光記録装置及び画像形成装置
【課題】半導体レーザアレイから出射される該複数本のレーザ光の感光材料上での焦点位置ずれを、各々の素子ごとに補正値を設定して補正することを可能とした光記録装置を提供する。
【解決手段】半導体レーザアレイ1から出射する複数本のレーザ光はコリメータレンズ2によりコリメートされ、そのコリメートされた複数本のレーザ光はレンズ3、5により集光され、その集光された複数本のレーザ光の集光点より光源側、または感光材料側の各々のレーザ光の光軸上に焦点位置補正デバイス4が設置され、各々の前記焦点位置補正デバイス4によって半導体レーザアレイ1から出射される複数本のレーザ光の感光材料上での光軸方向の焦点位置を各々独立に補正することを特徴とする。
【解決手段】半導体レーザアレイ1から出射する複数本のレーザ光はコリメータレンズ2によりコリメートされ、そのコリメートされた複数本のレーザ光はレンズ3、5により集光され、その集光された複数本のレーザ光の集光点より光源側、または感光材料側の各々のレーザ光の光軸上に焦点位置補正デバイス4が設置され、各々の前記焦点位置補正デバイス4によって半導体レーザアレイ1から出射される複数本のレーザ光の感光材料上での光軸方向の焦点位置を各々独立に補正することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体レーザアレイを用いて複数のレーザ光を感光材料上に変調走査し、光記録を行う光記録装置、およびその光記録装置を用いたレーザプリンターなどの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
特開2003−149571号公報では、複数本のレーザ光を感光材料上に変調走査する光記録装置において、レンズの中心から離れた位置を通過するレーザ光の被走査面上(感光材料面上)での結像スポットの像面湾曲が大きくなることを補正する為に、各々のビームの光路中に、厚さの異なるガラス板を配置し、被走査面上での結像位置の補正を行う画像形成装置が提案されている。
【0003】
また、特開2007−102108号公報では、温度変化によって生じる被走査面での集光特性のずれを、そのずれを補正する光学特性を持つように温度変化によって変形するように設計された液晶偏向素子を光源から被走査面に至る光路上に設置することが提案されている。これによって、光学系の温度変化によって生じる被走査面上での光軸方向の焦点位置ずれを低減している。
【0004】
【特許文献1】特開2003−149571号公報
【特許文献2】特開2007−102108号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、複数のレーザ光を発生させるマルチビーム光源が半導体レーザアレイの場合、半導体レーザアレイのチャンネル数が増加すると、モノリシックに形成された半導体レーザアレイチップの大きさが大きくなり、チップをサブマウントに、またはステムにボンディングする際にチップ内に応力が発生し、その応力が残留することによって、各々のチャンネルの光軸方向の発光点位置がばらつく現象が生じることがある。
【0006】
そのことが原因で発生する感光材料上での光軸方向の焦点位置ずれは、使用する半導体レーザアレイによって異なるために、従来技術では半導体レーザアレイの各々のチャンネルから出射する複数ビームの光軸方向の焦点位置を使用する素子ごとに補正値を変えて生産性を低下させることなく補正することはできなかった。その為、複数ビームとしての焦点深度が低下して光記録装置のロバスト性が低下するという課題があった。
【0007】
本発明の目的は、半導体レーザアレイから出射する複数本のレーザ光を感光材料上に変調走査して光記録を行う光記録装置において、該半導体レーザアレイから出射される該複数本のレーザ光の感光材料上での光軸方向の焦点位置ずれを、使用する素子ごとに随時補正値を設定して補正することを可能とした光記録装置ならびにそれを備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するための本発明の第1の手段は、半導体レーザアレイから出射する複数本のレーザ光を感光材料上に変調走査して光記録を行う光記録装置において、
前記半導体レーザアレイから出射する複数本のレーザ光はコリメータレンズによりコリメートされ、そのコリメートされた複数本のレーザ光はレンズにより集光され、その集光された複数本のレーザ光の集光点より光源側、または感光材料側の各々のレーザ光の光軸上に焦点位置補正デバイスが設置され、各々の前記焦点位置補正デバイスによって前記半導体レーザアレイから出射される複数本のレーザ光の感光材料上での光軸方向の焦点位置を各々独立に補正することを特徴とするものである。
【0009】
本発明の第2の手段は前記第1の手段において、前記焦点位置補正デバイスは、屈折率可変材料と、その屈折率可変材料を挟んで両側に対向して設けられた電極対と、その電極対間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、印加する電圧によって前記屈折率可変材料の屈折率を変化させて、前記感光材料上での光軸方向の焦点位置を補正することを特徴とするものである。
【0010】
本発明の第3の手段は前記第1の手段において、前記焦点位置補正デバイスは、屈折率可変材料と、その屈折率可変材料を挟んで両側に対向して設けられた電極対と、その電極対間に電圧を印加する手段とを備えたものが複数枚重ね合わされており、印加する電圧によって前記屈折率可変材料の屈折率を変化させて、前記感光材料上での光軸方向の焦点位置を補正することを特徴とするものである。
【0011】
本発明の第4の手段は前記第1ないし第3の手段において、前記集光位置補正デバイスはモノリシックでアレイ状に形成されていることを特徴とするものである。
【0012】
本発明の第5の手段は前記第2または第3の手段において、前記屈折率可変材料は液晶であることを特徴とするものである。
【0013】
本発明の第6の手段は前記第2または第3の手段において、前記屈折率可変材料はポッケルス効果材料又はカー効果材料であることを特徴とするものである。
【0014】
本発明の第7の手段は前記第1の手段において、前記半導体レーザアレイは2次元に集積された面発光半導体レーザアレイであることを特徴とするものである。
【0015】
本発明の第8の手段は前記第2または第3の手段において、前記屈折率可変材料の温度が測定され、その測定された温度によって該印加電圧を決定することを特徴とするものである。
【0016】
本発明の第9の手段は、半導体レーザアレイから出射する複数本のレーザ光を感光材料上に変調走査して潜像を形成する光記録装置と、前記潜像を現像して画像を形成する現像装置と、その現像された画像を転写材料上に転写する第1の転写装置と、その転写材料上に転写された画像を用紙上に転写する第2の転写装置と、その用紙上に転写された画像を用紙上に定着する定着装置とを有する画像形成装置において、前記光記録装置が前記第1ないし第8の手段の光記録装置であることを特徴とするものである。
【0017】
本発明の第10の手段は前記第9の手段において、前記感光材料上又は前記転写材料上に形成された画像を検出する検出器を有し、その検出器の検出結果を元に、前記電極対間の電圧を決定することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、半導体レーザアレイから出射する複数本のレーザ光を感光材料上に変調走査して光記録を行う光記録装置において、その半導体レーザアレイから出射される複数本のレーザ光の感光材料上での光軸方向の焦点位置ずれを、各々独立に補正することを可能とした光記録装置ならびにそれを備えた画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
本発明の実施例に係る光記録装置を、図1を用いて説明する。
【0020】
複数本のレーザ光が半導体レーザアレイ1から出射され、コリメータレンズ2でコリメートされた後、レンズ3、5、6を通過し、ポリゴンミラ7で偏向され、Fθレンズ8を通過して感光ドラム9上に一括走査される。しかし、複数本のレーザ光を用いて光記録を行う光記録装置では、レンズの中心から離れた位置を通過するレーザ光が存在し、結像スポットの像面湾曲が大きくなる。
【0021】
また、半導体レーザアレイ1のチャンネル数が増加すると、モノリシックに形成された半導体レーザアレイチップの大きさが大きくなり、チップをサブマウントに、またはステムにボンディングする際にチップ内に応力が発生し、その応力が残留することによって、各々のチャンネル内の光軸方向の発光点位置がばらつく現象が生じることがある。そのことが原因で、感光材料上に集光される各々のビームの光軸方向の焦点位置がずれ、複数ビームとしての焦点深度が低下し、光記録装置のロバスト性が低下するという問題があった。この問題を解決する為に本発明では、図1のレンズ3とレンズ5の間に焦点位置補正デバイス4を設置する。
【0022】
具体的には図10に示したように、半導体レーザアレイ1から出射した複数本のレーザ光はコリメータレンズ2によってコリメートされ、コリメートされた複数本のレーザ光はレンズ3により集光され、各々のレーザ光の集光点よりも手前光源側または感光材料側の各々のレーザ光の光軸上に集光点位置補正デバイス4が設置される。
【0023】
集光点位置補正の原理について図11を用いて説明する。集光されているレーザ光の光軸上に空気よりも屈折率の大きい媒体を設置すると、空気と媒体の屈折率の違いの効果で、集光点が40から41に変化する。設置した媒体の屈折率を、電圧を印加することにより切り替え、それによって集光点位置を41から42に切り替えることができる。
【0024】
この効果の詳細を図12〜図14を用いて説明する。発振波長660nmでビーム半径20.3μmに集光するビームの場合、屈折率1.8の媒質中と屈折率1.5の媒質中では、伝搬距離に対するビーム半径の変化量が図12に示したように異なる。
【0025】
そこで、屈折率1の空気中を、Z座標上に正方向からレーザ光が伝搬してくる場合、Z=2〜3(mm)の位置に焦点位置補正デバイスを設置して屈折率を1.5から1.8に切り替えると、図13、14に示したように、集光点がZ=−0.32(mm)からZ=−0.44(mm)に変化する。この効果を利用してそれぞれのビームの感光ドラム面上での集光点の位置を補正するのである。
【0026】
集光点位置補正デバイスの設置位置に関しては、図12に示したようにビームの集光点位置から離れた位置の方が、屈折率の違いによる伝搬距離に対するビーム半径の変化量の差が大きい為、集光点補正可能幅を大きくすることができる。しかし、集光点位置から離れすぎると、ビーム径が大きくなり、隣接レーザ光と重なり、焦点距離補正デバイスの受光面の大きさを大きくしなければいけないという不都合が生じるため、これらの点を考慮した上で、最適位置に設置する必要がある。図10では、集光点より手前に集光点位置補正デバイスを設置しているが、集光点より向こう側に設置しても、同様に感光ドラム面上での集光点の位置を補正することができる。
【0027】
図3〜図5を用いて、集光点位置補正デバイスが液晶光学素子である場合の、構造を説明する。
【0028】
液晶光学素子は図3に示したように、ガラスなどからなる透明基板27上に透明電極31、配向膜28が形成されており、1対の透明基板27が、液晶30を挟み、スペーサを介して貼り合わせた構造となっている。また、液晶は屈折率の偏光依存性があり、偏光方向によって屈折率が異なる為、レーザ光の入射面には偏光フィルタを貼り付け、一定方向の偏光方向であるレーザ光だけが入射されるようにしている。
【0029】
レーザ光は、透明電極対で挟まれた液晶を通過するように、図4の33の部分を通過するようにする。図3の素子を、複数本のレーザ光分並べることも考えられるが、図5に示したように通常は、アレイ状の素子の各々の電極に、それぞれ独立に電圧を印加して屈折率の制御をおこなう。
【0030】
次に図6〜図9を用いて、集光点位置補正デバイスが、ポッケルス効果結晶、またはカー効果結晶である屈折率可変結晶を用いた電気光学デバイスである場合について説明する。図6に示したように、屈折率の変化が電場の強さに比例するポッケルス効果のある材料(例えば、BaTiO3KH2PO4(KHP)、KD2PO4、LiNbO3、ZnO)又は電場の2乗に比例するカー効果利用の材料(例えば、CS2)の対面する1対の面に透明電極36を形成させる。ポッケルス効果結晶、カー効果結晶は、入射するレーザ光の偏光方向によって屈折率が異なる為、光を入射する側の面には偏光フィルタを貼り付け、一定方向の偏光方向のレーザ光だけが入射されるようにする。透明電極対で挟まれた領域38にレーザ光を入射し、透明電極対36に電圧を印加することによって、感光ドラム上での焦点位置を補正する。図6の素子を、複数本のレーザ光分並べることも考えられるが、図8、9に示したように通常は、アレイ状の素子の各々の電極にそれぞれ独立に電圧を印加して焦点位置の補正制御をおこなう。
【0031】
ある一定の電圧を印加した場合、電極対の間隔が狭いほど、電極間の電場が強くなる為、屈折率可変材料の厚さを厚くしたいが電極間の電場を強くしたい場合は、同様の素子を光軸方向に重ねた構造にすれば良い。
【0032】
図2を用いて、本発明の光記録装置を用いた画像形成装置について説明する。感光ドラム15上を帯電器13で帯電させ、露光器12で画像に応じた光をあてて、感光ドラム15上の電位を落とす。その部位が感光ドラム15の回転により現像ローラ10に達し、トナー層と接すると帯電しているトナーが感光ドラム15上に付着する。感光ドラム15上のトナー画像は、一次転写ロール17が中間転写ベルト20を押し付ける部位で、中間転写ベルト20上に転写される。各現像ユニットの感光ドラム15上のトナー画像は、中間転写ベルト20上に転写され、カラーのトナー画像が形成される。
【0033】
そして中間転写ベルト20の搬送により、連続紙との接触領域の転写ドラム21位置で、搬送されてきた連続紙23上にトナー画像は転写される。トナー画像が転写された連続紙23は、定着器25で熱と圧力が加えられ、トナーを溶融定着しカラー画像が形成される。
【0034】
ここで、おのおのの感光ドラム15上または、転写ベルト20上にトナー検出センサを設置し、形成された基準画像を検出し、その検出結果を元にして、焦点位置補正デバイスに印加する各々の電圧値を決定すれば、最適な画像が得られる感光ドラム上の焦点位置になるように焦点位置を補正することができる。
【0035】
また、焦点位置補正デバイスがポッケルス効果結晶、カー効果結晶を用いる電気光学デバイスである場合には、特性が温度に大きく依存する場合がある為、熱電対などで温度を計測し、印加電圧を決定することもできる。
【0036】
また、図1で記載した半導体レーザアレイ1は、2次元にアレイ上に配列された面発光半導体レーザアレイであってもよく、その場合焦点位置補正デバイスも、2次元にアレイ上に配列された構造となる。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】本発明の実施例に係る光記録装置の概略構成図である。
【図2】本発明の実施例に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図3】本発明の実施例に係る液晶光学素子の断面図である。
【図4】本発明の実施例に係る液晶光学素子の平面図である。
【図5】本発明の実施例に係る液晶光学素子アレイの平面図である。
【図6】本発明の実施例に係る電気光学素子の断面図である。
【図7】本発明の実施例に係る電気光学素子の平面図である。
【図8】本発明の実施例に係る電気光学素子アレイの平面図である。
【図9】本発明の実施例に係る電気光学素子アレイの断面図である。
【図10】本発明の実施例に係る光記録装置の光学系の一部を示す説明図である。
【図11】本発明の実施例に係る焦点位置補正デバイスを説明するための図である。
【図12】本発明の実施例に係る焦点位置補正を説明するための特性図である。
【図13】本発明の実施例に係る焦点位置補正を説明するための特性図である。
【図14】本発明の実施例に係る焦点位置補正を説明するための特性図である。
【符号の説明】
【0038】
1 :半導体レーザアレイ
2 :コリメータレンズ
3 :レンズ1
4 :焦点位置補正デバイス
5 :レンズ2
6 :シリンドリカルレンズ
7 :ポリゴンミラ
8 :Fθレンズ
9 :感光ドラム
10 :現像器
11 :電位センサ
12 :露光器
13 :帯電器
14 :除電器
15 :感光ドラム
16 :クリーナー
17 :一次転写ロール
18 :駆動ローラ
19 :センサ
20 :転写ベルト
21 :二次転写ロール
22 :クリーナー
23 :連続紙
24 :印刷前用紙入れ
25 :定着器
26 :印刷後用紙入れ
27 :透明基板
28 :配向膜
29 :スペーサ
30 :液晶
31 :透明電極対
32 :偏光フィルタ
35 :ポッケルス又はカー効果結晶
36 :透明電極対
37 :偏光フィルタ
40 :焦点位置補正デバイスが無い時の焦点位置
41 :焦点位置補正デバイスの印加電圧をOFFにした時の焦点位置
42 :焦点位置補正デバイスの印加電圧をONにした時の焦点位置
43 :レーザ光の入射方向
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体レーザアレイを用いて複数のレーザ光を感光材料上に変調走査し、光記録を行う光記録装置、およびその光記録装置を用いたレーザプリンターなどの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
特開2003−149571号公報では、複数本のレーザ光を感光材料上に変調走査する光記録装置において、レンズの中心から離れた位置を通過するレーザ光の被走査面上(感光材料面上)での結像スポットの像面湾曲が大きくなることを補正する為に、各々のビームの光路中に、厚さの異なるガラス板を配置し、被走査面上での結像位置の補正を行う画像形成装置が提案されている。
【0003】
また、特開2007−102108号公報では、温度変化によって生じる被走査面での集光特性のずれを、そのずれを補正する光学特性を持つように温度変化によって変形するように設計された液晶偏向素子を光源から被走査面に至る光路上に設置することが提案されている。これによって、光学系の温度変化によって生じる被走査面上での光軸方向の焦点位置ずれを低減している。
【0004】
【特許文献1】特開2003−149571号公報
【特許文献2】特開2007−102108号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、複数のレーザ光を発生させるマルチビーム光源が半導体レーザアレイの場合、半導体レーザアレイのチャンネル数が増加すると、モノリシックに形成された半導体レーザアレイチップの大きさが大きくなり、チップをサブマウントに、またはステムにボンディングする際にチップ内に応力が発生し、その応力が残留することによって、各々のチャンネルの光軸方向の発光点位置がばらつく現象が生じることがある。
【0006】
そのことが原因で発生する感光材料上での光軸方向の焦点位置ずれは、使用する半導体レーザアレイによって異なるために、従来技術では半導体レーザアレイの各々のチャンネルから出射する複数ビームの光軸方向の焦点位置を使用する素子ごとに補正値を変えて生産性を低下させることなく補正することはできなかった。その為、複数ビームとしての焦点深度が低下して光記録装置のロバスト性が低下するという課題があった。
【0007】
本発明の目的は、半導体レーザアレイから出射する複数本のレーザ光を感光材料上に変調走査して光記録を行う光記録装置において、該半導体レーザアレイから出射される該複数本のレーザ光の感光材料上での光軸方向の焦点位置ずれを、使用する素子ごとに随時補正値を設定して補正することを可能とした光記録装置ならびにそれを備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するための本発明の第1の手段は、半導体レーザアレイから出射する複数本のレーザ光を感光材料上に変調走査して光記録を行う光記録装置において、
前記半導体レーザアレイから出射する複数本のレーザ光はコリメータレンズによりコリメートされ、そのコリメートされた複数本のレーザ光はレンズにより集光され、その集光された複数本のレーザ光の集光点より光源側、または感光材料側の各々のレーザ光の光軸上に焦点位置補正デバイスが設置され、各々の前記焦点位置補正デバイスによって前記半導体レーザアレイから出射される複数本のレーザ光の感光材料上での光軸方向の焦点位置を各々独立に補正することを特徴とするものである。
【0009】
本発明の第2の手段は前記第1の手段において、前記焦点位置補正デバイスは、屈折率可変材料と、その屈折率可変材料を挟んで両側に対向して設けられた電極対と、その電極対間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、印加する電圧によって前記屈折率可変材料の屈折率を変化させて、前記感光材料上での光軸方向の焦点位置を補正することを特徴とするものである。
【0010】
本発明の第3の手段は前記第1の手段において、前記焦点位置補正デバイスは、屈折率可変材料と、その屈折率可変材料を挟んで両側に対向して設けられた電極対と、その電極対間に電圧を印加する手段とを備えたものが複数枚重ね合わされており、印加する電圧によって前記屈折率可変材料の屈折率を変化させて、前記感光材料上での光軸方向の焦点位置を補正することを特徴とするものである。
【0011】
本発明の第4の手段は前記第1ないし第3の手段において、前記集光位置補正デバイスはモノリシックでアレイ状に形成されていることを特徴とするものである。
【0012】
本発明の第5の手段は前記第2または第3の手段において、前記屈折率可変材料は液晶であることを特徴とするものである。
【0013】
本発明の第6の手段は前記第2または第3の手段において、前記屈折率可変材料はポッケルス効果材料又はカー効果材料であることを特徴とするものである。
【0014】
本発明の第7の手段は前記第1の手段において、前記半導体レーザアレイは2次元に集積された面発光半導体レーザアレイであることを特徴とするものである。
【0015】
本発明の第8の手段は前記第2または第3の手段において、前記屈折率可変材料の温度が測定され、その測定された温度によって該印加電圧を決定することを特徴とするものである。
【0016】
本発明の第9の手段は、半導体レーザアレイから出射する複数本のレーザ光を感光材料上に変調走査して潜像を形成する光記録装置と、前記潜像を現像して画像を形成する現像装置と、その現像された画像を転写材料上に転写する第1の転写装置と、その転写材料上に転写された画像を用紙上に転写する第2の転写装置と、その用紙上に転写された画像を用紙上に定着する定着装置とを有する画像形成装置において、前記光記録装置が前記第1ないし第8の手段の光記録装置であることを特徴とするものである。
【0017】
本発明の第10の手段は前記第9の手段において、前記感光材料上又は前記転写材料上に形成された画像を検出する検出器を有し、その検出器の検出結果を元に、前記電極対間の電圧を決定することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、半導体レーザアレイから出射する複数本のレーザ光を感光材料上に変調走査して光記録を行う光記録装置において、その半導体レーザアレイから出射される複数本のレーザ光の感光材料上での光軸方向の焦点位置ずれを、各々独立に補正することを可能とした光記録装置ならびにそれを備えた画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
本発明の実施例に係る光記録装置を、図1を用いて説明する。
【0020】
複数本のレーザ光が半導体レーザアレイ1から出射され、コリメータレンズ2でコリメートされた後、レンズ3、5、6を通過し、ポリゴンミラ7で偏向され、Fθレンズ8を通過して感光ドラム9上に一括走査される。しかし、複数本のレーザ光を用いて光記録を行う光記録装置では、レンズの中心から離れた位置を通過するレーザ光が存在し、結像スポットの像面湾曲が大きくなる。
【0021】
また、半導体レーザアレイ1のチャンネル数が増加すると、モノリシックに形成された半導体レーザアレイチップの大きさが大きくなり、チップをサブマウントに、またはステムにボンディングする際にチップ内に応力が発生し、その応力が残留することによって、各々のチャンネル内の光軸方向の発光点位置がばらつく現象が生じることがある。そのことが原因で、感光材料上に集光される各々のビームの光軸方向の焦点位置がずれ、複数ビームとしての焦点深度が低下し、光記録装置のロバスト性が低下するという問題があった。この問題を解決する為に本発明では、図1のレンズ3とレンズ5の間に焦点位置補正デバイス4を設置する。
【0022】
具体的には図10に示したように、半導体レーザアレイ1から出射した複数本のレーザ光はコリメータレンズ2によってコリメートされ、コリメートされた複数本のレーザ光はレンズ3により集光され、各々のレーザ光の集光点よりも手前光源側または感光材料側の各々のレーザ光の光軸上に集光点位置補正デバイス4が設置される。
【0023】
集光点位置補正の原理について図11を用いて説明する。集光されているレーザ光の光軸上に空気よりも屈折率の大きい媒体を設置すると、空気と媒体の屈折率の違いの効果で、集光点が40から41に変化する。設置した媒体の屈折率を、電圧を印加することにより切り替え、それによって集光点位置を41から42に切り替えることができる。
【0024】
この効果の詳細を図12〜図14を用いて説明する。発振波長660nmでビーム半径20.3μmに集光するビームの場合、屈折率1.8の媒質中と屈折率1.5の媒質中では、伝搬距離に対するビーム半径の変化量が図12に示したように異なる。
【0025】
そこで、屈折率1の空気中を、Z座標上に正方向からレーザ光が伝搬してくる場合、Z=2〜3(mm)の位置に焦点位置補正デバイスを設置して屈折率を1.5から1.8に切り替えると、図13、14に示したように、集光点がZ=−0.32(mm)からZ=−0.44(mm)に変化する。この効果を利用してそれぞれのビームの感光ドラム面上での集光点の位置を補正するのである。
【0026】
集光点位置補正デバイスの設置位置に関しては、図12に示したようにビームの集光点位置から離れた位置の方が、屈折率の違いによる伝搬距離に対するビーム半径の変化量の差が大きい為、集光点補正可能幅を大きくすることができる。しかし、集光点位置から離れすぎると、ビーム径が大きくなり、隣接レーザ光と重なり、焦点距離補正デバイスの受光面の大きさを大きくしなければいけないという不都合が生じるため、これらの点を考慮した上で、最適位置に設置する必要がある。図10では、集光点より手前に集光点位置補正デバイスを設置しているが、集光点より向こう側に設置しても、同様に感光ドラム面上での集光点の位置を補正することができる。
【0027】
図3〜図5を用いて、集光点位置補正デバイスが液晶光学素子である場合の、構造を説明する。
【0028】
液晶光学素子は図3に示したように、ガラスなどからなる透明基板27上に透明電極31、配向膜28が形成されており、1対の透明基板27が、液晶30を挟み、スペーサを介して貼り合わせた構造となっている。また、液晶は屈折率の偏光依存性があり、偏光方向によって屈折率が異なる為、レーザ光の入射面には偏光フィルタを貼り付け、一定方向の偏光方向であるレーザ光だけが入射されるようにしている。
【0029】
レーザ光は、透明電極対で挟まれた液晶を通過するように、図4の33の部分を通過するようにする。図3の素子を、複数本のレーザ光分並べることも考えられるが、図5に示したように通常は、アレイ状の素子の各々の電極に、それぞれ独立に電圧を印加して屈折率の制御をおこなう。
【0030】
次に図6〜図9を用いて、集光点位置補正デバイスが、ポッケルス効果結晶、またはカー効果結晶である屈折率可変結晶を用いた電気光学デバイスである場合について説明する。図6に示したように、屈折率の変化が電場の強さに比例するポッケルス効果のある材料(例えば、BaTiO3KH2PO4(KHP)、KD2PO4、LiNbO3、ZnO)又は電場の2乗に比例するカー効果利用の材料(例えば、CS2)の対面する1対の面に透明電極36を形成させる。ポッケルス効果結晶、カー効果結晶は、入射するレーザ光の偏光方向によって屈折率が異なる為、光を入射する側の面には偏光フィルタを貼り付け、一定方向の偏光方向のレーザ光だけが入射されるようにする。透明電極対で挟まれた領域38にレーザ光を入射し、透明電極対36に電圧を印加することによって、感光ドラム上での焦点位置を補正する。図6の素子を、複数本のレーザ光分並べることも考えられるが、図8、9に示したように通常は、アレイ状の素子の各々の電極にそれぞれ独立に電圧を印加して焦点位置の補正制御をおこなう。
【0031】
ある一定の電圧を印加した場合、電極対の間隔が狭いほど、電極間の電場が強くなる為、屈折率可変材料の厚さを厚くしたいが電極間の電場を強くしたい場合は、同様の素子を光軸方向に重ねた構造にすれば良い。
【0032】
図2を用いて、本発明の光記録装置を用いた画像形成装置について説明する。感光ドラム15上を帯電器13で帯電させ、露光器12で画像に応じた光をあてて、感光ドラム15上の電位を落とす。その部位が感光ドラム15の回転により現像ローラ10に達し、トナー層と接すると帯電しているトナーが感光ドラム15上に付着する。感光ドラム15上のトナー画像は、一次転写ロール17が中間転写ベルト20を押し付ける部位で、中間転写ベルト20上に転写される。各現像ユニットの感光ドラム15上のトナー画像は、中間転写ベルト20上に転写され、カラーのトナー画像が形成される。
【0033】
そして中間転写ベルト20の搬送により、連続紙との接触領域の転写ドラム21位置で、搬送されてきた連続紙23上にトナー画像は転写される。トナー画像が転写された連続紙23は、定着器25で熱と圧力が加えられ、トナーを溶融定着しカラー画像が形成される。
【0034】
ここで、おのおのの感光ドラム15上または、転写ベルト20上にトナー検出センサを設置し、形成された基準画像を検出し、その検出結果を元にして、焦点位置補正デバイスに印加する各々の電圧値を決定すれば、最適な画像が得られる感光ドラム上の焦点位置になるように焦点位置を補正することができる。
【0035】
また、焦点位置補正デバイスがポッケルス効果結晶、カー効果結晶を用いる電気光学デバイスである場合には、特性が温度に大きく依存する場合がある為、熱電対などで温度を計測し、印加電圧を決定することもできる。
【0036】
また、図1で記載した半導体レーザアレイ1は、2次元にアレイ上に配列された面発光半導体レーザアレイであってもよく、その場合焦点位置補正デバイスも、2次元にアレイ上に配列された構造となる。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】本発明の実施例に係る光記録装置の概略構成図である。
【図2】本発明の実施例に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図3】本発明の実施例に係る液晶光学素子の断面図である。
【図4】本発明の実施例に係る液晶光学素子の平面図である。
【図5】本発明の実施例に係る液晶光学素子アレイの平面図である。
【図6】本発明の実施例に係る電気光学素子の断面図である。
【図7】本発明の実施例に係る電気光学素子の平面図である。
【図8】本発明の実施例に係る電気光学素子アレイの平面図である。
【図9】本発明の実施例に係る電気光学素子アレイの断面図である。
【図10】本発明の実施例に係る光記録装置の光学系の一部を示す説明図である。
【図11】本発明の実施例に係る焦点位置補正デバイスを説明するための図である。
【図12】本発明の実施例に係る焦点位置補正を説明するための特性図である。
【図13】本発明の実施例に係る焦点位置補正を説明するための特性図である。
【図14】本発明の実施例に係る焦点位置補正を説明するための特性図である。
【符号の説明】
【0038】
1 :半導体レーザアレイ
2 :コリメータレンズ
3 :レンズ1
4 :焦点位置補正デバイス
5 :レンズ2
6 :シリンドリカルレンズ
7 :ポリゴンミラ
8 :Fθレンズ
9 :感光ドラム
10 :現像器
11 :電位センサ
12 :露光器
13 :帯電器
14 :除電器
15 :感光ドラム
16 :クリーナー
17 :一次転写ロール
18 :駆動ローラ
19 :センサ
20 :転写ベルト
21 :二次転写ロール
22 :クリーナー
23 :連続紙
24 :印刷前用紙入れ
25 :定着器
26 :印刷後用紙入れ
27 :透明基板
28 :配向膜
29 :スペーサ
30 :液晶
31 :透明電極対
32 :偏光フィルタ
35 :ポッケルス又はカー効果結晶
36 :透明電極対
37 :偏光フィルタ
40 :焦点位置補正デバイスが無い時の焦点位置
41 :焦点位置補正デバイスの印加電圧をOFFにした時の焦点位置
42 :焦点位置補正デバイスの印加電圧をONにした時の焦点位置
43 :レーザ光の入射方向
【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体レーザアレイから出射する複数本のレーザ光を感光材料上に変調走査して光記録を行う光記録装置において、前記半導体レーザアレイから出射する複数本のレーザ光はコリメータレンズによりコリメートされ、そのコリメートされた複数本のレーザ光はレンズにより集光され、その集光された複数本のレーザ光の集光点より光源側、または感光材料側の各々のレーザ光の光軸上に焦点位置補正デバイスが設置され、各々の前記焦点位置補正デバイスによって前記半導体レーザアレイから出射される複数本のレーザ光の感光材料上での光軸方向の焦点位置を各々独立に補正することを特徴とする光記録装置。
【請求項2】
前記焦点位置補正デバイスは、屈折率可変材料と、前記屈折率可変材料を挟んで両側に対向して設けられた電極対と、前記電極対間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、印加する電圧によって前記屈折率可変材料の屈折率を変化させて、前記感光材料上での光軸方向の焦点位置を補正することを特徴とする請求項1記載の光記録装置。
【請求項3】
前記焦点位置補正デバイスは、屈折率可変材料と、その屈折率可変材料を挟んで両側に対向して設けられた電極対と、その電極対間に電圧を印加する手段とを備えたものが複数枚重ね合わされており、印加する電圧によって前記屈折率可変材料の屈折率を変化させて、前記感光材料上での光軸方向の焦点位置を補正することを特徴とする請求項1記載の光記録装置。
【請求項4】
前記集光位置補正デバイスはモノリシックでアレイ状に形成されていることを特徴とする、請求項1ないし3のいずれか1項記載の光記録装置。
【請求項5】
前記屈折率可変材料は液晶であることを特徴とする請求項2または3記載の光記録装置。
【請求項6】
前記屈折率可変材料はポッケルス効果材料又はカー効果材料であることを特徴とする請求項2または3記載の光記録装置。
【請求項7】
前記半導体レーザアレイは2次元に集積された面発光半導体レーザアレイであることを特徴とする請求項1記載の光記録装置。
【請求項8】
前記屈折率可変材料の温度が測定され、その測定された温度によって該印加電圧を決定することを特徴とする請求項2または3記載の光記録装置。
【請求項9】
半導体レーザアレイから出射する複数本のレーザ光を感光材料上に変調走査して潜像を形成する光記録装置と、前記潜像を現像して画像を形成する現像装置と、その現像された画像を転写材料上に転写する第1の転写装置と、その転写材料上に転写された画像を用紙上に転写する第2の転写装置と、その用紙上に転写された画像を用紙上に定着する定着装置とを有する画像形成装置において、前記光記録装置が請求項1ないし8のいずれか1項に記載の光記録装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項10】
前記感光材料上又は前記転写材料上に形成された画像を検出する検出器を有し、その検出器の検出結果を元に、前記電極対間の電圧を決定することを特徴とする請求項9記載の画像形成装置。
【請求項1】
半導体レーザアレイから出射する複数本のレーザ光を感光材料上に変調走査して光記録を行う光記録装置において、前記半導体レーザアレイから出射する複数本のレーザ光はコリメータレンズによりコリメートされ、そのコリメートされた複数本のレーザ光はレンズにより集光され、その集光された複数本のレーザ光の集光点より光源側、または感光材料側の各々のレーザ光の光軸上に焦点位置補正デバイスが設置され、各々の前記焦点位置補正デバイスによって前記半導体レーザアレイから出射される複数本のレーザ光の感光材料上での光軸方向の焦点位置を各々独立に補正することを特徴とする光記録装置。
【請求項2】
前記焦点位置補正デバイスは、屈折率可変材料と、前記屈折率可変材料を挟んで両側に対向して設けられた電極対と、前記電極対間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、印加する電圧によって前記屈折率可変材料の屈折率を変化させて、前記感光材料上での光軸方向の焦点位置を補正することを特徴とする請求項1記載の光記録装置。
【請求項3】
前記焦点位置補正デバイスは、屈折率可変材料と、その屈折率可変材料を挟んで両側に対向して設けられた電極対と、その電極対間に電圧を印加する手段とを備えたものが複数枚重ね合わされており、印加する電圧によって前記屈折率可変材料の屈折率を変化させて、前記感光材料上での光軸方向の焦点位置を補正することを特徴とする請求項1記載の光記録装置。
【請求項4】
前記集光位置補正デバイスはモノリシックでアレイ状に形成されていることを特徴とする、請求項1ないし3のいずれか1項記載の光記録装置。
【請求項5】
前記屈折率可変材料は液晶であることを特徴とする請求項2または3記載の光記録装置。
【請求項6】
前記屈折率可変材料はポッケルス効果材料又はカー効果材料であることを特徴とする請求項2または3記載の光記録装置。
【請求項7】
前記半導体レーザアレイは2次元に集積された面発光半導体レーザアレイであることを特徴とする請求項1記載の光記録装置。
【請求項8】
前記屈折率可変材料の温度が測定され、その測定された温度によって該印加電圧を決定することを特徴とする請求項2または3記載の光記録装置。
【請求項9】
半導体レーザアレイから出射する複数本のレーザ光を感光材料上に変調走査して潜像を形成する光記録装置と、前記潜像を現像して画像を形成する現像装置と、その現像された画像を転写材料上に転写する第1の転写装置と、その転写材料上に転写された画像を用紙上に転写する第2の転写装置と、その用紙上に転写された画像を用紙上に定着する定着装置とを有する画像形成装置において、前記光記録装置が請求項1ないし8のいずれか1項に記載の光記録装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項10】
前記感光材料上又は前記転写材料上に形成された画像を検出する検出器を有し、その検出器の検出結果を元に、前記電極対間の電圧を決定することを特徴とする請求項9記載の画像形成装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【公開番号】特開2010−134264(P2010−134264A)
【公開日】平成22年6月17日(2010.6.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−311178(P2008−311178)
【出願日】平成20年12月5日(2008.12.5)
【出願人】(000006747)株式会社リコー (37,907)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年6月17日(2010.6.17)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年12月5日(2008.12.5)
【出願人】(000006747)株式会社リコー (37,907)
【Fターム(参考)】
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