JP2003255248A - マルチビーム光源装置及びそれを用いた走査光学装置 - Google Patents
マルチビーム光源装置及びそれを用いた走査光学装置Info
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Abstract
く位置決めすることにより、同期検知手段が確実にレー
ザ光束を検知できるようなマルチビーム光源装置及びそ
れを用いた走査光学装置を提供する。 【解決手段】半導体レーザ光源9aとコリメータレンズ
9cを位置決め保持するホルダ9bと、ホルダ9bに固
定された半導体レーザの駆動制御部を有する回路基板9
dと、回路基板9d上に搭載された同期検知器18とを
有するマルチビーム光源装置において、同期検知器18
の少なくとも一部を前記ホルダ9bに係合することによ
り位置決め保持し、更に、前記レーザ光の入射側で前記
同期検知器18と対向する位置に同期検知器18にレー
ザ光を集光する光学素子17を設け、光学素子17を前
記ホルダ9bに係合させて位置決め保持する構成とし
た。
Description
タやレ−ザファクシミリ等の画像形成装置に用いられる
走査光学装置に関するものである。
学装置の斜視図を示し(例えば特開2000−1316
34参照)、半導体レーザユニット101の前方の光路
上には、シリンドリカルレンズ102、回転多面鏡10
3、回転多面鏡103を回転駆動するモータ104が順
次に配列され、回転多面鏡103の反射方向の光路上に
は、Fθレンズ105、感光体ドラム106が配列され
ている。また、感光体ドラム106の有効画像領域外で
偏向走査されるレーザ光束の一部の光路上には同期検知
用光学系107と同期検知規制部101eと同期検知器
108が設けられている。同期検知器108は半導体レ
ーザ光源101aが搭載された回路基板101bと同一
基板に搭載されており、これにより同期検知器108専
用の別体の回路基板を設ける必要がない。別体の回路基
板を設けると部品点数の増大と基板が複数にわたるため
電気回路基板が複雑になり、配線を取り回す作業が増え
るなど、コストアップの要因となるため、一つの改善手
段として特開2000−131634が提案されてい
る。
ザ光源101aと半導体レーザ光源101aを発光させ
るための回路基板101dとレーザホルダ101bとコ
リメータレンズ101cから成っており、半導体レーザ
光源101aは光軸Lとレーザホルダ101bとが同心
になるようにレーザホルダ101bに圧入されている。
またレーザホルダ101bの先端には半導体レーザ光源
101aからのレーザ光を平行光または収束光とするコ
リメータレンズ101cが内蔵されている。
レーザ光束は、コリメータレンズ101cによって平行
光束または収束光束に変えられ、シリンドリカルレンズ
102によって回転多面鏡103上に線状に結像する。
そして、このレーザ光束は回転多面鏡103をモータ1
04により回転させることによって偏向され、Fθレン
ズ105によって感光体ドラム106上に結像走査され
る。回転多面鏡103の回転によって、感光体ドラム1
06においては光束による主走査が行われ、また感光体
ドラム106がその円筒の軸線まわりに回転駆動するこ
とによって副走査が行われる。このようにして感光体の
表面には静電潜像が形成される。
おいて反射される光束が感光体ドラム106上において
スポットを形成するように集光され、またスポットの走
査速度が等速に保たれるように設計されている。このよ
うなFθレンズ105の特性を得るために、Fθレンズ
105は球面レンズもしくはトーリックレンズ105a
とトーリックレンズ105bの2つのレンズで構成され
ている。
領域外の部分を利用して、同期検知用光学系107に入
射する。同期検知用光学系107は主走査断面内と副走
査断面内にそれぞれ独立した焦点距離を有しており、該
主走査断面内と副走査断面内にそれぞれに対して同期検
知規制部101eに集光するよう適したパワーが与えら
れている。同期検知規制部101eを通過したレーザ光
束は同期検知器108に検知され、書き出し位置調整が
行われる。
査光学装置では、複数のレーザ光束を同時に書き込む方
式を採用して記録速度を上昇させている。このような走
査光学装置においては、マルチビーム光源ユニットを有
しており、マルチビーム光源は複数の発光点を光軸Lに
直交する面にアレイ状に配置され、発光点からは複数本
のレーザ光が同時に出射されるようになっている。ま
た、光軸Lは複数のレーザ光の仮想中心軸であり、マル
チビーム光源は光軸Lとレーザホルダ101bとが同心
になるようにレーザホルダ101bに圧入されている。
マルチビーム光源の複数の発光点を副走査方向に縦に並
べて配置すると、感光体ドラム106上で副走査方向の
それぞれの線の間隔が記録密度よりも大幅に開いてしま
う。
置し、その傾斜角度を所定の値に調整することによって
感光体ドラム106上の副走査方向の各線の間隔を記録
密度に合わせて、正確な調整を行っている。
シリンドリカルレンズ102、回転多面鏡103、回転
多面鏡103を回転駆動するモータ104、Fθレンズ
105、同期検知用光学系107を収容する図示しない
光学箱に取り付ける際に、マルチビーム光源ユニットを
光軸Lの回りに回転調整することにより、感光体ドラム
106上に走査される複数本のレーザ光束の副走査方向
間隔を所定の間隔に調整する。
は、部品点数の削減やコストダウンのために半導体レー
ザ光源101aを発光させるための回路基板101d上
に配した工夫がなされているが、マルチビーム光源ユニ
ットの場合、複数の光源により副走査方向に間隔をおい
て同時に書き込みを行っていくために、その間隔を調整
する手段としてマルチビーム光源ユニットを光軸Lを回
転軸として回転させている。
中心として回転してしまい、レーザ光束が同期検知器1
08に検知されない恐れがあった。そこで特願番号20
01−231242では、光学素子を同期検知規制部1
01eと同期検知器108の間に追加し、マルチビーム
光源ユニットに一体に保持することによりマルチビーム
光源ユニットを回転調整する際にも同期検知器108と
一体に回転移動させることにより、回転調整後もレーザ
光束が同期検知器108に検知されるような構成を提案
している。
成装置に使用される走査光学装置では、複数のレーザ光
束を同時に書き込む方式を採用して記録速度を上昇させ
ているが、更なる高速化に向けて回転多面鏡103も高
速回転で回転している。したがって例えば2ビーム光源
の場合、最初のレーザ光束が同期検知器108に検知さ
れてから次のレーザ光束が同期検知器108に検知され
るまでの時間は、回転多面鏡103が高速で回転する程
短い時間になる。この場合、同期検知器108は高速な
応答性のものが必要となり、そのためにはレーザ光束の
受光面はなるべく小さなものが要求される。
マルチビーム光源ユニットの回転調整後もレーザ光束が
同期検知器108に確実に検知されるためには、同期検
知器108にレーザ光束を導光するための光学素子と同
期検知器108の相対位置関係が重要である。
は、同期検知器108に対する光学素子の位置はそれほ
ど厳密でなくても良いが、同期検知器108の受光面が
小さい場合は、同期検知器108と光学素子の相対位置
は精度良く位置決めされていないと同期検知器108で
レーザ光束が検知できないおそれがある。
鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、
同期検知手段と光学素子との相対位置を精度良く位置決
めすることにより、同期検知手段が確実にレーザ光束を
検知できるようなマルチビーム光源装置及びそれを用い
た走査光学装置を提供することにある。
に、本発明は、画像情報に応じて各々独立に変調された
レーザ光を発振する複数の発光点を有する半導体レーザ
と、該半導体レーザから出射されたレーザ光を略平行光
とするコリメータレンズと、該半導体レーザと該コリメ
ータレンズを位置決め保持するホルダと、該ホルダに固
定された半導体レーザの駆動制御部を有する回路基板
と、該回路基板上に搭載された同期検知手段とを有する
マルチビーム光源装置において、前記同期検知手段の少
なくとも一部を前記ホルダに係合することにより位置決
め保持し、更に、前記レーザ光の入射側で前記同期検知
手段と対向する位置に該同期検知手段にレーザ光を集光
する光学素子を設け、該光学素子を前記ホルダに係合さ
せて位置決め保持する構成としたことを特徴とする。
電変換部と、該光電変換部を保護し精度良く形成された
パッケージ部を有し、該パッケージ部の少なくとも一部
を前記ホルダに係合することにより位置決め保持するこ
とが好ましい。
チビーム光源装置と、マルチビーム光源装置より出射さ
れたレーザ光を偏向走査する偏向手段と、偏向手段によ
って偏向走査されたレーザ光を被走査面上に集光する結
像光学系と、前記同期検知手段にレーザ光を導光する同
期検知用光学系と、前記マルチビーム光源装置と前記偏
向手段と前記結像光学系と前記同期検知用光学系とを収
容する光学箱とを有し、マルチビーム光源装置を前記半
導体レーザから出射されたレーザ光の光軸周りに回転可
能で光学箱に任意の角度で取付けられていることを特徴
とする。
期検知用光学系との間に配置されて同期検知手段へのレ
ーザ光の入射を規制する同期検知規制部を有することが
好ましい。
光源装置において同期検知手段と光学素子を精度良く位
置決めすることが可能であるため、マルチビーム光源装
置を回転調整しても確実にレーザ光を光学素子を介して
同期検知手段へ導光することができる。
いて説明する。
4、図5は、本発明の実施の形態1に係る走査光学装置
の構成図等であり、図1は斜視図、図2、図3はマルチ
ビーム光源ユニットを回転調整した際の同期検知器まで
の光路を示した図、図4は同期検知器の位置決め手段を
示した図、図5はマルチビーム光源ユニットの斜視図で
ある。
て、本実施例の走査光学装置の実施例を記述する。
光源ユニット9と、このマルチビーム光源ユニット9よ
り出射されたレーザ光を偏向走査する偏向手段としての
回転多面鏡12と、この回転多面鏡12によって偏向走
査されたレーザ光を被走査面上に集光する結像光学系と
してのfθレンズ14と、マルチビーム光源ユニット9
の同期検知器18にレーザ光を導光する同期検知用光学
レンズ15とを有し、これらマルチビーム光源ユニット
9,前記回転多面鏡12,Fθレンズ14および同期検
知用光学レンズ15が光学箱16に収容されている。
に応じて各々独立に変調されたレーザ光を発振する複数
の発光点を有するマルチビーム光源9aと、マルチビー
ム光源9aから出射されたレーザ光を略平行光とするコ
リメータレンズ9cと、マルチビーム光源9aとコリメ
ータレンズ9cを位置決め保持するホルダとしてのレー
ザホルダ9bと、レーザホルダ9bに固定されたマルチ
ビーム光源9aの駆動制御部を有する回路基板9dと、
回路基板9d上に搭載された同期検知器18とを有する
構成となっている。
ーザホルダ9bに係合することにより置決め保持され、
更に、前記レーザ光の入射側で前記同期検知器18と対
向する位置に同期検知器18にレーザ光を集光する光学
素子17が設けられ、この光学素子17をレーザホルダ
9bに係合させて位置決め保持する構成となっている。
光電変換部18aと、この光電変換部18aを保護し精
度良く形成されたパッケージ18bを有し、このパッケ
ージ18bの少なくとも一部が前記レーザホルダ9bに
係合することにより位置決め保持する。
のレーザ光が同時に出射され、コリメータレンズ9cに
よってレーザ光を平行光または収束光として、シリンド
リカルレンズ10によって副走査方向のみ収束し、開口
絞り11を通って光束幅が制限されて、偏光手段として
の回転多面鏡12の偏向反射面上において主走査方向に
長く伸びる焦線状に結像する。
面鏡12の近傍に配置されており、これにより回転多面
鏡12の偏向反射面上での光束の不一致を低減し、走査
線間での収差の発生度合いを極力差が出ないようにして
いる。そして回転多面鏡12によって反射され偏向走査
された光束は、Fθレンズ14によって感光体ドラム上
にスポット状に集光して一定速度で走査される。
たレーザ光は、回転多面鏡12で反射され画像領域に入
る前に同期検知用光学系15を通過し、同期検知規制部
16aを主走査方向に通過し光学素子17を介して同期
検知器18で検知される。同期検知は各光束それぞれに
ついて独立に行い、その検知信号から所定の遅延時間後
を主走査方向の書き出し開始位置とする。
の走査線間隔を所定の間隔に調整する必要があるためマ
ルチビーム光源ユニット9は光軸Lを中心に回転調整さ
れた後、走査光学装置の各部品を収容する光学箱16に
図示しないネジ等で組み付けられる。このとき同期検知
器18はマルチビーム光源9aを発光させるための回路
基板9d上に搭載されており、マルチビーム光源ユニッ
ト9と一体となっているため光軸Lを中心として回転し
た位置で光学箱16に組み付けられる。
た場合、同期検知規制部16aを主走査方向に通過した
レーザ光束は同期検知器18に入らない場合があり、同
期信号(書き出し位置信号)を得ることができなくな
る。
号を検知する場合、高速な応答性を有したものが要求さ
れる。そのため同期検知器受光面の面積はなるべく小さ
くするのが良い。例えば、同期検知器受光面の大きさが
φ1mm、光軸Lからセンサ受光面までの距離が20m
mとすると、マルチビーム光源ユニット1を光軸L周り
に約1.5°回転させると同期検知器受光面が約0.5
2mm(20×tan1.5°)ほど副走査方向に移動
してしまいレーザ光束が同期検知器受光面に入らず、書
き出し位置信号を検知できなくなる。
差、あるいは収差から発生する集光位置のずれなどから
設計上の角度に配置されず、ピッチ間隔がずれてしまう
ことが起こる。これを調整するためにマルチビーム光源
9aを保持しているマルチビーム光源ユニット9を光軸
周りに回転させ微調する手法をとっているが、その回転
調整量のばらつきはおよそ±3°程度であるため、組立
てラインにおいては光学素子17がないと同期検知がで
きない走査光学装置が発生し、歩留まりの向上を妨げる
こととなる。
レーザホルダ9bに一体に保持した構成で、マルチビー
ム光源ユニット9を回転調整した際の同期検知器18ま
での光路を示す。
ット9を回転調整しない場合、同期検知規制部16aを
通過したレーザ光束は光学素子17の光軸を通過し、同
期検知器18で検知される。
調整した後の状態を示し、同期検知規制部16aを通過
したレーザ光束は光学素子17の光軸外(図では下側)
に入射された場合を示している。このとき、光学素子1
7と同期検知器18の相対位置関係は回転調整前と同じ
であり、光学素子17は光学素子17へ入射するレーザ
光束に対して光軸と垂直方向に平行に移動しただけであ
るため、レーザ光束は光学素子17の集光機能によって
同期検知器18に集光される。したがって同期検知器1
8と光学素子17が一体となって回転するため、マルチ
ビーム光源ユニット9の回転調整後も同期検知器18で
レーザ光束を検知することができる。
で形成されており、レーザ光束が同期検知用光学系15
で集光される位置に配置されている。レーザ光束の集光
点に同期検知規制部16aを配置することにより、同期
検知器18での信号検知タイミングを精度良く検出でき
る。
性が要求されるものは受光面の面積がなるべく小さい方
が良いことを前述したが、この場合、レーザ光束を確実
に受光面で検知するためには、同期検知器18と光学素
子17の相対位置関係が重要であり精度良く位置決めす
る必要がある。図4は同期検知器18の主走査断面を示
した図である。同期検知器18は、レーザ光束を検知す
る光電変換部(受光面)18aと光電変換部18aを保
護し光電変換部18aから位置精度良く形成された透明
な樹脂部(パッケージ部)18bを有している。
に対する位置決めは、同期検知器18を半田付けした回
路基板9dをレーザホルダ9bに係合して行っている場
合があったが、同期検知器18の足(端子)と回路基板
9dの半田付け部は作業性の観点からガタの多い係合を
行っており、同期検知器18が回路基板9dに対してあ
まり位置精度の良い状態では半田付けされていなかっ
た。そのため回路基板9dをレーザホルダ9bに係合し
て位置決めを行う方法では、レーザホルダ9bに対して
同期検知器18が精度良く位置決めされる保証はなかっ
た。
ら位置精度良く形成されたパッケージ部18bのテーパ
部を直接レーザホルダ9bに係合させることにより、レ
ーザホルダ9bに対して受光面18aが精度良く位置決
めされる構成とする。回路基板9dは同期検知器18と
レーザホル9bが係合した状態でレーザホルダ9bに図
示しないネジ等によって締結され保持される。同期検知
器18のテーパ部は型抜き上、付いていることが好まし
いが、テーパがない場合はレーザホルダ9b側にテーパ
部を形成し同期検知器18の位置決め時のガイド機能を
持たせても良い。
り、レーザホルダ9bにスナップフィットで保持する手
段を示している。レーザホルダ9bには光軸方向に弾性
変形可能なスナップフィット部9eと9fが形成されて
おり、光学素子17を矢印方向から組み付け、レーザホ
ルダ9bにスナップフィット部9e、9fで付勢するよ
うになっている。光学素子17の光軸方向と垂直面内の
位置は、同期検知器18の受光面18aにレーザ光束が
検知されるよう精度良く位置決めされる必要がある。そ
のため、光学素子17の両脇にはレーザホルダ9bから
位置決めリブ9gと9hを突出させて、その間に光学素
子17を嵌合気味で挿入するようになっている。
めは、光学素子17から半球状の突起部17a、17
b、17c、17dを突出させレーザホルダ9bからは
引掛け部9i、9jを突出させることによって突起部1
7a、17cを引掛け部9i、9jに係合させることに
より行う。スナップフィット部9e、9fは、突起部1
7a、17b、17c、17dの間を対向側から付勢し
ており、光学素子17の光軸方向の位置と光軸と垂直方
向の軸周りの回転を規制している。
の保持方法はスナップフィットに限らず、レーザホルダ
9bまたは光学素子17から位置決め部材を突出させ
て、レーザホルダ9bに対する光学素子17の位置決め
を行い、固定は別体の弾性部材で行ってもよい。更にレ
ーザホルダ9bのスナップフィット部9e、9fは光軸
方向に弾性変形可能な形態としたが、光軸と垂直方向に
弾性変形可能な形態でも良く、その場合は光学素子17
は位置決めリブ9g、9hのどちらかに付勢される構成
となる。
レーザ光束に対する姿勢は、レーザ光束に対して光学素
子17が正対しているとマルチビーム光源への戻り光が
発生する場合があるため、光学素子17はレーザ光束に
対して傾けて配置するのがよい。
検知器18に検知されるレーザ光束がFθレンズ14を
介さない位置に配置されている構成としたが、Fθレン
ズ14を通過したレーザ光束を同期検知器18で検知す
る構成でも良い。図6はその構成を示した走査光学装置
の斜視図である。この図において19は同期検知ミラー
であり、その他の構成は本実施例と同様であり、同じ符
号は同じ部材を表している。同期検知規制部16aはF
θレンズ14の集光点に配置されており、これにより各
々のレーザ光束の書き出し位置の相対ずれ量をなるべく
抑えることができる。
知用光学系15の集光点に同期検知規制部16aが配置
された構成では、各レーザ光束の画像上での書き出し位
置の相対ずれは、Fθレンズ14の焦点距離と同期検知
用光学系15の焦点距離との比率に比例する。例えば上
記比率が3:1の場合、同期検知器18で生じた各レー
ザ光束の検知タイミングの相対ずれ量が、画像上では3
倍の書き出し位置ずれ量となる。しかし同期検知規制部
16aがFθレンズ14の集光点に配置された構成で
は、同期検知規制部16aで生じた各レーザ光束の検知
タイミングの相対ずれ量と画像上での書き出し位置の相
対ずれ量が同じになるため、書き出し位置の相対ずれ量
をなるべく抑えることができる。
部18bの外形を直接レーザホルダ9bに係合させて同
期検知器18をレーザホルダ9bに位置決めし、その対
向側に光学素子17をレーザホルダ9bに位置決めする
ための位置決めリブ9g、9hとスナップフィット9
e、9fを設けることにより、レーザホルダ9bに対す
る同期検知器18と光学素子17の位置を精度良く位置
決めすることが可能となり、加えて同期検知器18と光
学素子17との相対位置を精度良く位置決めすることが
可能となる。したがってマルチビーム光源ユニット9の
回転調整後もレーザ光束を確実に同期検知器18の受光
面18aに取り込むことができる。
態2に係るマルチビーム光源ユニットの斜視図である。
ルダ9bに光学素子17を固定するための接着剤であ
り、その他の構成は実施の形態1と同様であり、同じ符
号は同じ部材を表し説明は省略する。
の形態1と同様にレーザホルダ9bから突出したスナッ
プフィット部9eと9fによってレーザホルダ9bに付
勢されている。マルチビーム光源において、同期検知器
18で各々のレーザ光束を検知する必要がある場合、同
期検知器18は高速な応答性を有したものが要求され
る。
はなるべく小さなものが良い。センサ受光部の大きさが
小さくなると、レーザ光束を同期検知器受光部へ集光さ
せるための光学素子17の同期検知器18に対する位置
決め精度も高精度に行う必要があり、単純に光学素子1
7をレーザホルダ9bに組み付けただけでは位置精度を
出すことが困難になる。
9eと9fでレーザホルダ9bへ付勢した後、光軸方向
と垂直な面内で移動可能な構成として、光学素子17を
通過したレーザ光束が同期検知器18の受光面に全て入
るような位置に光学素子17の位置調整を行い、その位
置で接着剤20a、20bを用いて光学素子17とレー
ザホルダ9bを固定する。接着剤20a、20bは少時
間で硬化する紫外線硬化型接着剤などが良い。
さく光学素子17のレーザホルダ9bへの位置決めが困
難な場合は、光学素子17の位置調整を行い、その後に
光学素子17とレーザホルダ9bを接着剤で固定するこ
とにより、実施例1と同様な構成となり、同様の作用を
得ることができる。
で、以下に記載するような効果を奏する。
レーザ光を同期検知器で確実に検知することが可能なた
め、組立てラインにおいて回転調整量のばらつきによる
歩留まりの悪化をなくすことができより低コストな走査
光学装置を実現できる。また、同期検知器と光学素子を
マルチビーム光源ユニットに精度良く位置決め保持する
ことにより、同期検知器をマルチビーム光源と同一基板
に取付けることができるため、同期検知器専用の回路基
板が必要なく部品点数を削減でき走査光学装置の低コス
ト化を実現できる。
の斜視図である。
ルチビーム光源ユニットを回転調整しない場合の同期検
知器までの光路を示した図である。
ルチビーム光源ユニットを回転調整した場合の同期検知
器までの光路を示した図である。
期検知器の位置決め手段を示した主走査断面図である。
ルチビーム光源ユニットの斜視図である。
ユニットの斜視図である。
Claims (4)
- 【請求項1】画像情報に応じて各々独立に変調されたレ
ーザ光を発振する複数の発光点を有する半導体レーザ
と、該半導体レーザから出射されたレーザ光を略平行光
とするコリメータレンズと、該半導体レーザと該コリメ
ータレンズを位置決め保持するホルダと、該ホルダに固
定された半導体レーザの駆動制御部を有する回路基板
と、該回路基板上に搭載された同期検知手段とを有する
マルチビーム光源装置において、 前記同期検知手段の少なくとも一部を前記ホルダに係合
することにより位置決め保持し、更に、前記レーザ光の
入射側で前記同期検知手段と対向する位置に該同期検知
手段にレーザ光を集光する光学素子を設け、該光学素子
を前記ホルダに係合させて位置決め保持する構成とした
ことを特徴とするマルチビーム光源装置。 - 【請求項2】前記同期検知手段はレーザ光を検知する光
電変換部と、該光電変換部を保護し精度良く形成された
パッケージ部を有し、該パッケージ部の少なくとも一部
を前記ホルダに係合することにより位置決め保持するこ
とを特徴とする請求項1に記載のマルチビーム光源装
置。 - 【請求項3】請求項1または2に記載のマルチビーム光
源装置と、該マルチビーム光源装置より出射されたレー
ザ光を偏向走査する偏向手段と、該偏向手段によって偏
向走査されたレーザ光を被走査面上に集光する結像光学
系と、前記同期検知手段にレーザ光を導光する同期検知
用光学系と、前記マルチビーム光源装置と前記偏向手段
と前記結像光学系と前記同期検知用光学系とを収容する
光学箱とを有し、 前記マルチビーム光源装置を前記半導体レーザから出射
されたレーザ光の光軸周りに回転可能で前記光学箱に任
意の角度で取付けられていることを特徴とする走査光学
装置。 - 【請求項4】前記光学箱は、前記同期検知手段と前記同
期検知用光学系との間に配置されて同期検知手段へのレ
ーザ光の入射を規制する同期検知規制部を有することを
特徴とする請求項3に記載の走査光学装置。
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