JP2004309635A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】印字品質を損なうことなく、構成が簡単で、かつ安価なマルチビーム型の光走査装置を提供する。
【解決手段】波長の異なるコヒーレント光を出射する複数の光源を近接して配置し各光源の光軸が、略並行に配置され各光軸を中心に広がり角をもって光を照射する複合光源１０と、該複合光源を構成する各光源の光軸の略中心軸上に配置され前記複合光源からの出射された光束を略平行化するコリメータレンズ１２、該コリメータレンズから出射した光束を集光するシリンダレンズ１４、及び該シリンダレンズにより集光された光束を露光体の露光面における主走査方向に走査するポリゴンミラー１６を含む光学系とを有し、前記複合光源を構成する各光源は、基板上に前記各光源の励起発光部が、気体層を挟んで隣接するように配置される。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光走査装置に係り、特に被露光体を複数有するカラープリンタ等の電子写真装置の露光装置に使用するに好適な光走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の露光装置は、大きく分類するとレーザダイオードを用いるもいのと発光素子（ＬＥＤ）を用いるものとがある。
発光素子（ＬＥＤ）を用いた露光装置では、被露光体に書き込む画像の画素１ドットに１つのＬＥＤを対応させて露光するようにしており、通常は、多数のＬＥＤを並べたＬＥＤヘッドと呼ばれる光源を使用する。
【０００３】
この光源は、ＬＥＤが複数個形成されたＬＥＤチップを基板上に並べて多数のＬＥＤ列を形成するように構成されている。ＬＥＤと被露光体の被露光面との間には、光学系を配設して結像面上に光を集光させる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、レーザダイオードを用いる露光装置では、一つのレーザビームを、光走査手段を用いて被露光体の露光面上の主走査方向に走査する。
この露光装置では、被露光面上で同一の走査速度及びビーム形状を維持するためにＦθレンズを用いる。
【０００５】
レーザダイオードから出射したレーザビームは、拡散光であるためにコリメータレンズにより平行光とする。この平行光は、スリット等でビーム形状が制限され、シリンダーレンズでポリゴンミラーの反射面上で副走査方向に集光させる。
次に光走査手段であるポリゴンミラーで主走査方向に走査された光がＦθレンズ（またはレンズ群）により被露光体の露光面上に集光され、等速走査される（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特許第３３４０６２６号公報
【特許文献２】
特許第３３３４４４７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した露光装置のうち発光素子を用いるものでは、露光装置を小型にできる利点がある。しかし、次の欠点を有する。
すなわち、
（１）多数のＬＥＤチップを基板上に精度良く並べることが、必要であること、
（２）回路が複雑であること、
（３）光学系の特性上、ＬＥＤチップと被露光体の露光面に至る光学系の距離精度が必要であること、
（４）ＬＥＤチップ間の光量のばらつきが大きく、補正が必要であること、
等の欠点が有る。
【０００８】
また、レーザダイオードを光源としてポリゴンミラー等で走査する光学系は、以下の利点を有する。
（１）一つの光源を走査するために露光面での光量斑が少ない、
（２）回路が単純である、
（３）光沢的に焦点深度が深いために露光面との距離精度が比較的低い、
等の利点がある。
【０００９】
近年、電子写真プリンタは、カラー化が進行している。特にシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色の画像を１つの画像にまとめるために従来のブラック／ホワイトに比較して４回画像を形成する必要が有る。
電子写真方式のカラープリンタでは、シングルパス方式とマルチパス方式の２種類が有る。シングルパス方式は１ドラムに１露光装置を組み込み、４色の現像器でそれぞれ現像して中間転写体等に画像を重ねて一括で紙に転写する方式である。
【００１０】
マルチパス方式は、４個の現像器と４個の露光装置、４色の現像器を装備し機構的には、従来のブラック／ホワイト方式のプリンタを４個重ねた構造になる。
シングルパス方式は、４回画像を重ねるために印字速度が１／４になり、低速になる欠点がある。また、現像器等を移動する機構が複雑であるが、ドラム、露光装置が一つで構成できる利点がある。
マルチパス方式は、印字速度が速いが、露光装置や感光体が４個必要で複雑になるという欠点が有った。
【００１１】
ところで、同一基板上に複数の波長の異なる光束を出射するレーザダイオードを形成した複合光源が従来から各種の装置で使用されている。特に光ピックアップでは、異なる波長の光束を出射する複数のレーザダイオードを有する複合光源を光源として用いて、それぞれ異なる光学系で異なるメディアに対してデータの読み書きが行われていた。
【００１２】
そこで、図３に示すように一つの基板５０上に複数のレーザダイオードチップ６０、６２を半導体プロセスで一体的に形成しコストダウンが図られてきた。因みに図３（Ａ）は、複合電源の正面図、図３（Ｂ）はその側面図、６０Ａ，６２Ａは励起発光部である。
このような複合光源を使用する光ピックアップでは、メディアは、一つしか搭載されないためにメディアの種類を認識した後、そのメディアに書き込まれたデータの再生に適応する波長の光束を出射するレーザダイオードを連続発光させ、適応しない波長の光束を出射するレーザダイオードは、消灯している。
【００１３】
一方、上述した複合電源を光プリンタで使用する場合は、複数の被露光体（感光ドラム）に異なる画像情報を同時に書き込む必要があるために、波長の異なる複数の光束を出射するレーザダイオードを同時に点灯する必要がある。
しかしながら、図３に示すような同一基板上に形成された隣接する２つのレーザダイオードを同時点灯した場合に、隣接するレーザダイオードのクロストークの影響を受けて発光特性が劣化するものがある。これは、発熱による発光部材料の特性変化や電極等の回路の抵抗値変化により発光特性が変化してしまうなどが原因である。
【００１４】
したがって、同一基板上に形成された波長の異なる光束を出射する複数のレーザダイオードを有する複合光源をプリンタの光源として使用する場合に複数のレーザダイオードを同時点灯すると印刷品質が劣化するという問題が有った。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、波長の異なる光束を出射する複数のレーザダイオードを有する複合光源をプリンタの光源として使用し、複数のレーザダイオードを同時点灯した場合にも印字品質を損なうことなく、構成が簡単で、かつ安価なマルチビーム型の光走査装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、波長の異なるコヒーレント光を出射する複数の光源を近接して配置し各光源の光軸が、略並行に配置され各光軸を中心に広がり角をもって光を照射する複合光源と、該複合光源を構成する各光源の光軸の略中心軸上に配置され前記複合光源からの出射された光束を略平行化するコリメータレンズと、該コリメータレンズから出射した光束を集光するシリンダレンズと、該シリンダレンズにより集光された光束を露光体の露光面における主走査方向に走査するポリゴンミラーとを含む光学系とを有し、前記複合光源を構成する各光源は、基板上に前記各光源の励起発光部が、気体層を挟んで隣接するように配置されることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光走査装置において、前記複合光源は、複数の異なる光源としてのレーザダイオードチップを前記基板上に接着することにより形成されることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の光走査装置において、前記複合光源を構成する各光源としての各レーザダイオードチップを、基板上に順次、材料を積層させて形成し、前記各レーザダイオードチップの励起発光部間は積層させないうようにしたことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明は、請求項２または３のいずれかに記載の光走査装置において、前記複数のレーザダイオードチップの隣接するレーザダイオードチップ間において、そのチップ間隔Ｄ２は１０μｍ以上１ｍｍ以下であり、前記励起発光部の間隔Ｄ１は６０μｍ以上１ｍｍ以下である（但し、Ｄ１＞Ｄ２である。）ことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明の実施形態に係る光走査装置は、波長の異なるコヒーレント光を出射する複数の光源を近接して配置し各光源の光軸が、略並行に配置され各光軸を中心に広がり角をもって光を照射する複合光源と、該複合光源を構成する各光源の光軸の略中心軸上に配置され前記複合光源からの出射された光束を略平行化するコリメータレンズと、該コリメータレンズから出射した光束を集光するシリンダレンズと、該シリンダレンズにより集光された光束を露光体の露光面における主走査方向に走査するポリゴンミラーとを含む光学系とを有し、前記複合光源を構成する各光源は、基板上に前記各光源の励起発光部が、気体層を挟んで隣接するように配置されることを特徴としている。
【００２０】
本発明の実施形態に係る光走査装置の構成を図１に示す。図１において、本実施形態に係る光走査装置は、複数（本実施形態では２つ）の異なる波長のコヒーレント光を出射する複合光源１０と、コリメータレンズ１２と、シリンダレンズ１４と、ポリゴンミラー１６と、ハーフミラー１８と、第１のＦθレンズ２０と、第１のバンドパスフィルタ２２と、第２のＦθレンズ２４と、ミラー２６と、第２のバンドパスフィルタ２８とを有している。
【００２１】
複合光源１０の構成を図２に示す。ここで、図２（Ａ）は複合電源１０の正面図、図２（Ｂ）は複合電源１０の側面図である。複合光源１０は、本実施形態では２つの異なる波長のレーザ光（コヒーレント光）を出射するマルチビームレーザダイオードであり、２つの異なる波長（例えば、波長が６５０ｎｍと７８０ｎｍ）の光束を出射する２つのレーザダイオードチップ１１０、１１２（本発明の光源に相当する。）が基板１００上に近接して配置されるように構成されている。 １１１、１１３は、それぞれ、レーザダイオードチップ１１０、１１２における光束を出射する励起発光部である。
【００２２】
この２つのレーザダイオードチップ１１０、１１２の励起発光部間隔、すなわち、光軸間距離Ｄ１は望ましくは、６０μｍ以上１ｍｍ以下であり、レーザダイオードチップ１１０、１１２のチップ間隔Ｄ２は望ましくは、１０μｍ以上１ｍｍ以下である（但し、Ｄ１＞Ｄ２である。）。すなわち、複合光源１０から出射される複数の光束が一つの光学系で共用化するために、レーザダイオードチップ１１０、１１２の光軸間距離Ｄ１は及びチップ間隔Ｄ２に
このように、基板１００上に光源としてのレーザダイオードチップ１１０、１１２の励起発光部１１１、１１３が、気体層１１４を挟んで隣接するように配置されている。
２つのレーザダイオードチップ１１０、１１２は、基板１００上に上記位置関係となるように接着されている。
【００２３】
なお、本実施形態では基板１００上に２つのレーザダイオードチップ１１０、１１２を接着して基板１００に搭載しているが、これに限らず、複合光源を構成する各光源としての各レーザダイオードチップを、半導体基板上に順次、材料を積層させて形成し、前記各レーザダイオードチップの励起発光部間は積層させないうようにして複合光源１０を構成してもよい。
【００２４】
コリメータレンズ１２は、複合光源１０から出射した光束を平行光にする。
また、シリンダレンズ１４は、ポリゴンミラー１６の反射面上に光束を集光させる機能を有する。このシリンダレンズ１４は、透過する光束に対して被露光体３０、３２の副走査方向のみパワー（集束機能）を有し、主走査方向にはパワーを有していない。
ポリゴンミラー１６は、図示してない駆動手段により一定の角速度で回転駆動され、その回転に伴い、入射された光束を被露光体３０、３２の被露光面の主走査方向に走査する機能を有している。
【００２５】
第１のＦθレンズ２０は、短波長（６５０ｎｍ）の光束を被露光体３０の被露光面に集光し、等速走査するように照射する機能を有する。
また、第２のＦθレンズ２４は、長波長（７８０ｎｍ）の光束を被露光体３２の被露光面に集光し、等速走査するように照射する機能を有する。
また、第１のバンドパスフィルタ２２は、短波長（６５０ｎｍ）の光束のみを透過させる機能を有し、第２のバンドパスフィルタ２８は、長波長（７８０ｎｍ）の光束のみを透過させる機能を有している。
【００２６】
なお、ハーフミラー１８と第１のバンドパスフィルタ２２、ハーフミラー１８と第２のバンドパスフィルタ２８は、それぞれ、異なる波長毎に光束を分離する本発明の光学素子に相当する。
また、露光体３０、３２は、例えば、感光体ドラムであり、図示していない駆動手段により副走査方向に回転駆動されるようになっている。
上記構成において、複合光源１０より２つの異なる波長の光束が、それぞれ、図示していない変調手段により、異なる画像等の情報に基づいて強度変調されて出射する。これらの２つの光束は、光軸を中心に広がり角をもって出射する。
【００２７】
複合光源１０より出射した光束は、コリメータレンズ１２により平行光にされ、この平行光となった光束は、シリンダレンズ１４により絞り込まれ、ポリゴンミラー１６の反射面上に集光される。
ポリゴンミラー１６により反射された光束は、ハーフミラー１８により二分され、二分された一方の光束は、第１のＦθレンズ２０、第１のバンドパスフィルタ２２を介して被露光体３０の被露光面に照射され、ポリゴンミラー１６の回転に伴い、被露光体３０の被露光面上で主走査方向に走査される。
【００２８】
ここで、第１のバンドパスフィルタ２２より短波長（６５０ｎｍ）の光束のみが透過するので、短波長（６５０ｎｍ）の光束が第１のＦθレンズの作用により被露光体３０の被露光面に集光し、この被露光面の主走査方向に等速走査されることとなる。
また、ハーフミラー１８で二分された他方の光束は、第２のＦθレンズ２４、ミラー２６、第２のバンドパスフィルタ２８を介して被露光体３２の被露光面に照射され、ポリゴンミラー１６の回転に伴い、被露光体３２の被露光面上で主走査方向に走査される。
【００２９】
ここで、第２のバンドパスフィルタ２２より長波長（７８０ｎｍ）の光束のみが透過するので、長波長（７８０ｎｍ）の光束が第２のＦθレンズ２４の作用により被露光体３０の被露光面に集光し、この被露光面の主走査方向に等速走査されることとなる。
このようにして、被露光体３０の被露光面には短波長の光束により、また、被露光体３２の被露光面には長波長の光束により、それぞれ異なる画像等の情報が書き込まれることとなる。
【００３０】
本発明の実施形態に係る光走査装置によれば、波長の異なる複数の光束を出射する複合光源を光源とし、該光源から出射された各光束を対応する被露光体の主走査方向に走査する光走査装置における光学系を波長の異なる光束で共用化するようにしたので、光走査装置の構成を簡略化することができ、安価な光走査装置を実現することができる。
また、複合光源を構成する複数の各光源（レーザダイオードチップ）は、近接した状態で、かつ基板上に前記各光源の励起発光部が、気体層を挟んで隣接するように配置されているので、隣接する複数の光源を同時点灯しても、クロストークが発生せず、印字品質が劣化することがない。
【００３１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明に係る光走査装置によれば、波長の異なる複数の光束を出射する複合光源を光源とし、該光源から出射された各光束を対応する被露光体の主走査方向に走査する光走査装置における光学系を波長の異なる光束で共用化するようにしたので、光走査装置の構成を簡略化することができ、安価な光走査装置を実現することができる。
【００３２】
また、複合光源を構成する複数の各光源（レーザダイオードチップ）は、近接した状態で、かつ基板上に前記各光源の励起発光部が、気体層を挟んで隣接するように配置されているので、隣接する複数の光源を同時点灯しても、クロストークが発生せず、印字品質が劣化することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る光走査装置の構成を示す図。
【図２】図１に示した光走査装置における複合電源の構成を示す説明図。
【図３】従来の複合光源の構成を示す説明図。
【符号の説明】
１０…複合光源、１２…コリメータレンズ、１４…シリンダレンズ、１６…ポリゴンミラー、１８…ハーフミラー、２０…第１のＦθレンズ、２２…第１のバンドパスフィルタ、２４…第２のＦθレンズ、２６…ミラー、２８…第２のバンドパスフィルタ、３０、３２、６０、６２…被露光体、４０…Ｆθレンズ、４２…波長補正レンズ、５０…ダイクロイックミラー、１００…基板、１１０、１１２…レーザダイオードチップ、１１１、１１３…励起発光部、１１４…気体層

Claims (4)

1. 波長の異なるコヒーレント光を出射する複数の光源を近接して配置し各光源の光軸が、略並行に配置され各光軸を中心に広がり角をもって光を照射する複合光源と、
   該複合光源を構成する各光源の光軸の略中心軸上に配置され前記複合光源からの出射された光束を略平行化するコリメータレンズと、該コリメータレンズから出射した光束を集光するシリンダレンズと、該シリンダレンズにより集光された光束を露光体の露光面における主走査方向に走査するポリゴンミラーとを含む光学系とを有し、
   前記複合光源を構成する各光源は、基板上に前記各光源の励起発光部が、気体層を挟んで隣接するように配置されることを特徴とする光走査装置。
2. 請求項１に記載の複合光源は、複数の異なる光源としてのレーザダイオードチップを前記基板上に接着することにより形成されることを特徴とする光走査装置。
3. 請求項１に記載の複合光源を構成する各光源としての各レーザダイオードチップを、半導体基板上に順次、材料を積層させて形成し、前記各レーザダイオードチップの励起発光部間は積層させないうようにしたことを特徴とする光走査装置。
4. 請求項２または３のいずれかに記載の複数のレーザダイオードチップの隣接するレーザダイオードチップ間において、そのチップ間隔Ｄ２は１０μｍ以上１ｍｍ以下であり、前記励起発光部の間隔Ｄ１は６０μｍ以上１ｍｍ以下である（但し、Ｄ１＞Ｄ２である。）ことを特徴とする光走査装置。

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