JP2006227047A - 光源装置、光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カップリングレンズを接着剤で固定した光源装置において、余分の接着剤がカップリングレンズの有効形内に入り込むことを防ぎ、ビームスポット径の太りや、ゴースト光による画像の劣化を防止する光源装置、これを用いた光走査装置および画像形成装置を得る。
【解決手段】光源から発する発散光束を所望の状態に集光するカップリングレンズ２ａ，２ｂを接着剤１６，１８で固定した光源装置において、余分の接着剤１６，１８がカップリングレンズ２ａ，２ｂの有効径内に入らないようにするためのはみ出し防止手段を有する。はみ出し防止手段は、余分の接着剤を逃がすために、カップリングレンズ２ａ，２ｂが固定される鏡筒部分１０に形成された溝１２，１４とする。カップリングレンズ２ａ，２ｂは３次元的に調整されて接着されている。接着剤１６，１８は、紫外線硬化樹脂である。
【選択図】図２

Description

本発明は、レーザプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ等に用いられる光源装置、光走査装置および画像形成装置に関するものである。

レーザプリンタ、デジタル複写機等において光走査装置が広く用いられている。光走査装置は、光源側からの光束を光偏向器により偏向させ、偏向光束を走査結像光学系により被走査面に光スポットとして集光させ、この光スポットを被走査面上で走査させることにより画像を光学的に書き込むものである。光走査装置は電子写真プロセスを実行する装置のうち露光プロセスを実行する装置であって、書き込まれた画像はこれを現像プロセス、転写プロセス、定着プロセスに付することにより、転写紙などの転写媒体上に画像を形成することができる。

近年、画像形成速度の高速化要求に伴い、光走査装置において複数の光源を用いたマルチビーム光学系が用いられ、また、高画質化要求に伴って、被走査面におけるビームスポット径の小径化が図られている。光走査装置をマルチビーム化するに当たっては、その光源装置に関して、少ない部品点数で安価に構成すること、簡単な構成でビーム間ピッチの誤差を小さくすることなどを目的としてさまざまな工夫がなされている。

光走査装置における光源装置の例として、カップリングレンズを接着によって固定した構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１記載の発明の概要を、図３を参照しながら説明する。図３において、光源装置はホルダ８を中心に組み立てられていて、ホルダ８は長方形状の基部８Ａを有し、この基部８Ａの中央部前面側に円柱状部分８Ｂが突設されており、円柱状部分８Ｂの中央から突起部８Ｃが前方に突出している。上記円柱状部分８Ｂには前後方向に貫通した二つの孔８ａ１，８ｂ１が左右（後述のように主走査方向である）に形成され、これらの孔８ａ１，８ｂ１には基部８Ａの後面側から光源としての半導体レーザ１ａ−４，１ｂ−４が圧入されて固定されている。

上記突起部８Ｃの、上記孔８ａ１,８ｂ１に連なる部分には、部分円筒面からなるカップリングレンズ保持部８ｃ１，８ｃ２が形成されていて、これらカップリングレンズ保持部８ｃ１，８ｃ２には、それぞれ接着剤８ｄ１，８ｄ２によってカップリングレンズ２ａ，２ｂが固定されている。ホルダ８の中心軸Ｏ、接着剤８ｄ１，８ｄ２の中心、各カップリングレンズ２ａ，２ｂの光軸中心は、図３（ａ）に示すように主走査対応方向の線Ｓ上に位置して並んでいる。カップリングレンズ２ａ，２ｂの前方にはアパーチャ３が突起部８Ｃに固定されて配置されている。上記一対の半導体レーザ１ａ−４，１ｂ−４から出射されるレーザビームは互いに開き角θを有するように、上記各半導体レーザがホルダ８の中心軸Ｏに対し傾けて配置され、これに対応して一対のカップリングレンズ２ａ，２ｂも上記中心軸Ｏに対し傾けて固定されている。

上記特許文献１記載の光源装置によれば、複数光源を用いながら、ビーム合成プリズム等を用いることなく、光源部を安価に構成することができる利点がある。
しかしながら、カップリングレンズ２ａ，２ｂを接着剤８ｄ１，８ｄ２によってホルダ８の突起部８に固定しているため、図４に示すように、接着剤８ｄ１，８ｄ２の量が多い場合や、カップリングレンズ２ａ，２ｂと、鏡筒部として機能するカップリングレンズ保持部８ｃ１，８ｃ２との間隔が狭い場合には、接着剤８ｄ１，８ｄ２がカップリングレンズ２ａ，２ｂの有効径内に入り込んでしまう場合がある。図４では、接着剤８ｄ１の一部がカップリングレンズ２ａの有効径内にまではみ出している様子を示している。接着剤がカップリングレンズの有効径内にまではみ出すと、光源からの光束がカップリングレンズにおいてケラれてしまい、ビームスポット径が太り、あるいはゴースト光が発生して被走査面に形成される画像を劣化させることになる。

特開平２０００−２９２７２３号公報

本発明は、特許文献１に記載されているような、カップリングレンズを接着剤により固定してなる光源装置において、余分の接着剤がカップリングレンズの有効形内に入り込むことを防ぎ、被走査面におけるビームスポット径の太りや、ゴースト光による画像の劣化を防止することができる光源装置を提供することを目的とする。
本発明はまた、上記光源装置を用いることにより、高品質の画像を形成することができる光走査装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、請求項１に記載されているように、光源から発する発散光束を所望の状態に集光するカップリングレンズを接着剤により固定してなる光源装置において、余分の接着剤がカップリングレンズの有効径内に入らないようにするためのはみ出し防止手段を有することを最も主要な特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の光源装置において、はみ出し防止手段は、余分の接着剤を逃がすために、カップリングレンズが固定される鏡筒部分に形成された溝であることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の光源装置において、カップリングレンズは接着剤を介して固定されていることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項３記載の光源装置において、カップリングレンズは３次元的に調整されて接着されていることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の光源装置において、接着剤は、紫外線硬化樹脂であることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、光束を放射する光源と、この光源からの光束を後続の光学系にカップリングする第１光学系と、第１光学系からの光束を主走査対応方向に長く略線状に集光する第２光学系と、上記略線状の集光部の近傍に偏向反射面を有し、この偏向反射面により光束を偏向する光偏向器と、光偏向器による偏向光束を被走査面上に光スポットとして集光する第３光学系を有する光走査装置において、上記光源として請求項１乃至５のいずれかに記載の光源装置を有することを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の光走査装置において、上記光源装置は複数の光源を有してなり、そのうち少なくとも２つの光源から発する光束は、主走査方向において開き角を有することを特徴とする。
請求項８記載の発明は、請求項７記載の光走査装置において、接着層は、カップリングレンズの光軸に対して主走査方向に並んでいることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、電子写真プロセスを実行するための各装置を備えた画像形成装置であって、電子写真プロセス中の露光プロセスを実行する装置として請求項６乃至８のいずれかに記載の光走査装置を有することを特徴とする。

請求項１および２記載の発明によれば、余分な接着剤を逃がす構成にすることで接着剤量のばらつきの許容範囲を広げることができる。すなわち接着剤量のコントロール精度を緩めることができる。また、光源の位置精度によるカップリングレンズと鏡筒部の間隔が変動しても接着剤がカップリングレンズの有効径内に入り込むことを防ぐことができるので、被走査面におけるビームスポット径の太りや、ゴースト光による画像の劣化を防止することができる。また、カップリングレンズの外径を大きくする必要がないので、低コストを実現することができる。

請求項３および４記載の発明によれば、カップリングレンズは接着剤を介して固定されるので、カップリングレンズを３次元的に、すなわち、光源に対してカップリングレンズを主走査方向、副走査方向、および光軸方向の３軸方向に調整したあと固定することが可能になる。
請求項５記載の発明によれば、接着剤に紫外線硬化樹脂を用いることで、短時間に光源装置を組み立てることができ、また、調整後の経時変化を抑えることができる。

請求項６記載の発明によれば、請求項１〜５のいずれかに記載の光源装置を用いて光走査装置を構成することで、ビームスポット径の太りのない高品質の光走査装置を提供することができる。
請求項７記載の発明によれば、複数の光束を合成するためのプリズム等を用いることなくマルチビーム用光源装置を構成し、この光源装置を用いることによって安価な光走査装置を提供することができる。また、複数の光源を用いることで、光偏向器の回転数を抑えることができるので、光偏向器および光走査装置の省電力化を図ることができる。
請求項８記載の発明によれば、接着層を、カップリングレンズの光軸に対して主走査方向に並べて配置することで、接着層の厚さが温度変動等によって変動しても、副走査方向のビームピッチ変動を抑えることができる。

請求項９記載の発明によれば、請求項６乃至８のいずれかに記載の光走査装置を用いることで、高品質の画像を形成可能な画像形成装置を提供することができる。

以下、図１、図２を参照しながら本発明にかかる光源装置、光走査装置および画像形成装置の実施例について説明する。
図１において、符号１ａ、１ｂはそれぞれ半導体レーザなどからなる光源を示す。符号２ａ、２ｂはカップリングレンズ、３はアパーチャ、４はシリンドリカルレンズ、５はポリゴンミラーからなる光偏向器、６は走査レンズ、７は感光体表面である被走査面をそれぞれ示している。

光源１ａ、１ｂから射出した各光束は、カップリングレンズ２ａ、２ｂにより所望の光束状態、すなわち、平行光束または緩やかな発散光あるいは収束光に変換されて後続の光学系にカップリングされる。カップリングレンズ２ａ、２ｂを透過した各光束はアパーチャ３で所定の断面形状に整形された後、共通のシリンドリカルレンズ４に入射し、副走査方向にのみ集光されて、光偏向器５の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像が形成されつつ、光偏向器５に入射する。光偏向器５で偏向された光束は、走査レンズ６を透過して被走査面７に結像する。走査レンズ６は、上記のように光束を被走査面７に光スポットとして結像させる機能と、この光スポットを被走査面７上で等速度的に走査するｆθ機能を有している。ここで、光源１ａ、１ｂを射出した光束は、互いに主走査面内で開き角θを有している。

上記光源１ａ、１ｂ、カップリングレンズ２ａ、２ｂは、図３に示す従来例と同様に、ホルダによって一体的に保持されている。また、カップリングレンズ２ａ、２ｂは、ホルダの一部をなす鏡筒部１０に接着剤１６、１８を介して固定されている。上記鏡筒部１０は、カップリングレンズ２ａ、２ｂの外周面に対応した曲率の部分円筒面からなる接着面１０ａ，１０ｂを有し、これらの接着面１０ａ，１０ｂに接着剤１６、１８を介してカップリングレンズ２ａ、２ｂの外周面が固定されている。上記各接着面１０ａ，１０ｂの中央部には、余分の接着剤１６、１８を逃がすためのはみ出し防止手段としての溝１２，１４が形成されている。溝１２，１４はカップリングレンズ２ａ、２ｂの光軸方向に沿って形成されている。一対のカップリングレンズ２ａ、２ｂは主走査方向に並んでいて、その光軸中心を結ぶ線すなわち主走査方向の線上に上記溝１２，１４が位置している。

上記のように、カップリングレンズ２ａ、２ｂは突起状の鏡筒部８Ｃを共用する形で接着剤１６、１８を介して固定されている。しかしながら、図３、図４で従来例について説明したように、単に上記鏡筒部８Ｃに接着剤１６、１８を介してカップリングレンズ２ａ、２ｂを接着するだけでは、接着剤の量のコントロールが難しく、仮に、高精度に接着剤の量をコントロールしたとしても、光源１ａ、１ｂの位置精度によってカップリングレンズ２ａ、２ｂと鏡筒部８Ｃの間隔も変動するため、接着層の厚さが変動することになる。接着層の厚さが薄くなる方に変動すると余分の接着剤が発生し、図４で説明したように、接着剤がカップリングレンズの有効径内に入り込んでくる。カップリングレンズの有効径を確保するために、カップリングレンズの外径を大きくして、はみ出した接着剤が有効係内にまで至らないようにする方法もあるが、そうするとカップリングレンズのコストが高くなり、また、対をなす光束相互の開き角θを大きくしなければならず、光学特性上も不利になる。

そこで、図２に示す実施例のように、本発明では、鏡筒部１０のカップリングレンズ接着面１０ａ，１０ｂに、例えば溝１２、１４からなる接着剤はみだし防止手段を設けることで、この溝１２、１４に余分な接着剤を逃がす構成にした。かかる構成にすることで、接着剤１６、１８の量のコントロール精度を緩めることができる。すなわち、接着剤１６、１８の量のばらつきの許容範囲を広くすることができる。また、光源１ａ，１ｂの位置精度を出すために、カップリングレンズ２ａ、２ｂと鏡筒部１０との間隔が変動しても、接着剤１６、１８がカップリングレンズ２ａ、２ｂの有効径内に入り込むことを防ぐことができる。

上記実施例において、カップリングレンズ２ａ、２ｂを鏡筒部１０に固定するに当たっては、冶具などを使用してカップリングレンズ２ａ、２ｂを暫定的の保持し、カップリングレンズ２ａ、２ｂを３次元的に調整して精度よく位置決めした状態で鏡筒部１０の接着面１０ａ，１０ｂに接着する。上記「３次元的に調整」とは、カップリングレンズ２ａ、２ｂを主走査方向、副走査方向、および光軸方向の３軸方向に調整することをいう。

上記のようにカップリングレンズ２ａ、２ｂを３次元的に調整した状態で接着する場合において、接着剤の硬化に長い時間を要するとすれば、接着剤が硬化する間に調整位置が狂う可能性がある。そこで、接着剤として紫外線硬化樹脂を使用するものとする。カップリングレンズ２ａ、２ｂを３次元的に調整した状態で接着剤としての紫外線硬化樹脂に紫外線を照射すれば、紫外線硬化樹脂が短時間に硬化し、カップリングレンズ２ａ、２ｂを短時間で固定することができる。また、紫外線硬化樹脂は経時的な変化も少ない。

以上説明した光源装置の実施例は、図１に示す光走査装置の光源装置として適用することができる。図１において、カップリングレンズ２ａ、２ｂは第１光学系を構成し、シリンドリカルレンズ４は第２光学系を構成し、走査レンズ６は第３光学系を構成している。本発明に係る光源装置を光走査装置の光源装置として使用することにより、被走査面におけるビームスポット径の太りのない高品質の光走査装置を得ることができる。

上記光走査装置は、電子写真プロセスによる画像形成装置に適用することができる。電子写真プロセスによる画像形成装置は周知であるから図示は省略したが、その概略を説明する。電子写真プロセスによる画像形成装置は、例えば感光体ドラムを中心としてその周囲に、電子写真プロセスを実行するための各装置が配置されている。各装置とは、帯電装置、露光装置としての光走査装置、現像装置、転写装置、定着装置、クリーニング装置が主なものである。上記光走査装置として、図１に示すような光走査装置を用いる。この光走査装置には、光源装置として図２について説明したような本発明にかかる光源装置が用いられている。したがって、この画像形成装置によれば、被走査面におけるビームスポット径の太りのない高品質の画像を形成することができる画像形成装置を得ることができる。

なお、図示の実施例では、光源から二つの光束が射出され構成になっていたが、それ以上の光束が射出されるものであってもよい。また、被走査面を有する感光体を複数配置し、それぞれの感光体を個別に光走査するいわゆるタンデム型の画像形成装置を構成することも可能である。いずれにしても本発明に技術的範囲に属する。

本発明に係る光走査装置の実施例を主走査面対応方向から示す光学配置図である。 本発明に係る光源装置の実施例を示す正面図である。 従来の光源装置の例を示す、（ａ）は平面断面図、（ｂ）はカップリングレンズ固定部の正面図である。 上記従来の光源装置の問題点を説明するためにカップリングレンズ固定部を示した正面図である。

符号の説明

１ａ 光源
１ｂ 光源
２ａ カップリングレンズ
２ｂ カップリングレンズ
４ シリンドリカルレンズ
５ 光偏向器
１０ 鏡筒部
１０ａ 接着面
１０ｂ 接着面
１２ 溝
１４ 溝
１６ 接着剤
１８ 接着剤

Claims (9)

1. 光源から発する発散光束を所望の状態に集光するカップリングレンズを接着剤により固定してなる光源装置において、余分の接着剤がカップリングレンズの有効径内に入らないようにするためのはみ出し防止手段を有することを特徴とする光源装置。
2. 請求項１記載の光源装置において、はみ出し防止手段は、余分の接着剤を逃がすために、カップリングレンズが固定される鏡筒部分に形成された溝であることを特徴とする光源装置。
3. 請求項１または２記載の光源装置において、カップリングレンズは接着剤を介して固定されていることを特徴とする光源装置。
4. 請求項３記載の光源装置において、カップリングレンズは３次元的に調整されて接着されていることを特徴とする光源装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の光源装置において、接着剤は、紫外線硬化樹脂であることを特徴とする光源装置。
6. 光束を放射する光源と、
   この光源からの光束を後続の光学系にカップリングする第１光学系と、
   第１光学系からの光束を主走査対応方向に長く略線状に集光する第２光学系と、
   上記略線状の集光部の近傍に偏向反射面を有し、この偏向反射面により光束を偏向する光偏向器と、
   光偏向器による偏向光束を被走査面上に光スポットとして集光する第３光学系を有する光走査装置において、
   上記光源として請求項１乃至５のいずれかに記載の光源装置を有することを特徴とする光走査装置。
7. 請求項６記載の光走査装置において、上記光源装置は複数の光源を有してなり、そのうち少なくとも２つの光源から発する光束は、主走査方向において開き角を有することを特徴とする光走査装置。
8. 請求項７記載の光走査装置において、接着層は、カップリングレンズの光軸に対して主走査方向に並んでいることを特徴とする光源装置を有する光走査装置。
9. 電子写真プロセスを実行するための各装置を備えた画像形成装置であって、電子写真プロセス中の露光プロセスを実行する装置として請求項６乃至８のいずれかに記載の光走査装置を有することを特徴とする画像形成装置。

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