JP5849598B2 - Optical scanning apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に具備される光走査装置、及び、その光走査装置を備えたレーザプリンタ、レーザプロッタ、デジタル複写機、普通紙ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to an optical scanning device provided in an electrophotographic image forming apparatus, and an image of a laser printer, a laser plotter, a digital copying machine, a plain paper facsimile, or a composite machine of these equipped with the optical scanning device. The present invention relates to a forming apparatus.
レーザプリンタ、レーザプロッタ、デジタル複写機、普通紙ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等で用いられる電子写真方式の画像形成装置においては、近年、カラー化や高速化が進み、像担持体である感光体を複数(通常は4つ)有するタンデム方式対応の画像形成装置が普及してきている。このタンデム方式の画像形成装置では、記録材を搬送する転写ベルト(または中間転写ベルト)に沿って例えば4つの感光体を並設し、各感光体を帯電手段で帯電した後、書込ユニットで各感光体上に潜像を形成し、各感光体上の潜像を現像手段の色の異なる現像剤(例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー)で各々現像して顕像化し、この各色の顕像を転写ベルトで搬送される記録材(または中間転写ベルト)に重ね合わせて転写し、カラー画像を形成する。 In electrophotographic image forming apparatuses used in laser printers, laser plotters, digital copiers, plain paper facsimiles, or multi-function machines, etc., in recent years, colorization and high speed have progressed, and photoconductors that are image carriers. An image forming apparatus compatible with a tandem method having a plurality of (usually four) is widely used. In this tandem image forming apparatus, for example, four photoconductors are arranged side by side along a transfer belt (or intermediate transfer belt) that conveys a recording material, and each photoconductor is charged by a charging unit and then written by a writing unit. A latent image is formed on each photoconductor, and the latent image on each photoconductor is developed and visualized with developers of different colors (for example, yellow, magenta, cyan, and black toners) of the developing means. The color images are transferred onto a recording material (or an intermediate transfer belt) conveyed by a transfer belt so as to form a color image.
また、電子写真方式のカラー画像形成装置としては、感光体を1つのみ有し、色の数だけ感光体を回転して中間転写体に順次重ね合わせて転写し、中間転写体上にカラー画像を形成した後、記録材に一括して転写するという、所謂1ドラム−中間転写方式のものもあるが、この方式では、4色で1ドラムの場合、1枚の画像形成毎に感光体を4回転する必要が有り、タンデム方式に比べて生産性が劣る。 The electrophotographic color image forming apparatus has only one photoconductor, rotates the photoconductor by the number of colors, and sequentially superimposes and transfers the image onto the intermediate transfer member. There is also a so-called one-drum-intermediate transfer method in which the image is formed and transferred onto a recording material in a batch. However, in this method, in the case of one drum with four colors, a photoconductor is formed every time one image is formed. It is necessary to rotate 4 times, and productivity is inferior compared with the tandem system.
このようにタンデム方式の画像形成装置は、1ドラム−中間転写方式に比べて高速化を図ることができ、カラー画像形成の生産性を向上することができる。しかし、タンデム方式の画像形成装置の場合、光走査装置を用いた書込ユニットで複数の感光体に光書込みを行うために、どうしても光走査装置の光源数が増えてしまう(例えば感光体が4つの場合には、通常4つの光源が必要となる)。その結果、部品点数の増加、複数光源間の波長差に起因する色ずれ、コストアップ等の問題が生じてしまう。 As described above, the tandem image forming apparatus can achieve higher speed than the one-drum-intermediate transfer method, and can improve the productivity of color image formation. However, in the case of a tandem image forming apparatus, the number of light sources of the optical scanning device inevitably increases because optical writing is performed on a plurality of photosensitive members by a writing unit using the optical scanning device (for example, the number of photosensitive members is 4). In one case, usually four light sources are required). As a result, problems such as an increase in the number of parts, a color shift due to a wavelength difference between a plurality of light sources, and an increase in cost occur.
また、書込ユニットの故障の原因として半導体レーザの劣化が挙げられている。よって、光源数が多くなると、故障の確率が増え、リサイクル性が劣化する。 Further, deterioration of the semiconductor laser is cited as a cause of the failure of the writing unit. Therefore, as the number of light sources increases, the probability of failure increases and the recyclability deteriorates.
そこで、光源からの1本の光束を光束分割手段で主走査方向にずらした2本の光束に分割し、1枚のポリゴンミラーで相異なる2本の被走査面を走査する構成の光走査装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この従来技術では、汎用されているポリゴンミラーを用いて、光源数を減らすことができ、複数光源間の波長差に起因する色ずれをなくすことができる。 Therefore, an optical scanning device configured to divide one light beam from the light source into two light beams shifted in the main scanning direction by the light beam dividing means and scan two different surfaces to be scanned by one polygon mirror. Has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this prior art, the number of light sources can be reduced by using a general-purpose polygon mirror, and color misregistration caused by wavelength differences among a plurality of light sources can be eliminated.
しかし、このような従来技術では光束を分割するための素子が必要であるため、光路上に配置される光学部品の数が増えてレイアウト性が低下する。また、光束を分割する手段として偏光状態を利用する手段があるが、光束を分割する光学素子の周辺に、偏光状態を変えることのできる光学素子を必要とする。屈折力を持たない平行平板状の光学素子を光路中に配置すると、平行平板の内部反射に起因した光束の干渉が生じ、光学素子の透過率が変動してしまうため光量が安定しない。 However, in such a conventional technique, an element for dividing the light beam is required, so that the number of optical components arranged on the optical path is increased and the layout performance is deteriorated. Further, as means for dividing the light beam, there is means for using the polarization state. However, an optical element capable of changing the polarization state is required around the optical element for dividing the light beam. If a parallel plate-like optical element having no refractive power is arranged in the optical path, the interference of the light beam caused by the internal reflection of the parallel plate occurs, and the transmittance of the optical element fluctuates, so that the light quantity is not stable.
本発明は、以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、安定的に光源パワーを得ることができ、高品位な画像出力を維持しつつ、レイアウト性を向上することができる光走査装置および画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and can stably obtain light source power and improve layout while maintaining high-quality image output. An object of the present invention is to provide an optical scanning apparatus and an image forming apparatus capable of performing the above.
本発明は、光源と、光源からの光束を偏向する偏向手段と、光源からの光束を偏向手段の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像として結像させる結像光学系と、偏向手段により偏向された光束を主走査方向に走査する走査光学系と、を備えた光走査装置において、光源から偏向手段への光路上に、光源からの光束を分割する光束分割手段が配置され、結像光学系から偏向手段への光路上に、光源からの光束の偏光状態を変える平行平板状の光学素子が配置され、光源と光源から射出された光束を略平行光束とするカップリング光学系の間に偏光状態を変える平行平板状の別の光学素子が配置され、光学素子と別の光学素子とがカップリング光学系の光軸に垂直な面に対して非平行に設置され、光学素子の光学面と別の光学素子の光学面とが垂直な面に対して逆方向に傾いて配置されていることを特徴とする。 The present invention includes a light source, a deflecting unit that deflects a light beam from the light source, an imaging optical system that forms a light beam from the light source in the vicinity of a deflection reflection surface of the deflecting unit as a long line image in the main scanning direction, and a deflecting unit. And a scanning optical system that scans the light beam deflected by the light beam in the main scanning direction, a light beam splitting unit that splits the light beam from the light source is disposed on the optical path from the light source to the deflecting unit. A parallel plate-like optical element that changes the polarization state of the light beam from the light source is arranged on the optical path from the image optical system to the deflecting unit, and the coupling optical system uses the light source and the light beam emitted from the light source as a substantially parallel light beam. Another optical element having a parallel plate shape that changes the polarization state is disposed between the optical element and the other optical element so as to be non-parallel to the plane perpendicular to the optical axis of the coupling optical system. The optical surface and the optical surface of another optical element Characterized in that it is tilted in the opposite direction to the straight surface.
本発明によれば、安定的に光源パワーを得ることができ、高品位な画像出力を維持しつつ、レイアウト性を向上することができる。 According to the present invention, light source power can be stably obtained, and layout performance can be improved while maintaining high-quality image output.
以下、図面を参照しながら本発明にかかる光走査装置および画像形成装置の実施の形態について説明する。 Embodiments of an optical scanning device and an image forming apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
先ず、本発明にかかる光走査装置について説明する。 First, an optical scanning device according to the present invention will be described.
[実施形態1]
図1は、本発明にかかる光走査装置の実施形態を示す概略斜視図である。同図において符号1は光源としての複数の発光点を有する半導体レーザアレイ、2(2a、2b)は入射ミラー、3はカップリングレンズ、4は光束分割手段(偏向ビームスプリッタ)、5(5a、5b)はシリンドリカルレンズ、6(6a、6b)は開口絞り(アパーチャ)、7は偏向手段としての偏向器(例えば4つの偏向反射面を有するポリゴンミラー)、8は走査レンズ、9は光路折返し用のミラー、10は被走査面としての感光体、11(11a、11b)は偏光状態を変えることのできる平行平板状の第1光学素子(λ/4板)、12は偏光状態を変えることのできる平行平板状の第2光学素子(λ/4板)、をそれぞれ示している。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an embodiment of an optical scanning device according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 is a semiconductor laser array having a plurality of light emitting points as a light source, 2 (2a, 2b) is an incident mirror, 3 is a coupling lens, 4 is a beam splitting means (deflection beam splitter), 5 (5a, 5b) is a cylindrical lens, 6 (6a, 6b) is an aperture stop (aperture), 7 is a deflector (for example, a polygon mirror having four deflection reflecting surfaces), 8 is a scanning lens, and 9 is for optical path folding. , 10 is a photosensitive member as a surface to be scanned, 11 (11a, 11b) is a parallel optical plate-shaped first optical element (λ / 4 plate) capable of changing the polarization state, and 12 is a member for changing the polarization state. A parallel plate-shaped second optical element (λ / 4 plate) that can be formed is shown.
ここで、ポリゴンミラー7は、図示しない駆動機構により回転軸を軸として、図中の矢印方向に等角速度回転している。以下、半導体レーザアレイ1から出射された光束がポリゴンミラー7で偏向走査される方向を主走査方向とし、主走査方向と直交する方向を副走査方向とする。 Here, the polygon mirror 7 is rotated at a constant angular velocity in the direction of the arrow in the drawing by the drive mechanism (not shown) about the rotation axis. Hereinafter, the direction in which the light beam emitted from the semiconductor laser array 1 is deflected and scanned by the polygon mirror 7 is defined as a main scanning direction, and the direction orthogonal to the main scanning direction is defined as a sub-scanning direction.
半導体レーザアレイ1から射出された発散光束は、λ/4板12を通過し、カップリングレンズ3により略平行光束に変換される。カップリングレンズ3を出た光束は、光束分割手段4に入射する。光束分割手段4に入射した共通の光源からの光束は、それぞれ2つに分割され、光束分割手段4を出射する光束は2本の光束となる。光束分割手段4から射出された2本の光束は、それぞれシリンドリカルレンズ5によりポリゴンミラー7の偏向反射面近傍にてそれぞれ主走査方向に長い線像に変換される。シリンドリカルレンズ5を通過して副走査方向に収束された光束中に、被走査面上(感光体10の表面上)でのビーム径を安定させるためのアパーチャ6を配置する。アパーチャ6を通過した光束は、さらにλ/4板11を通過してポリゴンミラー7の偏向反射面近傍で主走査方向に長い線像となる。 The divergent light beam emitted from the semiconductor laser array 1 passes through the λ / 4 plate 12 and is converted into a substantially parallel light beam by the coupling lens 3. The light beam exiting the coupling lens 3 enters the light beam splitting means 4. The light beams from the common light source incident on the light beam dividing means 4 are divided into two, and the light beams emitted from the light beam dividing means 4 become two light beams. The two light beams emitted from the light beam splitting means 4 are converted into line images that are long in the main scanning direction by the cylindrical lens 5 in the vicinity of the deflection reflection surface of the polygon mirror 7, respectively. An aperture 6 for stabilizing the beam diameter on the surface to be scanned (on the surface of the photoconductor 10) is disposed in the light beam that has passed through the cylindrical lens 5 and converged in the sub-scanning direction. The light beam that has passed through the aperture 6 further passes through the λ / 4 plate 11 and becomes a line image that is long in the main scanning direction in the vicinity of the deflection reflection surface of the polygon mirror 7.
図2は、光走査装置の偏向手段前の光学系の光学配置図であって、(a)は主走査断面図、(b)は副走査断面図である。 2A and 2B are optical layout diagrams of the optical system before the deflecting means of the optical scanning device, wherein FIG. 2A is a main scanning sectional view and FIG. 2B is a sub-scanning sectional view.
半導体レーザアレイ1から射出される光束のうち、ポリゴンミラー7での偏向方向に対して略p偏光成分を持って射出される光束は、λ/4板12を通過後に略円偏光状態となる。略円偏光状態の光束が偏光ビームスプリッタ4に入射すると、p偏光成分は偏光ビームスプリッタ4を透過し、s偏光成分は偏光ビームスプリッタ4の反射面で反射される。このように、半導体レーザアレイ1からの光束は、p偏光の光束とs偏光の光束の2本の光束に分割され、それぞれポリゴンミラー7の偏向反射面に入射する。 Of the light beams emitted from the semiconductor laser array 1, the light beam emitted with a substantially p-polarized component with respect to the direction of deflection at the polygon mirror 7 is substantially circularly polarized after passing through the λ / 4 plate 12. When a substantially circularly polarized light beam enters the polarizing beam splitter 4, the p-polarized component is transmitted through the polarizing beam splitter 4, and the s-polarized component is reflected by the reflecting surface of the polarizing beam splitter 4. In this way, the light beam from the semiconductor laser array 1 is divided into two light beams, a p-polarized light beam and an s-polarized light beam, and is incident on the deflection reflection surface of the polygon mirror 7 respectively.
ポリゴンミラー7が4面の偏向反射面を持つ場合、ポリゴンミラー7から半導体レーザアレイ1への戻り光束が発生する場合がある。そのため、偏光ビームスプリッタ4とポリゴンミラー7の間にλ/4板11を配備し、半導体レーザアレイ1への戻り光束をカットする必要がある。半導体レーザアレイ1から射出される光束の偏光方向がポリゴンミラー7の偏向方向に対してs偏光その他の直線偏光状態である場合も、同様に光束を50%ずつの反射光束と透過光束に分割することができ、かつ、戻り光束をカットすることができる。 When the polygon mirror 7 has four deflecting and reflecting surfaces, a returning light beam from the polygon mirror 7 to the semiconductor laser array 1 may be generated. Therefore, it is necessary to provide a λ / 4 plate 11 between the polarization beam splitter 4 and the polygon mirror 7 to cut the return light beam to the semiconductor laser array 1. Similarly, when the polarization direction of the light beam emitted from the semiconductor laser array 1 is s-polarized or other linearly polarized state with respect to the deflection direction of the polygon mirror 7, the light beam is similarly divided into 50% reflected light beam and transmitted light beam. And the return beam can be cut.
なお、本実施形態では光源として半導体レーザアレイを用いることにより、半導体レーザアレイから射出される光束の偏光状態をポリゴンミラー7での偏向方向に対して略p偏光状態としている。ここで、光源としてシングルビームの半導体レーザを用いる場合、半導体レーザから射出される光束の偏光状態が略s偏光状態になることがある。この場合であっても、前述の半導体レーザアレイを用いたときと同様の光学配置とすることで、前述の効果を得ることができる。 In this embodiment, the semiconductor laser array is used as the light source, so that the polarization state of the light beam emitted from the semiconductor laser array is substantially p-polarized with respect to the deflection direction of the polygon mirror 7. Here, when a single-beam semiconductor laser is used as the light source, the polarization state of a light beam emitted from the semiconductor laser may be substantially an s-polarization state. Even in this case, the above-described effects can be obtained by adopting the same optical arrangement as when the above-described semiconductor laser array is used.
ここで、偏光ビームスプリッタ4からシリンドリカルレンズ5の光路中にλ/4板11を配備すると、λ/4板11を配備するための光路長を確保する必要がある。その結果、光学系全体として光路長が延び、レイアウト性が悪化し、光走査装置が大型化する。一方、シリンドリカルレンズ5からポリゴンミラー7の偏向走査面までの光路の長さは、その他の光学特性によって設定するシリンドリカルレンズ5の焦点距離により決まるため、シリンドリカルレンズ5の焦点距離だけ距離を持たなければならない。そのため、図2(b)に示すように、λ/4板11をシリンドリカルレンズ5とポリゴンミラー7の間の光路中に配備することで、光学系全体の光路長を短くすることができ、レイアウト性を向上させることが可能となる。 Here, when the λ / 4 plate 11 is disposed in the optical path from the polarization beam splitter 4 to the cylindrical lens 5, it is necessary to secure an optical path length for disposing the λ / 4 plate 11. As a result, the optical path length is extended as a whole optical system, the layout is deteriorated, and the optical scanning device is enlarged. On the other hand, since the length of the optical path from the cylindrical lens 5 to the deflection scanning surface of the polygon mirror 7 is determined by the focal length of the cylindrical lens 5 set by other optical characteristics, it must have a distance corresponding to the focal length of the cylindrical lens 5. Don't be. Therefore, as shown in FIG. 2B, by arranging the λ / 4 plate 11 in the optical path between the cylindrical lens 5 and the polygon mirror 7, the optical path length of the entire optical system can be shortened and the layout can be reduced. It becomes possible to improve the property.
また、アパーチャ6をハウジング20と一体成形することにより、λ/4板11の位置決めをアパーチャ6で行うことができる。その結果、λ/4板11を単独でハウジング20に位置決めをするよりも、アパーチャ6からλ/4板11までの距離を近づけることが可能となり、より光路長を短くすることができ、レイアウト性を向上させることが可能となる。 Further, the aperture 6 can be integrally formed with the housing 20 so that the λ / 4 plate 11 can be positioned by the aperture 6. As a result, the distance from the aperture 6 to the λ / 4 plate 11 can be made closer than the positioning of the λ / 4 plate 11 to the housing 20 alone, and the optical path length can be further shortened, and the layout property can be reduced. Can be improved.
図3は、平行平板状の光学素子の傾きを説明する図である。同図(a)は、半導体レーザアレイ1からポリゴンミラー7までの光路の副走査断面図であり、符号50は、カップリングレンズ3の光軸に垂直な面を示している。 FIG. 3 is a diagram for explaining the inclination of a parallel plate optical element. FIG. 4A is a sub-scan sectional view of the optical path from the semiconductor laser array 1 to the polygon mirror 7, and reference numeral 50 indicates a surface perpendicular to the optical axis of the coupling lens 3.
図3(b)に示すように、面50に対して半導体レーザアレイ1への戻り光束が発生しないように、λ/4板11、及びλ/4板12を、光束の進行方向の前後方向(紙面左右方向)に傾けておくことが望ましい。面50に対するλ/4板11の傾き角をθとした場合、λ/4板12の傾き角θ’を面50に対してθとは逆向きとなるように配備することにより、波面収差を低減することができる。また、λ/4板12の傾き角θ’を−θとなるように配備することで、波面収差をさらに低減することができる。 As shown in FIG. 3B, the λ / 4 plate 11 and the λ / 4 plate 12 are arranged in the front-rear direction of the traveling direction of the light beam so that the light beam returning to the semiconductor laser array 1 is not generated with respect to the surface 50. It is desirable to incline (left and right direction on the paper). When the inclination angle of the λ / 4 plate 11 with respect to the surface 50 is θ, the inclination angle θ ′ of the λ / 4 plate 12 is arranged so as to be opposite to θ with respect to the surface 50, thereby reducing the wavefront aberration. Can be reduced. Further, by arranging the inclination angle θ ′ of the λ / 4 plate 12 to be −θ, the wavefront aberration can be further reduced.
なお、本実施形態においては、λ/4板11,12が副走査方向に傾き角θ及びθ’を有している。ただし、これに代えて、λ/4板11,12が主走査方向に傾き角を有する場合も、同様に波面収差を低減する効果が得られる。 In the present embodiment, the λ / 4 plates 11 and 12 have inclination angles θ and θ ′ in the sub-scanning direction. However, instead of this, when the λ / 4 plates 11 and 12 have an inclination angle in the main scanning direction, the effect of reducing the wavefront aberration can be obtained similarly.
図4は、平行平板状の光学素子を通過する光束の面内反射について説明する図である。同図(a)は、平行平板状のλ/4板11を通過する光束が略平行光束である場合の面内反射を説明する図である。λ/4板11に入射した光束は全て透過せず、射出面112で一部が反射され、反射された光束は入射面111で再度反射され、射出面112から射出する。一度も反射せずに透過した光束と、射出面112と入射面111で反射した後の光束の位相が等しい場合は強め合い、位相がπだけ異なる場合は弱め合う。光源の半導体レーザアレイ1は、注入電流により出力される光束の波長が変化し、かつ、媒質中の光路長は波長に依存する屈折率に比例する。そのため、注入電流を変化させていくと、半導体レーザアレイ1から射出される光束の波長が変化し、媒質の屈折率が変化し、位相が変化するため、干渉の影響で光量に揺らぎが生じる。この場合、理想的な注入電流対光出力の比例関係が崩れるため、好ましくない。 FIG. 4 is a diagram illustrating in-plane reflection of a light beam passing through a parallel plate-like optical element. FIG. 5A is a diagram for explaining in-plane reflection when the light beam passing through the parallel plate-like λ / 4 plate 11 is a substantially parallel light beam. All of the light beam incident on the λ / 4 plate 11 is not transmitted, and a part of the light beam is reflected by the exit surface 112, and the reflected light beam is reflected again by the entrance surface 111 and exits from the exit surface 112. When the phases of the light beam that has been transmitted without being reflected and the light beam after being reflected by the exit surface 112 and the incident surface 111 are equal, they are intensified, and when the phase is different by π, they are weakened. In the semiconductor laser array 1 as the light source, the wavelength of the light beam output by the injection current changes, and the optical path length in the medium is proportional to the refractive index depending on the wavelength. Therefore, when the injection current is changed, the wavelength of the light beam emitted from the semiconductor laser array 1 is changed, the refractive index of the medium is changed, and the phase is changed, so that the amount of light fluctuates due to the influence of interference. In this case, the ideal proportional relationship between the injection current and the optical output is lost, which is not preferable.
しかし、図4(b)に示すように、光束が非平行光束中(収束光束中)に通過するようにλ/4板11を配置することで、一度も反射せずに透過した光束と射出面112と入射面111で反射した後の光束は重なり合うことがないために、干渉を起こさない。また、同図(c)に示すように、光束が非平行光束中(発散光束中)に通過するようにλ/4板12を配置した場合でも、一度も反射せずに透過した光束と射出面122と入射面121で反射した後の光束も重なり合うことがなく、干渉を起こさない。そのため、光束が非平行光束中に通過するようにλ/4板11を配置することで、注入電流を変化させてもλ/4板11の透過率は変化せず、安定的に光量を確保できる。 However, as shown in FIG. 4B, by arranging the λ / 4 plate 11 so that the light beam passes in the non-parallel light beam (in the convergent light beam), the light beam that has been transmitted without being reflected and emitted. Since the light beams reflected by the surface 112 and the incident surface 111 do not overlap, no interference occurs. Further, as shown in FIG. 5C, even when the λ / 4 plate 12 is arranged so that the light beam passes through the non-parallel light beam (in the divergent light beam), the light beam that has been transmitted without being reflected and emitted. The light fluxes after being reflected by the surface 122 and the incident surface 121 also do not overlap and do not cause interference. Therefore, by arranging the λ / 4 plate 11 so that the light beam passes through the non-parallel light beam, the transmittance of the λ / 4 plate 11 does not change even if the injection current is changed, and the light quantity is secured stably. it can.
図5は、λ/4板11を通過する光束に対するλ/4板11のサイズを説明する図である。同図(a)は、光束分割手段4から射出され、シリンドリカルレンズ5に入射するまでの略平行光束中にλ/4板11を配置した場合のλ/4板11のサイズを説明する図である。λ/4板11は、光束幅よりも大きなサイズである必要がある。しかし、同図(b)に示すように、シリンドリカルレンズ5から射出され、ポリゴンミラー7の偏向反射面までの収束光束中にλ/4板11を配置することで、λ/4板11を通過する光束の光束幅が狭まり、λ/4板11の小型化が可能となる。 FIG. 5 is a diagram for explaining the size of the λ / 4 plate 11 with respect to the light beam passing through the λ / 4 plate 11. FIG. 6A is a diagram for explaining the size of the λ / 4 plate 11 when the λ / 4 plate 11 is arranged in a substantially parallel light beam emitted from the light beam dividing means 4 and entering the cylindrical lens 5. is there. The λ / 4 plate 11 needs to have a size larger than the beam width. However, as shown in FIG. 5B, by placing the λ / 4 plate 11 in the convergent light beam emitted from the cylindrical lens 5 and reaching the deflecting / reflecting surface of the polygon mirror 7, it passes through the λ / 4 plate 11. The width of the luminous flux to be reduced is reduced, and the λ / 4 plate 11 can be reduced in size.
図6は、λ/4板12を通過する光束に対するλ/4板12のサイズを説明する図である。同図(a)は、半導体レーザアレイ1から射出された発散光束がカップリングレンズ3を通過し、略平行光束となり、光束分割手段4に入射するまでの略平行光束中にλ/4板12を配置した場合のλ/4板12のサイズを説明する図である。λ/4板12は、光束幅よりも大きなサイズである必要がある。しかし、同図(b)に示すように、半導体レーザアレイ1から射出され、カップリングレンズ3に入射するまでの発散光束中にλ/4板12を配置することで、λ/4板12を通過する光束の光束幅が狭まり、λ/4板12の小型化が可能となる。 FIG. 6 is a diagram for explaining the size of the λ / 4 plate 12 with respect to the light beam passing through the λ / 4 plate 12. FIG. 6A shows a λ / 4 plate 12 in a substantially parallel light beam from a divergent light beam emitted from the semiconductor laser array 1 until it passes through the coupling lens 3 to become a substantially parallel light beam and enters the light beam splitting means 4. It is a figure explaining the size of (lambda) / 4 board 12 when arrange | positioning. The λ / 4 plate 12 needs to be larger than the light beam width. However, as shown in FIG. 5B, by arranging the λ / 4 plate 12 in the divergent light beam emitted from the semiconductor laser array 1 and entering the coupling lens 3, the λ / 4 plate 12 is The width of the light beam passing through is narrowed, and the λ / 4 plate 12 can be downsized.
図7は、光源と第2光学素子の一体化を説明するための図である。同図に示すように、λ/4板12は、半導体レーザアレイ1を覆うキャップ21により保持されている。このように、半導体レーザアレイ1とλ/4板12とをキャップ21を介して一体化することで、λ/4板12はさらに小型化が可能となる。また、キャップ21を介して、半導体レーザアレイ1の位置や角度を調整することで、これらの調整の際に半導体レーザアレイ保持部材(不図示)が半導体レーザアレイ1のパッケージを直接掴むことがなく、半導体レーザアレイ1の劣化を防止することができる。 FIG. 7 is a diagram for explaining integration of the light source and the second optical element. As shown in the figure, the λ / 4 plate 12 is held by a cap 21 that covers the semiconductor laser array 1. Thus, by integrating the semiconductor laser array 1 and the λ / 4 plate 12 via the cap 21, the λ / 4 plate 12 can be further reduced in size. Further, by adjusting the position and angle of the semiconductor laser array 1 through the cap 21, the semiconductor laser array holding member (not shown) does not directly grip the package of the semiconductor laser array 1 during these adjustments. Deterioration of the semiconductor laser array 1 can be prevented.
図8は、光源と第2光学素子とを別体構造としたときの例を説明する図である。同図(a)は、半導体レーザアレイ1とλ/4板12までのレイアウトの副走査断面図である。同図(b)は、半導体レーザアレイ1の光軸と垂直方向の断面図である。複数の発光点を有する半導体レーザアレイ1は、複数の発光点間の副走査方向の距離を調節するために、光軸を中心とした角度方向(γ方向)に回転させる。半導体レーザアレイ1とλ/4板12を別体で構成することにより、半導体レーザアレイ1の位置及び角度、特に、γ方向の調節として、半導体レーザアレイ1の角度を所望の状態にする場合でも、λ/4板12の光学軸が理想状態からずれることのない構成とすることができる。 FIG. 8 is a diagram illustrating an example when the light source and the second optical element have separate structures. FIG. 2A is a sub-scanning sectional view of the layout up to the semiconductor laser array 1 and the λ / 4 plate 12. FIG. 2B is a cross-sectional view perpendicular to the optical axis of the semiconductor laser array 1. The semiconductor laser array 1 having a plurality of light emitting points is rotated in an angular direction (γ direction) about the optical axis in order to adjust the distance in the sub-scanning direction between the plurality of light emitting points. By configuring the semiconductor laser array 1 and the λ / 4 plate 12 as separate bodies, even if the angle of the semiconductor laser array 1 is set to a desired state as adjustment of the position and angle of the semiconductor laser array 1, particularly the γ direction. The optical axis of the λ / 4 plate 12 does not deviate from the ideal state.
図9は、光源から偏向手段までの主走査断面図である。同図(a)は、アパーチャ6をシリンドリカルレンズ5よりも半導体レーザアレイ1側の光路中に配置した場合の図である。アパーチャ6からポリゴンミラー7までの光路が長くなると、半導体レーザアレイ1の各発光点からの光束は、主走査方向に距離が生じる。同図(b)は、アパーチャ6をシリンドリカルレンズ5とポリゴンミラー7の間の光路中に配置した図である。アパーチャ6からポリゴンミラー7までの光路が短くなると、半導体レーザアレイ1の各発光点からの光束は、主走査方向の距離が縮まる。主走査方向の光学特性の発光点間偏差が小さくなることで、被走査面上でのビームスポット径を安定的に保つことができる。また、副走査方向でも同様にポリゴンミラー7の偏向反射面での偏差が小さくなり、ポリゴンミラーの軸倒れやポリゴンミラーの受け部の倒れによる副走査方向のビームピッチばらつきを低減することができる。 FIG. 9 is a main scanning sectional view from the light source to the deflecting means. FIG. 6A is a diagram when the aperture 6 is arranged in the optical path on the semiconductor laser array 1 side with respect to the cylindrical lens 5. When the optical path from the aperture 6 to the polygon mirror 7 becomes longer, the light flux from each light emitting point of the semiconductor laser array 1 has a distance in the main scanning direction. FIG. 5B is a diagram in which the aperture 6 is arranged in the optical path between the cylindrical lens 5 and the polygon mirror 7. When the optical path from the aperture 6 to the polygon mirror 7 is shortened, the light flux from each light emitting point of the semiconductor laser array 1 is shortened in the main scanning direction. By reducing the deviation between the light emitting points in the optical characteristics in the main scanning direction, the beam spot diameter on the surface to be scanned can be stably maintained. Similarly, the deviation on the deflecting / reflecting surface of the polygon mirror 7 is also reduced in the sub-scanning direction, and variations in the beam pitch in the sub-scanning direction due to the axis tilt of the polygon mirror and the polygon mirror receiving portion can be reduced.
以上説明した実施の形態によれば、λ/4板11,12を非平行光束中に配置することで、λ/4板11,12の面内反射の干渉による透過率の変動を抑制することができ、安定的に光源パワーを得ることができる。また、λ/4板12を非平行光束中に配置することで、λ/4板12の小型化とレイアウト性を向上することができる。さらに、λ/4板11,12を光束に垂直な面に対して非平行に配置することで、波面収差を低減することができる。さらにまた、半導体レーザアレイ1とλ/4板12を一体化することで、λ/4板12の小型化とレイアウト性を向上することができる。 According to the embodiment described above, by arranging the λ / 4 plates 11 and 12 in the non-parallel light flux, the variation in transmittance due to the interference of the in-plane reflection of the λ / 4 plates 11 and 12 is suppressed. The light source power can be obtained stably. Further, by arranging the λ / 4 plate 12 in a non-parallel light beam, the λ / 4 plate 12 can be reduced in size and layout. Furthermore, wavefront aberration can be reduced by disposing the λ / 4 plates 11 and 12 non-parallel to the plane perpendicular to the light beam. Furthermore, by integrating the semiconductor laser array 1 and the λ / 4 plate 12, it is possible to reduce the size and layout of the λ / 4 plate 12.
[実施形態2]
図10は、本発明にかかる光走査装置の別の実施形態を示す概略斜視図である。同図において符号1は光源としての半導体レーザアレイ、2は入射ミラー、3はカップリングレンズ、4は光束分割手段(偏向ビームスプリッタ)、5(5a、5b)はシリンドリカルレンズ、6(6a、6b)は開口絞り(アパーチャ)、70は偏向手段としての偏向器(例えば6つの偏向反射面を有するポリゴンミラー)、8は走査レンズ、9は光路折返し用のミラー、10は被走査面としての感光体、13は偏光状態を変えることのできる平行平板状の第1光学素子(λ/2板)、12は偏光状態を変えることのできる平行平板状の第2光学素子(λ/4板)、をそれぞれ示している。
[Embodiment 2]
FIG. 10 is a schematic perspective view showing another embodiment of the optical scanning device according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 is a semiconductor laser array as a light source, 2 is an incident mirror, 3 is a coupling lens, 4 is a beam splitting means (deflection beam splitter), 5 (5a, 5b) is a cylindrical lens, and 6 (6a, 6b). ) Is an aperture stop (aperture), 70 is a deflector (for example, a polygon mirror having six deflecting reflecting surfaces) as a deflecting means, 8 is a scanning lens, 9 is a mirror for turning back an optical path, and 10 is a photosensitive as a surface to be scanned. , 13 is a parallel plate-shaped first optical element (λ / 2 plate) capable of changing the polarization state, 12 is a parallel plate-shaped second optical element (λ / 4 plate) capable of changing the polarization state, Respectively.
半導体レーザアレイ1から出射した発散光束は、λ/4板12を通過し、カップリングレンズ3により略平行光束に変換される。カップリングレンズ3を出た光束は、光束分割手段4に入射する。光束分割手段4に入射した共通の光源からの光束は、それぞれ2つに分割され、光束分割手段4を出射する光束は2本の光束となる。光束分割手段4から射出された2本の光束は、それぞれシリンドリカルレンズ5によりポリゴンミラー70の偏向反射面近傍にてそれぞれ主走査方向に長い線像に変換される。シリンドリカルレンズ5を通過して副走査方向に収束された光束中に、被走査面上でのビーム径を安定させるためのアパーチャ6配置する。すなわち、シリンドリカルレンズ5からの光束は、アパーチャ6を通過してポリゴンミラー70の偏向反射面近傍で主走査方向に長い線像となる。 The divergent light beam emitted from the semiconductor laser array 1 passes through the λ / 4 plate 12 and is converted into a substantially parallel light beam by the coupling lens 3. The light beam exiting the coupling lens 3 enters the light beam splitting means 4. The light beams from the common light source incident on the light beam dividing means 4 are divided into two, and the light beams emitted from the light beam dividing means 4 become two light beams. The two light beams emitted from the light beam splitting means 4 are converted into line images that are long in the main scanning direction by the cylindrical lens 5 in the vicinity of the deflection reflection surface of the polygon mirror 70, respectively. An aperture 6 for stabilizing the beam diameter on the surface to be scanned is disposed in the light beam that passes through the cylindrical lens 5 and is converged in the sub-scanning direction. That is, the light beam from the cylindrical lens 5 passes through the aperture 6 and becomes a line image that is long in the main scanning direction in the vicinity of the deflection reflection surface of the polygon mirror 70.
ここで、アパーチャ6とポリゴンミラー70の間の光路中、偏光状態によって反射率や透過率が変化する光学素子にとって不利な偏光状態の光束の光路上に、偏光状態が有利となるようにλ/2板13を配備する。 Here, in the optical path between the aperture 6 and the polygon mirror 70, λ // is set so that the polarization state is advantageous on the optical path of the light beam in the polarization state which is disadvantageous for the optical element whose reflectance and transmittance change depending on the polarization state. Two plates 13 are provided.
図11は、光走査装置の偏向手段(ポリゴンミラー70)前の光学系の光学配置図であって、(a)は主走査断面図、(b)は副走査断面図である。 11A and 11B are optical layout diagrams of the optical system before the deflecting means (polygon mirror 70) of the optical scanning device, where FIG. 11A is a main scanning sectional view and FIG. 11B is a sub-scanning sectional view.
図11(a)において、半導体レーザアレイ1から射出される光束のうち、ポリゴンミラー70での偏向方向に対して略p偏光成分を持って射出される光束は、λ/4板12を通過後に略円偏光状態となる。略円偏光状態の光束が偏光ビームスプリッタ4に入射すると、p偏光成分は偏光ビームスプリッタ4を透過し、s偏光成分は偏光ビームスプリッタ4の反射面で反射される。それぞれp偏光状態の光束とs偏光状態の光束の2本の光束に分割され、s偏光状態の光束の光路中にのみλ/2板13を配置してp偏光状態にし、p偏光状態の光束をそれぞれポリゴンミラー70の反射面に入射する。 In FIG. 11A, among the light beams emitted from the semiconductor laser array 1, the light beam emitted with a substantially p-polarized component with respect to the deflection direction at the polygon mirror 70 passes through the λ / 4 plate 12. It becomes a substantially circular polarization state. When a substantially circularly polarized light beam enters the polarizing beam splitter 4, the p-polarized component is transmitted through the polarizing beam splitter 4, and the s-polarized component is reflected by the reflecting surface of the polarizing beam splitter 4. Each of the light beams is divided into two light fluxes, a p-polarized light beam and an s-polarized light beam, and the λ / 2 plate 13 is disposed only in the optical path of the s-polarized light beam to make the p-polarized light beam. Are incident on the reflecting surface of the polygon mirror 70, respectively.
本実施形態では、光源として半導体レーザアレイを用いることにより、半導体レーザアレイから射出される光束の偏光状態はポリゴンミラー70での偏向方向に対して略p偏光状態としている。なお、光源としてシングルビームの半導体レーザを用いる場合は、半導体レーザから射出される光束の偏光状態が略s偏光状態にすることがある。この場合でも、前述した配置により前述同様の効果を得ることができる。 In this embodiment, by using a semiconductor laser array as a light source, the polarization state of the light beam emitted from the semiconductor laser array is substantially p-polarized with respect to the deflection direction at the polygon mirror 70. Note that when a single-beam semiconductor laser is used as the light source, the polarization state of the light beam emitted from the semiconductor laser may be substantially the s-polarization state. Even in this case, the same effect as described above can be obtained by the arrangement described above.
図11(b)において、偏光ビームスプリッタ4からシリンドリカルレンズ5の光路中にλ/4板11を配備すると、光学素子を配備するための光路長を確保する必要がある。その結果、光学系全体として光路長が延び、レイアウト性が悪化し、光走査装置が大型化する。一方、シリンドリカルレンズ5からポリゴンミラー70の偏向走査面までの光路の長さは、その他の光学特性によって設定するシリンドリカルレンズ5の焦点距離により決まる。その結果、シリンドリカルレンズ5の焦点距離だけ距離を持たなければならない。そのため、λ/2板13をシリンドリカルレンズ5とポリゴンミラー70の間の光路中に配備することで、光学系全体の光路長を短くすることができ、レイアウト性を向上させることが可能となる。 In FIG. 11B, when the λ / 4 plate 11 is disposed in the optical path from the polarization beam splitter 4 to the cylindrical lens 5, it is necessary to ensure the optical path length for disposing the optical element. As a result, the optical path length is extended as a whole optical system, the layout is deteriorated, and the optical scanning device is enlarged. On the other hand, the length of the optical path from the cylindrical lens 5 to the deflection scanning surface of the polygon mirror 70 is determined by the focal length of the cylindrical lens 5 set by other optical characteristics. As a result, the distance must be equal to the focal length of the cylindrical lens 5. Therefore, by arranging the λ / 2 plate 13 in the optical path between the cylindrical lens 5 and the polygon mirror 70, the optical path length of the entire optical system can be shortened, and the layout can be improved.
本実施形態では、6面ポリゴンミラーを用いたときに、戻り光束が発生しない入射角に設定しているため、戻り光束の影響を考慮しなくても良い。なお、4面ポリゴンミラーを用いた場合も、戻り光束を発生しないレイアウトにするか、もしくは、戻り光束が発生するタイミングで光源を発光させないようなシステム構成とすれば、本実施例の構成とすることができる。 In the present embodiment, when a six-sided polygon mirror is used, the incident angle is set so that no return light beam is generated. Therefore, it is not necessary to consider the influence of the return light beam. Even when a four-sided polygon mirror is used, if the layout does not generate a return beam, or if the system configuration is such that the light source does not emit light at the timing when the return beam is generated, the configuration of this embodiment is used. be able to.
以上説明した実施の形態によれば、偏向状態によって反射率や透過率が変化する光学素子にとって不利な偏向状態の光束の光路上に、偏向状態が有利になるようにλ/4板13を配置することで、光源パワーのロスを低減することができる。その結果、安定的に光源パワーを得ることができる。 According to the embodiment described above, the λ / 4 plate 13 is arranged on the optical path of the light beam in the deflected state which is disadvantageous for the optical element whose reflectivity and transmittance change depending on the deflected state so that the deflected state is advantageous. By doing so, the loss of light source power can be reduced. As a result, the light source power can be stably obtained.
[実施形態3]
図12は、本発明にかかる光走査装置のさらに別の実施形態を示す概略斜視図である。同図において、符号1は光源としての半導体レーザアレイ、3はカップリングレンズ、40は光束分割手段(偏向ビームスプリッタ)、5(5a、5b)はシリンドリカルレンズ、61は開口絞り(アパーチャ)、77は偏向手段としての偏向器(例えば、4つの偏向反射面を有しており、位相をπ/2異ならせて副走査方向に重ねた位相差ポリゴンミラー)、8は走査レンズ、9は光路折返し用のミラー、10は被走査面としての感光体、11は偏光状態を変えることのできる平行平板状の第1光学素子(λ/4板)、12は偏光状態を変えることのできる平行平板状の第2光学素子(λ/4板)、をそれぞれ示している。
[Embodiment 3]
FIG. 12 is a schematic perspective view showing still another embodiment of the optical scanning device according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 is a semiconductor laser array as a light source, 3 is a coupling lens, 40 is a beam splitting means (deflection beam splitter), 5 (5a, 5b) are cylindrical lenses, 61 is an aperture stop (aperture), 77 Is a deflector as a deflecting means (for example, a phase difference polygon mirror having four deflecting reflecting surfaces and overlapping in the sub-scanning direction with a phase difference of π / 2), 8 a scanning lens, and 9 an optical path folding , 10 is a photosensitive member as a surface to be scanned, 11 is a parallel plate-shaped first optical element (λ / 4 plate) capable of changing the polarization state, and 12 is a parallel plate shape capable of changing the polarization state. Each of the second optical elements (λ / 4 plate) is shown.
半導体レーザアレイ1から出射した発散光束は、λ/4板12を通過し、カップリングレンズ3により略平行光束に変換される。カップリングレンズ3を出た光束は、光束分割手段40に入射する。光束分割手段40に入射した共通の光源からの光束は、それぞれ2つに分割され、光束分割手段40を出射する光束は2本の光束となる。光束分割手段40から射出された2本の光束は、それぞれシリンドリカルレンズ5によりポリゴンミラー77の偏向反射面近傍にてそれぞれ主走査方向に長い線像に変換される。シリンドリカルレンズ5を通過して主走査方向に垂直な副走査方向に収束された光束中にλ/4板11を配備し、λ/4板11を通過した収束光束中に被走査面上でのビーム径を安定させるためのアパーチャ61配置する。すなわち、アパーチャ61を通過した光束は、位相差ポリゴンミラー77の偏向反射面近傍で主走査方向に長い線像となる。 The divergent light beam emitted from the semiconductor laser array 1 passes through the λ / 4 plate 12 and is converted into a substantially parallel light beam by the coupling lens 3. The light beam exiting the coupling lens 3 enters the light beam splitting means 40. The light beams from the common light source incident on the light beam dividing means 40 are divided into two, and the light beams emitted from the light beam dividing means 40 become two light beams. The two light beams emitted from the light beam splitting means 40 are converted into line images that are long in the main scanning direction in the vicinity of the deflection reflection surface of the polygon mirror 77 by the cylindrical lens 5. A λ / 4 plate 11 is provided in the light beam that has passed through the cylindrical lens 5 and is converged in the sub-scanning direction perpendicular to the main scanning direction, and the converged light beam that has passed through the λ / 4 plate 11 has a surface on the surface to be scanned. An aperture 61 is provided for stabilizing the beam diameter. That is, the light beam that has passed through the aperture 61 becomes a line image that is long in the main scanning direction in the vicinity of the deflection reflection surface of the phase difference polygon mirror 77.
図13は、本実施形態の光走査装置の偏向手段(位相差ポリゴンミラー77)前の光学系の光学配置図であって、(a)は主走査断面図、(b)は副走査断面図である。 13A and 13B are optical layout diagrams of the optical system before the deflecting means (phase difference polygon mirror 77) of the optical scanning device of this embodiment, where FIG. 13A is a main scanning sectional view, and FIG. 13B is a sub-scanning sectional view. It is.
図13(a)において、偏向手段に位相差ポリゴンミラー77を用いると、位相差ポリゴンミラー77から半導体レーザアレイへの戻り光束が必ず生じる。そのため偏光ビームスプリッタ40とポリゴンミラー77の間にλ/4板11を配備し、半導体レーザアレイ1への戻り光束をカットする必要がある。 In FIG. 13A, when the phase difference polygon mirror 77 is used as the deflecting means, a returning light beam from the phase difference polygon mirror 77 to the semiconductor laser array is always generated. Therefore, it is necessary to provide a λ / 4 plate 11 between the polarizing beam splitter 40 and the polygon mirror 77 to cut the returning light beam to the semiconductor laser array 1.
図13(b)において、半導体レーザアレイ1から射出される光束は、位相差ポリゴンミラー77の偏向方向に対して略p偏光成分を持って射出され、略p偏光状態の光束はλ/4板12を通過後に略円偏光状態となる。略円偏光状態の光束が偏光ビームスプリッタ40に入射すると、位相差ポリゴンミラー77の偏向方向に対してs偏光成分は偏光ビームスプリッタ40を透過し、p偏光成分は偏光ビームスプリッタ40の反射面で反射される。それぞれs偏光の光束とp偏光の光束の2本の光束に分割され、それぞれλ/4板11と通過した後位相差ポリゴンミラー77の反射面に入射する。λ/4板11を配置することで、位相差ポリゴンミラー77から半導体レーザアレイ1への戻り光束は、光束分割手段40で半導体レーザアレイ1の配置されていない方向に射出される。 In FIG. 13B, a light beam emitted from the semiconductor laser array 1 is emitted with a substantially p-polarized component with respect to the deflection direction of the phase difference polygon mirror 77, and a light beam in a substantially p-polarized state is a λ / 4 plate. After passing through 12, it becomes a substantially circular polarization state. When a substantially circularly polarized light beam enters the polarizing beam splitter 40, the s-polarized component is transmitted through the polarizing beam splitter 40 with respect to the deflection direction of the phase difference polygon mirror 77, and the p-polarized component is reflected on the reflecting surface of the polarizing beam splitter 40. Reflected. Each of the light beams is divided into two light beams, an s-polarized light beam and a p-polarized light beam, and then passes through the λ / 4 plate 11 and then enters the reflection surface of the phase difference polygon mirror 77. By arranging the λ / 4 plate 11, the returning light beam from the phase difference polygon mirror 77 to the semiconductor laser array 1 is emitted by the light beam dividing means 40 in the direction where the semiconductor laser array 1 is not arranged.
なお、本実施形態では光源として半導体レーザアレイを用いることにより、半導体レーザアレイから射出される光束の偏光状態は位相差ポリゴンミラー77の偏向方向に対して略p偏光状態としている。ここで、光源としてシングルビームの半導体レーザを用いる場合、半導体レーザから射出される光束の偏光状態が略s偏光状態になることがある。この場合であっても、前述の半導体レーザアレイを用いたときと同様の光学配置することで、前述の効果を得ることができる。 In the present embodiment, the semiconductor laser array is used as the light source, so that the polarization state of the light beam emitted from the semiconductor laser array is substantially p-polarization state with respect to the deflection direction of the phase difference polygon mirror 77. Here, when a single-beam semiconductor laser is used as the light source, the polarization state of a light beam emitted from the semiconductor laser may be substantially an s-polarization state. Even in this case, the above-mentioned effects can be obtained by arranging the same optical arrangement as when the above-described semiconductor laser array is used.
また、偏光ビームスプリッタ40からシリンドリカルレンズ5の光路中にλ/4板を配備すると、光学素子を配備するための光路長を確保する必要がある。その結果、光学系全体として光路長が延び、レイアウト性が悪化し、光走査装置が大型化する。一方、シリンドリカルレンズ5から位相差ポリゴンミラー77の偏向走査面までの光路の長さは、その他の光学特性によって設定されるシリンドリカルレンズ5の焦点距離により決まる。その結果、シリンドリカルレンズ5の焦点距離だけ距離を持たなければならない。そこで、λ/4板11をシリンドリカルレンズ5と位相差ポリゴンミラー77の間の光路中に配備することで、光学系全体の光路長を短くすることができ、レイアウト性を向上させることが可能となる。 Further, when a λ / 4 plate is provided in the optical path from the polarization beam splitter 40 to the cylindrical lens 5, it is necessary to secure an optical path length for providing an optical element. As a result, the optical path length is extended as a whole optical system, the layout is deteriorated, and the optical scanning device is enlarged. On the other hand, the length of the optical path from the cylindrical lens 5 to the deflection scanning surface of the phase difference polygon mirror 77 is determined by the focal length of the cylindrical lens 5 set by other optical characteristics. As a result, the distance must be equal to the focal length of the cylindrical lens 5. Therefore, by arranging the λ / 4 plate 11 in the optical path between the cylindrical lens 5 and the phase difference polygon mirror 77, the optical path length of the entire optical system can be shortened, and the layout can be improved. Become.
以上説明した実施の形態によれば、λ/4板11をシリンドリカルレンズ5と位相差ポリゴンミラー77の間の光路中に配置することで、レイアウト性を向上させることができる。 According to the embodiment described above, by arranging the λ / 4 plate 11 in the optical path between the cylindrical lens 5 and the phase difference polygon mirror 77, the layout can be improved.
[実施形態4]
次に、本発明にかかる画像形成装置の実施の形態について説明をする。画像形成装置は、後述する各手段を備え、光書込装置としての光走査装置から像担持体である感光体に光書込みを行い、電子写真法により、感光体の表面上に静電潜像を形成する。
[Embodiment 4]
Next, an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention will be described. The image forming apparatus includes each unit to be described later, and performs optical writing from a light scanning device as an optical writing device to a photoconductor as an image carrier, and an electrostatic latent image is formed on the surface of the photoconductor by electrophotography. Form.
図14は、本発明にかかる画像形成装置の実施の形態を示す中央断面図である。画像形成装置としてのレーザプリンタは、光走査装置900、画像形成ステーション、転写ベルト906、給紙トレイ907、給紙コロ908、レジストローラ対909、定着ローラ910、排紙トレイ911、排紙ローラ912などを備えている。ここで、光走査装置900は、先に説明した本発明に係る光走査装置である。 FIG. 14 is a central sectional view showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. A laser printer as an image forming apparatus includes an optical scanning device 900, an image forming station, a transfer belt 906, a paper feed tray 907, a paper feed roller 908, a registration roller pair 909, a fixing roller 910, a paper discharge tray 911, and a paper discharge roller 912. Etc. Here, the optical scanning device 900 is the optical scanning device according to the present invention described above.
ここで、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応する4つの画像形成ステーションが転写ベルト906の移動方向に並列されている。各画像形成ステーションは、トナー色が異なるだけで、基本的には同一構成である。各画像形成ステーションからのイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像が転写ベルト906上にタイミングを合わせて順次転写され、重ね合わされてカラー(多色)画像が形成される。 Here, four image forming stations corresponding to the respective colors of yellow, magenta, cyan, and black are arranged in parallel in the moving direction of the transfer belt 906. Each image forming station basically has the same configuration except that the toner color is different. The yellow, magenta, cyan, and black toner images from the respective image forming stations are sequentially transferred onto the transfer belt 906 at the appropriate timing, and are superimposed to form a color (multicolor) image.
画像形成ステーションは、感光体ドラム901と、感光体ドラム901の表面を高圧に帯電する帯電チャージャ902、光走査装置900により記録された静電潜像に帯電したトナーを付着して顕像化する現像ローラ903、現像ローラ903にトナーを補給するトナーカートリッジ904、感光体ドラム901の表面に残ったトナーを掻き取り備蓄するクリーニングケース905などで構成されている。感光体ドラム901は、円柱状の部材であり、その表面には感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム901の表面が被走査面である。感光体ドラム901は、紙面時計回りに回転し、この回転方向に沿って、帯電チャージャ902、現像ローラ903、クリーニングケース905が配置されている。 The image forming station attaches the charged toner to the electrostatic latent image recorded by the photosensitive drum 901, the charging charger 902 that charges the surface of the photosensitive drum 901 to a high voltage, and the optical scanning device 900, and visualizes the image. A developing roller 903, a toner cartridge 904 for supplying toner to the developing roller 903, a cleaning case 905 for scraping and storing toner remaining on the surface of the photosensitive drum 901, and the like. The photosensitive drum 901 is a cylindrical member, and a photosensitive layer is formed on the surface thereof. That is, the surface of the photoconductive drum 901 is the surface to be scanned. The photosensitive drum 901 rotates clockwise on the paper surface, and a charging charger 902, a developing roller 903, and a cleaning case 905 are arranged along this rotation direction.
光走査装置900は、帯電チャージャ902で帯電された感光体ドラム901の表面を、上位装置(例えばパーソナルコンピュータ)からの画像情報に基づいて変調された光束により走査し、感光体ドラム901の表面に画像情報に対応した潜像を形成する。ここで形成された潜像は、感光体ドラム901の回転に伴って現像ローラ903の方向に移動する。 The optical scanning device 900 scans the surface of the photosensitive drum 901 charged by the charging charger 902 with a light beam modulated based on image information from a higher-level device (for example, a personal computer), and the surface of the photosensitive drum 901 is scanned. A latent image corresponding to the image information is formed. The latent image formed here moves in the direction of the developing roller 903 as the photosensitive drum 901 rotates.
給紙トレイ907には記録紙が格納されている。この給紙トレイ907の近傍には給紙コロ908が配置されており、給紙コロ908は、記録紙を給紙トレイ907から1枚ずつ取り出してレジストローラ対909に搬送する。レジストローラ対909は、給紙コロ908によって取り出された記録紙を一旦保持するとともに、記録紙を感光体ドラム901の回転に合わせて感光体ドラム901と転写チャージャ(不図示)との間隙に向けて送り出す。 Recording paper is stored in the paper feed tray 907. A paper feed roller 908 is disposed in the vicinity of the paper feed tray 907. The paper feed roller 908 takes out the recording paper one by one from the paper feed tray 907 and conveys it to the registration roller pair 909. The registration roller pair 909 temporarily holds the recording paper taken out by the paper supply roller 908 and directs the recording paper to a gap between the photosensitive drum 901 and a transfer charger (not shown) in accordance with the rotation of the photosensitive drum 901. And send it out.
転写チャージャには、感光体ドラム901の表面のトナーを電気的に記録紙に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム901の表面のトナー像が記録紙に転写される。ここで転写された記録紙は、定着ローラ910に送られる。 A voltage having a polarity opposite to that of the toner is applied to the transfer charger in order to electrically attract the toner on the surface of the photosensitive drum 901 to the recording paper. With this voltage, the toner image on the surface of the photosensitive drum 901 is transferred to the recording paper. The recording sheet transferred here is sent to the fixing roller 910.
定着ローラ910では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。ここで定着された記録紙は、排紙ローラ912を介して排紙トレイ911に送られて、排紙トレイ911上に順次スタックされる。 In the fixing roller 910, heat and pressure are applied to the recording paper, whereby the toner is fixed on the recording paper. The recording paper fixed here is sent to the paper discharge tray 911 via the paper discharge roller 912 and sequentially stacked on the paper discharge tray 911.
感光体ドラム901の表面は、除電ユニット(不図示)により除電され、クリーニングケース905により残留トナーが除去された後に、再度帯電チャージャ902に対向する位置に戻る。 The surface of the photosensitive drum 901 is neutralized by a neutralizing unit (not shown), and after the residual toner is removed by the cleaning case 905, the surface of the photosensitive drum 901 returns to the position facing the charging charger 902 again.
以上説明した実施の形態によれば、光走査装置900として本発明に係る光走査装置を用いることで、安定的に光源パワーを得ることができ、レイアウト性を向上すると共に、高品位な画像出力を維持することができる。 According to the embodiment described above, by using the optical scanning device according to the present invention as the optical scanning device 900, the light source power can be stably obtained, the layout is improved, and the high-quality image output is performed. Can be maintained.
なお、以上説明した実施の形態は、4ステーション構成のフルカラータンデム方式の画像形成装置を例とするものであった。これに代えて、5ステーション以上のタンデム方式の画像形成装置や、モノクロ機においても、本発明の光走査装置を光書込装置として適用することで、前述の効果を得ることができる。 The embodiment described above is an example of a full-color tandem image forming apparatus having a four-station configuration. Instead, the above-described effect can be obtained by applying the optical scanning device of the present invention as an optical writing device even in a tandem image forming apparatus of 5 stations or more and a monochrome machine.
1 光源
4 光束分割手段
7 偏向手段
8 走査レンズ
10 感光体
11 第1光学素子
12 第2光学素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 4 Light beam splitting means 7 Deflection means 8 Scanning lens 10 Photoreceptor 11 1st optical element 12 2nd optical element
Claims (11)
前記光源からの光束を偏向する偏向手段と、
前記光源からの光束を前記偏向手段の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像として結像させる結像光学系と、
前記偏向手段により偏向された光束を主走査方向に走査する走査光学系と、
を備えた光走査装置において、
前記光源から前記偏向手段への光路上に、前記光源からの光束を分割する光束分割手段が配置され、
前記結像光学系から前記偏向手段への光路上に、前記光源からの光束の偏光状態を変える平行平板状の光学素子が配置され、
前記光源と前記光源から射出された光束を略平行光束とするカップリング光学系の間に偏光状態を変える平行平板状の別の光学素子が配置され、
前記光学素子と前記別の光学素子とが前記カップリング光学系の光軸に垂直な面に対して非平行に設置され、
前記光学素子の光学面と前記別の光学素子の光学面とが前記垂直な面に対して逆方向に傾いて配置されていることを特徴とする光走査装置。 A light source;
Deflecting means for deflecting a light beam from the light source;
An imaging optical system that forms a light beam from the light source as a long line image in the main scanning direction in the vicinity of the deflection reflection surface of the deflection unit;
A scanning optical system that scans the light beam deflected by the deflecting means in the main scanning direction;
In an optical scanning device comprising:
On the optical path from the light source to the deflecting means, a light beam splitting means for splitting the light flux from the light source is disposed,
On the optical path from the imaging optical system to the deflecting means, a parallel plate-like optical element that changes the polarization state of the light beam from the light source is disposed ,
Another optical element in the form of a parallel plate that changes the polarization state is disposed between the light source and a coupling optical system that makes the light beam emitted from the light source substantially parallel.
The optical element and the other optical element are installed non-parallel to a plane perpendicular to the optical axis of the coupling optical system;
An optical scanning device , wherein an optical surface of the optical element and an optical surface of the other optical element are arranged to be inclined in the opposite direction with respect to the perpendicular surface .
前記光源からの光束を偏向する偏向手段と、
前記光源からの光束を前記偏向手段の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像として結像させる結像光学系と、
前記偏向手段により偏向された光束を主走査方向に走査する走査光学系と、
を備えた光走査装置において、
前記光源から前記偏向手段への光路上に、前記光源からの光束を分割する光束分割手段が配置され、
前記結像光学系から前記偏向手段への光路上に、前記光源からの光束の偏光状態を変える平行平板状の光学素子が配置され、
前記光源と前記光源から射出された光束を略平行光束とするカップリング光学系の間に偏光状態を変える平行平板状の別の光学素子が配置され、
前記光学素子と前記別の光学素子とが前記カップリング光学系の光軸に垂直な面に対して非平行に設置され、
前記光学素子の光学面と前記別の光学素子との光学面が前記垂直な面に対して対称に傾いて配置されていることを特徴とする光走査装置。 A light source;
Deflecting means for deflecting a light beam from the light source;
An imaging optical system that forms a light beam from the light source as a long line image in the main scanning direction in the vicinity of the deflection reflection surface of the deflection unit;
A scanning optical system that scans the light beam deflected by the deflecting means in the main scanning direction;
In an optical scanning device comprising:
On the optical path from the light source to the deflecting means, a light beam splitting means for splitting the light flux from the light source is disposed,
On the optical path from the imaging optical system to the deflecting means, a parallel plate-like optical element that changes the polarization state of the light beam from the light source is disposed ,
Another optical element in the form of a parallel plate that changes the polarization state is disposed between the light source and a coupling optical system that makes the light beam emitted from the light source substantially parallel.
The optical element and the other optical element are installed non-parallel to a plane perpendicular to the optical axis of the coupling optical system;
An optical scanning device characterized in that an optical surface of the optical element and an optical surface of the other optical element are arranged symmetrically with respect to the perpendicular surface .
前記光源と前記別の光学素子とが一体であることを特徴とする光走査装置。 The optical scanning device according to claim 1 or 2 ,
An optical scanning device, wherein the light source and the another optical element are integrated.
前記光源は複数の発光点を有し、
前記光源と前記別の光学素子とが別体で構成されていることを特徴とする光走査装置。 The optical scanning device according to claim 1 or 2 ,
The light source has a plurality of light emitting points;
The optical scanning device, wherein the light source and the another optical element are configured separately.
前記光源からの光束を偏向する偏向手段と、
前記光源からの光束を前記偏向手段の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像として結像させる結像光学系と、
前記偏向手段により偏向された光束を主走査方向に走査する走査光学系と、
を備えた光走査装置において、
前記光源から前記偏向手段への光路上に、前記光源からの光束を分割する光束分割手段が配置され、
前記結像光学系から前記偏向手段への光路上に、前記光源からの光束の偏光状態を変える平行平板状の光学素子が配置され、
前記光源と前記光源から射出された光束を略平行光束とするカップリング光学系の間に偏光状態を変える平行平板状の別の光学素子が配置され、
前記光学素子と前記別の光学素子とは、略π/2の位相差を与える波長板であることを特徴とする光走査装置。 A light source;
Deflecting means for deflecting a light beam from the light source;
An imaging optical system that forms a light beam from the light source as a long line image in the main scanning direction in the vicinity of the deflection reflection surface of the deflection unit;
A scanning optical system that scans the light beam deflected by the deflecting means in the main scanning direction;
In an optical scanning device comprising:
On the optical path from the light source to the deflecting means, a light beam splitting means for splitting the light flux from the light source is disposed,
On the optical path from the imaging optical system to the deflecting means, a parallel plate-like optical element that changes the polarization state of the light beam from the light source is disposed ,
Another optical element in the form of a parallel plate that changes the polarization state is disposed between the light source and a coupling optical system that makes the light beam emitted from the light source substantially parallel.
The optical scanning device according to claim 1, wherein the optical element and the another optical element are wave plates that give a phase difference of approximately π / 2 .
前記光学素子と前記別の光学素子とが前記カップリング光学系の光軸に垂直な面に対して非平行に設置され、
前記光学素子の光学面と前記別の光学素子の光学面とが前記垂直な面に対して逆方向に傾いて配置されていることを特徴とする光走査装置。 The optical scanning device according to claim 5 .
The optical element and the other optical element are installed non-parallel to a plane perpendicular to the optical axis of the coupling optical system;
An optical scanning device, wherein an optical surface of the optical element and an optical surface of the other optical element are arranged to be inclined in the opposite direction with respect to the perpendicular surface.
前記光学素子と前記別の光学素子とが前記カップリング光学系の光軸に垂直な面に対して非平行に設置され、
前記光学素子の光学面と前記別の光学素子との光学面が前記垂直な面に対して対称に傾いて配置されていることを特徴とする光走査装置。 The optical scanning device according to claim 5 .
The optical element and the other optical element are installed non-parallel to a plane perpendicular to the optical axis of the coupling optical system;
An optical scanning device characterized in that an optical surface of the optical element and an optical surface of the other optical element are arranged symmetrically with respect to the perpendicular surface.
前記光源は複数の発光点を有し、
前記結像光学系から前記偏向手段への光路上にアパーチャが配置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 7 ,
The light source has a plurality of light emitting points;
An optical scanning device, wherein an aperture is disposed on an optical path from the imaging optical system to the deflecting means.
前記アパーチャがハウジングと一体成形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 8 .
An optical scanning device, wherein the aperture is formed integrally with a housing.
前記光束分割手段は、偏光状態により光束を分割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 9 ,
The light beam splitting unit divides a light beam according to a polarization state.
前記光書込装置は、請求項1乃至10のいずれかに記載の光走査装置であることを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus that performs optical writing from an optical writing device to an image carrier and forms an electrostatic latent image on the image carrier by electrophotography,
The optical writing device, an image forming apparatus which is a light scanning apparatus according to any one of claims 1 to 10.
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