度を成す方向から、ポリゴンミラー104の偏向面にレーザ光を入射させる光学系であり、図2の入射光学系200Bに代表的に示されるように、光源装置70、この光源装置70から射出されるレーザ光の経路に沿って順に配置された、光束分割プリズム202、一組の液晶素子203A,203B、一組のシリンダレンズ204A,204Bを備えている。ここで、説明の便宜上、Z軸を中心にXY座標を角度30度回転することにより定まるxyz座標系を定義し、以下、適宜この座標系を用いた説明を行う。
The incident
図4は、光源装置70を示す斜視図である。図4に示されるように、光源装置70は、基板76、第1ホルダ74、カップリングレンズ11を保持する第2ホルダ72、及び放熱ユニット80などを有している。
FIG. 4 is a perspective view showing the
図5及び図6は、光源装置70の展開斜視図である。図5及び図6を総合して見るとわかるように、前記基板76は、長手方向をx軸方向とする基板であり、例えば、−y側の面に光源10と受光素子18とが実装され、+y側の面には前記光源10を駆動する駆動IC77、及び前記受光素子18から出力される信号をモニタする不図示のモニタ回路などが形成されている。また、基板76には、光源10を囲むように、3つの丸孔76aと3つのスリット76bが形成されている。
5 and 6 are exploded perspective views of the
図7(A)及び図7(B)は、基板76の斜視図である。図7(A)及び図7(B)を総合して見るとわかるように、本実施形態では、基板76の−y側の面内の、光源10が実装される部分には、円形の第1ランド76cが形成され、この第1ランド76cの周囲には、複数の接続パターン76eがx軸方向及びz軸方向に配列されている。また、基板76の+y側の面内の、第1ランド76cが形成された部分と反対の部分に四角形の第2ランド76dが形成されている。第1ランド76c及び第2ランド76dそれぞれは、例えば銅箔などが接着されることにより形成され、基板76に設けられた不図示のスルーホール等によって電気的に接続されている。
FIGS. 7A and 7B are perspective views of the
図8(A)及び図8(B)は、光源10の斜視図である。図8(A)及び図8(B)を総合して見るとわかるように、光源10は、正方形のケース10b、ケース10bに固定される正方形板状の透明ガラス10e、及びケース10bの内部に配置される発光素子10aを有している。
FIG. 8A and FIG. 8B are perspective views of the
前記発光素子10aは、複数のVCSELが2次元配置された発光面を有する素子である。図9に示されるように、発光素子10aの発光面(−y側の面)には、発散光を−y方向へ射出する32個のVCSELが、x軸と角度θ1をなす直線L1と平行な方向を行方向とし、z軸と平行な方向を列方向とする4行8列のマトリクス状に配置されている。本実施形態では、一例としてVCSELの副走査方向の間隔Dzは18.4μmで、主走査方向の間隔Dxは30μmとなっており、各VCSELのz軸方向(副走査方向)に関し隣り合う発光源の間隔dzは2.3μm(=Dz/8)となっている。そして、発光素子10aは、発光面がケース10bの−y側の面に平行となった状態で、ケース10bの中央に配置されている。
The
光源70では、発光素子10aに形成されたVCSELそれぞれは、ケース10bの周囲に設けられた対応するリード端子10dに、例えばはんだなどによって電気的に接続されている。そして、リード端子10dからの駆動信号が供給されることで−y方向にレーザ光を射出するようになっている。また、図8(B)に示されるように、ケース10bの+y側の面には円形の接地パッド10cがメッキ形成されている。本実施形態では、この接地パッド10cは、例えばVIAホールなどにより発光素子10aの+y側の面に接続されている。
In the
上述のように構成された光源10は、図7(A)を参酌するとわかるように、ケース10bに形成された接地パッド10cが、基板76の−y側の面に形成された第1ランド76cにはんだなどにより接続され、ケース10bに形成されたリード端子10dそれぞれが、第1ランド76cの周囲に形成された接続パターン76eそれぞれに電気的に接続された状態で基板76に実装される。
As can be seen from the
前記受光素子18は、図5に示されるように、光源10の+x側に配置され、入射するレーザ光の強度に応じた信号(光電変換信号)を出力する。
As shown in FIG. 5, the
図5及び図6を総合して見るとわかるように、前記第1ホルダ74は、−y側が開放された箱状の部材であり、内部には導光光学系20が収容されるとともに、+y側の面には、基板76に実装された光源10及び受光素子18が嵌合する矩形状の凹部74b,74cと、凹部74bを囲むように、基板76の3つの丸孔76aにそれぞれ挿入される筒状部74aが形成されている。また、凹部74b,74cの底壁面には、第1ホルダ74の内部に連通する円形開口が形成されている。
5 and 6, the
上述した基板76と第1ホルダ74とは、図6を参酌するとわかるように、基板76に実装された光源10と受光素子18とが、第1ホルダ74に形成された凹部74b,74cに嵌合し、基板76に形成された3つの丸孔76aに、第1ホルダ74に形成された3つの筒状部74aが挿入した状態で組み合わされ、第1ホルダ74の筒状部74aに、略三角形状の付勢部材78が取り付けられることで、相対位置関係が規定されている。
As described above with reference to FIG. 6, the
前記付勢部材78は、例えば弾性を有する板状の部材を板金加工することによって形成され、基板76に形成された3つのスリット76bそれぞれに挿入可能な3つのアンカー部78bと、−y方向に弾性力を作用させる押圧部78cとが設けられている。この付勢部材78は、アンカー部78bが基板76のスリット76bにそれぞれ挿入された状態で、ネジ79が、付勢部材78の各コーナー部に形成された丸孔78aを介して、第1ホルダ74の筒状部74aに螺合されることで、第1ホルダ74に固定されている。これにより、基板76は、光源装置70の断面を示す図である図10に示されるように、付勢部材78の押圧部78cによって第1ホルダ74に近接する方向に付勢され、光源10及び受光素子18の−y側の面は、第1ホルダ74に形成された凹部74b,74cの底壁面にそれぞれ圧接される。
The biasing
前記第2ホルダ72は、図5に示されるように、中央に円形開口72bが形成された板状の本体部と、本体部の−y側の面に円形開口72bを囲むように形成された環状凸部72aと、環状凸部72aの下方から−y方向に延設されたレンズ支持部72cの3部分を有している。そして、前記レンズ支持部72cの上面には、断面V字状の溝がy軸に沿って形成され、前記カップリングレンズ11は、この溝によってx軸方向及びz軸方向の位置が規定された状態で保持されている。
As shown in FIG. 5, the
前記カップリングレンズ11は、屈折率が1.5程度のレンズであり、光源10から射出されたレーザ光をカップリングする。
The
上述のように構成された、第2ホルダ72は、+y側の面が第1ホルダ74の−y側端に、例えばネジ等によって固定される。
As for the
前記導光光学系20は、図10に示されるように、第1ホルダ74に収容された分岐光学素子21、集光レンズ22、及び反射ミラー23を含んで構成されている。
As shown in FIG. 10, the light guide
前記分岐光学素子21は、中央に矩形状の開口が形成された板状の部材であり、光源10側の面にはレーザ光を反射する反射面が形成されている。この分岐光学素子21は、y軸に対して45度傾いた状態で保持されており、+y側から入射したレーザ光は、一部が開口を通過し、残りが+x方向へ反射される。
The branch
前記集光レンズ22は、正のパワーを有するレンズであり、分岐光学素子21によって、+x方向へ反射されたレーザ光を、反射ミラー23を介して受光素子18の受光面へ集光する。
The condensing
図11は、放熱ユニット80を示す斜視図である。図11に示されるように、放熱ユニット80は、x軸方向を長手方向とする長方形板状のベース84の上面中央部に配置された冷却ファン83、冷却ファン83の−x側及び+x側に配置された1組の放熱フィン82A,82B、及び、作動液が充填され、両端部が放熱フィン82A,82Bにそれぞれ接続されたヒートパイプ81を有している。
FIG. 11 is a perspective view showing the
この放熱ユニット80では、ヒートパイプ81の折り曲げられた部分(以下、受熱部81aという)が熱を受けると、その熱はヒートパイプ81の作動液によって放熱フィン82A,82Bに運ばれる。そして、冷却ファン83によって放熱フィン82A,82Bそれぞれに冷却空気が供給されることで外気中へ排出される。
In the
本実施形態の光源装置70では、一例として図6及び図10を総合して見るとわかるように、放熱ユニット80の受熱部81aが、光源10の周囲を囲んだ状態で付勢部材78の+y側の面に溶接されている。これにより、発光素子10aから発生した熱は、ケース10bに形成された接地パッド10c、基板76に形成された第1ランド76c及び第2ランド76d、押圧部78cが第2ランド76dに接している付勢部材78、並びにヒートパイプ81に形成された受熱部81aを介して集熱され外気中に放熱されるようになっている。また、基板76を介して光源10へ伝わる熱も同様に、第1ランド76c、第2ランド76d、付勢部材78、及び受熱部81aを介して集熱され外気中に放熱されるようになっている。
In the
上述のように構成された光源装置70は、一例として、図12に示されるように第2ホルダ72の環状凸部72aが、光学ハウジングなどの支持部材101に形成された開口に嵌合されることで、カップリングレンズ11の光軸回りに回動可能に支持されている。これにより、光源装置70を回動することで、感光ドラム上に集光されるレーザ光の副走査方向のピッチが所定のピッチとなるように調整することが可能となっている。
In the
図2に戻り、前記光束分割プリズム202は、分岐光学素子21の開口21aを通過したレーザ光を、上下方向(副走査方向)に所定距離(例えば6mm)隔てた2本のレーザ光に分割する。
Returning to FIG. 2, the light
前記液晶素子203A,203Bは、光束分割プリズム202に2分割されたレーザ光それぞれに対応するように上下に隣接して配置され、制御装置(不図示)からの電圧信号に応じてレーザ光を副走査方向へ偏向する。
The
前記シリンダレンズ204A,204Bは、光束分割プリズム202に2分割されたレーザ光それぞれに対応して上下に隣接して配置され、入射したレーザ光それぞれをポリゴンミラー104へ集光する。なお、このシリンダレンズ204A,204Bは少なくとも副走査方向に正の曲率を有し、後述するトロイダルレンズ107A〜107Dとによって、ポリゴンミラー104での偏向点と感光ドラム30A〜30Dの表面上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 lenses 204 </ b> A and 204 </ b> B are arranged adjacent to each other in the vertical direction corresponding to each of the laser beams divided into two by the light
前記ポリゴンミラー104は、側面にレーザ光の偏向面が形成された1組の正4角柱状部材からなり、それぞれの部材は相互に45度位相がずれた状態で上下方向に隣接して配置されている。そして、不図示の回転機構により、図2に示される矢印の方向に一定の角速度で回転されている。これにより、入射光学系200A,又は入射光学系200Bの光束分割プリズム202で2つに分割され、ポリゴンミラー104の偏向面にそれぞれ集光された2本のレーザ光は、位相の異なる偏向面でそれぞれ偏向されることで、感光ドラム上に交互に入射する。
The
前記fθレンズ105、305は、レーザ光の入射角に比例した像高をもち、ポリゴンミラー104により、一定の角速度で偏向されるレーザ光の像面をY軸に対して等速移動させる。
The
前記反射ミラー106A、106B、306C、306Dは、長手方向をY軸方向として配置され、fθレンズ105,305を経由したレーザ光を折り返し、トロイダルレンズ107A、107B、307C、307Dそれぞれに入射させる。
The reflection mirrors 106A, 106B, 306C, and 306D are arranged with the longitudinal direction as the Y-axis direction, and turn back the laser light that has passed through the
トロイダルレンズ107A,107B,307C,307Dは、長手方向をY軸方向として配置され、反射ミラー106A,106B,306C,306Dによりそれぞれ折り返されたレーザ光を、Y軸方向を長手方向として配置された反射ミラー108A,108B,308C,308Dを介して、感光ドラム30A,30B,30C,30Dの表面にそれぞれ結像する。
The
トロイダルレンズ107A,107Bの+Y側(レーザ光の入射側)端部近傍にはそれぞれ光検出センサ141A,141Bが配置され、トロイダルレンズ307C,307Dの−Y側(レーザ光の入射側)端部近傍にはそれぞれ光検出センサ141C,141Dが配置されている。また、トロイダルレンズ107A,107Bの−Y側端部近傍にはそれぞれ光検出センサ142A,142Bが配置され、トロイダルレンズ307C,307Dの+Y側端部近傍にはそれぞれ光検出センサ142C,142Dが配置されている。上記光検出センサ141A〜141D、142A〜142Dは、例えば、レーザ光が入射している間にオンとなり、それ以外にはオフとなる信号を出力する。
次に、上述のように構成された光走査装置100を備える画像形成装置500の動作について説明する。上位装置などから画像情報が供給されると、入射光学系200A及び入射光学系200Bそれぞれの光源装置70からはレーザ光が射出される。入射光学系200Aの光源装置70から射出された光ビームは、光束分割プリズム202によって上下方向に2分割される。分割されたレーザ光それぞれは、液晶素子203A,203Bを透過することで副走査方向の位置補正がなされた後、シリンダレンズ204A,204Bによりポリゴンミラー104の偏向面に集光される。そして、ポリゴンミラー104で偏向されたレーザ光は、fθレンズ105へ入射する。
Next, the operation of the
fθレンズ105へ入射した上方のレーザ光は、反射ミラー106Bで反射されトロイダルレンズ107Bへ入射する。そして、トロイダルレンズ107Bにより、反射ミラー108Bを介して感光ドラム30Bの表面に集光される。また、fθレンズ105へ入射した下方のレーザ光は、反射ミラー106Aで反射されトロイダルレンズ107Aへ入射する。そして、トロイダルレンズ107Aにより、反射ミラー108Aを介して感光ドラム30Aの表面に集光される。なお、ポリゴンミラー104は上述したように上下の偏向面間に45度の位相差がある。したがって、上方のレーザ光による感光ドラム30Bの走査と、下方のレーザ光による感光ドラム30Aの走査は、光検出センサ141A,141B,142A,142Bからそれぞれ出力される信号に基づいて、−Y方向へ向かって交互に行われることとなる。
The upper laser beam incident on the
一方、入射光学系200Bの光源装置70から射出されたレーザ光は、光束分割プリズム202によって上下方向に2分割される。分割されたレーザ光それぞれは、液晶素子203A,203Bを透過することで副走査方向の位置補正がなされた後、シリンダレンズ204A,204Bよりポリゴンミラー104の偏向面に集光される。そして、ポリゴンミラー104で偏向されたレーザ光は、fθレンズ305へ入射する。
On the other hand, the laser light emitted from the
fθレンズ305へ入射した上方のレーザ光は、反射ミラー306Cで反射されトロイダルレンズ307Cへ入射する。そして、トロイダルレンズ307Cにより、反射ミラー308Cを介して感光ドラム30Cの表面に集光される。また、fθレンズ305へ入射した下方のレーザ光は、反射ミラー306Dで反射されトロイダルレンズ307Dへ入射する。そして、トロイダルレンズ307Dにより、反射ミラー308Dを介して感光ドラム30Dの表面に集光される。なお、ポリゴンミラー104は上述したように上下の偏向面間に45度の位相差がある。したがって、上方のレーザ光による感光ドラム30Cの走査と、下方のレーザ光による感光ドラム30Dの走査は、光検出センサ141C,141D,142C,142Dからそれぞれ出力される信号に基づいて、+Y方向へ向かって交互に行われることとなる。
The upper laser light incident on the
また、光源装置70では、図10に示されるように、光源10から射出され、分岐光学素子21の反射面で反射されたレーザ光は、集光レンズ22によって受光素子18へ入射される。光源装置70では、レーザ光が受光素子18へ入射したときに出力される信号が常時モニタされ、光源10から射出されるレーザ光の光量制御が行なわれる。
In the
具体的には、レーザ光がポリゴンミラー104の偏向面で偏向された後、感光ドラムの書き込み領域へ至るまでの間に、レーザ光は、受光素子18によって受光される。光源装置70では、このレーザ光を受光することで受光素子18から出力される光電変換信号に基づいて光源10から射出されるレーザ光の強度を検出し、光源10から射出されるレーザ光の強度が、予め設定された強度となるように、各VCSELへ供給する注入電力の値のセット(決定)を行う。これにより、分岐光学素子21の開口21aを通過したレーザ光は、予め設定された強度に調整された状態で感光ドラム30A〜30Dの書き込み領域に入射する。なお、上述の注入電力の値は、書き込み領域の走査が終了すると一旦リセットされ、次回の書き込み領域の走査前に再度セットされる。すなわち、書き込み領域の走査ごとに、各VCSELの出力調整が行われる。
Specifically, the laser light is received by the
一方、感光ドラム30A、30B、30C、30Dそれぞれの表面の感光層は、帯電チャージャ32A、32B、32C、32Dにより所定の電圧で帯電されることにより、電荷が一定の電荷密度で分布している。そして、上述したように、感光ドラム30A、30B、30C、30Dがそれぞれ走査されると、レーザ光が集光したところの感光層が導電性を有するようになり、その部分では電位がほぼ零となる。したがって、図1の矢印の方向にそれぞれ回転している感光ドラム30A、30B、30C、30Dが、画像情報に基づいて変調されたレーザ光によって走査されるとことにより、それぞれの感光ドラム30A、30B、30C、30Dの表面には、電荷の分布により規定される静電潜像が形成される。
On the other hand, the photosensitive layer on the surface of each of the
感光ドラム30A、30B、30C、30Dそれぞれの表面に静電潜像が形成されると、図1に示されるトナーカートリッジ33A、33B、33C、33Dの現像ローラにより、感光ドラム30A、30B、30C、30Dそれぞれの表面にトナーが供給される。このときトナーカートリッジ33A、33B、33C、33Dそれぞれの現像ローラは感光ドラム30A、30B、30C、30Dと逆極性の電圧により帯電されているため、現像ローラに付着したトナーは感光ドラム30A、30B、30C、30Dと同極性に帯電されている。したがって、感光ドラム30A、30B、30C、30Dの表面のうち電荷が分布している部分にはトナーが付着せず、走査された部分にのみトナーが付着することにより、感光ドラム30A、30B、30C、30Dの表面に静電潜像が可視化されたトナー像が形成される。
When electrostatic latent images are formed on the surfaces of the
上述のように画像情報に基づいて第1ステーション、第2ステーション、第3ステーション、及び第4ステーションで形成されたそれぞれのトナー像は、転写ベルト40の表面に重ねあわされた状態で転写され、給紙トレイ60から取り出された用紙61の表面に、転写チャージャ48によって転写され、定着ローラ50により定着される。そして、このように画像が形成された用紙61は、排紙ローラ58により排紙され、順次排紙トレイ501aにスタックされる。
As described above, the respective toner images formed at the first station, the second station, the third station, and the fourth station based on the image information are transferred while being superimposed on the surface of the
以上説明したように、本実施形態にかかる光源装置70では、光源10を構成する発光素子10aに形成された各VCSELで生じた熱は、ケース10bに形成された接地パッド10c、基板76に形成された第1ランド76c及び第2ランド76d、押圧部78cが第2ランド76dに接している付勢部材78、並びにヒートパイプ81に形成された受熱部81aを介して集熱され外気中に放熱される。また、駆動IC77をはじめとする基板76に設けられた回路や電気素子から、基板76を介して光源10へ伝わる熱は、第1ランド76c、第2ランド76d、付勢部材78、及び受熱部81aを介して集熱され外気中に放熱される。
As described above, in the
これにより、光源10を構成する発光素子10aの温度上昇が抑制され、光源10から安定的にレーザ光を射出することができ、また光源10の長寿命化を図ることができる。
Thereby, the temperature rise of the
また、光源装置70では、ケース10bに形成された接地パッド10c、基板76に形成された第1ランド76c及び第2ランド76dなどの電気回路を介して放熱が行われる。したがって、別途VCSELからの熱伝達経路を設ける必要がなく、光源装置70の小型化及び装置構造の簡素化を図ることが可能となる。
Further, in the
また、光源装置70では、ヒートパイプ81の配管を任意に行うことで、光源10の近傍に放熱フィン82A,82Bを配置する必要がなくなるため、装置構造の自由度を向上させることが可能となる。
Further, in the
なお、本実施形態では、付勢部材78の押圧部78cで基板76を第1ホルダ74に付勢したが、これに限らず、例えば図13に示されるように、十分な弾性を有するヒートパイプ81の弾性力を基板76に作用させて、基板76を第1ホルダ74に付勢してもよい。これによれば、ヒートパイプ81が基板76に形成された第2ランド76dに直接接触するため熱抵抗が減少し、放熱効率を向上させることが可能となる。
In this embodiment, the
また、本実施形態では、放熱ユニット80のヒートパイプ81が付勢部材78に取り付けられている場合について説明したが、これに限らず、ヒートパイプ81を基板76に接触して取り付けてもよい。その方法としては、一例として図14に示されるように、第1ホルダ74の−y側の面に、凹部74bを包囲するようにヒートパイプ81の受熱部818aが配置される溝部74dを形成し、図15に示されるように、溝部74dに配置されたヒートパイプ81の受熱部81aを、基板76と第1ホルダ74の+y側の面とで峡み込む方法が考えられる。
In this embodiment, the case where the
この場合には、図16に示されるように、基板76の−y側の面に、ヒートパイプ81に当接する第2ランド76dを形成する。これにより、第1ホルダ74に螺合するネジ79を締結することにより、第2ランド76dとヒートパイプ81とが圧着され相互間の熱抵抗が低減される。したがって、光源装置70の放熱効率を向上させることが可能となる。また、図15に示されるように、光源10はヒートパイプ81で包囲されるので、基板76上の実装部品から基板76を介して光源10に伝わる熱を効率よく放熱することが可能となる。
In this case, as shown in FIG. 16, the
また、本実施形態にかかる光走査装置100は、光源70を備えている。したがって、長期にわたり安定したレーザ光によって、感光ドラム30A〜30Dの走査を行うことができる。
The
また、本実施形態にかかる画像形成装置500では、光走査装置100によって形成された潜像に基づいて、最終的な画像が形成される。したがって、用紙61上に長期にわたり精度よく画像を形成することが可能となる。
In the
また、上記実施形態では、複数の感光体30A〜30Dを備えた多色画像を形成する画像形成装置500について説明したが、これに限らず、本発明は、例えば1つの感光体を複数のレーザ光で走査することにより、単色の画像を形成する画像形成装置などにも適用することができる。
In the above-described embodiment, the
また、上記実施形態では、本発明の光走査装置100がプリンタに用いられる場合について説明したが、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機にも好適である。
In the above embodiment, the case where the
10…光源、10a…発光素子、10b…ケース、10c…接地パッド、10d…リード端子、10e…透明ガラス、11…カップリングレンズ、18…受光素子、20…導光光学系、21…分岐光学素子、22…集光レンズ、23…反射ミラー、30A〜30B…感光ドラム、31A〜31D…クリーニングケース、32A〜32D…帯電チャージャ、33A〜33D…トナーカートリッジ、40…転写ベルト、40a,40c…従動ローラ、40b…駆動ローラ、48…転写チャージャ、50…定着ローラ、52…第2レジストローラ、54…給紙コロ、56…第1レジストローラ、58…排紙ローラ、60…給紙トレイ、61…用紙、70…光源装置、72…第2ホルダ、72a…環状凸部、72b…円形開口、72c…レンズ支持部、74…第1ホルダ、74a…筒状部、74b,74c…凹部、74d…溝部、76…基板、76a…丸孔、76b…スリット、76c…第1ランド、76d…第2ランド、76e…接続パターン、77…駆動IC、78…付勢部材、78a…丸孔、78b…アンカー部、78c…押圧部、80…放熱ユニット、81…ヒートパイプ、81a…受熱部、82A,82B…放熱フィン、83…冷却ファン、84…ベース、100…光走査装置、104…ポリゴンミラー、105,305…fθレンズ、106A,106B,108A,108B,306C,306D,308C,308D…反射ミラー、107A,107B,307C,307D…トロイダルレンズ、141A,141B,141C,141D、142A,142B,142C,142D…光検出センサ、202…光束分割プリズム、203A,203B…液晶素子、204A,204B…シリンダレンズ、500…画像形成装置、501…ハウジング、501a…排紙トレイ。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
レーザ光を射出する複数の発光領域が2次元的に形成された光源と;
前記光源に配線されるリード端子を備え、前記光源を収容するパッケージと;
前記パッケージと接するランドが形成され、前記パッケージが実装される基板と;
前記ランドからの熱を放熱する放熱機構と;を有する光源装置。 A light source device that emits laser light,
A light source in which a plurality of light emitting regions for emitting laser light are two-dimensionally formed;
A package comprising a lead terminal wired to the light source and containing the light source;
A land in contact with the package, and a substrate on which the package is mounted;
A light source device for radiating heat from the land.
前記伝達部材の一端部は前記第2のランド部に接していることを特徴とする請求項1又は2に記載の光源装置。 The land has a first land portion formed on one surface of the substrate on which the light source is mounted, and a second land portion connected to the first land portion,
The light source device according to claim 1, wherein one end portion of the transmission member is in contact with the second land portion.
前記基板に対して前記カップリング素子を支持する支持部材と;を更に備える請求項1〜3のいずれか一項に記載の光源装置。 A coupling element for adjusting a divergence angle of laser light emitted from the light source;
The light source device according to claim 1, further comprising: a support member that supports the coupling element with respect to the substrate.
請求項1〜9のいずれか一項に記載の光源装置と;
前記光源装置から射出されたレーザ光を前記主走査方向へ偏向走査する走査光学系と;を備える光走査装置。 An optical scanning device that scans a surface to be scanned in a main scanning direction using laser light,
A light source device according to any one of claims 1 to 9;
A scanning optical system that deflects and scans the laser light emitted from the light source device in the main scanning direction.
請求項10に記載の光走査装置と;
前記光走査装置により潜像が形成される感光体と;
前記感光体の被走査面に形成された潜像を顕像化する現像手段と;
前記現像手段により顕像化されたトナー像を前記記録媒体に定着させる転写手段と;を備える画像形成装置。 An image forming apparatus that forms an image by fixing a toner image formed based on a latent image obtained from information related to an image to a recording medium,
An optical scanning device according to claim 10;
A photoreceptor on which a latent image is formed by the optical scanning device;
Developing means for visualizing a latent image formed on the surface to be scanned of the photoreceptor;
An image forming apparatus comprising: a transfer unit that fixes the toner image visualized by the developing unit to the recording medium.
請求項10に記載の光走査装置と;
前記光走査装置により各色に応じた潜像がそれぞれ形成される複数の感光体と;
前記複数の感光体の被走査面それぞれに形成された潜像を顕像化する現像手段と;
前記現像手段により顕像化された各色ごとのトナー像を前記記録媒体に重ね合わせて定着させる転写手段と;を備える画像形成装置。 An image forming apparatus that forms a multicolor image by superimposing and fixing a toner image formed based on a latent image for each color obtained from information about a multicolor image on a recording medium,
An optical scanning device according to claim 10;
A plurality of photosensitive members on which latent images corresponding to the respective colors are formed by the optical scanning device;
Developing means for visualizing latent images formed on the scanned surfaces of the plurality of photoconductors;
An image forming apparatus comprising: a transfer unit configured to superimpose and fix the toner image of each color visualized by the developing unit on the recording medium.
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