JP2011043693A - Optical scanner and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光走査装置及び画像形成装置に関し、特に光源手段から射出された複数の光ビームを被走査面に走査させる光走査装置及び各光源からの光ビームを偏向面に入射させる入射ミラーと相反する方向へ折り返す分離ミラーを一体成型して構成することに関するものである。 The present invention relates to an optical scanning device and an image forming apparatus, and in particular, an optical scanning device that scans a scanned surface with a plurality of light beams emitted from a light source unit, and an incident mirror that causes the light beams from each light source to enter a deflecting surface; The present invention relates to forming a separation mirror that is folded back in opposite directions.
カラー複写機やカラープリンター等の画像形成装置では、記録紙や中間転写ベルト等の転写媒体の移動方向に、並列にならんだ複数の像担持体上に、それぞれ順次転写することによってカラー画像を形成していく、タンデム型のカラーの画像形成装置が広く知られている。 In an image forming apparatus such as a color copying machine or a color printer, a color image is formed by sequentially transferring images onto a plurality of image carriers aligned in parallel in the moving direction of a transfer medium such as a recording paper or an intermediate transfer belt. A tandem type color image forming apparatus is widely known.
その画像形成装置の光走査装置では、偏向手段に、ポリゴンミラーやガルバノミラーが広く用いられているが、より高解像度で高速プリントを実現しようとすると、偏向器の回転速度を更に上げねばならず、軸受の耐久性や発熱、騒音、消費電力の増加などの課題が生じ、高速化には限界があった。 In the optical scanning device of the image forming apparatus, a polygon mirror or a galvanometer mirror is widely used as a deflection unit. However, in order to realize high-speed printing with higher resolution, the rotation speed of the deflector must be further increased. Problems such as bearing durability, heat generation, noise, and increased power consumption occurred, and there was a limit to speeding up.
ここで、MEMS技術による例えば、シリコン基板を用いた振動ミラーとねじり梁とを一体的に形成し、共振構造の振動ミラーが開発されている(特許文献1,2)。 Here, for example, a vibrating mirror having a resonance structure in which a vibrating mirror using a silicon substrate and a torsion beam are integrally formed using the MEMS technology has been developed (Patent Documents 1 and 2).
画像形成装置の光走査装置において、ポリゴンミラーの代わりにこの振動ミラーを配備すれば、装置が小型化でき、共振を利用しているので、高速走査の耐久性もよく、発熱、騒音、消費電力を大幅に低減することが可能である(特許文献3,4)。また、低振動で、発熱がほとんどないために、光走査装置を収容するハウジングを薄肉化でき、ガラス繊維の配合率が少ない低コストな樹脂成形材を用いても画像品質への影響が発生し難いといった利点もある。 If this oscillating mirror is provided in place of the polygon mirror in the optical scanning device of the image forming apparatus, the device can be miniaturized and uses resonance, so the durability of high-speed scanning is good, and heat generation, noise, power consumption Can be significantly reduced (Patent Documents 3 and 4). In addition, the housing that houses the optical scanning device can be thinned due to low vibration and almost no heat generation, and even if low-cost resin molding material with a low glass fiber content is used, the image quality is affected. There is also an advantage that it is difficult.
しかしながら、振動ミラーにおいて、温度によってねじり梁のバネ定数が変化したり、あるいは大気圧による空気の粘性抵抗が変化したりすること等により、振れ角が変化してしまうという問題があった。
この問題に対して、特許文献5では、走査されたビームを検出することで振れ角を検出し、振動ミラーに与える印加電流を加減することで、振れ角を安定的に保つ制御が提案されている。
However, in the vibrating mirror, there is a problem that the deflection angle changes due to a change in the spring constant of the torsion beam depending on the temperature or a change in the viscous resistance of the air due to the atmospheric pressure.
With respect to this problem, Patent Document 5 proposes a control that stably detects the deflection angle by detecting the scanned beam and adjusts the applied current applied to the oscillating mirror. Yes.
ところで、引用文献6では、光偏向器よりも下流に、該光偏向器で反射した複数の光ビームを複数の感光体ドラムに対応させて分離する分離手段である分離多面鏡を設けた光走査装置が開示されている。この発明では、分離手段を設け、かつ折り返しミラーの配置位置を適宜設定することにより、分離手段から光走査装置の最下流の光学素子であるシリンドリカルミラーの距離を短くすることを可能にしている。 By the way, in Cited Document 6, the optical scanning is provided with a separating polygon mirror which is a separating means for separating a plurality of light beams reflected by the light deflector corresponding to a plurality of photosensitive drums downstream from the light deflector. An apparatus is disclosed. In this invention, it is possible to shorten the distance from the separating means to the cylindrical mirror, which is the most downstream optical element of the optical scanning device, by providing the separating means and appropriately setting the arrangement position of the folding mirror.
しかしながら、引用文献6記載の発明では、光偏向器と分離手段の間に、結像手段を介在させる必要があり、光偏向器から分離手段までの距離を短くすることは困難であり、光走査装置の小型化に限界があった。また、光源手段が、光偏向器に関して、分離手段などの位置との反対側に配置されており、光走査装置全体の小型化が図れていなかった。
また、感光体ドラムの間隔を確保しようとすると、光源から反射ミラーを介してポリゴンミラーに至るまでの複数の光ビーム間の角度を広く取ることになり、装置の大型化につながった。
However, in the invention described in the cited document 6, it is necessary to interpose an image forming means between the optical deflector and the separating means, and it is difficult to shorten the distance from the optical deflector to the separating means. There was a limit to miniaturization of the device. Further, the light source means is disposed on the opposite side of the optical deflector from the position of the separating means and the like, and the entire optical scanning device cannot be reduced in size.
Further, when it is attempted to secure the interval between the photosensitive drums, the angle between a plurality of light beams from the light source to the polygon mirror via the reflection mirror is increased, leading to an increase in the size of the apparatus.
また、複数光源からの光ビームの副走査方向の斜入射角の違いによって、光ビームの分離を行おうとすると、光走査装置の副走査方向の光路が非常に大きくなり、結像光学系を他の走査光学系と共に配置することが設計上困難になる。 Further, if the light beams are separated due to the difference in the oblique incident angles of the light beams from the plurality of light sources in the sub-scanning direction, the optical path in the sub-scanning direction of the optical scanning device becomes very large, and the image forming optical system is replaced with another one. It becomes difficult in design to arrange with the scanning optical system.
また、従来の走査方向の光軸と直交するように偏向面を配置する場合には、光源(発光部)を走査平面に対して垂直に一列に並ぶように構成しなければならず、光走査装置の厚みの増大を招いた。 Further, when the deflection surface is arranged so as to be orthogonal to the optical axis in the conventional scanning direction, the light sources (light emitting portions) must be arranged in a line perpendicular to the scanning plane. The thickness of the apparatus was increased.
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、装置の小型化が可能であり、光学的な調整が容易な光走査装置及び該光走査装置を用いた画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems in the prior art. An optical scanning device capable of downsizing the apparatus and easily optically adjusted, and an image forming apparatus using the optical scanning device are provided. The purpose is to provide.
前記課題を解決するために提供する本発明は、以下の通りである。
〔1〕 複数の光ビームを射出する発光部(半導体レーザ200A〜200D)を備えた光源手段(光源部200)と、前記光源手段を変調駆動する光源駆動手段と、前記光源手段からの光ビームを反射しながら特定方向に偏向して特定領域を走査させる偏向面を有する偏向手段(振動ミラー106)と、前記光源手段から射出される複数の光ビームを反射して前記偏向手段の偏向面に入射させる入射ミラー部(入射ミラー部110a)と、前記偏向手段により偏向された複数の光ビームのうち、1またはいくつかの光ビームを一方向に反射して折り返し、残りの光ビームを前記1またはいくつかの光ビームの折り返し方向とは反対方向に反射して折り返す分離ミラー部(分離ミラー部110b)とが一体となった入射分離ミラー(入射分離ミラー110)と、前記分離ミラー部からの光ビームを被走査面上に導く走査結像光学系(折り返しミラー127〜132、走査レンズ122〜125)と、を備え、前記複数の光ビームが前記入射ミラー部で互いに異なる角度で反射され前記偏向手段の偏向面に斜入射することを特徴とする光走査装置(光走査装置100、図4)。
〔2〕 前記偏向手段は、前記偏向面が回転軸となるねじり梁によって支持され、前記光源手段からの光ビームを偏向して特定領域を走査させる振動ミラーであることを特徴とする前記〔1〕に記載の光走査装置。
〔3〕 前記分離ミラー部は、前記複数の光ビームそれぞれに対応する異なる角度の反射面を有することを特徴とする前記〔1〕または〔2〕に記載の光走査装置(図8)。
〔4〕 少なくとも前記光源手段と偏向手段とを一体的に支持するハウジング(ハウジンブ100B)を有し、前記入射分離ミラーは、該ハウジング内で前記光源手段及び偏向手段と所定の位置関係となるように位置決めする位置決め手段(位置決め手段110c)を有することを特徴とする前記〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の光走査装置(図9〜図11))。
〔5〕 前記位置決め手段は、前記ハウジングの前記偏向手段の回転軸と直交する面内における前記入射分離ミラーの位置決めを行い、該偏向手段の偏向面に対する入射ミラー部の位置を設定するものであることを特徴とする前記〔4〕に記載の光走査装置(図9)。
〔6〕 前記位置決め手段は、前記ハウジングにおける前記入射分離ミラーの高さの位置決めを行い、該偏向手段の偏向面に対する分離ミラー部の位置を設定するものであることを特徴とする前記〔4〕または〔5〕に記載の光走査装置(図10)。
〔7〕 前記位置決め手段は、前記ハウジングの前記偏向手段の回転軸と平行な面内における前記入射分離ミラーの位置決めを行い、該偏向手段の偏向面に対する分離ミラー部の位置を設定するものであることを特徴とする前記〔4〕〜〔6〕のいずれかに記載の光走査装置(図11)。
〔8〕 前記〔1〕〜〔7〕のいずれかに記載の光走査装置と、該光走査装置からの画像情報が含まれる光ビームが走査される複数の像坦持体と、を備えることを特徴とする画像形成装置(図12)。
The present invention provided to solve the above problems is as follows.
[1] Light source means (light source part 200) provided with light emitting parts (
[2] The deflection unit is a vibrating mirror that is supported by a torsion beam having a deflection surface serving as a rotation axis and deflects a light beam from the light source unit to scan a specific area. ] The optical scanning device described in the above.
[3] The optical scanning device according to [1] or [2] (FIG. 8), wherein the separation mirror section has reflecting surfaces having different angles corresponding to the plurality of light beams.
[4] A housing (
[5] The positioning means positions the incident separation mirror in a plane orthogonal to the rotation axis of the deflection means of the housing, and sets the position of the incident mirror portion with respect to the deflection surface of the deflection means. 9. The optical scanning device according to [4] above (FIG. 9).
[6] In the above [4], the positioning means positions the height of the incident separation mirror in the housing and sets the position of the separation mirror portion with respect to the deflection surface of the deflection means. Alternatively, the optical scanning device according to [5] (FIG. 10).
[7] The positioning means positions the incident separation mirror in a plane parallel to the rotation axis of the deflection means of the housing, and sets the position of the separation mirror portion with respect to the deflection surface of the deflection means. The optical scanning device according to any one of [4] to [6] (FIG. 11).
[8] The optical scanning device according to any one of [1] to [7], and a plurality of image carriers that are scanned with a light beam including image information from the optical scanning device. An image forming apparatus (FIG. 12).
本発明の光走査装置によれば、入射ミラーと分離ミラーとが一体成型されたものとすることにより、各発光部を走査平面に対して平行に配置することができ、光走査装置の厚みを薄くすることができる。また、入射ミラーと分離ミラーを一体化した入射分離ミラーを偏向器の偏向面に近接して配置することができるので、分離ミラー部における光ビームの走査幅は短くなり、分離ミラー部の反射面の主走査方向の幅を短くすることができ、入射分離ミラーの小型化を図ることができる。また、該反射面の有効幅が従来に比べて短くできるため、反射面の加工が容易になるとともに、加工精度を上げることができる。
本発明の画像形成装置によれば、一体化された入射分離ミラーを有する光走査装置を用いることによって、光源を従来のように光走査装置の厚み方向にならべることなく、主走査平面上に配置できるため、光走査装置の厚みが薄くなり、装置の小型化を図ることができ、また一体化された入射分離ミラーにより、組付け調整工程の軽減、入射分離ミラーの小型化と反射面の高精度化を図ることができ、高品質な出力画像を形成できる。
According to the optical scanning device of the present invention, since the incident mirror and the separation mirror are integrally formed, each light emitting portion can be arranged in parallel to the scanning plane, and the thickness of the optical scanning device can be reduced. Can be thinned. In addition, since the incident separation mirror in which the incident mirror and the separation mirror are integrated can be arranged close to the deflecting surface of the deflector, the scanning width of the light beam in the separation mirror portion is shortened, and the reflecting surface of the separation mirror portion The width in the main scanning direction can be shortened, and the size of the incident separation mirror can be reduced. Further, since the effective width of the reflecting surface can be shortened as compared with the conventional case, the processing of the reflecting surface is facilitated and the processing accuracy can be increased.
According to the image forming apparatus of the present invention, the light source is arranged on the main scanning plane without using the light scanning device in the thickness direction as in the prior art by using the optical scanning device having the integrated incident separation mirror. Therefore, the thickness of the optical scanning device can be reduced and the device can be miniaturized. Also, the integrated incident separation mirror reduces the assembly adjustment process, reduces the size of the incident separation mirror, and increases the reflection surface. Accuracy can be improved and a high-quality output image can be formed.
まず、本発明に係る光走査装置の前提となる構成について説明する。
図1は、光偏向器に共振現象を用いた振動ミラー(振動ミラーモジュール、マイクロミラーともいう)を用いて、4ステーションを走査する光走査装置の基本構成を示す斜視図ある。また、図1中の、観測点Pからみた、偏向器よりも下流の光路図を図2に、観測点Qからみた、光源手段200から分離手段112までの光路図を図3に示す。
First, a configuration that is a premise of the optical scanning device according to the present invention will be described.
FIG. 1 is a perspective view showing a basic configuration of an optical scanning apparatus that scans four stations using a vibrating mirror (also referred to as a vibrating mirror module or micromirror) using a resonance phenomenon as an optical deflector. 1 shows an optical path diagram downstream from the deflector as viewed from the observation point P, and FIG. 3 shows an optical path diagram from the light source means 200 to the separation means 112 as viewed from the observation point Q.
図1に図示するように各感光体ドラムを走査する光走査装置は一体的に構成され、転写体(不図示)の移動方向に沿って等間隔で配列された4つの感光体ドラム101A、101B、101C、101Dに対し、各々に対応した光源からの光ビームを、振動ミラー106での主走査方向(y方向)に偏向後に再度分離して導き、4つの感光体ドラムがそれぞれ副走査方向(x方向)に回転することにより2次元画像を形成する。
As shown in FIG. 1, the optical scanning device that scans each photosensitive drum is integrally formed, and four
ここで、光源部200は、副走査方向に配列された4つの発光部である半導体レーザ200A,200B,200C,200Dを有した光源ユニットであり、各半導体レーザ200A〜200Dからの光ビーム201A〜201Dを、振動ミラー106に対してx方向に異なる入射角で斜入射させることで、各半導体レーザ200A〜200Dからの光ビームを一括して偏向、走査するようにしている。また、振動ミラー106は、シリコン基板に主走査方向を長手方向とする振動ミラー部(偏向面)と該振動ミラー部の中央部を支持し副走査方向に延びるねじり梁を一体的に形成した共振構造の振動ミラーモジュールであり、光偏向器として用いられる。
Here, the
本光走査装置では、1枚の振動ミラー106により複数の走査領域を走査することにより、低コスト化をはかれる上に、複数の振動ミラーを用いる際に必要不可欠となる、共振振動数や駆動周波数、振幅や振れ角の合わせこみが不要となり、製造工程の短縮化、光学性能の向上がはかれる。また、各光ビームの分離を容易にし、装置全体の小型化をはかっている。
In the present optical scanning device, a plurality of scanning regions are scanned by a single vibrating
各半導体レーザ200A〜200Dから射出される各光ビーム201A〜201Dは、コリメータレンズ群104により平行ビームとされた後、シリンドリカルレンズ群113によってそれぞれ振動ミラー106の反射面の近傍で副走査方向に収束され、入射ミラー111により反射されて振動ミラー106の偏向面へ導光される。ついで、各光ビーム201A〜201Dは、振動ミラー106の偏向面により反射されながら偏向され主走査領域で走査される。そして、偏向後は各光ビーム201A〜201Dは、光ビーム同士が分離するように間隔を拡げていき、振動ミラー106での偏向直後の分離ミラー112にて分離される。
The respective light beams 201A to 201D emitted from the
ここで、4本の光ビーム201A〜201Dが、振動ミラー106の回転軸(図2中のA)と直交する面(図2中のO)に対して一方の領域(図2中のR)に2本、他方の領域(図2中のL)に2本に分離されるように、レイアウトしている。このように、光偏向器の後に、結像手段を介さずに、分離ミラー112を設けて各光ビームを分離することにより、光偏向器(振動ミラー106)から光走査装置最下流の光学素子(本実施例においては個別結像手段である走査レンズ122〜125)までの厚さtを短くすることを可能としている。
Here, the four light beams 201A to 201D are in one region (R in FIG. 2) with respect to a plane (O in FIG. 2) orthogonal to the rotation axis (A in FIG. 2) of the
振動ミラー106に偏向走査された各半導体レーザからの光ビーム201A〜201Dは、折り返しミラー127〜132、走査レンズ122〜125を介して感光体ドラム101A〜101D上にスポット状に結像し、画像情報に基づいた潜像を形成する。感光体ドラムを走査する速度を有効画像領域上全域で均一に保つため、走査レンズ122〜125をf・arcsin特性としている。
Light beams 201A to 201D from the respective semiconductor lasers deflected and scanned by the vibrating
同期検知センサ(「振動制御用PD(フォトダイオード)」または「同期検知」ともいう)136(−像高)、138(+像高)へは、振動ミラー106で偏向された光ビームが、結像レンズ137、139により集束されて入射されるようにしており、その検出信号をもとにステーション毎の同期検知信号を生成している。この同期検知センサ136、138は、偏向手段を制御するための光ビーム検出手段であり、光源部200からの光ビームの通過を検知する受光面を有するフォトダイオード(PD)などからなる光センサである。
The light beam deflected by the
すなわち、半導体レーザの強制消灯する発光量制御期間を有する光走査装置では、光源駆動手段によりパルス駆動された半導体レーザ(例えば半導体レーザ200A)から射出された光ビームが、振動ミラー106によって偏向走査され、光ビームが同期検知手段である同期検知センサ136上を通過したときに、光レーザの光源駆動手段内における画素カウンタの値を0にリセットする。また、光ビームの走査領域の両側に設置された同期検知センサ136,138を起点として書込み開始位置と終了位置及びドット間隔等を適切に指定して半導体得レーザ200Aをパルス駆動することができ、画像形成領域内に所望の位置と幅でドットを形成することができる。
That is, in an optical scanning device having a light emission amount control period in which a semiconductor laser is forcibly turned off, a light beam emitted from a semiconductor laser (for example, a
また、それぞれの感光体ドラム101A〜101D上に走査される光ビームの走査状態がそれぞれ違った傾きや曲がりが生じた場合には、折り返しミラーの姿勢を調整することによって、各ステーションごとに調整し色ズレを軽減することが可能である。 Further, when the scanning state of the light beam scanned on each of the photoconductive drums 101A to 101D is different from each other in inclination or bending, it is adjusted for each station by adjusting the attitude of the folding mirror. Color misregistration can be reduced.
また、同期検知センサ136、138の信号を振動ミラー106の振幅制御にも用いており、共振周波数や振幅の経時的な変動が起こった場合にも駆動電圧などを制御することにより振幅を一定に保ち、有効画像領域内の走査速度の均一化をはかり、安定的に画像形成が行えるようにしている。
In addition, the signals of the
本実施例では結像レンズ137、139は主走査方向と副走査方向に異なる曲率を有するアナモフィックレンズを用いて主走査方向、副走査方向ともに同期検知センサ136、138上に結像するようにしている。しかし、水平同期検知信号の発生という機能上、副走査方向には必ずしも結像させる必要はなく、レイアウトなどの制約を優先して副走査方向に結像しない構成としても良い。
In this embodiment, the
なお、中間転写ベルト102上に形成したトナー像の検出パターンを読み取ることで、主走査レジスト、副走査レジストを基準となるステーションからのずれとして検出する重ね合わせ精度検出手段を備えており、定期的に補正制御が行われる。
The image forming apparatus includes an overlay accuracy detecting unit that detects a main scanning resist and a sub-scanning resist as deviations from a reference station by reading a detection pattern of a toner image formed on the
また、図3に示すように、光源部200から射出された光ビームは、シリンドリカルレンズ群113、入射ミラー111、振動ミラー106、分離ミラー112を経由する。このとき、入射ミラー111を用いることにより、光源部200を振動ミラー106と分離手段である分離ミラー112の間の空間に配置している。このレイアウトとすることにより、光源部200も含めた、装置全体の小型化を図っている。
As shown in FIG. 3, the light beam emitted from the
しかしながら、反射ミラーや分離ミラー等の各々の光学部品を実機のハウジングに組み込んだ場合、各色の結像位置の調整が行えず、調整作業が煩雑になった。すなわち、図1のような構成のように、反射ミラーと分離ミラーが別部品である場合には、振動ミラーとの入射角や反射角、主走査位置、副走査位置それぞれを、個々に調整していく必要があった。また、振動ミラーは、反射面である偏向面とねじり梁の角度や形状等に個体差があるため、振動ミラーの個体差に合わせた調整をする必要があった。
本発明はこれらの問題を改善するものである。
However, when each optical component such as a reflection mirror and a separation mirror is incorporated in a housing of an actual machine, the image forming position of each color cannot be adjusted, and the adjustment work becomes complicated. That is, when the reflection mirror and the separation mirror are separate parts as in the configuration shown in FIG. 1, the incident angle, reflection angle, main scanning position, and sub-scanning position with the vibrating mirror are individually adjusted. There was a need to go. In addition, the vibration mirror has individual differences in the angle and shape of the deflecting surface, which is a reflection surface, and the torsion beam. Therefore, it is necessary to adjust the vibration mirror according to the individual difference of the vibration mirror.
The present invention improves these problems.
以下に、本発明に係る光走査装置の構成について説明する。
図4は、本発明に係る光走査装置の構成を示す斜視図である。図4において、図1の光走査装置と同じ構成のものには、図1と同じ符号を付している。
光走査装置100は、複数の光ビームを射出する発光部(半導体レーザ200A〜200D)を備えた光源手段(光源部200)と、前記光源手段を変調駆動する光源駆動手段(不図示)と、前記光源手段からの光ビームを反射しながら特定方向に偏向して主走査領域を走査させる偏向面を有する偏向手段(振動ミラー106)と、前記光源手段から射出される複数の光ビームを反射して前記偏向手段の偏向面に入射させる入射ミラー部(入射ミラー部110a)と、前記偏向手段により偏向された複数の光ビームのうち、1またはいくつかの光ビームを一方向に反射して折り返し、残りの光ビームを前記1またはいくつかの光ビームの折り返し方向とは反対方向に反射して折り返す分離ミラー部(分離ミラー部110b)とが一体にされた入射分離ミラー(入射分離ミラー110)と、前記分離ミラー部からの光ビームを被走査面上に導く走査結像光学系(折り返しミラー127〜132、走査レンズ122〜125)と、を備える構成である。
なお、これらの構成部品は単一のハウジング100Bに一体的に保持される。
The configuration of the optical scanning device according to the present invention will be described below.
FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the optical scanning device according to the present invention. 4, the same components as those in the optical scanning device in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
The
Note that these components are integrally held in a
また本発明の光走査装置100は、図1の光走査装置と同様に、振動ミラー106に偏向され、像面上に走査された光ビームを検出する受光面としてのPDで構成された光ビーム検出手段(同期検知センサ136,138)と、上記受光面を光ビームが通過するタイミングに合わせ、光源部200をパルス状に点灯させる光源駆動手段と、を有している。
The
ここで、偏向手段をねじり梁により支持された共振振動ミラー(振動ミラー)106としているので、ポリゴンミラー等に比較して低発熱、低騒音、低消費電力を実現することができる。 Here, since the deflecting means is the resonant vibration mirror (vibration mirror) 106 supported by the torsion beam, low heat generation, low noise, and low power consumption can be realized as compared with a polygon mirror or the like.
また、振動ミラー106の偏向面に対して各半導体レーザ200A〜200Dからの複数の光ビームをx方向に互いに異なる入射角で斜入射させることで、それぞれの光ビームを一括して偏向、走査するようにしている。
In addition, a plurality of light beams from the
なお、光源部200からの光ビームは、入射分離ミラー110の入射ミラー部110aにより、折り返されて振動ミラー106の偏向面に入射することになるので、半導体レーザ200A〜200Dにより4ステーション分の光ビームが振動ミラー106にx方向に互いに異なる入射角で斜入射するように、半導体レーザ200A〜200Dの配置(間隔及び射出角度)が調整されている。詳しくは、各半導体レーザ200A〜200Dから射出される光ビームはお互いのなす角度が2°となるとともに、振動ミラー106の偏向面でx方向に交差するように、被走査面上であって主走査方向と直交する平面上に半導体レーザ200A〜200Dを配置している。
The light beam from the
ここで、本発明の要部となる入射分離ミラーの構成について説明する。
図5は、入射分離ミラーの構成を示す概略図である。図中、振動ミラー106の回転軸方向をx方向とし、振動ミラー106による光ビームの偏向走査方向をy方向とし、分離ミラー部110bから振動ミラー106に向かう方向をz方向としている。
Here, the configuration of the incident separation mirror, which is a main part of the present invention, will be described.
FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the incident separation mirror. In the drawing, the rotation axis direction of the
入射分離ミラー110は、傾斜した反射面である入射ミラー部110aと、お互いに外側を向いた2つの反射面が一方の端部で突き合わされた分離ミラー部110bとが一体成型されてなり、振動ミラー106の偏向面側の近傍に配置されているものである。また、入射分離ミラー110は、振動ミラー106の偏向面側の下方に配置され、分離ミラー部110bは振動ミラー106の偏向面の直下に配置されている。また、入射ミラー部110aは振動ミラー106を挟んで光源部200とは反対側であって該光源部200に相対するように配置され、さらにその反射面が振動ミラー106側に向くように傾斜して配置されている(図4参照)。
The
また、入射分離ミラー110は、少なくとも光源部200と振動ミラー106とを一体的に支持するハウジング内で、光源部200及び振動ミラー106と所定の位置関係となるように位置決めする位置決め手段110cを有している。
Further, the
位置決め手段110cは、例えば図5に示すように、入射分離ミラー110の下面の2箇所から突出した突起部であり、これらを前記ハウジングの所定位置に設けた凹部または穴部に差し込むことにより、該ハウジングにおける入射分離ミラー110の位置決めを行うことが可能である。詳細は後述する。
For example, as shown in FIG. 5, the positioning means 110c is a protrusion protruding from two places on the lower surface of the
図5において、複数の半導体レーザ200A〜200Dそれぞれから射出された光ビーム201A,201B,201C,201Dは、入射分離ミラー110の入射ミラー部110aに、異なる斜入射角で、所望の角度と位置で入射する。また、光ビーム201A,201Bは分離ミラー部110bの一方の側の横を通り過ぎて入射ミラー部110aに入射し、光ビーム201C,201Dは分離ミラー部110bの他方の側の横を通り過ぎて入射ミラー部110aに入射する。
In FIG. 5,
なお、図4における半導体レーザ200A〜200Dの主走査方向(y方向)と直交する方向(副走査方向、x方向)の配列状態及び射出角度状態により、光ビーム201A,201B,201,C,201Dが入射ミラー部110a及び振動ミラー106の偏向面に対してお互いに異なる斜入射角となっており、コリメート104により入射ミラー部110aへ入射する角度と位置が調整されている。
Note that the
ついで光ビーム201A〜201Dは、入射ミラー部110aで反射され振動ミラー106の偏向面に入射する。このとき、偏向面の法線に対してy方向での入射角が各々22.5°(=α/2+θd)となるように調整されている。なお、αは光源部200から射出され入射ミラー部110aで反射された光ビーム201A〜201Dの振動ミラー106の偏向面への入射角であり、θdは感光体上を走査する際の振動ミラー106における光ビーム201A〜201Dの有効振れ角である。
Next, the light beams 201 </ b> A to 201 </ b> D are reflected by the
光ビーム201A〜201Dは、振動ミラー106により反射されるとともに偏向されながら、分離ミラー部110bに入射する。ついで、分離ミラー部110bでは、光ビーム201A〜201Dは、前記斜入射角の違いによって、分離ミラー部110bの反射面によって、相対する方向に折り返す。具体的には、4本の光ビーム201A〜201Dのうち、光ビーム201A,201Bを一方向(x+方向)に反射して折り返し、残りの光ビーム201C,201Dを光ビーム201A,201Bの折り返し方向とは反対方向(x−方向)に反射して折り返す。その後、それぞれの光ビームに対応する感光体へ向けて分岐されていく。
The light beams 201A to 201D are incident on the
振動ミラー106と入射分離ミラー110の配置関係を図5に示すものとすることにより、進行方向がy方向である光ビームを振動ミラー106の回転軸の方向(x方向)へ変換することが可能となることから、複数の発光部を従来z方向に配列していたところ、x方向に一列に配列して光走査装置の厚みを薄くすることができる。
By arranging the positional relationship between the
つぎに、分離ミラー部110bによる光ビームの分離について説明する。
図6は、分離ミラー部110bに光ビーム同士が平行な状態で入射した場合の分離状況を示す断面図である。
平行な間隔で振動ミラー106により偏向走査された光ビーム200A,200Bと光ビーム200C,200Dは、分離ミラー部110bによって、互いに相反する方向に折り返されるが、同じ側に折り返された光ビーム200Aと200Bあるいは光ビーム200Cと200Dは反射角が等しいために、光ビーム間の間隔が等しいまま、走査レンズ等に入射することになり、別々の感光体へ分離することが難しい状態にある。
Next, the separation of the light beam by the
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a separation state when light beams are incident on the
The light beams 200A and 200B and the light beams 200C and 200D deflected and scanned by the
そこで、本発明では、振動ミラー106の偏向面に光ビームを斜入射させてその改善を図っている。
図7は、その場合の分離ミラー部110bによる光ビームの分離状態を示す断面図である。
ここでも、光ビーム200A,200Bと光ビーム200C,200Dは、分離ミラー部110bによって、互いに相反する方向に折り返される。同時に、光ビーム200A〜200Dは振動ミラー106の偏向面に異なる斜入射角で入射しているので、同じ側に折り返された光ビーム200Aと200Bあるいは光ビーム200Cと200D同士は分離ミラー部110bの反射面への入射角が異なっており、その結果分離ミラー部110bでの反射角が異なり、光ビーム200Aと200B同士あるいは光ビーム200Cと200D同士はそれぞれ分離されることになる。
Therefore, in the present invention, the light beam is obliquely incident on the deflection surface of the
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a light beam separation state by the
Again, the
つぎに、図8は、分離ミラー部110bにおける反射角度が光ビームごとで異なる場合の分離状況を示す断面図である。
分離ミラー部110bの2つの反射面それぞれにおける上部と下部で傾斜角度が異なっている。これにより、前記斜入射による違いに加えて、光ビーム200Aと200Bあるいは光ビーム200Cと200Dそれぞれの分離ミラー部110bにおける反射角度が異なるため、光ビーム200Aと200B同士あるいは光ビーム200Cと200D同士はそれぞれより大きく分離されることになる。
Next, FIG. 8 is a cross-sectional view showing a separation state when the reflection angle at the
The inclination angle is different between the upper part and the lower part of the two reflecting surfaces of the
以上のように、それぞれの光ビームに対応する感光体配置間隔等の条件に合わせて、図7,図8における条件を調整して分離ミラー部110bにおける光ビーム同士の分離角を増加ないし減少させることができるので、互いの光ビームの感光体面上での間隔を適切なものにレイアウトすることが容易になる。
As described above, the conditions in FIGS. 7 and 8 are adjusted in accordance with the conditions such as the photosensitive member arrangement interval corresponding to each light beam to increase or decrease the separation angle between the light beams in the
つぎに、位置決め手段110cによる入射分離ミラー110の位置決め調整方法について説明する。
図9は、位置決め手段110cによる入射分離ミラー110のyz平面における位置決め調整方法を示すものであり、図9(a)はその概略斜視図、図9(b)はyz平面における断面図である。
入射分離ミラー110の位置決めに関しては、入射分離ミラー110の下面の所定位置の2箇所に設けられた突起状の位置決め手段110cを、少なくとも光源部200と振動ミラー106とを一体的に支持するハウジング100Bの所定位置に予め高精度に作られた2つの位置決め穴100hに嵌め合わせることにより行う。これにより、入射分離ミラー110を回転軸と直交する面(yz平面)内で適切な位置に配置することができる。すなわち、位置決め手段110cは、ハウジング100Bの振動ミラー106の回転軸と直交する面内における入射分離ミラー110の位置決めを行い、振動ミラー106の偏向面に対する入射ミラー部110aの位置を設定し、その結果、入射ミラー部110aにより、各光ビームが適正な角度と距離をもって振動ミラー106の偏向面に入射するようになる。また、図9(b)のように、2つの位置決め穴100hの一方を位置決め手段110cよりも大きめにしておき、温度変化に伴うハウジング100Bの膨張収縮を吸収できるようにするとよい。
Next, a method for adjusting the positioning of the
9A and 9B show a method for adjusting the positioning of the
Regarding the positioning of the
なお、振動ミラー106の偏向面や入射分離ミラー110に個体差による形状寸法誤差がある場合や、位置決め手段110cの突き当てによる位置決め以上の精度が必要な場合には、取り付け工程中に位置を確認しながら、適切な位置で固定するとよい。
If there is a shape error due to individual differences on the deflection surface of the vibrating
図10は、位置決め手段110cによる入射分離ミラー110のz方向における位置決め調整方法を示すものであり、図10(a)はその概略斜視図、図10(b)は振動ミラー106と分離ミラー部110bのz方向の位置関係を示す断面図である。
入射分離ミラー110の位置決め手段110cの高さを高精度に設定するとともに、ハウジング100Bに設ける位置決め穴100h’の深さをあらかじめ高精度に作製しておき、該位置決め穴100h’に位置決め手段110cを挿入することによって振動ミラー106と分離ミラー部110bのz方向の位置関係、すなわち振動ミラー106の偏向面の回転軸と、分離ミラー部110bの2つの反射面突き合わせ部の稜線との距離を所望のものとすることができる。
10A and 10B show a method for adjusting the positioning of the
The height of the positioning means 110c of the
図11は、位置決め手段110cによる入射分離ミラー110のx方向における位置決め調整方法を示すものであり、図11(a)はその概略斜視図、図11(b)は振動ミラー106と分離ミラー部110bのx方向の位置関係を示す断面図である。
11A and 11B show a method for adjusting the positioning of the
分離ミラー部110bが適正位置からx方向へ移動した場合、分離ミラー部110bに入射する光ビームそれぞれの分離ミラー部110bにおける反射面の高さ位置がz方向にずれてしまい、分離ミラー部110bの反射後の光ビームの進行方向が変わってしまうことになる。
When the
そこで、あらかじめ位置決め手段110cを入射分離ミラー110の下面の所定位置に高精度に設け、ハウジング100Bの所定位置に高精度に設けた位置決め穴100h’’に嵌め合わせることによって、振動ミラー106の偏向面の回転軸と平行な面(xz平面)内の所定の位置に、分離ミラー部110bの2つの反射面突き合わせ部である稜線がくるように位置調整を行うこととする。
Therefore, the deflecting surface of the vibrating
以上のように、位置決め手段110cは、前記ハウジングの振動ミラー106の回転軸と平行な面内における入射分離ミラー110の位置決めを行い、振動ミラー106の偏向面に対する分離ミラー部110bの位置を設定するものである。これにより、入射分離ミラー110を回転軸と平行な面(xz平面)内で適切な位置に配置することができる。具体的には、位置決め手段110cは、振動ミラー106の偏向面の長手方向(y方向)と分離ミラー部110bの反射面突き合わせ部である稜線とが平行となり同一平面上に位置するように、振動ミラー106の回転軸と平行な面内で、入射分離ミラー110のx、z方向の位置決めを行う。これにより、光ビームの分離ミラー部110bでの入射位置と走査幅を調整し、引いては分離状態を適切に調整することができる。
As described above, the
つぎに、光走査装置100における光走査動作について説明する。
各半導体レーザ200A〜200Dから射出される光ビームは、まずコリメート104を通った後に、x方向に横一列に揃うように、シリンダレンズ群113に入射し、各光ビームはシリンダレンズ群113によって振動ミラー106の偏向面の近傍でx方向に収束される。
Next, an optical scanning operation in the
The light beams emitted from the
ついで、シリンダレンズ群113を経た光ビームは、入射分離ミラー110の入射ミラー部110aにより、振動ミラー106の偏向面の法線に対しy方向での入射角が各々22.5°(=α/2+θd)となるように、また、振動ミラー106上で、x方向に交差するように振動ミラー106に入射される。
Next, the incident angle in the y direction of the light beam that has passed through the
つぎに、光ビームは振動ミラー106による偏向後は光ビーム同士が分離するように間隔を拡げつつ、入射分離ミラー110の分離ミラー部110bに入射する。分離ミラー部110bでは、光ビームは斜入射角の違いにより、相反する方向に分離される。
Next, the light beam is incident on the
すなわち、斜入射角の異なる光ビームは、分離ミラー部110bに入射角と入射高さの異なる光ビームとして入射し、半導体レーザ200A、200Bから射出された光ビーム201A,201Bは、反射により同期検知センサ136、138のある図1の+x方向へ分離され、半導体レーザ200C、200Dから射出した光ビーム201C,201Dは、反射により図1の−x方向へ分離される。また、同一方向に分離された光ビーム同士の分離もなされる。
That is, light beams having different oblique incident angles are incident on the
分離ミラー部110bで分離された光ビームのうち、半導体レーザ200Aからの光ビーム201Aは折り返しミラー128で反射され、再度折り返しミラー129で反射され、走査レンズ123を介して感光体ドラム101A上にスポット状に結像し、画像形成ステーションとしてシアン色の画像情報に基づいた潜像を形成する。
Of the light beams separated by the
また半導体レーザ200Bからの光ビーム201Bは、折返しミラー127で反射され、走査レンズ122を介して感光体ドラム101B上にスポット状に結像し、第2の画像形成ステーションとしてブラック色の画像情報に基づいた潜像を形成する。
The
また半導体レーザ200Cからの光ビーム201Cは、折り返しミラー132で反射され、走査レンズ125を介して感光体ドラム101C上にスポット状に結像し、第4の画像形成ステーションとしてイエロー色の画像情報に基づいた潜像を形成する。
The
また半導体レーザ200Dからの光ビーム201Dは、折り返しミラー130で反射され、再度折り返しミラー131で反射され、走査レンズ124を介して感光体ドラム101D上にスポット状に結像し、画像形成ステーションとしてマゼンタ色の画像情報に基づいた潜像を形成する。
The
次に、本発明に係る画像形成装置の構成について説明する。
図12に、前述した本発明の光走査装置100を搭載した画像形成装置の例を示す。
画像形成ステーションとして、感光体ドラム901と、感光体ドラム901の周囲に感光体ドラム901表面を高圧に帯電する帯電チャージャ902、光走査装置100により記録された静電潜像に帯電したトナーを付着して顕像化する現像ローラ903、現像ローラ903にトナーを補給するトナーカートリッジ904、ドラムに残ったトナーを掻き取って備蓄するクリーニングケース905が配置される。感光体ドラム901へ光偏向器の走査により画像記録が行われる。
Next, the configuration of the image forming apparatus according to the present invention will be described.
FIG. 12 shows an example of an image forming apparatus equipped with the above-described
As an image forming station, a
上記した画像形成ステーションは中間転写ベルト906の移動方向に並列され、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像が転写ベルト上にタイミングを合わせて順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。各画像形成ステーションはトナー色が異なるだけで、基本的には同一構成である。
The above-described image forming stations are arranged in parallel in the moving direction of the
一方、記録紙は給紙トレイ907から給紙コロ908により供給され、レジストローラ対909により副走査方向の記録開始のタイミングに合わせて送りだされ、転写ベルトからトナー画像が転写されて、定着ローラ910で定着して排紙ローラ912により排紙トレイ911に排出される。
On the other hand, the recording paper is supplied from the
なお、これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。例えば、図12は、4ステーション構成のフルカラータンデム方式画像形成装置の例であるが、5ステーション以上のタンデム方式画像形成装置や、モノクロ機においても、本発明の光走査装置を光書込手段として適用することができる。 Although the present invention has been described with the embodiments shown in the drawings, the present invention is not limited to the embodiments shown in the drawings, and other embodiments, additions, modifications, deletions, etc. Can be changed within the range that can be conceived, and any embodiment is included in the scope of the present invention as long as the effects and advantages of the present invention are exhibited. For example, FIG. 12 shows an example of a full-color tandem type image forming apparatus having a 4-station configuration, but the optical scanning apparatus of the present invention is used as an optical writing means in a tandem-type image forming apparatus having 5 stations or more and a monochrome machine. Can be applied.
100,100’ 光走査装置
100B ハウジング
100h,100h’,100h’’ 位置決め穴
102,906 中間転写ベルト
101A,101B,101C,101D,901 感光体ドラム
104 コリメータレンズ群
106 振動ミラー(偏向器)
110 入射分離ミラー
110a 入射ミラー部
110b 分離ミラー部
110c 位置決め手段
111 入射ミラー
112 分離ミラー
113 シリンドリカルレンズ群
122〜125 走査レンズ
127〜132 折り返しミラー
136,138 同期検知センサ
137,139 結像レンズ
200 光源部
200A,200B,200C,200D 半導体レーザ(発光部)
201A,201B,201C,201D 光ビーム
902 帯電チャージャ
903 現像ローラ
904 トナーカートリッジ
905 クリーニングケース
907 給紙トレイ
908 給紙コロ
909 レジストローラ対
910 定着ローラ
911 排紙トレイ
912 排紙ローラ
100, 100 '
DESCRIPTION OF
201A, 201B, 201C,
Claims (8)
前記光源手段を変調駆動する光源駆動手段と、
前記光源手段からの光ビームを反射しながら特定方向に偏向して特定領域を走査させる偏向面を有する偏向手段と、
前記光源手段から射出される複数の光ビームを反射して前記偏向手段の偏向面に入射させる入射ミラー部と、前記偏向手段により偏向された複数の光ビームのうち、1またはいくつかの光ビームを一方向に反射して折り返し、残りの光ビームを前記1またはいくつかの光ビームの折り返し方向とは反対方向に反射して折り返す分離ミラー部とが一体となった入射分離ミラーと、
前記分離ミラー部からの光ビームを被走査面上に導く走査結像光学系と、
を備え、
前記複数の光ビームが前記入射ミラー部で互いに異なる角度で反射され前記偏向手段の偏向面に斜入射することを特徴とする光走査装置。 Light source means including a light emitting unit for emitting a plurality of light beams;
Light source driving means for modulating and driving the light source means;
Deflection means having a deflection surface for deflecting in a specific direction while scanning a specific area while reflecting a light beam from the light source means;
An incident mirror section that reflects a plurality of light beams emitted from the light source means and enters the deflecting surface of the deflecting means; and one or several light beams among the plurality of light beams deflected by the deflecting means An incident separation mirror integrated with a separation mirror portion that reflects and folds the remaining light beam in a direction opposite to the folding direction of the one or several light beams;
A scanning imaging optical system for guiding a light beam from the separation mirror unit onto a surface to be scanned;
With
The optical scanning device according to claim 1, wherein the plurality of light beams are reflected by the incident mirror portion at different angles and obliquely incident on a deflection surface of the deflection unit.
前記入射分離ミラーは、該ハウジング内で前記光源手段及び偏向手段と所定の位置関係となるように位置決めする位置決め手段を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光走査装置。 A housing that integrally supports at least the light source means and the deflecting means;
4. The optical scanning device according to claim 1, wherein the incident separation mirror includes positioning means for positioning the light source means and the deflecting means so as to have a predetermined positional relationship within the housing. .
該光走査装置からの画像情報が含まれる光ビームが走査される複数の像坦持体と、を備えることを特徴とする画像形成装置。 An optical scanning device according to any one of claims 1 to 7,
An image forming apparatus comprising: a plurality of image carriers that are scanned with a light beam including image information from the optical scanning device.
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- 2009-08-21 JP JP2009192150A patent/JP2011043693A/en active Pending
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