JP2010210916A - Optical scanner and image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new optical scanner in which optical output levels of a plurality of beams are adjustable at arbitrary returning paths in reciprocal optical scanning strokes within an appropriate time. <P>SOLUTION: The optical scanner includes: a plural light beams generating means 11; a beam deflection means 14 which deflects the generated plural light beams toward a photoreceptor 19; a matrix beam deflection means 10 which has a plurality of optical deflecting elements which correspond to each of the light beams from the plural light beams generating means 11 and selectively change the deflection directions of the corresponding light beams; a control means Ctr which controls the deflection directions of the optical deflection elements so that, in the reciprocal scanning on the photoreceptor 19, an arbitrary group of the optical deflection elements deflect the corresponding light beams in the scanning direction of the photoreceptor 19 in forward strokes, and the arbitrary group of the optical deflection elements deflect the light beams in the directions (B1 to B3) other than scanning direction in returning strokes; an optical detection element 17 which detects the light quantity of the deflected light beams; and an optical output control means 80 which allows the plural light beams generating means to control the light quantity of the corresponding light beams on the basis of the detected result. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

光束の光強度を検出するための光路分岐手段を備えた光走査装置及び画像形成装置に関し、特に面発光センサ(VCSELアレイ)やLDアレイなどの光源アレイを用いた光走査装置及び画像形成装置に関する。   BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical scanning apparatus and an image forming apparatus provided with an optical path branching unit for detecting the light intensity of a light beam, and more particularly to an optical scanning apparatus and an image forming apparatus using a light source array such as a surface emitting sensor (VCSEL array) or an LD array. .

従来の光走査装置において、光ビームを走査する光偏向器としてポリゴンミラーが多く用いられている。ポリゴンミラーは高速に回転して光ビームを走査するが、ポリゴンミラーを用いた画像形成では、より高い解像度の画像及び高速の画像形成を達成するには、ポリゴンミラーをさらに高速に回転させる必要がある。しかし、ミラーの高速回転を達成するには、軸受けの耐久性を向上し、発熱、騒音の対策を行う必要がある課題を解決しなければ成らない、したがって、ミラーが形成された回転体を使用した高速走査には限界がある。
そこで、近年光ビームを走査する光走査装置は、シリコンマイクロマシニング技術を利用した微小ミラーを揺動させる構成のものが提案されている。この様なマイクロミラーデバイスはその駆動方式から大別して、例えば特許文献1に記載されるような電磁駆動方式、特許文献2に記載されるような静電駆動方式がある。これらの方式ではマイクロミラー可動部の駆動させる駆動電圧を正弦波交流信号として定常的に印加するようになっている。
静電誘導発生手段を用いた代表的な例としては、特許文献3に開示されるような、静電引力によってミラーを揺動させる光走査装置がある。
In conventional optical scanning devices, a polygon mirror is often used as an optical deflector that scans a light beam. The polygon mirror rotates at high speed and scans the light beam. However, in the image formation using the polygon mirror, it is necessary to rotate the polygon mirror at higher speed in order to achieve a higher resolution image and higher speed image formation. is there. However, in order to achieve high-speed rotation of the mirror, it is necessary to improve the durability of the bearing and solve the problems that need countermeasures against heat generation and noise, so use a rotating body with a mirror formed There is a limit to the high speed scanning.
Therefore, in recent years, an optical scanning device that scans a light beam has been proposed that swings a micro mirror using silicon micromachining technology. Such micromirror devices are roughly classified into their driving methods, for example, an electromagnetic driving method as described in Patent Document 1 and an electrostatic driving method as described in Patent Document 2. In these systems, the driving voltage for driving the movable part of the micromirror is constantly applied as a sine wave AC signal.
As a typical example using the electrostatic induction generating means, there is an optical scanning device that swings a mirror by electrostatic attraction as disclosed in Patent Document 3.

なお、静電駆動方式は現在2つの方式が用いられている。
一つは駆動電極が平行平板電極構成であり、もう一つは、特許文献4〜6に記載される櫛歯型電極構成とした方式である。櫛歯型電極方式は、一般的に変動量、駆動力とも、平行平板電極方式より大きく優れていると言われている。
この様な、シリコンマイクロマシニング技術を利用した光走査装置は、上記ポリゴンミラーを用いた光走査装置に比べ高速走査が可能になり、マイクロミラーデ場合スのサイズは数mmで実現出来、ポリゴンミラーよりも小型化が実現できる。
さらに、高速かつ高密度な光走査を達成するための別の手段としては、一度に複数の光ビームを走査して、同時に複数ラインを走査させる方法がある。
複数の光ビームを走査可能とする複数ビーム光源装置としては、複数の光ビームを発生する1つの複数素子光源、すなわち、1つのパッケージ内に複数の発光点を持つレーザアレイ光源を用いるも方法、1つのパッケージ内に1つの発光点を持つレーザ光源を複数個もちいて、複数光源装置を構成する方法等、提案されている。
Two methods are currently used for electrostatic driving.
One is a system in which the driving electrode has a parallel plate electrode configuration, and the other has a comb-shaped electrode configuration described in Patent Documents 4-6. The comb-shaped electrode method is generally said to be greatly superior to the parallel plate electrode method in terms of both fluctuation amount and driving force.
Such an optical scanning device using silicon micromachining technology is capable of high-speed scanning as compared with the optical scanning device using the polygon mirror, and the size of the micromirror device can be realized with a few millimeters. It is possible to reduce the size.
Furthermore, as another means for achieving high-speed and high-density optical scanning, there is a method of scanning a plurality of light beams at a time and simultaneously scanning a plurality of lines.
As a multi-beam light source device capable of scanning a plurality of light beams, a method using one multi-element light source that generates a plurality of light beams, that is, a laser array light source having a plurality of light emitting points in one package, There has been proposed a method of forming a plurality of light source devices by using a plurality of laser light sources having one light emitting point in one package.

光源としては、一般に半導体レーザ(LD:Laser Diode)が用いられている。LDは従来から端面発光レーザがその主流であったが、近年では、面発光レーザ(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)と称されるものが提案されている。この面発光レーザは、従来からの端面発光レーザに比べてアレイ化が容易であることから、端面発光レーザでは数ビーム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16ビーム以上のアレイ化が可能となっている。その結果、画像形成装置の印字速度向上や、書き込み密度向上を実現するための光源として期待されている。
従って、マイクロミラーデバイスと、面発光レーザを組み合わせることで、より高速かつ高密度な光走査を達成することが出来ることになるが、面発光レーザを用いた光源を光走査装置へ搭載する場合には、端面発光レーザの場合と比較して、以下の、問題点がある。
すなわち、端面発光レーザでは、後方への出射光をモニタしながらフィードバックすることによって光出力レベルの調整を行う、いわゆるAPC(Auto Power Control)制御を施して用いている。これに対して、面発光レーザではその構造上、後方への出射が実現できず、後方出射光の利用が不可能な為、他の手段による光量調整が必要となる。光量調整が実施できない光源装置を用いた画像形成装置の出力画像は、光源装置の光出力変動に起因する濃度変動が発生し、画質の劣化が生じるという問題が生じる。
その為、面発光レーザを用いた場合の光量調整手段として、面発光レーザから放出される光ビームのうち、一定割合の光ビームの一部を分岐させて光検出器に導き、その光検出器の出力に応じて、レーザ光量調整装置にて面発光レーザの光出力が所定の出力となるようにその駆動電流を制御して、面発光レーザを駆動することが従来から提案されている。
As the light source, a semiconductor laser (LD: Laser Diode) is generally used. In the past, an edge-emitting laser has been the mainstream of the LD, but in recent years, a so-called surface-emitting laser (VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting Laser) has been proposed. Since this surface-emitting laser is easier to array than conventional edge-emitting lasers, the edge-emitting laser has a limit of several beams, whereas the surface-emitting laser has 16 beams or more. Arraying is possible. As a result, it is expected as a light source for improving the printing speed and writing density of the image forming apparatus.
Therefore, by combining a micromirror device and a surface emitting laser, it is possible to achieve higher speed and higher density optical scanning. However, when a light source using a surface emitting laser is mounted on an optical scanning device. Has the following problems compared to the case of the edge emitting laser.
That is, the edge emitting laser uses so-called APC (Auto Power Control) control that adjusts the light output level by feeding back while monitoring the outgoing light. On the other hand, since the surface emitting laser cannot realize backward emission due to its structure and cannot use the backward emitted light, it is necessary to adjust the light amount by other means. In the output image of the image forming apparatus using the light source device that cannot perform the light amount adjustment, there is a problem that the density variation due to the light output variation of the light source device occurs and the image quality deteriorates.
Therefore, as a means for adjusting the amount of light when a surface emitting laser is used, a part of a certain proportion of the light beam emitted from the surface emitting laser is branched and guided to the photodetector, and the photodetector Conventionally, it has been proposed to drive the surface emitting laser by controlling the drive current so that the light output of the surface emitting laser becomes a predetermined output by the laser light quantity adjusting device in accordance with the output of.

例えば、特許文献7には、ビーム偏向素子を透過した光を光検出素子に導き、光検出素子の出力結果に応じて光量制御を行うことが提案されている。また、特許文献8には、ビームスプリッタを用いビーム光の一部をモニタ光として分岐させ、光検出器に導くことが開示されている。また、特許文献9には、ハーフミラーにて光ビームの一部を反射せしめ、受光素子で光量を検出する方法が開示されている。そして、特許文献10には、複数ビームの各素子の光量調整は、複数ビームの代表素子からの光ビームの光量に基づいて、他の各素子の光量を調整することが開示されている。   For example, Patent Document 7 proposes that light transmitted through a beam deflection element is guided to a light detection element, and light amount control is performed according to the output result of the light detection element. Patent Document 8 discloses that a part of beam light is branched as monitor light using a beam splitter and guided to a photodetector. Patent Document 9 discloses a method of reflecting a part of a light beam with a half mirror and detecting the amount of light with a light receiving element. Patent Document 10 discloses that the light amount adjustment of each element of a plurality of beams adjusts the light amount of each of the other elements based on the light amount of the light beam from the representative element of the plurality of beams.

しかしながら、特許文献7〜10に開示の技術には、以下に述べるような問題がある。すなわち、レーザ光源から出射したレーザ光の光量を画像形成用に100%を用いることが出来ず、光の利用効率が低く、必要とする光量を得る為に、駆動電流の増大化が必要となり、駆動電流増加による、発熱、発散角の変化等の問題が生じてしまう問題がある。
さて、今日、本発明者は、40ビームから構成される、複数ビームを用いた光走査装置を開発している。画像品質向上の為、40ビームの各素子の光量の適時調整が必須であることは、特許文献に開示の様に自明である。しかしながら、多量個数の複数ビームを用いる場合、さらに以下の問題がある。
まず、各ビーム間の光量変動は画質劣化に重大な影響があり、個別の光量調整が必要である。
However, the techniques disclosed in Patent Documents 7 to 10 have the following problems. That is, 100% of the amount of laser light emitted from the laser light source cannot be used for image formation, the light utilization efficiency is low, and in order to obtain the required amount of light, it is necessary to increase the drive current, There is a problem that problems such as heat generation and change in divergence angle occur due to an increase in driving current.
Now, the present inventor has developed an optical scanning device using a plurality of beams composed of 40 beams. It is obvious that timely adjustment of the light amount of each element of 40 beams is essential for improving image quality, as disclosed in the patent document. However, when a large number of plural beams are used, there are the following problems.
First, fluctuations in the amount of light between the beams have a significant effect on image quality degradation, and individual light amount adjustment is required.

また、画像形成時多数の光ビームを駆動する必要があり、少ない駆動電流で適正光量を得ることが必須である。そのためには、特許文献で開示されたように、光ビームを分岐して、100%以下の分割光量を用いた光束を光検知器へ導くことはは、光効率低下の原因となる。
また、複数ビームの代表素子からの光ビームの光量に基づいて、他の各素子の光量を調整するという特許文献10に開示の方法は、代表素子を設定する場合、代表素子間のバラツキをも考慮が必要となり、制御処理が複雑になる。
さらに、APC(Auto Power Control)制御は理想的には、1走査周期毎に実施するのが良いが、多個数からなる複数ビームを、適正時間内に実施する方法は、上記の特許文献には開示例が無く、新たな提案が必要である。
上記の問題点を鑑みて、本発明は、多個数の複数ビームの光出力レベルの調整を、往復光走査時の任意の復路において、適正時間内に行える、新たな光走査装置を提供することを目的としている。
Further, it is necessary to drive a large number of light beams at the time of image formation, and it is essential to obtain an appropriate light amount with a small driving current. For this purpose, as disclosed in the patent document, branching the light beam and guiding a light beam using a divided light quantity of 100% or less to the light detector causes a decrease in light efficiency.
In addition, the method disclosed in Patent Document 10 in which the light amount of each of the other elements is adjusted based on the light amount of the light beam from a plurality of representative elements has a variation between the representative elements when the representative elements are set. Consideration is necessary, and the control processing becomes complicated.
Furthermore, APC (Auto Power Control) control is ideally performed for each scanning cycle. However, a method for executing a plurality of beams within an appropriate time is disclosed in the above-mentioned patent document. There is no disclosure example and a new proposal is required.
In view of the above problems, the present invention provides a new optical scanning device capable of adjusting the optical output level of a plurality of plural beams within an appropriate time in an arbitrary return path during reciprocating optical scanning. It is an object.

上記の課題を解決するために、請求項1の発明は、複数の光ビームを発生するマトリックス発光素子構造を有する複数光ビーム発生手段と、前記複数光ビーム発生手段から発生された複数の光ビームを感光体に向けて偏向するビーム偏向手段と、を少なくとも備えた光走査装置において、前記複数光ビーム発生手段から発生される前記複数の光ビームの各々に対応し、対応する光ビームの偏向方向を選択的に変更可能な複数の光偏向素子を有するマトリックスビーム偏向手段と、前記感光体に対する往復走査の際、往路では、前記複数の光偏向素子のうち、任意のグループの光偏向素子が、対応する光ビームを前記感光体に対する走査方向に偏向し、復路では、前記任意のグループは、前記走査方向以外の少なくとも1方向に偏向するように前記光偏向素子の偏向方向を制御する光偏向素子制御手段と、前記少なくとも一方向に設けられ、当該方向に偏向された光ビームを受光して該光ビームの光量を検出する光検知素子と、該検知素子の検知結果に基づいて、該検知結果に対応する光ビームの光量を前記複数光ビーム発生手段に調整させる光出力制御手段と、を備えたことを特徴とする光走査装置。   In order to solve the above problems, the invention of claim 1 is directed to a plurality of light beam generating means having a matrix light emitting element structure for generating a plurality of light beams, and a plurality of light beams generated from the plurality of light beam generating means. A beam deflecting means for deflecting the light beam toward the photosensitive member, and corresponding to each of the plurality of light beams generated from the plurality of light beam generating means, and a corresponding light beam deflection direction. Matrix beam deflecting means having a plurality of light deflecting elements that can be selectively changed, and at the time of reciprocal scanning with respect to the photosensitive member, in the forward path, among the plurality of light deflecting elements, any group of light deflecting elements, The corresponding light beam is deflected in the scanning direction with respect to the photosensitive member, and in the return path, the arbitrary group is deflected in at least one direction other than the scanning direction. A light deflection element control means for controlling a deflection direction of the light deflection element, a light detection element provided in the at least one direction, receiving a light beam deflected in the direction, and detecting a light quantity of the light beam; An optical scanning apparatus comprising: a light output control unit that causes the plurality of light beam generation units to adjust the light amount of a light beam corresponding to the detection result based on a detection result of the detection element.

また、請求項2の発明は、前記光偏向素子は、基板の一方の面に設けた複数の電極及び電極として機能する支柱と、該支柱に一点を支持された前記光ビームを反射するための反射板を有し、前記反射板は、前記複数の電極のうちの一つおよび前記支柱の間の電位差によって発生する静電力により変位可能であり、前記複数の電極のうち、電圧を印可する電極を切り替えることによって前記光偏向素子の偏向方向を制御可能である請求項1に記載の光走査装置を特徴とする。
また、請求項3の発明は、前記複数の光偏向素子の偏向方向は、前記複数の電極に対する切替指定信号によって、各光偏向素子について個別かつ選択的に切替可能である請求項2に記載の光走査装置を特徴とする。
また、請求項4の発明は、前記マトリックスビーム偏向手段は、前記複数光ビーム発生手段と、前記ビーム偏向手段を結ぶ光路の途中に配設した請求項1乃至3の何れか一項に記載の光走査装置を特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, the light deflection element is configured to reflect a plurality of electrodes provided on one surface of the substrate and a column functioning as an electrode, and the light beam supported at one point by the column. An electrode for applying a voltage among the plurality of electrodes, the reflector being displaceable by an electrostatic force generated by a potential difference between one of the plurality of electrodes and the support; The optical scanning device according to claim 1, wherein the deflection direction of the optical deflection element can be controlled by switching between the two.
According to a third aspect of the present invention, the deflection direction of the plurality of light deflection elements can be switched individually and selectively for each light deflection element by a switching designation signal for the plurality of electrodes. Features an optical scanning device.
According to a fourth aspect of the present invention, the matrix beam deflecting unit is provided in the middle of an optical path connecting the plurality of light beam generating units and the beam deflecting unit. Features an optical scanning device.

また、請求項5の発明は、前記光偏向素子は、前記支柱の高さを変更することで、偏向角度を調整可能であり、前記マトリックスビーム偏向手段において、前記走査方向以外に偏向される光ビームが、前記走査方向以外の1方向に出射される場合、当該光ビームが、同一の収束点に収束するように前記偏向角度を調整する請求項1乃至4の何れか一項に記載の光走査装置を特徴とする。
また、請求項6の発明は、前記光偏向素子は、前記支柱の高さを変更することで、偏向角度を調整可能であり、前記マトリックスビーム偏向手段において、前記走査方向以外に偏向される光ビームが、前記走査方向以外の複数方向に出射される場合、当該光ビームが、複数の収束点に収束するように前記偏向角度を調整する請求項1乃至5の何れか一項に記載の光走査装置を特徴とする。
また、請求項7の発明は、請求項1乃至6の何れか一項に記載の光走査装置を備えた画像形成装置を特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, the light deflection element is capable of adjusting a deflection angle by changing a height of the support column, and light deflected in a direction other than the scanning direction in the matrix beam deflection unit. The light according to any one of claims 1 to 4, wherein when the beam is emitted in one direction other than the scanning direction, the deflection angle is adjusted so that the light beam converges to the same convergence point. Features a scanning device.
According to a sixth aspect of the present invention, the light deflection element is capable of adjusting a deflection angle by changing the height of the support column, and the light deflected in a direction other than the scanning direction by the matrix beam deflection unit. The light according to claim 1, wherein when the beam is emitted in a plurality of directions other than the scanning direction, the deflection angle is adjusted so that the light beam converges at a plurality of convergence points. Features a scanning device.
According to a seventh aspect of the invention, there is provided an image forming apparatus including the optical scanning device according to any one of the first to sixth aspects.

以上のように構成したので、本発明の光走査装置によれば、マトリックス光偏光器に入射される複数の光ビームの任意の一部を、往復走査の任意の往路では、走査方向に出射し、復路ではそれ以外の方向に出射するように制御することで、感光体面上を光走査実行中に、光ビームを他の目的、すなわち、光量検知及び検知結果に基づく光出力レベルの調整に同時に使用可能とすることができる。これにより、複数ビームの光出力レベルの調整を、往復光走査時の任意の復路において、適正時間内に行える、新たな光走査装置を提供することができる。   With the configuration as described above, according to the optical scanning device of the present invention, an arbitrary part of the plurality of light beams incident on the matrix optical polarizer is emitted in the scanning direction in any forward path of the reciprocating scanning. In the return path, the light beam is controlled to be emitted in the other direction, so that the light beam is simultaneously scanned for other purposes, that is, the light output detection and the adjustment of the light output level based on the detection result. Can be usable. Accordingly, it is possible to provide a new optical scanning device that can adjust the optical output level of a plurality of beams within an appropriate time in an arbitrary return path during reciprocating optical scanning.

本発明の光走査装置の構成の概要を示す図。The figure which shows the outline | summary of a structure of the optical scanning device of this invention. 本発明の光走査装置のその他の構成を示す図。The figure which shows the other structure of the optical scanning device of this invention. 40素子の複数光ビーム発生手段の例を示す図。The figure which shows the example of the multiple light beam generation means of 40 elements. 面発光レーザの一つの発光素子の構成を示す概略断面図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of one light emitting element of a surface emitting laser. マイクロスキャナの構成を示す図。The figure which shows the structure of a micro scanner. 光ビーム偏向素子の概略構造図。The schematic structure figure of a light beam deflection element. 光ビーム偏向素子の可動板の傾斜角が設定可能であることを示す図。The figure which shows that the inclination-angle of the movable plate of a light beam deflection | deviation element can be set. ビーム偏向素子40の動作原理の概略を説明する図。The figure explaining the outline of the principle of operation of the beam deflection element. 可動板の変位状態を、図1のA方向、B1−B3方向に当てはめた図。The figure which applied the displacement state of the movable plate to the A direction of FIG. 1, and the B1-B3 direction. 複数光ビーム発生手段から出射された、複数ビームがビーム偏向素子に偏向され、光ビーム出力量検知器に導かれる様子を模式的に示した図。The figure which showed typically a mode that the some beam radiate | emitted from the several light beam generation means was deflected by the beam deflection element, and was guide | induced to the light beam output amount detector. 複数光ビーム発生手段から出射された、複数ビームがビーム偏向素子に偏向され、複数の光ビーム出力量検知器に導かれる様子を模式的に示した図。The figure which showed typically a mode that the several beam radiate | emitted from the several light beam generation means was deflected by the beam deflection | deviation element, and was guide | induced to the several light beam output amount detector. 一個の光ビーム出力量検知器が複数の検知部から構成されている例を示す図。The figure which shows the example by which the one light beam output amount detector is comprised from the several detection part. 光出力制御手段を付加した構成を示す図。The figure which shows the structure which added the optical output control means. 従来の像担持体への光ビーム走査周期内での光ビーム状態と本発明の場合の光ビームを状態を比較する図。The figure which compares the state of the light beam in the light beam scanning period to the conventional image carrier, and the state of the light beam in the case of this invention. 図1の光ビーム偏向器について説明する図。The figure explaining the light beam deflector of FIG. 図1の光ビーム偏向器について説明する図。The figure explaining the light beam deflector of FIG. 本発明に係る光走査装置を用いた画像形成装置の概略図。1 is a schematic diagram of an image forming apparatus using an optical scanning device according to the present invention.

以下に、本発明の実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
図1は、本発明の光走査装置の構成の概要を示す図である。
図1に示すように、本発明の光走査装置は、面発光レーザである複数光ビーム発生手段11、光ビームを平行光に変換するためのカップリングレンズ12、面発光レーザの複数の発光素子にそれぞれ対応する複数の光偏向素子を有し、光ビームのそれぞれを個別に偏向するためのマトリックス光ビーム偏向手段(マイクロスキャナ)10、第一の光学系13、複数の光ビームを像担持体(感光体)方向に偏向する光ビーム偏光器(ビーム変更手段)14、第二の光学系15、光同期検知器16、光ビーム出力量検知器(光検知素子)17を備えている。
図1に示すように、複数光ビーム発生手段11から出射された複数ビームは、カップリングレンズ12を介在して、マイクロスキャナ10に到達し、第2の光学系15を経て像担持体19上を走査して潜像18を形成する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an outline of the configuration of the optical scanning device of the present invention.
As shown in FIG. 1, the optical scanning device of the present invention includes a plurality of light beam generating means 11 which is a surface emitting laser, a coupling lens 12 for converting the light beam into parallel light, and a plurality of light emitting elements of the surface emitting laser. A matrix light beam deflecting means (microscanner) 10 for individually deflecting each light beam, a first optical system 13, and a plurality of light beams as an image carrier. A light beam deflector (beam changing means) 14 that deflects in the (photosensitive member) direction, a second optical system 15, a light synchronization detector 16, and a light beam output amount detector (light detection element) 17 are provided.
As shown in FIG. 1, the plurality of beams emitted from the plurality of light beam generating means 11 reach the micro scanner 10 through the coupling lens 12 and pass through the second optical system 15 on the image carrier 19. To form a latent image 18.

ここで、本発明のマイクロスキャナ10は、複数の光ビーム偏向素子のマトリックス構造を有し、複数光ビーム発生手段11から発生された複数ビーム光束の光ビーム偏向器14への光路上に配置されている。
かかるマイクロスキャナ10の光ビーム偏向素子が一定周期で単振動することにより、偏向された複数光ビームは一定の周期で往復光走査を行うが、光ビーム偏向素子は、後述する構成によって任意の方向に回転傾斜が可能な可動板を有し、各光ビーム偏向素子の可動板に入射される光ビームの光路を、選択的に切り替え可能である。
すなわち、図1に示すように、マイクロスキャナ10は、複数光ビームの光路を例えば第1の光学系13に向かうA方向(走査方向)及びそれ以外の複数のB方向(B1〜B3)に切替可能である。
従って、往復光走査において、往路では、任意の光ビームをA方向に偏向して、復路では逆にB方向の何れか、あるいは複数のB方向に偏向し、往路では逆にB方向に偏向した光ビームを復路ではA方向に偏向して走査を行う、というように動作させることができる。
Here, the micro scanner 10 of the present invention has a matrix structure of a plurality of light beam deflecting elements, and is disposed on the optical path to the light beam deflector 14 of the plurality of light beams generated from the plurality of light beam generating means 11. ing.
The light beam deflecting element of the microscanner 10 oscillates at a constant cycle so that the deflected plural light beams perform reciprocal light scanning at a constant cycle. The light beam deflecting element has an arbitrary direction depending on the configuration described later. The optical path of the light beam incident on the movable plate of each light beam deflection element can be selectively switched.
That is, as shown in FIG. 1, the microscanner 10 switches the optical paths of a plurality of light beams to, for example, the A direction (scanning direction) toward the first optical system 13 and the other B directions (B1 to B3). Is possible.
Therefore, in reciprocal light scanning, an arbitrary light beam is deflected in the A direction on the forward path, and is deflected in the B direction or a plurality of B directions on the return path, and is deflected in the B direction on the outbound path. In the return path, scanning can be performed by deflecting the light beam in the direction A and scanning.

そして、図1においては、B2方向に配設された光ビーム出力量検知器17に入射する光ビームが示されているが、像担持体19面上を光走査実行中に、B方向に偏向された複数ビームは他の目的に同時に使用可能とすることを意味している。
なお、マイクロスキャナ10における各ビーム偏向素子の変位動作(A方向、B方向の切替)は、光偏向素子制御部(光偏向素子制御手段)Ctrからの切替指定信号によって個別に行うことができる。これにより、光ビーム出力量検知器17方向に導かれる光ビームと、像担持体方向に導かれる光ビームを適宜、的確に選択することができる。
なお、光偏向素子制御部Ctrは、光走査装置内に設けているように記載しているが、光走査装置を有する画像形成装置の制御部による制御としてもよい。
In FIG. 1, the light beam incident on the light beam output amount detector 17 arranged in the B2 direction is shown. However, the light beam is deflected in the B direction while performing optical scanning on the surface of the image carrier 19. This means that the plurality of beams can be used simultaneously for other purposes.
In addition, the displacement operation (switching between the A direction and the B direction) of each beam deflection element in the micro scanner 10 can be performed individually by a switching designation signal from the light deflection element control unit (light deflection element control means) Ctr. As a result, the light beam guided in the direction of the light beam output amount detector 17 and the light beam guided in the direction of the image carrier can be selected appropriately and appropriately.
The light deflection element control unit Ctr is described as being provided in the optical scanning device, but may be controlled by the control unit of the image forming apparatus having the optical scanning device.

図2は、本発明の光走査装置のその他の構成を示す図である。
(a)は、図1におけるB3方向、(b)はB2方向、(c)はB1方向に、光ビーム出力量検知器17を配設した構成を示している。このように、光ビーム偏向素子の偏向方向を任意に変えることで光ビーム出力量検知器17の配設位置の自由度を確保することができる。
以下に、本発明の光走査装置の各構成について、詳細に説明する。
まず、面発光レーザ11の構成について説明する。
図3は、複数光ビーム発生手段11の40素子の場合の例を示す図である。
図3から分かるように、面発光レーザ11は、40個の発光素子20を有して構成されているが、この個数に限るものではない。
FIG. 2 is a diagram showing another configuration of the optical scanning device of the present invention.
1A shows a configuration in which the light beam output amount detector 17 is disposed in the B3 direction in FIG. 1, FIG. 1B in the B2 direction, and FIG. 1C in the B1 direction. As described above, the degree of freedom of the arrangement position of the light beam output amount detector 17 can be secured by arbitrarily changing the deflection direction of the light beam deflection element.
Below, each structure of the optical scanning device of this invention is demonstrated in detail.
First, the configuration of the surface emitting laser 11 will be described.
FIG. 3 is a diagram showing an example of 40 elements of the multiple light beam generating means 11.
As can be seen from FIG. 3, the surface emitting laser 11 includes 40 light emitting elements 20, but is not limited to this number.

図4は、面発光レーザ11の一つの発光素子の構成を示す概略断面図である。
図4において、発光素子20は、レーザ光を出射する出射口21、P型電極22、コンタクト層23、酸化狭窄部24、絶縁膜25、活性領域26、下部反射膜27、半導体基板28、n型電極29、上部反射膜30から構成される。
注入された電流が、活性領域26の中心部に狭窄され、電流密度が高められてレーザ発振を生じる。光出力方向は出射口21の一方向である。この為、レーザ光の光量調整は、この一方向の光束を利用しなければならない。これは、背景技術の説明で述べたとおりである。
次に、図1におけるマイクロスキャナ10の構成を説明する。
図5は、本発明のマイクロスキャナの構成を示す図であり、40個の光ビーム偏向素子40からなる例を示している。
なお、(a)は、非動作時、(b)は、一部の光ビーム偏向素子40が回転傾斜している様子を示している。
なお、図5において、光ビーム偏向素子の数は、40個であるが、この数に限るものではなく、また、面発光レーザの発光素子の数に対応するものとする。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of one light emitting element of the surface emitting laser 11.
In FIG. 4, the light emitting element 20 includes an emission port 21 for emitting laser light, a P-type electrode 22, a contact layer 23, an oxide constriction 24, an insulating film 25, an active region 26, a lower reflective film 27, a semiconductor substrate 28, n. It comprises a mold electrode 29 and an upper reflective film 30.
The injected current is confined in the central portion of the active region 26, the current density is increased, and laser oscillation occurs. The light output direction is one direction of the emission port 21. For this reason, the light quantity adjustment of the laser beam must use the light beam in one direction. This is as described in the description of the background art.
Next, the configuration of the micro scanner 10 in FIG. 1 will be described.
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the micro scanner of the present invention, and shows an example of 40 light beam deflecting elements 40.
2A shows a state in which a part of the light beam deflecting element 40 is rotated and tilted. FIG.
In FIG. 5, the number of light beam deflecting elements is 40, but is not limited to this number, and corresponds to the number of light emitting elements of the surface emitting laser.

図6は光ビーム偏向素子の概略構造図であり、(a)は概略斜視図、(b)は、可動板を取った状態の概略斜視図、(c)は、可動板の構造を示す断面図である。
(a)に示すように、光ビーム偏向素子40は、実際に可動して光ビームを偏向する反射板としての可動板41を備えており、さらに、(b)に示すように、絶縁膜42、基板43、規制部材44、電極45(A〜D)、支柱47を有する。
詳しくは、基板43上に絶縁膜42を介し、基板43に対向して電極45A、45B、45C、45Dが配設され、電極面は図示されない絶縁膜で覆われている。また、支柱47は電極の機能も有している。
ここでは、電極数が4極の例を示しているが、必要に応じ任意の極数を設定することが可能である。
(c)に示すように、可動板41は光ビーム反射部41Aと導体層41Bからなり、(a)に示す状態で導体層41Bは、支柱47と電気的に接続されていて、導体層41Bに電位を付加することが出来る。
また、可動板41は規制部材44により移動距離が規制され、一定の角度で任意の方向に傾斜することが可能である。
図7は、光ビーム偏向素子の概略構造をさらに説明する図である。図7からわかるように、支柱47と規制部材44の組み合わせにより可動板41の傾斜角が設定可能とすることを示している。
光ビーム偏向素子40の製造方法は、特開2007−199096公報に開示されている方法を用いて実現できる。すなわち、半導体製造工程或いは、マイクロエレクトリックマシーンシステム製造工程を用いて製作可能である。
6A and 6B are schematic structural views of the light beam deflecting element, where FIG. 6A is a schematic perspective view, FIG. 6B is a schematic perspective view of the movable plate taken off, and FIG. 6C is a cross-sectional view showing the structure of the movable plate. FIG.
As shown in (a), the light beam deflecting element 40 includes a movable plate 41 as a reflecting plate that actually moves and deflects the light beam, and further, as shown in (b), the insulating film 42. , The substrate 43, the regulating member 44, the electrodes 45 (A to D), and the support column 47.
Specifically, electrodes 45A, 45B, 45C, and 45D are disposed on the substrate 43 via the insulating film 42 so as to face the substrate 43, and the electrode surfaces are covered with an insulating film (not shown). The support 47 also has an electrode function.
Here, an example in which the number of electrodes is four is shown, but any number of poles can be set as necessary.
As shown in (c), the movable plate 41 includes a light beam reflecting portion 41A and a conductor layer 41B. In the state shown in (a), the conductor layer 41B is electrically connected to the support column 47, and the conductor layer 41B. A potential can be applied to the.
Further, the movable plate 41 is restricted in moving distance by the restricting member 44, and can be tilted in an arbitrary direction at a constant angle.
FIG. 7 is a diagram for further explaining the schematic structure of the light beam deflecting element. As can be seen from FIG. 7, the tilt angle of the movable plate 41 can be set by the combination of the support column 47 and the regulating member 44.
The manufacturing method of the light beam deflecting element 40 can be realized using the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-199096. That is, it can be manufactured using a semiconductor manufacturing process or a microelectric machine system manufacturing process.

図8は、ビーム偏向素子40の動作原理の概略を説明する図である。
(a)は、初期状態の可動板41の状態及び各電極の電位状態を示す図、(b)は、ある回転傾斜時の可動板の状態及び各電極の電位状態を示している。
なお、可動板41は、他の部材などに固定されていない。可動板41の中心部が、支柱47の上部に接触し、全体的に任意の電極側に傾斜している。
(1)初期状態では、電極D、電極C、電極Aの電位(TD、TC、TA)はそれぞれ0ボルト、支点電位(P0)Epボルト、電極B(TB)はE1ボルトとする。つまり、電極Dと支点との電位差は電極Bと支点との電位差より大きい状態である。
(2)(1)状態から支点電位をEpボルトから0ボルトに変更する。すると、電極Dと支点との電位差は同電位となり、電極Bと支点との電位差はE1ボルトとなり、電極Bと可動板41の間に静電引力が働き、可動板41は、電極B側に回転傾斜し、図7(b)の状態になる。
この様に、電極A、B、C、D及び支点に選択的に電位を付加することにより、任意の方向に、可動板41を回転傾斜が可能である。電極A側、B側、C側、D側に傾斜変位する4つの変位状態をとることが出来る。
図9は、可動板41の変位状態を、図1のA方向、B1−B3方向に当てはめた図である。
なお、これらの各電極側への可動板の変位動作は、図示しない制御部からの切替指定信号に対応して光偏向素子40ごとに個別に行うことで、光ビームの偏向方向(A方向、B1−B3)を適宜、的確に選択することができる。
FIG. 8 is a diagram for explaining the outline of the operation principle of the beam deflection element 40.
(A) is a figure which shows the state of the movable plate 41 of an initial state, and the electric potential state of each electrode, (b) has shown the state of the movable plate at the time of a certain rotation inclination, and the electric potential state of each electrode.
The movable plate 41 is not fixed to other members. The central portion of the movable plate 41 is in contact with the upper portion of the support column 47 and is inclined to the arbitrary electrode side as a whole.
(1) In the initial state, the potentials of the electrodes D, C, and A (TD, TC, TA) are 0 volts, the fulcrum potential (P0) Ep volts, and the electrode B (TB) is E1 volts. That is, the potential difference between the electrode D and the fulcrum is larger than the potential difference between the electrode B and the fulcrum.
(2) From the state (1), the fulcrum potential is changed from Ep volts to 0 volts. Then, the potential difference between the electrode D and the fulcrum becomes the same potential, the potential difference between the electrode B and the fulcrum becomes E1 volts, electrostatic attraction works between the electrode B and the movable plate 41, and the movable plate 41 moves toward the electrode B side. It rotates and tilts, and the state shown in FIG.
In this way, by selectively applying a potential to the electrodes A, B, C, D and the fulcrum, the movable plate 41 can be rotated and inclined in any direction. Four displacement states can be taken that are inclined and displaced toward the electrode A side, B side, C side, and D side.
FIG. 9 is a diagram in which the displacement state of the movable plate 41 is applied to the A direction and the B1-B3 direction in FIG.
Note that the displacement operation of the movable plate toward each electrode is individually performed for each light deflection element 40 in response to a switching designation signal from a control unit (not shown), so that the light beam deflection direction (A direction, B1-B3) can be selected appropriately and appropriately.

図10は、複数光ビーム発生手段11から出射された、複数ビームがビーム偏向素子40に偏向され、光ビーム出力量検知器17に導かれる様子を模式的に示した図である。
図10では、光ビーム出力量検知器17は単一個で、複数の光ビームを検知する構成になっている。
この様な構成においては、ビーム偏向素子40の機能として、入射された複数光ビームを偏向出射する場合、光ビーム出力量検知器17の検知部に適確に導光される必要がある。そのため、各ビーム偏向素子40からの出射光が、光ビーム出力量検知器17の同一点に導光されるよう、各ビーム偏向素子40が各々異なった偏向角を有するように設定しておく。このようにすれば、一つの光ビーム出力量検知部17に、適格に各光ビームを入射させることができる。
なお、偏向角度の設定は図6に示す様、支柱47の高さ方向の寸法と、規制部材44高さ方向の寸法の組み合わせにより決定できる。
FIG. 10 is a diagram schematically showing a state in which a plurality of beams emitted from the plurality of light beam generating means 11 are deflected by the beam deflecting element 40 and guided to the light beam output amount detector 17.
In FIG. 10, a single light beam output amount detector 17 is configured to detect a plurality of light beams.
In such a configuration, when a plurality of incident light beams are deflected and emitted as a function of the beam deflecting element 40, it is necessary to be guided accurately to the detection unit of the light beam output amount detector 17. Therefore, each beam deflection element 40 is set to have a different deflection angle so that the emitted light from each beam deflection element 40 is guided to the same point of the light beam output amount detector 17. In this way, each light beam can be appropriately incident on one light beam output amount detection unit 17.
The setting of the deflection angle can be determined by a combination of the dimension in the height direction of the column 47 and the dimension in the height direction of the regulating member 44 as shown in FIG.

さらに、図11では、複数光ビーム発生手段11から出射された、複数ビームがビーム偏向素子40に偏向され、複数の光ビーム出力量検知器17に導かれる様子を模式的に示されている。
図11では、光ビーム出力量検知器17は複数個(図では4個)で、複数の光ビームを一ビームずつ検知する構成になっている。この様な構成においては、ビーム偏向素子40の機能として、入射された複数光ビームを偏向出射する場合、各光ビーム出力量検知器17(17−1〜17−4)の検知部に適確に導光される必要がある。そのため、各ビーム偏向素子40からの出射光が、複数の光ビーム出力量検知器17の検知エリアに導光されるよう、各ビーム偏向素子40が各々異なった偏向角を有するよう設定しておく。
このようにすれば、複数の光ビーム出力量検知器17に、各光ビームを適格に入射させることができる。
Further, FIG. 11 schematically shows a state in which a plurality of beams emitted from the plurality of light beam generating means 11 are deflected by the beam deflecting element 40 and guided to the plurality of light beam output amount detectors 17.
In FIG. 11, a plurality of light beam output amount detectors 17 (four in the figure) are configured to detect a plurality of light beams one by one. In such a configuration, when a plurality of incident light beams are deflected and emitted as a function of the beam deflecting element 40, the light deflector 17 is suitable for the detection unit of each light beam output amount detector 17 (17-1 to 17-4). Need to be guided. Therefore, each beam deflection element 40 is set to have a different deflection angle so that the emitted light from each beam deflection element 40 is guided to the detection areas of the plurality of light beam output amount detectors 17. .
In this way, each light beam can be appropriately incident on the plurality of light beam output amount detectors 17.

また、図12は、一個の光ビーム出力量検知器17が複数の検知部から構成されている例を示す図である。この場合も、図11の場合と同様に、各ビーム偏向素子40が各々異なった偏向角を有するよう設定しておけば、各検知部に適格に光ビームを入射させることができる。
なお、図11、12の場合も、偏向角度の設定は図6に示す様、支柱47の高さ方向の寸法と、規制部材44の高さ方向の寸法の組み合わせにより調整できる。
図13は光出力制御手段80を付加した構成を示す図である。
複数の光ビームに対応する光ビーム出力量検知器17の出力結果に基づいて、光出力制御手段80により、光ビームの光出力を調整可能としている。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example in which one light beam output amount detector 17 includes a plurality of detection units. Also in this case, as in the case of FIG. 11, if each beam deflection element 40 is set to have a different deflection angle, the light beam can be appropriately incident on each detection unit.
11 and 12, the setting of the deflection angle can be adjusted by a combination of the height dimension of the support column 47 and the height dimension of the regulating member 44 as shown in FIG. 6.
FIG. 13 is a diagram showing a configuration in which the light output control means 80 is added.
Based on the output result of the light beam output quantity detector 17 corresponding to a plurality of light beams, the light output control means 80 can adjust the light output of the light beam.

図14は、従来の像担持体への光ビーム走査周期内での光ビーム状態と本発明の場合の光ビームの状態を比較する図であり、(a)は、従来の場合の光ビーム状態、(b)は本発明の場合を示す図である。
像担持体面上を走査する光ビームは同期検知器で光ビームを検知し、その出力信号をトリガーとして、担持体走査領域では、光ビームを適時点滅せしめ、像担持体に、像を形成する。担持体走査領域から外れたAPC(Auto Power Control)動作領域でAPC動作を実施し、該当光ビームの光出力レベルを調節する。図14(a)に示すように、従来このAPC動作領域では、光ビームの光出力調整は、調整時間との関係から、最大で8ビームが限界である。
本発明で用いる、多数個からなる複数光ビーム発生手段11としての、40ビームのマトリック構成からなる複数光ビーム発生手段の場合、従来のAPC動作領域では、全ての光ビームの光出力調整が出来ない。
そこで、図14(b)に示す様、像担持体への光ビーム走査周期内で、像担持体面上を走査する光ビーム以外の他の光ビームは同時に光出力調整を可能とすることを、本発明で提供する。図14(b)に示す、APC動作領域1では、担持体面上に出射される光ビーム以外の光ビームの光出力調整が可能であり、APC領域2では、担持体走査領域で用いた光ビームに関し、選択的に光出力調整を可能とする。
FIG. 14 is a diagram for comparing the state of the light beam in the light beam scanning period on the conventional image carrier with the state of the light beam in the case of the present invention. FIG. 14A shows the state of the light beam in the conventional case. (B) is a figure which shows the case of this invention.
The light beam that scans the surface of the image carrier is detected by a synchronous detector, and the output signal is used as a trigger to cause the light beam to blink in a timely manner in the carrier scanning region, thereby forming an image on the image carrier. An APC operation is performed in an APC (Auto Power Control) operation region that is out of the carrier scanning region, and the light output level of the corresponding light beam is adjusted. As shown in FIG. 14A, conventionally, in this APC operation region, the light output adjustment of the light beam is limited to a maximum of 8 beams because of the relationship with the adjustment time.
In the case of the multiple light beam generating means having a 40-beam matrix configuration as the multiple multiple light beam generating means 11 used in the present invention, the light output of all the light beams can be adjusted in the conventional APC operation region. Absent.
Therefore, as shown in FIG. 14B, within the light beam scanning period to the image carrier, the light output other than the light beam that scans the surface of the image carrier can be adjusted simultaneously. Provided by the present invention. In the APC operation area 1 shown in FIG. 14B, the light output of a light beam other than the light beam emitted on the surface of the carrier can be adjusted. In the APC area 2, the light beam used in the carrier scanning area. The optical output can be selectively adjusted.

次に、図1の光ビーム偏向手段14の構成について説明する。
図15は、光ビーム偏向手段14の第1の例を示す説明する図である。
シリコンからなる支持基板61に、可動板62の両端が弾性支持部63で支持されている。可動板62端面には可動電極65、反射面66が設けられ、可動電極66に対向する位置に固定電極64が設けられている。可動電極65と、可動電極に対向する固定電極64の間には例えば5μmのギャップを設けていて、この電極間に電圧を印加する事により電極間に静電引力が働き、可動板62の端面が固定電極64に引き寄せられる。
この様に構成される光偏向器の動作を、図15を参照して説明する。
図15において、可動板62に付設された可動電極65は支持基板61に引き出された図示されないパッドを介して接地される。
図15において、固定電極64と可動電極65の位置関係が図15(b)の(A)の状態において、固定電極64に、例えば30Vの電圧を印加すると、固定電極64と可動電極66の間に働く静電力と梁の捻り剛性により、可動板は図中時計回りに振れる。
その後、図15(b)の(B)に示す様に、可動板62が水平位置に達した時点で固定電極64への電圧印加をOFFにすると、可動板62は慣性モーメントにより時計回り方向に更に振れる。最終的に、図15(b)の(C)に示す様に慣性モーメントと梁の捻り剛性とが釣り合う位置まで振れる。最大振れ角まで到達すると一時停止しその後振れてきた方向と逆向きに振れを開始する。すなわち、図15(b)では反時計回りに振れ始める。反時計方向に振れ始めた後、適時固定電極64に再度電圧を印加すると、固定電極64と可動電極66の間に働く静電力と梁の捻り剛性により、可動板62は図中反時計回りに振れる。再び可動板が水平位置に達した時点で固定電極64への電圧印加をOFFすると、可動板62は慣性モーメントにより反時計回り方向に更に振れる。
最終的に、図15(b)の(A)に示す様に慣性モーメントと梁の捻り剛性とが釣り合う位置まで振れる。
固定電極64への電圧印加周波数を可動板62の共振周波数に合わせることに拠り変位の大きい振れ角で可動板62を揺動させることが出来る。
Next, the configuration of the light beam deflecting means 14 in FIG. 1 will be described.
FIG. 15 is a diagram illustrating a first example of the light beam deflecting unit 14.
Both ends of the movable plate 62 are supported by elastic support portions 63 on a support substrate 61 made of silicon. A movable electrode 65 and a reflective surface 66 are provided on the end surface of the movable plate 62, and a fixed electrode 64 is provided at a position facing the movable electrode 66. A gap of, for example, 5 μm is provided between the movable electrode 65 and the fixed electrode 64 facing the movable electrode. By applying a voltage between these electrodes, an electrostatic attractive force acts between the electrodes, and the end surface of the movable plate 62 Is attracted to the fixed electrode 64.
The operation of the optical deflector configured as described above will be described with reference to FIG.
In FIG. 15, the movable electrode 65 attached to the movable plate 62 is grounded via a pad (not shown) drawn to the support substrate 61.
15, when the positional relationship between the fixed electrode 64 and the movable electrode 65 is the state shown in FIG. 15B (A), when a voltage of, for example, 30 V is applied to the fixed electrode 64, the fixed electrode 64 and the movable electrode 66 are not connected. The movable plate swings clockwise in the figure due to the electrostatic force acting on and the torsional rigidity of the beam.
Thereafter, as shown in FIG. 15B (B), when the voltage application to the fixed electrode 64 is turned OFF when the movable plate 62 reaches the horizontal position, the movable plate 62 is rotated clockwise by the moment of inertia. Further shakes. Finally, as shown in (C) of FIG. 15B, it swings to a position where the moment of inertia and the torsional rigidity of the beam balance. When it reaches the maximum deflection angle, it pauses and starts shaking in the opposite direction. That is, in FIG. 15B, it starts to swing counterclockwise. When a voltage is applied again to the fixed electrode 64 at an appropriate time after starting to swing counterclockwise, the movable plate 62 rotates counterclockwise in the figure due to the electrostatic force acting between the fixed electrode 64 and the movable electrode 66 and the torsional rigidity of the beam. Swing. When the voltage application to the fixed electrode 64 is turned off when the movable plate reaches the horizontal position again, the movable plate 62 further swings counterclockwise due to the moment of inertia.
Finally, as shown in (A) of FIG. 15 (b), it swings to a position where the moment of inertia and the torsional rigidity of the beam are balanced.
By adjusting the voltage application frequency to the fixed electrode 64 to the resonance frequency of the movable plate 62, the movable plate 62 can be swung with a large deflection angle.

図16は、光ビーム偏向手段14の第2の例を示す説明する図であり、(a)は概略斜視図、(b)は動作時の様子を示した図である。
ミラー基板72の梁73に支持されていない端部は櫛歯形状をなしており、端部に設けられた櫛歯形状の可動電極75、同一部位の内フレーム71に設けられた同じく櫛歯形状の駆動様の固定電極74に微小ギャップを隔ててかみ合う形で対向している。この櫛歯形状が駆動用電極として作用して、(b)に示すように梁73を回転軸としてミラー基板72は揺動する。
両電極74、75を櫛歯形状にすることにより、電極面積が大きく出来、従って駆動トルクをより大きくすることが出来、ひいては可動板の振れ角をより大きくすることが出来る。
この様に揺動する可動板(ミラー基板)72の反射面5に光ビームを照射すると、可動板72の揺動により、入射光を反射面76によって偏向することができる。
FIGS. 16A and 16B are diagrams illustrating a second example of the light beam deflecting unit 14, where FIG. 16A is a schematic perspective view, and FIG. 16B is a diagram illustrating a state during operation.
The end of the mirror substrate 72 that is not supported by the beam 73 has a comb-tooth shape, and the comb-shaped movable electrode 75 provided at the end and the same comb-tooth shape provided on the inner frame 71 of the same portion. It is opposed to the fixed electrode 74 that is driven in such a manner as to mesh with a small gap. This comb-teeth shape acts as a drive electrode, and the mirror substrate 72 swings around the beam 73 as a rotation axis as shown in FIG.
By making both the electrodes 74 and 75 into a comb-teeth shape, the electrode area can be increased, so that the driving torque can be further increased, and the deflection angle of the movable plate can be further increased.
When the reflection surface 5 of the movable plate (mirror substrate) 72 that swings in this way is irradiated with a light beam, incident light can be deflected by the reflection surface 76 by the swing of the movable plate 72.

図17は本発明に係る光走査装置を用いた画像形成装置の概略図である。
感光体145の廻りに帯電手段144、光走査装置143、現像手段142、転写手段149、クリーニング手段146を配し、画像形成装置制御部153により画像形成の開始を指示されると、感光体145は図示する様時計方向に回転して、光書き込み手段143は光走査装置を駆動し同期信号を生成し、帯電手段144により感光体を帯電し、光書き込み手段143にて図示していない外部入力装置から入力された画像データに対応し、前記同期信号に同期してビーム発生装置152を用い光ビームを生成し感光体145面上に潜像を形成する。
画像の階調値を表す0〜255の整数値画像データが入力され、その入力データに対応してビーム発光時間(幅)を設定する、ビーム発光時間設定データはビーム発生部に供給
され、ビーム発生部で生成された信号はビーム駆動部に供給され発光源であるレーザーダイオードに電流を供給しレーザーダイオードを発光させ感光体面上に潜像を形成するビームを生成する。現像手段142にて像可視化剤により可視化像を得る。用紙収納部140に収納された用紙は、給紙手段141により給紙され、レジスト部151により用紙搬送タイミングと書き込みタイミングを合わせ所定の位置に像可視化剤による顕在像を転写手段149にて転写可能とする。
用紙に転写された像可視化剤による顕在像は定着手段147で定着され、入力された画像データが用紙上に可視化固定される。
FIG. 17 is a schematic view of an image forming apparatus using the optical scanning device according to the present invention.
A charging unit 144, an optical scanning device 143, a developing unit 142, a transfer unit 149, and a cleaning unit 146 are arranged around the photoconductor 145, and when the start of image formation is instructed by the image forming apparatus control unit 153, the photoconductor 145. Is rotated clockwise as shown in the figure, and the optical writing means 143 drives the optical scanning device to generate a synchronizing signal, the charging means 144 charges the photosensitive member, and the optical writing means 143 provides an external input not shown. Corresponding to the image data input from the apparatus, a light beam is generated using the beam generator 152 in synchronization with the synchronization signal, and a latent image is formed on the surface of the photoconductor 145.
Integer value image data of 0 to 255 representing the gradation value of the image is input, and the beam emission time setting data for setting the beam emission time (width) corresponding to the input data is supplied to the beam generator, and the beam The signal generated by the generating unit is supplied to the beam driving unit and supplies a current to a laser diode which is a light emission source, thereby causing the laser diode to emit light and generating a beam that forms a latent image on the surface of the photoreceptor. The developing unit 142 obtains a visualized image using an image visualization agent. The paper stored in the paper storage unit 140 is fed by the paper feeding unit 141, and the registration unit 151 can match the paper conveyance timing and writing timing to transfer a visible image by the image visualization agent to a predetermined position by the transfer unit 149. And
The actual image transferred by the image visualization agent transferred onto the paper is fixed by the fixing unit 147, and the input image data is visualized and fixed on the paper.

10 マイクロスキャナ、11 複数光ビーム発生手段、11 面発光レーザ、12 カップリングレンズ、13 第1の光学系、14 光ビーム偏向器、15 第2の光学系、16 光同期検知器、17 光ビーム出力量検知器、18 潜像、19 像担持体、20 発光素子、21 出射口、22 P型電極、23 コンタクト層、24 酸化狭窄部、25 絶縁膜、26 活性領域、27 下部反射膜、28 半導体基板、29 n型電極、30 上部反射膜、40 光ビーム偏向素子、41 可動板、41A 光ビーム反射部、41B 導体層、42 絶縁膜、43 基板、44 規制部材、45 電極、47 支点、61 支持基板、62 可動板、63 弾性支持部、64 固定電極、66 可動電極、80 光出力制御手段、140 用紙収納部、141 給紙手段、142 現像手段、143 光走査装置、143 手段、144 帯電手段、145 感光体、146 クリーニング手段、147 定着手段、149 転写手段、151 レジスト部、152 ビーム発生装置、153 画像形成装置制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Micro scanner, 11 Multiple light beam generating means, 11 Surface emitting laser, 12 Coupling lens, 13 1st optical system, 14 Light beam deflector, 15 2nd optical system, 16 Light synchronous detector, 17 Light beam Output quantity detector, 18 latent image, 19 image carrier, 20 light emitting element, 21 exit port, 22 P-type electrode, 23 contact layer, 24 oxidation constriction, 25 insulating film, 26 active region, 27 lower reflective film, 28 Semiconductor substrate, 29 n-type electrode, 30 Upper reflective film, 40 Light beam deflecting element, 41 Movable plate, 41A Light beam reflecting portion, 41B Conductor layer, 42 Insulating film, 43 Substrate, 44 Restricting member, 45 Electrode, 47 Support point 61 Support substrate, 62 Movable plate, 63 Elastic support part, 64 Fixed electrode, 66 Movable electrode, 80 Light output control means, 140 Paper storage part, 141 Paper feeding means, 142 Developing means, 143 Optical scanning device, 143 means, 144 charging means, 145 photoconductor, 146 cleaning means, 147 fixing means, 149 transfer means, 151 resist section, 152 beam generating apparatus, 153 image forming apparatus control Part

特開2002−78368公報JP 2002-78368 A 特開平8−211320号公報JP-A-8-213320 特許第3011144号公報Japanese Patent No. 30111144 特許第3006178号公報Japanese Patent No. 3006178 特開平5−224751号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-224751 特開2003−241120公報JP 2003-241120 A 特開2007−79487公報JP 2007-79487 A 特開平8−330661号公報JP-A-8-330661 特開2002−40350公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-40350 特開2007−329436公報JP 2007-329436 A

Claims (7)

複数の光ビームを発生するマトリックス発光素子構造を有する複数光ビーム発生手段と、
前記複数光ビーム発生手段から発生された複数の光ビームを感光体に向けて偏向するビーム偏向手段と、を少なくとも備えた光走査装置において、
前記複数光ビーム発生手段から発生される前記複数の光ビームの各々に対応し、対応する光ビームの偏向方向を選択的に変更可能な複数の光偏向素子を有するマトリックスビーム偏向手段と、
前記感光体に対する往復走査の際、往路では、前記複数の光偏向素子のうち、任意のグループの光偏向素子が、対応する光ビームを前記感光体に対する走査方向に偏向し、復路では、前記任意のグループは、前記走査方向以外の少なくとも1方向に偏向するように前記光偏向素子の偏向方向を制御する光偏向素子制御手段と、
前記少なくとも一方向に設けられ、当該方向に偏向された光ビームを受光して該光ビームの光量を検出する光検知素子と、
該検知素子の検知結果に基づいて、該検知結果に対応する光ビームの光量を前記複数光ビーム発生手段に調整させる光出力制御手段と、を備えたことを特徴とする光走査装置。
A plurality of light beam generating means having a matrix light emitting element structure for generating a plurality of light beams;
A beam deflecting unit configured to deflect a plurality of light beams generated from the plurality of light beam generating units toward the photosensitive member,
Matrix beam deflecting means corresponding to each of the plurality of light beams generated from the plurality of light beam generating means, and having a plurality of light deflecting elements capable of selectively changing the deflection direction of the corresponding light beam;
During reciprocal scanning with respect to the photoconductor, an optical deflection element of an arbitrary group among the plurality of optical deflection elements deflects a corresponding light beam in a scanning direction with respect to the photoconductor in the forward path, and the arbitrary optical path in the backward path. A group of optical deflection element control means for controlling the deflection direction of the optical deflection element to deflect in at least one direction other than the scanning direction;
A light detection element that is provided in the at least one direction and receives a light beam deflected in the direction and detects a light amount of the light beam;
An optical scanning apparatus comprising: a light output control unit that causes the plurality of light beam generation units to adjust a light amount of a light beam corresponding to the detection result based on a detection result of the detection element.
前記光偏向素子は、基板の一方の面に設けた複数の電極及び電極として機能する支柱と、該支柱に一点を支持された前記光ビームを反射するための反射板を有し、前記反射板は、前記複数の電極のうちの一つおよび前記支柱の間の電位差によって発生する静電力により変位可能であり、前記複数の電極のうち、電圧を印可する電極を切り替えることによって前記光偏向素子の偏向方向を制御可能であることを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。   The light deflection element includes a plurality of electrodes provided on one surface of a substrate, a support column functioning as an electrode, and a reflection plate for reflecting the light beam supported at one point by the support column. Is displaceable by an electrostatic force generated by a potential difference between one of the plurality of electrodes and the support column, and by switching an electrode to which a voltage is applied among the plurality of electrodes, The optical scanning device according to claim 1, wherein the deflection direction can be controlled. 前記複数の光偏向素子の偏向方向は、前記複数の電極に対する切替指定信号によって、各光偏向素子について個別かつ選択的に切替可能であることを特徴とする請求項2に記載の光走査装置。   3. The optical scanning device according to claim 2, wherein the deflection directions of the plurality of light deflection elements can be switched individually and selectively for each light deflection element by a switching designation signal for the plurality of electrodes. 前記マトリックスビーム偏向手段は、前記複数光ビーム発生手段と、前記ビーム偏向手段を結ぶ光路の途中に配設したことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の光走査装置。   4. The optical scanning device according to claim 1, wherein the matrix beam deflecting unit is disposed in the middle of an optical path connecting the plurality of light beam generating units and the beam deflecting unit. 前記光偏向素子は、前記支柱の高さを変更することで、偏向角度を調整可能であり、
前記マトリックスビーム偏向手段において、前記走査方向以外に偏向される光ビームが、前記走査方向以外の1方向に出射される場合、当該光ビームが、同一の収束点に収束するように前記偏向角度を調整することを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の光走査装置。
The light deflection element is capable of adjusting the deflection angle by changing the height of the column.
In the matrix beam deflecting means, when the light beam deflected in the direction other than the scanning direction is emitted in one direction other than the scanning direction, the deflection angle is set so that the light beam converges at the same convergence point. The optical scanning device according to claim 1, wherein the optical scanning device is adjusted.
前記光偏向素子は、前記支柱の高さを変更することで、偏向角度を調整可能であり、
前記マトリックスビーム偏向手段において、前記走査方向以外に偏向される光ビームが、前記走査方向以外の複数方向に出射される場合、当該光ビームが、複数の収束点に収束するように前記偏向角度を調整することを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の光走査装置。
The light deflection element is capable of adjusting the deflection angle by changing the height of the column.
In the matrix beam deflecting means, when the light beam deflected in a direction other than the scanning direction is emitted in a plurality of directions other than the scanning direction, the deflection angle is set so that the light beam converges at a plurality of convergence points. The optical scanning device according to claim 1, wherein the optical scanning device is adjusted.
請求項1乃至6の何れか一項に記載の光走査装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。   An image forming apparatus comprising the optical scanning device according to claim 1.
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