JP2004138647A

JP2004138647A - Scanning optical device

Info

Publication number: JP2004138647A
Application number: JP2002300558A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Murotani; 室谷　拓
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-10-15
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2004-05-13

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a scanning optical device provided with an image forming apparatus, for preventing an inferiority in printing quality by reducing a color shift mutual difference produced due to influence of heat of light emission accompanied by heat generation from a light source part of a semiconductor laser or the like. <P>SOLUTION: The two semiconductor laser 39 are fixed with fixing members 11 respectively by using a fitting part 10 which is a first fixing part for performing positioning of one semiconductor laser 39 and a fitting part 10 which is a second fixing part for performing positioning of the other semiconductor laser for an optical box 36. Then, the two fitting parts 10 are installed in mutually reverse directions, and installed so that urging directions for two laser holders 40 with the fixing members 11 are mutually reverse directions. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、走査光学装置に関し、特に、カラーレーザビームプリンタ（ＬＢＰ）やカラーデジタル複写機、カラーデジタルファクシミリ装置などの、発熱を伴う発光を利用して光書き込みを行う装置に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の、ＬＢＰ、デジタル複写機、またはデジタルファクシミリ（デジタルＦＡＸ）などの電子写真方式を採用した画像形成装置において、感光体に対して光書き込み走査を行う走査光学装置を、図７に示す。
【０００３】
図７に示すように、従来の走査光学装置においては、まず、半導体レーザ、コリメータレンズおよびレーザ駆動回路からなるレーザユニット７０から取り出されたコリメート光が、回転するポリゴンミラー７１により反射偏向走査される。
【０００４】
また、このコリメート光は、走査レンズ７２および折り返しミラー７３を順次通過して、最終的に感光体ドラム（図示せず）の表面に到達する。なお、このレーザユニット７０は、光源装置と呼び替えてもよい。
【０００５】
また、コリメート光は、書き込みドラムの幅内に最適に絞り込まれたビームとなるように、走査レンズ３２により成形される。これとともに、書き込みの同期検知が行われ、書き込み位置ずれを防止するために、走査ビームの一部がＢＤミラー７４によって反射されて、ＢＤユニット７５により光検知が行われる。なお、このＢＤユニット７５には、その内部に光検出素子（図示せず）が設けられている。
【０００６】
また、ポリゴン面の傾き誤差による感光体上のビームの上下方向（副走査方向）における位置ずれを防止するために、一般に、レーザから取り出されたビームは、シリンダレンズ７７により、ポリゴン面上において副走査方向に圧縮して結像した線像にされるとともに、ポリゴン面上と感光体面上とが、副走査方向において共役関係とする構成がとられる。
【０００７】
さらに、それらの構成部材は、光学箱７６に取り付ける際に、基準ピン（図示せず）などを用いて、寸法公差内に収まるように構成されている。
【０００８】
また、このレーザユニット７０は、図８に示すように、その内部にコリメータレンズ７８や半導体レーザ７９が配置されているとともに、光軸合わせやピント調整をされつつ組み付けられている。
【０００９】
さらに、半導体レーザ７９の内部においては、端面発光型のレーザチップ６０から出射したレーザ光Ｌが窓６１を通してコリメータレンズ３８側に取り出され、コリメートされたレーザビームＬｃとなる。
【００１０】
一方、レーザチップ６０背面からの背面レーザ光Ｌ´は、パッケージに内蔵されたフォトダイオード６２により検出され、光量を一定に保つ、いわゆるＡＰＣ動作に利用される。
【００１１】
このＡＰＣ動作は、レーザ駆動電流に対してレーザ光Ｌ，Ｌ´がほぼ等価的に変化することを利用するものである。そして、これらの光量調整は、通常、走査レーザ光による有効書き込み領域外で、走査回ごとの書き込み開始直前か、または通紙する頁間隔の期間に実行される。
【００１２】
ところで、最近は、複数（例えば４個）の走査光学装置を有するカラー画像形成装置が提案されている（特許文献１、特許文献２）。また、１個のポリゴンミラーにより、２本の光束を偏向するようにしたカラー画像形成装置も提案されている。
【００１３】
しかしながら、上述した従来技術においては、複数の光源ユニットからの複数の光束が、ポリゴンミラーに対して対向していることにより、次のような問題が生じていた。
【００１４】
すなわち、複数の光源ユニットをそれぞれ固定部品により固定すると、部品点数が多くなりすぎてしまう。また、このような部品点数の過多に伴い、組立タクトも長くなってしまう。そのため、コストの増加を抑制し、固定部品によるスペースを確保するためには、装置本体を大型化しなければならないという問題が生じていた。
【００１５】
【特許文献１】
特開平６−１８３０５６号公報
【特許文献２】
特開平１０−１８６２５４号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本出願人は、この問題を解決するために、図６に示す構成を有する走査光学装置を提案した。この走査光学装置においては、半導体レーザ１４を圧入保持したレーザホルダ１５が固定部材１６によって光学箱１７に付勢される構成を有している。
【００１７】
ところが、本発明者が、このような走査光学装置に関して、種々実験および検討を行ったところ、次のような問題があることを知見するに至った。
【００１８】
すなわち、この走査光学装置においては、光源部として半導体レーザ１４が用いられている。そのため、この半導体レーザ１４の発熱により、これを圧入保持しているレーザホルダ１５が熱膨張により変形してしまう。
【００１９】
この熱膨張によってレーザホルダ１５が変形すると、この変形の影響により応力が生じる。そして、このレーザホルダ１５を光学箱１７の方向に付勢する向きと、固定部材１６によりレーザホルダ１５を押し付ける力に逆らう向きとに、力が加えられる。
【００２０】
そして、レーザホルダ１５は、突き当てのない回転多面鏡の回転軸の方向に熱変形してしまい、その結果、傾きが生じてしまう。
【００２１】
このように傾きが生じることにより、回転多面鏡に対して略対称に配置させた２系統の光学部材群、すなわち第１の光学系と第２の光学系とを経て偏向走査された光束を、感光体ドラム面上などの所定部分に集光させる場合、この感光体ドラム面上における色ずれに相互差が発生してしまう。
【００２２】
したがって、この発明の目的は、半導体レーザなどの、光源部からの発熱を伴う光の出射の熱の影響により生じる色ずれ相互差を低減し、印字品質の悪化を防止することができる、画像形成装置の構成部としての走査光学装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は、
複数の光源部から出射された光束を回転多面鏡の異なる面に入射偏向させ、この回転多面鏡に対して略対称に配置された２系統の光学部材群を経て偏向走査された光束を所定の部分に集光させる場合に、光学箱に、複数の光源部の位置決めを行う固定部が光源部と同数設けられ、これらの固定部を、互いに、複数の光源部における光束の出射に起因する変形によって生じる光の出射方向のずれが相殺される向きに設ける
ことを特徴とするものである。
【００２４】
すなわち、具体的に、この発明は、
光束を出射する、少なくとも１つの第１の光源部および少なくとも１つの第２の光源部と、
第１の光源部および／または第２の光源部から出射された光束を偏向走査する、複数の鏡面からなり回転可能な回転多面鏡を有する偏向走査手段と、
第１の光源部を有し、第１の光源部から出射した光束を回転多面鏡の第１の面に入射させ、回転多面鏡により偏向され走査された光束を所定部に照射可能な第１の光学系と、
第２の光源部を有し、第２の光源部から出射した光束を回転多面鏡の第２の面に入射させ、回転多面鏡により偏向され走査された光束を所定部に照射可能な第２の光学系と、
第１の光学系および第２の光学系を内包する光学箱とを有して構成され、
第１の光学系と第２の光学系とが、回転多面鏡に対して互いにほぼ対称に配置され、
第１の光源部を固定する第１の固定部における第１の光源部に対する付勢の向きと、第２の光源部を固定する第２の固定部における第２の光源部に対する付勢の向きとが互いに逆向きになるように設置されている
ことを特徴とするものである。
【００２５】
また、この発明は、より具体的には、１つ以上の発光点を有する光源部が２つ設けられ、偏向走査手段がこれらの２つの光源部からの光束を偏向走査する回転多面鏡を有し、これらの２つの光源部から照射された光束を回転多面鏡の互いに異なる面に入射偏向させて、この回転多面鏡に対してほぼ対称に配置させた２系統の光学系を経て偏向走査されたそれぞれの光束を、所定面上に集光させる光学部材群と、少なくともこの光学系および光学部材群を内包する光学箱を有する走査光学装置において、光学箱に、２つの光源部を位置決めする２つのＶ字形状またはＵ字形状の固定部が設けられ、この固定部における一方のＶ字形状またはＵ字形状の向きと、他方のＶ字形状またはＵ字形状の向きとが互いに反対向きである。
【００２６】
また、この発明による具体的な走査光学装置によれば、光源部の発熱により、光源部を保持する部材が熱膨張により変形して、この変形に伴い発生する応力に起因する押し付け力に逆らう力により、光束の出射方向に傾きが生じてしまうのに対し、一方の固定部を他方の固定部に対して倒立するように設けていることにより、それぞれの光源部における熱膨張による、２つの光源部から照射され回転多面鏡に入射される光束の位置を、この回転多面鏡の回転軸の向きにおいて逆向きにすることができるので、この光束が所定面に照射される際に、それぞれの系統の所定面上における光の照射ずれを相殺することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の一実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
【００２８】
まず、この発明の一実施形態による走査光学装置を備えた画像形成装置について説明する。図１に、この一実施形態によるカラー画像形成装置を示す。
【００２９】
図１に示すように、この一実施形態による画像形成装置においては、画像情報に基づいて、それぞれの光学箱３６ａ，３６ｂから、それぞれ光変調されたビームＬＣ，ＬＭ，ＬＹ，ＬＫが出射される。そして、これらのビームＬＣ，ＬＭ，ＬＹ，ＬＫが、それぞれに対応する感光ドラム４６Ｃ，４６Ｍ，４６Ｙ，４６ＢＫの面上に照射され、そこに潜像が形成される。
【００３０】
これらの潜像は、それぞれ一次帯電器４７Ｃ，４７Ｍ，４７Ｙ，４７ＢＫによってそれぞれ一様に帯電されているそれぞれの感光ドラム４６Ｃ，４６Ｍ，４６Ｙ，４６ＢＫ面上に形成される。また、これらの潜像は、それぞれの現像器１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１ＢＫによって、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの画像に可視像化される。
【００３１】
これらの可視像化された画像は、転写ローラ２Ｃ，２Ｍ，２Ｙ，２ＢＫにより、転写ベルト４４上で搬送される転写材４５に、順次静電転写される。これによりカラー画像が形成される。
【００３２】
その後、それぞれの感光ドラム４６Ｃ，４６Ｍ，４６Ｙ，４６ＢＫ面上の残留トナーが、それぞれのクリーナ４８Ｃ，４８Ｍ，４８Ｙ，４８ＢＫにより除去される。
【００３３】
続けて、次のカラー画像を形成するために、それぞれの感光ドラム４６Ｃ，４６Ｍ，４６Ｙ，４６ＢＫが、それぞれ一次帯電器４７Ｃ，４７Ｍ，４７Ｙ，４７ＢＫにより一様に帯電される。
【００３４】
また、上述した転写材４５は、給紙トレイ４９上に積載されている。そして、給紙ローラ５０によって１枚ずつ順に給紙され、レジストローラ５１によって画像の書き出しタイミングの同期が取られて転写ベルト４４上に送出される。
【００３５】
転写材４５が転写ベルト４４上に精度良く搬送されている間に、感光ドラム４６Ｃ，４６Ｍ，４６Ｙ，４６ＢＫ面上にそれぞれ形成された、それぞれシアンの画像、マゼンタの画像、イエローの画像およびブラックの画像が、順次転写材４５上に転写され、カラー画像が形成される。
【００３６】
また、回転ムラの小さな駆動モータ（図示せず）に接続された駆動ローラ５２により、転写ベルト４４の送りが精度良く実行される。そして、転写材４５上に形成されたカラー画像は、定着器５３によって熱定着された後に、排紙ローラ５４などによって排紙トレイ４３上に排出されて装置外に出力される。
【００３７】
以上のようにして、この一実施形態による画像形成装置が構成されている。
【００３８】
（走査光学装置）
次に、この画像形成装置に備えられる走査光学装置について説明する。図２に、この一実施形態による走査光学装置の構成を示す。なお、図２Ａおよび図２Ｂに概略上視図を示し、図２Ｃおよび図２Ｄに概略断面図を示す。
【００３９】
すなわち、図２Ａに示すように、この走査光学装置においては、第１の光学系における第１の光源部としての半導体レーザ３９Ｃと、第２の光学系における第２の光源部としての半導体レーザ３９Ｍとから出射されたレーザビームは、偏向走査手段を構成する回転多面鏡としてのポリゴンミラー３１ａが駆動モータ３４ａにより回転された状態となることにより、互いに異なる方向に走査される。
【００４０】
そして、図２Ｃに示すように、このポリゴンミラー３１ａにより反射されたレーザビームは、それぞれ走査レンズ３２Ｃ，３２Ｍを透過する。その後、それぞれの走査レンズ３２Ｃ，３２Ｍを透過したレーザビームは、それぞれ折り返しミラー３３Ｃ，３３Ｍによって反射され、それぞれに対応する感光ドラム４６Ｃ，４６Ｍに結像する。
【００４１】
また、同様に、図２Ｂに示すように、並列する他の走査光学装置における半導体レーザ３９Ｙ，３９ＢＫから出射されたレーザビームは、駆動モータ３４ｂにより回転されるポリゴンミラー３１ｂにより互いに異なる方向に反射され、走査される。
【００４２】
そして、図２Ｄに示すように、ポリゴンミラー３１ｂにより走査されたレーザビームは、それぞれ走査レンズ３２Ｙ，３２ＢＫを透過した後、それぞれ折り返しミラー３３Ｙ，３３ＢＫにより反射され、それぞれに対応する感光ドラム４６Ｙ，４６ＢＫに結像される。
【００４３】
以上のような第１の光学系と第２の光学系とからなる走査光学系を、２対並列に並べることによって、走査光が、４つの感光ドラム上にそれぞれ照射される。
【００４４】
（光源部）
次に、この一実施形態による光源部について説明する。図３に、この一実施形態による光源部の構成を示す。
【００４５】
図３に示すように、偏向手段や走査レンズなどを収納可能に構成された光学箱３６には、たとえばＶ字形状の固定部としての嵌合部１０が配置されている。
【００４６】
また、レーザユニット３０は、固定部材１１により光学箱３６に固定される。すなわち、このレーザユニット３０は、レーザホルダ４０の円筒形状における側面が、光学箱３６の嵌合部１０に突き当てられ、固定部材１１により嵌合部１０の側に向けて付勢されている。
【００４７】
また、光学箱３６の嵌合部１０は、１つのレーザユニット３０につき光軸方向に沿って、第１の固定部としての嵌合部１０および第２の固定部としての嵌合部１０の２個、設けられている。
【００４８】
そして、２つの光源部から照射された光束をポリゴンミラー３１の異なる面に入射偏向させて、回転多面鏡としてのポリゴンミラー３１に対して略対称に配置させた第１の光学系および第２の光学系を経て偏向走査する走査光学装置において、一方の嵌合部１０の向きと、他方の嵌合部１０の向きとが互いに異なる方向、具体的には、反対方向になり、固定部材１１による付勢の向きが、互いに逆向きになるように設けられている。
【００４９】
また、このレーザユニット３０は、光学箱３６上の２箇所の嵌合部１０の間に設けられた穴１３に対してレーザホルダ４０に具備された突出部４１を差し込んで組み付ける。
【００５０】
また、レーザユニット３０は、レーザホルダ４０により構成される。そして、レーザホルダ４０には、光源である半導体レーザ３９が、圧入などにより取り付けられている。また、光源部としての半導体レーザ３９から出射された光束としてのレーザ光を、平行光または規定の収束光束に変換するコリメータレンズ３８がコリメータ鏡筒３５に接着固定されている。
【００５１】
図４に、この発明の一実施形態による光源部の現象を示す。図４Ａおよび図４Ｂに示すように、半導体レーザ３９の発熱により、この半導体レーザ３９を圧入保持したレーザホルダ４０が熱膨張して変形する。
【００５２】
この変形に伴いレーザホルダ４０の半導体レーザ３９近傍が熱膨張すると、図４Ａに示す状態から図４Ｂに示す状態に移行する。すなわち、固定部材１１の付勢力に逆らって、レーザホルダ４０に傾きを生じる。
【００５３】
この傾きは、回転多面鏡であるポリゴンミラー３１に対して略対称に配置させた、第１の光学系と第２の光学系との２系統の光学部材群を経て偏向走査された光束を感光ドラム４６面上に集光させる場合、この感光ドラム４６面上における色ずれに相互差を発生させる。
【００５４】
そこで、この色ずれ相互差について、次に説明する。図５に、色ずれ相互差を比較する略線図を示す。
【００５５】
図５Ａは、レーザホルダ４０を取り付けたそれぞれの系統に対応する嵌合部１０を、２系統とも回転多面鏡であるポリゴンミラー３１の回転軸の方向に沿って同一方向に設けた場合の感光ドラム４６の面上における色ずれを示す。また、図５Ｂは、一方の嵌合部１０と他方の嵌合部１０とを、ポリゴンミラー３１の回転軸の方向に対して倒立させた場合の感光ドラム４６面上における色ずれを示す。
【００５６】
図５Ａに示すように、半導体レーザ３９の熱によるレーザホルダ４０の熱膨張の影響により、２つの光源部から照射され、ポリゴンミラー３１に入射される光束の位置が、ポリゴンミラー３１の回転軸の方向において同一方向へずれが生じた場合、このずれは、感光ドラム４６面上において、それぞれ色ずれＸ_ａ１，Ｘ_ａ２として発生する。
【００５７】
そして、このときの色ずれ相互差をΔｄ_ａとすると、
【数１】

と表すことができる。
【００５８】
そして、それぞれの系統に対応する嵌合部１０を、２系統ともポリゴンミラー３１の回転軸の方向と同一方向になるように設けた場合、色ずれＸ_ａ１，Ｘ_ａ２のずれ方向は互いに逆方向になるため、
【数２】

となり、Δｄ_ａは大きくなる。
【００５９】
また、半導体レーザ３９の熱によるレーザホルダ４０の熱膨張の影響により、２つの光源部から照射され、ポリゴンミラー３１に入射される光束の位置が、ポリゴンミラー３１の回転軸の方向において逆方向へずれを生じる。
【００６０】
このずれは、感光ドラム４６面上において、それぞれ色ずれＸ_ｂ１，Ｘ_ｂ２として発生し、その色ずれ相互差をΔｄ_ｂで表すと、
【数３】

となる。
【００６１】
また、それぞれの系統に対応する嵌合部１０において、一方の嵌合部１０を他方の嵌合部１０に対してほぼ倒立して設けた場合、色ずれＸ_ｂ１，Ｘ_ｂ２におけるずれ方向が同一方向となるので、
【数４】

となり、Δｄ_ｂが小さくなる。これにより、それぞれの半導体レーザ３９から出射され、感光ドラム４６の面上に照射されるそれぞれの光束の、それぞれの感光ドラム４６に対する相対的位置のずれを低減することができ、これにより、転写材４５上における色ずれを低減することができる。
【００６２】
以上説明したように、この一実施形態によれば、２つの嵌合部１０を互いに反対向きにして光学箱３６に取り付けるようにしていることにより、光源部である半導体レーザ３９の発熱により生じる、レーザホルダ４０の熱膨張の影響によって、２つの光源部から照射され、ポリゴンミラー３１に入射される光束の位置を、このポリゴンミラー３１の回転軸の方向において逆転させることが可能となり、感光ドラム４６面上において、互いの色のずれを相殺して、その色ずれを低減することができる。
【００６３】
以上、この発明の一実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【００６４】
例えば、上述の一実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。
【００６５】
また、上述の一実施形態においては、円筒形状の嵌合部の位置決めにＶ字形状の部材を採用しているが、必ずしもＶ字形状に限るものではなく、円筒形状の嵌合部を位置決めできるものであれば、例えば円弧形状や楕円弧などの部材を用いることも可能である。
【００６６】
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、以下の技術的思想をも包含している。
【００６７】
すなわち、この発明において、典型的には、複数の光源部の個数は２つである。そして、好適には、複数の光源部の個数が２つであり、これらの２つの光源部のうちの一方の光源部の位置決めを行うＶ字形状の向きと、他方の光源部の位置決めを行うＶ字形状の向きとが互いに反対方向になるように形成されている。
【００６８】
この発明において、第１の光源部と第２の光源部とを安定して固定するために、典型的には、固定部はＶ字形状を有し、好適には、一方のＶ字形状の固定面を回転多面鏡の回転面の法線ベクトルの向きとほぼ同一の向きとし、この一方のＶ字形状に対して、その固定面がほぼ倒立した向きになるように、他方のＶ字形状の固定部を設けるのが望ましい。すなわち、この発明において、好適には、一方の固定部を、回転多面鏡の回転軸の法線ベクトルと同一の向きに設け、この一方の固定部に対してほぼ倒立した向きになるように、他方の固定部を設けるのが望ましい。
【００６９】
この発明において、第１の光源部から出射する光束のずれと第２の光源部から出射する光束のずれとが互いに相殺するように構成するために、典型的には、第１の光学系と第２の光学系とが、回転多面鏡の回転軸に平行な面に対して互いにほぼ対称に配置されている。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、一方の第１の固定部の付勢の向きと他方の第２の固定部の付勢の向きとを、互いに反対方向になるように設けていることにより、光束を出射する光源部の発熱の影響によって生じる熱膨張の変形することにより生じる光束の出射方向のずれが、互いに反対方向になり、回転他面鏡に対して互いに反対方向に位置する第１の光学系および第２の光学系によって照射する光束を、所定面上において、同じ方向にずれるようにすることができる。これにより、この走査光学装置を備えた画像形成装置においては、光源部からの光の出射の熱の影響により生じる、色ずれ相互差を相殺し、低減して、印字品質の悪化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態によるカラー画像形成装置を示す断面図である。
【図２】この発明の一実施形態によるカラー画像形成装置に備えられる走査光学装置の構成を説明するための上面図および側部断面図である。
【図３】この発明の一実施形態による走査光学装置における光源部の構成を示す斜視図である。
【図４】この発明の一実施形態による光源部における現象の比較を説明するための略線図である。
【図５】この発明の一実施形態による色ずれ相互差を比較するための略線図である。
【図６】この発明の前段階となる本出願人により提案された光源部の構成を表す斜視図である。
【図７】従来技術による走査光学装置を示す斜視図である。
【図８】従来技術による封入された半導体レーザのパッケージ構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１ＢＫ　現像器
２Ｃ，２Ｍ，２Ｙ，２ＢＫ　転写ローラ
１０　嵌合部
１１，１６　固定部材
１３　穴
１４，３９，３９Ｃ，３９Ｍ，３９Ｙ，３９ＢＫ，７９　半導体レーザ
１５，４０　レーザホルダ
１７，３６，３６ａ，３６ｂ，７６　光学箱
３０　レーザユニット
３１，３１ａ，３１ｂ，７１　ポリゴンミラー
３２，３２Ｃ，３２Ｍ，３２Ｙ，３２ＢＫ，７２　走査レンズ
３３Ｃ，３３Ｍ，３３Ｙ，３３ＢＫ，７３　折り返しミラー
３４ａ，３４ｂ　駆動モータ
３５　コリメータ鏡筒
３８，７８　コリメータレンズ
４１　突出部
４３　排紙トレイ
４４　転写ベルト
４５　転写材
４６，４６Ｃ，４６Ｍ，４６Ｙ，４６ＢＫ　感光ドラム
４７Ｃ，４７Ｍ，４７Ｙ，４７ＢＫ　一次帯電器
４８Ｃ，４８Ｍ，４８Ｙ，４８ＢＫ　クリーナ
４９　給紙トレイ
５０　給紙ローラ
５１　レジストローラ
５２　駆動ローラ
５３　定着器
５４　排紙ローラ
６０　レーザチップ
６１　窓
６２　フォトダイオード
７０　レーザユニット
７４　ＢＤミラー
７５　ＢＤユニット
７７　シリンダレンズ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a scanning optical device, and is particularly suitable for application to a device that performs optical writing using light emission with heat generation, such as a color laser beam printer (LBP), a color digital copying machine, and a color digital facsimile device. Things.
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 shows a scanning optical device for performing optical writing scanning on a photosensitive member in a conventional image forming apparatus employing an electrophotographic method such as LBP, digital copying machine, or digital facsimile (digital facsimile).
[0003]
As shown in FIG. 7, in the conventional scanning optical apparatus, first, collimated light extracted from a laser unit 70 including a semiconductor laser, a collimator lens, and a laser driving circuit is reflected and scanned by a rotating polygon mirror 71. .
[0004]
The collimated light sequentially passes through the scanning lens 72 and the folding mirror 73, and finally reaches the surface of a photoconductor drum (not shown). The laser unit 70 may be called a light source device.
[0005]
The collimated light is shaped by the scanning lens 32 so as to be a beam optimally narrowed down to the width of the writing drum. At the same time, write synchronization detection is performed, and a part of the scanning beam is reflected by the BD mirror 74 and light detection is performed by the BD unit 75 in order to prevent a writing position shift. The BD unit 75 has a photodetector (not shown) provided therein.
[0006]
In general, in order to prevent the beam on the photosensitive member from being displaced in the vertical direction (sub-scanning direction) due to an inclination error of the polygon surface, the beam extracted from the laser is generally scanned by the cylinder lens 77 on the polygon surface. A line image is formed by compression in the scanning direction to form an image, and the polygon surface and the photosensitive member surface are configured to have a conjugate relationship in the sub-scanning direction.
[0007]
Further, these components are configured to fit within the dimensional tolerance by using a reference pin (not shown) when attached to the optical box 76.
[0008]
As shown in FIG. 8, the laser unit 70 has a collimator lens 78 and a semiconductor laser 79 arranged therein, and is assembled while adjusting the optical axis and adjusting the focus.
[0009]
Further, inside the semiconductor laser 79, the laser light L emitted from the edge emitting laser chip 60 is extracted through the window 61 toward the collimator lens 38, and becomes a collimated laser beam Lc.
[0010]
On the other hand, the back surface laser light L ′ from the back surface of the laser chip 60 is detected by the photodiode 62 incorporated in the package, and is used for a so-called APC operation for keeping the light amount constant.
[0011]
This APC operation utilizes the fact that the laser beams L and L 'change substantially equivalently with respect to the laser drive current. These light quantity adjustments are usually performed immediately before the start of writing for each scanning, or during the interval between the pages to be passed, outside the effective writing area by the scanning laser beam.
[0012]
By the way, recently, a color image forming apparatus having a plurality of (for example, four) scanning optical devices has been proposed (Patent Documents 1 and 2). There has also been proposed a color image forming apparatus which deflects two light beams by one polygon mirror.
[0013]
However, in the above-described related art, a plurality of light beams from a plurality of light source units face the polygon mirror, so that the following problem occurs.
[0014]
That is, when the plurality of light source units are fixed by the fixing parts, the number of parts becomes too large. In addition, as the number of components increases, the tact time of assembly increases. Therefore, in order to suppress an increase in cost and secure a space for fixed components, there has been a problem that the apparatus body must be enlarged.
[0015]
[Patent Document 1]
JP-A-6-183056 [Patent Document 2]
JP-A-10-186254
[Problems to be solved by the invention]
In order to solve this problem, the present applicant has proposed a scanning optical device having the configuration shown in FIG. This scanning optical device has a configuration in which a laser holder 15 press-fitting and holding a semiconductor laser 14 is urged against an optical box 17 by a fixing member 16.
[0017]
However, the inventor of the present invention has conducted various experiments and studies on such a scanning optical device, and has found that there are the following problems.
[0018]
That is, in this scanning optical device, the semiconductor laser 14 is used as a light source unit. Therefore, the heat generated by the semiconductor laser 14 causes the laser holder 15 holding the semiconductor laser 14 to be pressed and deformed due to thermal expansion.
[0019]
When the laser holder 15 is deformed by this thermal expansion, a stress is generated due to the effect of the deformation. Then, a force is applied in a direction for urging the laser holder 15 in the direction of the optical box 17 and in a direction against the force pressing the laser holder 15 by the fixing member 16.
[0020]
Then, the laser holder 15 is thermally deformed in the direction of the rotation axis of the rotating polygon mirror having no abutment, and as a result, the laser holder 15 is inclined.
[0021]
With such an inclination, the light beam deflected and scanned through two optical member groups arranged substantially symmetrically with respect to the rotary polygon mirror, that is, the first optical system and the second optical system, In the case where light is condensed on a predetermined portion such as on the photosensitive drum surface, a mutual difference occurs in color shift on the photosensitive drum surface.
[0022]
Accordingly, an object of the present invention is to reduce the mutual difference between color shifts caused by the influence of heat of light emission accompanying heat generation from a light source unit, such as a semiconductor laser, and prevent deterioration of print quality. An object of the present invention is to provide a scanning optical device as a component of the device.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides
The light beams emitted from the plurality of light source units are incident and deflected on different surfaces of the rotary polygon mirror, and the light beams deflected and scanned through two groups of optical members arranged substantially symmetrically with respect to the rotary polygon mirror are converted into predetermined light beams. In the case where light is focused on a portion, the optical box is provided with the same number of fixing portions for positioning the plurality of light source portions as the number of the light source portions. This is characterized in that it is provided in such a direction as to offset the shift of the light emitting direction caused by the light.
[0024]
That is, specifically, the present invention
At least one first light source unit and at least one second light source unit that emit a light beam;
Deflection scanning means having a rotatable polygonal mirror having a plurality of mirror surfaces and deflecting and scanning a light beam emitted from the first light source unit and / or the second light source unit;
A first light source unit having a first light source unit, a light beam emitted from the first light source unit being incident on a first surface of a rotary polygon mirror, and a light beam deflected and scanned by the rotary polygon mirror and capable of irradiating a predetermined unit with a light beam; Optical system,
A second light source unit that allows a light beam emitted from the second light source unit to enter a second surface of the rotary polygon mirror and irradiates a predetermined portion with a light beam deflected and scanned by the rotary polygon mirror; Optical system,
An optical box containing the first optical system and the second optical system,
A first optical system and a second optical system are arranged substantially symmetrically with respect to the rotary polygon mirror;
Direction of urging of the first fixing unit that fixes the first light source unit with respect to the first light source unit, and direction of urging of the second fixing unit that fixes the second light source unit with respect to the second light source unit Are installed so as to be opposite to each other.
[0025]
More specifically, the present invention has a rotary polygon mirror in which two light source units each having one or more light emitting points are provided, and deflection scanning means deflects and scans the light beams from these two light source units. The light beams emitted from these two light source units are incident and deflected on different surfaces of a rotary polygon mirror, and are deflected and scanned through two optical systems arranged substantially symmetrically with respect to the rotary polygon mirror. In a scanning optical apparatus having an optical member group for condensing each light beam on a predetermined surface and an optical box including at least the optical system and the optical member group, two light sources are positioned in the optical box. Two V-shaped or U-shaped fixing portions are provided, and one V-shaped or U-shaped direction of the fixing portion and the other V-shaped or U-shaped direction are opposite to each other. .
[0026]
According to the specific scanning optical device of the present invention, the heat generated by the light source unit causes the member holding the light source unit to deform due to thermal expansion, and the force against the pressing force caused by the stress generated by the deformation. In this case, one light source is inclined with respect to the other light source while the light source is tilted in the light emission direction. The position of the light beam emitted from the unit and incident on the rotary polygon mirror can be reversed in the direction of the rotation axis of the rotary polygon mirror. Of the light irradiation on the predetermined surface can be offset.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings of the following embodiment, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
[0028]
First, an image forming apparatus including a scanning optical device according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 shows a color image forming apparatus according to this embodiment.
[0029]
As shown in FIG. 1, in the image forming apparatus according to this embodiment, light beams LC, LM, LY, and LK that are respectively light-modulated are emitted from the

optical boxes

36a and 36b based on image information. . Then, these beams LC, LM, LY, and LK are irradiated on the surfaces of the corresponding photosensitive drums 46C, 46M, 46Y, and 46BK, and latent images are formed thereon.
[0030]
These latent images are formed on the surfaces of the photosensitive drums 46C, 46M, 46Y, 46BK which are uniformly charged by the primary chargers 47C, 47M, 47Y, 47BK, respectively. These latent images are visualized into cyan, magenta, yellow, and black images by the respective developing units 1C, 1M, 1Y, and 1BK.
[0031]
These visualized images are sequentially electrostatically transferred to the transfer material 45 conveyed on the transfer belt 44 by the transfer rollers 2C, 2M, 2Y, and 2BK. As a result, a color image is formed.
[0032]
Thereafter, the residual toner on the respective photosensitive drums 46C, 46M, 46Y, 46BK is removed by the respective cleaners 48C, 48M, 48Y, 48BK.
[0033]
Subsequently, in order to form the next color image, the respective photosensitive drums 46C, 46M, 46Y, 46BK are uniformly charged by the primary chargers 47C, 47M, 47Y, 47BK, respectively.
[0034]
Further, the above-described transfer material 45 is stacked on a paper feed tray 49. Then, the paper is sequentially fed one by one by a paper feed roller 50, and is sent out onto the transfer belt 44 by synchronizing an image writing timing by a registration roller 51.
[0035]
While the transfer material 45 is being accurately conveyed onto the transfer belt 44, the cyan image, the magenta image, the yellow image, and the black image formed on the photosensitive drums 46C, 46M, 46Y, and 46BK, respectively. The images are sequentially transferred onto the transfer material 45 to form a color image.
[0036]
Further, the transfer of the transfer belt 44 is accurately performed by the drive roller 52 connected to a drive motor (not shown) having small rotation unevenness. Then, the color image formed on the transfer material 45 is thermally fixed by the fixing device 53, and then is discharged onto the paper discharge tray 43 by the paper discharge roller 54 or the like and is output outside the apparatus.
[0037]
As described above, the image forming apparatus according to the embodiment is configured.
[0038]
(Scanning optical device)
Next, a scanning optical device provided in the image forming apparatus will be described. FIG. 2 shows the configuration of the scanning optical device according to this embodiment. 2A and 2B show schematic top views, and FIGS. 2C and 2D show schematic sectional views.
[0039]
That is, as shown in FIG. 2A, in this scanning optical device, a semiconductor laser 39C as a first light source in the first optical system and a semiconductor laser 39M as a second light source in the second optical system. The laser beams emitted from the above-mentioned are scanned in mutually different directions by the polygon mirror 31a as a rotating polygon mirror constituting the deflection scanning means being rotated by the drive motor 34a.
[0040]
Then, as shown in FIG. 2C, the laser beam reflected by the polygon mirror 31a passes through the

scanning lenses

32C and 32M, respectively. Thereafter, the laser beams transmitted through the

respective scanning lenses

32C and 32M are reflected by the return mirrors 33C and 33M, respectively, and form images on the corresponding photosensitive drums 46C and 46M.
[0041]
Similarly, as shown in FIG. 2B, laser beams emitted from the semiconductor lasers 39Y and 39BK in another scanning optical device in parallel are reflected in directions different from each other by a polygon mirror 31b rotated by a drive motor 34b. Is scanned.
[0042]
Then, as shown in FIG. 2D, the laser beam scanned by the polygon mirror 31b passes through the scanning lenses 32Y and 32BK, respectively, is reflected by the return mirrors 33Y and 33BK, respectively, and the corresponding photosensitive drums 46Y and 46BK. Is imaged.
[0043]
By arranging two pairs of scanning optical systems including the first optical system and the second optical system as described above in parallel, the scanning light is applied to the four photosensitive drums.
[0044]
(Light source)
Next, the light source unit according to the embodiment will be described. FIG. 3 shows a configuration of the light source unit according to the embodiment.
[0045]
As shown in FIG. 3, a fitting portion 10 as a V-shaped fixing portion is arranged in an optical box 36 configured to be able to store a deflection unit, a scanning lens, and the like.
[0046]
The laser unit 30 is fixed to the optical box 36 by the fixing member 11. That is, in the laser unit 30, the cylindrical side surface of the laser holder 40 is abutted against the fitting portion 10 of the optical box 36, and is urged toward the fitting portion 10 by the fixing member 11.
[0047]
The fitting portion 10 of the optical box 36 includes two fitting portions 10 as the first fixing portion and the fitting portion 10 as the second fixing portion along one optical unit 30 along the optical axis direction. Are provided.
[0048]
A first optical system and a second optical system in which light beams emitted from the two light source units are incident and deflected on different surfaces of the polygon mirror 31 and are arranged substantially symmetrically with respect to the polygon mirror 31 as a rotating polygon mirror. In a scanning optical device that performs deflection scanning through an optical system, the direction of one fitting portion 10 and the direction of the other fitting portion 10 are different from each other, specifically, are opposite to each other. The biasing directions are provided to be opposite to each other.
[0049]
Further, the laser unit 30 is assembled by inserting the protrusion 41 provided on the laser holder 40 into the hole 13 provided between the two fitting portions 10 on the optical box 36.
[0050]
In addition, the laser unit 30 includes a laser holder 40. A semiconductor laser 39 as a light source is attached to the laser holder 40 by press-fitting or the like. Further, a collimator lens 38 for converting a laser beam as a light beam emitted from a semiconductor laser 39 as a light source unit into a parallel light beam or a prescribed convergent light beam is adhered and fixed to the collimator barrel 35.
[0051]
FIG. 4 shows a phenomenon of the light source unit according to the embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 4A and 4B, the heat generated by the semiconductor laser 39 causes the laser holder 40 press-holding the semiconductor laser 39 to thermally expand and deform.
[0052]
When the vicinity of the semiconductor laser 39 of the laser holder 40 thermally expands due to this deformation, the state shown in FIG. 4A shifts to the state shown in FIG. 4B. That is, the laser holder 40 is inclined against the urging force of the fixing member 11.
[0053]
This tilt is caused by a light beam deflected and scanned through two optical member groups, a first optical system and a second optical system, arranged approximately symmetrically with respect to a polygon mirror 31 which is a rotating polygon mirror. When the light is condensed on the surface of the drum 46, a color difference on the surface of the photosensitive drum 46 causes a mutual difference.
[0054]
Therefore, the difference between the color misregistrations will be described next. FIG. 5 is a schematic diagram comparing the color misregistration mutual differences.
[0055]
FIG. 5A shows a photosensitive drum in a case where the fitting portions 10 corresponding to the respective systems to which the laser holders 40 are attached are provided in the same direction along the direction of the rotation axis of the polygon mirror 31 which is a rotating polygon mirror in both systems. 46 shows a color shift on the surface of No. 46. FIG. 5B shows a color shift on the surface of the photosensitive drum 46 when one fitting portion 10 and the other fitting portion 10 are inverted with respect to the direction of the rotation axis of the polygon mirror 31.
[0056]
As shown in FIG. 5A, the position of the light beam emitted from the two light source units and incident on the polygon mirror 31 is affected by the thermal expansion of the laser holder 40 due to the heat of the semiconductor laser 39. When the shifts occur in the same direction, the shifts occur on the surface of the photosensitive drum 46 as color shifts X _a1 and X _a2 , respectively.
[0057]
Then, when the color shift relative difference at this time is [Delta] d _a,
(Equation 1)

It can be expressed as.
[0058]
When the fitting portions 10 corresponding to the respective systems are provided in the same direction as the direction of the rotation axis of the polygon mirror 31 in both systems, the directions of the color shifts X _a1 and X _a2 are opposite to each other. To become
(Equation 2)

Next, Δd _a increases.
[0059]
Also, due to the thermal expansion of the laser holder 40 due to the heat of the semiconductor laser 39, the position of the light beam emitted from the two light sources and incident on the polygon mirror 31 is shifted in the direction opposite to the rotation axis of the polygon mirror 31. A shift occurs.
[0060]
This shift is on the photosensitive drum 46 surface, respectively occurs as a color misregistration _X _{b1, X b2,} when representing the color shift relative difference in [Delta] d _b,
[Equation 3]

It becomes.
[0061]
Further, in the fitting portions 10 corresponding to the respective systems, when one fitting portion 10 is provided substantially inverting with respect to the other fitting portion 10, the shift directions of the color shifts _Xb1 and _Xb2 are the same. Direction.
(Equation 4)

Next, Δd _b becomes smaller. Thereby, the relative displacement of the respective light beams emitted from the respective semiconductor lasers 39 and irradiated onto the surface of the photosensitive drum 46 with respect to the respective photosensitive drums 46 can be reduced. 45 can be reduced.
[0062]
As described above, according to this embodiment, since the two fitting portions 10 are attached to the optical box 36 in opposite directions to each other, heat generated by the semiconductor laser 39 as the light source portion is generated. Under the influence of the thermal expansion of the laser holder 40, the position of the light beam emitted from the two light sources and incident on the polygon mirror 31 can be reversed in the direction of the rotation axis of the polygon mirror 31, and the photosensitive drum 46 can be reversed. On the surface, the color shift can be offset by offsetting each other, and the color shift can be reduced.
[0063]
As described above, one embodiment of the present invention has been specifically described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible.
[0064]
For example, the numerical values given in the above-described embodiment are merely examples, and different numerical values may be used as needed.
[0065]
In the above-described embodiment, the V-shaped member is used for positioning the cylindrical fitting portion. However, the positioning is not limited to the V-shape, and the cylindrical fitting portion can be positioned. For example, a member having an arc shape or an elliptical arc may be used.
[0066]
The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, but also includes the following technical ideas.
[0067]
That is, in the present invention, typically, the number of the plurality of light source units is two. Preferably, the number of the plurality of light source units is two, and the V-shaped direction for positioning one of the two light source units and the positioning of the other light source unit are performed. The V-shape is formed so that the directions are opposite to each other.
[0068]
In the present invention, in order to stably fix the first light source unit and the second light source unit, the fixing unit typically has a V-shape, and preferably has one V-shape. The fixed surface has a direction substantially the same as the direction of the normal vector of the rotating surface of the rotary polygon mirror, and the other V-shaped shape is set so that the fixed surface is substantially inverted with respect to the one V-shaped shape. It is desirable to provide a fixing portion of the above. That is, in the present invention, preferably, one of the fixed portions is provided in the same direction as the normal vector of the rotation axis of the rotary polygon mirror, so that the orientation is substantially inverted with respect to the one fixed portion. It is desirable to provide the other fixing part.
[0069]
In the present invention, the first optical system and the first optical system are typically configured so that the shift of the light beam emitted from the first light source unit and the shift of the light beam emitted from the second light source unit cancel each other. The second optical system and the second optical system are arranged substantially symmetrically with respect to a plane parallel to the rotation axis of the rotary polygon mirror.
[0070]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the biasing direction of one first fixing portion and the biasing direction of the other second fixing portion are provided so as to be opposite to each other. As a result, the deviations in the emission directions of the light beams caused by the deformation of the thermal expansion caused by the heat generated by the light source unit that emits the light beams are opposite to each other, and are positioned opposite to each other with respect to the rotating mirror. Light beams irradiated by the first optical system and the second optical system can be shifted in the same direction on a predetermined surface. As a result, in the image forming apparatus including the scanning optical device, the mutual difference between the color shifts caused by the influence of the heat of the light emission from the light source unit is canceled and reduced, and the deterioration of the print quality is prevented. Can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are a top view and a side sectional view illustrating a configuration of a scanning optical device provided in the color image forming apparatus according to the embodiment of the present invention; FIGS.
FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a light source unit in the scanning optical device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a comparison of phenomena in a light source unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram for comparing color misregistration differences according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing a configuration of a light source section proposed by the present applicant, which is a precedent of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view showing a conventional scanning optical device.
FIG. 8 is a perspective view showing a package structure of a sealed semiconductor laser according to the related art.
[Explanation of symbols]
1C, 1M, 1Y, 1BK Developing device 2C, 2M, 2Y, 2BK Transfer roller 10

Fitting portion

11, 16 Fixing member 13

Hole

14, 39, 39C, 39M, 39Y, 39BK, 79

Semiconductor laser

15, 40

Laser holder

17 , 36, 36a, 36b, 76 Optical box 30

Laser unit

31, 31a, 31b, 71

Polygon mirror

32, 32C, 32M, 32Y, 32BK, 72

Scanning lens

33C, 33M, 33Y, 33BK, 73

Folding mirror

34a, 34b Drive Motor 35 Collimator barrel 38, 78 Collimator lens 41 Projection 43 Paper discharge tray 44 Transfer belt 45 Transfer materials 46, 46C, 46M, 46Y, 46BK Photosensitive drums 47C, 47M, 47Y, 47BK Primary chargers 48C, 48M, 48Y, 48BK cleaner 49 paper tray 50 supply Roller 51 registration rollers 52 driven roller 53 fixing unit 54 discharge rollers 60 laser chip 61 windows 62 photodiode 70 laser unit 74 BD mirror 75 BD unit 77 a cylinder lens

Claims

At least one first light source unit and at least one second light source unit that emit a light beam;
Deflection scanning means for rotating a light beam emitted from the first light source unit and / or the second light source unit and having a rotatable rotary polygon mirror having a plurality of mirror surfaces;
Having the first light source unit, causing a light beam emitted from the first light source unit to be incident on a first surface of the rotary polygon mirror, and scanning the light beam deflected and scanned by the rotary polygon mirror into a predetermined unit; An irradiable first optical system;
Having the second light source unit, causing a light beam emitted from the second light source unit to enter a second surface of the rotary polygon mirror, and scanning the light beam deflected and scanned by the rotary polygon mirror into a predetermined unit; A second optical system capable of irradiation;
An optical box containing the first optical system and the second optical system,
The first optical system and the second optical system are disposed substantially symmetrically with respect to the rotating polygon mirror;
The direction of urging of the first light source unit with respect to the first light source unit in the first fixing unit that fixes the first light source unit, and the direction of urging of the second light source unit in the second fixing unit that fixes the second light source unit A scanning optical device, wherein the biasing directions are set to be opposite to each other.