JP5493433B2 - Optical scanning apparatus, image forming apparatus, and optical scanning method - Google Patents
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Description
本発明は、光源から射出された光により被走査面を走査する光走査装置であって、光源として面発光レーザアレイを備えた光走査装置、これを有する複写機、ファクシミリ、プリンタ、光プロッタ等の画像形成装置、かかる面発光レーザアレイを用いた光走査方法に関する。 The present invention is an optical scanning device that scans a surface to be scanned with light emitted from a light source, and includes an optical scanning device that includes a surface emitting laser array as a light source, a copier, a facsimile, a printer, an optical plotter, and the like. And an optical scanning method using such a surface emitting laser array.
従来より、複写機、ファクシミリ、プリンタ、光プロッタ等の画像形成装置に備えられ、形成すべき画像に対応した情報に基づいて光源から光を射出し、射出された光によって像担持体上の被走査面を走査する光走査装置が知られている(たとえば〔特許文献1〕〜〔特許文献3〕参照)。このような光走査装置には、光源から射出された光を被走査面に導く光学系が備えられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, image forming apparatuses such as copying machines, facsimile machines, printers, and optical plotters emit light from a light source based on information corresponding to an image to be formed, and the object on the image carrier is emitted by the emitted light. Optical scanning devices that scan a scanning surface are known (see, for example, [Patent Document 1] to [Patent Document 3]). Such an optical scanning device includes an optical system that guides light emitted from a light source to a surface to be scanned.
この光学系は、たとえば、ポリゴンミラー等の偏向器、シリンドリカルレンズ、走査レンズといった各種光学素子によって構成されているが、各光学素子には、光の透過率、反射率等の光学特性にばらつきがあるとともに、各光学素子への光の入射角によっても光学特性は変化し、また各光走査装置間で各光学素子の設置位置を完全に同一にすることが困難であるなどの理由により、同一構成の光走査装置であっても、光源の発光光量に対する被走査面の走査光量の割合言い換えると光利用効率にばらつきがある。 This optical system is composed of various optical elements such as a deflector such as a polygon mirror, a cylindrical lens, and a scanning lens. However, each optical element has variations in optical characteristics such as light transmittance and reflectance. In addition, the optical characteristics change depending on the incident angle of light to each optical element, and it is difficult to make the installation position of each optical element completely the same between the optical scanning devices. Even in the configuration of the optical scanning device, the ratio of the scanning light amount of the surface to be scanned to the light emission amount of the light source, in other words, the light utilization efficiency varies.
光利用効率のばらつきは、走査光量のばらつき、さらには画質のばらつきの原因となり得るため、高画質の画像形成の要求に反する。そこで、走査光量のばらつきを低減するため、光源の発光光量にある程度の幅を持たせ、発光光量を調整することで走査光量を均一化させる技術が提案されている。 Variations in the light utilization efficiency can cause variations in the amount of scanning light, as well as variations in image quality, which is contrary to the requirement for high-quality image formation. Therefore, in order to reduce the variation in the amount of scanning light, a technique has been proposed in which the amount of light emitted from the light source has a certain width and the amount of light emitted is adjusted to make the amount of scanning light uniform.
ところが、かかる技術を用いると、光利用効率が高い装置においては発光光量を小さくすることとなるが、発光光量を小さくすると、ドループ特性が悪くなるなどして光源の発光特性が不安定になることがある。光源の発光特性が不安定になると、発光光量のムラ、ビームスポット系の劣化等が生じ、これによって出力画像に影響を与えてしまう。 However, when such a technique is used, the amount of emitted light is reduced in a device with high light utilization efficiency. However, if the amount of emitted light is reduced, the drooping characteristics are deteriorated and the emission characteristics of the light source become unstable. There is. If the light emission characteristics of the light source become unstable, unevenness in the amount of emitted light, deterioration of the beam spot system, and the like occur, thereby affecting the output image.
これに対し、光利用効率そのもののばらつきを低減可能とする技術が知られており、その1つとして、たとえばシリンドリカルレンズなどの光学素子の光透過率を低下させることで光利用効率のばらつきを低減する技術がある(たとえば〔特許文献1〕参照)。光利用効率そのもののばらつきが抑制されれば、光源の発光特性が不安定になる程度にまで光源の発光光量を小さくする必要がなくなり得るため、出力画像に与える影響の低減が期待されるとともに、走査光量のばらつきの抑制も期待される。 On the other hand, there is known a technique that can reduce the variation in light utilization efficiency itself, and one of the techniques is to reduce the variation in light utilization efficiency by reducing the light transmittance of an optical element such as a cylindrical lens. (For example, refer to [Patent Document 1]). If the variation in the light utilization efficiency itself is suppressed, it may not be necessary to reduce the light emission amount of the light source to such an extent that the light emission characteristics of the light source become unstable, so that it is expected to reduce the influence on the output image, It is also expected to suppress variations in the amount of scanning light.
一方、かかる画像形成装置において、感光体等の像担持体の移動速度を積極的に変化させ、プロセス速度等といわれる画像形成速度を変化させる技術が知られている。すなわち、たとえば、かかる画像形成装置において、OHPシート、厚紙に画像形成を行う場合に、普通紙に画像を形成する場合よりも、画像形成速度を低下させる技術が知られている(たとえば〔特許文献2〕、〔特許文献3〕参照)。このような技術は、たとえばOHPシートに画像を形成する場合に、鮮やかな画像が得られ、また光沢度が向上するという利点があり、とくに、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック等の異なる色によって形成されたトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する場合には、画像形成速度の低下により、各色のトナーを十分に溶解してトナーの境界面の反射が起こらないようにして色の濁りを防ぎ鮮やかな画像を得るのに適している。 On the other hand, in such an image forming apparatus, a technique is known in which the moving speed of an image carrier such as a photoconductor is positively changed to change the image forming speed called process speed. That is, for example, in such an image forming apparatus, when an image is formed on an OHP sheet or a thick paper, a technique for reducing the image forming speed is known as compared with a case where an image is formed on plain paper (for example, [Patent Documents] 2] and [Patent Document 3]). Such a technique has an advantage that, for example, when an image is formed on an OHP sheet, a vivid image is obtained and the glossiness is improved. In particular, it is formed by different colors such as yellow, magenta, cyan, and black. When forming a color image by superimposing the formed toner images, the image formation speed is reduced to sufficiently dissolve the toner of each color so that reflection of the toner boundary surface does not occur, thereby preventing color turbidity. Suitable for obtaining vivid images.
このように、画像形成速度を変化させるために像担持体の移動速度を変化させる技術にあっては、かかる移動速度の変化に応じて、像担持体の露光量を調整することが、画像品質の低下防止のために重要である。たとえば、像担持体の回転速度を1/2あるいは1/3に落としたときには、光源の発光光量や発光時間を落としてトータルでの発光量を1/2倍あるいは1/3倍にすることが求められる。そこで、かかる露光量の調整のために、光走査装置において、光源の発光光量を調整する技術(たとえば〔特許文献2〕参照)、ポリゴンミラーを間欠的に利用する技術(たとえば〔特許文献3〕参照)が提案されている。 As described above, in the technique of changing the moving speed of the image carrier in order to change the image forming speed, it is possible to adjust the exposure amount of the image carrier in accordance with the change of the moving speed. It is important for prevention of deterioration. For example, when the rotational speed of the image carrier is reduced to 1/2 or 1/3, the total light emission amount may be increased by a factor of 1/2 or 1/3 by reducing the light emission amount and the light emission time of the light source. Desired. Therefore, in order to adjust the exposure amount, in the optical scanning device, a technique for adjusting the amount of light emitted from the light source (see, for example, [Patent Document 2]) and a technique for intermittently using a polygon mirror (for example, [Patent Document 3]). Have been proposed).
しかし、これらの技術では、たとえば前者の技術では上述の技術と同様にドループ特性が悪化する場合があり、また後者の技術では像担持体の移動速度の変化の程度によってポリゴンミラーの間欠的利用では対応できない場合があるなど、像担持体の移動速度の変化に対応できない場合があるため、更なる技術の開発が求められていた。 However, in these techniques, for example, the droop characteristic may be deteriorated in the former technique as in the above technique, and in the latter technique, the polygon mirror is intermittently used depending on the degree of change in the moving speed of the image carrier. Since it may not be possible to cope with changes in the moving speed of the image carrier, such as in some cases, it has been required to develop further technology.
特に、光源として、複数の面発光レーザ素子が配列された面発光レーザアレイを用いると、光出力範囲が狭いためにそのような問題が生じやすい。
また、面発光レーザアレイを光源として用いると、光出力範囲が狭いために、次のような問題も生じる。すなわち、シェーディング特性を補正する場合の問題、像担持体の経時劣化、環境変化に対応する場合の問題である。
シェーディング特性とは、ポリゴンミラーや光学素子の光学特性に起因する、主走査方向中央部と端部とでの露光強度の不均一である。この不均一は、かかる光学特性と上述の光利用効率との積によって生じるため、比較的大きい。シェーディング特性を補正するには、かかる比較的大きな不均一を打ち消すように、光源の出力を変化させる必要があるが、光出力範囲が狭いと、かかる不均一を十分に打ち消すだけの出力が得られない。
像担持体の経時劣化、環境変化について説明すると、光源の出力は、装置組み立て後に光利用効率等を考慮して決定されるが、かかる出力は、装置が実際に使用されている状態に応じて、像担持体の経時劣化、環境変化を考慮して調整する必要がある。このような調整はたとえばいわゆるプロセスコントロールにより行われる。ところが、光出力範囲が狭いと、かかる調整が十分に行われないこととなる。
In particular, when a surface emitting laser array in which a plurality of surface emitting laser elements are arranged as a light source is used, such a problem is likely to occur because the light output range is narrow.
Further, when a surface emitting laser array is used as a light source, the following problem arises because the light output range is narrow. That is, there are a problem in correcting shading characteristics, a problem in dealing with deterioration of the image carrier over time, and environmental changes.
The shading characteristics are non-uniform exposure intensities at the center and the end in the main scanning direction due to the optical characteristics of the polygon mirror and the optical element. This non-uniformity is relatively large because it is caused by the product of such optical characteristics and the above-described light utilization efficiency. To correct the shading characteristics, it is necessary to change the output of the light source so as to cancel out such a relatively large non-uniformity, but if the light output range is narrow, an output sufficient to sufficiently cancel out the non-uniformity can be obtained. Absent.
Explaining the deterioration over time and the environmental change of the image carrier, the output of the light source is determined in consideration of the light utilization efficiency etc. after the assembly of the apparatus. Therefore, it is necessary to make adjustments in consideration of deterioration with time of the image carrier and environmental changes. Such adjustment is performed by so-called process control, for example. However, when the light output range is narrow, such adjustment is not sufficiently performed.
なお、本発明者らが鋭意研究したところ、光透過率の異なる、NDフィルタなどといわれる光量調整素子を複数用い、像担持体の移動速度の変化に応じて、適した光透過率の光量調整素子を選択し、選択した光量調整素子を光源から像担持体に至る光路中に進入させることで露光量を調整すれば、次のような問題はあるものの、像担持体の移動速度の変化に対応可能となることがわかった(なお、光走査装置と異なる分野においては、光透過率の異なる光量調整素子を選択的に用いる技術は知られている(たとえば〔特許文献4〕参照))。
すなわち、単に光量調整素子を光路中に配置すると、光路中に配置した光量調整素子によって生じた反射光が画像形成に影響を与える可能性がある。光走査装置では、光源から射出された光の強度を検知することで光源の発光量を制御する技術が用いられることがあり、このような技術を用いた場合に、光量調整素子によって生じた反射光が光源から射出された光とともに検知されると、発光量の制御精度が低下し、画像ムラなどが生じて画質に影響を与えることとなり、問題である。また、かかる反射光が像担持体に入射すると、いわゆるゴースト像が形成されてしまい、画質に影響を与えることとなり、問題である。なおこのような問題は、上述した、シリンドリカルレンズなどの光学素子の光透過率を低下させる技術においても、この光学素子における反射光によって同様に生じ得る。
よって、光透過率の異なる光量調整素子を選択的に用いる場合には、このような問題を考慮することが望ましい。
In addition, the present inventors diligently researched and used a plurality of light amount adjusting elements called ND filters having different light transmittances, and adjusted the light amount of suitable light transmittance according to the change in the moving speed of the image carrier. If the exposure amount is adjusted by selecting the element and making the selected light amount adjustment element enter the optical path from the light source to the image carrier, the following problems will occur, but the movement speed of the image carrier will change. It has been found that this technique can be used (in a field different from that of the optical scanning device, a technique for selectively using a light amount adjusting element having a different light transmittance is known (for example, see [Patent Document 4]).
That is, when the light amount adjusting element is simply disposed in the optical path, reflected light generated by the light amount adjusting element disposed in the optical path may affect image formation. In the optical scanning device, a technique for controlling the light emission amount of the light source by detecting the intensity of the light emitted from the light source may be used. When such a technique is used, the reflection caused by the light amount adjusting element is used. If the light is detected together with the light emitted from the light source, the control accuracy of the light emission amount is lowered, and image unevenness or the like occurs to affect the image quality, which is a problem. Further, when such reflected light is incident on the image carrier, a so-called ghost image is formed, which affects the image quality, which is a problem. Such a problem can also be caused by the reflected light from the optical element in the above-described technique for reducing the light transmittance of the optical element such as a cylindrical lens.
Therefore, it is desirable to consider such a problem when selectively using light amount adjusting elements having different light transmittances.
本発明は、光源として面発光レーザアレイを用い、この光源から射出された光により被走査面を走査する光走査装置であって、光出力範囲が狭いことに対応した光走査装置、またこれに加えて、複数の光量調整素子を選択的に用いる場合に、光量調整素子による反射光が外乱となり画質に与える影響を考慮した光走査装置、これを有する複写機、ファクシミリ、プリンタ、光プロッタ等の画像形成装置、かかる面発光レーザアレイを用いた光走査方法を提供することを目的とする。 The present invention is an optical scanning device that uses a surface-emitting laser array as a light source and scans a surface to be scanned with light emitted from the light source, and an optical scanning device corresponding to a narrow light output range. In addition, when a plurality of light amount adjusting elements are selectively used, an optical scanning device that takes into consideration the influence of the reflected light from the light amount adjusting elements on the image quality due to disturbance, such as a copying machine, a facsimile, a printer, an optical plotter, etc. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus and an optical scanning method using such a surface emitting laser array.
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、複数の面発光レーザ素子が配列された面発光レーザアレイと、この面発光レーザアレイから射出された光により被走査面を走査するために同面発光レーザアレイから射出された光を前記被走査面に導く複数の光学素子を有する光学系と、光透過率が互いに異なる複数の光量調整素子と、この複数の光量調整素子のうちの1つを前記面発光レーザアレイから射出された光の光路中の所定位置に配置する光量調整素子切換手段とを有し、前記複数の光学素子は、前記面発光レーザアレイから射出された光をカップリングするカップリングレンズと、前記面発光レーザアレイから射出された光であって前記所定位置に配置された前記光量調整素子を経た光を透過するシリンドリカルレンズとを含み、前記複数の光量調整素子のうち前記光量調整素子切換手段によって前記所定位置に配置された光量調整素子の入射面と出射面とのうちの少なくとも入射面は、前記面発光レーザアレイから射出された光のうち前記カップリングレンズの光軸に沿って同所定位置を通る光に垂直な面に対して、所定の角度θ(≠0)傾いており、前記垂直な面に対する同光量調整素子の角度をθとする平面上における、前記シリンドリカルレンズの、同垂直な面上における径をaとし、前記所定位置に配置された前記光量調整素子を経た光のうち前記カップリングレンズの光軸に沿う光に沿った同光量調整素子から前記シリンドリカルレンズまでの距離をbとし、前記所定位置に配置された前記光量調整素子を経た光のうち前記カップリングレンズの光軸に沿う光が前記シリンドリカルレンズの光学面のうち同光量調整素子側の面に交わる位置から、同面の中心までのズレ量がΔとなるように、同シリンドリカルレンズを、同シリンドリカルレンズを経た光が入射する光偏向器の回転軸方向と前記カップリングレンズの光軸方向とに垂直な方向において、前記中心と同光量調整素子との距離が近づく側にずらして配置し、θは、(a/2−Δ)/b≦tan(2θ)を満たす光走査装置にある。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a surface emitting laser array in which a plurality of surface emitting laser elements are arranged, and scanning a surface to be scanned with light emitted from the surface emitting laser array. An optical system having a plurality of optical elements that guide light emitted from the same surface emitting laser array to the surface to be scanned, a plurality of light amount adjusting elements having different light transmittances, and one of the plurality of light amount adjusting elements And a light amount adjusting element switching means for disposing one at a predetermined position in the optical path of the light emitted from the surface emitting laser array, wherein the plurality of optical elements cup the light emitted from the surface emitting laser array. A coupling lens that rings, and a cylindrical lens that transmits light emitted from the surface-emitting laser array and having passed through the light amount adjusting element disposed at the predetermined position. Of the plurality of light amount adjustment elements, at least an incident surface of the incident surface and the emission surface of the light amount adjustment element arranged at the predetermined position by the light amount adjustment element switching unit is light emitted from the surface emitting laser array. Is inclined at a predetermined angle θ (≠ 0) with respect to a plane perpendicular to the light passing through the predetermined position along the optical axis of the coupling lens, and the angle of the same light amount adjusting element with respect to the vertical plane is The diameter of the cylindrical lens on the plane perpendicular to the plane θ is a, and the light passing through the light quantity adjusting element arranged at the predetermined position is light along the optical axis of the coupling lens. A distance from the same light amount adjusting element to the cylindrical lens is b, and the light passing through the light amount adjusting element disposed at the predetermined position is along the optical axis of the coupling lens. Is incident on the cylindrical lens so that the amount of deviation from the position of the optical surface of the cylindrical lens that intersects the surface on the same light amount adjusting element side to the center of the same surface is Δ. In the direction perpendicular to the rotation axis direction of the optical deflector and the optical axis direction of the coupling lens, they are arranged so as to be shifted toward the side where the distance between the center and the same light amount adjustment element approaches, and θ is (a / 2− The optical scanning device satisfies (Δ) / b ≦ tan (2θ) .
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、前記光量調整素子切換手段は、前記複数の光量調整素子のうち、前記被走査面の移動速度に応じて、同移動速度に対応した1つの光量調整素子を前記所定位置に配置することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the first aspect, the light amount adjusting element switching means has the same moving speed according to the moving speed of the surface to be scanned among the plurality of light amount adjusting elements. One corresponding light quantity adjusting element is arranged at the predetermined position .
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の光走査装置において、前記光量調整素子の入射面と出射面とのうちの少なくとも一面は、光透過率を調整するための金属コーティングを施されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the first or second aspect, at least one of the incident surface and the output surface of the light amount adjusting element is provided with a metal coating for adjusting light transmittance. It is characterized by being.
請求項4記載の発明は、請求項3記載の光走査装置において、前記金属コーティングは、前記所定の角度θ傾いている面に施されていることを特徴とする。
The invention of
請求項5記載の発明は、請求項1ないし4の何れか1つに記載の光走査装置において、前記光量調整素子はウェッジ型プリズムであることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the first to fourth aspects, the light amount adjusting element is a wedge-type prism.
請求項6記載の発明は、請求項1ないし5の何れか1つに記載の光走査装置において、前記複数の光学素子は、前記面発光レーザアレイから射出された光の太さを制限してから同光を走査する走査手段に進入させるための、同光の太さを制限する開口を有する第1のアパーチャを含み、前記所定位置は、第1のアパーチャに隣り、第1のアパーチャを経た光が進入する位置であり、前記垂直な面に対する同光量調整素子の角度をθとする平面上における、前記開口の、同垂直な面上における径をφとし、前記平面上における、前記開口の縁から前記所定位置を占める前記光量調整素子までの、前記面発光レーザアレイから射出された光のうち同開口を経た光の光路に沿った最短距離をdとしたとき、θは、φ/d≦tan(2θ)を満たすことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the first to fifth aspects, the plurality of optical elements limit a thickness of light emitted from the surface emitting laser array. Including a first aperture having an aperture for limiting the thickness of the light, and the predetermined position is adjacent to the first aperture and passed through the first aperture. The position where light enters, and the diameter of the opening on the plane with the angle of the same light amount adjustment element with respect to the vertical plane being θ is φ, and the diameter of the opening on the plane is φ Θ is φ / d, where d is the shortest distance along the optical path of the light emitted from the surface emitting laser array from the edge to the light amount adjusting element occupying the predetermined position. ≦ tan (2θ) is satisfied Features.
請求項7記載の発明は、請求項6記載の光走査装置において、第1のアパーチャは黒色の塗装及び/又は荒らし加工が施されていることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the invention, in the optical scanning device according to the sixth aspect, the first aperture is subjected to black painting and / or roughening.
請求項8記載の発明は、請求項6または7記載の光走査装置において、前記平面上において、第1のアパーチャは、前記垂直な面に対して、−θ側に傾いていることを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the sixth or seventh aspect, the first aperture is inclined to the −θ side with respect to the vertical plane on the plane. To do.
請求項9記載の発明は、請求項1ないし8の何れか1つに記載の光走査装置において、前記所定位置は、前記シリンドリカルレンズに隣り、同所定位置に配置された前記光量調整素子を経た光が同シリンドリカルレンズに進入する位置であることを特徴とする。
Invention of claim 9, of the light-scanning apparatus odor according to any one of
請求項10記載の発明は、請求項1ないし9の何れか1つに記載の光走査装置において、前記複数の光学素子は、前記面発光レーザアレイから射出された光により被走査面を走査するために同光を偏向する偏向光学素子を含み、この偏向光学素子は、複数の反射面を備えた回転多面鏡、又は、反射面が振動する振動素子であり、前記被走査面の移動速度に応じて、前記偏向光学素子による、前記面発光レーザアレイから射出された光の反射周期を変動させることを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the first to ninth aspects, the plurality of optical elements scan the surface to be scanned with the light emitted from the surface emitting laser array. Therefore, the deflecting optical element includes a rotating polygon mirror having a plurality of reflecting surfaces, or a vibrating element in which the reflecting surface vibrates, and the moving speed of the scanned surface is increased. Accordingly, the reflection period of the light emitted from the surface emitting laser array by the deflecting optical element is varied .
請求項11記載の発明は、請求項1ないし10の何れか1つに記載の光走査装置において、前記シリンドリカルレンズの入射面及び/又は出射面は反射防止コーティングを施されていることを特徴とする。
The invention according to
請求項12記載の発明は、請求項1ないし11の何れか1つに記載の光走査装置において、前記シリンドリカルレンズの入射面及び/又は出射面のうちの有効領域外の部分は荒らし加工及び/又は不連続な凹凸形状を施されていることを特徴とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the first to eleventh aspects, a portion outside the effective area of the entrance surface and / or the exit surface of the cylindrical lens is roughened and / or Or it is characterized by having a discontinuous uneven shape.
請求項13記載の発明は、請求項1ないし12の何れか1つに記載の光走査装置において、前記複数の光学素子は、前記所定位置に配置された前記光量調整素子によって反射された光であって前記被走査面側に向かう光を遮断することで同光が前記被走査面外に導かれるようにする第2のアパーチャを含むことを特徴とする。 In a thirteenth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the first to twelfth aspects, the plurality of optical elements are light reflected by the light amount adjusting element disposed at the predetermined position. A second aperture is included, which blocks light traveling toward the scanned surface side so that the light is guided outside the scanned surface.
請求項14記載の発明は、請求項1ないし13の何れか1つに記載の光走査装置において、前記複数の光学素子は、前記面発光レーザアレイから射出された光により被走査面を走査するために光の透過性を利用する光学素子であって入射面又は反射面が平面である光学素子を含み、当該平面の少なくとも1つは反射防止コーティングを施されていることを特徴とする。 According to a fourteenth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the first to thirteenth aspects, the plurality of optical elements scan a surface to be scanned with light emitted from the surface emitting laser array. For this purpose, an optical element that utilizes light transmittance and includes an optical element whose incident surface or reflection surface is a flat surface, and at least one of the flat surfaces is provided with an antireflection coating.
請求項15記載の発明は、請求項1ないし14の何れか1つに記載の光走査装置において、前記複数の光量調整素子のうちの少なくとも1つは、ガラス材あるいはプラスチック材に増反射コーティングが施された素子、又は、光吸収型の素子、又は、ガラス材あるいはプラスチック材であることを特徴とする。 According to a fifteenth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the first to fourteenth aspects, at least one of the plurality of light amount adjusting elements is formed of a glass material or a plastic material with an increased reflection coating. It is characterized by being an applied element, a light absorbing element, a glass material or a plastic material.
請求項16記載の発明は、請求項1ないし15の何れか1つに記載の光走査装置において、前記複数の光量調整素子は、入射面と出射面とが平面であることを特徴とする。 A sixteenth aspect of the present invention is the optical scanning device according to any one of the first to fifteenth aspects, wherein the plurality of light amount adjusting elements have a plane of incidence and a plane of emission.
請求項17記載の発明は、請求項1ないし16の何れか1つに記載の光走査装置において、前記光量調整素子切換手段は、前記複数の光量調整素子を保持した保持部材と、この保持部材を、回転駆動することで、又は、平行駆動することで、同複数の光量調整素子のうちの1つを前記所定位置に配置する駆動手段とを有することを特徴とする。 According to a seventeenth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the first to sixteenth aspects, the light amount adjusting element switching unit includes a holding member that holds the plurality of light amount adjusting elements, and the holding member. And driving means for arranging one of the plurality of light quantity adjusting elements at the predetermined position by rotational driving or parallel driving.
請求項18記載の発明は、請求項1ないし17の何れか1つに記載の光走査装置と、前記被走査面を構成し前記走査光によって潜像を形成される像担持体とを有する画像形成装置にある。 According to an eighteenth aspect of the present invention, there is provided an image having the optical scanning device according to any one of the first to seventeenth aspects and an image carrier that forms the surface to be scanned and forms a latent image by the scanning light. In the forming device.
請求項19記載の発明は、請求項18記載の画像形成装置において、前記光走査装置を複数有することを特徴とする。 According to a nineteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the eighteenth aspect , a plurality of the optical scanning devices are provided.
請求項20記載の発明は、複数の面発光レーザ素子が配列された面発光レーザアレイと、この面発光レーザアレイから射出された光により被走査面を走査するために同面発光レーザアレイから射出された光を前記被走査面に導く複数の光学素子を有する光学系と、光透過率が互いに異なる複数の光量調整素子と、この複数の光量調整素子のうちの1つを前記面発光レーザアレイから射出された光の光路中の所定位置に配置する光量調整素子切換手段とを用い、前記複数の光学素子は、前記面発光レーザアレイから射出された光をカップリングするカップリングレンズと、前記面発光レーザアレイから射出された光であって前記所定位置に配置された前記光量調整素子を経た光を透過するシリンドリカルレンズとを含み、前記複数の光量調整素子のうち前記光量調整素子切換手段によって前記所定位置に配置された光量調整素子の入射面と出射面とのうちの少なくとも入射面は、前記面発光レーザアレイから射出された光のうち前記カップリングレンズの光軸に沿って同所定位置を通る光に垂直な面に対して、所定の角度θ(≠0)傾いており、前記垂直な面に対する同光量調整素子の角度をθとする平面上における、前記シリンドリカルレンズの、同垂直な面上における径をaとし、前記所定位置に配置された前記光量調整素子を経た光のうち前記カップリングレンズの光軸に沿う光に沿った同光量調整素子から前記シリンドリカルレンズまでの距離をbとし、前記所定位置に配置された前記光量調整素子を経た光のうち前記カップリングレンズの光軸に沿う光が前記シリンドリカルレンズの光学面のうち同光量調整素子側の面に交わる位置から、同面の中心までのズレ量がΔとなるように、同シリンドリカルレンズを、同シリンドリカルレンズを経た光が入射する光偏向器の回転軸方向と前記カップリングレンズの光軸方向とに垂直な方向において、前記中心と同光量調整素子との距離が近づく側にずらして配置し、θは、(a/2−Δ)/b≦tan(2θ)を満たす光走査方法にある。
The invention according to
本発明は、複数の面発光レーザ素子が配列された面発光レーザアレイと、この面発光レーザアレイから射出された光により被走査面を走査するために同面発光レーザアレイから射出された光を前記被走査面に導く複数の光学素子を有する光学系と、光透過率が互いに異なる複数の光量調整素子と、この複数の光量調整素子のうちの1つを前記面発光レーザアレイから射出された光の光路中の所定位置に配置する光量調整素子切換手段とを有し、前記複数の光学素子は、前記面発光レーザアレイから射出された光をカップリングするカップリングレンズと、前記面発光レーザアレイから射出された光であって前記所定位置に配置された前記光量調整素子を経た光を透過するシリンドリカルレンズとを含み、前記複数の光量調整素子のうち前記光量調整素子切換手段によって前記所定位置に配置された光量調整素子の入射面と出射面とのうちの少なくとも入射面は、前記面発光レーザアレイから射出された光のうち前記カップリングレンズの光軸に沿って同所定位置を通る光に垂直な面に対して、所定の角度θ(≠0)傾いており、前記垂直な面に対する同光量調整素子の角度をθとする平面上における、前記シリンドリカルレンズの、同垂直な面上における径をaとし、前記所定位置に配置された前記光量調整素子を経た光のうち前記カップリングレンズの光軸に沿う光に沿った同光量調整素子から前記シリンドリカルレンズまでの距離をbとし、前記所定位置に配置された前記光量調整素子を経た光のうち前記カップリングレンズの光軸に沿う光が前記シリンドリカルレンズの光学面のうち同光量調整素子側の面に交わる位置から、同面の中心までのズレ量がΔとなるように、同シリンドリカルレンズを、同シリンドリカルレンズを経た光が入射する光偏向器の回転軸方向と前記カップリングレンズの光軸方向とに垂直な方向において、前記中心と同光量調整素子との距離が近づく側にずらして配置し、θは、(a/2−Δ)/b≦tan(2θ)を満たす光走査装置にあるので、角度θが小さくても、所定位置に配置された光量調整素子による反射光がシリンドリカルレンズを経て被走査面に入射し、ゴースト光等として外乱となり画質に与える影響を抑制ないし防止するとともに、被走査面の移動速度が変化する場合にもこの変化に対応して被走査面の露光量を調整可能であり、光源として面発光レーザアレイを用いて良好な画像形成に寄与することができる、光学系、光量調整素子等のレイアウトの自由度が高い光走査装置を提供することができる。 The present invention relates to a surface-emitting laser array in which a plurality of surface-emitting laser elements are arranged, and light emitted from the surface-emitting laser array for scanning a surface to be scanned by light emitted from the surface-emitting laser array. An optical system having a plurality of optical elements guided to the surface to be scanned, a plurality of light amount adjusting elements having different light transmittances, and one of the plurality of light amount adjusting elements emitted from the surface emitting laser array A light amount adjusting element switching unit disposed at a predetermined position in the optical path of the light, wherein the plurality of optical elements include a coupling lens for coupling light emitted from the surface emitting laser array, and the surface emitting laser. A cylindrical lens that transmits light emitted from the array and passed through the light amount adjusting element disposed at the predetermined position, and the light among the plurality of light amount adjusting elements. At least the incident surface of the incident surface and the emitting surface of the light amount adjusting element arranged at the predetermined position by the adjusting element switching unit is on the optical axis of the coupling lens among the light emitted from the surface emitting laser array. The cylindrical lens on a plane that is inclined by a predetermined angle θ (≠ 0) with respect to a plane perpendicular to the light passing through the same predetermined position and having an angle of the same light amount adjusting element with respect to the vertical plane as θ. The cylindrical lens from the same light amount adjusting element along the light along the optical axis of the coupling lens among the light passing through the light amount adjusting element disposed at the predetermined position, where a is a diameter on the same vertical surface The light along the optical axis of the coupling lens is the optical surface of the cylindrical lens among the light that has passed through the light amount adjusting element disposed at the predetermined position. The cylindrical lens is arranged so that the amount of deviation from the position where it intersects the surface on the same light quantity adjusting element side to the center of the same surface is Δ and the rotation axis direction of the optical deflector on which the light passing through the cylindrical lens is incident. In the direction perpendicular to the optical axis direction of the coupling lens, the center and the same light amount adjustment element are shifted to the closer side, and θ is (a / 2-Δ) / b ≦ tan (2θ ) since the optical scanning device satisfying, even with a small angle theta, the reflected light of the light amount adjusting device which is disposed at a predetermined position is incident on the surface to be scanned through a cylindrical lens, giving the disturbance and makes quality as ghost light, etc. effect suppresses or prevents, in response to this change even when the moving speed of the scanning surface changes adjustable exposure amount of the surface to be scanned, better using the surface emitting laser array as a light source Can contribute to the image formation, it is possible to provide an optical system, high optical scanning apparatus freedom of layout of such light quantity adjusting element.
前記光量調整素子切換手段は、前記複数の光量調整素子のうち、前記被走査面の移動速度に応じて、同移動速度に対応した1つの光量調整素子を前記所定位置に配置することとすれば、所定位置に配置された光量調整素子により、被走査面の移動速度の変化に対応して被走査面の露光量を調整し、光源として面発光レーザアレイを用いて良好な画像形成に寄与することができる光走査装置を提供することができる。 If the light quantity adjustment element switching means arranges one light quantity adjustment element corresponding to the movement speed among the plurality of light quantity adjustment elements at the predetermined position according to the movement speed of the scanned surface. by arranged quantity adjusting element in position, contributes to the good image formation using in response to changes in the moving speed of the surface to be scanned by adjusting the exposure amount of the scanned surface, a surface-emitting laser array as a light source It is possible to provide an optical scanning device capable of performing the above.
前記光量調整素子の入射面と出射面とのうちの少なくとも一面は、光透過率を調整するための金属コーティングを施されていることとすれば、所定位置に配置された、金属コーティングによって光量を良好に調整可能な光量調整素子により、被走査面の移動速度が変化する場合にもこの変化に対応して被走査面の露光量を調整可能であり、光源として面発光レーザアレイを用いて良好な画像形成に寄与することができる光走査装置を提供することができる。 If at least one of the entrance surface and the exit surface of the light amount adjusting element is provided with a metal coating for adjusting the light transmittance, the light amount can be reduced by the metal coating disposed at a predetermined position. A well-adjustable light amount adjustment element can adjust the exposure amount of the scanned surface in response to this change even when the moving speed of the scanned surface changes, and it is good to use a surface emitting laser array as the light source It is possible to provide an optical scanning device that can contribute to stable image formation.
前記金属コーティングは、前記所定の角度θ傾いている面に施されていることとすれば、所定位置に配置された、金属コーティングによって光量を良好に調整可能な光量調整素子による、反射光が外乱となり画質に与える影響を抑制ないし防止するとともに、被走査面の移動速度が変化する場合にもこの変化に対応して被走査面の露光量を調整可能であり、光源として面発光レーザアレイを用いて良好な画像形成に寄与することができる光走査装置を提供することができる。 If the metal coating is applied to the surface inclined at the predetermined angle θ, the reflected light is disturbed by a light amount adjusting element arranged at a predetermined position and capable of adjusting the light amount well by the metal coating. In addition to suppressing or preventing the influence on the image quality, the amount of exposure on the scanned surface can be adjusted in response to the change in the moving speed of the scanned surface, and a surface emitting laser array is used as the light source. Therefore, it is possible to provide an optical scanning device that can contribute to good image formation.
前記光量調整素子はウェッジ型プリズムであることとすれば、所定位置に配置された光量調整素子により、色滲みを高度に抑制することができるとともに、被走査面の移動速度が変化する場合にもこの変化に対応して被走査面の露光量を調整可能であり、光源として面発光レーザアレイを用いて良好な画像形成に寄与することができる光走査装置を提供することができる。 If the light quantity adjusting element is a wedge-type prism, color blur can be highly suppressed by the light quantity adjusting element arranged at a predetermined position, and also when the moving speed of the scanned surface changes. It is possible to provide an optical scanning device that can adjust the exposure amount of the surface to be scanned in response to this change and can contribute to good image formation using a surface emitting laser array as a light source.
前記複数の光学素子は、前記面発光レーザアレイから射出された光の太さを制限してから同光を走査する走査手段に進入させるための、同光の太さを制限する開口を有する第1のアパーチャを含み、前記所定位置は、第1のアパーチャに隣り、第1のアパーチャを経た光が進入する位置であり、前記垂直な面に対する同光量調整素子の角度をθとする平面上における、前記開口の、同垂直な面上における径をφとし、前記平面上における、前記開口の縁から前記所定位置を占める前記光量調整素子までの、前記面発光レーザアレイから射出された光のうち同開口を経た光の光路に沿った最短距離をdとしたとき、θは、φ/d≦tan(2θ)を満たすこととすれば、所定位置に配置された光量調整素子による反射光が第1のアパーチャの開口から光源側に戻ることによって外乱となり画質に与える影響を抑制ないし防止するとともに、被走査面の移動速度が変化する場合にもこの変化に対応して被走査面の露光量を調整可能であり、光源として面発光レーザアレイを用いて良好な画像形成に寄与することができる光走査装置を提供することができる。 The plurality of optical elements have a first aperture for limiting the thickness of the light for limiting the thickness of the light emitted from the surface emitting laser array and then entering the scanning means for scanning the light. includes one aperture, the predetermined position is adjacent to the first aperture, a position der light passed through the first aperture enters is, on a plane the angle of the light amount adjusting device with respect to the plane perpendicular with θ The diameter of the aperture of the aperture in the vertical plane is φ, and the light emitted from the surface emitting laser array from the edge of the aperture to the light amount adjusting element occupying the predetermined position on the plane is Of these, when d is the shortest distance along the optical path of the light passing through the aperture, if θ satisfies φ / d ≦ tan (2θ), the reflected light from the light quantity adjusting element disposed at a predetermined position The opening of the first aperture? In addition to suppressing or preventing the influence on the image quality due to disturbance by returning to the light source side, the exposure amount of the scanned surface can be adjusted in response to this change even when the moving speed of the scanned surface changes, By using a surface emitting laser array as a light source, an optical scanning device that can contribute to good image formation can be provided.
第1のアパーチャは黒色の塗装及び/又は荒らし加工が施されていることとすれば、所定位置に配置された光量調整素子による反射光が、第1のアパーチャの開口から光源側に戻ったり第1のアパーチャで反射したりすることによって外乱となり画質に与える影響を抑制ないし防止するとともに、被走査面の移動速度が変化する場合にもこの変化に対応して被走査面の露光量を調整可能であり、光源として面発光レーザアレイを用いて良好な画像形成に寄与することができる光走査装置を提供することができる。 If the first aperture is black painted and / or roughened, the light reflected by the light amount adjusting element arranged at a predetermined position may return to the light source side from the opening of the first aperture. Reflecting with one aperture can suppress or prevent the influence on the image quality due to disturbance and adjust the exposure amount of the scanned surface in response to the change in the moving speed of the scanned surface. Therefore, it is possible to provide an optical scanning device that can contribute to good image formation using a surface emitting laser array as a light source.
前記平面上において、第1のアパーチャは、前記垂直な面に対して、−θ側に傾いていることとすれば、所定位置に配置された光量調整素子による反射光が第1のアパーチャの開口から光源側に戻りにくくなり、かかる反射光が外乱となり画質に与える影響を抑制ないし防止するとともに、被走査面の移動速度が変化する場合にもこの変化に対応して被走査面の露光量を調整可能であり、光源として面発光レーザアレイを用いて良好な画像形成に寄与することができる光走査装置を提供することができる。 On the plane, if the first aperture is inclined to the −θ side with respect to the vertical plane, the light reflected by the light amount adjusting element arranged at a predetermined position is the opening of the first aperture. It is difficult to return to the light source side, and this reflected light is disturbed to suppress or prevent the influence on the image quality, and also when the moving speed of the scanned surface changes, the exposure amount of the scanned surface can be adjusted in response to this change. An optical scanning device that can be adjusted and can contribute to good image formation using a surface emitting laser array as a light source can be provided.
前記複数の光学素子は、前記面発光レーザアレイから射出された光であって前記所定位置に配置された前記光量調整素子を経た光を透過するシリンドリカルレンズを含み、前記所定位置は、前記シリンドリカルレンズに隣り、同所定位置に配置された前記光量調整素子を経た光が同シリンドリカルレンズに進入する位置であり、前記垂直な面に対する同光量調整素子の角度をθとする平面上における、前記シリンドリカルレンズの、同垂直な面上における径をaとし、前記所定位置に配置された前記光量調整素子を経た光のうち前記カップリングレンズの光軸に沿う光に沿った同光量調整素子から前記シリンドリカルレンズまでの距離をbとしたとき、θは、(a/2)/b≦tan(2θ)を満たすこととすれば、所定位置に配置された光量調整素子による反射光がシリンドリカルレンズを経て被走査面に入射し、ゴースト光等として外乱となり画質に与える影響を抑制ないし防止するとともに、被走査面の移動速度が変化する場合にもこの変化に対応して被走査面の露光量を調整可能であり、光源として面発光レーザアレイを用いて良好な画像形成に寄与することができる光走査装置を提供することができる。 The plurality of optical elements include a cylindrical lens that transmits light emitted from the surface emitting laser array and passed through the light amount adjusting element disposed at the predetermined position, and the predetermined position includes the cylindrical lens. next, Ri position der light passing through the light quantity adjusting device which is arranged in the same predetermined position enters the same cylindrical lens, on the plane to the angle of the light amount adjusting device with respect to the plane perpendicular theta, the cylindrical The diameter of the lens on the vertical plane is a, and out of the light passing through the light amount adjusting element disposed at the predetermined position, the cylindrical light source from the same light amount adjusting element along the light along the optical axis of the coupling lens. Assuming that the distance to the lens is b, if θ satisfies (a / 2) / b ≦ tan (2θ), the amount of light arranged at a predetermined position Reflected light from the rectifying element enters the surface to be scanned through a cylindrical lens and suppresses / prevents the influence on the image quality due to disturbance as ghost light, etc., and responds to this change even when the moving speed of the surface to be scanned changes Thus, it is possible to provide an optical scanning device capable of adjusting the exposure amount of the surface to be scanned and contributing to good image formation using a surface emitting laser array as a light source.
前記複数の光学素子は、前記面発光レーザアレイから射出された光により被走査面を走査するために同光を偏向する偏向光学素子を含み、この偏向光学素子は、複数の反射面を備えた回転多面鏡、又は、反射面が振動する振動素子であり、前記被走査面の移動速度に応じて、前記偏向光学素子による、前記面発光レーザアレイから射出された光の反射周期を変動させることとすれば、少ない種類の光量調整素子でも、所定位置に配置された光量調整素子により、被走査面の移動速度が変化する場合にもこの変化に対応して被走査面の露光量を調整可能であり、光源として面発光レーザアレイを用いて良好な画像形成に寄与することができる光走査装置を提供することができる。 The plurality of optical elements include a deflecting optical element that deflects the light to scan the surface to be scanned with light emitted from the surface emitting laser array, and the deflecting optical element includes a plurality of reflecting surfaces. A rotary polygon mirror or a vibrating element whose reflecting surface vibrates, and changes a reflection period of light emitted from the surface emitting laser array by the deflecting optical element according to a moving speed of the scanning surface. If so, even with a small amount of light amount adjustment elements, the amount of exposure on the surface to be scanned can be adjusted in response to this change even when the movement speed of the surface to be scanned changes with the light amount adjustment element arranged at a predetermined position. in it, it is possible to provide an optical run査device as possible out to contribute to good image formation using a surface emitting laser array as a light source.
前記シリンドリカルレンズの入射面及び/又は出射面は反射防止コーティングを施されていることとすれば、所定位置に配置された光量調整素子による反射光がシリンドリカルレンズを経て被走査面に入射し、ゴースト光等として外乱となり画質に与える影響を反射防止コーティングによってより高度に抑制ないし防止するとともに、被走査面の移動速度が変化する場合にもこの変化に対応して被走査面の露光量を調整可能であり、良好な画像形成に寄与することができる光走査装置を提供することができる。 If the incident surface and / or the exit surface of the cylindrical lens are provided with an antireflection coating, the reflected light from the light amount adjusting element arranged at a predetermined position enters the scanned surface through the cylindrical lens, and is ghosted. The anti-reflection coating suppresses or prevents the effects of disturbance as light and other factors on the image quality, and also adjusts the exposure amount of the scanned surface in response to changes in the scanning surface movement speed. Therefore, it is possible to provide an optical scanning device that can contribute to good image formation.
前記シリンドリカルレンズの入射面及び/又は出射面のうちの有効領域外の部分は荒らし加工及び/又は不連続な凹凸形状を施されていることとすれば、所定位置に配置された光量調整素子による反射光がシリンドリカルレンズを経て被走査面に入射し、ゴースト光等として外乱となり画質に与える影響を荒らし加工や凹凸形状によってより高度に抑制ないし防止するとともに、被走査面の移動速度が変化する場合にもこの変化に対応して被走査面の露光量を調整可能であり、光源として面発光レーザアレイを用いて良好な画像形成に寄与することができる光走査装置を提供することができる。 If a portion outside the effective area of the entrance surface and / or the exit surface of the cylindrical lens is roughened and / or has a discontinuous irregular shape, the light amount adjusting element disposed at a predetermined position is used. When reflected light is incident on the surface to be scanned through a cylindrical lens and becomes disturbed as ghost light, etc., and the influence on the image quality is reduced or prevented more highly by processing and uneven shapes, and the moving speed of the surface to be scanned changes In addition, it is possible to provide an optical scanning device that can adjust the exposure amount of the surface to be scanned in response to this change and can contribute to good image formation using a surface emitting laser array as a light source.
前記複数の光学素子は、前記所定位置に配置された前記光量調整素子によって反射された光であって前記被走査面側に向かう光を遮断することで同光が前記被走査面外に導かれるようにする第2のアパーチャを含むこととすれば、所定位置に配置された光量調整素子による反射光が被走査面に入射し、ゴースト光等として外乱となり画質に与える影響を第2のアパーチャにより抑制ないし防止するとともに、被走査面の移動速度が変化する場合にもこの変化に対応して被走査面の露光量を調整可能であり、光源として面発光レーザアレイを用いて良好な画像形成に寄与することができる光走査装置を提供することができる。 The plurality of optical elements block light that is reflected by the light amount adjusting element disposed at the predetermined position and that travels toward the scanned surface, thereby guiding the light to the outside of the scanned surface. If the second aperture to be included is included, the reflected light from the light amount adjusting element arranged at a predetermined position is incident on the surface to be scanned and becomes a disturbance as ghost light or the like, and the influence on the image quality is caused by the second aperture. In addition to suppressing or preventing, the exposure amount of the surface to be scanned can be adjusted in response to the change in the moving speed of the surface to be scanned, and good image formation can be achieved by using a surface emitting laser array as a light source. An optical scanning device that can contribute can be provided.
前記複数の光学素子は、前記面発光レーザアレイから射出された光により被走査面を走査するために光の透過性を利用する光学素子であって入射面又は反射面が平面である光学素子を含み、当該平面の少なくとも1つは反射防止コーティングを施されていることとすれば、所定位置に配置された光量調整素子による反射光が外乱となり画質に与える影響を光学素子の平面に施された反射防止コーティングにより抑制ないし防止するとともに、被走査面の移動速度が変化する場合にもこの変化に対応して被走査面の露光量を調整可能であり、光源として面発光レーザアレイを用いて良好な画像形成に寄与することができる光走査装置を提供することができる。 The plurality of optical elements are optical elements that utilize light transmittance to scan a surface to be scanned with light emitted from the surface emitting laser array, and an optical element having a flat incident surface or reflecting surface. In addition, if at least one of the planes is provided with an antireflection coating, the light reflected by the light amount adjusting element arranged at a predetermined position is disturbed and has an effect on the image quality on the plane of the optical element. In addition to being suppressed or prevented by antireflection coating, it is possible to adjust the exposure amount of the scanned surface corresponding to this change even when the moving speed of the scanned surface changes, and it is good to use a surface emitting laser array as the light source It is possible to provide an optical scanning device that can contribute to stable image formation.
前記複数の光量調整素子のうちの少なくとも1つは、ガラス材あるいはプラスチック材に増反射コーティングが施された素子、又は、光吸収型の素子、又は、ガラス材あるいはプラスチック材であることとすれば、種々の構成により光透過率が調整された光量調整素子を用い、所定位置に配置された光量調整素子による反射光が外乱となり画質に与える影響を抑制ないし防止するとともに、被走査面の移動速度が変化する場合にもこの変化に対応して被走査面の露光量を調整可能であり、光源として面発光レーザアレイを用いて良好な画像形成に寄与することができる光走査装置を提供することができる。 If at least one of the plurality of light quantity adjusting elements is a glass material or a plastic material with an increased reflection coating, or a light absorption type element, or a glass material or a plastic material. Using a light amount adjusting element whose light transmittance is adjusted by various configurations, the reflected light from the light amount adjusting element arranged at a predetermined position is disturbed to suppress or prevent the influence on the image quality, and the moving speed of the scanned surface To provide an optical scanning device capable of adjusting the exposure amount of the surface to be scanned in response to the change, and contributing to good image formation by using a surface emitting laser array as a light source. Can do.
前記複数の光量調整素子は、入射面と出射面とが平面であることとすれば、所定位置に配置された光量調整素子の配置による光学特性の変化を抑制し、被走査面の移動速度が変化する場合にもこの変化に対応して被走査面の露光量を調整可能であり、光源として面発光レーザアレイを用いて良好な画像形成に寄与することができる光走査装置を提供することができる。 If the incident surface and the exit surface are flat, the plurality of light amount adjustment elements suppress changes in optical characteristics due to the arrangement of the light amount adjustment elements arranged at predetermined positions, and the moving speed of the surface to be scanned is It is possible to provide an optical scanning device that can adjust the exposure amount of the surface to be scanned in response to this change even when it changes, and can contribute to good image formation by using a surface emitting laser array as a light source. it can.
前記光量調整素子切換手段は、前記複数の光量調整素子を保持した保持部材と、この保持部材を、回転駆動することで、又は、平行駆動することで、同複数の光量調整素子のうちの1つを前記所定位置に配置する駆動手段とを有することとすれば、比較的簡易な構成の光量調整素子切換手段によって所定位置に配置された光量調整素子により、被走査面の移動速度が変化する場合にもこの変化に対応して被走査面の露光量を調整可能であり、光源として面発光レーザアレイを用いて良好な画像形成に寄与することができる光走査装置を提供することができる。 The light quantity adjusting element switching means includes a holding member holding the plurality of light quantity adjusting elements and one of the plurality of light quantity adjusting elements by rotating or holding the holding member in parallel. Drive means for disposing one at the predetermined position, the moving speed of the surface to be scanned is changed by the light amount adjusting element disposed at the predetermined position by the light amount adjusting element switching means having a relatively simple configuration. Even in this case, the exposure amount of the surface to be scanned can be adjusted in accordance with this change, and an optical scanning device that can contribute to good image formation by using a surface emitting laser array as a light source can be provided.
本発明は、かかる光走査装置と、前記被走査面を構成し前記走査光によって潜像を形成される像担持体とを有する画像形成装置にあるので、被走査面の移動速度が変化する場合にもこの変化に対応して被走査面の露光量を調整可能であり、光源として面発光レーザアレイを用いて良好な画像形成を行うことが可能な画像形成装置を提供することができる。 The present invention resides in an image forming apparatus having such an optical scanning device and an image carrier that forms the scanned surface and forms a latent image by the scanned light, so that the moving speed of the scanned surface changes. In addition, it is possible to provide an image forming apparatus capable of adjusting the exposure amount of the surface to be scanned in response to this change and capable of forming a good image using a surface emitting laser array as a light source.
前記光走査装置を複数有することとすれば、各光走査装置において、被走査面の移動速度が変化する場合にもこの変化に対応して被走査面の露光量を調整可能であり、光源として面発光レーザアレイを用いて良好な画像形成を行うことが可能な画像形成装置を提供することができる。 If each of the optical scanning devices has a plurality of the optical scanning devices, the exposure amount of the scanned surface can be adjusted in response to the change even when the moving speed of the scanned surface changes. An image forming apparatus capable of performing good image formation using a surface emitting laser array can be provided.
本発明は、複数の面発光レーザ素子が配列された面発光レーザアレイと、この面発光レーザアレイから射出された光により被走査面を走査するために同面発光レーザアレイから射出された光を前記被走査面に導く複数の光学素子を有する光学系と、光透過率が互いに異なる複数の光量調整素子と、この複数の光量調整素子のうちの1つを前記面発光レーザアレイから射出された光の光路中の所定位置に配置する光量調整素子切換手段とを用い、前記複数の光学素子は、前記面発光レーザアレイから射出された光をカップリングするカップリングレンズと、前記面発光レーザアレイから射出された光であって前記所定位置に配置された前記光量調整素子を経た光を透過するシリンドリカルレンズとを含み、前記複数の光量調整素子のうち前記光量調整素子切換手段によって前記所定位置に配置された光量調整素子の入射面と出射面とのうちの少なくとも入射面は、前記面発光レーザアレイから射出された光のうち前記カップリングレンズの光軸に沿って同所定位置を通る光に垂直な面に対して、所定の角度θ(≠0)傾いており、前記垂直な面に対する同光量調整素子の角度をθとする平面上における、前記シリンドリカルレンズの、同垂直な面上における径をaとし、前記所定位置に配置された前記光量調整素子を経た光のうち前記カップリングレンズの光軸に沿う光に沿った同光量調整素子から前記シリンドリカルレンズまでの距離をbとし、前記所定位置に配置された前記光量調整素子を経た光のうち前記カップリングレンズの光軸に沿う光が前記シリンドリカルレンズの光学面のうち同光量調整素子側の面に交わる位置から、同面の中心までのズレ量がΔとなるように、同シリンドリカルレンズを、同シリンドリカルレンズを経た光が入射する光偏向器の回転軸方向と前記カップリングレンズの光軸方向とに垂直な方向において、前記中心と同光量調整素子との距離が近づく側にずらして配置し、θは、(a/2−Δ)/b≦tan(2θ)を満たす光走査方法にあるので、角度θが小さくても、所定位置に配置された光量調整素子による反射光がシリンドリカルレンズを経て被走査面に入射し、ゴースト光等として外乱となり画質に与える影響を抑制ないし防止するとともに、被走査面の移動速度が変化する場合にもこの変化に対応して被走査面の露光量を調整可能であり、光源として面発光レーザアレイを用いて良好な画像形成に寄与することができる、光学系、光量調整素子等のレイアウトの自由度が高い光走査方法を提供することができる。 The present invention relates to a surface-emitting laser array in which a plurality of surface-emitting laser elements are arranged, and light emitted from the surface-emitting laser array for scanning a surface to be scanned by light emitted from the surface-emitting laser array. An optical system having a plurality of optical elements guided to the surface to be scanned, a plurality of light amount adjusting elements having different light transmittances, and one of the plurality of light amount adjusting elements emitted from the surface emitting laser array A light amount adjusting element switching means arranged at a predetermined position in the optical path of the light, wherein the plurality of optical elements are a coupling lens for coupling light emitted from the surface emitting laser array, and the surface emitting laser array. A cylindrical lens that transmits the light emitted from the light passing through the light amount adjusting element disposed at the predetermined position, and the light among the plurality of light amount adjusting elements At least the incident surface of the incident surface and the emitting surface of the light amount adjusting element arranged at the predetermined position by the adjusting element switching unit is on the optical axis of the coupling lens among the light emitted from the surface emitting laser array. The cylindrical lens on a plane that is inclined by a predetermined angle θ (≠ 0) with respect to a plane perpendicular to the light passing through the same predetermined position and having an angle of the same light amount adjusting element with respect to the vertical plane as θ. The cylindrical lens from the same light amount adjusting element along the light along the optical axis of the coupling lens among the light passing through the light amount adjusting element disposed at the predetermined position, where a is a diameter on the same vertical surface The light along the optical axis of the coupling lens is the optical surface of the cylindrical lens among the light that has passed through the light amount adjusting element disposed at the predetermined position. The cylindrical lens is arranged so that the amount of deviation from the position where it intersects the surface on the same light quantity adjusting element side to the center of the same surface is Δ and the rotation axis direction of the optical deflector on which the light passing through the cylindrical lens is incident. In the direction perpendicular to the optical axis direction of the coupling lens, the center and the same light amount adjustment element are shifted to the closer side, and θ is (a / 2-Δ) / b ≦ tan (2θ ) since the optical scanning method satisfying, even with a small angle theta, the reflected light of the light amount adjusting device which is disposed at a predetermined position is incident on the surface to be scanned through a cylindrical lens, giving the disturbance and makes quality as ghost light, etc. effect suppresses or prevents, in response to this change even when the moving speed of the scanning surface changes adjustable exposure amount of the surface to be scanned, better using the surface emitting laser array as a light source Can contribute to the image formation, it is possible to provide an optical system, a high degree of freedom optical scanning method of the layout of such light quantity adjusting element.
図1に本発明を適用した画像形成装置の概略を示す。画像形成装置100は、複写機、プリンタ、ファクシミリのデジタル複合機であってフルカラーの画像形成を行うことができるようになっている。画像形成装置100は、プリンタ、ファクシミリとして用いられる場合には、外部から受信した画像情報に対応する画像信号に基づき画像形成処理を行なう。
FIG. 1 shows an outline of an image forming apparatus to which the present invention is applied. The
画像形成装置100は、一般にコピー等に用いられる普通紙の他、OHPシートや、カード、ハガキ等の厚紙や、封筒等の何れをも記録用紙である転写シートとしてのシート状の記録媒体としてこれに画像形成を行なうことが可能である。
The
画像形成装置100は、上下方向において中央位置を占める本体99と、本体99の上側に位置し原稿を読み取るスキャナとしての読取装置21と、読取装置21の上側に位置し原稿を積載され積載された原稿を読取装置21に向けて送り出すADFといわれる自動原稿給紙装置22と、本体99の下側に位置し感光体ドラム20Y、20M、20C、20Kと中間転写ベルト11との間に向けて搬送される記録媒体である転写媒体たる転写紙Sを積載した給紙テーブルとしてのシート給送装置23とを有している。
The
画像形成装置100は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成可能な複数の像担持体としての潜像担持体である円筒状の光導電性感光体たる感光体ドラム20Y、20M、20C、20Kを並設したタンデム構造を採用したタンデム構造、言い換えるとタンデム方式すなわちタンデム型の画像形成装置である。
The
感光体ドラム20Y、20M、20C、20Kは、同一径であり、画像形成装置100の本体99の内部のほぼ中央部に配設された無端ベルトである中間転写ベルトとしての転写ベルト11の外周面側すなわち作像面側に、等間隔で並んでいる。
The photoconductor drums 20Y, 20M, 20C, and 20K have the same diameter, and the outer peripheral surface of the
感光体ドラム20Y、20M、20C、20Kは、A1方向の上流側からこの順で並設されている。各感光体ドラム感光体ドラム20Y、20M、20C、20Kはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成するための、画像形成部としての作像部たる画像ステーション60Y、60M、60C、60Kに備えられている。
The
転写ベルト11は、各感光体ドラム20Y、20M、20C、20Kに対峙しながら矢印A1方向に移動可能となっている。各感光体ドラム20Y、20M、20C、20Kに形成された可視像すなわちトナー像は、矢印A1方向に移動する転写ベルト11に対しそれぞれ重畳転写され、その後、転写紙Sに一括転写されるようになっている。
The
転写ベルト11に対する重畳転写は、転写ベルト11がA1方向に移動する過程において、各感光体ドラム20Y、20M、20C、20Kに形成されたトナー像が、転写ベルト11の同じ位置に重ねて転写されるよう、転写ベルト11を挟んで各感光体ドラム20Y、20M、20C、20Kのそれぞれに対向する位置に配設された転写チャージャとしての1次転写ローラ12Y、12M、12C、12Kによる電圧印加によって、A1方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして、各感光体ドラム20Y、20M、20C、20Kと転写ベルト11と対向位置である転写位置にて行われる。
In the superimposing transfer to the
転写ベルト11は、その全層をゴム剤等の弾性部材を用いて構成した弾性ベルトである。転写ベルト11は、単層の弾性ベルトであっても良いし、その一部を弾性部材とした弾性ベルトであっても良いし、従来から用いられている、フッ素系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂等を用いても良く、非弾性ベルトであっても良い。
The
画像形成装置100は、4つの画像ステーション60Y、60M、60C、60Kと、各感光体ドラム20Y、20M、20C、20Kの下方に対向して配設され、転写ベルト11を備えた中間転写装置であるベルトユニットとしての転写ベルトユニット10と、転写ベルト11に対向して配設され転写ベルト11に当接し、転写ベルト11への当接位置において転写ベルト11と同方向に回転する転写部材としての紙転写ベルトである転写装置たる2次転写ローラ5とを有している。
The
画像形成装置100はまた、転写ベルト11に対向して配設され転写ベルト11上をクリーニングする中間転写クリーニングブレードを備えた中間転写ベルトクリーニング装置としての図示しないクリーニング装置と、画像ステーション60Y、60M、60C、60Kの上方に対向して配設された書き込み手段である光書き込み装置としての書込装置たる光走査装置8とを有している。
The
画像形成装置100はまた、シート給送装置23から搬送されてきた記録紙Sを、画像ステーション60Y、60M、60C、60Kによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、転写ベルト11と2次転写ローラ5の間の転写部に向けて繰り出すレジストローラ対13と、転写紙Sの先端がレジストローラ対13に到達したことを検知する図示しないセンサとを有している。
The
画像形成装置100はまた、トナー像を転写され矢印C1方向に搬送されることで進入してきた転写紙Sに同トナー像を定着させるためのローラ定着方式の定着ユニットとしての定着装置6と、定着装置6を経た転写紙Sを本体99の外部に排出する排紙ローラ7と、本体99の上部に配設され排紙ローラ7により本体99の外部に排出された転写紙Sを積載する排紙部としての排紙トレイ17とを有している。
The
画像形成装置100はまた、図示しないCPU、メモリ等を備え、光走査装置8の駆動制御など、画像形成装置100の各構成を統括しその動作全般を制御する制御手段40と、画像形成装置100にネットワーク42を通じて接続されるパーソナルコンピュータ等の上位装置等との双方向通信を制御する通信制御装置41と、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーを充填された図示しないトナーボトルとを有している。
The
画像形成装置100は、排紙トレイ17が本体99の上方でかつ読取装置21の下側に位置した胴内排紙型の画像形成装置である。排紙トレイ17上に積載された転写紙Sは、図1において左方に対応するD1方向下流側に取り出されるようになっている。
The
転写ベルトユニット10は、転写ベルト11の他に、1次転写ローラ12Y、12M、12C、12Kと、中間転写ベルト11を巻き掛けられた、駆動ローラ72、2次転写対向ローラとしての転写入口ローラ73および従動ローラであるテンションローラ74とを有している。駆動ローラ72は、図示しない駆動源としてのモータの駆動により回転駆動され、これによって、転写ベルト11がA1方向に回転駆動される。
In addition to the
定着装置6は、熱源を内部に有する定着ローラ62と、定着ローラ62に圧接された加圧ローラ63とを有しており、トナー像を担持した転写紙Sを定着ローラ62と加圧ローラ63との圧接部である定着部に通すことで、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を転写紙Sの表面に定着するようになっている。
The fixing
光走査装置8は、感光体ドラム20Y、20M、20C、20Kの表面によって構成された被走査面をそれぞれ走査して露光し、静電潜像を形成するための、画像信号に基づくレーザービームとしてのレーザー光であるビームLY、LM、LC、LKを発するものである。ビームLY、LM、LC、LKは、形成すべき画像に対応した電子情報が光情報に変換されたものであり、光走査装置8は、かかる光情報を感光体ドラム20Y、20M、20C、20K上に潜像として固定するものである。
The
光走査装置8は、本体99に対し着脱自在となっており、離脱時には、画像ステーション60Y、60M、60C、60Kにそれぞれ備えられた後述するプロセスカートリッジをそれぞれ独立で本体99から上方に取り出せるようになっている。
The
シート給送装置23は、転写紙Sを積載した給紙トレイ15と、給紙トレイ15上に積載された転写紙Sを送り出す給紙コロ16とを有している。
The
読取装置21は、本体99の上方に位置し、画像形成装置100のD1方向上流側端部に配設された軸24により本体99に回動自在に一体化され本体99に対して開閉可能となっている。
The
読取装置21は、D1方向下流側端部に、読取装置21を本体99に対して開くときに把持するための把持部25を有している。読取装置21は、軸24を中心に回動自在であって、把持部25を把持して上方に回動させることで本体99に対して開く。本体99に対する読取装置21の開放角度はほぼ90度であり、本体99内部へのアクセス、読取装置21を閉じる作業等が容易となっている。
The
読取装置21は、原稿を載置するコンタクトガラス21a、コンタクトガラス21aに載置された原稿に光を照射する図示しない光源及び光源から原稿に照射され反射された光を反射する図示しない第1の反射体を備え図1における左右方向に走行する第1走行体21b、第1走行体21bの反射体によって反射された光を反射する図示しない第2の反射体を備えた第2走行体21c、第2走行体21cからの光を結像するための結像レンズ21d、結像レンズ21dを経た光を受け原稿の内容を読み取る読み取りセンサ21e等を備えている。
The
自動原稿給紙装置22は、読取装置21の上方に位置し、画像形成装置100のD1方向上流側端部に配設された軸26により読取装置21に回動自在に一体化され読取装置21に対して開閉可能に備えられている。
The
自動原稿給紙装置22は、D1方向下流側端部に、自動原稿給紙装置22を読取装置21に対して開くときに把持するための把持部27を有している。自動原稿給紙装置22は、軸26を中心に回動自在であって、把持部27を把持して上方に回動させることで読取装置21に対して開き、コンタクトガラス21aを露出させる。
The
自動原稿給紙装置22は原稿を載置する原稿台22aと、原稿台22aに載置された原稿を給送する、図示しないモータ等を備えた駆動部とを有している。画像形成装置100を用いて複写を行うときには、原稿を自動原稿給送装置22の原稿台22aにセットするか、自動原稿給送装置22を上方に向けて回動して手動でコンタクトガラス21a上に原稿を載置してから自動原稿給送装置22を閉じて原稿をコンタクトガラス21aに押圧する。読取装置21に対する自動原稿給紙装置22の開放角度はほぼ90度であり、コンタクトガラス21a上に原稿を載置する作業、コンタクトガラス21aのメンテナンス作業等が容易となっている。
The
制御手段40は、情報演算手段としてのCPU、記憶手段としてのメモリ等を備えている。制御手段40は、画像ステーション60Y、60M、60C、60Kにおいて形成されるトナー像の濃度等を、感光体ドラム20Y、20M、20C、20K等の経時的特性変化、環境変化等に応じて適正に保つためのいわゆるプロセスコントロールを行う。制御手段40はまた、感光体ドラム20Y、20M、20C、20Kの主走査方向におけるシェーディング特性に応じてその補正を行う。
The control means 40 includes a CPU as information calculation means, a memory as storage means, and the like. The control means 40 appropriately adjusts the density and the like of the toner images formed in the
図1を参照して、画像ステーション60Y、60M、60C、60Kについて、そのうちの一つの、感光体ドラム20Yを備えた画像ステーション60Yの構成を代表して構成を説明する。なお、他の画像ステーションの構成に関しても実質的に同一であるので、以下の説明においては、便宜上、画像ステーション60Yの構成に付した符号に対応する符号を、他の画像ステーションの構成に付し、また詳細な説明については適宜省略することとし、符号の末尾にY、M、C、Kが付されたものはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成を行うための構成であることを示すこととする。
With reference to FIG. 1, the configuration of one of the
感光体ドラム20Yを備えた画像ステーション60Yは、感光体ドラム20Yの周囲に、図中時計方向であるその回転方向B1に沿って、1次転写ローラ12Yと、感光体ドラム20Yをクリーニングするためのクリーニング手段としてのクリーニング装置70Yと、感光体ドラム20Yを高圧に帯電するための帯電手段である帯電装置としての帯電チャージャたる帯電装置30Yと、感光体ドラム20Yを現像するための現像手段としての現像器である現像装置50Yとを有している。現像装置50Yは、感光体ドラム20Yに対向する位置に配設された現像ローラ51Yを有している。
The
感光体ドラム20Yと、クリーニング装置70Yと、帯電装置30Yと、現像装置50Yとは一体化されており、プロセスカートリッジを構成している。プロセスカートリッジは本体99に対して着脱自在となっている。このようにプロセスカートリッジ化することは、交換部品として取り扱うことができるため、メンテナンス性が著しく向上し、大変好ましい。
The
以上のような構成により、感光体ドラム20Yは、B1方向への回転に伴い、帯電装置30Yにより表面を一様に帯電され、光走査装置8からのビームLYの露光走査によりイエロー色に対応した静電潜像を形成される。この静電潜像の形成は、ビームLYが、紙面垂直方向である主走査方向に走査するとともに、感光体ドラム20YのB1方向への回転により、感光体ドラム20Yの円周方向である副走査方向へも走査することによって行われる。
With the configuration described above, the surface of the
このようにして形成された静電潜像には、現像装置50Yにより供給される帯電したイエロー色のトナーが付着し、イエロー色に現像されて顕像化され、現像により得られたイエロー色の可視画像たるトナー像は、1次転写ローラ12YによりA1方向に移動する転写ベルト11に1次転写され、転写後に残留したトナー等の異物はクリーニング装置70Yにより掻き取り除去され備蓄されて、感光体ドラム20Yは、帯電装置30Yによる次の帯電に供される。
To the electrostatic latent image formed in this manner, charged yellow toner supplied by the developing device 50Y adheres, and is developed into a yellow color to be visualized. The toner image, which is a visible image, is primarily transferred to the
他の感光体ドラム20C、20M、20Kにおいても同様に各色のトナー像が形成等され、形成された各色のトナー像は、1次転写ローラ12C、12M、12Kにより、A1方向に移動する転写ベルト11上の同じ位置に順次1次転写される。なお、後述のようにして、各色のトナー像はトナー濃度が良好であり、濃度ムラがなくゴースト画像が防止ないし抑制されている。
Similarly, toner images of the respective colors are formed on the other
転写ベルト11上に重ね合わされたトナー像は、転写ベルト11のA1方向の回転に伴い、2次転写ローラ5との対向位置である2次転写部である転写部まで移動し、この転写部において転写紙Sに2次転写される。
The toner image superimposed on the
転写ベルト11と2次転写ローラ5との間に搬送されてきた転写紙Sは、シート給送装置23から繰り出され、レジストローラ対13によって、センサによる検出信号に基づいて、転写ベルト11上のトナー像の先端部が2次転写ローラ5に対向するタイミングで送り出されたものである。
The transfer sheet S conveyed between the
転写紙Sは、すべての色のトナー像を一括転写され、担持すると、C1方向に搬送されて定着装置6に進入し、定着ローラ62と加圧ローラ63との間の定着部を通過する際、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を定着され、この定着処理により、転写紙S上に合成カラー画像たるカラー画像が形成される。このカラー画像は、各色のトナー像のトナー濃度が良好であること等により、高品質となっている。
When the toner images of all colors are collectively transferred and carried on the transfer paper S, the transfer paper S is transported in the C1 direction and enters the fixing
定着装置6を通過した定着済みの転写紙Sは、排紙ローラ7を経て、排紙トレイ17上にスタックされる。一方、2次転写を終えた転写ベルト11は、クリーニング装置によってクリーニングされ、次の1次転写に備える。
The fixed transfer paper S that has passed through the fixing
画像形成装置100は、上述のように、普通紙の他、OHPシートや、カード、ハガキ等の厚紙等を転写紙Sとして画像形成に用いることが可能となっている。OHPシート、厚紙は、普通紙に比べて、定着時における吸熱量が多いため、良好な定着を行って高画質の画像形成を行うには、定着装置6における搬送速度を遅くすることが望ましい。特に、OHPシートに画像を形成する場合に定着速度を遅くして与える熱量を多くすると、鮮やかな画像が得られ、また光沢度が向上するという利点があり、とくに、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック等の異なる色によって形成されたトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する場合には、定着速度の低下により、各色のトナーが十分に溶解されトナーの境界面の反射が起こらないようにされて色の濁りが防止ないし抑制され鮮やかな画像が得られる。
As described above, the
そのため、画像形成装置100では、転写紙Sの種類に応じて定着速度を変化させるようになっている。ただし、画像形成の各工程において定着速度のみを低下させると、画像形成を連続して行うことが難しくなる。そこで、画像形成装置100では、転写紙Sの種類に応じて定着速度を変化させるとともに、これに合わせて、転写ベルト11、感光体ドラム20C、20M、20K等の移動速度も変化させるようになっている。すなわち、画像形成装置100は、転写紙Sの種類に合わせて、画像形成速度言い換えるとプロセス速度を変化させるようになっている。
Therefore, in the
一方、近年では画像形成の高速化が求められており、特にブラックのみのモノカラー画像形成時においては、高速化の要求が高い。そこで、画像形成装置100では、転写紙Sが普通紙であるときのモノカラー画像形成を、高速で行うようになっている。
On the other hand, in recent years, speeding up of image formation has been demanded, and there is a strong demand for speeding up, especially when forming a monochromatic image with only black. Therefore, the
このような理由により、画像形成装置100は、4つのモード、具体的には、普通紙に対するモノカラー画像形成を行うモード、普通紙に対するカラー画像形成を行うモード、OHPシートに対する画像形成を行うモード、厚紙に対する画像形成を行うモードを備えており、これらのモードに合わせて、これらのモードの順で画像形成速度をそれぞれV1(=100mm/sec)、V2(=50mm/sec)、V3(=40mm/sec)、V4(=33mm/sec)とするようになっている。
For these reasons, the
よって、これらのモードに合わせて、感光体ドラム20Y、20M、20C、20K、転写ベルト11、その他現像ローラ51Y、51M、51C、51K等の移動速度、言い換えると回転速度はV1、V2、V3、V4とされ、また、定着速度等もV1、V2、V3、V4とされる。画像形成がいずれのモードで行われるかの認識は制御手段40によってなされ、かかる速度の切換も、制御手段40によってなされる。
Therefore, in accordance with these modes, the moving speeds of the
このように、画像形成速度を変化させるために感光体ドラム20Y、20M、20C、20Kの移動速度を変化させると、この移動速度の変化に応じて、感光体ドラム20Y、20M、20C、20Kの露光量を調整することが、画像品質の低下防止のために重要であるため、光走査装置8による感光体ドラム20Y、20M、20C、20Kの表面への潜像の書き込みは、かかるモードに応じて、光量を変化させて行なわれるようになっている。そのため、光走査装置8においては、以下述べる技術が採用されている。
As described above, when the moving speed of the
かかる光走査装置8について以下詳述する。
図2は、光走査装置8を、図1に示したのと同じ方向から見た状態を概略的に示している。光走査装置8は、同図における左右方向の中心部に、走査手段としての偏向手段である光偏向器117を有しており、光偏向器117を中心に同図における左右方向において対称な構造となっている。
The
FIG. 2 schematically shows the
図3は、光走査装置8の構造のうち、図1、図2における左右方向において光偏向器117から左側の構造を示している。上述のように、光走査装置8は、光偏向器117を中心に図1、図2における左右方向において対称な構造となっているため、光走査装置8の構造は、図3に沿って説明し、図1、図2における左右方向における光偏向器117より右側の構造については、対応する符号を図2に付して適宜説明を省略する。なお、図2には、図3に示されている構成の一部を図示している。
FIG. 3 shows the structure of the
図3において、符号111K、111Cは、図示しない複数の面発光レーザ素子が配列された面発光レーザアレイを用いた半導体レーザを示している。
面発光レーザアレイは、高速で高画質の画像が得られるという利点がある。面発光レーザアレイとしては、光ビームを発生させる発光点を1つの素子上に多数形成する事が容易な、VCSELといわれる垂直共振器型面発光レーザを用いることが好ましい。これにより、多数の光ビームにより同時に1つの像担持体に書き込むことが可能となり、n本の光ビームにより同時に書き込みを行う場合、1本の光ビームを射出する光源を用いて書き込みを行う場合と比較して、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。また、書き込み速度を維持又は向上しつつ書き込み密度を高めることも可能である。よって、光源としてVCSELを使用することで、高速、高画質な画像が得られる。
In FIG. 3,
The surface emitting laser array has an advantage that a high-quality image can be obtained at high speed. As the surface emitting laser array, it is preferable to use a vertical cavity surface emitting laser called VCSEL that can easily form many light emitting points for generating a light beam on one element. As a result, it becomes possible to write on one image carrier simultaneously with a large number of light beams, and when writing simultaneously with n light beams, writing with a light source that emits one light beam; In comparison, the latent image forming area is n times, and the time required for image formation is 1 / n. It is also possible to increase the writing density while maintaining or improving the writing speed. Therefore, high-speed and high-quality images can be obtained by using VCSEL as the light source.
VCSELは一般的なレーザダイオードに対して出力範囲等において不利な特性もあるが、このような特性は後述する光量調整素子によって解消される。すなわち、光走査装置8のような光走査装置に用いられる一般的なレーザダイオードでは、書き込みに適した出力範囲が4〜15mW程度であるのに対し、VCSELは0.5〜1.2mW程度と、高出力化および、出力範囲拡大が課題となっている。出力が小さいことに関しては、感光体の感度を上げる等で対応可能であるものの、さらに低出力側な光が必要な場合があり、この場合VCSELを低出力で使用すると、光の発散角が不安定になり、画像上濃度ムラなどの影響が出てしまう。また、VCSELの出力範囲は素子の構造上拡大することが難しい。しかしながら、後述する光量調整素子を用いれば、VCSELを高い出力で使用しつつ、実効光量を低減することができる。たとえば0.3mwの光量が必要な場合、VCSELを0.3mWの光量を得るように発光させるとその特性が低下するとしても、VCSELを、特性が低下しない0.6mWの光量を得るように発光させ、透過率0.5の光量調整素子を用いれば、結果として0.3mWの光量が得られることとなり、安定した画像が得られる。
The VCSEL has a disadvantageous characteristic in the output range and the like compared with a general laser diode, but such a characteristic is eliminated by a light amount adjusting element described later. That is, in a general laser diode used for an optical scanning device such as the
半導体レーザ111K、111Cはそれぞれ1つの光源を構成しており、感光体ドラム20K、20Cを走査するための、それぞれ1本の光ビームを放射する。なお、半導体レーザ111K、111Cは、感光体ドラム20K、20Cを走査するための光ビームとは別に、図4に示すように、その光ビームの逆方向に向けて、その光ビームと同じ強度若しくはその光ビームの強度に対して所定比の強度の光ビームも放射し、これが同図に示して後述する光強度検知手段122K、122Cによって検知されるようになっている。またこれら半導体レーザ111K、111Cは射出する光ビームの強度すなわち光強度が変調可能すなわち調整可能となっており、何れも図示しないホルダに保持されている。
Each of the
図3に示すように、半導体レーザ111K、111Cから放射された各光ビームはそれぞれ、コリメートレンズによって構成されたカップリングレンズ112K、112Cによりカップリングされ、以後の光学系に適した光束形態である平行光束に変換される。なお、カップリングレンズ112K、112Cは、以後の光学系に応じて、半導体レーザ111K、111Cから放射された各光ビームをそれぞれ弱い発散性もしくは弱い収束性の光束に変換するものであっても良い。
As shown in FIG. 3, the light beams emitted from the
カップリングレンズ112K、112Cを透過し、所望の光束形態である平行光束となった各光ビームは、光ビーム幅を規制する、言い換えると光ビームの太さを制限する開口絞りであるアパーチャ113K、113Cを経るときにビーム整形されビーム径が安定化されたのち、光量調整素子切換手段114K、114Cによって後述するように所定位置を占めた光量調整素子を経て、シリンドリカルレンズ115K、115Cに入射し、これらシリンドリカルレンズ115K、115Cの作用により副走査方向へ集光され、光偏向器117の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像として結像する。
Each of the light beams that have passed through the
カップリングレンズ112K、アパーチャ113K、シリンドリカルレンズ115Kは、光源である半導体レーザ111Kから射出された光ビームを光偏向器117に導く1組の偏向器前光学系を構成し、カップリングレンズ112C、アパーチャ113C、シリンドリカルレンズ115Cは、光源である半導体レーザ111Cから射出された光ビームを光偏向器117に導く1組の偏向器前光学系を構成する。また、カップリングレンズ112K、カップリングレンズ112Cはそれぞれ、半導体レーザ111K、半導体レーザ111Cからの光ビームすなわち光束をカップリングする第1光学系を構成し、シリンドリカルレンズ115K、シリンドリカルレンズ115Cはそれぞれ、第1光学系たるカップリングレンズ112K、カップリングレンズ112Cからの光ビームすなわち光束を主走査方向に長く略線状に集光する第2光学系を構成している。
The
同図において、符号121は光偏向器117の図示しない防音ハウジングの窓に設けられた防音ガラスを示している。入射ミラー116によって反射された光ビームは光偏向器117内に入射し、光偏向器117によって偏向され、防音ガラス121を介して走査結像光学系側へ射出する。光偏向器117は、上ポリゴンミラーとしての回転多面鏡117a、下ポリゴンミラーとしての回転多面鏡117bを回転軸方向に上下2段に積設して一体とした状態で備えているとともに、回転多面鏡117a、117bは、この例においてそれぞれ6面の偏向反射面を持つ偏向光学素子として構成され、互いに同一形状となっている。
In the figure,
同図において、符号118K、118Cはそれぞれ走査レンズ、符号119K、119Cはそれぞれ光路折り曲げミラー、符号120K、120Cはそれぞれ防塵ガラスを示している。防塵ガラス120K、120Cは、光走査装置8内に埃が侵入することを防ぐために配設されている防塵部材である。
In the figure,
走査レンズ118Kと、光路折り曲げミラー119Kとは、光偏向器117の回転多面鏡117aにより偏向された光ビーム、すなわち、半導体レーザ111Kから射出した光ビームを、対応する光走査位置である感光体ドラム20K上に導光して光スポットを形成する1組の走査結像光学系を構成する。走査レンズ118Cと、光路折り曲げミラー119Cとは、光偏向器117の回転多面鏡117bにより偏向された光ビーム、すなわち、半導体レーザ111Cから射出した光ビームを、対応する光走査位置である感光体ドラム20C上に導光して光スポットを形成する1組の走査結像光学系を構成する。なお、防塵ガラス120K、120Cは、光ビームの入出射面が曲率を持たない平行平板であり入出射する光ビームに対してノンパワーであるため、走査結像光学系に含まれていない。
The
このようにして、光偏向器117の回転多面鏡117aにより偏向された光ビームが、走査レンズ118Kを含む走査結像光学系及び防塵ガラス120Kを経て感光体ドラム20Kに到達することにより、感光体ドラム20Kが走査され、光偏向器117の回転多面鏡117bにより偏向された光が、走査レンズ118Cを含む走査結像光学系及び防塵ガラス120Cを経て感光体ドラム20Cに到達することにより、感光体ドラム20Cが走査される。走査レンズ118K、走査レンズ118Cはそれぞれ、回転多面鏡117a、回転多面鏡117bによる偏向光束を感光体ドラム20K、感光体ドラム20Cに集光する第3光学系を構成している。
In this way, the light beam deflected by the
カップリングレンズ112Kを含む偏向器前光学系、光偏向器117、走査レンズ118Kを含む走査結像光学系は、半導体レーザ111Kから射出された光ビームにより感光体ドラム20Kを走査するためにかかる光ビームを感光体ドラム20Kに導く1組の光学系を構成しており、カップリングレンズ112Cを含む偏向器前光学系、光偏向器117、走査レンズ118Cを含む走査結像光学系は、半導体レーザ111Cから射出された光ビームにより感光体ドラム20Cを走査するためにかかる光ビームを感光体ドラム20Cに導く1組の光学系を構成している。なお、これら光学系の構成は互いに同様に構成されているため、以下では適宜一方のみを説明し他方の説明を省略する。
The pre-deflector optical system including the
かかる光走査装置8は、図4に示すように、半導体レーザ111K、111Cから後方に射出された射出光等の光量言い換えると強度を検知する光強度検知手段122K、122Cと、光強度検知手段122K、122Cによって検知された光の光量すなわち強度に基づいて、感光体ドラム20K、20Cを走査する光ビームの強度を所定範囲に維持するために、半導体レーザ111K、111Cから感光体ドラム20K、20Cに向けて射出される光ビームの光量言い換えると強度を制御する、制御手段40の機能の一部として実現される光強度制御手段123とを備えた光強度制御装置124を有している。
As shown in FIG. 4, the
光強度検知手段122K、122Cは、半導体レーザ111K、111Cから後方に射出された射出光を検知する。光強度制御手段123は、光強度検知手段122K、122Cによって検知された光の強度に基づいて、これが所定の値を取るように半導体レーザ111K、111Cの駆動電流を制御する、APC制御(Auto Power Control)などといわれるフィードバック制御を行う。
The
ただし、実際には、光強度検知手段122K、122Cは、半導体レーザ111K、111Cから後方に射出された射出光の他、カップリングレンズ112K、112C等の光学系の少なくとも一部を経る際に生じる散乱光をも検知するため、それら合計された光の強度を検知するものとなっている。また光強度検知手段122K、122Cは、かかる光学系の少なくとも一部に加えて、光量調整素子切換手段114K、114Cにおいて生じた散乱光をも検知し得る。ただし、光強度検知手段122K、122Cは、光学系、光量調整素子切換手段114K、114Cを経る際に発生した散乱光の全てを検知するわけではなく、また、後述するように、光量調整素子切換手段114K、114Cを経る際に発生した散乱光が光強度検知手段122K、122Cによって検知されることは、防止ないし無視できる程度に抑制される。
However, actually, the light intensity detection means 122K and 122C are generated when passing through at least a part of the optical system such as the
光量調整素子切換手段114K、114Cは、上述の4つのモードに合わせて、感光体ドラム20K、20Cの露光量を調整するために備えられている。光量調整素子切換手段114K、114Cの構造は互いに同じであるため、具体的な構成については、以下、光量調整素子切換手段114Kの構造を代表して説明する。
The light quantity adjustment element switching means 114K and 114C are provided for adjusting the exposure amounts of the
図5、図6に示すように、光量調整素子切換手段114Kは、光ビームの透過率がそれぞれ100%、50%、40%、33%である複数の光量調整素子としてのガラス板130K、NDフィルタ(Neutral Density Filter)131K、132K、133Kを保持した保持部材127Kと、保持部材127Kを駆動することで、ガラス板130K、NDフィルタ131K、132K、133Kのうちの1つのみを光ビームの光路中に進入させる駆動手段128Kとを有している。なお、図5においては、図3に示した構成のうち、ブラック用の部材を図示しており、光路折り曲げミラー119K、防塵ガラス120K、防音ガラス121の図示は省略している。
As shown in FIG. 5 and FIG. 6, the light quantity adjustment element switching means 114K includes
ガラス板130Kは光ビームの入射面と出射面とが何れも平面であるとともに互いに平行なガラス材によって構成されている。NDフィルタ131K、132K、133Kは、ガラス板130Kと同じ素材、形状のガラス材を使用しており、光ビームの入射面に増反射コーティングを施すことで、光透過率を上述のように調整されている。なお、増反射コーティングは光ビームの入射面に代えてあるいは入射面とともに出射面に施しても良い。増反射コーティングは、金属コーティングによって形成すると、光透過率の均一化及び高精度化、並びに製造の容易化等において利点がある。このようにして、ガラス板130K、NDフィルタ131K、132K、133Kは、光透過率が互いに異なるものとなっている。
The
保持部材127Kは、図6(a)に示す例では円盤状をなしており、ガラス板130K、NDフィルタ131K、132K、133Kをその中心から放射状に等間隔で保持している。保持部材127Kは、図6(b)に示す例では方形状をなしており、ガラス板130K、NDフィルタ131K、132K、133Kを一列に等間隔で保持している。このように、保持部材127Kは、ガラス板130K、NDフィルタ131K、132K、133Kからなる光量調整素子群を支持した支持板となっている。保持部材127Kは、ガラス板130K、NDフィルタ131K、132K、133Kを保持している部分以外は、光ビームの透過率が0%となるように、黒色に着色されている。保持部材127Kは、実際には、ガラス板130K、NDフィルタ131K、132K、133Kを一体に有する一枚のガラス材によって構成されており、ガラス材の表面加工によってガラス板130K、NDフィルタ131K、132K、133Kを形成された状態となっている。
In the example shown in FIG. 6A, the holding
駆動手段128Kは、制御手段40によって駆動される図示しないステッピングモータを有しており、保持部材127Kを駆動することで、感光体ドラム20Kの回転速度がV1のときはガラス板130K、感光体ドラム20Kの回転速度がV2のときはNDフィルタ131K、感光体ドラム20Kの回転速度がV3のときはNDフィルタ132K、感光体ドラム20Kの回転速度がV4のときはNDフィルタ133Kを、偏向器前光学系によって形成されている光ビームの光路中、具体的にはアパーチャ113Kとシリンドリカルレンズ115Kとの間の定位置に配置する。
The driving means 128K has a stepping motor (not shown) driven by the control means 40. By driving the holding
駆動手段128Kは、保持部材127Kが図6(a)に示す形状にあっては、ステッピングモータの出力軸に保持部材127Kの回転中心を支持し、ステッピングモータへの通電によって保持部材127Kを回転駆動する。駆動手段128Kは、ステッピングモータへの通電パルス数で保持部材127Kの位相を管理することで、次の表1に示すように、感光体ドラム20Kの回転速度に応じて、ガラス板130K、NDフィルタ131K、132K、133Kのうちの対応する光量調整素子をアパーチャ113Kとシリンドリカルレンズ115Kとの間の定位置に配置する。このとき、同表に示されているように、面飛ばし、すなわち、回転多面鏡117aを構成している6面の偏向反射面のうちの何れかの面を飛ばして間欠的に光ビームを走査し、光ビームの反射周期を変動するといった制御は行わない。
When the holding
駆動手段128Kは、保持部材127Kが図6(b)に示す形状にあっては、ステッピングモータの出力軸に結合されたラックピニオン機構で保持部材127Kを支持し、ステッピングモータへの通電によって保持部材127Kをガラス板130K、NDフィルタ131K、132K、133Kの配設方向言い換えるとガラス板130K、NDフィルタ131K、132K、133Kを横切る方向に平行駆動する。駆動手段128Kは、ステッピングモータへの通電パルス数で保持部材127Kの位置を管理することで、同表に示すように、感光体ドラム20Kの回転速度に応じて、ガラス板130K、NDフィルタ131K、132K、133Kのうちの対応する光量調整素子をアパーチャ113Kとシリンドリカルレンズ115Kとの間の定位置に配置する。このときも面飛ばしは行わない。
When the holding
このようにして、感光体ドラム20Kの回転速度に対応して、感光体ドラム20Kの露光量が調整され、感光体ドラム20Kの回転速度によらず、感光体ドラム20Kの露光量が常に略一定に保たれる。
In this manner, the exposure amount of the
図7に、保持部材127Kの構成態様の別の例を示す。同図に示した保持部材127Kは、図6(a)に示した保持部材127Kと同様に円盤状をなしているが、図7に示した保持部材127Kは、光透過率が互いに異なる光量調整素子として、光ビームの透過率がそれぞれ100%、80%であるガラス板130K、NDフィルタ134Kの2つのみを保持している。その余の構成及び光透過率の調整法は図6(a)を参照して説明した光量調整素子切換手段114Kと同様である。
FIG. 7 shows another example of the configuration of the holding
ただし、図7に示した保持部材127Kを備えた光量調整素子切換手段114Kでは、光走査装置8において、感光体ドラム20Kの露光量を調整するために、表2に示すように、ガラス板130K、NDフィルタ134Kの何れかを上述の定位置に配置することに加えて、回転多面鏡117aを構成している6面の偏向反射面の面飛ばしを行って間欠的に光ビームを走査し、光ビームの反射周期を変動するといった制御を行うことにより、図6に示した場合と同様に、感光体ドラム20Kの回転速度に対応して、感光体ドラム20Kの露光量が調整され、感光体ドラム20Kの回転速度によらず、感光体ドラム20Kの露光量が常に略一定に保たれる。このように、面飛ばしとの組合せを行えば、光量調整素子の種類が少なくてすむという利点がある。
However, in the light quantity adjusting element switching means 114K having the holding
なお、保持部材127Kによるガラス板130K、NDフィルタ131K、132K、133K、134Kの保持態様及びこれに伴う駆動手段128Kの構成態様、駆動態様並びに面飛ばしの態様は、図6、図7、表1、表2に示して説明した上述のものに限らない。また、ブラック用の光ビームの光路とシアン用の光ビームの光路との間隔が小さい場合には、ガラス板130K、NDフィルタ131K、132K、133K、134Kにブラック用の光ビームとともにシアン用の光ビームを透過させてもよく、この場合には光量調整素子切換手段114Kは光量調整素子切換手段114Cに共通の構成となる。このように、1つの光量調整素子切換手段によって、対象とする被走査面の異なる複数の光ビームの光量を調整するようにしても良い。
The holding mode of the
このように、光量調整素子切換手段114Kを用いれば、感光体ドラム20Kの回転速度によらず、感光体ドラム20Kの露光量を一定に保つことが可能となるが、単にガラス板130K、NDフィルタ131K、132K、133K、134Kを選択的に光路中に配置するのみでは、光路中に配置した光量調整素子によって生じた反射光が外乱となって画像形成に影響を与える可能性がある。
As described above, if the light amount adjusting
たとえば、アパーチャ113Kを通過してきた光ビームのうちガラス板130K、NDフィルタ131K、132K、133K、134Kの何れかによって反射されることによって生じた反射光が光強度検知手段122Kによって検知されると、半導体レーザ111Kの出力が変動することで半導体レーザ111Kの発光量の制御精度が低下し、画像ムラなどが生じて画質に影響を与えることとなり、問題である。また、ガラス板130K、NDフィルタ131K、132K、133K、134Kの何れかを透過した光ビームのうちシリンドリカルレンズ115Kによって反射され、さらにガラス板130K、NDフィルタ131K、132K、133K、134Kの何れかによって反射されることによって生じた反射光が感光体ドラム20Kに入射すると、いわゆるゴースト像が形成されてしまい、画質に影響を与えることとなり、問題である。
For example, when the reflected light generated by the light beam that has passed through the
そこで、光量調整素子切換手段114Kは、図8に示すように、上述の定位置に配置されたガラス板130K、NDフィルタ131K、132K、133K、134Kに相当する光量調整素子125を、この定位置を通る光ビームのうち、カップリングレンズ112Kの光軸に沿った光ビーム(以下、この光ビームに一致する軸線を「光軸S」という)に垂直な仮想面126に対してθ(≠0)の角度で傾く状態で配置することで、光量調整素子125による反射光L1〜L3が外乱となる領域の外に導かれるようになっている。なお、光軸Sに関して、「カップリングレンズ112Kの光軸に沿った」とは、カップリングレンズ112Kの光軸に一致していることをいうが、カップリングレンズ112Kを経た光が屈折、反射した場合には、その屈折方向、反射方向に従って、光軸Sの方向も変化するものとする。
Therefore, as shown in FIG. 8, the light amount adjustment element switching means 114K is configured to place the light
なお反射光L1は光量調整素子125の入射面における反射光であって光源側への戻り光を示しており、反射光L2は光量調整素子125の出射面における反射光のうち入射面を透過した光源側への戻り光を示しており、反射光L3は光量調整素子125の出射面における反射光のうち入射面でさらに反射され出射面を透過して像担持体側に向かう光を示している。光L1〜L3の他にも散乱光は生じ得るが、同図においては外乱として画像に影響を与え得る代表的な反射光L1〜L3のみを図示している。
Note that the reflected light L1 is reflected light on the incident surface of the light
また、反射光L1については、光量調整素子125であるNDフィルタ131K、132K、133K、134Kにおける光透過率が上述のように入射面に対する増反射コーティングによって調整されていることの関係上、光透過率が低いほど、反射光L1の強度が大きくなる。この点、図7に示した構成例は、図6に示した構成例よりも光透過率が高くなっているので、反射光L1が生じにくく、光強度制御装置124における制御に対する外乱となりにくいという利点がある。
Further, regarding the reflected light L1, the light transmittance in the ND filters 131K, 132K, 133K, and 134K as the light
光量調整素子切換手段114Kにおいて、角度θはさらに、図9に示すように、アパーチャ113Kの開口113’Kの径をφとし、開口113’Kの縁から、同図において保持部材127Kとして示している光量調整素子125までの最短距離をdとしたとき、
φ/d≦tan(2θ)・・・(1)
を満たすようになっている。
In the light amount adjusting element switching means 114K, the angle θ is further indicated by φ as the diameter of the
φ / d ≦ tan (2θ) (1)
It comes to satisfy.
ここで、開口113’Kは、これによって、ブラック用の光ビームの太さを制限するものであり、その径φは、図9の紙面に平行な平面、すなわち、上記定位置における光軸Sが通る平面であって、仮想面126に対する光量調整素子125の角度をθとする平面における、仮想面126に平行な方向における径の大きさを意味している。また、最短距離dは、かかる平面上における、開口113’Kの縁から上記定位置を占める光量調整素子125までの、開口113’Kを経た光ビームの光路に沿った最短距離である。
Here, the
図9に示すように、一点鎖線の矢印で示す、光量調整素子125による反射光は、かかる平面上において、光軸Sに対して角度2θをなすため、上記式(1)を満たすことで、反射光L1、L2はほぼすべて、アパーチャ113K本体に導かれ、かかる反射光L1、L2が外乱となる領域外に導かれるようになっている。よって、かかる反射光L1、L2は光強度制御装置124における制御に対する外乱となることはなく、半導体レーザ111Kの発光量の制御精度が保たれ、画像ムラなどが生じて画質に影響を与えることが防止ないし抑制される。これは、半導体レーザ111Kから放射された光ビームがカップリングレンズ112Kによって弱い発散性もしくは弱い収束性の光束に変換された場合も同様である。
As shown in FIG. 9, the reflected light from the light
なお、アパーチャ113K本体の、光量調整素子125側の面は、全体が、光ビームを全吸収するように黒色の塗装を施されているが、図10に示すような、不連続で微細な凹凸形状を施してもよいし、またこれに代えてあるいはこれとともに荒らし加工を施し、入射した光ビームを散乱して外乱とならないように構成してもよい。
Note that the surface of the
図12に示すように、アパーチャ113Kは、図8に示した仮想面126に対して、−θ側に傾いていることが望ましい。アパーチャ113Kの向きが反射光L1、L2に平行に近くなり、反射光L1、L2が開口113’Kを経て光強度検知手段122Kによって検知されることが生じにくくなるためである。この構成も以下述べる種々の構成例に適用可能である。
As shown in FIG. 12, the
以上のように、角度θをθ≠0とし、またこれに加えて式(1)を満たすように設定することで、光量調整素子125による反射光L1、L2は、光強度制御装置124における制御に対する外乱となることはなく、半導体レーザ111Kの発光量の制御精度が保たれ、画像ムラなどが生じて画質に影響を与えることが防止ないし抑制されるとともに、ゴースト像についても緩和ないし抑制ないし防止される。ゴースト像は、反射光L3や、上述の定位置を占める光量調整素子125を透過した光ビームのうちシリンドリカルレンズ115Kによって反射され、さらに同光量調整素子125によって反射されることによって生じた、上述の反射光L1に相当する反射光が、感光体ドラム20Kに入射しゴースト光として外乱となることで生じるが、角度θをθ≠0とすることで、緩和ないし抑制ないし防止され、またこれに加えて式(1)を満たすように設定することで、その緩和等の程度が向上する。
As described above, the angle θ is set to θ ≠ 0, and in addition to this, the formula (1) is set so that the reflected lights L1 and L2 from the light
ただし、たとえば、シリンドリカルレンズ115Kの、光量調整素子125側の面が光軸Sに垂直な平面であり、同面に低反射加工が施されておらず、入射光に対する屈折率が1.5である場合、同面での反射率は4%となり、同面での反射光が光透過率50%の光量調整素子125に入射するとすれば、この反射光は2%の強度で、シリンドリカルレンズ115K以下の光学素子を経て感光体ドラム20Kに集光することとなり、ゴースト光として問題となるレベルに達する可能性がある。
However, for example, the surface of the
そのため、このような反射光がゴースト像の原因として画質に影響を与えることをさらに高度に抑制ないし防止するため、光量調整素子切換手段114Kにおいて、角度θは、式(1)とともに、又はこれに代えて、図13に示すように、シリンドリカルレンズ115Kの径をaとし、同図において保持部材127Kとして示している光量調整素子125までの距離をbとしたとき、
(a/2)/b≦tan(2θ)・・・(2)
を満たすようになっている。
Therefore, in order to further suppress or prevent such reflected light from affecting the image quality as a cause of the ghost image, in the light amount adjustment
(A / 2) / b ≦ tan (2θ) (2)
It comes to satisfy.
ここで、シリンドリカルレンズ115Kの径aは、図13の紙面に平行な平面、すなわち、上記定位置における光軸Sが通る平面であって、仮想面126に対する光量調整素子125の角度をθとする平面における、仮想面126に平行な方向における径の大きさを意味している。また、距離dは、上記定位置を占める光量調整素子125を経た光軸Sに沿った光量調整素子125からシリンドリカルレンズ115Kまでの距離である。
Here, the diameter a of the
図13に示すように、一点鎖線の矢印で示す、光量調整素子125による反射光は、かかる平面上において、光軸Sに対して角度2θをなすため、上記式(2)を満たすことで、反射光は半分以上がシリンドリカルレンズ115K外の領域すなわち外乱となる領域の外に導かれ、ゴースト光としてのエネルギーの半分以上が取り除かれるようになっている。なお、反射光L3は、強度としては小さく、もともとゴースト光としてはさほど問題ないレベルである。また、シリンドリカルレンズ115Kによる反射光も、その反射率が小さければ問題ないレベルとなる。また、光量調整素子125による反射光の強度が図7に示した場合のように小さい場合においては、角度θを式(2)の境界あるいは境界付近に設定しても問題ないレベルである。よって、かかる反射光は感光体ドラム20Kに対する潜像書込みに対する外乱となることはなく、ゴースト像が生じて画質に影響を与えることが防止ないし抑制される。これは、半導体レーザ111Kから放射された光ビームがカップリングレンズ112Kによって弱い発散性もしくは弱い収束性の光束に変換された場合も同様である。
As shown in FIG. 13, the reflected light from the light
図14に示す構成例では、光量調整素子切換手段114Kにおいて、角度θは、式(1)とともに、又はこれに代えて、シリンドリカルレンズ115Kの径を上述と同様のaとし、同図において保持部材127Kとして示している光量調整素子125までの距離を上述と同様のbとし、シリンドリカルレンズ115Kのズレ量をΔとしたとき、
(a/2−Δ)/b≦tan(2θ)・・・(3)
を満たすようになっている。同図においても光量調整素子125を保持部材127Kとして図示している。
In the configuration example shown in FIG. 14, in the light amount adjustment element switching unit 114 </ b> K, the angle θ is set to the same as the diameter of the cylindrical lens 115 </ b> K together with or instead of the expression (1), and in FIG. When the distance to the light
(A / 2-Δ) / b ≦ tan (2θ) (3)
It comes to satisfy. Also in this figure, the light
ここで、ズレ量Δは、図14の紙面に平行な平面、すなわち、上記定位置における光軸Sが通る平面であって、仮想面126に対する光量調整素子125の角度をθとする平面における、仮想面126に平行な方向におけるシリンドリカルレンズ115Kのシフト量を意味している。このズレ量Δの大きさは、上記定位置に配置された光量調整素子125を経た光軸Sが、シリンドリカルレンズ115Kの光学面のうち光量調整素子125側の面に交わる位置から同面の中心S’までの距離となっており、ズレの方向言い換えるとシフトの方向は、かかる平面上における−θ側となっている。
Here, the deviation amount Δ is a plane parallel to the paper surface of FIG. 14, that is, a plane through which the optical axis S at the fixed position passes, and a plane in which the angle of the light
図14に示すように、一点鎖線の矢印で示す、光量調整素子125による反射光は、かかる平面上において、光軸Sに対して角度2θをなすが、シリンドリカルレンズ115Kをかかる方向にシフトして配置することで、角度θの値が小さくてもよいこととなり、各光学素子、光量調整素子125の配置位置等のレイアウトの自由度が向上する。
As shown in FIG. 14, the light reflected by the light
角度θをθ≠0とすることに加え、あるいは上述の式(1)ないし式(3)に関する各組み合わせに加えて、シリンドリカルレンズ115Kの、光量調整素子125と反対側には、シリンドリカルレンズ115Kに隣る位置に、第2のアパーチャを配設し、光量調整素子125による反射光のうちシリンドリカルレンズ115Kを透過し感光体ドラム20K側に向かう光を第2のアパーチャによって遮断し、かかる光が外乱となりゴースト像を生じさせないようにしても良い。
In addition to setting the angle θ to θ ≠ 0, or in addition to each of the combinations related to the above formulas (1) to (3), the
図15は、第2のアパーチャとして、開口116’Kを有するアパーチャ116Kを、角度θ(≠0)及び式(1)並びに式(2)との組み合わせで配置した構成例を示している。同図においても光量調整素子125を保持部材127Kとして図示している。なお、アパーチャ116Kは、光量調整素子125による反射光がシリンドリカルレンズ115Kを透過するときにこれを遮るように配設すればよいが、先にアパーチャ116Kの位置を決めるときには、角度θをθ≠0とすることに加え、1.光量調整素子125からアパーチャまでの距離、2.シリンドリカルレンズ115Kの屈折率、3.シリンドリカルレンズ115Kの肉厚から明確に決定される。
FIG. 15 shows a configuration example in which an
なお、アパーチャ116K本体の、シリンドリカルレンズ115K側の面は、全体が、光ビームを全吸収するように黒色の塗装を施されているが、図10に示すような、不連続で微細な凹凸形状を施してもよいし、またこれに代えてあるいはこれとともに荒らし加工を施し、入射した光ビームを散乱して外乱とならないように構成してもよい。
The surface of the
また、シリンドリカルレンズ115Kについても、その有効領域外の部分において反射光を生じず、また有効領域外の部分における光の透過によるゴースト像を生じないようにするために、図10に示すように、有効領域115’K外の部分に、不連続で微細な凹凸形状を施してもよいし、またこれに代えてあるいはこれとともに荒らし加工を施しても良い。また、これに代えてあるいはこれとともに、同様の目的で、シリンドリカルレンズ115Kの入射面、出射面のいずれか一方に、反射防止コーティングを施しても良い。
Further, in order to prevent the
ここで、有効領域とは、有効径とも言われる部分であり、通常、潜像形成すなわち光書込に使用する通常の光線が通過すると見込んだ範囲をいう。そのため有効径内の光学面は高精度に形成されるが、有効径外にもシリンダ面は続いており、面の精度は有効径内に劣るものの光束に収束性の作用を与えることに変わりは無い。よって例えば光量調整素子125の傾きθが適切に設定されない場合に、シリンダレンズ115Kの入射側、出射側の面それぞれの有効径外を通過した光束が、感光体ドラム20Kに集光しゴースト像を生じる可能性がある。しかしこのような場合でも、シリンダレンズ115Kの入射側の面にかかる加工を施すことでゴースト像が防止ないし抑制される。
Here, the effective area is a portion also referred to as an effective diameter, and usually refers to a range in which normal light used for latent image formation, that is, optical writing is expected to pass. Therefore, the optical surface within the effective diameter is formed with high accuracy, but the cylinder surface continues outside the effective diameter, and the surface accuracy is inferior to that within the effective diameter, but it has a converging effect on the light flux. No. Therefore, for example, when the inclination θ of the light
同様の目的で、またこれに加えて光強度制御装置124における制御に対する外乱防止の目的で、上述の1組の光学系におけるシリンダレンズ115Kのように、光学系に含まれている複数の光学素子のうち光の透過性を利用する光学素子において入射面又は反射面が平面である場合には、その平面の少なくとも1つは反射防止コーティングを施すことが好ましい。
For the same purpose and in addition to this, for the purpose of preventing disturbance to the control in the light
以上のように、角度θをθ≠0とするとともに、式(1)、(2)、(3)の他、種々の構成を加えるのは、光量調整素子切換手段114Kによる保持部材127Kの位置決めに生じる誤差を完全に排除できないという理由もある。しかし、角度θをθ≠0とするとともに、式(1)、(2)、(3)の他、種々の構成を加えれば、保持部材127Kの位置決めに誤差が生じ、上記定位置に配置した光量調整素子125に関する角度θに誤差が出ても、光量調整素子125を角度θで傾ける所期の目的が達成される。
As described above, the angle θ is set to θ ≠ 0, and various configurations other than the formulas (1), (2), and (3) are added to the positioning of the holding
なお、上述の各構成例において、角度θは、図5から明らかなように、走査面内で傾けた角度によって構成したが、図16に示すように、角度θは、光軸Sを含み走査面に垂直な面内で傾けた角度によって構成しても良いし、これらを組み合わせた傾きによって構成しても良い。なお、同図においては、走査レンズ118Kに加えて、第2の走査レンズ118’を配設している。このような構成は、他の構成例に適用可能である。
In each configuration example described above, the angle θ is configured by an angle inclined in the scanning plane as is apparent from FIG. 5, but the angle θ includes the optical axis S as shown in FIG. You may comprise by the angle inclined in the surface perpendicular | vertical to a surface, and you may comprise by the inclination which combined these. In the drawing, in addition to the
また、光量調整素子125すなわちガラス板130K、NDフィルタ131K、132K、133K、134Kは、光ビームの入出射面が曲率を持たない平行平板であり、入出射する光ビームに対してノンパワーとなっている。すなわち、光量調整素子125Kは、文字通り、透過光量の調整を行うためにのみ配設されている。これにより、光量調整素子を配設することによる露光位置ずれが抑制される。
Further, the light
ただし、角度θの傾斜により、光量調整素子125に入射する光ビームに対し、光量調整素子125から出射する光ビーム位置がずれるため、これを打ち消すように、光源の位置を微小にずらしたり、光量調整機能が無視できる透過率の高い平行平板を適所に配置したりすることも可能である。
However, since the position of the light beam emitted from the light
また、ガラス板130K、NDフィルタ131K、132K、133K、134Kは、上述の例ではガラス材又はこれに増反射コーティングを施された素子として説明したが、プラスチック材又はこれに増反射コーティングを施された素子であってもよいし、光吸収型の素子であっても良いし、これらを組み合わせて用いてもよい。また、適宜、原稿コーティング、低反射コーティングを組み合わせて用いても良い。
Further, although the
ガラス板130K、NDフィルタ131K、132K、133K、134Kは、画像形成速度に応じて露光量を調整するために用いられているが、これとともに、感光体ドラム20Y、20M、20C、20Kを走査する走査光の強度を均一化するために用いても良い。このようにすれば、それぞれの色に対応した光学系において、各光学素子の光学特性に製造過程等において微差が生じていたり取り付け誤差を完全に排除することが困難であったりすることを理由として、光利用効率が互いに異なっていても、光利用効率のばらつきが抑制され、各色のトナー像が、合成カラー画像を良好にする濃度で良好に形成される。またドループ特性の悪化低減にも有効である。
The
以上述べた各構成例では、光量調整素子を、ガラス板130K、NDフィルタ131K、132K、133K、134Kのように、光ビームの入射面と出射面とが互いに平行な部材としたが、光量調整素子は、図17に示すように、光ビームの入射面と出射面とが上述の角度θをなすプリズム状の部材であっても良い。上述のガラス板130K、NDフィルタ131K、132K、133K、134Kに対応するこれらの光量調整素子を、同図においてはそれぞれ同じ符号に「’」を付して示している。これらの部材を以下それぞれプリズム130K’、131K’、132K’、133K’、134K’と記載する。
In each of the configuration examples described above, the light amount adjusting element is a member in which the incident surface and the emitting surface of the light beam are parallel to each other like the
同図に示した構成例では、プリズム130K’、131K’、132K’、133K’、134K’における光ビームの入射面が光軸Sに対して角度θをなしており、保持部材127Kは、プリズム130K’、131K’、132K’、133K’、134K’の入射面側の光軸Sに垂直をなしプリズム130K’、131K’、132K’、133K’、134K’の出射面側をそれぞれ異なる適所で支持している。
In the configuration example shown in the figure, the incident surfaces of the light beams in the
保持部材127Kはプリズム130K’、131K’、132K’、133K’、134K’の入射面側を支持していても良いが、この場合はプリズム130K’、131K’、132K’、133K’、134K’の出射面側の光軸Sに対して角度θをなすように配置する。
The holding
何れにしても、プリズム130K’、131K’、132K’、133K’、134K’の出射面側の光軸Sはプリズム130K’、131K’、132K’、133K’、134K’の入射面側の光軸Sに対して角度θをなすため、プリズム130K’、131K’、132K’、133K’、134K’を経た光ビームが経るシリンドリカルレンズ115K、アパーチャ116K等の各部材は、同光ビームの光路に沿って配置する。この場合、シリンドリカルレンズ115K、アパーチャ116K等の各部材を、上述の各構成例における各条件を満たすように適宜配置するようにすれば、それぞれの利点が得られる。
In any case, the optical axis S on the exit surface side of the
各プリズム130K’、131K’、132K’、133K’、134K’は、ウェッジ側プリズムであり、色滲みが高度に抑制されている。また、増反射コーティングをなす金属コーティングは、プリズム130K’、131K’、132K’、133K’、134K’の入射面、出射面のうち、プリズム130K’、131K’、132K’、133K’、134K’に入射してくる光軸Sに対して角度θをなす側の面に施されており、その機能を良好に発揮している。
Each of the
以上述べた画像形成装置100においては、シェーディング特性の補正、プロセスコントロールを行う場合においても、半導体レーザ111K、111C等の光源による、感光体ドラム20Y、20M、20C、20Kに対する露光量が調整される。このとき、かかる光源の出力特性に上述のような不利な点があっても、ガラス板130K、NDフィルタ131K、132K、133K、134K等の光量調整素子を選択的に用いることで、光源の性能は良好であり、露光が良好に行われる。これは、光透過率が低い光量調整素子を用いるとシェーディング特性がフラット化することなどにより、光源の出力が良好になる範囲で光源を作動させることが可能となるためである。
In the
以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the specific embodiments, and the present invention described in the claims is not specifically limited by the above description. Various modifications and changes are possible within the scope of the above.
たとえば、上述の形態では、各光路中に1つの光量調整素子を配設しているが、光量調整素子は、画像形成速度に対する最適化のために、各光路中に2つ以上を配設しても良く、またこのとき、それらの光量調整素子の光透過率は異なっていても良い。 For example, in the above-described embodiment, one light amount adjusting element is disposed in each optical path. However, two or more light amount adjusting elements are disposed in each optical path in order to optimize the image forming speed. At this time, the light transmittance of these light quantity adjusting elements may be different.
また上述の形態では、光量調整素子を、光源から走査手段までの、特にアパーチャとシリンドリカルレンズとの間に配置したが、可能であれば、光量調整素子の配置位置はこれに限らず、光源から走査手段までの光路中の他の位置に配置してもよいし、走査手段から被走査面までの光路中のいずれかの位置に配置しても良い。ただし、走査手段から被走査面までの光路中に配置すると、走査後の光ビームに対して光量調整素子を配置することとなり、光量調整素子、光量調整素子切換手段が大型化するため、光源から走査手段までの光路中に配置することが望ましい。 Further, in the above-described embodiment, the light amount adjustment element is disposed from the light source to the scanning unit, particularly between the aperture and the cylindrical lens. However, if possible, the arrangement position of the light amount adjustment element is not limited to this. It may be arranged at another position in the optical path to the scanning means, or may be arranged at any position in the optical path from the scanning means to the surface to be scanned. However, if it is arranged in the optical path from the scanning means to the surface to be scanned, the light quantity adjustment element is arranged for the light beam after scanning, and the light quantity adjustment element and the light quantity adjustment element switching means are enlarged. It is desirable to arrange in the optical path to the scanning means.
上述の形態では、光走査装置を全ての像担持体に対して1つ設け、画像形成装置に1つのみ備えられているが、光走査装置は、1つの像担持体あるいは複数の像担持体に対して1つ設けるなど、画像形成装置に複数備えられていても良い。この場合も、画像形成速度に応じて各光走査装置において光量調整素子が選択されるように構成するとともに、角度θを上述のように定めるなどする。
偏向手段は、ポリゴンミラーのような回転多面鏡でなく、反射面が振動する振動素子であってもよい。
In the above-described embodiment, one optical scanning device is provided for all image carriers, and only one image forming apparatus is provided. However, the optical scanning device may be one image carrier or a plurality of image carriers. For example, a plurality of image forming apparatuses may be provided. Also in this case, the light amount adjusting element is selected in each optical scanning device in accordance with the image forming speed, and the angle θ is determined as described above.
The deflecting unit may be a vibrating element whose reflecting surface vibrates instead of a rotating polygonal mirror such as a polygon mirror.
画像形成装置は、いわゆるタンデム方式の画像形成装置ではなく、1つの感光体ドラム上に順次各色のトナー像を形成して各色トナー像を順次重ね合わせてカラー画像を得るいわゆる1ドラム方式の画像形成装置にも同様に適用することができる。画像形成装置は、モノカラー画像のみを形成可能なものであっても良い。 The image forming apparatus is not a so-called tandem type image forming apparatus, but a so-called one-drum type image forming apparatus in which each color toner image is sequentially formed on one photosensitive drum and the respective color toner images are sequentially superimposed to obtain a color image. The same applies to the device. The image forming apparatus may be capable of forming only a monocolor image.
いずれのタイプの画像形成装置でも、中間転写体を用いず、各色のトナー像を転写紙S等のシートに直接転写しても良い。この場合、複数の像担持体上のトナー像は、シートがたとえば搬送ベルトによって搬送される過程で、直接、同シートに転写される。 In any type of image forming apparatus, the toner image of each color may be directly transferred onto a sheet such as the transfer sheet S without using an intermediate transfer member. In this case, the toner images on the plurality of image carriers are directly transferred to the same sheet in the process of being conveyed by the conveyance belt, for example.
画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリの複合機でなく、これらの単体であっても良いし、その他、複写機とプリンタとの複合機等の他の組み合わせの複合機であっても良い。 The image forming apparatus may not be a copier, a printer, and a facsimile machine, but may be a single unit thereof, or may be a multi-function machine of another combination such as a copier and printer. .
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。 The effects described in the embodiments of the present invention are only the most preferable effects resulting from the present invention, and the effects of the present invention are limited to those described in the embodiments of the present invention. is not.
8 光走査装置
20C、20K、20M、20Y 被走査面、像担持体
100 画像形成装置
111C、111K 面発光レーザアレイ
112C、112K カップリングレンズ
112C、113C、115C、117b、118C、119C 複数の光学素子、光学系
112K、113K、115K、116K、117a、118K、118’K、119K 複数の光学素子、光学系
113C、113K 第1のアパーチャ
113’K 開口
114K 光量調整素子切換手段
115C、115K シリンドリカルレンズ
116C、116K 第2のアパーチャ
117 走査手段
117a、117b 偏向光学素子、回転多面鏡
117a、118Y、119Y 複数の光学素子、光学系
117b、118M、119M 複数の光学素子、光学系
125、130K、131K、132K、133K、134K 光量調整素子
130K’、131K’、132K’、133K’、134K’ 光量調整素子、ウェッジ型プリズム
126 光軸に垂直な面
127K 保持部材
128K 駆動手段
S 光軸
8
Claims (20)
この面発光レーザアレイから射出された光により被走査面を走査するために同面発光レーザアレイから射出された光を前記被走査面に導く複数の光学素子を有する光学系と、
光透過率が互いに異なる複数の光量調整素子と、
この複数の光量調整素子のうちの1つを前記面発光レーザアレイから射出された光の光路中の所定位置に配置する光量調整素子切換手段とを有し、
前記複数の光学素子は、前記面発光レーザアレイから射出された光をカップリングするカップリングレンズと、前記面発光レーザアレイから射出された光であって前記所定位置に配置された前記光量調整素子を経た光を透過するシリンドリカルレンズとを含み、
前記複数の光量調整素子のうち前記光量調整素子切換手段によって前記所定位置に配置された光量調整素子の入射面と出射面とのうちの少なくとも入射面は、前記面発光レーザアレイから射出された光のうち前記カップリングレンズの光軸に沿って同所定位置を通る光に垂直な面に対して、所定の角度θ(≠0)傾いており、
前記垂直な面に対する同光量調整素子の角度をθとする平面上における、前記シリンドリカルレンズの、同垂直な面上における径をaとし、
前記所定位置に配置された前記光量調整素子を経た光のうち前記カップリングレンズの光軸に沿う光に沿った同光量調整素子から前記シリンドリカルレンズまでの距離をbとし、
前記所定位置に配置された前記光量調整素子を経た光のうち前記カップリングレンズの光軸に沿う光が前記シリンドリカルレンズの光学面のうち同光量調整素子側の面に交わる位置から、同面の中心までのズレ量がΔとなるように、同シリンドリカルレンズを、同シリンドリカルレンズを経た光が入射する光偏向器の回転軸方向と前記カップリングレンズの光軸方向とに垂直な方向において、前記中心と同光量調整素子との距離が近づく側にずらして配置し、
θは、(a/2−Δ)/b≦tan(2θ)を満たす光走査装置。 A surface emitting laser array in which a plurality of surface emitting laser elements are arranged;
An optical system having a plurality of optical elements for guiding the light emitted from the surface emitting laser array to the scanned surface in order to scan the scanned surface with the light emitted from the surface emitting laser array;
A plurality of light amount adjusting elements having different light transmittances;
A light amount adjusting element switching means for disposing one of the plurality of light amount adjusting elements at a predetermined position in the optical path of the light emitted from the surface emitting laser array;
The plurality of optical elements include a coupling lens that couples light emitted from the surface emitting laser array, and the light amount adjusting element that is light emitted from the surface emitting laser array and disposed at the predetermined position. Including a cylindrical lens that transmits light having passed through
Of the plurality of light amount adjustment elements, at least an incident surface of the incident surface and the emission surface of the light amount adjustment element arranged at the predetermined position by the light amount adjustment element switching unit is light emitted from the surface emitting laser array. Is inclined at a predetermined angle θ (≠ 0) with respect to a plane perpendicular to light passing through the predetermined position along the optical axis of the coupling lens,
The diameter of the cylindrical lens on the plane with the angle of the same light amount adjustment element with respect to the vertical plane as θ is a,
The distance from the same light amount adjusting element along the light along the optical axis of the coupling lens out of the light passing through the light amount adjusting element disposed at the predetermined position to the cylindrical lens is b,
From the position where the light along the optical axis of the coupling lens among the light that has passed through the light amount adjusting element disposed at the predetermined position intersects the surface on the same light amount adjusting element side of the optical surface of the cylindrical lens, The cylindrical lens is placed in a direction perpendicular to the rotation axis direction of the optical deflector on which the light passing through the cylindrical lens is incident and the optical axis direction of the coupling lens so that the deviation amount to the center is Δ. Shift the distance between the center and the same light intensity adjustment element closer to the side,
θ is an optical scanning device that satisfies (a / 2−Δ) / b ≦ tan (2θ) .
前記光量調整素子切換手段は、前記複数の光量調整素子のうち、前記被走査面の移動速度に応じて、同移動速度に対応した1つの光量調整素子を前記所定位置に配置することを特徴とする光走査装置。 The optical scanning device according to claim 1,
The light quantity adjusting element switching means is characterized in that, among the plurality of light quantity adjusting elements, one light quantity adjusting element corresponding to the moving speed is arranged at the predetermined position according to the moving speed of the scanned surface. Optical scanning device.
前記光量調整素子の入射面と出射面とのうちの少なくとも一面は、光透過率を調整するための金属コーティングを施されていることを特徴とする光走査装置。 The optical scanning device according to claim 1 or 2,
At least one of the entrance surface and the exit surface of the light amount adjusting element is provided with a metal coating for adjusting light transmittance.
前記金属コーティングは、前記所定の角度θ傾いている面に施されていることを特徴とする光走査装置。 And has it the optical scanning apparatus according to claim 3,
The optical scanning device according to claim 1, wherein the metal coating is applied to a surface inclined at the predetermined angle θ.
前記光量調整素子はウェッジ型プリズムであることを特徴とする光走査装置。 In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 4,
The light scanning device according to claim 1, wherein the light amount adjusting element is a wedge-type prism.
前記複数の光学素子は、前記面発光レーザアレイから射出された光の太さを制限してから同光を走査する走査手段に進入させるための、同光の太さを制限する開口を有する第1のアパーチャを含み、
前記所定位置は、第1のアパーチャに隣り、第1のアパーチャを経た光が進入する位置であり、
前記垂直な面に対する同光量調整素子の角度をθとする平面上における、前記開口の、同垂直な面上における径をφとし、
前記平面上における、前記開口の縁から前記所定位置を占める前記光量調整素子までの、前記面発光レーザアレイから射出された光のうち同開口を経た光の光路に沿った最短距離をdとしたとき、
θは、φ/d≦tan(2θ)を満たすことを特徴とする光走査装置。 In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 5 ,
The plurality of optical elements have a first aperture for limiting the thickness of the light for limiting the thickness of the light emitted from the surface emitting laser array and then entering the scanning means for scanning the light. Including one aperture,
The predetermined position is a position adjacent to the first aperture, where light having passed through the first aperture enters,
On the plane where the angle of the same light amount adjustment element with respect to the vertical plane is θ, the diameter of the opening on the vertical plane is φ,
The shortest distance along the optical path of the light emitted from the surface emitting laser array from the edge of the opening to the light amount adjusting element occupying the predetermined position on the plane is defined as d. When
θ satisfies the following condition: φ / d ≦ tan (2θ).
第1のアパーチャは黒色の塗装及び/又は荒らし加工が施されていることを特徴とする光走査装置。 The optical scanning device according to claim 6.
An optical scanning device, wherein the first aperture is subjected to black painting and / or roughening.
前記平面上において、第1のアパーチャは、前記垂直な面に対して、−θ側に傾いていることを特徴とする光走査装置。 The optical scanning device according to claim 6 or 7,
On the plane, the first aperture is inclined to the -θ side with respect to the vertical plane.
前記所定位置は、前記シリンドリカルレンズに隣り、同所定位置に配置された前記光量調整素子を経た光が同シリンドリカルレンズに進入する位置であることを特徴とする光走査装置。 Of the light-scanning apparatus odor according to any one of claims 1 to 8,
Wherein the predetermined position includes an optical scanning device, characterized in that the next to the cylindrical lens, the light passing through the light quantity adjusting device which is arranged in the same predetermined position is a position which enters to the cylindrical lens.
前記複数の光学素子は、前記面発光レーザアレイから射出された光により被走査面を走査するために同光を偏向する偏向光学素子を含み、
この偏向光学素子は、複数の反射面を備えた回転多面鏡、又は、反射面が振動する振動素子であり、
前記被走査面の移動速度に応じて、前記偏向光学素子による、前記面発光レーザアレイから射出された光の反射周期を変動させることを特徴とする光走査装置。 In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 9 ,
The plurality of optical elements include a deflection optical element that deflects the light to scan the surface to be scanned with the light emitted from the surface emitting laser array,
This deflection optical element is a rotary polygon mirror having a plurality of reflection surfaces, or a vibration element in which the reflection surfaces vibrate,
An optical scanning device characterized in that a reflection period of light emitted from the surface emitting laser array by the deflecting optical element is changed in accordance with a moving speed of the surface to be scanned .
前記シリンドリカルレンズの入射面及び/又は出射面は反射防止コーティングを施されていることを特徴とする光走査装置。 In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 10 ,
An optical scanning device characterized in that an entrance surface and / or an exit surface of the cylindrical lens is provided with an antireflection coating.
前記シリンドリカルレンズの入射面及び/又は出射面のうちの有効領域外の部分は荒らし加工及び/又は不連続な凹凸形状を施されていることを特徴とする光走査装置。 The optical scanning device according to any one of claims 1 to 11 ,
An optical scanning device characterized in that a portion outside the effective region of the incident surface and / or the exit surface of the cylindrical lens is subjected to a roughening process and / or a discontinuous uneven shape.
前記複数の光学素子は、前記所定位置に配置された前記光量調整素子によって反射された光であって前記被走査面側に向かう光を遮断することで同光が前記被走査面外に導かれるようにする第2のアパーチャを含むことを特徴とする光走査装置。 In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 12,
The plurality of optical elements block light that is reflected by the light amount adjusting element disposed at the predetermined position and that travels toward the scanned surface, thereby guiding the light to the outside of the scanned surface. An optical scanning device comprising a second aperture to be made.
前記複数の光学素子は、前記面発光レーザアレイから射出された光により被走査面を走査するために光の透過性を利用する光学素子であって入射面又は反射面が平面である光学素子を含み、
当該平面の少なくとも1つは反射防止コーティングを施されていることを特徴とする光走査装置。 In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 13,
The plurality of optical elements are optical elements that utilize light transmittance to scan a surface to be scanned with light emitted from the surface emitting laser array, and an optical element having a flat incident surface or reflecting surface. Including
At least one of the planes is provided with an antireflection coating.
前記複数の光量調整素子のうちの少なくとも1つは、ガラス材あるいはプラスチック材に増反射コーティングが施された素子、又は、光吸収型の素子、又は、ガラス材あるいはプラスチック材であることを特徴とする光走査装置。 In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 14,
At least one of the plurality of light amount adjusting elements is an element in which a glass or plastic material is coated with an increased reflection coating, a light absorption element, a glass material or a plastic material, Optical scanning device.
前記複数の光量調整素子は、入射面と出射面とが平面であることを特徴とする光走査装置。 In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 15,
The light scanning device according to claim 1, wherein the plurality of light amount adjustment elements have a plane of incidence and a plane of emission.
前記光量調整素子切換手段は、前記複数の光量調整素子を保持した保持部材と、この保持部材を、回転駆動することで、又は、平行駆動することで、同複数の光量調整素子のうちの1つを前記所定位置に配置する駆動手段とを有することを特徴とする光走査装置。 The optical scanning device according to any one of claims 1 to 16,
The light quantity adjusting element switching means includes a holding member holding the plurality of light quantity adjusting elements and one of the plurality of light quantity adjusting elements by rotating or holding the holding member in parallel. And an optical scanning device characterized in that the optical scanning device has a driving means for disposing one at the predetermined position.
この面発光レーザアレイから射出された光により被走査面を走査するために同面発光レーザアレイから射出された光を前記被走査面に導く複数の光学素子を有する光学系と、
光透過率が互いに異なる複数の光量調整素子と、
この複数の光量調整素子のうちの1つを前記面発光レーザアレイから射出された光の光路中の所定位置に配置する光量調整素子切換手段とを用い、
前記複数の光学素子は、前記面発光レーザアレイから射出された光をカップリングするカップリングレンズと、前記面発光レーザアレイから射出された光であって前記所定位置に配置された前記光量調整素子を経た光を透過するシリンドリカルレンズとを含み、
前記複数の光量調整素子のうち前記光量調整素子切換手段によって前記所定位置に配置された光量調整素子の入射面と出射面とのうちの少なくとも入射面は、前記面発光レーザアレイから射出された光のうち前記カップリングレンズの光軸に沿って同所定位置を通る光に垂直な面に対して、所定の角度θ(≠0)傾いており、
前記垂直な面に対する同光量調整素子の角度をθとする平面上における、前記シリンドリカルレンズの、同垂直な面上における径をaとし、
前記所定位置に配置された前記光量調整素子を経た光のうち前記カップリングレンズの光軸に沿う光に沿った同光量調整素子から前記シリンドリカルレンズまでの距離をbとし、
前記所定位置に配置された前記光量調整素子を経た光のうち前記カップリングレンズの光軸に沿う光が前記シリンドリカルレンズの光学面のうち同光量調整素子側の面に交わる位置から、同面の中心までのズレ量がΔとなるように、同シリンドリカルレンズを、同シリンドリカルレンズを経た光が入射する光偏向器の回転軸方向と前記カップリングレンズの光軸方向とに垂直な方向において、前記中心と同光量調整素子との距離が近づく側にずらして配置し、
θは、(a/2−Δ)/b≦tan(2θ)を満たす光走査方法。 A surface emitting laser array in which a plurality of surface emitting laser elements are arranged;
An optical system having a plurality of optical elements for guiding the light emitted from the surface emitting laser array to the scanned surface in order to scan the scanned surface with the light emitted from the surface emitting laser array;
A plurality of light amount adjusting elements having different light transmittances;
A light amount adjusting element switching means for disposing one of the plurality of light amount adjusting elements at a predetermined position in the optical path of the light emitted from the surface emitting laser array;
The plurality of optical elements include a coupling lens that couples light emitted from the surface emitting laser array, and the light amount adjusting element that is light emitted from the surface emitting laser array and disposed at the predetermined position. Including a cylindrical lens that transmits light having passed through
Of the plurality of light amount adjustment elements, at least an incident surface of the incident surface and the emission surface of the light amount adjustment element arranged at the predetermined position by the light amount adjustment element switching unit is light emitted from the surface emitting laser array. Is inclined at a predetermined angle θ (≠ 0) with respect to a plane perpendicular to light passing through the predetermined position along the optical axis of the coupling lens,
The diameter of the cylindrical lens on the plane with the angle of the same light amount adjustment element with respect to the vertical plane as θ is a,
The distance from the same light amount adjusting element along the light along the optical axis of the coupling lens out of the light passing through the light amount adjusting element disposed at the predetermined position to the cylindrical lens is b,
From the position where the light along the optical axis of the coupling lens among the light that has passed through the light amount adjusting element disposed at the predetermined position intersects the surface on the same light amount adjusting element side of the optical surface of the cylindrical lens, The cylindrical lens is placed in a direction perpendicular to the rotation axis direction of the optical deflector on which the light passing through the cylindrical lens is incident and the optical axis direction of the coupling lens so that the deviation amount to the center is Δ. Shift the distance between the center and the same light intensity adjustment element closer to the side,
θ is an optical scanning method that satisfies (a / 2−Δ) / b ≦ tan (2θ) .
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