JP2010217353A - 光源装置、光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明では、面発光レーザ1から放射される光ビームを、少なくとも1枚のレンズ2で略平行光束へと変換し、変換された光ビームを分離素子3で被走査面に導光される光ビームとそれ以外の光ビームに分離し、分離した光ビームを、その光量を測定するための受光素子6に導光し、その測定結果に基づいて面発光レーザ1に注入すべき電流量を決めるシステムを搭載した光源ユニット10から構成される光源装置において、分離素子3は、開口部3aと、開口部以外の反射面から成り、開口部に発生するバリの方向と光ビームの入射方向とを一致させるように分離素子3を光源ユニット10に設置した。これにより、バリによって発生するフレアが受光素子6に入射することを未然に防止することができ、被走査面に向かう光ビームの光量を常に安定化させることができる。
【選択図】図1
Description
例えば本出願人により先に提案された特許文献1(特開2006‐332142号公報)には、発光素子の光出力量を断続的にフィードバックすることで、前記発光素子の光出力変化に応じて駆動電流量を自動的に変える発光素子制御装置であって、外部から個別制御可能な複数の発光素子と前記複数の発光素子の出力光を受光して光強度情報信号を外部に出力する受光素子とを内蔵した光デバイスと、前記光デバイス内部の各発光素子を断続的かつ個別に順次発光させるとともに前記光強度情報信号をフィードバックして前記各発光素子の駆動電流量を個別に制御する発光素子制御手段とを具備し、前記発光素子制御手段は、フィードバック制御が直前に終了した発光素子の最も近傍に存在する発光素子ではない発光素子が、常に次にフィードバック制御する発光素子となるように、各発光素子のフィードバック制御の実行順序を制御する手段を備えたことを特徴とする発光素子制御装置が記載されている。
具体的には、LDユニットの各発光素子を断続的かつ個別に順次発光させ、受光素子で発光素子の出力光を受光して、光強度情報を得る。そして光強度情報をフィードバックし、発光素子の光出力変化に応じて駆動電流量を自動的に変える。そしてフィードバック制御が直前に終了した発光素子の最近傍の発光素子ではない発光素子を常に選択して、次にフィードバック制御する。このようにして、発光素子の光出力量をフィードバック制御することにより、短時間で光出力量を安定化できる。
具体的には、光源駆動回路は、書込制御回路からの変調データに基づいて、各発光部に付加されているトランジスタTRのベースに駆動電圧Vdを印加する光源ドライバと、抵抗R1、抵抗R2、コンデンサC、及び可変容量ダイオードCvの組み合わせによるRC回路を含むオーバーシュート電流生成回路を有し、発光光量に応じて規定される発光レベル電流にオーバーシュート電流を加算する。これにより、各発光部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。
図2は光源装置の光源ユニット内に配備される光学素子のレイアウトの様子を示したものであり、符号1がVCSEL、2がカップリングレンズ、3が分離素子、4が反射ミラー、5が集光レンズ、6がモニター用のフォトダイオード(以下、モニターPDと言う)である。VCSEL1から放射された光ビームは、カップリングレンズ2により略平行光束に変換され、分離素子3へと導光される。分離素子3は光ビームの入射する側が反射面になっており、またその中央部が打ち抜きによる開口部を有している。従って、分離素子3によって光ビームは、一部が開口部を通過し、一部が反射面で別の光路へと導光されることになる。開口部を通過した光ビームは図示しない被走査面(例えば光導電性の感光体からなる像担持体)へと導光され、画像情報に基づいて被走査面上に潜像を形成するために利用される。一方、反射面で別の光路へと導光された光ビームは反射ミラー4で反射され集光レンズ5を通過し、集光レンズ5の作用で集光されつつモニターPD6上に好適なビームスポットを形成する。このビームスポットはモニターPD6で電気的エネルギーに変換され、その情報に基づいて不図示のシステムによりVCSEL1に注入すべき電流量を決定され、結果として、分離素子3の開口部を通過した光ビームの光量が常に一定となるように制御される。
特に、分離素子3の開口部は打ち抜きで形成するため、バリが不可避的に発生し、そのバリの影響により好ましくないフレア等が発生することが考えられる。
また、本発明は、「面発光レーザから放射される光ビームを、少なくとも1枚のレンズで略平行光束へと変換し、変換された光ビームを分離素子で被走査面に導光される光ビームとそれ以外の光ビームに分離し、分離した光ビームを、その光量を測定するための受光素子に導光し、その測定結果に基づいて前記面発光レーザに注入すべき電流量を決めるシステムを搭載した光源ユニットから構成される光源装置において、前記分離素子は、開口部と、該開口部以外の反射面から成り、前記開口部に発生するバリが前記開口部の射出側のみに存在する」ことを特徴とする(請求項2)。
さらに本発明の光源装置においては、「前記分離素子は方形状であり、4つの側面のうちの1つ、或いは対向しない2つを前記光源ユニットに支持されており、反射面の反対側から押圧手段により固定されている」ことを特徴とする(請求項3)。
さらに本発明の光源装置においては、「前記分離素子は、前記光ビームに対して或る角度を有して設置されており、その角度は、前記開口部の長手方向に対して傾くように設定されている」ことを特徴とする(請求項4)。
そして本発明の光源装置においては、「前記分離素子は、点対称な形状である」ことを特徴とする(請求項5)。
また、本発明の画像形成装置は、像担持体に光ビームを露光して潜像を形成する潜像形成手段として、上記の構成の光走査装置を備えたことを特徴とする(請求項7)。
また、本発明の光源装置では、分離素子は方形状であり、4つの側面のうち1つ、或いは対向しない2つを光源ユニットに支持されており、反射面の反対側から押圧手段により固定されていることにより、温度変化に伴う分離素子の変形による不要なパワーの発生を防止することができる。
さらに本発明の光源装置では、分離素子は、光ビームに対して或る角度を有して設置されており、その角度は、開口部の長手方向に対して傾くように設定されていることにより、バリによって発生するフレア光が被走査面に到達しても、そのフレア光は光エネルギーの小さい部分によるものだから、その影響を発現させないようにすることができる。
さらに本発明の光源装置では、分離素子を点対称な形状とすることにより、温度変化に伴う変形が等方的になることを保障できる。
また、本発明の画像形成装置では、その光走査装置を用いることにより、安定的な画像形成を行うことができる。
本発明の第1の実施例として、図1に、光源装置を構成する光源ユニットの概略構成図を示す。また、光源ユニット10のうち、ユニット内の光学素子のレイアウトは図2と同様の配置とする。
図1、図2において、符号1がVCSEL、2がカップリングレンズ、3が分離素子、4が反射ミラー、5が集光レンズ、6がモニター用のフォトダイオード(以下、モニターPDと言う)、8が光学素子の支持部材、9がVCSELとモニターPDを実装した基板である。VCSEL1から放射された光ビームは、カップリングレンズ2により略平行光束に変換され、分離素子3へと導光される。分離素子3は光ビームの入射する側が反射面になっており、その中央部に打ち抜きによる開口部3aを有している。従って、分離素子3によって光ビームは、一部が開口部3aを通過し、一部が反射面で別の光路へと導光されることになる。開口部3aを通過した光ビームは図示しない被走査面(例えば光導電性の感光体からなる像担持体)へと導光され、画像情報に基づいて被走査面上に潜像を形成するために利用される。一方、反射面で別の光路へと導光された光ビームは反射ミラー4で反射され集光レンズ5を通過し、集光レンズ5の作用で集光されつつモニターPD6上に好適なビームスポットを形成する。このビームスポットはモニターPD6で電気的エネルギーに変換され、その情報に基づいて不図示のシステムによりVCSEL1に注入すべき電流量を決定され、結果として、分離素子3の開口部3aを通過した光ビームの光量が常に一定となるように制御される。
分離素子3を金属板で形成し、開口部3aを金属板の打ち抜きで形成する場合、図4に示す顕微鏡写真の写しのように、打ち抜き方向に「局所的な反り返り」が多数発生して、打ち抜かれた側にギザギザに反り返ったような形状のバリが発生する。
このバリにより、光ビームは散乱され、これがフレア光として様々な影響を光学特性へ及ぼす。
ここで、図5は分離素子3の開口部3aに発生するバリと、バリによるフレア光(散乱光)の説明図である。図5の(a)は図4と同様の形状の分離素子3の斜視図であり、(b)は(a)の一点鎖線で囲んだA部を拡大して模式的に示す切り取り図である。図5に示すように、分離素子3の開口部3aを打ち抜き加工で形成した場合、打ち抜き側(打ち抜きの冶具が入る側)は滑らかな面となるので、打ち抜き方向と同方向の光ビームについてはフレア光(散乱光)は発生しない。しかし、打ち抜かれた側(打ち抜きの冶具が抜ける側)の開口端部には、打ち抜き方向に反り返ったようなバリが発生し、このバリの先端はギザギザに反り返った破断面となる。そのため、分離素子3の開口部3aに、打ち抜き方向と逆方向の光ビームが入射すると、バリの反り返りと破断面によりフレア光(散乱光)が発生する。そして、図2に示すような配置の光学系の場合は、分離素子3の開口部3aのバリが光ビームの入射側に存在すると、バリによるフレア光が発生し、そのフレア光がモニターPD6に入射すると、正確な光量検知ができなくなる。
しかし、図1、図2に示すような光源ユニット10の場合、開口部3aを有する分離素子3とモニターPD6の距離が比較的短いため、フレア光の影響はモニターPD6の光量をモニターする際に大きな影響を及ぼす。
このようにすると、分離素子3の反射面側にはバリが無いので、少なくとも分離素子3の反射面で分離された光ビームはバリの影響を受けることがなく、モニター光量P3はフレア光の光量を無視したものになる。
本発明の第2の実施例として、図8に、本発明の光走査装置の一構成例を要部のみ示す。
光源ユニット10から射出された光ビームは、「線像結像光学系」であるシリンドリカルレンズ11に入射する。シリンドリカルレンズ11は、パワーのない方向を主走査方向に向け、副走査方向には正のパワーを持ち、入射してくる光ビームを副走査方向に集束させ、「光偏向器」であるポリゴンミラー12の偏向反射面近傍に集光させる。
尚、光ビームは光走査に先立ってミラー17に入射し、集光レンズ18により同期検知用の受光素子19に集光される。そして、受光素子110の出力に基づき、光走査の書込開始タイミングが決定される。
本発明の第3の実施例として、図9に画像形成装置の構成例を示す。この画像形成装置はレーザプリンターの一例である。
このレーザプリンター100は、像担持体111として「円筒状に形成された光導電性の感光体」を有している。像担持体111の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ112、現像装置113、転写ローラ114、クリーニング装置115が配備されている。尚、帯電手段としては「コロナチャージャ」を用いることもできる。
画像形成を行うときは、光導電性の感光体である像担持体111が時計回りに等速回転され、その表面が帯電ローラ112により均一帯電され、潜像形成手段で有る光走査装置117のレーザビームLBの光書込による露光を受けて静電潜像が形成される。形成された静電潜像は所謂「ネガ潜像」であって画像部が露光されている。
この静電潜像は現像装置113により反転現像され、像担持体111上にトナー画像が形成される。
また、トナー画像が転写された後の像担持体111の表面は、クリーニング装置115によりクリーニングされ、残留トナーや紙粉等が除去される。
2:カップリングレンズ
3:分離素子
3a:開口部
4:反射ミラー
5:集光レンズ
6:モニター用のフォトダイオード(モニターPD)
7:押圧手段
8:支持部材
9:基板
10:光源ユニット
11:シリンドリカルレンズ
12:ポリゴンミラー(偏向手段)
13:防音ガラス
14,15:走査レンズ
16:防塵ガラス
17:ミラー
18:集光レンズ
19:同期検知用の受光素子
111:像担持体(光導電性の感光体)(被走査面)
112:帯電ローラ(帯電手段)
113:現像装置
114:転写ローラ
115:クリーニング装置
116:定着装置
118:給紙カセット
119:給紙コロ
120:レジストローラ対
121:搬送路
122:排紙ローラ対
123:排紙トレイ
P:転写紙(記録媒体)
Claims (7)
- 面発光レーザから放射される光ビームを、少なくとも1枚のレンズで略平行光束へと変換し、変換された光ビームを分離素子で被走査面に導光される光ビームとそれ以外の光ビームに分離し、分離した光ビームを、その光量を測定するための受光素子に導光し、その測定結果に基づいて前記面発光レーザに注入すべき電流量を決めるシステムを搭載した光源ユニットから構成される光源装置において、
前記分離素子は、開口部と、該開口部以外の反射面から成り、前記開口部に発生するバリの方向と前記光ビームの入射方向とを一致させるように前記分離素子を前記光源ユニットに設置したことを特徴とする光源装置。 - 面発光レーザから放射される光ビームを、少なくとも1枚のレンズで略平行光束へと変換し、変換された光ビームを分離素子で被走査面に導光される光ビームとそれ以外の光ビームに分離し、分離した光ビームを、その光量を測定するための受光素子に導光し、その測定結果に基づいて前記面発光レーザに注入すべき電流量を決めるシステムを搭載した光源ユニットから構成される光源装置において、
前記分離素子は、開口部と、該開口部以外の反射面から成り、前記開口部に発生するバリが前記開口部の射出側のみに存在することを特徴とする光源装置。 - 請求項1または2記載の光源装置において、
前記分離素子は方形状であり、4つの側面のうちの1つ、或いは対向しない2つを前記光源ユニットに支持されており、反射面の反対側から押圧手段により固定されていることを特徴とする光源装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一つに2記載の光源装置において、
前記分離素子は、前記光ビームに対して或る角度を有して設置されており、その角度は、前記開口部の長手方向に対して傾くように設定されていることを特徴とする光源装置。 - 請求項1乃至4のいずれか一つに記載の光源装置において、
前記分離素子は、点対称な形状であることを特徴とする光源装置。 - 請求項1乃至5のいずれか一つに記載の光源装置と、
該光源装置からの光ビームを偏向する偏向手段と、
該偏向手段からの光ビームを前記被走査面に導く走査光学系とを有することを特徴とする光走査装置。 - 像担持体に光ビームを露光して潜像を形成する潜像形成手段として、請求項5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。
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