JP2010091780A - 光源装置及びこれを備えた光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】副走査方向におけるビーム間隔の調整を高精度に行うことができる光源装置及びこれを備えた光走査装置を提供する。
【解決手段】光走査装置に用いられる光源装置１。ＬＤは、複数のビームを放射する。光源ホルダ１０は、ＬＤが取り付けられる。ブロック８は、光源ホルダ１０を保持し、ＬＤの光軸が延在する方向（ｘ軸方向）から平面視したときに、ＬＤと重ならない位置にある回転軸１２を中心としてハウジング２に対して回転可能に取り付けられている。回転軸１２は、ｘ軸方向に延在している。
【選択図】図２

Description

本発明は、光源装置及びこれを備えた光走査装置に関し、より特定的には、複数のビームを放射する光源部を備えた光源装置及びこれを備えた光走査装置に関する。

近年、画像形成装置において、印刷速度の高速化のために、マルチビームＬＤが光源に用いられる機会が増加している。マルチビームＬＤは、直線上に並んだ複数のビームを同時に放射する。これにより、画像形成装置の光走査装置は、感光体ドラムに複数ラインの書き込みを同時に行うことができる。その結果、画像形成装置の印刷速度が向上する。

ところで、マルチビームＬＤを用いた場合には、主走査方向及び副走査方向における各ビームの間隔を適正な大きさに調整する必要がある。主走査方向における各ビームの間隔は、マルチビームＬＤの各ＬＤの発光タイミングを制御することにより調整することができる。一方、副走査方向における各ビームの間隔は、各ＬＤの発光タイミングを制御することでは調整できないので、他の方法により調整する必要があった。

そこで、特許文献１に記載のマルチビーム光源装置が知られている。以下に、マルチビーム光源装置について図面を参照しながら説明する。図７は、マルチビーム光源装置１００の分解斜視図である。

マルチビーム光源装置１００は、半導体レーザアレイ１０１ａ，１０１ｂ、ベース部材１０２、カップリングレンズ１０３ａ，１０３ｂ、ホルダ部材１０４及び取付壁１０５を備えている。半導体レーザアレイ１０１ａ，１０１ｂはそれぞれ、４つのビームを放射する。カップリングレンズ１０３ａ，１０３ｂはそれぞれ、半導体レーザアレイ１０１ａ，１０１ｂが放射したビームを平行光に変換する。ベース部材１０２は、半導体レーザアレイ１０１ａ，１０１ｂ及びカップリングレンズ１０３ａ，１０３ｂを保持している。該ベース部材１０２は、ホルダ部材１０４に対してねじにより固定されている。

ホルダ部材１０４は、中央に孔が形成されていると共に、該孔を囲む円筒部１０４ａを有している。取付壁１０５は、中央に孔１０５ａが形成されている板状の部材である。ホルダ部材１０４は、孔１０５ａに円筒部１０４ａが挿入された状態で該取付壁１０５に固定されている。以上のように構成されたマルチビーム光源装置１００では、半導体レーザアレイ１０１ａ，１０１ｂが放射したビームは、カップリングレンズ１０３ａ，１０３ｂを通過した後、ホルダ部材１０４の孔及び円筒部１０４ａを通過して外部に射出される。

ここで、マルチビーム光源装置１００では、孔１０５ａに円筒部１０４ａが挿入されている。孔１０５ａは、円筒部１０４ａの外径と略同じ大きさを有しているので、ホルダ部材１０４は、取付壁１０５に対して回転することができる。これにより、半導体レーザアレイ１０１ａ，１０１ｂも、円筒部１０４ａの中心軸周りに回転することができ、半導体レーザアレイ１０１ａ，１０１ｂから放射されたビームの列も回転できる。以上より、マルチビーム光源装置１００では、ホルダ部材１０４を回転させることにより、ビームの列を回転させて、副走査方向におけるビームの間隔を調整することができる。

しかしながら、マルチビーム光源装置１００では、以下に説明するように、副走査方向におけるビーム間隔を高精度に調整することが困難である。より詳細には、図７に示すように、ビームは、円筒部１０４ａの内部を通過している。よって、円筒部１０４ａは、ビームの進行方向から平面視したときに、半導体レーザアレイ１０１ａ，１０１ｂが内部に納まる程度の比較的大きな径を有する必要がある。このように比較的大きな径を有する円筒部１０４ａが孔１０５ａに挿入される場合には、円筒部１０４ａと孔１０５ａと接触面積が大きくなるので、これらの間でガタツキが発生しやすい。その結果、マルチビーム光源装置１００では、副走査方向におけるビーム間隔を高精度に調整することが困難である。
特開２００１−１７４７３１号公報

そこで、本発明の目的は、副走査方向におけるビーム間隔の調整を高精度に行うことができる光源装置及びこれを備えた光走査装置を提供することである。

本発明の一形態に係る光源装置は、光走査装置に用いられる光源装置において、複数のビームを放射する光源部と、ハウジングと、前記光源部が取り付けられる保持部材であって、該光源部の光軸が延在する方向から平面視したときに、該光源部と重ならない位置にある回転軸を中心として前記ハウジングに対して回転可能に取り付けられている保持部材と、を備えていること、を特徴とする。

本発明の一形態に係る光走査装置は、前記光源装置を備えていること、を特徴とする。

以下、本発明の実施形態に係る光源装置及びこれを備えた光走査装置について、図面を参照しながら説明する。

（光走査装置）
図１は、本発明の実施形態に係る光源装置を備えた光走査装置５０の概略斜視図である。図１に示す光走査装置５０は、概略、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）４、コリメータレンズ６、ポリゴンミラー３０、走査レンズ３２，３４及び光学素子３６により構成されており、画像形成装置に搭載される。なお、図１では、光源装置の内、ＬＤ４及びコリメータレンズ６のみを図示し、それ以外の構成は省略してある。

ＬＤ４は、複数本のビームＢを同時に放射するマルチビームＬＤである。コリメータレンズ６は、ＬＤ４が放射したビームＢを平行光に集光する。ポリゴンミラー３０は、コリメータレンズ６を通過したビームＢを、主走査方向に等角速度に偏向する。走査レンズ３２，３４は、ポリゴンミラー３０により偏向されたビームＢの収差を補正する。光学素子３６は、ビームＢに対して所定の処理を行う。これにより、ビームＢは、感光体ドラム４２上に結像する。感光体ドラム４２は所定速度で回転駆動され、ビームＢによる主走査と感光体ドラム４２の回転による副走査にて２次元の画像（静電潜像）が形成される。

（光源装置）
次に、本発明の一実施形態に係る光源装置について図面を参照しながら説明する。図２は、一実施形態に係る光源装置１の外観斜視図である。図３は、図２の光源装置１の分解斜視図である。図２及び図３において、ＬＤ４の光軸が延在している方向をｘ軸方向と定義し、ビームＢの主走査方向をｙ軸方向と定義し、ビームＢの副走査方向をｚ軸方向と定義する。また、図４は、光源装置１をｘ軸方向から平面視した正面図である。図５は、ＬＤ４の光軸を含むと共にｘｚ平面に平行な面における光源装置１の断面構造図である。

光源装置１は、図２ないし図５に示すように、ハウジング２、ＬＤ４（図２、図３及び図４には図示せず）、コリメータレンズ６（図２、図３及び図４には図示せず）、ブロック８、光源ホルダ１０、回転軸１２、レンズホルダ１４、板ばね１６（図４及び図５には図示せず）、ピン１８（図４及び図５には図示せず）、ばね２０（図２、図４及び図５には図示せず）及び板ばね２２ａ，２２ｂを備えている。

ハウジング２は、図３に示すように、光走査装置５０に取り付けられる平板状の台座であり、溝２ａ，２ｂ及び載置部２ｃ，２ｄを有している。溝２ａ，２ｂは、ハウジングからｚ軸方向の正方向側に突出している突起の上面に設けられ、回転軸１２を保持している。載置部２ｃ，２ｄはそれぞれ、ｚ軸方向の正方向側の面において平坦面を有しており、板ばね２２ａ，２２ｂを保持する。

ブロック８は、図２に示すように、ハウジング２上に取り付けられ、光源ホルダ１０及びレンズホルダ１４を保持している。また、ブロック８は、図３に示すように、ベース部８ａ、壁部８ｄ及び腕部８ｆを有している。ベース部８ａは、レンズホルダ１４をｚ軸方向の正方向側の面において保持する板状部材であり、溝８ｂ，８ｃを有している。溝８ｂは、レンズホルダ１４を保持するＶ字型の溝であり、ベース部８ａのｚ軸方向の正方向側の面においてｘ軸方向に延在するように設けられている。溝８ｃは、回転軸１２と接触するＶ字型の溝であり、ベース部８ａの負方向側の面においてｘ軸方向に延在するように設けられている。

壁部８ｄは、図２及び図３に示すように、ベース部８ａに対して垂直となるように立設された板状部材であり、ｘ軸方向の負方向側の面において光源ホルダ１０を保持する。また、壁部８ｄには、ＬＤ４から放射されたビームＢが通過するための孔８ｅが設けられている。

腕部８ｆは、ベース部８ａからｙ軸方向の負方向側に延在している板状部材である。該腕部８ｆには、ピン１８が取り付けられる孔（図２ないし図５では他の部材の影に隠れている）が設けられている。

光源ホルダ１０は、ＬＤ４を保持するための板状部材である。図５に示すように、光源ホルダ１０の中央には、孔１０ａが形成されており、該孔には、ＬＤ４が圧入されている。そして、光源ホルダ１０は、ｘ軸方向から平面視したときに、ＬＤ４と壁部８ｄの孔８ｅとが一致するように壁部８ｄに対して取り付けられる。したがって、光源ホルダ１０及びブロック８は、ＬＤ４が取り付けられる保持部材として機能している。

レンズホルダ１４は、円筒形状をなし、図５に示すように、その内部においてコリメータレンズ６を保持している。レンズホルダ１４は、図３に示すように、その側面が溝８ｂに接触するように載置される。溝８ｂは、ｘ軸方向に延在しているので、レンズホルダ１４は、ｘ軸方向に平行移動することができる。これにより、ＬＤ４とコリメータレンズ６との焦点合わせを行うことができる。板ばね１６は、図２に示すように、ベース部８ａにねじにより固定されており、レンズホルダ１４に対して圧接することにより、該レンズホルダ１４をベース部８ａに押さえつけている。これにより、レンズホルダ１４は、ベース部８ａに固定されている。

回転軸１２は、ｘ軸方向に延在しており、かつ、コリメータレンズ６の径よりも小さな径を有している円柱状の棒状部材であり、ブロック８がハウジング２上に取り付けられることにより、ｚ軸方向の両方向から溝２ａ，２ｂ及び溝８ｂ，８ｃにより挟まれている。これにより、回転軸１２は、ハウジング２とブロック８との間に位置するようになり、ｘ軸方向から平面視したときに、図４に示すように、ＬＤ４及びコリメータレンズ６と重ならないように位置している。そして、ブロック８は、図４に示すように、該回転軸１２を中心として、ハウジング２に対して僅かに回転することが可能である。

板ばね２２ａ，２２ｂはそれぞれ、図２に示すように、ハウジング２の載置部２ｃ，２ｄ上にねじにより固定され、ブロック８に対して圧接している。より詳細には、板ばね２２ａ，２２ｂは、ハウジング２、回転軸１２及びブロック８がｚ軸方向に並ぶ位置において、ベース部８ａをｚ軸方向の正方向側からハウジング２に対して押さえつける押圧部材として機能している。これにより、ベース部８ａは、回転軸１２に圧接し、回転軸１２は、ハウジング２に圧接している。

ピン１８は、図２に示すように、腕部８ｆに設けられた孔を貫通し、ハウジング２に対して突出量の調整ができるように取り付けられている。また、ピン１８は、図３に示すように、腕部８ｆとハウジング２との間に設けられているばね２０を貫通している。これにより、ピン１８は、腕部８ｆがハウジング２に近づく方向（すなわち、ｚ軸方向の負方向）に該腕部８ｆに対して力を及ぼすと共に、ばね２０は、腕部８ｆがハウジング２から遠ざかる方向（すなわち、ｚ軸方向の正方向）に腕部８ｆに対して力を及ぼす。なお、ばね２０の代わりにゴム等の他の弾性体が用いられていてもよい。

以上のように構成された光源装置１において、副走査方向（ｚ軸方向）におけるビームＢの間隔の調整について以下に説明する。図６は、副走査方向におけるビームＢの間隔の調整時におけるビームＢの様子を示した図である。図６に示すように、ＬＤ４は、ビームＢ１〜Ｂ８の８つのビームを放射する。以下では、個別のビームＢについては、ビームＢ１〜Ｂ８と称し、これらを総称する場合にはビームＢと称す。また、ビームＢの列αを初期状態と定義し、初期状態からビームＢの列をθ１度だけ時計回りに回転させて得られるビームＢの列βの状態を第１の調整状態と定義し、初期状態からビームＢの列をθ２度だけ反時計回りに回転させて得られるビームＢの列γの状態を第２の調整状態と定義する。

図６に示すように、ビームＢ１〜Ｂ８は、距離Ｌの間において等間隔であってかつ直線上に並んでいる。初期状態のビームＢの列αを時計回りにθ１度だけ回転させると、第１の調整状態のビームＢの列βが得られる。このとき、副走査方向において、第１の調整状態でのビームＢ１〜Ｂ８の間隔は、初期状態でのビームＢ１〜Ｂ８の間隔よりも狭くなる。一方、初期状態のビームＢの列αを反時計回りにθ２度だけ回転させると、第２の調整状態のビームＢの列γが得られる。このとき、副走査方向において、第２の調整状態でのビームＢ１〜Ｂ８の間隔は、初期状態でのビームＢ１〜Ｂ８の間隔よりも広くなる。このように、ビームＢの列を回転させることにより、副走査方向におけるビームＢ１〜Ｂ８の間隔を調整することができる。

そこで、光源装置１では、ビームＢの列を回転させるために、ブロック８は、回転軸１２を中心として、ハウジング２に対して回転可能に取り付けられている。そして、光源装置１では、腕部８ｆとハウジング２との距離が調整されることにより、ブロック８がハウジング２に対して回転させられる。これにより、副走査方向におけるビームＢ１〜Ｂ８の間隔が調整される。より詳細には、ピン１８がｚ軸方向の正方向側に引き上げられることにより、ばね２０の付勢力により、腕部８ｆは、ｚ軸方向の正方向側に変位する。これにより、ブロック８は、時計回りに回転し、ＬＤ４も、時計回りに回転する。その結果、ＬＤ４が放射するビームＢの列も時計回りに回転し、図６の第１の調整状態のように、副走査方向におけるビームＢ１〜Ｂ８の間隔が相対的に狭くなる。

一方、ピン１８がｚ軸方向の正方向側に押し下げられることにより、ピン１８の頭部からの力により、腕部８ｆは、ｚ軸方向の負方向側に変位する。これにより、ブロック８は、反時計回りに回転し、ＬＤ４も、反時計回りに回転する。その結果、ＬＤ４が放射するビームＢの列も反時計回りに回転し、図６の第２の調整状態のように、副走査方向におけるビームＢ１〜Ｂ８の間隔が相対的に広くなる。

（効果）
以上のように構成された光源装置１及びこれを備えた光走査装置５０では、以下に説明するように、副走査方向におけるビーム間隔の調整を高精度に行うことができる。より詳細には、特許文献１に記載のマルチビーム光源装置では、ホルダ部材１０４は、円筒部１０４ａの中心軸を回転軸として、回転する。マルチビーム光源装置１００において、ホルダ部材１０４の回転軸は、半導体レーザアレイ１０１ａ，１０１ｂ及びカップリングレンズ１０３ａ，１０３ｂの前に位置しているので、ビームの進行を妨げてはいけない。そのため、円筒部１０４ａは、図７に示すように、ビームの進行方向から平面視したときに、半導体レーザアレイ１０１ａ，１０１ｂが内部に納まる程度の比較的大きな径を有している。しかしながら、このように比較的大きな径を有する円筒部１０４ａが孔１０５ａに挿入される場合には、円筒部１０４ａと孔１０５ａと接触面積が大きくなるので、これらの間でガタツキが発生しやすい。そのため、マルチビーム光源装置１００では、副走査方向におけるビーム間隔を高精度に調整することが困難であった。

そこで、光源装置１では、回転軸１２は、ｘ軸方向から平面視したときに、ＬＤ４及びコリメータレンズ６と重ならない位置に設けられているので、ビームＢの進行を妨げない。そのため、特許文献１に記載のマルチビーム光源装置１００のように、半導体レーザアレイ１０１ａ，１０１ｂ及びカップリングレンズ１０３ａ，１０３ｂを収めるような比較的大きな径の円筒部１０４ａが不要となる。すなわち、回転軸１２の径は、コリメータレンズ６の径よりもよりも小さくなる。そのため、マルチビーム光源装置１００において、光源装置１と同様に、溝により円筒部１０４ａを保持していたとしても、回転軸１２と溝２ａ，２ｂ，８ｃとの接触面積は、円筒部１０４ａと溝との接触面積に比べて小さくなる。よって、光源装置１では、回転軸１２と溝２ａ，２ｂ，８ｃとの間に生じるガタツキを抑制でき、副走査方向におけるビーム間隔を高精度に調整することが可能となる。

また、光源装置１では、回転軸１２の径をマルチビーム光源装置１００の円筒部１０４ａの径よりも小さくできる。そのため、回転軸１２を円筒部１０４ａに比べて精度良く加工することができる。同様に、溝２ａ，２ｂ，８ｃも、孔１０５ａに比べて精度良く加工することができる。したがって、光源装置１では、副走査方向におけるビーム間隔を高精度に調整することが可能となる。

また、光源装置１では、以下に説明するように、板ばね２２ａ，２２ｂがブロック８の回転を妨げることがない。より詳細には、板ばね２２ａ，２２ｂは、ハウジング２、回転軸１２及びブロック８がｚ軸方向に並んでいる位置において、ブロック８をｚ軸方向の負方向側に押さえつけている。そのため、ブロック８の回転時に、板ばね２２ａ，２２ｂがブロック８に及ぼす力は、ブロック８を回転させるモーメントを殆ど発生しない。よって、板ばね２２ａ，２２ｂは、ブロック８の回転を妨げない。

本発明の実施形態に係る光源装置を備えた光走査装置の概略斜視図である。 一実施形態に係る光源装置の外観斜視図である。 図２の光源装置の分解斜視図である。 図２の光源装置をｘ軸方向から平面視した正面図である。 ＬＤの光軸を含むと共にｘｚ平面に平行な面における光源装置の断面構造図である。 副走査方向におけるビームの間隔の調整時におけるビームの様子を示した図である。 特許文献１に記載のマルチビーム光源装置の分解斜視図である。

符号の説明

１ 光源装置
２ ハウジング
２ａ，２ｂ，８ｂ，８ｃ 溝
２ｃ，２ｄ 載置部
４ ＬＤ
６ コリメータレンズ
８ ブロック
８ａ ベース部
８ｆ 腕部
１０ 光源ホルダ
１２ 回転軸
１４ レンズホルダ
１６，２２ａ，２２ｂ 板ばね
１８ ピン
２０ ばね
５０ 光走査装置

Claims (7)

1. 光走査装置に用いられる光源装置において、
   複数のビームを放射する光源部と、
   ハウジングと、
   前記光源部が取り付けられる保持部材であって、該光源部の光軸が延在する方向から平面視したときに、該光源部と重ならない位置にある回転軸を中心として前記ハウジングに対して回転可能に取り付けられている保持部材と、
   を備えていること、
   を特徴とする光源装置。
2. 前記光源部が放射したビームを集光する光学素子を、
   更に備えていること、
   を特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記保持部材は、
   前記光学素子を保持しているベース部と、
   前記ベース部から延在している腕部と、
   を更に備えていると共に、前記腕部と前記ハウジングとの距離が調整されることにより、該ハウジングに対して回転させられること、
   を特徴とする請求項２に記載の光源装置。
4. 前記腕部が前記ハウジングに近づく方向に該腕部に対して力を及ぼすピンであって、該ハウジングに対して突出量の調整ができるように取り付けられているピンと、
   前記腕部と前記ハウジングとの間に設けられ、該腕部が該ハウジングから遠ざかる方向に該腕部に対して力を及ぼす弾性部材と、
   を更に備えていること、
   を特徴とする請求項３に記載の光源装置。
5. 前記回転軸は、前記光学素子の径よりも小さな径を有する部材であること、
   を特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の光源装置。
6. 前記ハウジング、前記回転軸及び前記保持部材が並ぶ位置において、該保持部材を該ハウジングに対して押さえつける押圧部材を、
   更に備えていること、
   を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の光源装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の光源装置を備えていること、
   を特徴とする光走査装置。

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