JP2000039574A - マルチビーム光走査装置の光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビーム合成手段の接着位置のズレや傾きがな
く、品質の良好な画像を形成することができるマルチビ
ーム光走査装置の光源装置を得る。 【解決手段】 複数の半導体レーザー１０１、１０２
と、各半導体レーザーに対応し、対応する半導体レーザ
ーからのビームを以後の光学系にカップリングするカッ
プリングレンズ１０３、１０４と、各カップリングレン
ズを通った複数のレーザービームを合成しビーム相互間
に所定のピッチをもって出射させるビーム合成手段１０
５０と、半導体レーザー１０１、１０２、カップリング
レンズ１０３、１０４、ビーム合成手段１０５０を位置
調整して一体的に保持する保持部材６０とを有し、保持
部材にはビーム合成手段１０５０の位置決め部５、６、
７が設けられるとともに、ビーム合成手段１０５０が保
持部材６０に接着されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いることができ
るマルチビーム光走査装置の光源装置に関するもので、
特にそのビーム合成手段の位置決め固定構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置に用いることができる光走
査装置には、半導体レーザーから出射されたレーザービ
ームを回転多面鏡からなる光偏向器により偏向させて感
光体からなる被走査面上を走査させる形式のものが一般
によく用いられている。上記の走査は主走査であり、１
回の主走査を行うごとに、主走査方向に直交する方向に
被走査面を所定距離移動させることにより副走査が行わ
れる。そして、主走査時に、記録しようとする信号で上
記半導体レーザーを変調することにより、感光体表面に
静電潜像が形成される。この静電潜像形成は周知の電子
写真プロセスの一部であり、その後現像部においてトナ
ーにより現像され、転写部において転写紙にトナー像が
転写され、転写紙上のトナー像は定着部において転写紙
に定着される。

【０００３】上記の形式の光走査装置において、画像形
成の高密度化を図りながら高速化を図るための手段とし
て、複数個の半導体レーザーを用い、複数本のレーザー
ビームで同時に走査を行うようにしたマルチビーム光走
査装置が考えられている。マルチビーム光走査装置で
は、複数の半導体レーザーから出射された複数のレーザ
ービームを一つ一つの偏向反射面で同時に偏向し、被走
査面上において複数のビームスポットにより複数ライン
を同時に走査している。被走査面上での複数のビームス
ポット相互間のピッチは微小なピッチであるのに対し、
複数の半導体レーザー相互の間隔は物理的に大きな間隔
にならざるを得ない。そこで、マルチビーム光走査装置
の光源部では、複数の半導体レーザーと、各半導体レー
ザーに対応するカップリングレンズのほかに、各カップ
リングレンズを通った複数のレーザービームを合成しビ
ーム相互間に所定の微小ピッチをもって出射させるビー
ム合成手段が用いられる。

【０００４】上記のマルチビーム光走査装置の光源部で
は、複数の半導体レーザーと、各半導体レーザーに対応
するカップリングレンズと、ビーム合成手段相互の位置
関係の精度が要求される。これら光学素子相互の位置関
係の精度が悪いと、被走査面上での複数のビームスポッ
ト相互間のピッチむらが生じ、形成される画像の品質が
劣化する。そこで本出願人は、光学素子相互の位置関係
精度を出すために、図３、図４に示すようなマルチビー
ム光走査装置の光源装置について先に特許出願した。以
下、この光源装置について説明する。

【０００５】図３、図４において、符号６０は、光源層
を構成する各光学部品を一体的に保持する保持部材を示
す。保持部材６０は、図において垂直方向の板状のブロ
ック６１と、このブロック６１の高さ方向中央よりやや
下から前方に水平方向に突出した棚状部６２とを有して
なる。ブロック６１の高さ方向中央には二つの孔６３、
６４が平行にブロック６１を厚さ方向に貫いて形成され
ている。孔６３、６４にはそれぞれブロック６１の裏面
側から半導体レーザー１０１、１０２が挿入され、位置
決めされて接着等によって固定されている。上記棚状部
６２の上面は、前半部と後半部の中間に段が形成され、
この段を境にした後半部は前半部よりも高くなってカッ
プリングレンズ保持部６２１となっており、前半部がビ
ーム合成手段保持部６２２となっている。

【０００６】上記カップリングレンズ保持部６２１には
２箇所にカップリングレンズ接着部６２１１、６２１２
がある。各接着部６２１１、６２１２は、上記半導体レ
ーザー１０１、１０２からの各出射光路に直交する方向
に長い長方形状をなし、半導体レーザー１０１、１０２
からの各出射光路の真下に接着部６２１１、６２１２の
長手方向の中心が位置している。また、カップリングレ
ンズ保持部６２１には、断面が部分円弧状でその円弧の
半径がカップリングレンズ１０３、１０４の外周の半径
とほぼ等しい溝が上記各出射光路と平行に形成されてい
る。上記接着部６２１１、６２１２はそれぞれ上記の溝
を横切っている。各接着部６２１１、６２１２にはそれ
ぞれ各半導体レーザー１０１、１０２に対応し、対応す
る半導体レーザー１０１、１０２からのビームを以後の
光学系にカップリングするカップリングレンズ１０３、
１０４が接着されて保持部材６０に一体化されている。
カップリングレンズ１０３、１０４の外周の一部は、そ
の半径がほぼ等しい上記溝に嵌まった状態で接着される
ため、カップリングレンズ１０３、１０４はカップリン
グレンズ保持部６２１に安定かつ確実に接着されてい
る。また、各カップリングレンズ１０３、１０４の光軸
中心を半導体レーザー１０１、１０２からの各出射光の
中心が通るように、カップリングレンズ１０３、１０４
の半径、前記孔６３、６４の位置、各接着部６２１１、
６２１２の位置、特に上記溝の位置、寸法等が設計され
ている。

【０００７】保持部材６０の前記ビーム合成手段保持部
６２２には、１箇所にビーム合成手段接着部６２２１が
ある。ビーム合成手段接着部６２２１は長方形状で、そ
の長手方向が上記カップリングレンズ接着部６２１１、
６２１２とほぼ平行になっている。ビーム合成手段接着
部６２２１にはビーム合成手段１０５０が接着され、ビ
ーム合成手段１０５０が保持部材６０によって一体に保
持されている。ビーム合成手段１０５０は平面形状が平
行四辺形のプリズム１０５１を主体としてなる。プリズ
ム１０５１は長手方向の両端部が４５゜に切り落とされ
て互いに平行な傾斜面となっていて、一方の傾斜面は反
射面１０５２となっており、他方の傾斜面には偏光分離
膜１０５３が形成されている。偏光分離膜１０５３には
直角プリズムの傾斜面が貼り合わせられている。上記反
射面１０５２は、カップリングレンズ１０４を透過し、
プリズム１０５１に入射した半導体レーザー１０２から
のレーザービームの光路上に、このレーザービームの進
行方向に対して４５゜をなすように配置されている。ま
た、上記偏光分離膜１０５３は、カップリングレンズ１
０３を透過し、上記直角プリズムに入射した半導体レー
ザー１０１からのレーザービームの光路上に、このレー
ザービームの進行方向に対して４５゜をなすように配置
されている。

【０００８】プリズム１０５１の半導体レーザー１０２
からのレーザービーム入射面にはレーザービームの偏光
面を９０゜旋回させる１／２波長板１０５５が貼り付け
られている。また、偏光分離膜１０５３を透過した半導
体レーザー１０１からのレーザービームおよび上記反射
面１０５２と偏光分離膜１０５３で反射された半導体レ
ーザー１０２からのレーザービームの出射面と平行に、
アパーチュアＡＰが配置されている。アパーチュアＡＰ
は二つのレーザービームに共通のもので、透過すること
によってレーザービームの断面を整形する窓孔を有す
る。アパーチュアＡＰは前記ビーム合成手段保持部６２
２に形成された保持溝６２３に差し込まれて固定されて
いる。図３において符号ｂ１，ｂ２，ｂ３は、光源装置
を光操作装置本体に取り付けるために前記ブロック６１
に設けられた取付孔を示す。

【０００９】以上の説明からわかるように、一方の半導
体レーザー１０１から出射されたレーザービームは、カ
ップリングレンズ１０３を透過し、上記直角プリズムの
入射面から直角に入射し、偏光分離膜１０５３を透過し
てプリズム１０５１の出射面から直角に出射する。一方
の半導体レーザー１０２から出射されたレーザービーム
は、カップリングレンズ１０４を透過し、１／２波長板
１０５５を透過して偏光面を９０゜旋回させられ、偏光
分離膜１０５３に対してＳ偏光となる。このレーザービ
ームはさらにプリズム１０５１の入射面から直角に入射
し、反射面１０５２で偏光分離膜１０５３に向かい直角
に反射され、偏光分離膜１０５３で直角に反射されてプ
リズム１０５１の出射面から直角に出射する。このよう
にして、ビーム合成手段１０５０により半導体レーザー
１０１、１０２からの各レーザービームが合成される。
合成されたレーザービーム相互は平行で、少なくとも副
走査方向に微小な間隔をおいて互いに分離している。上
記レーザービーム相互は主走査方向にも分離していても
よい。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】カップリングレンズ１
０３、１０４はそれぞれ前記接着部６２１１、６２１２
に例えば紫外線硬化接着剤を用いて接着され、ビーム合
成手段１０５０もビーム合成手段接着部６２２１に例え
ば紫外線硬化接着剤を用いて接着される。これらの光学
部品を接着するに当たっては、各接着部に紫外線硬化接
着剤を滴下し、その上方から光学部品を降ろして各接着
部に載置し、さらに、上方から加圧した状態で上方から
紫外線を照射し、接着剤を硬化させてカップリングレン
ズ１０３、１０４を上記接着部６２１１、６２１２に、
ビーム合成手段１０５０を上記接着部６２２１に接着し
て、これら各光学部品を保持部材６０と一体化する。

【００１１】ところが、各光学部品を各接着部に接着す
る際に、光学部品の位置がずれたり傾いたりすることが
ある。特にビーム合成手段１０５０はその平坦面を平坦
な接着部６２２１に接着するため、位置がずれたままあ
るいは傾いたまま接着固定されることがある。図４はビ
ーム合成手段１０５０が傾いたまま接着されてしまった
状態を示す。こうなると、各半導体レーザーから出射さ
れたレーザービームがビーム合成手段１０５０によって
うまく合成されず、ビーム合成手段１０５０から出射さ
れる複数のビーム相互が平行にならず、あるいは互いに
間隔が広がりすぎたりして、各レーザービーム相互間の
ピッチの調整ができなくなり、形成される画像の品質を
劣化させることになる。

【００１２】本発明は以上のような問題点を解消するた
めになされたもので、カップリングレンズを通った複数
のレーザービームを合成しビーム相互間に所定のピッチ
をもって出射させるビーム合成手段を有し、このビーム
合成手段を保持部材に接着によって一体化してなるマル
チビーム光走査装置において、ビーム合成手段の接着位
置のズレや傾きがなく、もって品質の良好な画像を形成
することができるマルチビーム光走査装置の光源装置を
提供することを目的とする。本発明の他の目的は、温度
上昇等の環境変動があっても、その影響がカップリング
レンズとビーム合成手段に同一方向に及ぶようにするこ
とによって、環境変動による形成画像の品質低下を少な
くすることができるようにしたマルチビーム光走査装置
の光源装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、マルチビーム光走査装置
において、複数の半導体レーザーと、各半導体レーザー
に対応し、対応する半導体レーザーからのビームを以後
の光学系にカップリングするカップリングレンズと、各
カップリングレンズを通った複数のレーザービームを合
成しビーム相互間に所定のピッチをもって出射させるビ
ーム合成手段と、上記半導体レーザー、カップリングレ
ンズ、ビーム合成手段を位置調整して一体的に保持する
保持部材とを有し、この保持部材には上記ビーム合成手
段の位置決め部が設けられるとともに、このビーム合成
手段が保持部材に接着されていることを特徴とする。

【００１４】ビーム合成手段の保持部材への接着方向
は、請求項２記載の発明のように、カップリングレンズ
の保持部材への接着方向と同じにするとよい。位置決め
部は、請求項１記載の発明のように、ビーム合成手段の
２面を位置決めするようにするとよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図１、図２に示す本発明の
実施の形態について説明する。なお、図１、図２に示す
実施の形態の多くの構成部分は、図３、図４に示す従来
例の構成部分と同じであるため、同じ構成部分には共通
の符号を付して重複した説明はなるべく避けることと
し、本発明の実施の形態として特有の構成部分について
重点的に説明することにする。

【００１６】図１、図２において、保持部材６０は、垂
直方向のブロック６１と、このブロック６１から前方に
水平方向に突出した棚状部６２とを有し、棚状部６２は
カップリングレンズ保持部６２１とビーム合成手段保持
部６２２を有している。カップリングレンズ保持部６２
１には２箇所にカップリングレンズ接着部６２１１、６
２１２があり、ビーム合成手段保持部６２２には１箇所
にビーム合成手段接着部６２２１がある。上記カップリ
ングレンズ接着部６２１１、６２１２にはそれぞれカッ
プリングレンズ１０３、１０４が接着され、ビーム合成
手段保持部６２２にはプリズム１０５１を主体とするビ
ーム合成手段１０５０が接着されている。プリズム１０
５１の出射面には１／４波長板８が貼り付けられ、この
１／４波長板８を透過したレーザービームがアパーチュ
アＡＰを通り、図示されないシリンドリカルレンズを通
って光偏向器に向かうようになっている。

【００１７】上記ビーム合成手段保持部６２２には、本
発明において特有の構成である位置決め部５、６、７が
設けられている。各位置決め部５、６、７は何れも突起
からなり、位置決め部５、６は、上記棚状部６２の前半
部と後半部を分ける段の側面から前方に向かって一体に
突出し、位置決め部７は上記棚状部６２の一側部前端寄
りの位置から上方に一体に突出している。位置決め部
５、６はビーム合成手段１０５０のレーザービーム入射
面側を位置決めするためのもので、レーザービーム入射
面に当たらないような位置に形成されている。位置決め
部７はビーム合成手段１０５０の長さ方向一端面を位置
決めするためのものである。各位置決め部５、６、７
は、これにビーム合成手段１０５０を当接させたときビ
ーム合成手段１０５０が精度よく位置決めされ、傾きが
ないように、ビーム合成手段１０５０との当接面が精度
よく仕上げられている。

【００１８】各カップリングレンズ１０３、１０４とビ
ーム合成手段１０５０の保持部材６０への接着固定は次
のような手順で行われる。まず、各接着部６２１１、６
２１２、６２２１に光硬化性の接着剤、例えば紫外線硬
化樹脂を上方から滴下し、次に、各接着部６２１１、６
２１２にそれぞれカップリングレンズ１０３、１０４を
上方から載置し、接着部６２２１にビーム合成手段１０
５０を載置する。このとき、ビーム合成手段１０５０の
レーザービーム入射面側の１面とビーム合成手段１０５
０の長手方向の一端面との２面をそれぞれ位置決め部
５、６、７に押し当ててビーム合成手段１０５０を位置
決めする。この状態でビーム合成手段１０５０を加圧し
ながら上方から紫外線を照射し接着剤を硬化させ、ビー
ム合成手段１０５０を保持部材６０に接着し保持部材６
０と一体化する。次に、各カップリングレンズ１０３、
１０４の位置を微調整し、各カップリングレンズ１０
３、１０４を加圧しながら上方から紫外線を照射し接着
剤を硬化させて各カップリングレンズ１０３、１０４を
接着し保持部材６０に一体化する。

【００１９】上記実施の形態において、半導体レーザー
１０１、１０２からのレーザービームは偏光分離膜１０
５３に対してＰ偏光となるように放射される。したがっ
て、カップリングレンズ１０３を通ったレーザービーム
はビーム合成手段１０５０に入射すると偏光分離膜１０
５３をそのまま透過する。カップリングレンズ１０４を
通ったレーザービームは１／２波長板１０５５を透過す
ることにより偏光面を９０゜旋回させられ、偏光分離膜
１０５３に対してＳ偏光となる。このビームは反射面１
０５２で全反射され、次いで偏光分離膜１０５３により
反射されてビーム合成手段１０５０から出射する。この
ようにして半導体レーザー１０１、１０２からのレーザ
ービームが合成される。カップリングレンズ１０３、１
０４の光軸は互いに平行であり、これら光軸の距離は、
ビーム合成手段１０５０でビーム合成したとき、各カッ
プリングレンズ１０３、１０４の光軸が互いに合致する
ように定められている。

【００２０】合成された二つのビームは、図示されない
共通のシリンドリカルレンズによって副走査対応方向に
のみ収束させられて光偏向器の偏向反射面近傍に主走査
方向に長い二つの線像が結ばれる。これらの線像は上記
偏向反射面の回転によって偏向反射され、ｆθ光学系を
通ることによって感光体表面などからなる被走査面上に
二つのビームスポットが結ばれるとともに被走査面上を
等速度的に走査される。被走査面上における二つのビー
ムは、少なくとも副走査方向に互いに分離している。上
記二つのビームは、副走査方向にのみ互いに分離してい
てもよいし、副走査方向にも主走査方向にも分離してい
てもよい。

【００２１】ビーム合成手段１０５０から出射する各ビ
ームは何れも直線偏光であり、偏光面が互いに９０゜を
なしている。周知のように、反射面による反射率は反射
角に応じて変化するが、反射面に対してＳ偏光であるか
Ｐ偏光であるかによっても変化するので、偏光状態によ
って反射率が変動し、ビームスポットの強度変動の原因
となるのを防止するために、合成された各ビームの偏光
状態を円偏光にする１／４波長板８がビーム合成手段１
０５０の出射面に貼り付けられている。１／４波長板８
は各ビームに共通である。

【００２２】以上説明した実施の形態によれば、カップ
リングレンズ１０３、１０４を通った複数のレーザービ
ームを合成しレーザービーム相互間に所定のピッチをも
って出射させるビーム合成手段１０５０を有し、このビ
ーム合成手段１０５０を保持部材６０に接着によって一
体化してなるマルチビーム光走査装置において、保持部
材６０には上記ビーム合成手段１０５０の位置決め部
５、６、７が設けられるとともに、ビーム合成手段１０
５０が保持部材６０に接着されているため、ビーム合成
手段１０５０が保持部材６０に精度よく位置決めされて
接着され、半導体レーザー１０１、１０２やカップリン
グレンズ１０３、１０４との相対位置関係も精度よく接
着される。そのため、二つの半導体レーザーから出射さ
れたレーザービームはビーム合成手段１０５０で合成さ
れた後、一定のピッチ間隔をもってほぼ同一の光路に合
わせることができる。ちなみに、保持部材６０の寸法精
度にもよるが、０．０５ｍｍ以下のずれ精度でビーム合
成手段１０５０を固定することができる。

【００２３】また、カップリングレンズ１０３、１０
４、ビーム合成手段１０５０はともに保持部材６０の棚
状部６２に対し上方から接着されて接着方向が同じであ
り、紫外線硬化接着剤を滴下する方向及び紫外線を照射
する方向も同じであるため、紫外線硬化接着剤の熱膨張
方向も同じであり、温度上昇等の環境の変動によって各
ビームが同じ方向に移動し、複数のビーム相互間のピッ
チの変動は起こりにくい構成となっている。

【００２４】さらに、前述の接着手順で説明したよう
に、カップリングレンズ１０３、１０４の調整は、ビー
ム合成手段１０５０を位置決め部５、６、７で位置決め
し接着した後行われるため、ビーム合成手段１０５０自
体がもつ反射角度誤差を含んだ状態でカップリングレン
ズ１０３、１０４の調整が行われることになり、光学系
全体としての精度を高めることができる。例えば、ビー
ム合成手段１０５０の反射角度誤差は５分程度までは許
容範囲である。これはラジアンに単位を換算すると約
１．５ｒａｄとなり、仮にカップリングレンズ１０３、
１０４によるコリメート調整等を先に行い、その後でビ
ーム合成手段１０５０を位置決めして接着すると、上記
反射角度誤差がそのままビームピッチ精度に影響を及ぼ
してしまうことになる。これに対して上記実施の形態の
ようにビーム合成手段を先に接着し、この誤差も含んだ
状態でコリメート調整等を行えば、上記反射角度誤差を
キャンセルすることができ、高精度なビームピッチ調整
を行うことができる。

【００２５】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、カップリ
ングレンズを通った複数のレーザービームを合成しレー
ザービーム相互間に所定のピッチをもって出射させるビ
ーム合成手段を有し、このビーム合成手段を保持部材に
接着によって一体化してなるマルチビーム光走査装置に
おいて、保持部材には上記ビーム合成手段の位置決め部
が設けられるとともに、ビーム合成手段が保持部材に接
着されているため、ビーム合成手段が保持部材に精度よ
く位置決めされて接着され、複数の半導体レーザーや複
数のカップリングレンズとの相対位置関係も精度よく接
着される。そのため、複数の半導体レーザーから出射さ
れたレーザービームはビーム合成手段で合成された後、
一定のピッチ間隔をもってほぼ同一の光路に合わせるこ
とができる。また、位置決め部は保持部材に一体成形し
た突起でも用をなすため、高価な位置決め手段を必要と
せず、コストを下げることができる。

【００２６】請求項２記載の発明によれば、ビーム合成
手段の保持部材への接着方向をカップリングレンズの保
持部材への接着方向と同じにしたため、接着剤を滴下す
る方向及び接着剤を硬化させるための光線を照射する方
向も同じであり、これらビーム合成手段およびカップリ
ングレンズの位置調整及び接着が容易であり、また、紫
外線硬化接着剤の熱膨張方向も同じであるため、温度上
昇等の環境の変動によって各ビームが同じ方向に移動
し、複数のビーム相互間のピッチの変動は起こりにく
く、環境変動による複数のビームピッチのずれを少なく
することができる。

【００２７】請求項３記載の発明によれば、ビーム合成
手段の２面を位置決め部によって位置決めするようにし
たため、ビーム合成手段を確実に精度よく位置決めする
ことができるとともに、位置決め部の構成はごく単純な
もので足り、低廉なコストで位置決め部を形成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるマルチビーム光走査装置の光源
装置の実施の形態を示す斜視図である。

【図２】同上一部断面平面図である。

【図３】従来のマルチビーム光走査装置の光源装置の例
を示す斜視図である。

【図４】同上一部断面平面図である。

【符号の説明】

５ 位置決め部 ６ 位置決め部 ７ 位置決め部 ６０ 保持部材 １０１ 半導体レーザー １０２ 半導体レーザー １０３ カップリングレンズ １０４ カップリングレンズ １０５０ ビーム合成手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の発光部からの複数のビームが共通
   の光学系を介して被走査面に導かれ、少なくとも副走査
   方向に互いに分離した複数のスポットとして集光され、
   上記光学系に含まれる光偏向器により上記複数のビーム
   が同時に偏向され、上記複数のスポットにより複数ライ
   ンが同時に走査されるマルチビーム光走査装置であっ
   て、 複数の半導体レーザーと、 各半導体レーザーに対応し、対応する半導体レーザーか
   らのビームを以後の光学系にカップリングするカップリ
   ングレンズと、 各カップリングレンズを通った複数のレーザービームを
   合成しビーム相互間に所定のピッチをもって出射させる
   ビーム合成手段と、 上記半導体レーザー、カップリングレンズ、ビーム合成
   手段を位置調整して一体的に保持する保持部材とを有
   し、 上記保持部材には上記ビーム合成手段の位置決め部が設
   けられるとともに、ビーム合成手段が上記保持部材に接
   着されていることを特徴とするマルチビーム光走査装置
   の光源装置。
2. 【請求項２】 ビーム合成手段の保持部材への接着方向
   は、カップリングレンズの保持部材への接着方向と同じ
   である請求項１記載のマルチビーム光走査装置の光源装
   置。
3. 【請求項３】 位置決め部は、ビーム合成手段の２面を
   位置決めする請求項１記載のマルチビーム光走査装置の
   光源装置。