JP4680604B2 - Optical scanning apparatus and image forming apparatus - Google Patents

Optical scanning apparatus and image forming apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP4680604B2
JP4680604B2 JP2005000564A JP2005000564A JP4680604B2 JP 4680604 B2 JP4680604 B2 JP 4680604B2 JP 2005000564 A JP2005000564 A JP 2005000564A JP 2005000564 A JP2005000564 A JP 2005000564A JP 4680604 B2 JP4680604 B2 JP 4680604B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
emitting laser
light
array
laser
surface emitting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005000564A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006190758A (en
Inventor
敬 原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2005000564A priority Critical patent/JP4680604B2/en
Publication of JP2006190758A publication Critical patent/JP2006190758A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4680604B2 publication Critical patent/JP4680604B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、光走査装置および画像形成装置に関する。 The present invention relates to an optical scanning device and an image forming apparatus.

電子写真における画像記録において、高精細な画像品質を得るのに、レーザーを用いた画像形成方法が広く用いられている。電子写真の場合、感光性を有するドラムの軸方向にポリゴンミラーを用いてレーザーを走査(主走査)しつつ、ドラムを回転させ(副走査して)、潜像を形成する方法が一般的である。   In image recording in electrophotography, an image forming method using a laser is widely used to obtain high-definition image quality. In the case of electrophotography, a method of forming a latent image by rotating (sub-scanning) the drum while scanning the laser (main scanning) with a polygon mirror in the axial direction of the photosensitive drum is common. is there.

一方、画像形成装置の分野(電子写真分野)では、画像の高精細化及び出力の高速化が求められている。これを実現するための1つの方法として、主走査・副走査速度を高速化するとともに、レーザーを高出力化するか、感光体を高感度化する方法が考えられるが、この方法により画像形成速度を向上させるには、レーザーの高出力化に伴う光源または高感度感光体の開発、主副走査の高速化によるそれを支持する筐体の補強、更には高速走査時の位置制御方法の開発等、多くの課題が発生し、多大なコストと時間を必要とする。また画像の高精細化について、画像の解像度が2倍になった場合、主走査・副走査方向ともに2倍の時間が必要となるため、画像出力時においては4倍の時間が必要となる。従って画像の高精細化を実現するには、画像出力の高速化も同時に達成する必要がある。   On the other hand, in the field of image forming apparatuses (electrophotographic field), high definition of images and high speed of output are required. One method for achieving this is to increase the main scanning / sub-scanning speed and increase the output of the laser or to increase the sensitivity of the photoconductor. In order to improve performance, development of a light source or a high-sensitivity photosensitive member accompanying higher laser output, reinforcement of a housing that supports it by speeding up main and sub-scans, and development of a position control method during high-speed scanning, etc. , Many challenges arise, requiring a great deal of cost and time. In addition, when the resolution of an image is doubled for high definition of the image, twice the time is required in both the main scanning and sub-scanning directions. Therefore, four times the time is required for image output. Therefore, in order to achieve high definition of images, it is necessary to simultaneously achieve high speed image output.

画像出力の高速化を達成するための別の方法として、レーザーをマルチビーム化する方法が考えられ、現在の高速出力機においては複数本のレーザーを用いるのが一般的となっている。レーザーをマルチビーム化することにより、1回の主走査で潜像の形成される領域が拡大され、n本のレーザーを用いた場合、1本のレーザーを用いた場合と比較して、潜像形成領域はn倍となり、画像形成に必要な時間は1/nとなる。   As another method for achieving high-speed image output, a method of using a multi-beam laser is conceivable. In a current high-speed output machine, a plurality of lasers are generally used. By making the laser multi-beam, the area where the latent image is formed in one main scan is enlarged. When n lasers are used, the latent image is compared with the case where one laser is used. The formation area is n times, and the time required for image formation is 1 / n.

このような例として、1つのチップに複数の端面発光型半導体レーザーを有するマルチビーム半導体レーザーが例えば特許文献1,特許文献2において提案されているが、そのような構成では構造上・コスト上の問題により、4ビーム(2ビーム×2、4ビーム×1)若しくは8ビーム(2ビーム×4、4ビーム×2)程度が限界であり、今後進展するであろう画像出力の高速化に対応することはできない。   As such an example, a multi-beam semiconductor laser having a plurality of edge-emitting semiconductor lasers on one chip has been proposed in, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2, but such a configuration is structurally and costly. Depending on the problem, 4 beams (2 beams × 2, 4 beams × 1) or 8 beams (2 beams × 4, 4 beams × 2) is the limit, and it corresponds to the speeding up of image output that will progress in the future. It is not possible.

これに対し、近年盛んに研究が行われている面発光レーザー素子(以下、VCSELと記す)は二次元集積化が容易であり、より多くのVCSELを二次元集積することが可能で、集積方法を工夫することにより、実際のビームピッチをより狭く設定することが可能である。   On the other hand, a surface emitting laser element (hereinafter referred to as a VCSEL), which has been actively researched in recent years, can be easily two-dimensionally integrated, and more VCSELs can be two-dimensionally integrated. By devising, it is possible to set the actual beam pitch narrower.

複数のレーザー光を用いて良質な画像形成を形成するには、各レーザー光の均一性が不可欠であり、このためには、各レーザー素子の特性が均一である必要がある。二次元VCSELアレイの場合、多くのVCSELを密集した状態で作製するが、その際、周囲の素子の影響により、中心部と周辺部のVCSELの特性にばらつきが生じる恐れがある。   In order to form a high-quality image using a plurality of laser beams, the uniformity of each laser beam is indispensable. For this purpose, the characteristics of each laser element must be uniform. In the case of a two-dimensional VCSEL array, a large number of VCSELs are manufactured in a dense state. At this time, there is a possibility that variations in the characteristics of the VCSELs in the central part and the peripheral part occur due to the influence of surrounding elements.

また、二次元VCSELアレイは狭ピッチでVCSELが密集しているため、VCSELを駆動中に、隣接するVCSELあるいは近傍を通過しているVCSEL用電気配線の熱的・電気的クロストークの影響を極めて受けやすい構造となっている。従って、熱的・電気的クロストークの影響についても中心部と周辺部においては異なることが容易に予想され、その結果、個々に駆動した場合はまったく同等の特性を有するVCSELであっても、アレイとして同時に駆動した場合は、中心部と周辺部の素子(VCSEL)の特性にばらつきが生じる恐れがある。このような現象は、潜像の均一化を妨げる可能性が高い。   In addition, since the two-dimensional VCSEL array has a narrow pitch and the VCSELs are densely packed, the influence of the thermal and electrical crosstalk of the adjacent VCSEL or the electric wiring for the VCSEL passing through the vicinity is extremely high. The structure is easy to receive. Therefore, the influence of thermal and electrical crosstalk is also easily expected to be different between the central portion and the peripheral portion. As a result, even if the VCSEL has exactly the same characteristics when driven individually, the array When driving at the same time, there is a risk of variations in the characteristics of the central and peripheral elements (VCSEL). Such a phenomenon is likely to hinder the uniformity of the latent image.

これらの課題に対し、特許文献3においては、実際にVCSELとして使用する構造の周囲に、同等の構造を形成することで、製造上のばらつきを抑制しているが、この特許文献3においては周囲の同等の構造をダミー素子としてのみ用い、実際には光源として使用していないと規定しているため、熱的・電気的クロストークの影響についてはまったく考慮されておらず、前述したような問題(すなわち、中心部と周辺部の素子(VCSEL)の特性にばらつきが生じるという問題)が生じる可能性が極めて高い。
特開平11−340570号公報 特開平11−354888号公報 特開2000−114656公報
For these problems, in Patent Document 3, manufacturing variations are suppressed by forming an equivalent structure around the structure actually used as a VCSEL. The equivalent structure is used only as a dummy element, and is not actually used as a light source, so the effects of thermal and electrical crosstalk are not taken into consideration at all. (In other words, there is a very high possibility that the characteristics of the element (VCSEL) in the central portion and the peripheral portion vary).
JP 11-340570 A JP 11-354888 A JP 2000-114656 A

本発明は、面発光レーザーアレイの中心部と周辺部の面発光レーザー素子(VCSEL)の特性にばらつきが生じるのを有効に防止することの可能な(すなわち、中心部と周辺部の素子(VCSEL)の特性の均一化を図ることが可能な)光走査装置および画像形成装置を提供することを目的としている。 The present invention can effectively prevent variations in the characteristics of the surface emitting laser elements (VCSEL) in the central portion and the peripheral portion of the surface emitting laser array (that is, the elements in the central portion and the peripheral portion (VCSEL). It is an object of the present invention to provide an optical scanning device and an image forming apparatus that can achieve uniform characteristics.

上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、放出されるレーザー光が所定の偏波面を有する面発光レーザー素子が複数配列された面発光レーザーアレイを有し、さらに前記面発光レーザーアレイの周囲に、前記面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子から放出されるレーザー光の偏波面とは異なる偏波面のレーザー光を放出する熱源素子が複数設けられている光源装置と、該光源装置からのレーザー光のうち、面発光レーザー素子から放出される所定の偏波面のレーザー光のみを透過する偏光手段と、前記レーザー光を走査する走査手段とを有していることを特徴とする光走査装置である。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes a surface emitting laser array in which a plurality of surface emitting laser elements in which emitted laser light has a predetermined plane of polarization are arranged, and the surface emitting laser is further provided. A light source device in which a plurality of heat source elements that emit laser light having a polarization plane different from the polarization plane of the laser light emitted from each surface emitting laser element of the surface emitting laser array are provided around the array; Of the laser light from the apparatus, it comprises polarization means for transmitting only laser light of a predetermined polarization plane emitted from the surface emitting laser element, and scanning means for scanning the laser light. This is an optical scanning device .

また、請求項2記載の発明は、請求項1記載の光走査装置において、前記面発光レーザーアレイは、二次元面発光レーザーアレイであることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the first aspect, the surface-emitting laser array is a two-dimensional surface-emitting laser array.

また、請求項3記載の発明は、請求項1または請求項2記載の光走査装置において、前記面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子から放出されるレーザー光の光出力を検知する受光手段と、該受光手段における光出力の検知結果に基づいて、前記面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子への注入電流を制御する制御手段と、画像形成時以外の時に、前記受光手段を面発光レーザーアレイから放出されるレーザー光の光路上に挿入する挿入手段とがさらに設けられていることを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the optical scanning device according to the first or second aspect, wherein the optical scanning device includes a light receiving means for detecting a light output of the laser light emitted from each surface emitting laser element of the surface emitting laser array. A control means for controlling an injection current to each surface emitting laser element of the surface emitting laser array based on a light output detection result in the light receiving means; and An insertion means for inserting the laser light emitted from the array into the optical path is further provided.

また、請求項4記載の発明は、請求項1または請求項2記載の光走査装置において、前記面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子から放出されるレーザー光の一部を反射し残りのレーザー光を透過させる光学手段と、光学手段で反射されたレーザー光の光出力を検知する受光手段と、該受光手段における光出力の検知結果に基づいて、前記面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子への注入電流を制御する制御手段とがさらに設けられていることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the first or second aspect, a part of the laser light emitted from each surface emitting laser element of the surface emitting laser array is reflected and the remaining laser is reflected. Optical means for transmitting light, light receiving means for detecting the light output of the laser light reflected by the optical means, and each surface emitting laser element of the surface emitting laser array based on the detection result of the light output in the light receiving means And a control means for controlling the injection current into.

また、請求項5記載の発明は、請求項3または請求項4記載の光走査装置において、前記面発光レーザーアレイと前記受光手段との間に、所定の倍率でレーザー光を拡大する拡大手段がさらに設けられていることを特徴としている。 According to a fifth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the third or fourth aspect, an enlarging means for enlarging laser light at a predetermined magnification is provided between the surface emitting laser array and the light receiving means. Further, it is provided.

また、請求項6記載の発明は、請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の光走査装置において、主走査方向終端に1回の主走査終了を検知する主走査終了検知手段がさらに設けられており、主走査終了検知手段で検知された主走査終了検知信号と同期して副走査が行なわれるようになっていることを特徴としている。 The invention of claim 6 is the optical scanning apparatus according to any one of claims 1 to 5, the main scanning end detection means for detecting the main scanning end once in the main scanning direction end Further, the sub-scan is performed in synchronization with the main-scan end detection signal detected by the main-scan end detection means.

また、請求項7記載の発明は、請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の光走査装置が用いられることを特徴とする画像形成装置である。 The invention of claim 7 wherein is an image forming apparatus characterized by optical scanning device is used according to any one of claims 1 to 6.

請求項1,請求項2記載の発明によれば、放出されるレーザー光が所定の偏波面を有する面発光レーザー素子が複数配列された面発光レーザーアレイを有し、さらに前記面発光レーザーアレイの周囲に、前記面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子から放出されるレーザー光の偏波面とは異なる偏波面のレーザー光を放出する熱源素子が複数設けられている光源装置を有しているので、面発光レーザーアレイの中心部と周辺部の面発光レーザー素子(VCSEL)の特性にばらつきが生じるのを有効に防止することができる。すなわち、中心部と周辺部の素子(VCSEL)の特性の均一化を図ることができる。 According to the first and second aspects of the present invention, the surface emitting laser array includes a surface emitting laser array in which a plurality of surface emitting laser elements each having a predetermined polarization plane of emitted laser light are arranged. around, since it has a light source device that provided a plurality heat source device which emits laser light of different polarization plane is the plane of polarization of the emitted laser light from the surface-emitting laser element of the surface-emitting laser array It is possible to effectively prevent variations in the characteristics of the surface emitting laser elements (VCSEL) in the central portion and the peripheral portion of the surface emitting laser array. That is, the characteristics of the element (VCSEL) in the central portion and the peripheral portion can be made uniform.

特に、請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の光走査装置において、前記面発光レーザーアレイは、二次元面発光レーザーアレイであるので、解像度が高く均一な潜像を形成することが可能となる。 In particular, according to the second aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the first aspect, the surface-emitting laser array is a two-dimensional surface-emitting laser array, and therefore forms a uniform latent image with high resolution. Is possible.

また、請求項1,請求項2記載の発明によれば、上記光源装置と、該光源装置からのレーザー光のうち、面発光レーザー素子から放出される所定の偏波面のレーザー光のみを透過する偏光手段と、前記レーザー光を走査する走査手段とを有しており、上記光源装置は、特性の均一化された複数のレーザー光を出射するので、特性の均一化された複数のレーザー光で複数のラインを同時に走査することが可能となり、均一な潜像を簡便かつ高速に(短時間で)形成することができる。特に、請求項2記載のように面発光レーザーアレイに二次元面発光レーザーアレイが用いられるときには、二次元面発光レーザーアレイを用いた解像度が高い均一な潜像形成が可能になる。 Further, according to claim 1, according to the second aspect of the invention, transmitting the above light source apparatus, among the laser light from the light source apparatus, only the laser beam of a predetermined polarization plane is emitted from the surface emitting laser element a polarizing means has a scanning means for scanning the laser beam, the light source device, since emits a plurality of laser light uniform in characteristics, a plurality of laser light uniform characteristics A plurality of lines can be scanned simultaneously, and a uniform latent image can be formed easily and quickly (in a short time). In particular, when a two-dimensional surface-emitting laser array is used as the surface-emitting laser array as described in claim 2 , it is possible to form a uniform latent image with high resolution using the two-dimensional surface-emitting laser array.

また、請求項3記載の発明によれば、請求項1または請求項2記載の光走査装置において、前記面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子から放出されるレーザー光の光出力を検知する受光手段と、該受光手段における光出力の検知結果に基づいて、前記面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子への注入電流を制御する制御手段と、画像形成時以外の時に、前記受光手段を面発光レーザーアレイから放出されるレーザー光の光路上に挿入する挿入手段とがさらに設けられており、レーザー光出力を検知して面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子への注入電流を制御するので、面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子からのレーザー光出力を均一に保つことができて、均一な潜像を安定して形成することができる。 According to a third aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the first or second aspect, the light receiving device detects the light output of the laser light emitted from each surface emitting laser element of the surface emitting laser array. Means for controlling the injection current to each surface emitting laser element of the surface emitting laser array based on the detection result of the light output in the light receiving means, and the light receiving means at a time other than during image formation. An insertion means for inserting the laser light emitted from the light emitting laser array into the optical path is further provided to control the injection current to each surface emitting laser element of the surface emitting laser array by detecting the laser light output. The laser light output from each surface emitting laser element of the surface emitting laser array can be kept uniform, and a uniform latent image can be stably formed.

また、請求項4記載の発明によれば、請求項1または請求項2記載の光走査装置において、前記面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子から放出されるレーザー光の一部を反射し残りのレーザー光を透過させる光学手段(例えば、ハーフミラー)と、光学手段で反射されたレーザー光の光出力を検知する受光手段と、該受光手段における光出力の検知結果に基づいて、前記面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子への注入電流を制御する制御手段とがさらに設けられており、潜像形成中であってもレーザー光出力を検知して面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子への注入電流を制御するので、面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子からのレーザー光出力を均一に保つことができて、均一な潜像を安定して形成することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the first or second aspect, a part of the laser light emitted from each surface emitting laser element of the surface emitting laser array is reflected and remains. An optical means (for example, a half mirror) that transmits the laser light; a light receiving means that detects a light output of the laser light reflected by the optical means; and the surface emission based on a detection result of the light output in the light receiving means. Control means for controlling the injection current to each surface emitting laser element of the laser array is further provided, and each surface emitting laser element of the surface emitting laser array is detected by detecting the laser light output even during the latent image formation. Since the injection current is controlled, the laser light output from each surface emitting laser element of the surface emitting laser array can be kept uniform, and a uniform latent image can be stably formed. It is possible.

また、請求項5記載の発明によれば、請求項3または請求項4記載の光走査装置において、前記面発光レーザーアレイと前記受光手段との間に、所定の倍率でレーザー光を拡大する拡大手段がさらに設けられているので、面発光レーザーアレイ中の個々の面発光レーザー素子のレーザー光出力を同時に独立して検知することができ、面発光レーザーアレイ中の個々の面発光レーザー素子のレーザー光出力を均一に保つことができる。 According to a fifth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the third or fourth aspect of the present invention, the laser beam is magnified at a predetermined magnification between the surface emitting laser array and the light receiving means. Since the means is further provided, the laser light output of each surface emitting laser element in the surface emitting laser array can be detected simultaneously and independently, and the laser of each surface emitting laser element in the surface emitting laser array can be detected. The light output can be kept uniform.

また、請求項6記載の発明によれば、請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の光走査装置において、主走査方向終端に1回の主走査終了を検知する主走査終了検知手段がさらに設けられており、主走査終了検知手段で検知された主走査終了検知信号と同期して副走査が行なわれるようになっている、高品質な画像形成を行なうことができる。 Further, according to according to the invention of claim 6, wherein, in the optical scanning apparatus according to any one of claims 1 to 5, the main scanning direction terminating in one main scanning to detect the main scanning end completion detection Means are further provided, and high-quality image formation can be performed in which sub-scanning is performed in synchronization with the main-scanning end detection signal detected by the main-scanning end detection means.

また、請求項7記載の発明によれば、請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の光走査装置が用いられることを特徴とする画像形成装置(電子写真装置)であるので、画像(電子写真画像)を高速に出力することができる。 Further, according to the invention of claim 7, wherein, since an image forming apparatus characterized by optical scanning device is used according to any one of claims 1 to 6 (electrophotographic apparatus), Images (electrophotographic images) can be output at high speed.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

近年、電子写真分野においては、より一層の画像出力の高速化、画像の高密度化が求められている。このような要求に対し、これまではポリゴンミラーの高速化及びレーザー出力の向上によって対応していた。   In recent years, in the field of electrophotography, there has been a demand for higher image output speed and higher image density. In the past, such demands have been met by increasing the speed of polygon mirrors and improving laser output.

現在の電子写真において画像形成を行う際には、レーザー光を高速回転するポリゴンミラーにより反射し、画像情報に応じて感光体の主走査方向に一列照射した後、感光体ドラムを副走査方向に一画素分走査するという工程を繰り返すことによって、潜像形成を行っていた。感光体上に潜像を形成する際には単位面積あたり一定のエネルギー以上のレーザー光を照射する必要があるため、潜像形成の高速化を達成するためには、ポリゴンミラーの回転速度を向上させるだけではなく、同時にレーザー出力も向上させなければならない。しかし、ポリゴンミラーの回転数やレーザー出力の向上には限界があり、特に前者については現在の2〜3倍程度が限界である。   When performing image formation in current electrophotography, laser light is reflected by a polygon mirror that rotates at high speed, and is irradiated in a row in the main scanning direction of the photoconductor according to image information, and then the photoconductor drum is moved in the subscanning direction. The latent image was formed by repeating the process of scanning one pixel. When forming a latent image on the photoconductor, it is necessary to irradiate laser light with a certain energy or more per unit area. Therefore, in order to achieve high-speed latent image formation, the rotation speed of the polygon mirror is improved. Not only that, but also the laser power must be improved. However, there is a limit to the improvement in the number of revolutions of the polygon mirror and the laser output, and in particular, the former is about 2 to 3 times the limit.

画像形成の高速化を実現する他の方法としては、レーザーのマルチビーム化が考えられる。マルチビームレーザーを用いて潜像形成を行う場合、ポリゴンミラーを用いて感光体上、主走査方向に走査する際、一回の主走査でレーザーの本数に応じて同時に複数列(複数ライン)を走査できるので、ポリゴンミラーの回転数やレーザー出力は従来どおりであっても、より高速に潜像形成を実現することができる。しかし、従来より用いられている端面発光型半導体レーザーは、マルチビーム化において一次元アレイ以外実現することが困難であり、また消費電力が大きいため互いの熱干渉による出力・寿命低下を防止することが困難である。また、それを実現したとしても、非常に煩雑な工程を必要とし、単素子の端面発光型半導体レーザーと比較して大幅なコストアップは避けられない。この傾向はビーム数が増加するほど顕著となり、今後の画像形成の高速化に対応することは困難である。なお、単素子の端面発光型半導体レーザーを複数用いる場合は、素子数と同数の光学系が必要となるため、大幅なコストアップが不可避であることは言うまでもない。   As another method for realizing high-speed image formation, a multi-beam laser can be considered. When forming a latent image using a multi-beam laser, when scanning in the main scanning direction on the photoreceptor using a polygon mirror, multiple rows (multiple lines) can be simultaneously formed in accordance with the number of lasers in one main scanning. Since scanning can be performed, latent image formation can be realized at higher speed even if the rotation speed of the polygon mirror and the laser output are the same as before. However, edge-emitting semiconductor lasers that have been used in the past are difficult to realize other than a one-dimensional array in the multi-beam structure, and the power consumption is large, so that the output and the lifetime are not reduced due to mutual thermal interference. Is difficult. Even if it is realized, a very complicated process is required, and a significant increase in cost is inevitable as compared with a single-element edge-emitting semiconductor laser. This tendency becomes more prominent as the number of beams increases, and it is difficult to cope with future image forming speedup. Needless to say, when a plurality of single-element edge-emitting semiconductor lasers are used, the number of optical systems is the same as the number of elements, and a significant increase in cost is inevitable.

一方、これらの問題を同時に解決する手段として、面発光レーザー素子(以下、VCSELと記す)をアレイ化した面発光レーザーアレイ(以下、VCSELアレイと記す)を書込み光源とすることが考えられる。VCSELは、レーザー光を基板に対して垂直に取り出すことが可能であるため、素子の高度な集積が容易である。また、VCSELはその発光領域が端面発光型レーザーと比較して大幅に小さい為、その消費電力は1/10以下である。   On the other hand, as means for simultaneously solving these problems, it is conceivable that a surface emitting laser array (hereinafter referred to as a VCSEL array) in which surface emitting laser elements (hereinafter referred to as VCSEL) are arrayed is used as a writing light source. The VCSEL can take out laser light perpendicularly to the substrate, so that high integration of elements is easy. Further, since the VCSEL has a light emission region that is significantly smaller than that of the edge-emitting laser, the power consumption is 1/10 or less.

アレイ化したVCSEL,すなわちVCSELアレイを画像形成に用いる場合、画像濃度の高い再現性を実現するためには、各VCSELの特性の均一化が重要な課題となる。各VCSELの特性が不均一である場合、出力画像に濃度むらが生じ、高品質な画像形成が妨げられる。   When an arrayed VCSEL, that is, a VCSEL array, is used for image formation, in order to achieve high image density reproducibility, it is important to make the characteristics of each VCSEL uniform. If the characteristics of each VCSEL are non-uniform, density unevenness occurs in the output image and high-quality image formation is prevented.

均一な特性のVCSELアレイを形成するために、第一に製造上の均一性の向上が課題として考えられる。より具体的には、メサ作製工程におけるメサ径の均一化や、VCSELの電流狭窄に酸化狭窄層を用いる場合、酸化狭窄径の均一化等が考えられる。   In order to form a VCSEL array having uniform characteristics, firstly, improvement in manufacturing uniformity is considered as an issue. More specifically, it is possible to make the mesa diameter uniform in the mesa manufacturing process, or to make the oxidized constriction diameter uniform when an oxide constriction layer is used for the current confinement of the VCSEL.

メサ径の均一化について、メサ構造形成方法として大きく分けてRIE等によるドライエッチング法、硫酸系エッチャントによるウェットエッチング法等が挙げられる。いずれの場合もVCSELアレイの中心部より周辺部のエッチングレートが高くなる傾向があり、即ち周辺部のメサは中心部のメサより小型化する傾向があると言える。メサ径が異なる場合、その後の電流狭窄層作製工程において均一な酸化狭窄径の作製が困難で、周辺部のVCSELと中心部のVCSELの初期特性において十分な均一性を確保することが困難となり、高精細な画像形成を妨げる恐れがある。   Regarding the mesa diameter uniformization, the mesa structure forming method is roughly classified into a dry etching method using RIE, a wet etching method using a sulfuric acid-based etchant, and the like. In either case, the peripheral etching rate tends to be higher than the central portion of the VCSEL array, that is, the peripheral mesa tends to be smaller than the central mesa. When the mesa diameters are different, it is difficult to produce a uniform oxidized constriction diameter in the subsequent current confinement layer production process, and it becomes difficult to ensure sufficient uniformity in the initial characteristics of the peripheral VCSEL and the central VCSEL, There is a risk of preventing high-definition image formation.

一方、何らかの方法により均一なメサ径を持つVCSELアレイの作製が可能になったとした場合においても、その後の酸化狭窄構造形成時においても周辺部のVCSELと中心部のVCSELの酸化狭窄径が不均一になる可能性がある。酸化狭窄層にAlAs層を用いる場合、一般にVCSELアレイの周辺部は、中心部と比較して高い酸化レートを有していることが知られている。即ち、VCSELアレイの酸化狭窄工程においては、周辺部の酸化狭窄径は中心部の酸化狭窄径と比較して小さくなる傾向がある。即ち、中心部のVCSELの発振閾値電流は周辺部のVCSELの発振閾値電流より高くなる可能性が高い。   On the other hand, even when a VCSEL array having a uniform mesa diameter can be manufactured by some method, the oxidized constriction diameters of the peripheral VCSEL and the central VCSEL are not uniform even in the subsequent formation of the oxidized constriction structure. There is a possibility. In the case where an AlAs layer is used as the oxidized constricting layer, it is generally known that the peripheral portion of the VCSEL array has a higher oxidation rate than the central portion. That is, in the oxidation confinement process of the VCSEL array, the oxidized constriction diameter in the peripheral portion tends to be smaller than the oxidized constriction diameter in the central portion. That is, the oscillation threshold current of the central VCSEL is likely to be higher than the oscillation threshold current of the peripheral VCSEL.

これらの課題を同時に解決する方法として、書込み用VCSELとして使用するVCSELアレイの周囲に光源として使用しないダミー素子を配置する方法が考えられ、これによって、上記製造工程上の均一性及び初期特性の均一性を確保することは可能である。   As a method of simultaneously solving these problems, a method of arranging a dummy element not used as a light source around a VCSEL array used as a writing VCSEL can be considered, and thereby uniformity in the manufacturing process and uniformity of initial characteristics can be considered. It is possible to ensure the sex.

しかし、書込み用光源としてのVCSELアレイに必要な特性の均一性を考慮した場合、実際の画像形成においては該VCSELアレイを連続して発光・消灯を繰り返すため、動作中の特性の均一化についても考慮しなければならない。VCSELアレイの動作中に特性の均一性を乱す主な要因としては、熱的クロストークが考えられる。複数のVCSELを密集してアレイ化する以上、これらの要因を完全に排除することは不可能であり、一定の熱的クロストークは常に存在するものとして対策を講じなければならない。   However, in consideration of the uniformity of characteristics required for a VCSEL array as a light source for writing, the VCSEL array is repeatedly lit and extinguished in actual image formation. Must be considered. Thermal crosstalk can be considered as the main factor that disturbs the uniformity of characteristics during the operation of the VCSEL array. As long as a plurality of VCSELs are densely arrayed, it is impossible to completely eliminate these factors, and measures must be taken on the assumption that a constant thermal crosstalk always exists.

即ち、VCSELアレイが例えば二次元VCSELアレイである場合、VCSELアレイの中心部に存在するVCSELは四方を他のVCSELにより囲まれているのに対し、周辺部に存在するVCSELアレイは三方若しくは二方のみ他のVCSELに隣接しているため、中心部のVCSELと周辺部のVCSELとでは熱的クロストークに差異が存在する。   That is, when the VCSEL array is, for example, a two-dimensional VCSEL array, the VCSEL present at the center of the VCSEL array is surrounded on all sides by other VCSELs, while the VCSEL array present at the periphery is three-way or two-way Since only the other VCSELs are adjacent to each other, there is a difference in thermal crosstalk between the central VCSEL and the peripheral VCSEL.

画像形成時においては、このようなVCSELアレイの中心部と周辺部の素子(VCSEL)の特性のばらつきによって、潜像の均一化が図れないという問題があった。   At the time of image formation, there has been a problem that the latent image cannot be made uniform due to variations in the characteristics of the VCSEL array at the center and peripheral elements (VCSEL).

(第1の形態)
本発明の第1の形態は、複数の面発光レーザー素子が配列された面発光レーザーアレイを有し、さらに、前記面発光レーザーアレイの周囲に、前記面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子と同一の活性層を有し、通電が可能で、かつレーザー光を外部に放出しない熱源素子が複数設けられていることを特徴とする光源装置である。
(First form)
The first aspect of the present invention includes a surface emitting laser array in which a plurality of surface emitting laser elements are arranged, and each surface emitting laser element of the surface emitting laser array is disposed around the surface emitting laser array. A light source device comprising a plurality of heat source elements that have the same active layer, can be energized, and do not emit laser light to the outside.

ここで、面発光レーザー素子は、一般に、例えば、半導体基板上に、第一及び第二反射鏡と、第一及び第二反射鏡にはさまれた活性層と、第一反射鏡上に該第一反射鏡を介して先記活性層に電流注入するための第一コンタクト層と、該コンタクト層に電気的に接続され、且つ活性層において発生したレーザー光を取り出すための射出口を備えた第一オーミック電極と、上記半導体基板に電気的に接続された第二オーミック電極とを有するものとして構成されている。   Here, the surface-emitting laser element generally includes, for example, a first and second reflecting mirrors, an active layer sandwiched between the first and second reflecting mirrors, and a first reflecting mirror on the semiconductor substrate. A first contact layer for injecting current into the active layer through the first reflecting mirror, and an emission port electrically connected to the contact layer and for extracting laser light generated in the active layer A first ohmic electrode and a second ohmic electrode electrically connected to the semiconductor substrate are included.

また、面発光レーザーアレイは、一次元面発光レーザーアレイでも良いし、二次元面発光レーザーアレイでも良い。   The surface emitting laser array may be a one-dimensional surface emitting laser array or a two-dimensional surface emitting laser array.

本発明の第1の形態では、複数の面発光レーザー素子が配列された面発光レーザーアレイを有し、さらに、前記面発光レーザーアレイの周囲に、前記面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子と同一の活性層を有し、通電が可能で、かつレーザー光を外部に放出しない熱源素子が複数設けられているので、面発光レーザーアレイの中心部と周辺部の面発光レーザー素子(VCSEL)の特性にばらつきが生じるのを有効に防止することができる。すなわち、中心部と周辺部の素子(VCSEL)の特性の均一化を図ることができる。   In the first embodiment of the present invention, a surface emitting laser array in which a plurality of surface emitting laser elements are arranged is provided, and each surface emitting laser element of the surface emitting laser array is arranged around the surface emitting laser array Since there are a plurality of heat source elements that have the same active layer, can be energized, and do not emit laser light to the outside, the surface emitting laser elements (VCSEL) in the central part and the peripheral part of the surface emitting laser array It is possible to effectively prevent variations in characteristics. That is, the characteristics of the element (VCSEL) in the central portion and the peripheral portion can be made uniform.

特に、上記面発光レーザーアレイが二次元面発光レーザーアレイである場合には、解像度が高く均一な潜像を形成することが可能となる。   In particular, when the surface emitting laser array is a two-dimensional surface emitting laser array, a uniform latent image with high resolution can be formed.

図1は本発明に係る光源装置の一例を示す図であり、図1の例では、面発光レーザーアレイ(VCSELアレイ)として二次元面発光レーザーアレイ(二次元VCSELアレイ)が用いられ、VCSELアレイの周囲に、VCSELアレイの周辺部のVCSELと中心部のVCSELの特性を均一にするために熱源素子が配置されている。   FIG. 1 is a diagram showing an example of a light source device according to the present invention. In the example of FIG. 1, a two-dimensional surface-emitting laser array (two-dimensional VCSEL array) is used as a surface-emitting laser array (VCSEL array). In order to make the characteristics of the VCSEL at the periphery of the VCSEL array and the VCSEL at the center of the VCSEL array uniform, heat source elements are arranged around the periphery of the.

なお、図1の例では、VCSELは、二次元VCSELアレイ上に規定された第一の基線上に等間隔に配列されており、更に、第一の基線上の各VCSELの中心を通り、第一の基線上に対し所定の角度θをなす第二の基線上にも等間隔に配列されている。この時、第二の基線上のVCSELの中心から第一の基線上への正射影点は等間隔にならなければならない。   In the example of FIG. 1, the VCSELs are arranged at equal intervals on the first baseline defined on the two-dimensional VCSEL array, and further pass through the center of each VCSEL on the first baseline. They are also arranged at equal intervals on a second base line having a predetermined angle θ with respect to the one base line. At this time, the orthogonal projection points from the center of the VCSEL on the second baseline to the first baseline must be equidistant.

画像形成時においては、VCSELだけでなく熱源素子も同時に通電・発熱させるため、VCSELアレイの周辺部のVCSELと中心部のVCSELの熱的クロストークは同等となり、VCSELアレイの各VCSELの初期状態の特性だけでなく駆動中の発光特性についても均一にすることができる。ただし、本発明における熱源素子は、VCSELアレイの各VCSELの特性を均一にすることが目的であり、画像形成に寄与することはなく、以下に示すような素子への通電・発熱が可能で外部へレーザー光を取り出すことができない構成でなければならない。   At the time of image formation, not only the VCSEL but also the heat source element is energized / heated at the same time. Therefore, the thermal crosstalk between the VCSEL at the periphery of the VCSEL array and the VCSEL at the center is equal, Not only the characteristics but also the light emission characteristics during driving can be made uniform. However, the heat source element in the present invention is intended to make the characteristics of each VCSEL of the VCSEL array uniform, and does not contribute to image formation. It must be configured so that the laser beam cannot be extracted.

VCSELは図2(a)に示すような構成を有している。図2(a)を参照すると、第一及び第二オーミック電極により電流注入され活性層で発生したレーザー光は、第一及び第二オーミック電極の間で共振・増幅され、射出口より外部へ取り出される。   The VCSEL has a configuration as shown in FIG. Referring to FIG. 2A, the laser light generated in the active layer by current injection by the first and second ohmic electrodes is resonated and amplified between the first and second ohmic electrodes, and taken out from the emission port. It is.

これに対し、本発明の第1の形態では、熱源素子は図2(b)あるいは図2(c)に示す様な構成を有しており、外部へレーザー光を取り出すことができない構造となっている。すなわち、図2(b)の例では、第一反射鏡上全面に第一オーミック電極が形成されており外部へはレーザー光は射出されない。また、図2(c)の例では、電流注入により活性層で発熱するが、第一反射鏡が除去されているために共振・増幅されず、従って、レーザー発振することはなく、外部にレーザー光を取り出すことはできない。   On the other hand, in the first embodiment of the present invention, the heat source element has a structure as shown in FIG. 2B or 2C, and has a structure in which laser light cannot be extracted to the outside. ing. That is, in the example of FIG. 2B, the first ohmic electrode is formed on the entire surface of the first reflecting mirror, and no laser light is emitted to the outside. In the example of FIG. 2 (c), heat is generated in the active layer by current injection. However, since the first reflecting mirror is removed, resonance and amplification are not caused, and therefore laser oscillation does not occur and laser is externally emitted. The light cannot be extracted.

このように、本発明の第1の形態における熱源素子は、活性層への電流注入が可能で外部へレーザー光を取り出すことができないものであれば、いかなる形態でも良く、図2(b),(c)に示した構成に限るものではないが、本発明においてはVCSELアレイの周辺部と中心部の熱的クロストークを同等とすることを目的としているため、VCSELと同等の発熱・放熱特性を有していることが望ましい。   As described above, the heat source element according to the first embodiment of the present invention may have any form as long as it can inject current into the active layer and cannot extract laser light to the outside. Although not limited to the configuration shown in (c), the present invention aims to equalize the thermal crosstalk between the peripheral portion and the central portion of the VCSEL array. It is desirable to have

(第2の形態)
本発明の第2の形態は、第1の形態の光源装置と、該光源装置の面発光レーザーアレイから放出されたレーザー光を走査する走査手段とを有していることを特徴とする光走査装置である。
(Second form)
According to a second aspect of the present invention, there is provided an optical scanning comprising: the light source device according to the first aspect; and scanning means for scanning a laser beam emitted from the surface emitting laser array of the light source device. Device.

より具体的に、この第2の形態の光走査装置は、面発光レーザーアレイと、面発光レーザーアレイより放出されたレーザー光を平行ビームに変換する手段と、該平行ビームを走査する走査手段と、走査された平行ビームより同一平面上に焦点が得られるよう変換する手段とを有している。   More specifically, the optical scanning device of the second embodiment includes a surface emitting laser array, means for converting laser light emitted from the surface emitting laser array into a parallel beam, and scanning means for scanning the parallel beam. And means for converting so that the focal point is obtained on the same plane from the scanned parallel beam.

図3は本発明の第2の形態の光走査装置の具体例を示す図であり、図3の例では、光走査装置は、二次元VCSELアレイ、コリメータレンズ(面発光レーザーアレイより放出されたレーザー光を平行ビームに変換する手段)、ポリゴンミラー(走査手段)、fθレンズ(走査された平行ビームより同一平面上に焦点が得られるよう変換する手段)より構成されている。   FIG. 3 is a diagram showing a specific example of the optical scanning device according to the second embodiment of the present invention. In the example of FIG. 3, the optical scanning device is a two-dimensional VCSEL array, a collimator lens (emitted from a surface emitting laser array). The laser beam is converted into a parallel beam, a polygon mirror (scanning unit), and an fθ lens (a unit that converts the scanned parallel beam so that a focal point is obtained on the same plane).

図3において、ポリゴンミラーの回転軸は紙面に対し垂直に設定されており、図1に示した二次元VCSELアレイの第一の基線は、主走査方向に対し垂直に(副走査方向に対し平行に)、即ち紙面に対し垂直に設定されている。また、コリメータレンズは、二次元VCSELアレイより放出されるあらゆるレーザー光を全て含む大きさに設計されている。なお、図3の光走査装置は、レーザー光を走査して感光体ドラムに画像を形成する画像形成装置に利用されるものとなっている。   In FIG. 3, the rotation axis of the polygon mirror is set perpendicular to the paper surface, and the first base line of the two-dimensional VCSEL array shown in FIG. 1 is perpendicular to the main scanning direction (parallel to the sub-scanning direction). In other words, it is set perpendicular to the paper surface. The collimator lens is designed to have a size that includes all the laser beams emitted from the two-dimensional VCSEL array. 3 is used in an image forming apparatus that scans a laser beam to form an image on a photosensitive drum.

図3の光走査装置では、二次元VCSELアレイより放出されたレーザー光は、コリメータレンズによって平行ビームに変換された後、走査手段としてのポリゴンミラーによって主走査方向に走査される。走査されたレーザー光はfθレンズによって感光体ドラム上の全ての位置において焦点が得られるように設定されている。   In the optical scanning device of FIG. 3, the laser light emitted from the two-dimensional VCSEL array is converted into a parallel beam by a collimator lens, and then scanned in the main scanning direction by a polygon mirror as scanning means. The scanned laser light is set so that the focal point is obtained at all positions on the photosensitive drum by the fθ lens.

実際の画像形成においては、ポリゴンミラーによって走査されたレーザー光は、図中左から右へ走査される。この時、二次元VCSELアレイは、画像情報に応じて図示しない駆動回路によって駆動されている。一回の主走査が完了するとそれと同期して直ちに副走査が開始されるが、従来の光走査装置においては一つの光源しか有していなかったため、一回の主走査で書込まれるのは1行であるから、副走査は1行分のみなされていた。これに対し、本発明においては、複数の光源(VCSEL)を有しているため、一回の主走査で光源の数に対応した行数を書込むことが可能である。従って、一回の副走査で走査される行数も同様にそれに対応した行数分実施される。   In actual image formation, laser light scanned by a polygon mirror is scanned from left to right in the figure. At this time, the two-dimensional VCSEL array is driven by a drive circuit (not shown) according to image information. When one main scan is completed, sub-scanning is started immediately in synchronization with it. However, since the conventional optical scanning apparatus has only one light source, 1 is written in one main scan. Since it is a line, the sub-scan was regarded as one line. On the other hand, since the present invention has a plurality of light sources (VCSEL), the number of rows corresponding to the number of light sources can be written in one main scan. Therefore, the number of rows scanned in one sub-scan is similarly implemented for the number of rows corresponding thereto.

本発明においては、レーザー光のピッチは、図1にaで示される間隔であるが、感光体ドラム上に照射されるビームスポットは一列ではなく、図1における第二の基線上のm番目のVCSELからのスポットは、第一の基線上のVCSELからのスポットよりmbだけオフセットを有している。従って、主走査時に画像情報を書込む際には、上記オフセットを考慮して実施されなければならない。   In the present invention, the pitch of the laser beam is the interval indicated by a in FIG. 1, but the beam spot irradiated on the photosensitive drum is not in a line, and the mth beam on the second base line in FIG. The spot from the VCSEL has an offset of mb from the spot from the VCSEL on the first baseline. Therefore, when writing image information during main scanning, the offset must be taken into consideration.

一般に、同等の光出力,ポリゴンミラー回転速度を有する光書込み系においては、レーザー本数がn本になった場合、感光体ドラム一回転に要する書込み時間は1/nとなり、従来と比較して大幅な高速書込みが可能となる。   In general, in an optical writing system having the same optical output and polygon mirror rotation speed, when the number of lasers is n, the writing time required for one rotation of the photosensitive drum is 1 / n, which is significantly larger than the conventional one. High-speed writing becomes possible.

(第3の形態)
本発明の第3の形態は、放出されるレーザー光が所定の偏波面を有する面発光レーザー素子が複数配列された面発光レーザーアレイを有し、さらに前記面発光レーザーアレイの周囲に、前記面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子から放出されるレーザー光の偏波面とは異なる偏波面のレーザー光を放出する熱源素子が複数設けられていることを特徴とする光源装置である。
(Third form)
According to a third aspect of the present invention, there is provided a surface-emitting laser array in which a plurality of surface-emitting laser elements in which emitted laser light has a predetermined plane of polarization is arranged, and the surface is arranged around the surface-emitting laser array. A light source device comprising a plurality of heat source elements that emit laser light having a polarization plane different from the polarization plane of laser light emitted from each surface emitting laser element of the light emitting laser array.

ここで、面発光レーザー素子は、一般に、例えば、半導体基板上に、第一及び第二反射鏡と、第一及び第二反射鏡にはさまれた活性層と、第一反射鏡上に該第一反射鏡を介して先記活性層に電流注入するための第一コンタクト層と、該コンタクト層に電気的に接続され、且つ活性層において発生したレーザー光を取り出すための射出口を備えた第一オーミック電極と、上記半導体基板に電気的に接続された第二オーミック電極とを有するものとして構成されている。   Here, the surface-emitting laser element generally includes, for example, a first and second reflecting mirrors, an active layer sandwiched between the first and second reflecting mirrors, and a first reflecting mirror on the semiconductor substrate. A first contact layer for injecting current into the active layer through the first reflecting mirror, and an emission port electrically connected to the contact layer and for extracting laser light generated in the active layer A first ohmic electrode and a second ohmic electrode electrically connected to the semiconductor substrate are included.

また、面発光レーーザアレイは、一次元面発光レーザーアレイでも良いし、二次元面発光レーザーアレイでも良い。   The surface emitting laser array may be a one-dimensional surface emitting laser array or a two-dimensional surface emitting laser array.

本発明の第3の形態では、放出されるレーザー光が所定の偏波面を有する面発光レーザー素子が複数配列された面発光レーザーアレイを有し、さらに該面発光レーザーアレイの周囲に、該面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子から放出されるレーザー光の偏波面とは異なる偏波面のレーザー光を放出する熱源素子が複数設けられているので、面発光レーザーアレイの中心部と周辺部の面発光レーザー素子(VCSEL)の特性にばらつきが生じるのを有効に防止することができる。すなわち、中心部と周辺部の素子(VCSEL)の特性の均一化を図ることができる。   In the third embodiment of the present invention, the laser light emitted has a surface-emitting laser array in which a plurality of surface-emitting laser elements each having a predetermined plane of polarization are arranged, and the surface is arranged around the surface-emitting laser array. There are multiple heat source elements that emit laser light with a polarization plane different from the plane of polarization of the laser light emitted from each surface emitting laser element of the light emitting laser array. Variations in the characteristics of the surface emitting laser element (VCSEL) can be effectively prevented. That is, the characteristics of the element (VCSEL) in the central portion and the peripheral portion can be made uniform.

特に、上記面発光レーザーアレイが二次元面発光レーザーアレイである場合には、解像度が高く均一な潜像を形成することが可能となる。   In particular, when the surface emitting laser array is a two-dimensional surface emitting laser array, a uniform latent image with high resolution can be formed.

前述した第1の形態の光源装置においては、熱源素子の構造をVCSELと異なる構成とすることによって、画像形成に寄与することなく熱源素子に通電することが可能となった。しかしながら、第1の形態の光源装置は、VCSELと熱源素子の構成が異なることにより、活性層で発生した熱の隣接するVCSELへの伝導、即ち隣接するVCSELとの熱的クロストークが異なるため、全てのVCSELの特性が均一にならない恐れがある。   In the light source device of the first embodiment described above, the heat source element can be energized without contributing to image formation by making the structure of the heat source element different from that of the VCSEL. However, since the light source device of the first form has different configurations of the VCSEL and the heat source element, conduction of heat generated in the active layer to the adjacent VCSEL, that is, thermal crosstalk with the adjacent VCSEL is different. There is a possibility that the characteristics of all the VCSELs are not uniform.

これに対し、第3の形態の光源装置においては、VCSELと熱源素子の層構成を同一にしているので、全てのVCSELの特性を均一にすることができる。   On the other hand, in the light source device of the third embodiment, the VCSEL and the heat source element have the same layer configuration, so that the characteristics of all the VCSELs can be made uniform.

なお、偏波面を規定する方法としては、メサ形状やレーザー射出口の形状を工夫することにより行なうことができるが、これ以外の方法によって行なうこともできる。   The method of defining the plane of polarization can be performed by devising the mesa shape or the shape of the laser emission port, but can also be performed by other methods.

(第4の形態)
本発明の第4の形態は、第3の形態の光源装置と、該光源装置からのレーザー光のうち、面発光レーザー素子から放出される所定の偏波面のレーザー光のみを透過する偏光手段と、前記レーザー光を走査する走査手段とを有していることを特徴とする走査装置である。
(4th form)
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the light source device according to the third aspect, and polarization means that transmits only the laser light having a predetermined polarization plane emitted from the surface emitting laser element out of the laser light from the light source device. And a scanning means for scanning with the laser beam.

より具体的に、この第4の形態の光走査装置は、面発光レーザーアレイと、該面発光レーザーアレイより放出されたレーザー光を平行ビームに変換する手段と、該平行ビームを走査する走査手段と、上記二次元面発光レーザーアレイと上記平行ビームを走査する手段との間に設けられた特定の偏波面のみを透過する機能を有する偏光子と、走査された平行ビームより同一平面上に焦点が得られるよう変換する手段とを有している。   More specifically, the optical scanning device of the fourth embodiment includes a surface emitting laser array, means for converting laser light emitted from the surface emitting laser array into a parallel beam, and scanning means for scanning the parallel beam. A polarizer having a function of transmitting only a specific plane of polarization provided between the two-dimensional surface-emitting laser array and the means for scanning the parallel beam, and focusing on the same plane from the scanned parallel beam. Means for converting so as to be obtained.

図4は本発明の第4の形態の光走査装置の具体例を示す図であり、図4の例では、光走査装置は、二次元VCSELアレイ、偏光手段(偏光子)、コリメータレンズ(面発光レーザーアレイより放出されたレーザー光を平行ビームに変換する手段)、ポリゴンミラー(走査手段)、fθレンズ(走査された平行ビームより同一平面上に焦点が得られるよう変換する手段)より構成されている。図4において、ポリゴンミラーの回転軸は紙面に対し垂直に設定されており、図1に示した二次元VCSELアレイの第一の基線は、主走査方向に対し垂直に(副走査方向に対し平行に)、即ち紙面に対し垂直に設定されている。また、偏光手段及びコリメータレンズは、二次元VCSELアレイより放出されるあらゆるレーザー光を全て含む大きさに設計されている。なお、図4の光走査装置は、レーザー光を走査して感光体ドラムに画像を形成する画像形成装置に利用されるものとなっている。   FIG. 4 is a diagram showing a specific example of the optical scanning device according to the fourth embodiment of the present invention. In the example of FIG. 4, the optical scanning device includes a two-dimensional VCSEL array, polarizing means (polarizer), collimator lens (surface). The laser beam emitted from the light emitting laser array is converted into a parallel beam, a polygon mirror (scanning unit), and an fθ lens (a unit that converts the scanned parallel beam so that a focal point is obtained on the same plane). ing. In FIG. 4, the rotation axis of the polygon mirror is set perpendicular to the paper surface, and the first base line of the two-dimensional VCSEL array shown in FIG. 1 is perpendicular to the main scanning direction (parallel to the sub-scanning direction). In other words, it is set perpendicular to the paper surface. The polarization means and the collimator lens are designed to have a size that includes all the laser beams emitted from the two-dimensional VCSEL array. 4 is used in an image forming apparatus that scans a laser beam to form an image on a photosensitive drum.

図4の光走査装置では、二次元VCSELレーザーアレイより放出されるレーザー光の光路上で、且つ二次元VCSELレーザーアレイと感光体との間に特定の偏波面を持つレーザー光のみを透過する性質を有する偏光手段を配置し、且つVCSELより放出されたレーザー光のみ偏光手段を透過するよう設定することにより、熱源素子より放出されたレーザー光のみを選択的に除去することができる。   In the optical scanning device shown in FIG. 4, only laser light having a specific polarization plane is transmitted on the optical path of the laser light emitted from the two-dimensional VCSEL laser array and between the two-dimensional VCSEL laser array and the photosensitive member. By arranging the polarizing means having the above and setting so that only the laser light emitted from the VCSEL is transmitted through the polarizing means, only the laser light emitted from the heat source element can be selectively removed.

この第4の形態の光走査装置は、第2の形態の光走査装置の構成と比較して若干複雑な構成を有しているが、上述したように、第3の形態の光源装置を用いていることから、第1の形態の光源装置を用いる第2の形態の光走査装置に比べて、より均一な画像形成が可能となる。   The optical scanning device according to the fourth embodiment has a slightly complicated configuration as compared with the configuration of the optical scanning device according to the second embodiment. As described above, the light scanning device according to the third embodiment is used. Therefore, a more uniform image can be formed as compared with the optical scanning device of the second form using the light source device of the first form.

なお、この第4の形態においても、潜像形成プロセスについては、第2の形態で説明したものと同様である。   In the fourth embodiment, the latent image forming process is the same as that described in the second embodiment.

(第5の形態)
本発明の第5の形態は、第2または第4の形態の光走査装置において、前記面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子から放出されるレーザー光の光出力を検知する受光手段と、該受光手段における光出力の検知結果に基づいて、前記面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子への注入電流を制御する制御手段と、画像形成時以外の時に、前記受光手段を面発光レーザーアレイから放出されるレーザー光の光路上に挿入する挿入手段とがさらに設けられていることを特徴としている。
(5th form)
According to a fifth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the second or fourth aspect, the light receiving means for detecting the light output of the laser light emitted from each surface emitting laser element of the surface emitting laser array, Control means for controlling the injection current to each surface emitting laser element of the surface emitting laser array based on the detection result of the light output in the light receiving means, and the light receiving means from the surface emitting laser array at a time other than image formation An insertion means for inserting the laser light into the optical path of the emitted laser light is further provided.

図5は第5の形態の光走査装置の具体例を示す図であり、図5の例では、光走査装置には、図4の構成例において、VCSELアレイ(例えば二次元VCSELアレイ)の各VCSELから放出されたレーザー光を検知する受光手段と、該受光手段をVCSELアレイと走査手段(ボリゴンミラー)との間に挿入する挿入手段(図示せず)とがさらに設けられている。   FIG. 5 is a diagram showing a specific example of the optical scanning device of the fifth embodiment. In the example of FIG. 5, the optical scanning device includes a VCSEL array (for example, a two-dimensional VCSEL array) in the configuration example of FIG. Light receiving means for detecting the laser light emitted from the VCSEL and insertion means (not shown) for inserting the light receiving means between the VCSEL array and the scanning means (boligon mirror) are further provided.

一般に半導体レーザーは、通電と共に徐々に出力が低下する現象が確認されており、この現象は多かれ少なかれあらゆる半導体レーザーについて当てはまる。レーザー出力の変動は、潜像形成における感光体上の電位むらとなって現れ、最終的には画像の濃度むらとなって観察される。従って、均一な濃度の画像を形成する際には、レーザー光出力を均一にしなければならない。   In general, it has been confirmed that the output of a semiconductor laser gradually decreases with energization, and this phenomenon is more or less applicable to any semiconductor laser. The fluctuation of the laser output appears as uneven electric potential on the photoconductor in the latent image formation, and is finally observed as uneven image density. Therefore, when an image having a uniform density is formed, the laser light output must be made uniform.

図5の例では、受光手段は、画像形成時には図5のaに示す光路外の位置にあるが、画像非形成時には、図示しない挿入手段(移動手段)によって図5のbに示す光路内の位置に挿入される。これによって、光路上に挿入された受光手段は、VCSELアレイの各VCSELから放出されるレーザー光の光出力を検知し、その結果に基づいて各VCSELへの注入電流を補正する。これにより、VCSELアレイの各VCSELから放出されるレーザー光出力を均一に保つことができる。   In the example of FIG. 5, the light receiving means is at a position outside the optical path shown in FIG. 5a during image formation. However, when the image is not formed, the light receiving means is placed in the optical path shown in FIG. Inserted in position. Thus, the light receiving means inserted in the optical path detects the optical output of the laser light emitted from each VCSEL of the VCSEL array, and corrects the injection current to each VCSEL based on the result. Thereby, the laser light output emitted from each VCSEL of the VCSEL array can be kept uniform.

このように、本発明の第5の形態では、第2または第4の形態の光走査装置において、前記面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子から放出されるレーザー光の光出力を検知する受光手段と、該受光手段における光出力の検知結果に基づいて、前記面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子への注入電流を制御する制御手段と、画像形成時以外の時に、前記受光手段を面発光レーザーアレイから放出されるレーザー光の光路上に挿入する挿入手段とがさらに設けられており、レーザー光出力を検知して面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子への注入電流を制御するので、面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子からのレーザー光出力を均一に保つことができて、均一な潜像を安定して形成することができる。   Thus, in the fifth aspect of the present invention, in the optical scanning device of the second or fourth aspect, light reception for detecting the light output of the laser light emitted from each surface emitting laser element of the surface emitting laser array. Means for controlling the injection current to each surface emitting laser element of the surface emitting laser array based on the detection result of the light output in the light receiving means, and the light receiving means at a time other than during image formation. An insertion means for inserting the laser light emitted from the light emitting laser array into the optical path is further provided to control the injection current to each surface emitting laser element of the surface emitting laser array by detecting the laser light output. The laser light output from each surface emitting laser element of the surface emitting laser array can be kept uniform, and a uniform latent image can be stably formed.

なお、図5の例では、図4の構成例に適用した場合を示したが、図3の構成例にも同様に適用できる。   In the example of FIG. 5, the case of applying to the configuration example of FIG. 4 is shown, but the same can be applied to the configuration example of FIG. 3.

(第6の形態)
本発明の第6の形態は、第2または第4の形態の光走査装置において、前記面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子から放出されるレーザー光の一部を反射し残りのレーザー光を透過させる光学手段(例えば、ハーフミラー)と、光学手段で反射されたレーザー光の光出力を検知する受光手段と、該受光手段における光出力の検知結果に基づいて、前記面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子への注入電流を制御する制御手段とがさらに設けられていることを特徴としている。
(Sixth form)
According to a sixth aspect of the present invention, in the optical scanning device of the second or fourth aspect, a part of the laser light emitted from each surface emitting laser element of the surface emitting laser array is reflected and the remaining laser light is reflected. Optical means (for example, a half mirror) to transmit, light receiving means for detecting the light output of the laser light reflected by the optical means, and each surface emitting laser array based on the detection result of the light output in the light receiving means Control means for controlling the injection current to the surface emitting laser element is further provided.

図6は第6の形態の光走査装置の具体例を示す図であり、図6の例では、光走査装置には、図4の構成例において、VCSELアレイ(例えば二次元VCSELアレイ)の各VCSELから放出されたレーザー光の一部を反射し、残りのレーザー光を透過させるハーフミラーと、ハーフミラーで反射されたレーザー光の光出力を検知する受光手段とがさらに設けられている。   FIG. 6 is a diagram showing a specific example of the optical scanning device according to the sixth embodiment. In the example of FIG. 6, each of the VCSEL arrays (for example, two-dimensional VCSEL arrays) in the configuration example of FIG. A half mirror that reflects part of the laser light emitted from the VCSEL and transmits the remaining laser light, and a light receiving means that detects the light output of the laser light reflected by the half mirror are further provided.

前述した第5の形態の光走査装置の構成においては、画像形成時において全てのレーザー光を潜像形成に用いることができる反面、受光手段の移動手段の設置や該受光手段の位置精度向上のために、構成が複雑になる恐れがあった。   In the configuration of the optical scanning device of the fifth embodiment described above, all the laser light can be used for forming a latent image during image formation, but on the other hand, it is possible to install the light receiving means and improve the positional accuracy of the light receiving means. Therefore, there is a risk that the configuration becomes complicated.

これに対し、第6の形態の光走査装置では、光学手段(ハーフミラー)によってレーザー光の一部を分離・反射し、反射光を受光手段で検出することにより、レーザー光の出力ロスは避けられないが、一切の移動手段(挿入手段)を設けることなく、各VCSELから放出されるレーザー光の光出力を検知し、各VCSELへの注入電流を補正して、各VCSELから放出されるレーザー光出力を均一に保つことができる。また、この第6の形態によれば、潜像形成中であっても光出力の検出が可能であり、潜像形成中に各VCSELのレーザー光出力が変動した場合であっても、注入電流の補正,レーザー光出力の調整が可能である。   On the other hand, in the optical scanning device of the sixth embodiment, a laser beam output loss is avoided by separating and reflecting a part of the laser beam by the optical means (half mirror) and detecting the reflected light by the light receiving means. The laser emitted from each VCSEL is detected by detecting the optical output of the laser light emitted from each VCSEL without correcting any moving means (insertion means) and correcting the injection current to each VCSEL. The light output can be kept uniform. Further, according to the sixth embodiment, it is possible to detect the light output even during the formation of the latent image, and even if the laser light output of each VCSEL fluctuates during the formation of the latent image, the injection current Correction and adjustment of the laser light output.

このように、本発明の第6の形態では、第2または第4の形態の光走査装置において、前記面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子から放出されるレーザー光の一部を反射し残りのレーザー光を透過させる光学手段(例えば、ハーフミラー)と、光学手段で反射されたレーザー光の光出力を検知する受光手段と、該受光手段における光出力の検知結果に基づいて、前記面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子への注入電流を制御する制御手段とがさらに設けられており、潜像形成中であってもレーザー光出力を検知して面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子への注入電流を制御するので、面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子からのレーザー光出力を均一に保つことができて、均一な潜像を安定して形成することができる。   As described above, in the sixth aspect of the present invention, in the optical scanning device of the second or fourth aspect, a part of the laser light emitted from each surface emitting laser element of the surface emitting laser array is reflected and remains. An optical means (for example, a half mirror) that transmits the laser light; a light receiving means that detects a light output of the laser light reflected by the optical means; and the surface emission based on a detection result of the light output in the light receiving means. Control means for controlling the injection current to each surface emitting laser element of the laser array is further provided, and each surface emitting laser element of the surface emitting laser array is detected by detecting the laser light output even during the latent image formation. Since the current injected into the surface is controlled, the laser light output from each surface emitting laser element of the surface emitting laser array can be kept uniform, and a uniform latent image can be stably formed. Can.

なお、図6の例では、図4の構成例に適用した場合を示したが、図3の構成例にも同様に適用できる。   In the example of FIG. 6, the case of applying to the configuration example of FIG. 4 is shown, but the same can be applied to the configuration example of FIG. 3.

(第7の形態)
本発明の第7の形態は、第5または第6の形態の光走査装置において、前記面発光レーザーアレイと前記受光手段との間に、所定の倍率でレーザー光を拡大する拡大手段がさらに設けられていることを特徴としている。
(7th form)
According to a seventh aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the fifth or sixth aspect, an enlarging means for enlarging laser light at a predetermined magnification is further provided between the surface emitting laser array and the light receiving means. It is characterized by being.

図7は第7の形態の光走査装置の具体例を示す図であり、図7の例では、図6の構成例において、ハーフミラーと受光手段との間に、VCSELアレイから放出されたレーザー光を所定の倍率で拡大する拡大手段(例えば拡大レンズ)が設けられ、受光手段は、拡大手段で拡大されたレーザー光の光出力を検知するように構成されている。   FIG. 7 is a diagram showing a specific example of the optical scanning device of the seventh embodiment. In the example of FIG. 7, in the configuration example of FIG. 6, the laser emitted from the VCSEL array between the half mirror and the light receiving means. A magnifying means (for example, a magnifying lens) for magnifying light at a predetermined magnification is provided, and the light receiving means is configured to detect the light output of the laser light magnified by the magnifying means.

VCSELアレイ(二次元VCSELアレイ)の各VCSELから放出される各レーザー光は、実際には互いの間隔が狭いため、各VCSELから同時にレーザー光が出射されるとき、受光手段においてそれぞれのレーザー光を正確に分離して検出するのは難しい。従って、前述した第5,第6の形態において、受光手段で各VCSELからの個々のレーザー光を検出する場合、VCSELアレイの各VCSELをそれぞれ個別に(例えば順次に)駆動する必要があった。   Since each laser beam emitted from each VCSEL of the VCSEL array (two-dimensional VCSEL array) is actually close to each other, when each laser beam is emitted simultaneously from each VCSEL, each laser beam is emitted by the light receiving means. It is difficult to accurately separate and detect. Therefore, in the above-described fifth and sixth embodiments, when detecting the individual laser beams from each VCSEL by the light receiving means, it is necessary to drive each VCSEL of the VCSEL array individually (for example, sequentially).

これに対し、この第7の形態では、VCSELアレイの各VCSELからのレーザー光のビームピッチを拡大手段(拡大レンズ)によって拡大しているため、各VCSELが同時に駆動され、各VCSELから同時にレーザー光が出射されても、受光手段においてそれぞれのレーザー光を正確に分離して検知することができる。   On the other hand, in the seventh embodiment, since the beam pitch of the laser light from each VCSEL of the VCSEL array is enlarged by the magnifying means (magnifying lens), each VCSEL is driven at the same time, and the laser light is simultaneously emitted from each VCSEL. Even if is emitted, each laser beam can be accurately separated and detected by the light receiving means.

なお、図7の例においては、図6の構成に拡大レンズを追加して、個々のレーザー光を分離・検知しているが、図5の構成に拡大レンズを追加した構成であっても構わない。その場合、画像形成時においては、拡大レンズは、受光手段とともに、図5のaに示す光路外の位置にあり、画像非形成時においては、拡大レンズは、図示しない挿入手段によって図5のbに示す光路内の位置に受光手段と連動して挿入されなければならない。   In the example of FIG. 7, a magnifying lens is added to the configuration of FIG. 6 to separate and detect individual laser beams. However, a configuration in which a magnifying lens is added to the configuration of FIG. Absent. In that case, when the image is formed, the magnifying lens is located at the position outside the optical path shown in FIG. 5a together with the light receiving means. Must be inserted in a position in the optical path shown in FIG.

(第8の形態)
本発明の第8の形態は、第2,第4乃至第7のいずれかの形態の光走査装置において、主走査方向終端に1回の主走査終了を検知する主走査終了検知手段がさらに設けられており、主走査終了検知手段で検知された主走査終了検知信号と同期して副走査が行なわれるようになっていることを特徴としている。
(8th form)
According to an eighth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the second, fourth to seventh aspects, a main scanning end detecting means for detecting the end of one main scanning is further provided at the end of the main scanning direction. The sub-scan is performed in synchronization with the main-scan end detection signal detected by the main-scan end detection means.

図8は第8の形態の光走査装置の具体例を示す図であり、図8の例では、図4の光走査装置において、主走査方向終端に、主走査終了検知手段としての光センサが設けられている。   FIG. 8 is a diagram showing a specific example of the optical scanning device of the eighth embodiment. In the example of FIG. 8, in the optical scanning device of FIG. 4, an optical sensor as main scanning end detection means is provided at the end of the main scanning direction. Is provided.

電子写真においては、図8におけるポリゴンミラー(走査手段)による主走査が終了した後、感光体ドラムを副走査方向に所定の量走査することの繰り返しによって画像形成がなされている。従って、主走査と副走査はあらかじめ決められたタイミングによって行われているが、ポリゴンミラーの回転むらにより上記タイミングにずれが生じ、1つの画像分の主走査を完了する間にそのずれが蓄積し、高品質な画像形成を妨げる恐れがある。   In electrophotography, after main scanning by the polygon mirror (scanning means) in FIG. 8 is completed, image formation is performed by repeatedly scanning the photosensitive drum by a predetermined amount in the sub-scanning direction. Therefore, the main scanning and the sub-scanning are performed at a predetermined timing. However, the timing is shifted due to uneven rotation of the polygon mirror, and the shift is accumulated while the main scanning for one image is completed. There is a risk that high-quality image formation may be hindered.

これに対し、第8の形態においては、主走査方向終端に、走査されたレーザー光を検知する主走査終了検知手段(図8の光センサ)を設け、図8において破線で示した位置にレーザー光が到達すると、光センサから1回の主走査終了の信号が発せられ、該信号と同期して副走査を行うことにより(感光体ドラムの副走査方向への走査制御を行なうことにより)、ポリゴンミラーの回転むらによる画像品質の低下を防止することができ、高品質な画像形成を行うことができる。   On the other hand, in the eighth embodiment, main scanning end detection means (photosensor in FIG. 8) for detecting the scanned laser light is provided at the end of the main scanning direction, and the laser is located at the position indicated by the broken line in FIG. When the light arrives, a single main scanning end signal is emitted from the optical sensor, and by performing sub-scanning in synchronization with the signal (by performing scanning control of the photosensitive drum in the sub-scanning direction), It is possible to prevent deterioration in image quality due to uneven rotation of the polygon mirror, and high-quality image formation can be performed.

なお、第8の形態において、潜像形成プロセスについては、副走査の実施を主走査終了検知手段より得られる主走査終了の信号をトリガとして行う以外は、第2の形態で説明したものと同様である。   In the eighth embodiment, the latent image forming process is the same as that described in the second embodiment, except that the execution of sub-scanning is triggered by a main scanning end signal obtained from the main scanning end detection means. It is.

また、図8の例では、図4の構成例に適用した場合を示したが、図3,図5,図6,図7の構成例にも、同様に適用できる。   Further, in the example of FIG. 8, the case of applying to the configuration example of FIG. 4 is shown, but the present invention can be similarly applied to the configuration examples of FIGS. 3, 5, 6, and 7.

(第9の形態)
本発明の第9の形態は、第2,第4乃至第8のいずれかの形態の光走査装置が用いられることを特徴とする画像形成装置(電子写真装置)である。
(9th form)
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus (electrophotographic apparatus) using the optical scanning device according to any one of the second, fourth to eighth aspects.

ここで、画像形成装置としては、例えば、複写機,プリンタ,ファクシミリ、あるいは、これらの複合機などが挙げられる。   Here, examples of the image forming apparatus include a copying machine, a printer, a facsimile machine, or a multifunction machine of these.

図9は第9の形態の画像形成装置(電子写真装置)の具体例を示す図であり、図9において、光走査装置には、第2,第4,第5,第6,第7,第8のいずれかの形態の光走査装置が用いられている。   FIG. 9 is a diagram showing a specific example of the image forming apparatus (electrophotographic apparatus) of the ninth embodiment. In FIG. 9, the optical scanning device includes second, fourth, fifth, sixth, seventh, The optical scanning device of any one of the eighth forms is used.

以下に、図9の画像形成装置(電子写真装置)を用いた画像形成プロセス(電子写真形成プロセス)を示す。   The image forming process (electrophotographic forming process) using the image forming apparatus (electrophotographic apparatus) shown in FIG. 9 will be described below.

図9の電子写真装置では、帯電ユニットにより感光体ドラム上を一様に帯電した後、光走査装置により潜像を形成する。潜像形成プロセスについては第2の形態で説明したものと同様である。潜像が形成された後、電荷により形成された潜像に現像ユニットによりトナー現像を施す。次いで、図示しない給紙ユニットにより供給された記録紙に、転写ユニットによりトナー画像を転写する。そして、記録紙上に転写されたトナー画像を図示しない定着ユニットにより熱定着し、電子写真画像形成が完了する。一方、トナー画像を転写した感光体ドラム上の潜像を除電ユニットにより消去した後、感光体ドラム上に残留したトナーをクリーニングユニットにより除去する。以上のプロセスを繰り返し実行することで、電子写真画像を連続且つ高速に出力することができる。   In the electrophotographic apparatus of FIG. 9, the photosensitive drum is uniformly charged by the charging unit, and then a latent image is formed by the optical scanning device. The latent image forming process is the same as that described in the second embodiment. After the latent image is formed, the developing unit performs toner development on the latent image formed by the charge. Next, the toner image is transferred by a transfer unit onto a recording sheet supplied by a paper supply unit (not shown). Then, the toner image transferred onto the recording paper is thermally fixed by a fixing unit (not shown), and the electrophotographic image formation is completed. On the other hand, after the latent image on the photosensitive drum to which the toner image has been transferred is erased by the static eliminator unit, the toner remaining on the photosensitive drum is removed by the cleaning unit. By repeatedly executing the above process, it is possible to output electrophotographic images continuously and at high speed.

実施例1は、第4の形態の光走査装置(具体的には、図4の光走査装置)を用いた画像形成装置(電子写真装置)に関するものである。光源装置を構成するVCSELには、図10に示すように、第一反射鏡としてAl0.9Ga0.1As/Al0.3Ga0.7As p−DBR、第二反射鏡としてAlAs/Al0.3Ga0.7As n−DBR、スペーサ層としてGaInP、活性層としてGaInP障壁層を含むInGaAsP TQWを用い、半導体基板としてn−GaAs (100)基板、第一電極としてAu,Zn,Crを含有するオーミック電極、第二電極としてAu,Ge,Niを含有するオーミック電極を用いた。なお、活性層中に含まれるInGaAsPは、発振波長が780nmになるよう組成を調整している。 Example 1 relates to an image forming apparatus (electrophotographic apparatus) using the optical scanning device of the fourth mode (specifically, the optical scanning device of FIG. 4). As shown in FIG. 10, the VCSEL constituting the light source device includes Al 0.9 Ga 0.1 As / Al 0.3 Ga 0.7 As p-DBR as the first reflecting mirror and AlAs as the second reflecting mirror. / Al 0.3 Ga 0.7 As n-DBR, GaInP as a spacer layer, InGaAsP TQW including a GaInP barrier layer as an active layer, an n-GaAs (100) substrate as a semiconductor substrate, Au, Zn as a first electrode , Cr containing ohmic electrode, and the second electrode using Au, Ge, Ni containing ohmic electrode. Note that the composition of InGaAsP contained in the active layer is adjusted so that the oscillation wavelength is 780 nm.

また、二次元VCSELアレイにおける配列について、4,800dpi用のVCSELアレイを設計する場合、図11におけるaは一義的に決定され、5.3μmとなる。b及びθについてはtanθ=b/aなる関係を満たしていれば任意に決定することができ、例えば、b=60μmとするとθ=85°である。第二の基線(θ=85°)上に4素子配列すると、c=21.2μmとなり、更に第二の基線を8本設定すると、該二次元VCSELアレイに含まれる全素子数は32個となる。   Further, regarding the arrangement in the two-dimensional VCSEL array, when a 4,800 dpi VCSEL array is designed, a in FIG. 11 is uniquely determined to be 5.3 μm. b and θ can be arbitrarily determined as long as the relationship of tan θ = b / a is satisfied. For example, when b = 60 μm, θ = 85 °. When four elements are arranged on the second base line (θ = 85 °), c = 21.2 μm, and when eight second base lines are set, the total number of elements included in the two-dimensional VCSEL array is 32 pieces. Become.

また、図11の例では、二次元VCSELアレイ中の個々のVCSELは、第一の基線に対し長辺が平行となる楕円形をなしており、熱源素子は第一の基線に対し長辺が垂直となる楕円形をなしている。   In the example of FIG. 11, each VCSEL in the two-dimensional VCSEL array has an oval shape whose long side is parallel to the first base line, and the heat source element has a long side with respect to the first base line. It has a vertical oval shape.

一方、図4に示されている偏光手段(偏光素子)は、VCSELから放出されるレーザー光の透過率が最大となるよう偏波面が調整されており、その時、熱源素子から放出されるレーザー光の偏波面は偏光手段の偏光方向に対し垂直であるため透過率は0となる。   On the other hand, the polarization means (polarization element) shown in FIG. 4 has its polarization plane adjusted so that the transmittance of the laser light emitted from the VCSEL is maximized, and at that time, the laser light emitted from the heat source element. Since the polarization plane is perpendicular to the polarization direction of the polarization means, the transmittance is zero.

図4において、ポリゴンミラーが正六角形であり12,000rpmで回転している場合、ポリゴンミラーの一つの反射面により反射したレーザー光は副走査方向に1回走査されるから、ポリゴンミラー1回転につき6ライン走査される。従って1ビームのレーザーを用いる場合、A4横サイズの画像(39,600ライン)を走査するには約33秒必要であり、このときの出力速度は1.8シート/分(A4横)となる。これに対し、本実施例1で示した二次元VCSELアレイ(発光素子数:32個)を用いた場合、同時に32ラインを走査することができ、出力速度は58.1シート/分となる。   In FIG. 4, when the polygon mirror is a regular hexagon and is rotated at 12,000 rpm, the laser beam reflected by one reflecting surface of the polygon mirror is scanned once in the sub-scanning direction. 6 lines are scanned. Therefore, when using a 1-beam laser, it takes about 33 seconds to scan an A4 landscape image (39,600 lines), and the output speed at this time is 1.8 sheets / minute (A4 landscape). . On the other hand, when the two-dimensional VCSEL array (number of light emitting elements: 32) shown in the first embodiment is used, 32 lines can be scanned simultaneously, and the output speed is 58.1 sheets / minute.

本実施例で用いた二次元VCSELアレイを用いる場合、画像記録中、熱源素子をも点灯させるため、周辺部と中心部のVCSELの熱的クロストークは均一になり、均一な画像形成が可能となる。
When the two-dimensional VCSEL array used in this embodiment is used, the heat source elements are also turned on during image recording, so that the thermal crosstalk between the peripheral and central VCSELs is uniform, and uniform image formation is possible. Become.

本発明に係る光源装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the light source device which concerns on this invention. 面発光レーザー素子,熱源素子の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a surface emitting laser element and a heat-source element. 本発明の第2の形態の光走査装置の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the optical scanning device of the 2nd form of this invention. 本発明の第4の形態の光走査装置の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the optical scanning device of the 4th form of this invention. 第5の形態の光走査装置の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the optical scanning device of a 5th form. 第6の形態の光走査装置の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the optical scanning device of the 6th form. 第7の形態の光走査装置の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the optical scanning device of a 7th form. 第8の形態の光走査装置の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the optical scanning device of an 8th form. 第9の形態の画像形成装置(電子写真装置)の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the image forming apparatus (electrophotographic apparatus) of the 9th form. 実施例1で用いた面発光レーザー素子を示す図である。1 is a diagram showing a surface emitting laser element used in Example 1. FIG. 実施例1で用いた二次元面発光レーザーアレイを示す図である。1 is a diagram showing a two-dimensional surface emitting laser array used in Example 1. FIG.

Claims (7)

放出されるレーザー光が所定の偏波面を有する面発光レーザー素子が複数配列された面発光レーザーアレイを有し、さらに前記面発光レーザーアレイの周囲に、前記面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子から放出されるレーザー光の偏波面とは異なる偏波面のレーザー光を放出する熱源素子が複数設けられている光源装置と、該光源装置からのレーザー光のうち、面発光レーザー素子から放出される所定の偏波面のレーザー光のみを透過する偏光手段と、前記レーザー光を走査する走査手段とを有していることを特徴とする光走査装置A surface-emitting laser array in which a plurality of surface-emitting laser elements each having a predetermined polarization plane of emitted laser light are arranged, and each surface-emitting laser element of the surface-emitting laser array is provided around the surface-emitting laser array a light source device that provided a plurality heat source device which emits laser light of different polarization plane is the plane of polarization of the laser light emitted from, among the laser beam from the light source device is emitted from the surface emitting laser element An optical scanning device comprising: polarization means that transmits only laser light having a predetermined polarization plane; and scanning means that scans the laser light . 請求項1記載の光走査装置において、前記面発光レーザーアレイは、二次元面発光レーザーアレイであることを特徴とする光走査装置The optical scanning apparatus according to claim 1, wherein the surface emitting laser array, an optical scanning device which is a two-dimensional surface emitting laser array. 請求項1または請求項2記載の光走査装置において、前記面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子から放出されるレーザー光の光出力を検知する受光手段と、該受光手段における光出力の検知結果に基づいて、前記面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子への注入電流を制御する制御手段と、画像形成時以外の時に、前記受光手段を面発光レーザーアレイから放出されるレーザー光の光路上に挿入する挿入手段とがさらに設けられていることを特徴とする光走査装置。 The optical scanning apparatus according to claim 1 or claim 2, wherein a light receiving means for detecting the optical output of the laser light emitted from the surface-emitting laser element of the surface-emitting laser array, the detection result of the light output at the light receiving means Based on the control means for controlling the injection current to each surface emitting laser element of the surface emitting laser array, and the light receiving means on the optical path of the laser light emitted from the surface emitting laser array at a time other than during image formation An optical scanning device, further comprising an insertion means for insertion into the optical scanning device. 請求項1または請求項2記載の光走査装置において、前記面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子から放出されるレーザー光の一部を反射し残りのレーザー光を透過させる光学手段と、光学手段で反射されたレーザー光の光出力を検知する受光手段と、該受光手段における光出力の検知結果に基づいて、前記面発光レーザーアレイの各面発光レーザー素子への注入電流を制御する制御手段とがさらに設けられていることを特徴とする光走査装置。 The optical scanning apparatus according to claim 1 or claim 2, wherein an optical means for transmitting the reflected remaining laser beam a portion of the emitted laser light from the surface-emitting laser element of the surface-emitting laser array, optical means A light receiving means for detecting the light output of the laser light reflected by the light receiving means, and a control means for controlling an injection current to each surface emitting laser element of the surface emitting laser array based on a light output detection result in the light receiving means; Is further provided. 請求項3または請求項4記載の光走査装置において、前記面発光レーザーアレイと前記受光手段との間に、所定の倍率でレーザー光を拡大する拡大手段がさらに設けられていることを特徴とする光走査装置。 5. The optical scanning device according to claim 3 , further comprising an enlarging means for enlarging laser light at a predetermined magnification between the surface emitting laser array and the light receiving means. Optical scanning device. 請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の光走査装置において、主走査方向終端に1回の主走査終了を検知する主走査終了検知手段がさらに設けられており、主走査終了検知手段で検知された主走査終了検知信号と同期して副走査が行なわれるようになっていることを特徴とする光走査装置。 The optical scanning apparatus according to any one of claims 1 to 5, a main scanning end detection means is further provided for detecting the main scanning end once in the main scanning direction end, the main scanning end detection An optical scanning device characterized in that sub-scanning is performed in synchronization with a main-scanning end detection signal detected by the means. 請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の光走査装置が用いられることを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus comprising the optical scanning device is used according to any one of claims 1 to 6.
JP2005000564A 2005-01-05 2005-01-05 Optical scanning apparatus and image forming apparatus Expired - Fee Related JP4680604B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005000564A JP4680604B2 (en) 2005-01-05 2005-01-05 Optical scanning apparatus and image forming apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005000564A JP4680604B2 (en) 2005-01-05 2005-01-05 Optical scanning apparatus and image forming apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006190758A JP2006190758A (en) 2006-07-20
JP4680604B2 true JP4680604B2 (en) 2011-05-11

Family

ID=36797700

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005000564A Expired - Fee Related JP4680604B2 (en) 2005-01-05 2005-01-05 Optical scanning apparatus and image forming apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4680604B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4300245B2 (en) 2006-08-25 2009-07-22 キヤノン株式会社 Optical element equipped with multilayer reflector, surface emitting laser
JP5582460B2 (en) * 2007-07-13 2014-09-03 株式会社リコー Surface emitting laser array, optical scanning device, and image forming apparatus
KR100953559B1 (en) 2007-12-13 2010-04-21 한국전자통신연구원 Wavelength tunable semiconductor laser apparatus
CN102334251B (en) * 2009-02-25 2013-05-29 皇家飞利浦电子股份有限公司 Output power stabilization for laser diodes using the photon-cooling dependent laser voltage

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02237187A (en) * 1989-03-10 1990-09-19 Hitachi Ltd Semiconductor laser device
JPH07209595A (en) * 1994-01-25 1995-08-11 Ricoh Co Ltd Semiconductor laser array recording device
JPH09172218A (en) * 1995-10-31 1997-06-30 Hewlett Packard Co <Hp> Vertical resonance type surface luminescence laser with constant polarization direction
JPH10109440A (en) * 1996-08-12 1998-04-28 Fuji Xerox Co Ltd Image recording device
JP2002329936A (en) * 2001-05-01 2002-11-15 Furukawa Electric Co Ltd:The Semiconductor laser array
JP2003140069A (en) * 2001-10-30 2003-05-14 Panasonic Communications Co Ltd Optical scanner and its adjusting method
JP2004241664A (en) * 2003-02-07 2004-08-26 Hitachi Printing Solutions Ltd Laser light source apparatus for electrophotographic apparatus

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02237187A (en) * 1989-03-10 1990-09-19 Hitachi Ltd Semiconductor laser device
JPH07209595A (en) * 1994-01-25 1995-08-11 Ricoh Co Ltd Semiconductor laser array recording device
JPH09172218A (en) * 1995-10-31 1997-06-30 Hewlett Packard Co <Hp> Vertical resonance type surface luminescence laser with constant polarization direction
JPH10109440A (en) * 1996-08-12 1998-04-28 Fuji Xerox Co Ltd Image recording device
JP2002329936A (en) * 2001-05-01 2002-11-15 Furukawa Electric Co Ltd:The Semiconductor laser array
JP2003140069A (en) * 2001-10-30 2003-05-14 Panasonic Communications Co Ltd Optical scanner and its adjusting method
JP2004241664A (en) * 2003-02-07 2004-08-26 Hitachi Printing Solutions Ltd Laser light source apparatus for electrophotographic apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006190758A (en) 2006-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
USRE45945E1 (en) Image forming apparatus and scanning unit to scan a target surface using light fluxes
US20080055672A1 (en) Optical scanning device and image forming apparatus
JP5224161B2 (en) Optical scanning apparatus and image forming apparatus
JP2008107554A (en) Optical scanner and image forming apparatus
JP5407880B2 (en) Optical scanning apparatus and image forming apparatus
JP2007109929A (en) Driver and driving method for two-dimensional vcsel array, image forming method, optical scanner, and image forming apparauts
JP4590166B2 (en) Optical scanning device and image forming apparatus using the same
JP4680604B2 (en) Optical scanning apparatus and image forming apparatus
JP2004233824A (en) Multibeam scanner
JP2007158153A (en) Surface light emitting laser element, process for fabrication thereof, 2d surface light emitting laser array, optical scanner and image forming device
JP4896440B2 (en) Two-dimensional surface emitting laser array, optical scanning device, and image forming apparatus
JP2005189580A (en) Optical scanner and image forming apparatus
JP2008224943A (en) Optical scanner and image forming apparatus using the same
JP5505618B2 (en) Light source device, optical scanning device, and image forming apparatus
JP4970137B2 (en) Optical scanning apparatus and image forming apparatus
JP4393278B2 (en) Two-dimensional surface-emitting laser array, optical scanning device, and electrophotographic device
JP4944421B2 (en) Multi-beam optical scanning method and optical scanning device using the same
JP5163923B2 (en) Image forming method
JP2008275711A (en) Optical scanner and image forming apparatus
JP2009069270A (en) Optical scanner and image forming apparatus
JP2016127175A (en) Surface-emitting laser array, optical scanner, image formation device and laser device
JP2004223754A (en) Image formation device
JP2008281664A (en) Optical scanning device and image forming apparatus
JP5062702B2 (en) Two-dimensional surface-emitting laser array, optical scanning device, and electrophotographic device
JP2008185959A (en) Optical scanning device and image forming device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20071221

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100827

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100914

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101109

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110201

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110203

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4680604

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140210

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees