JP5397633B2 - Optical scanning apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、偏光方向が異なる光を分離する偏光分離デバイスを有する光走査装置、及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。 The present invention relates to an optical scanning apparatus and an image forming apparatus, and more particularly to an optical scanning apparatus having a polarization separation device that separates light having different polarization directions, and an image forming apparatus including the optical scanning apparatus.
電子写真の画像記録では、レーザを用いた画像形成装置が広く用いられている。この場合、画像形成装置は光走査装置を備え、感光性を有するドラム(以下では、「感光体ドラム」という)の軸方向に光偏向器(例えば、ポリゴンミラー)を用いてレーザ光を走査しつつ、ドラムを回転させ、ドラムの表面に潜像を形成する方法が一般的である。 In electrophotographic image recording, an image forming apparatus using a laser is widely used. In this case, the image forming apparatus includes an optical scanning device, and scans laser light using an optical deflector (for example, a polygon mirror) in the axial direction of a photosensitive drum (hereinafter referred to as “photosensitive drum”). In general, a method of rotating the drum and forming a latent image on the surface of the drum is common.
近年、画像形成装置において、カラー化及び高速化が進み、感光体ドラムを複数(通常は4つ)有するタンデム方式の画像形成装置が普及してきている。 In recent years, color formation and speeding-up have progressed in image forming apparatuses, and tandem type image forming apparatuses having a plurality (usually four) photosensitive drums have become widespread.
複数の感光体ドラムを有する画像形成装置では、感光体ドラム毎に光源を有していた。例えば、感光体ドラムが4つの場合には、4つの光源を有していた。 An image forming apparatus having a plurality of photosensitive drums has a light source for each photosensitive drum. For example, when there are four photosensitive drums, four light sources are provided.
近年、画像形成装置の更なる小型化及び低コスト化が要求され、それに伴い、光走査装置に対しても、小型化及び低コスト化が要求されている。 In recent years, further downsizing and cost reduction of image forming apparatuses have been demanded, and accordingly, downsizing and cost reduction have been demanded for optical scanning apparatuses.
そこで、複数の感光体ドラムを有する画像形成装置に用いられる光走査装置における光源の数を減らす試みが提案された(例えば、特許文献1又は特許文献2参照)。 Therefore, an attempt has been proposed to reduce the number of light sources in an optical scanning device used in an image forming apparatus having a plurality of photosensitive drums (see, for example, Patent Document 1 or Patent Document 2).
しかしながら、特許文献1及び特許文献2に開示されている光走査装置では、更なる小型化を図ろうとすると、高コスト化あるいは走査精度の低下を招くおそれがあった。
However, in the optical scanning devices disclosed in Patent Document 1 and
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第1の目的は、高コスト化及び走査精度の低下を招くことなく、小型化を図ることができる光走査装置を提供することにある。 The present invention has been made under such circumstances, and a first object of the invention is to provide an optical scanning device that can be miniaturized without increasing cost and reducing scanning accuracy. .
また、本発明の第2の目的は、高コスト化及び画像品質の低下を招くことなく、小型化を図ることができる画像形成装置を提供することにある。 A second object of the present invention is to provide an image forming apparatus that can be reduced in size without causing an increase in cost and a decrease in image quality.
本発明は、第1の観点からすると、少なくとも4つ被走査面を光走査する光走査装置であって、少なくとも1つの発光部を有する単一の光源と;該光源から射出される光束の光路上に配置され、互いに直交する第1の偏光方向及び第2の偏光方向が外部信号によって時系列で交互に選択され、該選択された偏光方向の直線偏光を射出する偏光切換素子と;前記偏光切換素子からの光束を、その偏光状態を維持したまま第1光束と第2光束とに分離するビームスプリッタと;前記ビームスプリッタで分離された前記第1光束及び前記第2光束をそれぞれ偏向する光偏向器と;前記光偏向器で偏向された前記第1光束を偏光方向に応じて透過もしくは反射する第1の偏光分離素子と、前記光偏向器で偏向された前記第2光束を偏光方向に応じて透過もしくは反射する第2の偏光分離素子とを含む走査光学系と;を備え、前記第1の偏光方向の前記第1光束、前記第1の偏光方向の前記第2光束、前記第2の偏光方向の前記第1光束、及び前記第2の偏光方向の前記第2光束が、時系列で対応する被走査面の有効走査範囲を光走査する光走査装置である。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical scanning device that optically scans at least four scanned surfaces, a single light source having at least one light emitting section; and light of a light beam emitted from the light source; A polarization switching element that is arranged on the road and alternately selects a first polarization direction and a second polarization direction that are orthogonal to each other in time series by an external signal, and emits linearly polarized light in the selected polarization direction; A beam splitter that separates the light beam from the switching element into a first light beam and a second light beam while maintaining the polarization state; and light that respectively deflects the first light beam and the second light beam separated by the beam splitter. A deflector; a first polarization separation element that transmits or reflects the first light beam deflected by the optical deflector according to a polarization direction; and the second light beam deflected by the optical deflector in a polarization direction. Depending on Or a scanning optical system including a second polarization separation element that reflects, the first light flux in the first polarization direction, the second light flux in the first polarization direction, and the second polarization direction. The first light beam and the second light beam in the second polarization direction optically scan the effective scanning range of the surface to be scanned corresponding in time series.
これによれば、高コスト化及び走査精度の低下を招くことなく、小型化を図ることができる。 Accordingly, it is possible to reduce the size without increasing the cost and reducing the scanning accuracy.
本発明は、第2の観点からすると、少なくとも4つの像担持体と;前記少なくとも4つの像担持体に対して画像情報に応じて変調された光を走査する少なくとも1つの本発明の光走査装置と;を備える画像形成装置である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided at least four image carriers; and at least one optical scanning device according to the present invention that scans the at least four image carriers with light modulated according to image information. And an image forming apparatus.
これによれば、本発明の光走査装置を備えているため、結果として、高コスト化及び画像品質の低下を招くことなく、小型化を図ることができる。 According to this, since the optical scanning device of the present invention is provided, as a result, it is possible to reduce the size without increasing the cost and degrading the image quality.
以下、本発明の一実施形態を図1〜図25に基づいて説明する。図1には、一実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタ2000の概略構成が示されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration of a
このカラープリンタ2000は、4色(ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー)を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光走査装置2010、4つの感光体ドラム(2030a、2030b、2030c、2030d)、4つのクリーニングユニット(2031a、2031b、2031c、2031d)、4つの帯電装置(2032a、2032b、2032c、2032d)、4つの現像ローラ(2033a、2033b、2033c、2033d)、4つのトナーカートリッジ(2034a、2034b、2034c、2034d)、転写ベルト2040、転写ローラ2042、定着ローラ2050、給紙コロ2054、レジストローラ対2056、排紙ローラ2058、給紙トレイ2060、排紙トレイ2070、通信制御装置2080、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置2090などを備えている。
The
通信制御装置2080は、ネットワークなどを介した上位装置(例えばパソコン)との双方向の通信を制御する。
The
感光体ドラム2030a、帯電装置2032a、現像ローラ2033a、トナーカートリッジ2034a、及びクリーニングユニット2031aは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Kステーション」ともいう)を構成する。
The
感光体ドラム2030b、帯電装置2032b、現像ローラ2033b、トナーカートリッジ2034b、及びクリーニングユニット2031bは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Cステーション」ともいう)を構成する。
The
感光体ドラム2030c、帯電装置2032c、現像ローラ2033c、トナーカートリッジ2034c、及びクリーニングユニット2031cは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Mステーション」ともいう)を構成する。
The
感光体ドラム2030d、帯電装置2032d、現像ローラ2033d、トナーカートリッジ2034d、及びクリーニングユニット2031dは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Yステーション」ともいう)を構成する。
The
各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。なお、各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図1における面内で矢印方向に回転するものとする。 Each photosensitive drum has a photosensitive layer formed on the surface thereof. That is, the surface of each photoconductive drum is a surface to be scanned. Each photosensitive drum is rotated in the direction of the arrow in the plane of FIG. 1 by a rotation mechanism (not shown).
なお、ここでは、XYZ3次元直交座標系において、各感光体ドラムの長手方向に沿った方向をY軸方向、4つの感光体ドラムの配列方向に沿った方向をX軸方向として説明する。 In the following description, in the XYZ three-dimensional orthogonal coordinate system, the direction along the longitudinal direction of each photosensitive drum is defined as the Y-axis direction, and the direction along the arrangement direction of the four photosensitive drums is defined as the X-axis direction.
各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。 Each charging device uniformly charges the surface of the corresponding photosensitive drum.
光走査装置2010は、上位装置からの多色の画像情報(ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報)に基づいて、各色毎に変調された光束を、対応する帯電された感光体ドラムの表面にそれぞれ照射する。これにより、各感光体ドラムの表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像ローラの方向に移動する。なお、この光走査装置2010の構成については後述する。
Based on the multicolor image information (black image information, cyan image information, magenta image information, yellow image information) from the higher-level device, the
トナーカートリッジ2034aにはブラックトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ2033aに供給される。トナーカートリッジ2034bにはシアントナーが格納されており、該トナーは現像ローラ2033bに供給される。トナーカートリッジ2034cにはマゼンタトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ2033cに供給される。トナーカートリッジ2034dにはイエロートナーが格納されており、該トナーは現像ローラ2033dに供給される。
The
各現像ローラは、回転に伴って、対応するトナーカートリッジからのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像(トナー画像)は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト2040の方向に移動する。
As each developing roller rotates, the toner from the corresponding toner cartridge is thinly and uniformly applied to the surface thereof. Then, when the toner on the surface of each developing roller comes into contact with the surface of the corresponding photosensitive drum, the toner moves only to a portion irradiated with light on the surface and adheres to the surface. In other words, each developing roller causes toner to adhere to the latent image formed on the surface of the corresponding photosensitive drum so as to be visualized. Here, the toner-attached image (toner image) moves in the direction of the
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト2040上に順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。
The yellow, magenta, cyan, and black toner images are sequentially transferred onto the
給紙トレイ2060には記録紙が格納されている。この給紙トレイ2060の近傍には給紙コロ2054が配置されており、該給紙コロ2054は、記録紙を給紙トレイ2060から1枚ずつ取り出し、レジストローラ対2056に搬送する。該レジストローラ対2056は、所定のタイミングで記録紙を転写ベルト2040と転写ローラ2042との間隙に向けて送り出す。これにより、転写ベルト2040上のカラー画像が記録紙に転写される。ここで転写された記録紙は、定着ローラ2050に送られる。
Recording paper is stored in the
定着ローラ2050では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。ここで定着された記録紙は、排紙ローラ2058を介して排紙トレイ2070に送られ、排紙トレイ2070上に順次スタックされる。
In the fixing
各クリーニングユニットは、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー(残留トナー)を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。 Each cleaning unit removes toner (residual toner) remaining on the surface of the corresponding photosensitive drum. The surface of the photosensitive drum from which the residual toner has been removed returns to the position facing the corresponding charging device again.
次に、前記光走査装置2010の構成について説明する。
Next, the configuration of the
この光走査装置2010は、一例として図2及び図3に示されるように、光源ユニットLU、偏光切換素子40、ビームスプリッタ30、2つのシリンドリカルレンズ(121、122)、ポリゴンミラー14、2つのfθレンズ(151、152)、2つの偏光分離素子(161、162)、4つの反射ミラー(131、132、171、172)、複数の折り返しミラー(18a、18b1、18b2、18c1、18c2、18d)、4つのアナモフィックレンズ(19a、19b、19c、19d)、集光レンズ51、光検知センサ52、及び不図示の走査制御装置を有している。
As shown in FIG. 2 and FIG. 3 as an example, the
なお、以下では、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。 In the following, for convenience, the direction corresponding to the main scanning direction is abbreviated as “main scanning corresponding direction”, and the direction corresponding to the sub scanning direction is abbreviated as “sub scanning corresponding direction”.
また、fθレンズ151とfθレンズ152を区別する必要がないときは、総称して「fθレンズ15」ともいう。同様に、偏光分離素子161と偏光分離素子162を区別する必要がないときは、総称して「偏光分離素子16」ともいう。
Further, when there is no need to distinguish between the fθ lens 15 1 and fθ lens 15 2 are collectively referred to as "fθ lens 15 '. Similarly, when there is no need to distinguish between the
光源ユニットLUは、一例として図4に示されるように、光源101、該光源101を駆動する光源駆動回路を含む駆動用チップ102、光源101及び駆動用チップ102が実装されている回路基板103、コリメートレンズ11などを有している。
The light source unit LU, as shown in FIG. 4 as an example, the light source 10 1, the light source 10 driving chip 10 2 containing 1 light source driving circuit for driving the light source 10 1 and the driving chip 10 2 is mounted Circuit board 10 3 , collimating
光源101は、図5に示されるように、1つの半導体レーザ101を含んでいる。該半導体レーザ101の発光部からは直線偏光が射出される。ここでは、偏光方向(電界ベクトルの振動面)がZ軸方向に平行な直線偏光が射出されるとする。なお、以下では、半導体レーザ101から射出される光束を「光束LB」ともいう。また、偏光方向がZ軸方向に平行な直線偏光を「縦偏光」、これと直交する方向の直線偏光を「横偏光」という。
Light source 10 1, as shown in FIG. 5, includes one of the
コリメートレンズ11は、光源101からの光束LBの光路上に配置され、該光束LBを略平行光とする。コリメートレンズ11を通過した光束LBが、光源ユニットLUから射出される光束である。
図2に戻り、偏光切換素子40は、光源ユニットLUから射出された光束LBの光路上に配置されている。この偏光切換素子40は、走査制御装置からの信号(切換信号)に応じて、射出される光束の偏光方向を「縦偏光」及び「横偏光」のいずれかとする。
Returning to FIG. 2, the
走査制御装置は、偏光切換素子40から射出される光束LBの偏光方向が、所定の時間毎に「縦偏光」と「横偏光」との間で変化するように、上記切換信号を偏光切換素子40に供給する。
The scanning control device sends the switching signal to the polarization switching element so that the polarization direction of the light beam LB emitted from the
そこで、偏光切換素子40から射出される光束LBは、所定の時間間隔で、「縦偏光」→「横偏光」→「縦偏光」→「横偏光」→・・・・・、となる。
Therefore, the light beam LB emitted from the
ここでは、偏光切換素子40として、表面安定化強誘電性液晶を含む液晶素子(SSFLC素子)を用いている。
Here, a liquid crystal element (SSFLC element) including a surface-stabilized ferroelectric liquid crystal is used as the
この液晶素子(SSFLC素子)は、一例として図6に示されるように、2枚の透明なガラス板401の間に、透明電極403を介して、ホモジニアス配向をなすキラルスメクチックC相よりなる強誘電性液晶402が封入された構成である。なお、透明電極403と強誘電性液晶402との間の配向膜は図示を省略している。
The liquid crystal device (SSFLC device), as shown in FIG. 6 as an example, between two
2つの透明電極403間に電圧が印加されると、ガラス板401の表面に直交する方向に電界が生じる。
When a voltage is applied between the two
ところで、一般的な液晶素子(例えば、液晶表示デバイス)にはネマティック液晶が用いられることが多い。このネマティック液晶の応答性は、一般的には数msから数十msである。一方、ホモジニアス配向されたキラルスメクチックC相よりなる強誘電性液晶の応答性は、十数μsec〜数百μsecであり、高速応答が可能である。 By the way, nematic liquid crystal is often used for a general liquid crystal element (for example, a liquid crystal display device). The response of this nematic liquid crystal is generally several ms to several tens ms. On the other hand, the response of a ferroelectric liquid crystal composed of a homogeneously oriented chiral smectic C phase is from several tens of microseconds to several hundreds of microseconds, and a high-speed response is possible.
配向膜としては、TN液晶、STN液晶等に用いられるポリイミド等の通常の配向膜、また耐久性能が高いSiO、SiO2、ポリシロキサン系の無機配高膜が利用できる。そして、液晶ダイレクタを強く規制するため、ラビング処理や光配向処理を別途施すことが好ましい。また、各透明電極にはITO等を用いることができる。 As the alignment film, a normal alignment film such as polyimide used for TN liquid crystal, STN liquid crystal, or the like, or SiO, SiO 2 , or polysiloxane-based inorganic high distribution film having high durability can be used. In order to strongly restrict the liquid crystal director, it is preferable to separately perform a rubbing process or a photo-alignment process. Moreover, ITO etc. can be used for each transparent electrode.
キラルスメクチックC相よりなる強誘電性液晶は、一般にらせん構造を有している。そして、該強誘電性液晶を、そのらせんピッチより薄いセルギャップ(図6では「d」)間に挟持すると、らせん構造がほどけ、表面安定化強誘電性液晶層(SSFLC)となる。 A ferroelectric liquid crystal composed of a chiral smectic C phase generally has a helical structure. When the ferroelectric liquid crystal is sandwiched between cell gaps (“d” in FIG. 6) thinner than the helical pitch, the helical structure is unwound and becomes a surface stabilized ferroelectric liquid crystal layer (SSFLC).
表面安定化強誘電性液晶層(SSFLC)は、一例として図7に示されるように、液晶分子がスメクチック相による層の法線Wに対して傾き角−θ(ここでは、θ=22.5°)だけ傾いて安定する配向状態(以下では、「第1の配向状態」という)と、逆方向にθだけ傾いて安定する配向状態(以下では、「第2の配向状態」という)とが混在する状態が実現できる。図7における符号Wはスメクチック相による層の法線であり、符号nは液晶分子の長軸方向(ダイレクタ)である。 As shown in FIG. 7 as an example, the surface-stabilized ferroelectric liquid crystal layer (SSFLC) has an inclination angle −θ (here, θ = 22.5) with respect to the normal W of the layer formed by the smectic phase. An orientation state (hereinafter referred to as a “first orientation state”) that is tilted by only (°) and a stable orientation state (hereinafter referred to as a “second orientation state”) that is tilted and stabilized by θ in the opposite direction. A mixed state can be realized. In FIG. 7, the symbol W is a normal line of the smectic phase, and the symbol n is a major axis direction (director) of liquid crystal molecules.
図7における紙面に垂直な方向に電界を発生させることにより、液晶分子の自発分極の向きを一様に揃えることができ、その状態を保持しておくことができる。そして、発生する電界の極性を切り替えることによって、2つの配向状態間のスイッチングを行うことができる。 By generating an electric field in a direction perpendicular to the paper surface in FIG. 7, the direction of spontaneous polarization of liquid crystal molecules can be made uniform, and that state can be maintained. Then, switching between two alignment states can be performed by switching the polarity of the generated electric field.
図7では、−Eの電界を発生させることによって第1の配向状態に安定化させ、+Eの電界を発生させることによって第2の配向状態に安定化させることができる。なお、θ=22.5°とする場合、第1の配向状態における液晶分子の長軸方向と第2の配向状態における液晶分子の長軸方向とのなす角度は45°である。 In FIG. 7, the first alignment state can be stabilized by generating a −E electric field, and the second alignment state can be stabilized by generating a + E electric field. When θ = 22.5 °, the angle formed between the major axis direction of the liquid crystal molecules in the first alignment state and the major axis direction of the liquid crystal molecules in the second alignment state is 45 °.
走査制御装置は、第1の配向状態に安定化させる場合には、−Eの電界が発生するような切換信号を偏光切換素子40に供給し、第2の配向状態に安定化させる場合には、+Eの電界が発生するような切換信号を偏光切換素子40に供給する。
When the scanning control device is stabilized in the first alignment state, the scanning control device supplies a switching signal that generates an electric field of −E to the
液晶層の厚さ(セルギャップ)dは、入射光の波長λと波長λにおける液晶材料の屈折率異方性Δnとによって決まり、Δn×d=λ/2が満足されるように、すなわち、半波長板の条件が満たされるように、決定される。 The thickness (cell gap) d of the liquid crystal layer is determined by the wavelength λ of the incident light and the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal material at the wavelength λ, so that Δn × d = λ / 2 is satisfied, that is, It is determined so that the condition of the half-wave plate is satisfied.
ここでは、偏光切換素子40は、第1の配向状態のときに、液晶分子の長軸方向が縦偏光の偏光方向と一致するように配置されている。このとき、光源ユニットLUから射出された光束は、該光束の偏光方向と液晶分子の長軸方向とが平行であるため、該光束の偏光方向は何ら変化することなく、偏光状態を維持したまま偏光切換素子40から射出される(図8参照)。
Here, the
そして、偏光切換素子40を第2の配向状態にすると、光源ユニットLUから射出された光束は、該光束の偏光方向に対して液晶分子の長軸方向が45°傾くため、該光束の偏光方向が90°回転し、偏光切換素子40から射出される(図9参照)。
When the
ところで、偏光方向を切り換えるのに、PLZT、LN等の電気光学結晶を利用することが考えられるが、電気光学結晶は一般的に駆動電圧が高く(数百〜数千V)、電源側のスイッチング速度に制約があるため、本実施形態で必要な応答速度を確保することは難しい。また、低電圧駆動が可能なものとして液晶を利用することが考えられるが、表示用途や波面制御用途に広く用いられているネマティック液晶では、走査周期に対応した高速応答性を得ることが厳しい。本実施形態では強誘電性液晶を用いているため、低電圧駆動が可能であるとともに、高速応答性を確保することができる。さらに、低消費電力、低発熱、低コストのメリットがある。 By the way, it is conceivable to use an electro-optic crystal such as PLZT or LN to switch the polarization direction. However, the electro-optic crystal generally has a high driving voltage (several hundred to several thousand volts), and switching on the power source side. Since the speed is limited, it is difficult to ensure the response speed required in this embodiment. In addition, it is conceivable to use a liquid crystal as one that can be driven at a low voltage, but it is difficult to obtain a high-speed response corresponding to a scanning cycle in a nematic liquid crystal widely used for display applications and wavefront control applications. In this embodiment, since ferroelectric liquid crystal is used, low voltage driving is possible and high-speed response can be ensured. Furthermore, there are advantages of low power consumption, low heat generation, and low cost.
ビームスプリッタ30は、入射する縦偏光及び横偏光に対して、透過率と反射率が等しく、かつ入射光の偏光状態を維持したままで射出することができるビームスプリッタである。このビームスプリッタ30は、偏光切換素子40からの光束LBの光路上に配置され、該光束LBの偏光状態を変化させることなく、その略半分を反射し、残りを透過させる。
The
ビームスプリッタ30には、ビーム分離面の法線方向と入射光の入射方向とが含まれる入射面(図10参照)に対して、偏光方向が平行な光束(横偏光)、及び垂直な光束(縦偏光)が入射される。この場合は、ビームスプリッタ30のビーム分離面に形成される誘電体多層膜では、位相差解消まで考慮した多層膜構造に比べて、膜材料の種類や膜数を低減することができる。
The
また、ビームスプリッタ30から射出される各光束は、ポリゴンミラー14における偏向面に対して、偏光方向が平行な光束(横偏光)、及び垂直な光束(縦偏光)となる。この場合は、ポリゴンミラー14で偏向された光束が偏向角によって偏光方向が異なることが防止され、後段での偏光分離に悪影響を及ぼすのを抑制することができる。
Further, each light beam emitted from the
なお、ポリゴンミラー14の反射面で偏向された光束が経時的に形成する光線束面は、「偏向面」と呼ばれている(特開平11−202252号公報参照)。ここでは、偏向面はZ軸に直交する平面である。
The light beam surface formed by the light beam deflected by the reflection surface of the
なお、以下では、便宜上、ビームスプリッタ30で反射された光束を「第1光束」、ビームスプリッタ30を透過した光束を「第2光束」ともいう。そこで、ビームスプリッタ30から射出された第1光束の光強度と第2光束の光強度は、ほぼ等しい。
Hereinafter, for convenience, the light beam reflected by the
上記第1光束及び第2光束の偏光方向は、いずれも所定の時間間隔で、「縦偏光」→「横偏光」→「縦偏光」→「横偏光」→・・・・・、と変化する。そこで、縦偏光の第1光束を「LBa1」、横偏光の第1光束を「LBb1」とする。また、縦偏光の第2光束を「LBa2」、横偏光の第2光束を「LBb2」とする。従って、光束LBa1及び光束LBa2は、1つの光束がビームスプリッタ30で分離されたものであり(図11参照)、光束LBb1及び光束LBb2は、1つの光束がビームスプリッタ30で分離されたものである(図12参照)。
The polarization directions of the first light beam and the second light beam change at a predetermined time interval from “longitudinal polarization” → “lateral polarization” → “vertical polarization” → “transverse polarization” →. . Therefore, the longitudinally polarized first light beam is “LBa1” and the laterally polarized first light beam is “LBb1”. Further, the vertically polarized second light beam is “LBa2”, and the horizontally polarized second light beam is “LBb2”. Therefore, the light beam LBa1 and the light beam LBa2 are obtained by separating one light beam by the beam splitter 30 (see FIG. 11), and the light beam LBb1 and the light beam LBb2 are obtained by separating one light beam by the
ビームスプリッタ30から射出された光束LBa1、光束LBa2、光束LBb1、及び光束LBb2は、いずれもZ軸に直交する同一平面内にある。
The light beam LBa1, the light beam LBa2, the light beam LBb1, and the light beam LBb2 emitted from the
シリンドリカルレンズ121は、ビームスプリッタ30で反射された第1光束(光束LBa1、光束LBb1)の光路上に配置され、該第1光束(光束LBa1、光束LBb1)を、反射ミラー131を介してポリゴンミラー14の反射面近傍にZ軸方向に関して結像する。
The cylindrical lens 12 1, the first light flux (light flux LBA1, light flux LBb1) reflected by the
シリンドリカルレンズ122は、ビームスプリッタ30を透過した第2光束(光束LBa2、光束LBb2)の光路上に配置され、該第2光束(光束LBa2、光束LBb2)を、反射ミラー132を介してポリゴンミラー14の反射面近傍にZ軸方向に関して結像する。
The cylindrical lens 12 2, the second light flux (
ポリゴンミラー14は、一例として4面鏡を有し、各鏡がそれぞれ反射面となる。このポリゴンミラー14は、Z軸方向に平行な軸まわりに等速回転し、第1光束(光束LBa1、光束LBb1)及び第2光束(光束LBa2、光束LBb2)をZ軸に直交する平面内で等角速度的に偏向する。
The
ここでは、第1光束(光束LBa1、光束LBb1)は、ポリゴンミラー14の回転軸の−X側に位置する反射面に入射し、第2光束(光束LBa2、光束LBb2)は、該回転軸の+X側に位置する反射面に入射する。
Here, the first light beam (light beam LBa1, light beam LBb1) is incident on the reflecting surface located on the −X side of the rotation axis of the
そして、ポリゴンミラー14に入射する第1光束(光束LBa1、光束LBb1)と第2光束(光束LBa2、光束LBb2)とのなす角は、Z軸に直交する平面内において、略90°である(図13参照)。
The angle formed between the first light beam (light beam LBa1, light beam LBb1) and the second light beam (light beam LBa2, light beam LBb2) incident on the
ところで、ポリゴンミラー14に入射する第1光束(光束LBa1、光束LBb1)と第2光束(光束LBa2、光束LBb2)は、Z軸に直交する同一平面内にあるため、ポリゴンミラー14の反射面のZ軸方向の長さ(高さ)を小さくすることができ、低コスト化を図ることができる。さらに、各光束がポリゴンミラー14に斜入射される場合と比較して、感光体ドラム表面での走査線曲がり、波面収差などを小さくすることができる。
Incidentally, since the first light beam (light beam LBa1, light beam LBb1) and the second light beam (light beam LBa2, light beam LBb2) incident on the
ここでは、第1光束(光束LBa1、光束LBb1)はポリゴンミラー14の−X側に偏向され、第2光束(光束LBa2、光束LBb2)はポリゴンミラー14の+X側に偏向される。
Here, the first light beam (light beam LBa1, light beam LBb1) is deflected to the −X side of the
図3に戻り、fθレンズ151は、ポリゴンミラー14の−X側であって、ポリゴンミラー14で偏向された第1光束(光束LBa1、光束LBb1)の光路上に配置されている。
Returning to Figure 3, f [theta] lens 15 1 is a -X side of the
fθレンズ152は、ポリゴンミラー14の+X側であって、ポリゴンミラー14で偏向された第2光束(光束LBa2、光束LBb2)の光路上に配置されている。
偏光分離素子161は、fθレンズ151の−X側であって、fθレンズ151を介した第1光束(光束LBa1、光束LBb1)の光路上に配置されている。
偏光分離素子162は、fθレンズ152の+X側であって、fθレンズ152を介した第2光束(光束LBa2、光束LBb2)の光路上に配置されている。
各偏光分離素子は、縦偏光の光を透過させ、横偏光の光を反射する偏光分離素子である。そこで、光束LBa1は偏光分離素子161を透過し(図14(A)参照)、光束LBb1は偏光分離素子161で−Z方向に反射される(図14(B)参照)。また、光束LBa2は偏光分離素子162を透過し(図14(C)参照)、光束LBb2は偏光分離素子162で−Z方向に反射される(図14(D)参照)。 Each polarization separation element is a polarization separation element that transmits vertically polarized light and reflects horizontally polarized light. Therefore, the light beam LBa1 is transmitted through the polarization separation element 16 1 (see FIG. 14 (A)), the light flux LBb1 is reflected in the -Z direction by the polarization separation element 16 1 (see FIG. 14 (B)). Further, the light flux LBa2 is transmitted through the polarization separating element 16 2 (see FIG. 14 (C)), the light flux LBb2 is reflected in the -Z direction by the polarization separating element 16 2 (see FIG. 14 (D)).
ここでは、各偏光分離素子として、図15(A)〜図15(C)に示されるように、板状の基体上に、その格子ピッチが入射光の波長よりも小さい微細構造格子としてワイヤグリッドが形成されているワイヤグリッド素子を用いている。図15(B)は、図15(A)のA−A断面図であり、図15(C)は、図15(A)のB−B断面図である。 Here, as each polarization separation element, as shown in FIGS. 15A to 15C, a wire grid is formed on a plate-like substrate as a fine structure grating whose grating pitch is smaller than the wavelength of incident light. The wire grid element in which is formed is used. 15B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 15A, and FIG. 15C is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 15A.
そして、ワイヤグリッドが形成されている面が偏光分離面であり、縦偏光を透過させ、横偏光を反射する(図16参照)。 The surface on which the wire grid is formed is a polarization separation surface, which transmits vertically polarized light and reflects horizontally polarized light (see FIG. 16).
ここでは、一例として、ワイヤグリッドの格子ピッチを0.15μm、「格子幅/格子ピッチ」であるデューティ(Duty)比を50%、格子の深さを0.05μmとしている(図17参照)。また、ワイヤーの素材はアルミニウムである。また、基体としてはガラス、硬質プラスチック等の透明材料が選ばれる。 Here, as an example, the grid pitch of the wire grid is 0.15 μm, the “grid width / lattice pitch” duty ratio is 50%, and the grid depth is 0.05 μm (see FIG. 17). The material of the wire is aluminum. Further, a transparent material such as glass or hard plastic is selected as the substrate.
偏光分離素子は、誘電体多層膜でも可能であるが、ワイヤグリッドを用いた方が光利用効率が高く分離性能が高い。 The polarization separation element can be a dielectric multilayer film, but using a wire grid has higher light utilization efficiency and higher separation performance.
なお、偏光分離素子を透過した光束及び反射した光束の少なくとも一方の光路上に、その透過軸が該光束の偏光方向と一致している偏光子を追加して配置してもよい。偏光子により、ゴースト光を抑制することができる。 A polarizer whose transmission axis coincides with the polarization direction of the light beam may be additionally disposed on at least one of the light paths of the light beam transmitted through the polarization separation element and the reflected light beam. Ghost light can be suppressed by the polarizer.
図3に戻り、折り返しミラー18aは、偏光分離素子161を透過した光束LBa1の光路上に配置され、該光束LBa1の光路を感光体ドラム2030aに向かう方向に曲げる。
Returning to Figure 3, the
アナモフィックレンズ19aは、折り返しミラー18aを介した光束LBa1の光路上に配置されている。
The
アナモフィックレンズ19aを介した光束LBa1は、感光体ドラム2030aの表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー14の回転に伴って感光体ドラム2030aの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム2030a上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム2030aでの「主走査方向」であり、感光体ドラム2030aの回転方向が、感光体ドラム2030aでの「副走査方向」である。
The light beam LBa1 that passes through the
このように、fθレンズ151と偏光分離素子161と折り返しミラー18aとアナモフィックレンズ19aは、「Kステーション」の走査光学系である。
Thus, the
反射ミラー171は、偏光分離素子161で−Z方向に反射された光束LBb1の光路上に配置され、該光束LBb1の光路を−X方向に向かう方向に曲げる。これにより、光束LBb1の光路は、偏光分離素子161を透過した光束LBa1の光路と平行になる。
Reflecting mirror 17 1 is disposed on the optical path of the
折り返しミラー18b1は、反射ミラー171を介した光束LBb1の光路上に配置され、該光束LBb1の光路を+Z側に曲げる。 Folding mirrors 18b 1 is disposed on the optical path of the light beam LBb1 through the reflection mirror 17 1, bend the optical path of the light beam LBb1 the + Z side.
折り返しミラー18b2は、折り返しミラー18b1を介した光束LBb1の光路上に配置され、該光束LBb1の光路を感光体ドラム2030bに向かう方向に曲げる。
アナモフィックレンズ19bは、折り返しミラー18b2を介した光束LBb1の光路上に配置されている。
アナモフィックレンズ19bを介した光束LBb1は、感光体ドラム2030bの表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー14の回転に伴って感光体ドラム2030bの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム2030b上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム2030bでの「主走査方向」であり、感光体ドラム2030bの回転方向が、感光体ドラム2030bでの「副走査方向」である。
The light beam LBb1 that has passed through the
このように、fθレンズ151と偏光分離素子161と反射ミラー171と折り返しミラー18b1と折り返しミラー18b2とアナモフィックレンズ19bは、「Cステーション」の走査光学系である。
Thus, the
すなわち、fθレンズ151と偏光分離素子161は、2つの画像形成ステーションで共用されている。
That, f [theta] lens 15 1 and the
反射ミラー172は、偏光分離素子162で−Z方向に反射された光束LBb2の光路上に配置され、該光束LBb2の光路を+X方向に向かう方向に曲げる。これにより、光束LBb2の光路は、偏光分離素子162を透過した光束LBa2の光路と平行になる。
Reflecting mirror 17 2 is disposed on the optical path of the
折り返しミラー18c1は、反射ミラー172を介した光束LBb2の光路上に配置され、該光束LBb2の光路を+Z側に曲げる。
折り返しミラー18c2は、折り返しミラー18c1を介した光束LBb2の光路上に配置され、該光束LBb2の光路を感光体ドラム2030cに向かう方向に曲げる。
アナモフィックレンズ19cは、折り返しミラー18c2を介した光束LBb2の光路上に配置されている。
アナモフィックレンズ19cを介した光束LBb2は、感光体ドラム2030cの表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー14の回転に伴って感光体ドラム2030cの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム2030c上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム2030cでの「主走査方向」であり、感光体ドラム2030cの回転方向が、感光体ドラム2030cでの「副走査方向」である。
The light beam LBb2 that passes through the
このように、fθレンズ152と偏光分離素子162と反射ミラー172と折り返しミラー18c1と折り返しミラー18c2とアナモフィックレンズ19cは、「Mステーション」の走査光学系である。
Thus, the
折り返しミラー18dは、偏光分離素子162を透過した光束LBa2の光路上に配置され、該光束LBa2の光路を感光体ドラム2030dに向かう方向に曲げる。
アナモフィックレンズ19dは、折り返しミラー18dを介した光束LBa2の光路上に配置されている。
The
アナモフィックレンズ19dを介した光束LBa2は、感光体ドラム2030dの表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー14の回転に伴って感光体ドラム2030dの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム2030d上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム2030dでの「主走査方向」であり、感光体ドラム2030dの回転方向が、感光体ドラム2030dでの「副走査方向」である。
The light beam LBa2 via the
このように、fθレンズ152と偏光分離素子162と折り返しミラー18dとアナモフィックレンズ19dは、「Yステーション」の走査光学系である。
Thus,
すなわち、fθレンズ152と偏光分離素子162は、2つの画像形成ステーションで共用されている。
That, f [theta] lens 15 2 and the
ところで、各感光体ドラムにおける画像情報が書き込まれる主走査方向の走査領域は「有効走査領域」、「画像形成領域」、あるいは「有効画像領域」などと呼ばれている。 Incidentally, a scanning area in the main scanning direction in which image information is written on each photosensitive drum is called an “effective scanning area”, an “image forming area”, or an “effective image area”.
光検知センサ52は、受光素子を有し、該受光素子に、ポリゴンミラー14で偏向された書込開始前の第2光束の一部が集光レンズ51を介して入射するように配置されている。この受光素子の出力信号は、増幅及び反転され、光検知信号として走査制御装置に供給される。そして、走査制御装置は、該光検知信号に基づいて、偏光切換素子40から射出される光束の偏光方向の切換制御、光源101から射出される光束の強度制御(Auto Power Control;APC)、光源101から射出される光束の変調制御などを行う。なお、fθレンズ152を通過した第2光束の一部が受光素子で受光されるように、光検知センサ52及び集光レンズ51が配置されていても良い。
The
ここでは、ポリゴンミラー14における反射面の数が4面であり、第1光束(光束LBa1、光束LBb1)及び第2光束(光束LBa2、光束LBb2)は、互いに異なる反射面に入射する。そして、ポリゴンミラー14に入射する第1光束(光束LBa1、光束LBb1)と第2光束(光束LBa2、光束LBb2)とのなす角が、Z軸に直交する平面内において、略90°となるように設定されている。そこで、第1光束及び第2光束がそれぞれの対応する感光体ドラムにおける有効走査領域を同時に走査することはない。
Here, the number of reflection surfaces in the
例えば、図18に示されるように、ポリゴンミラー14の反射面で反射された第1光束をLB1、第2光束をLB2とすると、LB2が対応する感光体ドラム(2030c又は2030d)における書き込み開始位置に向かう時、ポリゴンミラー14の反射面で反射されたLB1は、対応する感光体ドラム(2030a又は2030b)における書き込み終了位置よりも+Y側の位置に向かう。
For example, as shown in FIG. 18, when the first light beam reflected by the reflecting surface of the
また、図19に示されるように、ポリゴンミラー14の反射面で反射されたLB2が、対応する感光体ドラム(2030c又は2030d)における有効走査領域の中央(像高0)位置に向かう時、ポリゴンミラー14の反射面で反射されたLB1は、+Y方向に向かう。
Further, as shown in FIG. 19, when LB2 reflected by the reflecting surface of the
また、図20に示されるように、ポリゴンミラー14の反射面で反射されたLB2が、対応する感光体ドラム(2030c又は2030d)における有効走査領域の書き込み終了位置に向かう時、ポリゴンミラー14の反射面で反射されたLB1は、対応する感光体ドラム(2030a又は2030b)における書き込み開始位置よりも−Y側の位置に向かう。
In addition, as shown in FIG. 20, when the LB2 reflected by the reflecting surface of the
このように、ポリゴンミラー14の反射面で反射されたLB2が、対応する感光体ドラム(2030c又は2030d)における有効走査領域を走査している時には、ポリゴンミラー14の反射面で反射されたLB1は、対応する感光体ドラム(2030a又は2030b)における有効走査領域内には向かわない。
As described above, when the LB2 reflected by the reflecting surface of the
逆に、ポリゴンミラー14の反射面で反射されたLB1が、対応する感光体ドラム(2030a又は2030b)における有効走査領域を走査している時には、ポリゴンミラー14の反射面で反射されたLB2は、対応する感光体ドラム(2030c又は2030d)における有効走査領域内には向かわない。
Conversely, when LB1 reflected by the reflecting surface of the
なお、ポリゴンミラー14に入射する第1光束(光束LBa1、光束LBb1)と第2光束(光束LBa2、光束LBb2)とのなす角は、Z軸に直交する平面内において、90°から少しずれていても良い。
The angle formed between the first light beam (light beam LBa1, light beam LBb1) and the second light beam (light beam LBa2, light beam LBb2) incident on the
そこで、光束LBa1と光束LBa2は、光源101から射出される時点では、1つの光束として同一の変調がなされるが、光束LBa1が感光体ドラム2030aにおける有効走査領域を走査する時は、走査制御装置は、ブラックの画像情報に応じて変調された光束が射出されるように光源101を駆動し、光束LBa2が感光体ドラム2030dにおける有効走査領域を走査する時は、走査制御装置は、イエローの画像情報に応じて変調された光束が射出されるように光源101を駆動する。
Therefore, the light beam LBa1 and the light beam LBa2, in the time it is emitted from the light source 10 1, the same modulation is performed as a single light beam, when the light beam LBa1 scans the effective scanning region on the
同様に、光束LBb1と光束LBb2は、光源101から射出される時点では、1つの光束として同一の変調がなされるが、光束LBb1が感光体ドラム2030bにおける有効走査領域を走査する時は、走査制御装置は、シアンの画像情報に応じて変調された光束が射出されるように光源101を駆動し、光束LBa2が感光体ドラム2030cにおける有効走査領域を走査する時は、走査制御装置は、マゼンタの画像情報に応じて変調された光束が射出されるように光源101を駆動する。
Similarly, the light flux LBb1 and the light beam LBb2, in the time it is emitted from the light source 10 1, the same modulation is performed as a single light beam, when the light beam LBb1 scans the effective scanning region on the
次に、各感光体ドラムに潜像を形成する際の走査制御装置の動作について図21のタイミングチャートを用いて説明する。なお、ここでは、t2>t1>t3である。 Next, the operation of the scanning control apparatus when forming a latent image on each photosensitive drum will be described with reference to the timing chart of FIG. Here, t2> t1> t3.
(1)光検知センサ52からの光検知信号が、ハイレベルからローレベルに変化すると、タイマのカウント値を0リセットする。
(1) When the light detection signal from the
(2)光検知センサ52からの光検知信号に基づいてAPCを行う。
(2) APC is performed based on the light detection signal from the
(3)タイマのカウント値がt1になると、偏光切換素子40から射出される光束LBの偏光方向が「縦偏光」となるような切換信号を偏光切換素子40に供給する。
(3) When the count value of the timer reaches t1, a switching signal is supplied to the
(4)タイマのカウント値がt2になると、ブラックの画像情報に応じて変調された光束が光源101から射出されるように、光源101の光源駆動回路を制御する。これによって、感光体ドラム2030aにおける有効走査領域が光束LBa1によって走査される(図22参照)。
(4) When the count value of the timer reaches t2, so that the light flux modulated according to image information of black is emitted from the light source 10 1, controls the light source driving circuit of the light source 10 1. As a result, the effective scanning area on the
(5)光検知センサ52からの光検知信号が、ハイレベルからローレベルに変化すると、タイマのカウント値を0リセットする。
(5) When the light detection signal from the
(6)光検知センサ52からの光検知信号に基づいてAPCを行う。
(6) APC is performed based on the light detection signal from the
(7)タイマのカウント値がt3になると、イエローの画像情報に応じて変調された光束が光源101から射出されるように、光源101の光源駆動回路を制御する。これによって、感光体ドラム2030dにおける有効走査領域が光束LBa2によって走査される(図23参照)。
(7) When the count value of the timer reaches t3, so that the light flux modulated according to image information of yellow is emitted from the light source 10 1, controls the light source driving circuit of the light source 10 1. As a result, the effective scanning area on the
(8)タイマのカウント値がt1になると、偏光切換素子40から射出される光束LBの偏光方向が「横偏光」となるような切換信号を偏光切換素子40に供給する。
(8) When the count value of the timer reaches t1, a switching signal is supplied to the
(9)タイマのカウント値がt2になると、シアンの画像情報に応じて変調された光束が光源101から射出されるように、光源101の光源駆動回路を制御する。これによって、感光体ドラム2030bにおける有効走査領域が光束LBb1によって走査される(図24参照)。
(9) When the count value of the timer reaches t2, so that the light flux modulated according to image information of cyan is emitted from the light source 10 1, controls the light source driving circuit of the light source 10 1. As a result, the effective scanning area on the
(10)光検知センサ52からの光検知信号が、ハイレベルからローレベルに変化すると、タイマのカウント値を0リセットする。
(10) When the light detection signal from the
(11)光検知センサ52からの光検知信号に基づいてAPCを行う。
(11) APC is performed based on the light detection signal from the
(12)タイマのカウント値がt3になると、マゼンタの画像情報に応じて変調された光束が光源101から射出されるように、光源101の光源駆動回路を制御する。これによって、感光体ドラム2030cにおける有効走査領域が光束LBb2によって走査される(図25参照)。
(12) When the count value of the timer reaches t3, so that the light flux modulated according to image information of magenta is emitted from the light source 10 1, controls the light source driving circuit of the light source 10 1. As a result, the effective scanning area on the
以降、上記(3)〜(12)の動作を繰り返し行う。 Thereafter, the operations (3) to (12) are repeated.
これによって、単一の光源で4つの感光体ドラムに対する書込を行うことができる。ところで、t1、t2、t3は、予め装置毎に適切な値が求められ、走査制御装置のメモリに格納されている。 As a result, writing to the four photosensitive drums can be performed with a single light source. By the way, for t1, t2, and t3, appropriate values are obtained in advance for each apparatus and stored in the memory of the scanning control apparatus.
なお、図21では光源から射出される光束の光量(以下では、「射出光量」と略述する)を一定としているが、実際には、各光学素子の透過率及び反射率が相対的に異なるため、感光体ドラム毎に到達する光束の光量が異なることがある。この場合には、各感光体ドラムに到達する光束の光量がほぼ同じになるように、走査対象の感光体ドラム毎に射出光量を調整しても良い。 In FIG. 21, the light amount of the light beam emitted from the light source (hereinafter, abbreviated as “emitted light amount”) is constant, but actually, the transmittance and reflectance of each optical element are relatively different. For this reason, the amount of light flux reaching each photosensitive drum may be different. In this case, the amount of emitted light may be adjusted for each photosensitive drum to be scanned so that the amount of light beams reaching each photosensitive drum is substantially the same.
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る光走査装置2010では、走査制御装置によって、本発明の光走査装置における調整装置及び制御装置が構成されている。
As is clear from the above description, in the
以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置2010によると、1つの発光部を有する単一の光源101、該光源101から射出される光束の光路上に配置され、互いに直交する縦偏光及び横偏光が走査制御装置からの切換信号(外部信号)によって時系列で交互に選択され、該選択された直線偏光を射出する偏光切換素子40、該偏光切換素子40からの光束を、偏光状態を維持したまま第1光束と第2光束とに分離するビームスプリッタ30、該ビームスプリッタ30で分離された第1光束及び第2光束をそれぞれ偏向するポリゴンミラー14、該ポリゴンミラー14で偏向された第1光束を偏光方向に応じて透過もしくは反射する偏光分離素子161と、ポリゴンミラー14で偏向された第2光束を偏光方向に応じて透過もしくは反射する偏光分離素子162とを含む走査光学系などを備えている。
As described above, according to the
また、ポリゴンミラー14は、回転軸まわりに回転する4つの反射面を有し、該回転軸方向に直交する平面内において、ポリゴンミラー14に入射する第1光束と第2光束とのなす角は略90°である。
The
そして、縦偏光の第1光束、縦偏光の第2光束、横偏光の第1光束、及び横偏光の第2光束が、時系列で対応する感光体ドラムの有効走査範囲を光走査する。 The effective scanning range of the photosensitive drum corresponding in time series is optically scanned with the first vertically polarized light beam, the second vertically polarized light beam, the first horizontally polarized light beam, and the second horizontally polarized light beam.
また、偏光切換素子から射出される直線偏光における偏光方向の切換は、2つの感光体ドラムの有効走査範囲が光走査される毎に行われる。この場合は、感光体ドラム間での画像信号の混信によるゴースト画像の発生を抑制することができる。 The polarization direction of the linearly polarized light emitted from the polarization switching element is switched every time the effective scanning range of the two photosensitive drums is optically scanned. In this case, it is possible to suppress the generation of a ghost image due to image signal interference between the photosensitive drums.
また、光源101が、縦偏光を射出する光源であり、偏光切換素子40として、表面安定化強誘電性液晶を含む液晶素子が用いられている。この場合は、他の素子(ファラデー素子、電気光学素子)を用いる場合に比べて、高速応答性を有するとともに、低消費電力、低発熱、低コストである。また、この場合は、他の素子を用いる場合に比べて、小型化を図ることができる。
Further, the light source 10 1, a light source for emitting vertically polarized light, as the
また、fθレンズは、ポリゴンミラー14と偏光分離素子との間に設けられている。そして、縦偏光の光路と横偏光の光路は、Z軸方向に関して重なっているため、Z軸方向に関するfθレンズの寸法(厚さ)を小さくすることができる。
The fθ lens is provided between the
また、fθレンズ及び偏光分離素子は、2つの画像形成ステーションで共用されているため、小型化を図ることができる。 Further, since the fθ lens and the polarization separation element are shared by the two image forming stations, the size can be reduced.
また、走査制御装置は、光束LBa1による感光体ドラム2030aの有効走査範囲の光走査と、光束LBa2による感光体ドラム2030dの有効走査範囲の光走査との間のタイミング、及び光束LBb1による感光体ドラム2030bの有効走査範囲の光走査と、光束LBb2による感光体ドラム2030cの有効走査範囲の光走査との間のタイミングで、光検知信号を取り込んでいる。これにより、同期検知及びAPCを精度良く行うことができる。なお、光検知信号を取り込んでいるときに、偏光切換素子40によって偏光方向の切換が行われると、同期検知及びAPCにおいて誤差を生じるおそれがある。
In addition, the scanning control device detects the timing between the optical scanning in the effective scanning range of the
そこで、高コスト化及び走査精度の低下を招くことなく、小型化(薄型化)を図ることができる。 Therefore, it is possible to reduce the size (thinner) without increasing the cost and reducing the scanning accuracy.
そして、本実施形態に係るカラープリンタ2000によると、光走査装置2010を備えているため、結果として、高コスト化及び画像品質の低下を招くことなく、小型化を図ることができる。
The
なお、上記実施形態において、偏光分離素子の変形例として、ワイヤーグリットが、図26(A)〜図26(C)に示されるように形成されていても良い。この場合は、各偏光分離素子では、横偏光が透過し、縦偏光が反射されるので、走査制御装置は、切換信号を上記説明と逆にする必要がある。図26(B)は、図26(A)のA−A断面図であり、図26(C)は、図26(A)のB−B断面図である。 In the above-described embodiment, as a modification of the polarization separation element, a wire grid may be formed as shown in FIGS. 26 (A) to 26 (C). In this case, each polarization separation element transmits laterally polarized light and reflects longitudinally polarized light. Therefore, the scanning control device needs to reverse the switching signal as described above. FIG. 26B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 26A, and FIG. 26C is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
また、上記実施形態では、光源が1つの発光部を有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図27に示されるように、光源が4つの発光部を有していても良い。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where a light source had one light emission part, it is not limited to this. For example, as shown in FIG. 27, the light source may have four light emitting units.
複数の発光部を有する光源(マルチビーム光源)を用いる場合、各感光体ドラムを走査するビーム間の副走査方向の間隔が所定の値になるように、副走査対応方向に関する発光部の間隔を調整する必要がある。例えば、副走査方向に600dpiの画素密度で書込む場合は、感光体ドラム上でのビーム間の副走査方向の間隔が42μm(図28参照)になるように、発光部の間隔を調整する。 When a light source having a plurality of light emitting units (multi-beam light source) is used, the interval between the light emitting units in the sub-scanning corresponding direction is set so that the interval in the sub-scanning direction between the beams scanning each photosensitive drum becomes a predetermined value. It needs to be adjusted. For example, when writing with a pixel density of 600 dpi in the sub-scanning direction, the interval between the light emitting portions is adjusted so that the interval in the sub-scanning direction between the beams on the photosensitive drum is 42 μm (see FIG. 28).
ところで、マルチビーム光源では、等間隔で複数の発光部が配列されているため、複数の発光部が一次元配列されている場合には、光源を回転させて用いるのが一般的である。光源を回転させると、偏光方向も回転してしまうため、上記実施形態のように光源単体で縦偏光を射出することが困難である。 By the way, in the multi-beam light source, since a plurality of light emitting units are arranged at equal intervals, when the plurality of light emitting units are arranged one-dimensionally, it is general to use the light source by rotating it. When the light source is rotated, the polarization direction is also rotated, so that it is difficult to emit longitudinally polarized light by itself as in the above embodiment.
この場合は、偏光切換素子である液晶素子の分子方向を調整し、偏光切換素子から射出される光束の偏光方向が、ビームスプリッタにおける前記入射面に対して、一方が平行で他方が垂直となるようにすれば良い。 In this case, the molecular direction of the liquid crystal element that is the polarization switching element is adjusted, and the polarization direction of the light beam emitted from the polarization switching element is parallel to the incident surface of the beam splitter and one is perpendicular to the other. You can do that.
具体的には、マルチビーム光源から射出される光束の偏光方向の、Z軸方向からの回転角をαとすると、液晶分子の第1の配向状態における液晶分子方向が、Z軸方向からα/2の回転角となるようにする。このとき、第1の配向状態の液晶素子から射出される光束の偏光方向はZ軸に平行な方向になる。また、液晶素子が第2の配向状態を取るとき、液晶素子から射出される光束の偏光方向はZ軸に直交する方向になる。この場合は、液晶素子の前段に1/2波長板を設ける必要はない。 Specifically, when the rotation angle of the polarization direction of the light beam emitted from the multi-beam light source from the Z-axis direction is α, the liquid crystal molecule direction in the first alignment state of the liquid crystal molecules is α / The rotation angle is set to 2. At this time, the polarization direction of the light beam emitted from the liquid crystal element in the first alignment state is parallel to the Z axis. Further, when the liquid crystal element is in the second alignment state, the polarization direction of the light beam emitted from the liquid crystal element is a direction orthogonal to the Z axis. In this case, it is not necessary to provide a half-wave plate in front of the liquid crystal element.
また、上記実施形態において、一例として図29に示されるように、fθレンズ(151、152)の後段にアナモフィックレンズ(191、192)を配置し、その後段に偏光分離素子(161、162)を配置しても良い。この場合には、アナモフィックレンズを2つの画像形成ステーションで共用することができるため、更なる薄型化を図ることができる。 In the above-described embodiment, as shown in FIG. 29 as an example, the anamorphic lenses (19 1 , 19 2 ) are arranged at the subsequent stage of the fθ lenses (15 1 , 15 2 ), and the polarization separation element (16 1 , 16 2 ) may be arranged. In this case, since the anamorphic lens can be shared by the two image forming stations, the thickness can be further reduced.
また、上記実施形態において、一例として図30に示されるように、fθレンズ(151、152)の前段に偏光分離素子(161、162)を配置しても良い。例えば、fθレンズ(151、152)を透過する際に、光束の偏光状態が変化してしまう場合には、この構成が有用である。 Moreover, in the said embodiment, as FIG. 30 shows as an example, you may arrange | position a polarization splitting element (16 1 , 16 2 ) in the front stage of the fθ lens (15 1 , 15 2 ). For example, this configuration is useful when the polarization state of the light beam changes when passing through the fθ lens (15 1 , 15 2 ).
また、上記実施形態では、光検知センサが1つの場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第1光束を受光する光検知センサが追加されても良い。また、感光体ドラム毎に光検知センサが設けられても良い。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where there was one optical detection sensor, it is not limited to this. For example, a light detection sensor that receives the first light flux may be added. Further, a light detection sensor may be provided for each photosensitive drum.
また、上記実施形態において、同期検知用の光検知センサとAPC用の光検知センサを個別に設けても良い。 Moreover, in the said embodiment, you may provide the optical detection sensor for synchronous detection, and the optical detection sensor for APC separately.
以上説明したように、本発明の光走査装置によれば、高コスト化及び走査精度の低下を招くことなく、小型化を図るのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高コスト化及び画像品質の低下を招くことなく、小型化を図るのに適している。 As described above, the optical scanning device of the present invention is suitable for downsizing without increasing the cost and reducing the scanning accuracy. Further, the image forming apparatus of the present invention is suitable for downsizing without increasing the cost and degrading the image quality.
101…光源、11…カップリングレンズ、121,122…シリンドリカルレンズ、131,132…反射ミラー、14…ポリゴンミラー(光偏向器)、151,152…fθレンズ(走査光学系の一部)、161…偏光分離素子(第1の偏光分離素子)、162…偏光分離素子(第2の偏光分離素子)、171,172…反射ミラー(走査光学系の一部)、18a,18b1,18b2,18c1,18c2,18d…折り返しミラー(走査光学系の一部)、19a〜19d…アナモフィックレンズ(走査光学系の一部)、30…ビームスプリッタ、40…偏光切換素子、2000…カラープリンタ(画像形成装置)、2030a〜2030d…感光体ドラム(像担持体)、2010…光走査装置、LU…光源ユニット。
10 1 ... light source, 11 ... coupling lens 12 1, 12 2 ... cylindrical lenses 13 1, 13 2 ... reflecting mirror, 14 ... polygon mirror (optical deflector), 15 1, 15 2 ... f [theta] lens (scanning optical Part of the system), 16 1 ... polarization separation element (first polarization separation element), 16 2 ... polarization separation element (second polarization separation element), 17 1 , 17 2 ... reflection mirror (one of the scanning optical system) parts), 18a, 18b 1, 18b 2,
Claims (10)
少なくとも1つの発光部を有する単一の光源と;
該光源から射出される光束の光路上に配置され、互いに直交する第1の偏光方向及び第2の偏光方向が外部信号によって時系列で交互に選択され、該選択された偏光方向の直線偏光を射出する偏光切換素子と;
前記偏光切換素子からの光束を、その偏光状態を維持したまま第1光束と第2光束とに分離するビームスプリッタと;
前記ビームスプリッタで分離された前記第1光束及び前記第2光束をそれぞれ偏向する光偏向器と;
前記光偏向器で偏向された前記第1光束を偏光方向に応じて透過もしくは反射する第1の偏光分離素子と、前記光偏向器で偏向された前記第2光束を偏光方向に応じて透過もしくは反射する第2の偏光分離素子とを含む走査光学系と;を備え、
前記第1の偏光方向の前記第1光束、前記第1の偏光方向の前記第2光束、前記第2の偏光方向の前記第1光束、及び前記第2の偏光方向の前記第2光束が、時系列で対応する被走査面の有効走査範囲を光走査する光走査装置。 An optical scanning device that optically scans at least four surfaces to be scanned,
A single light source having at least one light emitter;
A first polarization direction and a second polarization direction that are arranged on the optical path of the light beam emitted from the light source and are orthogonal to each other are alternately selected in time series by an external signal, and linearly polarized light in the selected polarization direction is obtained. An exiting polarization switching element;
A beam splitter for separating the light beam from the polarization switching element into a first light beam and a second light beam while maintaining the polarization state;
An optical deflector for deflecting each of the first light flux and the second light flux separated by the beam splitter;
A first polarization separation element that transmits or reflects the first light beam deflected by the optical deflector according to a polarization direction, and transmits or reflects the second light beam deflected by the optical deflector according to a polarization direction. A scanning optical system including a second polarization separation element that reflects, and
The first light flux in the first polarization direction, the second light flux in the first polarization direction, the first light flux in the second polarization direction, and the second light flux in the second polarization direction, An optical scanning device that optically scans an effective scanning range of a scanned surface corresponding in time series.
前記回転軸方向に直交する平面内において、前記光偏向器に入射する前記第1光束と前記第2光束とのなす角は、略90°であることを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。 The optical deflector has four reflecting surfaces that rotate around a rotation axis;
2. The light according to claim 1, wherein an angle formed by the first light flux and the second light flux incident on the optical deflector is approximately 90 ° in a plane orthogonal to the rotation axis direction. Scanning device.
前記偏光切換素子は、表面安定化強誘電性液晶を含む液晶素子であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の光走査装置。 The light source is a light source that emits linearly polarized light,
The optical scanning device according to claim 1, wherein the polarization switching element is a liquid crystal element including a surface-stabilized ferroelectric liquid crystal.
前記調整装置は、前記第1の偏光方向の前記第1光束による対応する被走査面の有効走査範囲の光走査と、前記第1の偏光方向の前記第2光束による対応する被走査面の有効走査範囲の光走査との間のタイミング、及び前記第2の偏光方向の前記第1光束による対応する被走査面の有効走査範囲の光走査と、前記第2の偏光方向の前記第2光束による対応する被走査面の有効走査範囲の光走査との間のタイミング、の少なくとも一方のタイミングで、前記モニタ用受光素子の出力信号を取り込むことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の光走査装置。 A light receiving element for monitoring in which a part of the light beam emitted from the light source is incident as a light beam for light amount monitoring, and an adjustment for adjusting the light intensity of the light beam emitted from the light source according to an output signal of the light receiving element for monitoring With the device,
The adjustment device performs optical scanning of an effective scanning range of the corresponding scanned surface by the first light beam in the first polarization direction and effective scanning of the corresponding scanned surface by the second light beam in the first polarization direction. The timing between the optical scanning of the scanning range and the optical scanning of the effective scanning range of the corresponding scanned surface by the first light flux in the second polarization direction and the second light flux in the second polarization direction 8. The output signal of the monitor light receiving element is captured at at least one of timings corresponding to optical scanning of an effective scanning range of a corresponding scanned surface. The optical scanning device according to 1.
前記制御装置は、前記第1の偏光方向の前記第1光束による対応する被走査面の有効走査範囲の光走査と、前記第1の偏光方向の前記第2光束による対応する被走査面の有効走査範囲の光走査との間のタイミング、及び前記第2の偏光方向の前記第1光束による対応する被走査面の有効走査範囲の光走査と、前記第2の偏光方向の前記第2光束による対応する被走査面の有効走査範囲の光走査との間のタイミング、の少なくとも一方のタイミングで、前記同期検知用受光素子の出力信号を取り込むことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の光走査装置。 A synchronization detection light-receiving element on which the synchronization detection light beam deflected by the optical deflector is incident; and a control device that controls the polarization switching element and the light source in accordance with an output signal of the synchronization detection light-receiving element. Prepared,
The control device performs optical scanning of an effective scanning range of the corresponding scanned surface by the first light beam in the first polarization direction and effective scanning of the corresponding scanned surface by the second light beam in the first polarization direction. The timing between the optical scanning of the scanning range and the optical scanning of the effective scanning range of the corresponding scanned surface by the first light flux in the second polarization direction and the second light flux in the second polarization direction 9. The output signal of the light receiving element for synchronization detection is captured at at least one of timings corresponding to optical scanning in the effective scanning range of the corresponding scanned surface. The optical scanning device according to Item.
前記少なくとも4つの像担持体に対して画像情報に応じて変調された光を走査する少なくとも1つの請求項1〜9のいずれか一項に記載の光走査装置と;を備える画像形成装置。 At least four image carriers;
An image forming apparatus comprising: at least one optical scanning device according to any one of claims 1 to 9 that scans the at least four image carriers with light modulated according to image information.
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