JP2012008276A - Optical scanning device and image forming device - Google Patents
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Description
本発明は、光走査装置、該光走査装置を有する複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも1つを備えた複合機等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to an optical scanning apparatus, a copier having the optical scanning apparatus, a printer, a facsimile machine, a plotter, and an image forming apparatus such as a multifunction machine including at least one of them.
レーザプリンタ、レーザープロッタ、デジタル複写機、普通紙ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等で用いられる電子写真方式の画像形成装置においては、コンパクト化が進んでいる。
それに伴い、感光体までの光路長が短く高画角な光走査装置も提供されつつある。高画角な光走査装置を実現するために、同期検知手段における同期検知用の光束を走査レンズを通さない構成も提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。
Electrophotographic image forming apparatuses used in laser printers, laser plotters, digital copiers, plain paper facsimiles, or multi-function machines of these are becoming more compact.
Accordingly, an optical scanning device having a short optical path to the photoconductor and a high angle of view is being provided. In order to realize an optical scanning device with a high angle of view, a configuration in which a light beam for synchronization detection in the synchronization detection unit is not passed through a scanning lens has been proposed (for example, see Patent Documents 1 and 2).
しかしながら、特許文献1に開示されている光走査装置では、走査光学素子の端部を一部切り欠いて同期検知用の光束を通過させるため、走査画角を増加させると走査光学素子近傍で同期光束が通過するため走査光束と同期光東の分離が困難である。
また、特許文献2に開示されている光走査装置では、走査光学素子と同期検知用の光学素子とが別体となっており、走査光束と同期光束の分離は容易であるが、光源から偏光器までの入射光学系と走査光学系の間の狭いレイアウトの中に同期検知用の光学系を入れる必要があり、高画角化が進むとレイアウトが困難になるという課題がある。
However, in the optical scanning device disclosed in Patent Document 1, the end portion of the scanning optical element is partially cut off to allow the synchronization detecting light beam to pass. Therefore, when the scanning field angle is increased, the optical scanning device synchronizes in the vicinity of the scanning optical element. Since the light beam passes, it is difficult to separate the scanning light beam and the synchronized light east.
Further, in the optical scanning device disclosed in
本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、高画角化が進んでも同期検知用のスペースを十分に確保することができ、画像形成装置のさらなるコンパクト化に寄与できる光走査装置の提供を、その主な目的とする。 The present invention has been made in view of such a current situation, and an optical scanning device capable of ensuring a sufficient space for synchronization detection even when the angle of view is increased and contributing to further downsizing of an image forming apparatus. Is the main purpose.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、光走査装置において、光源と、該光源からの光束を整形するアパーチャと、多面の反射面を有する偏向器と、該偏向器に入射して偏向走査される光束を被走査面に導く走査光学系と、前記偏向器から前記アパーチャへ反射した光束で同期検知を行う同期検知手段とを有していることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided an optical scanning device comprising: a light source; an aperture for shaping a light beam from the light source; a deflector having a multi-surface reflecting surface; A scanning optical system that guides a light beam that is incident and deflected and scanned to a surface to be scanned, and synchronization detection means that performs synchronization detection with the light beam reflected from the deflector to the aperture.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の光走査装置において、前記アパーチャの枠形状は、前記同期検知手段に対応する部分の主走査方向の幅が大きくなっており、該アパーチャの主走査方向の中心から略垂直に延びる線に対して非対称であることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の光走査装置において、前記アパーチャが、光軸に対して垂直な方向を基準にして、前記同期検知手段に対応する部分が前記同期検知手段から離れるように主走査方向に傾けて配置されていることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the first aspect, the frame shape of the aperture is such that the width in the main scanning direction of the portion corresponding to the synchronization detecting means is large. It is asymmetric with respect to a line extending substantially perpendicularly from the center in the main scanning direction.
According to a third aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the first or second aspect, a portion of the aperture corresponding to the synchronization detection unit is based on a direction perpendicular to the optical axis. It is characterized by being arranged to be inclined in the main scanning direction so as to be separated from the detection means.
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1つに記載の光走査装置において、前記アパーチャの枠の反射率が表裏で異なり、光源側の反射率<偏向器側の反射率であることを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか1つに記載の光走査装置において、前記光源が面発光レーザであることを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、光源からのビームを被走査面である像担持体に照射して潜像を形成する光走査装置を備え、前記像担持体に形成された潜像を現像剤で顕像化し、該顕像を直接に又は中間転写体を介して記録材に転写して画像を形成する画像形成装置において、前記光走査装置が請求項1〜5のいずれか1つに記載の光走査装置であることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the first to third aspects, the reflectance of the aperture frame is different between the front and back surfaces, and the reflectance on the light source side is smaller than the reflectance on the deflector side. It is characterized by rate.
According to a fifth aspect of the invention, in the optical scanning device according to any one of the first to fourth aspects, the light source is a surface emitting laser.
According to a sixth aspect of the present invention, an optical scanning device that forms a latent image by irradiating a beam from a light source onto an image carrier that is a surface to be scanned is provided, and the latent image formed on the image carrier is developed as a developer. 6. An image forming apparatus that forms an image by forming a visible image and transferring the visible image directly or via an intermediate transfer member to a recording material, wherein the optical scanning device is defined in any one of claims 1 to 5. It is characterized by being an optical scanning device.
本発明によれば、光源近くの走査レンズと離れた位置で同期検知を行えるので、走査開始側のレイアウトの自由度を高めることができ、高画角化が進んでも同期検知用のスペースを十分に確保することができる。 According to the present invention, since synchronization detection can be performed at a position away from the scanning lens near the light source, the degree of freedom in layout on the scanning start side can be increased, and sufficient space for synchronization detection can be provided even when the angle of view increases. Can be secured.
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
まず図1に基づいて、本実施形態に係る画像形成装置としてのレーザプリンタの構成の概要を説明する。レーザプリンタ1000は、担持体として円筒状に形成された光導電性の感光体1110を有している。感光体1110の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ1121、現像装置1131、転写ローラ1141、クリーニング装置1151が配備されている。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。
更に、レーザビームLBにより光走査を行う光走査装置1171が設けられ、帯電ローラ1121と現像装置1131との間で光書込による露光を行うようになっている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, an outline of a configuration of a laser printer as an image forming apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The
Further, an
画像形成を行うときは、感光体1110が時計回り方向に等速回転され、その表面が帯電ローラ1121により均一帯電され、光走査装置1171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いわゆる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1131により反転現像され、像担持体1110上にトナー画像が形成される。
記録材としての転写紙Pを収納した給紙カセット1181は、画像形成装置1000本体に脱着可能であり、図示のごとく装着された状態において、収納された転写紙Pの最上位の1枚が給紙コロ1201により給紙され、給紙された転写紙Pは、その先端部をレジストローラ対1191に挟持される。
When image formation is performed, the
The formed electrostatic latent image is a so-called negative latent image, and the image portion is exposed. This electrostatic latent image is reversely developed by the developing
The
レジストローラ対1191は、像担持体1110上のトナー画像が転写位置へ移動するのにタイミングを合わせて、転写紙Pを転写部へ送り込む。
送り込まれた転写紙Pは、転写部においてトナー画像と重ね合わせられ転写ローラ1141の作用によりトナー画像を静電転写される。
トナー画像を転写された転写紙Pは定着装置1161へ送られ、定着装置1161においてトナー画像を定着され、搬送路1211を通り、排紙ローラ対1221によりトレイ1231上に排出される。
トナー画像が転写された後の像担持体1110の表面は、クリーニング装置1151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。
The
The transferred transfer paper P is superimposed on the toner image at the transfer portion, and the toner image is electrostatically transferred by the action of the
The transfer paper P to which the toner image has been transferred is sent to the fixing device 1161, where the toner image is fixed by the fixing device 1161, passes through the
The surface of the
光走査装置1171の詳細を図2に示す。
同図において符号1は光源としての半導体レーザで、基板2にハンダ付けされている。符号3はカップリングレンズ、5はシリンドリカルレンズ、7は偏向手段(多面鏡式偏向器)としてのポリゴンミラー、8は走査レンズ、9は光路折り曲げミラー、10は同期検知手段、11は被走査面としての感光体、12はアパーチャをそれぞれ示す。
同期検知手段10は、集光レンズ20と、同期検知板21とから構成されている。
本実施形態では、ポリゴンミラー7の回転軸方向を副走査方向、副走査方向及び光軸に直交する方向を主走査方向として説明する。
Details of the
In the figure, reference numeral 1 denotes a semiconductor laser as a light source, which is soldered to the
The synchronization detection means 10 includes a
In the present embodiment, the rotation axis direction of the
半導体レーザ1から出射した発散光束はカップリングレンズ3により、弱い収束光束、または平行光束、または弱い発散光束に変換される。カップリングレンズ3を出たビームは被走査面上でのビーム径を安定させるためのアパーチャ12を通過し、シリンドリカルレンズ5に入射し、該シリンドリカルレンズ5の作用により副走査方向へ集光され、ポリゴンミラー7の偏向反射面近傍に、主走査方向に長い線像として結像する。
光源側からの光ビームはポリゴンミラー7の走査結像光学系側へ射出する。
ポリゴンミラー7は、駆動モータ15により図に示す回転方向(時計回り方向)に回転軸の周りに回転させられるようになっている。
走査レンズ8、光路折り曲げミラー9は、ポリゴンミラー7により偏向される光ビームを、感光体11に導光して光スポットを形成する。本実施形態において、ポリゴンミラー7は時計回りとし、感光体11上を紙面奥から手前に向けて走査することとする。
The divergent light beam emitted from the semiconductor laser 1 is converted by the coupling lens 3 into a weak convergent light beam, a parallel light beam, or a weak divergent light beam. The beam exiting the coupling lens 3 passes through the
The light beam from the light source side is emitted to the scanning imaging optical system side of the
The
The
次に、本実施形態における同期検知方法に関して説明する。
本実施形態においては、ポリゴンミラー7から光源の方向へ反射する光ビームを用いて同期検知を行う。アパーチャ12は、光ビームを通過させる開口12aと、該開口12aを保持するアパーチャ本体としての枠12bとから構成されている。
枠12bは、高輝度アルミニウム板で形成されている。アパーチャ12の光源側(表面)は墨塗りされており、光源側からの入射ビームに対して反射しないようにしている。
入射ビームがアパーチャ12によって感光体11への光走査中に光源側へ反射すると、ノイズとなり感光体11へ入射する光ビームの光量が変化する不具合がある。また、アパーチャ12のポリゴンミラー7側(裏面)は墨塗りをせず、ポリゴンミラー7側からの光ビームは反射する。
すなわち、アパーチャ12は、
光源側の反射率<ポリゴンミラー側の反射率
の条件となっている。
アパーチャ12を反射しない部材で形成し、裏面側(ポリゴンミラー7側)に反射膜を形成して上記条件を満たすようにしてもよい。
Next, the synchronization detection method in this embodiment will be described.
In the present embodiment, synchronization detection is performed using a light beam reflected from the
The
If the incident beam is reflected by the
That is, the
The condition is that the reflectance on the light source side is smaller than the reflectance on the polygon mirror side.
The
同期検知は走査レンズ8で光書込みを行う前、ポリゴンミラー7から光源へ反射するタイミングより1°だけポリゴンミラー7が回転した状態で行う。ポリゴンミラー7から反射された同期光はシリンドリカルレンズ5を通過し、アパーチャ12の外枠部(枠12bの開口12aが存在しない走査レンズ側の部分)で反射され、集光レンズ20を経て同期検知板21へと到達する。
図3(b)に示すように、本実施形態におけるアパーチャ12の枠12bの形状は、同期検知手段10に対応する部分の主走査方向の幅が大きくなっている。すなわち、図3(a)に示すような開口12aが枠12bの中央部に位置する従来のものに比べて、アパーチャの主走査方向の中心から略垂直に延びる線Lに対して開口12aが主走査方向の一方側にずれており、非対称となっている。
換言すると、アパーチャ12における枠12bの主走査方向の長さは、走査レンズ8側のみ長くなっている。これにより同期検知板21へ確実に光ビームが反射される。
これにより、アパーチャ12に、光源から出た光束の整形機能と、同期検知用光の反射面としての機能を併存させることができる。
また、枠12bの走査レンズ8と反対側の部分は短くすることで、不要なスペースを省略することができ、光走査装置の小型化が図れる。
The synchronization detection is performed in a state in which the
As shown in FIG. 3B, in the shape of the
In other words, the length of the
Accordingly, the
Further, by shortening the portion of the
上記構成とすることで、走査レンズ8とレイアウト的に離れた位置で同期検知を行うため、走査画角が大きくなっても、走査レンズ8と同期検知板21がより干渉しにくい。また、アパーチャ12まで入射光学系と同期光学系が共用できるため、完全に独立した同期光学系を入射光学系と走査光学系との間に配置するよりもレイアウト自由度が高まり、光走査装置の小型化が図れる。
With the above configuration, since the synchronization detection is performed at a position distant from the
本実施形態では、光ビームがポリゴンミラー7からちょうど光源に戻るタイミングより走査レンズ8に向かってポリゴンミラー7が回転したタイミングで同期検知を行うこととしたが、光源に戻るタイミングより前でも成立する。
このように、光源近くの走査レンズと離れた位置で同期検知を行えることにより、走査開始側のレイアウト自由度が高まるために走査レンズの高画角化が図れ、書込ユニットのコンパクト化が図れる。
In this embodiment, the synchronization detection is performed at the timing when the
As described above, since the synchronization detection can be performed at a position away from the scanning lens near the light source, the layout freedom on the scanning start side is increased, so that the scanning lens can have a high angle of view and the writing unit can be made compact. .
図4及び図5に基づいて第2の実施形態を説明する。なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する(以下の他の実施形態において同じ)。
図4に示すように、本実施形態では、アパーチャ12が主走査方向に傾いて配置されている。すなわち、上記実施形態ではアパーチャ12は光源の基板2に対して略平行に配置したが、主走査方向において角度θ傾けて配置している。
換言すると、光軸に対して垂直な方向を基準にして、同期検知手段10に対応する部分が同期検知手段10から離れるように主走査方向に傾けて配置されている。
A second embodiment will be described based on FIGS. 4 and 5. Note that the same parts as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and unless otherwise specified, description of the configuration and functions already described is omitted, and only the main part will be described (the same applies to other embodiments below).
As shown in FIG. 4, in this embodiment, the
In other words, with respect to a direction perpendicular to the optical axis, the portion corresponding to the
このような構成とすることにより、図5(b)に示すように、光源1から射出される光ビームと、アパーチャ12へ戻り同期検知に使用される光ビームの分離が、角度差が大きくなるため(θ1<θ2)容易となる。また、角度差が大きくなるため、同期検知板21をシリンドリカルレンズ5近傍に配置しなくても良くなるなど、レイアウト自由度が高まる効果もある。
By adopting such a configuration, as shown in FIG. 5B, the angle difference between the light beam emitted from the light source 1 and the light beam returned to the
図6に第3の実施形態を示す。
本実施形態では光源として面発光レーザを用いることを特徴としている。光源に面発光レーザを用いることで光源の二次集積化が容易であり、ビーム数を増やせるため高密度、高速な書込を行うことができる。
面発光レーザの例を図6に示す。光源は、一例として図6に示されるように、40個の発光部が2次元的に配列されて1つの基板上に形成された2次元アレイ100を有している。これら40個の発光部は、すべての発光部を副走査対応方向(ここでは、Z軸方向と同じ)に伸びる仮想線上に正射影したときに等間隔となるように配置されている。なお、「発光部間隔」とは2つの発光部の中心間距離をいう。
FIG. 6 shows a third embodiment.
In this embodiment, a surface emitting laser is used as a light source. By using a surface emitting laser as the light source, secondary integration of the light source is easy, and since the number of beams can be increased, high-density and high-speed writing can be performed.
An example of a surface emitting laser is shown in FIG. As shown in FIG. 6 as an example, the light source has a two-
各発光部は、発振波長が780nm帯の垂直共振器型の面発光レーザである。すなわち、2次元アレイ100は、40個の発光部を有する面発光レーザアレイである。
そして、各発光部から射出される光束の偏光状態は直線偏光であり、その偏光方向は副走査対応方向に平行である。また、各発光部から射出される光束の定常状態(光出力が安定した状態)での発散角(FFP)は、主走査対応方向及び副走査対応方向のいずれにおいても7度(deg)である。
光源は、+W方向に向けて光束が射出されるように配置されている。
Each light emitting unit is a vertical cavity surface emitting laser having an oscillation wavelength of 780 nm. That is, the two-
The polarization state of the light beam emitted from each light emitting unit is linearly polarized light, and the polarization direction thereof is parallel to the sub-scanning corresponding direction. Further, the divergence angle (FFP) in a steady state (light output is stable) of the light emitted from each light emitting unit is 7 degrees (deg) in both the main scanning corresponding direction and the sub scanning corresponding direction. .
The light source is arranged so that the light beam is emitted in the + W direction.
1 光源としての半導体レーザ
7 偏向器ととしてのポリゴンミラー
10 同期検知手段
11 被走査面としての感光体
12 アパーチャ
12a 枠
100 面発光レーザ
1171 光走査装置
P 記録材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor laser as a
Claims (6)
前記アパーチャの枠形状は、前記同期検知手段に対応する部分の主走査方向の幅が大きくなっており、該アパーチャの主走査方向の中心から略垂直に延びる線に対して非対称であることを特徴とする光走査装置。 The optical scanning device according to claim 1,
The frame shape of the aperture is asymmetric with respect to a line extending substantially perpendicularly from the center of the aperture in the main scanning direction, with the width corresponding to the synchronization detecting means being large in the main scanning direction. An optical scanning device.
前記アパーチャが、光軸に対して垂直な方向を基準にして、前記同期検知手段に対応する部分が前記同期検知手段から離れるように主走査方向に傾けて配置されていることを特徴とする光走査装置。 The optical scanning device according to claim 1 or 2,
The light is characterized in that the aperture is inclined with respect to a main scanning direction so that a portion corresponding to the synchronization detection unit is separated from the synchronization detection unit with respect to a direction perpendicular to the optical axis. Scanning device.
前記アパーチャの枠の反射率が表裏で異なり、
光源側の反射率<偏向器側の反射率
であることを特徴とする光走査装置。 In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 3,
The reflectance of the aperture frame is different between the front and back,
An optical scanning device characterized in that the reflectance on the light source side <the reflectance on the deflector side.
前記光源が面発光レーザであることを特徴とする光走査装置。 In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 4,
An optical scanning device, wherein the light source is a surface emitting laser.
前記光走査装置が請求項1〜5のいずれか1つに記載の光走査装置であることを特徴とする画像形成装置。 An optical scanning device for forming a latent image by irradiating a beam from a light source onto an image carrier that is a surface to be scanned, and developing the latent image formed on the image carrier with a developer, In an image forming apparatus for forming an image by transferring to a recording material directly or via an intermediate transfer member,
An image forming apparatus, wherein the optical scanning device is the optical scanning device according to claim 1.
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