JP2000206430A - 光照射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単一の偏向器により走査される複数の光線の
色ずれを防止して表示品位を向上する。又複数の光線の
干渉を防止する。更に偏向後の光線を最終補正レンズか
ら結像位置に導く反射ミラーの組立性向上を図る。 【解決手段】 第１の反射ミラー２８ａ及び第２の反射
ミラー２８ｂを第２の結像レンズ２６から第１の反射ミ
ラー２８ａに至る走査面を介して対向配置し、４本のレ
ーザ光２７ａ〜２７ｄが互いに干渉するのを防止する。
全ての反射ミラー２８ａ〜２８ｃを、光学フレーム２１
の側面から開口部４４に挿通し、反射面を位置決め基準
として開口部４４に固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はカラー画像形成装置
において、色成分毎の走査光線をそれぞれ異なる結像位
置に導く光照射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラー電子写真装置やカラープリンタ等
のカラー画像形成装置において、低コスト、コンパクト
な画像形成装置を提供し更に高速化を図ると共に色成分
毎の光線の相対的な照射位置精度を向上するため、近年
図４及び図５に示す様に、複数の半導体レーザ素子１に
よる複数のレーザ光２を、単一の偏向器３及び補正レン
ズ４、６を用いて夫々に走査集光後、各色成分毎のレー
ザ光２を分解して、各色成分毎に夫々複数枚設けられる
反射ミラー８ａ、８ｂ、８ｃにより、夫々異なる結像位
置１０ａ〜１０ｄに導いて被画像形成体に画像情報を書
き込む光照射装置１１が開発されている。

【０００３】そしてこのような光照射装置１１にあって
は、各レーザ光２の焦点距離がほぼ等しいので、レーザ
光２を、おおむね等間隔に並んだ各結像位置１０ａ〜１
０ｄに導くためには、最終補正レンズ６通過後に、各レ
ーザ光２が互いに干渉しない様に、各レーザ光２を分離
して感光体１０に導く反射ミラー８ａ、８ｂ、８ｃの配
置を考慮する必要から、第１の反射ミラー８ａと第２の
反射ミラー８ｂの反射面を、走査面を介して対向させな
ければならない。

【０００４】このため従来は、第１の方法として反射ミ
ラー８ａ、８ｂ、８ｃを取り付ける組立時に、一方向で
ある上方から全ての反射ミラー８ａ、８ｂ、８ｃを取り
付ける場合には、組立性に優れることから、第１の反射
ミラー８ａの取り付け基準面を反射面と逆側にしてい
た。又第２の方法としては、反射位置精度を向上するた
め、すべての反射ミラー８ａ、８ｂ、８ｃの取り付け基
準を反射面側とするよう、支持部材の上方及び下方の両
方向から反射ミラー８ａ、８ｂ、８ｃを取り付けてい
た。更に第３の方法としては、組立性向上のために反射
ミラー８ａ、８ｂ、８ｃを、半導体レーザ素子１、偏向
器３あるいは補正レンズ４、６を支持するユニットとは
別のユニットとして組立てた後に、半導体レーザ素子
１、偏向器３あるいは補正レンズ４、６を支持するユニ
ットと組み合わせる等していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら複数の反
射ミラーのうちの何本かの反射ミラーの取り付け基準面
を反射面と逆側にした第１の方法にあっては、反射ミラ
ーの厚さにバラツキがあることから反射面の位置に誤差
を生じ、正規の結像位置に画像データを走査する事がで
きず、色ずれを生じ表示品位を低下するという問題点を
有していた。又、同一支持部材の上下両方向から反射ミ
ラーを取り付ける第２の方法にあっては、支持部材に複
数の穴を形成する必要を生じ、支持部材の強度が低下し
て振動や負荷によって、レーザ光の形状や走査位置が変
化してしまい表示品位を低下するという問題点を有して
いた。更に反射ミラーを別ユニットとする第３の方法で
は、半導体レーザ素子、偏向器、補正レンズとの、位置
精度が著しく悪化し、色ずれにより表示品位を著しく低
下するという問題点を生じていた。

【０００６】そこで本発明は上記課題を除去するもの
で、最終補正レンズ通過後、焦点距離の等しい複数の光
線を夫々結像位置に導く複数の反射ミラーを、容易に支
持手段に取着可能であり、且つ各光線を、互いに干渉す
る事無く、又光線形状の歪みや結像位置ずれを生じる事
無く結像位置に導き、色ずれの無い良好な画像を容易に
得ることの出来る光照射装置を提供する事を目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
する為の手段として、複数の光線を形成する光形成手段
と、単一の偏向手段を有し前記複数の光線を等速で走査
する走査手段と、この走査手段による複数の走査光線の
各走査光線毎に設けられ前記各走査光線をそれぞれ異な
る結像位置に導く複数の反射ミラーと、前記任意の走査
光線に対する前記複数の反射ミラーの内の少なくとも１
対の反射ミラーを前記走査手段による走査面を介して対
向するよう支持すると共に、前記複数の走査光線に対す
る全ての反射ミラーを反射面を位置決め基準として支持
する支持手段とを設けるものである。

【０００８】又本発明は上記課題を解決するための手段
として、複数の光線を形成する光形成手段と、単一の偏
向手段を有し前記複数の光線を等速で走査する走査手段
と、この走査手段による複数の走査光線の各走査光線毎
に設けられ前記各走査光線をそれぞれ異なる結像位置に
導く複数の反射ミラーと、この複数の反射ミラーの長手
方向と垂直な複数の開口部を有し、この開口部から前記
反射ミラーを挿入して前記開口部の開口面と前記反射ミ
ラーの反射面とを当接後固定する事により、前記任意の
走査光線に対する前記複数の反射ミラーの内の少なくと
も１対の反射ミラーを前記走査手段による走査面を介し
て対向するよう支持すると共に、前記複数の走査光線に
対する全ての反射ミラーを反射面を位置決め基準として
支持する光学フレームとを設けるものである。

【０００９】上記構成により本発明は、複数の反射ミラ
ーにて複数の光線を互いに干渉する事無く又位置ずれを
生じる事無く結像位置に導き良好な画像を得るものであ
り、且つ支持手段に反射ミラーを容易に取着可能とする
事により組立性向上を図るものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下本発明を図１乃至図３に示す
実施の形態を参照して説明する。図１はカラープリンタ
の結像位置３０ａ〜３０ｄに設けられる感光体３０に黒
（ＢＫ）、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の４色の各色
成分毎の４つの画像データを形成する光照射装置である
マルチビーム光走査装置２０を示すもので、単一ユニッ
トを構成する光学フレーム２１内には、各色成分毎の画
像データに対応する４本のレーザ光２７ａ〜２７ｄを発
生する４個の半導体レーザ素子２２、走査手段であり各
半導体レーザ素子２２から出射された各レーザ光２７を
所定の線速度で偏向する単一の偏向手段であるポリゴン
ミラー２３及び偏向後の各レーザ光２７ａ〜２７ｄを集
光する単一の第１の結像レンズ２４及び第２の結像レン
ズ２６、各色成分毎に各レーザ光２７ａ〜２７ｄを分離
し、各々所定の結像位置３０ａ〜３０ｄにレーザ光２７
ａ〜２７ｄを導く複数の第１乃至第３の反射ミラー２８
ａ、２８ｂ、２８ｃが設けられている。

【００１１】各半導体レーザ素子２２とポリゴンミラー
２３との問には、半導体レーザ素子２２からのレーザ光
２７の断面ビームスポット形状を所定の形状に整える偏
向前光学系３１が配置され、ポリゴンミラー２３と感光
体３０との間には、第１の結像レンズ２４、第２の結像
レンズ２６、複数の反射ミラー２８ａ、２８ｂ、２８ｃ
及び防塵ガラス３２からなり、ポリゴンミラー２３を介
して偏向された各色成分毎のレーザ光２７を、感光体３
０の所定の位置に、おおむね等速直線状に結像させる偏
向後光学系３３が配置されている。

【００１２】半導体レーザ素子２２は、自己発熱し、こ
れによるケース温度の上昇がレーザ寿命あるいは発振効
率の低下に影響することから、アルミニウム等の放熱性
の良い支持部材２２ａに固定させている。

【００１３】次に偏向前光学系３１及び偏向後光学系３
３について詳述する。尚各色成分毎に用いられる偏向前
光学系３１及び偏向後光学系３３は同一構造である事か
ら、任意の色成分に関する偏向前光学系３１及び偏向後
光学系３３を用いて説明する。

【００１４】偏向前光学系３１の有限焦点レンズ３４
は、非球面ガラスレンズもしくは、球面ガラスレンズに
ＵＶ硬化プラスチックで非球面を貼りあわせたものによ
り形成される。また有限焦点レンズ３４は、アルミダイ
カスト（ＡＤＣ１２）と実質的に熱膨張率の等しい材質
によって形成された鏡筒（図示せず）もしくはレンズ保
持リング（図示せず）を介して、有限レンズ保持部材３
６に光軸方向に焦点調整可能に取り付けられている。有
限焦点レンズ３４を保持する図示しない鏡筒もしくはレ
ンズ保持リングは、弾性部材にて有限レンズ保持部材３
６に設けられた基準平面に押し付けられ、焦点調整後の
有限焦点レンズ３４の固定を確実にし、焦点の経時変化
の少ないＵＶ硬化接着材にて固定させている。半導体レ
ーザ素子２２を固定する支持部材２２ａは、有限レンズ
保持部材３６に対して、半導体レーザ素子２２と有限焦
点レンズ３４の光軸を同軸上に調整可能な構造となって
いる。

【００１５】偏向前光学系３１のハイブリットシリンダ
レンズ３７は、 ポリメチルメタクリル（ＰＭＭＡ ）等
の材質により形成されるプラスチックシリンダレンズ及
びＦＤ１５等のガラス材質により形成されるガラスシリ
ンダレンズとを含み、両シリンダレンズは、副走査方向
に関して実質的に同一の曲率が与えられている。両シリ
ンダレンズは、有限レンズ保持部材３６と実質的に熱膨
張係数の等しい材質によって形成されたシリンダレンズ
保持部材３８に、弾性部材もしくはＵＶ接着材にて固定
されている。シリンダレンズ保持部材３８はシリンダレ
ンズ光軸方向にガイド３８ａがあり移動調整可能となっ
ている。更にシリンダレンズ保持部材３８は、ガイド３
８ａを軸として回転調整可能な構造となっていて、回転
調整後は、弾性部材付き止めネジ（図示せず）にて固定
される。

【００１６】偏向前光学系３１の有限焦点レンズ３４と
ハイブリットシリンダレンズ３７との間には、レーザ光
２７を所定の形状に整えるアパーチャ４０が設けられて
いる。アパーチャ４０は、厚さ０．１ｍｍの薄板からな
りレーザ光通過部の窓形状が、主走査方向に１１ｍｍ、
副走査方向に３．４ｍｍの長方形穴形状となっている。
また、このアパーチャ４０には位置決め用の凸部（図示
せず）があり、有限レンズ保持部材３６に設けられた位
置決め用の凹部（図示せず）に嵌合され、主走査方向、
副走査方向に位置決め固定されている。アパーチャ４０
の窓より外側に照射される光は、このアパーチャ４０に
よって遮光され窓により規制される所定形状のレーザ光
２７だけが通過しハイブリットシリンダレンズ３７ヘ導
かれる。

【００１７】次にポリゴンミラー２３は、アルミニウム
（Ａｌ）からなり、８面の平面反射鏡が正８角形状に配
置された多面鏡本体と、この多面鏡本体を一定の速度で
所定の方向に等速回転させるモータとから構成されてい
る。また、多面鏡本体の各平面反射鏡は、多面鏡本体が
回転される方向を含む面と直交する面に沿って切り出さ
せた後に切断面に、酸化シリコン（Ｓｉ０2）等の表面
保護層を蒸着して形成される。

【００１８】次に偏向後光学系３３は、ポリゴンミラー
２３により感光体３０上にて偏向走査されるレーザ光２
７の主走査方向である、感光体３０の幅方向全域で、ポ
リゴンミラー２３の各反射鏡にて偏向された４本のレー
ザ光２７ａ〜２７ｄに所定の収差特性を与えるととも
に、それぞれのレーザ光２７ａ〜２７ｄの結像位置の変
動を一定の範囲に抑えるための第１及び第２の結像レン
ズ２４、２６を有している。

【００１９】第１及び第２の結像レンズ２４、２６は、
ポリメチルメタクリル（ＰＭＭＡ）等の樹脂材質により
形成されている。第１及び第２の結像レンズ２４、２６
は、レンズ光軸のレンズ長手方向の中心を基準面とする
凸部がレンズ短手方向の下面にあり、光学フレーム２１
に形成される凹部２１ａ、２１ｂに嵌合され主走査方向
の位置決めが成されている。

【００２０】尚第１及び第２の結像レンズ２４、２６の
成形時、レンズ成形金型の構造上、成形後の型開き時に
レンズ成形品が金型からスムーズに取り出せるように押
し出しピンを有する成形品押し出し機構があり、この押
し出しピンにより押し出すタイミングがレンズ成形品の
完全に固まる前であるため、押し出しピンの跡がレンズ
成形品に形成される。

【００２１】更にポリメチルメタクリル（ＰＭＭＡ ）
等の樹脂材料を流し込むいわゆる成形ゲートがレンズ長
手方向端部にある場合、レンズ長手方向の両端で夫々樹
脂材料の固まる時間に差を生じレンズの反りが発生す
る。このレンズの反りは、走査光線の等速性の補正に悪
影響を及ぼし、いわゆる色ムラの原因となりそのままで
は均一なカラー画像が得られ無いことから、この問題を
解決するため、光学フレーム２１の基準面に対してレン
ズを均一に押し付けることが出来るように、レーザ光通
過部に窓４１ａ、４１ｂを切欠いた箱型押し付け部材４
１にて、第１の結像レンズ２４の出射面側、第２のレン
ズ２６の入射面側を同時に押し付ける構造となってい
る。尚この箱型押し付け部材４１により、第１の結像レ
ンズ２４の出射面側及び、第２のレンズ２６の入射面側
間の距離が一定に保たれることとなる。但し箱型押し付
け部材４１は、押し出しピンの跡部近傍（一般に凸部と
凹部からなる）を押し付けない形状とされている。

【００２２】次に偏向後光学系３３の第１乃至第３の反
射ミラー２８ａ、２８ｂ、２８ｃについて述べる。第１
乃至第３の反射ミラー２８ａ、２８ｂ、２８ｃは第２の
結像レンズ２６から感光体３０に達するまでの間に設け
られ、第２の結像レンズ２６を通過し分解したレーザ光
２７ａ〜２７ｄを各結像位置３０ａ〜３０ｄに導くよう
に光学フレーム２１に配置されている。但し黒（ＢＫ）
画像用のレーザ光２７ａには第２、第３の反射ミラー２
８ｂが無く、黒（ＢＫ）画像用のレーザ光２７ａは第１
の反射ミラー２８ａによってのみ結像位置３０ａに導か
れる。

【００２３】ここで第２の結像レンズ２６を通過した各
色成分毎の４本のレーザ光２７ａ〜２７ｄの副走査方向
の距離が０．５ｍｍ程度しかないことから、これら４本
のレーザ光２７ａ〜２７ｄを分解するために、各色成分
毎の第１の反射ミラー２８ａは互いに他のレーザ光を干
渉しないよう、夫々高さを０．５ｍｍづつずらして副走
査方向の位置決めを行っている。更に、第１の反射ミラ
ー２８ａにより分解された各レーザ光２７ａ〜２７ｄを
相互に干渉する事無く各結像位置３０ａ〜３０ｄにある
感光体３０に導くために、第２の反射ミラー２８ｂを、
第２の結像レンズ２６から第１の反射ミラー２８ａに至
るレーザ光２７の走査面を介して第１の反射ミラー２８
ａと対向する位置に配置している。

【００２４】又、第３の反射ミラー２８ｃは、ミラー長
手方向の一端を支点として、他端を反射面と垂直な方向
に精密に移動可能な構造となっている。この第３の反射
ミラー２８ｃの精密な移動は、図示しないステッピング
モータ、ウォームギア、ホイールギア、さらに直動方向
のネジの組み合わせにより実現され、これにより４本の
レーザ光２７ａ〜２７ｄの走査方向の平行度を調整可能
とし、色ずれを防止することとなる。

【００２５】これら反射ミラー２８ａ〜２８ｃを支持す
るため、光学フレーム２１には各反射ミラー２８ａ、２
８ｂ、２８ｃの断面より面積の大きい開口部４４が形成
されている。そして組立時、第１乃至第３の全ての反射
ミラー２８ａ、２８ｂ、２８ｃは、矢印ｖ方向で示す様
に光学フレーム２１の側面から開口部４４に挿通され、
開口部４４内にて反射面を位置決め基準として配置され
た後、弾性材もしくは接着剤からなる固定部材（図示せ
ず）により光学フレーム２１に固定される。

【００２６】又４７は４本のレーザ光２７ａ〜２７ｄの
水平同期を取るための単一の水平同期検出器、４８は水
平同期用の単一の折り返しミラーである。

【００２７】次に作用について述べる。カラープリント
開始により各半導体レーザ素子２２は、入力される画像
データに従い各色成分毎に水平方向である主走査方向及
び垂直方向である副走査方向に異なる発光角を有する色
成分毎のレーザ光２７を発光する。このレーザ光２７
は、同軸上に配置された有限焦点レンズ３４を通過し、
主走査方向及び副走査方向に異なる断面形状を有した集
束光となり、さらにアパーチャ４０により所定形状に形
成された後、ハイブリットシリンダレンズ３７によって
副走査方向に収束性を増し各色成分毎に副走査方向がず
れた状態でポリゴンミラー２３に照射される。

【００２８】次いでレーザ光２７は、ポリゴンミラー２
３にて偏向後、副走査方向に所定の間隔をもって第１の
結像レンズ２４更に第２の結像レンズ２６に入射され
て、所定の収差特性を与えられた後、各色成分毎に副走
査方向に０．５ｍｍ程度の間隔を有した状態で夫々第１
の反射ミラー２８ａに照射される。この後、黒（ＢＫ）
画像用のレーザ光２７ａはそのまま第１の反射ミラー２
８ａから結像位置３０ａへ導かれる。一方、赤（Ｒ）、
緑（Ｇ）、青（Ｂ）画像用のレーザ光２７ｂ〜２７ｄ
は、走査面を介し夫々第１の反射ミラー２８ａと対向さ
れる第２の反射ミラー２８ｂに照射され、更に第３の反
射ミラー２８ｃから夫々の結像位置３０ｂ〜３０ｄに導
かれ、感光体３０を走査し画像を形成する。この後図示
しない画像形成手段による現像、転写、定着工程を経て
所定の用紙等にカラープリントを完成される。

【００２９】この様に構成すれば、マルチビーム光走査
装置２０は、組立時にあっては、第１乃至第３の反射ミ
ラー２８ａ、２８ｂ、２８ｃを光学フレーム２１の側面
から開口部４４に挿通後、全ての反射ミラー２８ａ、２
８ｂ、２８ｃを反射面を位置決め基準として光学フレー
ム２１に容易に取着固定出来るので、良好な組立性を得
られる。しかも全ての反射ミラー２８ａ、２８ｂ、２８
ｃがその反射面を位置決め基準としている事から、反射
ミラー２８ａ、２８ｂ、２８ｃはその厚さのバラツキに
かかわらず、高い反射位置精度を得られ、色ずれの無い
良好な表示品位を得られる。又、第１の反射ミラー２８
ａと第２の反射ミラー２８ｂとを、走査面を介して対向
配置する事から４本のレーザ光２７ａ〜２７ｄは互いに
他を干渉する事無く良好な画像を得られる。

【００３０】更に反射ミラー２８ａ、２８ｂ、２８ｃ
を、半導体レーザ素子２２、ポリゴンミラー２３ａ、第
１及び第２の結像レンズ２４、２６を支持する光学フレ
ーム２１に取着して、半導体レーザ素子２２、ポリゴン
ミラー２３ａ、第１及び第２の結像レンズ２４、２６と
同一ユニット内に組込める事から、反射ミラー２８ａ、
２８ｂ、２８ｃは、組立精度にかかわらず良好な位置決
め精度を得られ、表示品位の向上を図れる。また各反射
ミラーを光学フレームの上下両方向から取り付ける装置
のように光学フレームに複数の穴を形成する必要が無
く、振動や変形に対して強い光学フレーム２１を得ら
れ、レーザ光の形状の歪みや走査位置ずれを防止出来る
ことからも、色ずれの無い良好な表示品位を得られる。

【００３１】尚、本発明は上記実施の形態に限られるも
のではなく、その趣旨を変えない範囲での変更は可能で
あって、例えば光学フレームは、光形成手段、走査手段
と共に反射ミラーを支持し、これらを全て単一ユニット
化出来る物であれば、その形状は任意である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、反
射ミラーの厚さのバラツキにかかわらず、高い反射位置
精度を得られ色ずれを防止出来る。又副走査方向におけ
る線間距離が小さいにもかかわらず、反射ミラーにて光
線を導く間に複数の光線が干渉する事が無く、良好なカ
ラー画像を得られる。更に支持部材への反射ミラーの固
定が容易であり、良好な組立性を得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態のマルチビーム光走査装置
を示す概略上面図である。

【図２】本発明の実施の形態のマルチビーム光走査装置
を側面から見た概略説明図である。

【図３】本発明の実施の形態の光学フレームに反射ミラ
ーを取り付ける状態を示す一部斜視図である。

【図４】従来の光照射装置を示す概略上面図である。

【図５】従来の光走査装置を側面から見た概略説明図で
ある。

【符号の説明】

２０…マルチビーム光走査装置 ２１…光学フレーム ２２…半導体レーザ素子 ２３…ポリゴンミラー ２４…第１の結像レンズ ２６…第２の結像レンズ ２７ａ〜２７ｄ…レーザ光 ２８ａ〜２８ｃ…第１乃至第３の反射ミラー ３０…感光体 ３０ａ〜３０ｄ…結像位置 ３１…偏向前光学系 ３２…防塵ガラス ３３…偏向後光学系 ３４…有限焦点レンズ ３６…有限レンズ保持部材 ３７…ハイブリットシリンダレンズ ３８…シリンダレンズ保持部材 ４０…アパーチャ ４１…箱型押し付け部材

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C362 BA52 BA83 BA87 BA90 CA22 CA39 DA04 2H045 AA01 BA22 BA32 DA02 DA04 5C072 AA03 BA04 BA19 DA04 DA18 DA21 HA02 HA06 HA08 HA13 QA14 QA17

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の光線を形成する光形成手段と、 単一の偏向手段を有し前記複数の光線を等速で走査する
   走査手段と、 この走査手段による複数の走査光線の各走査光線毎に設
   けられ前記各走査光線をそれぞれ異なる結像位置に導く
   複数の反射ミラーと、 前記任意の走査光線に対する前記複数の反射ミラーの内
   の少なくとも１対の反射ミラーを前記走査手段による走
   査面を介して対向するよう支持すると共に、前記複数の
   走査光線に対する全ての反射ミラーを反射面を位置決め
   基準として支持する支持手段とを具備することを特徴と
   する光照射装置。
2. 【請求項２】 複数の光線を形成する光形成手段と、 単一の偏向手段を有し前記複数の光線を等速で走査する
   走査手段と、 この走査手段による複数の走査光線の各走査光線毎に設
   けられ前記各走査光線をそれぞれ異なる結像位置に導く
   複数の反射ミラーと、 この複数の反射ミラーの長手方向と垂直な複数の開口部
   を有し、この開口部から前記反射ミラーを挿入して前記
   開口部の開口面と前記反射ミラーの反射面とを当接後固
   定する事により、前記任意の走査光線に対する前記複数
   の反射ミラーの内の少なくとも１対の反射ミラーを前記
   走査手段による走査面を介して対向するよう支持すると
   共に、前記複数の走査光線に対する全ての反射ミラーを
   反射面を位置決め基準として支持する光学フレームとを
   具備することを特徴とする光照射装置。
3. 【請求項３】 光学フレームが全ての反射ミラーと共に
   光形成手段及び走査手段を一体支持する事を特徴とする
   請求項２に記載の光照射装置。