JP2004126601A - ２ビーム光走査装置を有する画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】　２ビーム光走査装置において、ビーム合成プリズムの位置精度が悪い、ビーム合成プリズム装置への組み込みの作業性が悪い、不良率が高い等の問題を解決する。
【解決手段】　２ビームを合成するビーム合成プリズムとシリンドリカルレンズとを固定部材に固定し、該固定部材を光走査装置の基台に固定する。
【選択図】　　　　図６

Description

　本発明は、レーザ光を用いた画像形成装置に関し、特に、２個の半導体レーザ発光体を有し、２ビームで同時走査する２ビーム光走査装置を有する画像形成装置に関するものである。

　従来の画像形成装置は、像担持体にレーザビームで書き込み、記録を行なうため、露光用ユニットの光走査光学系において、レーザビームを発生する半導体レーザ発光体と、コリメータレンズ等が一体の単体ユニットで形成され、例えば２ビームを発生させる場合は、前記半導体レーザ発光体と、コリメータレンズ等が一体に形成された単体ユニットを露光用ユニットの光走査光学系に２個設け、調整固定している。又図１に示すように、第２シリンドリカルレンズ８は、レンズのＲ面が徐徐に変化するタイプである為、２ビームの光走査の主走査方向の入射位置が変化すると、２ビームの光走査の副走査結像位置も変化してしまう。従ってプリズムよりなる微調整ユニット１４を設け、微調整ユニット１４で半導体レーザ発光体１Ｂのビームに対し、半導体レーザ発光体１Ａのビームの角度を変化させ、２ビームの位置合わせを行っている。一方、半導体レーザ発光体を設けた単体ユニットを副走査方向に移動調整する手段は、特許文献１で知られている。

　又、２個の半導体レーザ発光体を設け、２ビームの光束の主走査方向と、副走査方向の微調整は、調整専用のプリズムを用いて調整を行っていた。この様な方法として、例えば、副走査方向のピッチ調整を１個のプリズムで行う手段として、特許文献２、半導体レーザ発光体のユニットを位置調整する方法として、特許文献１が各々知られている。又半導体レーザ発光体の光束を有効利用する為、副走査方向にビームを圧縮し、低出力の半導体レーザ発光体を使用する事で原価低減を実現している露光用ユニットの光走査光学系が一般的であり、ビームの圧縮にプリズムを使用する事は周知である。更に２ビームの副ピッチ調整を行う事は特許文献３で開示されている。
特開昭６２−８６３２４号公報 特開昭５８−６８０１６号公報 特開昭６３−５０８０９号公報

　図１に示すように、２ビームを合成するビーム合成プリズムが用いられるが、該ビーム合成プリズムを、露光用ユニットの光走査光学系の一部に接着剤で調整固定したのみでは、配置精度が厳しいため、接着ミスや、接着部の形状面精度が悪い場合、露光用ユニット全体が不良品となり、大きな無駄が発生する。又接着は組み立ての作業性が悪く、接着後の検査を露光用ユニット全体で行う必要があり、検査が大がかりとなる。

　本発明は、２ビーム光走査装置における前記の問題を解決することを目的とする。

　前記の本発明の目的は、下記の発明により達成される。
２個の半導体レーザ発光体と、ビーム整形光学系と、シリンドリカルレンズと、前記半導体レーザ発光体からの２ビームを合成するビーム合成プリズムと、偏向器と、結像光学系とにより像担持体面上に２ラインを同時に走査して書込みを行う２ビーム光走査装置を有する画像形成装置において、前記シリンドリカルレンズと、前記ビーム合成プリズムとを固定部材に固定し、該固定部材を、前記２ビーム光走査装置の基台に固定したことを特徴とする２ビーム光走査装置を有する画像形成装置。

　本発明においては、シリンドリカルレンズとビーム合成プリズムとを固定部材に固定し、該固定部材を光走査装置の基台に固定したので、シリンドリカルレンズとビーム合成プリズムの配置精度がよくない、不良品の発生率が高い、組み立ての作業性が悪い等の問題が一掃され、高精度の光走査装置を高歩留まりで生産することが可能となる。また、生産の作業性を向上することができる。

　以下、本発明の２ビームの光走査光学系ユニットを用いた添付図面に基いて説明する。

　図１は、２ビーム光走査光学系ユニット１の一実施例を示す全体構成図である。

　図１に於いて、１Ａ，１Ｂは半導体レーザ発光体、２Ａ，２Ｂはコリメータレンズ（ビーム整形用光学系）、１４，１５は主走査と、副走査調整用のプリズムである。３はビーム合成プリズム、５は第１シリンドリカルレンズ、６はポリゴンミラー、７はｆθレンズ、８は第２シリンドリカルレンズ、９はミラー、１０は感光体ドラムをそれぞれ示している。なお、１１はタイミング検出用のミラー、１２は同期検知器、１３は上記ポリゴンミラー６の駆動モータである。半導体レーザ発光体１Ａから出射したビームＬ₁は、コリメータレンズ２Ａにより平行光になり、次いでビーム合成プリズム３に入射する。前記半導体レーザ発光体１Ａに対して直交配置された半導体レーザ発光体１Ｂから出射したビームＬ₂も同様に、コリメータレンズ２Ｂにより平行光となり、その後、ビーム合成プリズム３に入射する。なお、この半導体レーザ発光体１Ｂから出射したビームは、副走査方向に対して、前記半導体レーザ発光体１Ａから出射したビームと所定のピッチだけずらせて配置してある。上記両ビームは第１結像光学系の第１シリンドリカルレンズ５を経てポリゴンミラー６に入射する。この反射光は、ｆθレンズ７、第２シリンドリカルレンズ８から成る第２結像光学系を透過し、反射ミラー９を介して感光体ドラム１０面上に、所定のスポット径で、副走査方向に所定ピッチずれた状態で、２ライン同時に走査する。なお、主走査方向は図示しない調整機構により、既に微調整してある。

　１ライン毎の同期検知は、走査開始前の光束をミラー１１を介して同期検知器１２に入射させる。

　図２は前記２ビーム光走査光学系ユニット１の平面図で、画像形成装置１１３に設けた基台１１１には半導体レーザ発光体１Ａ，１Ｂ、コリメータレンズ２Ａ，２Ｂを設けたケーシング２０１，２０１Ａを図示のように配置し、各々ビームＬ₁，Ｌ₂を９０°の角度で発射している。前記ケーシング２０１，２０１Ａは、角度変更部材２１５，２１５Ａに載置され、該角度変更部材２１５，２１５Ａは、基台１１１上で主走査方向に平行移動する平行移動部材１２４，１２４Ａ上に載置されて居る。更に前記ビーム合成プリズム３と、第１シリンドリカルレンズ５を支持部材１２３で固定し、前記ビームＬ₁，Ｌ₂を前記ビーム合成プリズム３で合成し、ポリゴンミラー６に入射するように前記支持部材１２３を基台１１１上に固定する。そして光走査光学系ユニット１は図２に示すように画像形成装置１１３内に設けた支持部材１１４，１１５に前記基台１１１の両端が載置され、且つ該基台１１１の両端位置に設けた案内部材１１６，１１７によりビーム走査方向と直交方向に前記光走査光学系ユニット１は案内され、所定位置に載置されている。更に前記光走査光学系ユニット１の案内される前方位置で、画像形成装置１１３には前記光ビーム走査方向と同方向に基準位置となる係止用ステー１１８を設け、基台１１１の両端位置２箇所に係止爪部材１１９，１２０を設る。そして前記係止用ステー１１８に形成した溝部１２１，１２２に嵌合する。尚前記溝部１２１，１２２は一方の溝部１２１を前記係止爪部材１１９と同巾に形成し、他方の溝部１２２は係止爪部材１２０の巾より拡大形成し、係止動作を円滑にすると共に、正確に位置決めしている。更に基台１１１の後端が所定位置に位置決めされるように位置決め用ピン１２８，１２８Ａが固定され、該位置決め用ピン１２８，１２８Ａに嵌合する位置決め部材１２９，１２９Ａを基台１１１の後端に設ける。

　図３，図４は、前記基台１１１に設けられた平行移動部材１２４と角度変更部材１２５の構成を示す。先ず図３のように主走査方向に平行移動する平行移動部材１２４に形成された第１案内溝１２４Ｂ，１２４Ｃを、前記基台１１１に設けられたガイド部材１３２，１３３に係合し、固定ネジ１３４，１３５で前記平行移動部材１２４を前記基台１１１に固定するように設けられている。そして前記基台１１１を中心に回動する芯軸１３１に設けた偏心カム１３０を嵌合する第２案内溝１２４Ａが形成されている。更に前記平行移動部材１２４上にはに角度変更部材１２５が載置され、該角度変更部材１２５の一端は軸１３８にて回動自在に枢着されている。そして前記角度変更部材１２５の他端には、前記平行移動部材１２４を中心に回動する芯軸１３７に設けた偏心カム１３６を嵌合する第３案内溝１２５Ａが形成されており、前記角度変更部材１２５を角度変更した位置で前記平行移動部材１２４に固定する固定ネジ１３９が設けられている。更に前記角度変更部材１２５上には半導体レーザ発光体１Ａと、コリメータレンズ２Ａを設けたケーシング２０１をビームＬ₁に沿って固定する。２１９，２２０は前記ケーシング２０１内に設けたプリズム２００（図８参照）を調整するネジ杆である。

　以上のように構成する事により、前記平行移動部材１２４の平行移動を行う時は、先ず固定ネジ１３４，１３５の固定を解除し、前記基台１１１を中心に芯軸１３１を回動し、偏心カム１３０を回動する事で第２案内溝１２４Ａを介して前記平行移動部材１２４を前記第１案内溝１２４Ｂ，１２４Ｃと、前記基台１１１に設けられたガイド部材１３２，１３３にて矢示の左右方向に平行移動させる。該移動により前記角度変更部材１２５上に設けたケーシング２０１はビームＬ₁に対し平行に移動調整が可能である。即ち半導体レーザ発光体１ＡのビームＬ₁が主走査方向に調整が可能である。調整完了後、固定ネジ１３４、１３５で前記平行移動部材１２４を前記基台１１１に固定する。次に前記角度変更部材１２５を角度変更する時は、先ず固定ネジ１９３の固定を解除し、前記平行移動部材１２４を中心に芯軸１３７に設けた偏心カム１３６を回動し、該偏心カム１３６の回動により、第３案内溝１２５Ａを介して前記角度変更部材１２５は軸１３８を中心に矢示方向に回動調整される。該回動調整により角度変更部材１２５上に設けたケーシング２０１はビームＬ₁に対し角度調整される。即ち半導体レーザ発光体１ＡのビームＬ₁の角度が調整される。

　図４は図３に示す芯軸１３１と、芯軸１３７の回動手段として、芯軸１３１にはウォーム歯車Ｇ₁とウォームＧ₂を設け、芯軸１３７にはウォーム歯車Ｇ₃とウォームＧ₄を各々設け、ウォームＧ₂又はウォームＧ₄を回動し、ウォーム歯車Ｇ₁又はウォーム歯車Ｇ₃の回動により偏心カム１３０，１３６を介して微調整を可能にしている。

　図５は前記ビームＬ₁調整用のビーム位置検知手段を示す。先ず図のようにポリゴンミラー６より感光体ドラム１０間の光学部材を取り外し、ポリゴンミラー６より反射するビームＬ₁を直接受光する位置にビーム位置検知部材Ｓを配置し、ビーム位置検知部材Ｓを設けた支持体Ｓ１を外部の測定位置に設置する。この状態で前記半導体レーザ発光体１ＡよりビームＬ₁を発光し、前記の調整方法を用いてビームピッチが所定のスペック内となるように調整する。本調整は前記半導体レーザ発光体１ＢよりビームＬ₂についても同時に行い。主走査と副走査方向におけるビーム調整が可能である。１１２はカバーで、該カバー１１２の一部に測定用の孔１１２Ａが形成されている。１１３Ａは孔が形成された画像形成装置１１３の外側板である。

　図６は前記図２に示されたビーム合成プリズム３と、第１シリンドリカルレンズ５を固定した支持部材１２３を示す。支持部材１２３にはビーム合成プリズム３と、第１シリンドリカルレンズ５が一体に固定されている。固定方法としては、接着剤による接着か、又は支持部材１２３と一体に形成した図示のような保持部に嵌合固着してもよい。そして前記支持部材１２３を固定ネジ１２６，１２７で基台１１１に固定する。

　図７は、前記図３に示すビームの調整方法と、図８に示す光ビーム圧縮用プリズム２００により主走査と副走査方向の微調整を行う手段を示す。先ず図７は、前記図３と同様に、主走査方向に平行移動する平行移動部材１２４に形成された第１案内溝１２４Ｂ，１２４Ｃを、前記基台１１１に設けられたガイド部材１３２，１３３に係合し、固定ネジ１３４，１３５で前記平行移動部材１２４を前記基台１１１に固定するように設けられている。そして前記基台１１１を中心に、歯車Ｇ₇と減速歯車Ｇ₆で回動する芯軸１３１に設けた偏心カム１３０を嵌合する第２案内溝１２４Ａが形成されている。前記平行移動部材１２４上には角度変更部材１２５が載置され、該角度変更部材１２５の一端は軸１３８にて回動自在に枢着されている。そして前記角度変更部材１２５の他端には、前記平行移動部材１２４を中心に、歯車Ｇ₉と減速歯車Ｇ₈で回動する芯軸１３７に設けた偏心カム１３６を嵌合する第３案内溝１２５Ａが形成されており、前記角度変更部材１２５を角度変更した位置で前記平行移動部材１２４に固定する固定ネジ１３９が設けられている。更に前記角度変更部材１２５上には半導体レーザ発光体１Ａと、コリメータレンズ２Ａを設けたケーシング２０１をビームＬ₁に沿って固定する。２１９，２２０は前記ケーシング２０１内に設けた光ビーム圧縮用プリズム２００（図８参照）を調整するネジ杆である。

　以上のように構成する事により、前記平行移動部材１２４の平行移動を行う時は、先ず固定ネジ１３４，１３５の固定を解除し、前記基台１１１を中心に歯車Ｇ₇と減速歯車Ｇ₆で芯軸１３１を回動し、偏心カム１３０を回動する事で第２案内溝１２４Ａを介して前記平行移動部材１２４を前記第１案内溝１２４Ｂ，１２４Ｃと、前記基台１１１に設けられたガイド部材１３２，１３３にて矢示の左右方向に平行移動させる。該移動により前記角度変更部材１２５上に設けたケーシング２０１はビームＬ₁に対し平行に移動調整が可能である。即ち半導体レーザ発光体１ＡのビームＬ₁が主走査方向に調整が可能である。調整完了後、固定ネジ１３４，１３５で前記平行移動部材１２４を前記基台１１１に固定する。次に前記角度変更部材１２５を角度変更する時は、先ず固定ネジ１９３の固定を解除し、前記平行移動部材１２４を中心に歯車Ｇ₉と減速歯車Ｇ₈で芯軸１３７に設けた偏心カム１３６を回動し、該偏心カム１３６の回動により、第３案内溝１２５Ａを介して前記角度変更部材１２５は軸１３８を中心に矢示方向に回動調整される。該回動調整により角度変更部材１２５上に設けたケーシング２０１はビームＬ₁に対し角度調整される。即ち半導体レーザ発光体１ＡのビームＬ₁の角度が調整される。

　図８は、半導体レーザ発光体１Ａ、コリメータレンズ２Ａ、ビーム圧縮用プリズム２００を内蔵したケーシング２０１を示す。該ケーシング２０１の内部にはビームＬ₁に沿ってビーム通過孔２０３が形成され、前記コリメータレンズ２Ａを固定した内筒２０２を前記ケーシング２０１内に装着するため、ビームＬ₁に沿って長孔２０４が形成されている。該長孔２０４内には、内筒２０２を螺合するための雌ネジ２０５が形成されている。一方内筒２０２の外面には前記雌ネジ２０５に螺合するための雄ネジ２０６が形成され、内筒２０２は長孔２０４内に図示のように螺合固定されている。又前記長孔２０４面には前記雌ネジ２０５部より前記ビームＬ₁を中心に広がる方向にテーパ面２０７（水平に対し約３０°）が形成され、前記内筒２０２の外面には前記テーパ面２０７と同一テーパ角度でテーパ面２０８が形成されている。そして前記テーパ面２０８が形成された部分には、前記ビームＬ₁の通過孔２０３迄貫通して複数本のスリ割り２０９が形成されている。該スリ割り２０９の形成角度θは約６０°で形成されている。２１０は前記スリ割り２０９間に設けられた複数箇所に形成した回動組込用孔で、前記ケーシング２０１に形成した組込作動用長孔２１１と最終組込位置で一致するように前記回動組込用孔２１０が形成されている。２１５は接着剤２１４を流し込むためケーシング２０１に形成した孔である。

　前記ビーム圧縮用プリズム２００は、ビーム圧縮用プリズム取付部材２１６に所定の角度で取り付けられている。更に前記ビーム圧縮用プリズム取付部材２１６は、筒状枠体２１７に固定されており、該筒状枠体２１７は前記ケーシング２０１内で前記長孔２０４に沿って形成されたビーム圧縮用プリズム装着部２１８に対し、前記光ビームＬ₁を横切る方向で回動自在に取り付けられている。そして前記筒状枠体２１７の一部には前記ケーシング２０１に螺着し、左右対象のネジ杆２１９，２２０を設け、該ネジ杆２１９の先端は前記筒状枠体２１７に形成した段部２２１に直接接触させ、一方のネジ杆２２０はバネ部材２２２を介して前記筒状枠体２１７に形成した段部２２３に接触させると共に側板２２４を介してネジ杆２２６で前記ケーシング２０１に固定している。

　以上のように構成されたビーム圧縮用プリズム２００は、先ず固定用ネジ杆２２６を緩め、前記ネジ杆２１９を回動調節する。その際、前記筒状枠体２１７の一部に形成した段部２２１は、前記バネ部材２２２で常時前記ネジ杆２１９の先端に接触状態であり、前記ネジ杆２１９の回動調節により筒状枠体２１７と、前記ビーム圧縮用プリズム取付部材２１６を介して前記光ビーム圧縮用プリズム２００はビームＬ₁を所定巾に縮小しながら送り方向が回動調整される。調整完了後、前記固定用ネジ杆２２６にて筒状枠体２１７を前記ケーシング２０１に固定する。その際、前記固定用ネジ杆２２６の時計方向の回動動作でも、前記ネジ杆２１９の先端で常時前記筒状枠体２１７に形成した段部２２１にて阻止され調整位置より移動しない。

　前記ビーム圧縮用プリズム２００と同様のビーム圧縮用プリズムが前記ケーシング２０１Ａ内にも設けられており、半導体レーザ発光体１ＡのビームＬ₁と、半導体レーザ発光体１ＢのビームＬ₂の光束の主走査方向と副走査方向の微調整を正確に行う事が出来る。

本発明に用いられる２ビーム光走査装置の全体構成を示す斜視図。 本発明に用いられる２ビーム光走査装置の全体構成を示す平面図。 本発明に用いられるビーム光発生装置の調整装置を示す平面図。 本発明に用いられるビーム光発生装置の調整装置を示す斜視図。 本発明に用いられるビーム光調整検知装置を示す構成図。 本発明に用いられるビーム合成プリズムと、シリンドリカルレンズを示す斜視図。 本発明に用いられるビーム発生装置の調整装置を示す平面図。 ビーム発光部と光学系を組み込んだケーシングの縦断面図。

符号の説明

　１　光走査光学系ユニット
　１Ａ，１Ｂ　半導体レーザ発光体
　２Ａ，２Ｂ　コリメータレンズ
　３　ビーム合成プリズム
　５　第１シリンドリカルレンズ
　６　ポリゴンミラー（偏向器）
　７　ｆθレンズ
　８　第２シリンドリカルレンズ
　１０　感光体ドラム
　１１１　基台
　１１３　画像形成装置
　１１８　係止用ステー
　１２３　支持部材
　１２４　平行移動部材
　１２５　角度変更部材
　１２８，１２８Ａ　位置決め用ピン
　２０１　ケーシング
　２０２　内筒
　２０７、２０８　テーパ面
　２１６　ビーム圧縮用プリズム取付部材
　２１７　筒状枠体
　２１９、２２０　ネジ杆

Claims (1)

1. ２個の半導体レーザ発光体と、ビーム整形光学系と、シリンドリカルレンズと、前記半導体レーザ発光体からの２ビームを合成するビーム合成プリズムと、偏向器と、結像光学系とにより像担持体面上に２ラインを同時に走査して書込みを行う２ビーム光走査装置を有する画像形成装置において、前記シリンドリカルレンズと、前記ビーム合成プリズムとを固定部材に固定し、該固定部材を、前記２ビーム光走査装置の基台に固定したことを特徴とする２ビーム光走査装置を有する画像形成装置。

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