JP3650263B2 - マルチビーム光源装置、光走査装置、デジタル複写機、及びレーザプリンタ - Google Patents
マルチビーム光源装置、光走査装置、デジタル複写機、及びレーザプリンタ Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザのマルチビーム光源装置、光走査装置、デジタル複写機、及びレーザプリンタに関するものである。
本発明のマルチビーム光源装置は、デジタル複写機、レーザプリンタ等の光走査装置の光源装置に適用でき、それによって複写速度、プリント速度の高速化に役立ち、特に、装置の小型化を実現することができる。
【０００２】
【従来の技術】
光ビームの副走査方向の位置を調整するものとして、例えば、特開平６−３３１９１３号公報には、２組の半導体レーザとビーム整形用光学系を有し、ビーム合成プリズムにより前記２つのビームを合成し、結像光学系等を介して感光体面上に２ライン同時に走査して書き込みを行う場合に、ビーム整形用光学系とビーム合成プリズムとの間に、プリズムを設け、それを動かすことによって前記調整を行うもの「２ビーム光走査装置」（前者という）が開示されている。
また、マルチビームの走査線ピッチを変更するものとして、例えば、特開平９−１９３４５８号公報には、２つの半導体レーザを収納し、合成手段により光ビームを合成した光源装置を光軸の回りに回転することにより、ビーム間の副走査ピッチを変化させる「マルチビーム走査装置」（後者という）が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前者においては、光ビームの副走査方向の位置調整を行うのに、ビーム整形用光学系とビーム合成プリズムとの間に、プリズムを設けそれを動かす構成を採っているため、前記調整を行うのに装置が大型化すると共に、コストがかかるという問題がある。
また、後者において採用された構成では、２つの光ビームの副走査ピッチを変化させることはできるが、３つ以上の光ビームの副走査ピッチを変化させることができないという問題がある。
【０００４】
従って、本発明の目的は、ビームの副走査位置を変化させるためにプリズムなどの光学部品を用いずに、マルチビーム化（２ビームからそれ以上のビーム数でも対応可能）することにより、低コストで高速な書き込みを可能とし、副走査方向の光ビームの相対位置を調整する作業を簡単にして、作業効率を向上することができるマルチビーム光源装置を提供すること、及び該マルチビーム光源装置を用いた光走査装置を提供すること、さらに該光走査装置を用いたデジタル複写機、レーザプリンタを提供することである。
【０００５】
さらに、各請求項に係る発明の目的を示せば以下のとおりである。
請求項１に対する目的：複数個の光ビームの副走査方向の位置を独立して変化させることを可能にし、調整作業時間を短縮するとともに、半導体レーザが故障した場合（寿命がつきたり、壊れたりして発光しなくなった場合）、半導体レーザとコリメートレンズが一体化したユニットを光源装置より独立させることにより、壊れたユニットだけを交換できるようにして、修理コストを安くすることである。
請求項２に対する目的：光源装置を光走査装置のハウジングに着脱可能に保持可能な構造にして、光源装置においてビームの配置関係を調整可能にすることにより、光源装置の交換後の光軸合わせ作業を不要にすることである。
【０００６】
請求項３に対する目的：複数のＬＤ光の副走査位置を独立に変化させることを可能にし、調整作業を効率良くできるようすることである。
請求項４，５に対する目的：複数のＬＤの配置を容易に調節でき、かつ確実に設定することができるようにすることである。
【０００７】
請求項６に対する目的：副走査方向に並べた複数のＬＤ光ごとに主走査方向の出射角度を変化させることにより、複数のＬＤ光が被走査面状で主走査方向に間隔をもって配置し、各ＬＤ光ごとに書き出しタイミングを決めるための同期検知を独立に検出するできるようにし、高品質な画像を得ることである。
請求項７に対する目的：基準となる光ビームの発光部を保持部材に固定することにより、環境変動などにより基準ビームの位置の変動が少なくなり、それを基準とした他のビーム位置の精度を上げ、結果として高品質な画像を得ることができるようにすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、半導体レーザと半導体レーザ光を平行光束にするコリメートレンズとを一体に保持した複数の発光部と、該複数の発光部において前記半導体レーザの光軸と平行な方向に形成された穴に各々嵌合される複数の回転軸と、副走査方向における前記複数の発光部からの平行光束を近接した状態にして出射するビーム合成手段を有し、前記回転軸を中心として前記発光部を回転させることにより前記ビーム合成手段に対する前記発光部の配置位置を副走査方向に変化させるマルチビーム光源装置である。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載されたマルチビーム光源装置において、前記複数の回転軸は同一の保持部材に設置され、前記複数の発光部は前記複数の回転軸に各々着脱可能に保持されているマルチビーム光源装置である。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載されたマルチビーム光源装置において、前記複数の発光部を回転駆動するための複数のアクチュエータと、前記複数の発光部を所定の回転駆動方向に付勢するためのねじりコイルバネとを有するマルチビーム光源装置である。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載されたマルチビーム光源装置において、副走査方向に配置された前記複数の各発光部の各半導体レーザ光の主走査方向の出射位置を一致させたマルチビーム光源装置である。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載されたマルチビーム光源装置において、副走査方向に配列された前記複数の各発光部の半導体レーザ光の出射方向が主走査方向に所定の角度を有しているマルチビーム光源装置である。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項５に記載されたマルチビーム光源装置において、前記所定の角度を副走査方向に配列された前記複数の各発光部ごとに変更可能であるマルチビーム光源装置である。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載されたマルチビーム光源装置において、前記複数の発光部の内、一つを基準ビームとし、その位置を拘束固定し、他のビームを前記基準ビームに対して相対的に補正するマルチビーム光源装置である。
請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載されたマルチビーム光源装置と、該マルチビーム光源装置から出射されたレーザ光を主走査方向に繰り返し偏向走査する回転多面鏡と、前記偏向されたレーザ光を等速直線走査に変換するｆθレンズと、前記マルチビーム光源装置と、前記回転多面鏡と、前記ｆθレンズとを設置固定するためのハウジングとを備える光走査装置である。
請求項９の発明は、請求項８に記載された光走査装置と、該光走査装置を経た光ビームによって被走査面を走査される感光体とを備えるデジタル複写機である。
請求項１０の発明は、請求項８に記載された光走査装置と、該光走査装置を経た光ビームによって被走査面を走査される感光体とを備えるレーザプリンタである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、光源部４０の分解斜視図であり、図２は、光源部４０の組立図である。
この実施例の光源部は、４つの半導体レーザの４つの光ビームを合成し出射するものである。
光源部は、大きく分けて、４つの発光部２１〜２４と、それを取り付けると同時に光ビームを合成するためのビーム合成手段であるプリズムを収納するプリズムホルダー１０、発光部２１〜２４を回転駆動するためのアクチュエータ６と付勢バネ（ねじりコイルばね）４から成る。
【００１６】
プリズムホルダー１０には４つの段付き回転軸１１〜１４が互いに平行な方向で設置されている。この段付き回転軸１１〜１４には、それぞれ発光部２１〜２４が取り付けられる。プリズムホルダー１０の中央部には凹部１５があり、ここにプリズム２６が収納される。また、ねじりコイルバネ４の端部を係止するための２つの突起１６、１７が設けられている。
【００１７】
発光部２１〜２４は以下の構成とから成っている。代表例として発光部２１について説明する。
半導体レーザ（以下単にＬＤという）１は、ＬＤベース２の嵌合穴２ａに嵌合固定される。コリメートレンズ３は、ＬＤベースの突起２ｂに対してＬＤ１と光軸を略一致させてＬＤベース２に接着固定される。これによりＬＤ１から発せられるレーザ光は、平行光束に変換される。
【００１８】
ＬＤベース２にはＬＤ１の光軸と平行な方向に穴２ｃが設けられている。
発光部２１のプリズムホルダー１０への取り付けは、この穴２ｃと段付き回転軸１１を嵌合させて行う。発光部２１の光軸方向の位置決めは、発光部２１が段付き回転軸１１の段に接触したところで決まる。さらに、この段付き回転軸１１には、ＬＤベース２の外側からねじりコイルバネ４が挿入され圧縮されながら、その外側からＥリング５が段付き回転軸１１に取り付けられる。さらに、ねじりコイルバネ４はバネの巻方向に回転端部が、プリズムホルダー１０の突起１６とＬＤベースの切り欠き２ｄにより係止される。
このため、ＬＤベース２は、段付き回転軸１１の回りで回転する力が働くが、アクチュエータ６により回転が規制される。
アクチュエータ６の軸６ａを軸方向に動かすことにより、発光部２１を段付き回転軸１１回りに回転させることができる。すなわち、発光部２１をＬＤ１の光軸と平行な軸回りに回転駆動することが可能となる。
【００１９】
このように発光部２１〜２４はプリズムホルダー１０にそれぞれの光軸近傍の段付き回転軸１１〜１４の回りに回転駆動可能な状態で取り付けられる。
このため、発光部２１〜２４の４つのＬＤの内のどれかが寿命などにより劣化し所定の発光量を得られなくなった場合においても、光源部全体を交換しなくても問題のＬＤを備えた発光部のみを交換することにより、機能を回復することができる。これにより修理に係わる費用を少なくするメリットが生じる。
【００２０】
発光部２１〜２４から出射された４つの光ビームは、光ビーム成形を目的とした４つのアパーチャ３０により所定の形状に成形される。４つのアパーチャ３０はアパーチャ板２５上に形成されて、互いの相対的な位置関係は一定に維持されている。このように、アパーチャ板２５は、発光部２１〜２４の回転によっても姿勢が変化せず、アパーチャ３０通過後の各光束は、走査用レンズとの平行性が保たれ、例えば、感光体等の被走査面において所望のビーム径を精度良く得ることが可能となる。アパーチャ板２５は、プリズム２６とともにプリズムホルダー１０の凹部１５に収納され固定される。
【００２１】
４つのＬＤは、ｐｎ接合面を一致させて同一平面上に配置されている。発光部２１，２２から出射された光ビームは、アパーチャ板２５を通過した後、プリズム２６に入射し、斜面２６ａにて内面反射し、プリズム２６の偏光ビームスプリッタ面２６ｂで反射し、プリズム２６から出射される。
また、発光部２３，２４から出射された光ビームは、アパーチャ板２５を通過した後、１／２波長板２７によりその偏光面が９０°回転されてプリズム２６の偏光ビームスプリッタ面２６ｂを通過する。
図５は、この様子を別の角度から見た場合の図である。既に説明したように、４つのＬＤから出射された光ビームは、４本の光束Ａ〜Ｄとなり、プリズム２６から出射される。このとき、被走査面においては４つの光ビームが所定の位置にくるために、プリズム２６における出射位置においては微妙に出射角度、または、位置が異なった状態で出射される。各鎖線は光束の進行方向を示す。
【００２２】
この複数の光ビームの配置の方法に関しては後述する。
この４つの光ビームを出射する光源部４０は、図３に示すようにレーザプリンタ等の機器の書込ユニットに組み込まれる。光源部４０から出射された４つのレーザ光は、回転多面鏡４１により、主走査方向に繰り返し偏向走査され、ｆθレンズ４２に入射する。ｆθレンズ４２は、走査レーザ光を等速直線走査に変換する。さらにミラー４３によって反射され、トロイダルレンズ４４を通過した４つのレーザ光は、感光体４５上にて４本の走査ラインとして走査される。
回転多面鏡４１，ｆθレンズ４２，ミラー４３，トロイダルレンズ４４をまとめて光走査装置というが、これらは共通のハウジング（図示は省略）内に設置固定されている。このハウジングに対して、光源部は、所定の位置に着脱自在に取付けられる。
このとき、どれか一つのビームを基準ビームとして、それに対して、他のビームの副走査方向の位置を決めることによりビーム間の調整誤差が累積せず、高品質な画像を得ることができる。
【００２３】
また、基準ビームに関しては発光部の位置を変化させずに、図４に示すようにネジ５０などで固定することにより、基準ビームの位置変動を小さくすることができる。これにより、他のビームとの位置関係における変化が少なくなり、副走査方向における、ビーム位置の精度が向上する。例えば、発光部２４からのビームを基準ビームとしたとき、段付き回転軸１４の先端にネジを切っておき、そこへ固定ネジ５０をねじ込むことにより光源部２４を固定するようにする。
【００２４】
次に実際のＬＤの配置関係について説明する。
図６（Ａ），図６（Ｂ）は請求項４に係る発明におけるＬＤの配置と調整法を示すものであって、発光部を２つとしたときの実施例であり。
ＬＤ1，ＬＤ2から出射された光ビームは、プリズム２６，シリンダレンズ６０，ポリゴンミラー４１，走査光学系４２，４３，４４を経て感光体４５の被走査面に達する。部品構成としては、上記と同様で、図１における発光部２１と２３、または２２と２４のいずれかで良い。
ＬＤ1とＬＤ2は、副走査方向に隔てて配置されているが、ビーム合成手段であるプリズム２６により、副走査方向のビーム出射位置が一致している。また、主走査方向の位置は一致している。このとき、ＬＤ1を上述の回転駆動機構を用いて副走査方向に移動すると、ＬＤ1の光ビーム１のシリンダレンズ６０への入射位置が変化し、シリンダレンズ６０から出射する際に若干の角度がつく。この作用を利用し、ＬＤ1を回転駆動することにより２つのビームのピッチを調整する。実線が点線に移動する。図６（Ｂ）中＋で示したものは、発光部の回転中心の位置に相当する。
【００２５】
図７（Ａ），図７（Ｂ）は請求項５，６に係る発明におけるＬＤの配置と調整法を示す。
ＬＤとコリメートレンズ３の相対的な位置関係を調節することにより、光ビームを光学系に対して主走査方向に所定の角度をもたせて入射させる。
このとき、ＬＤ1とＬＤ2の光ビームは光軸に対して対称に角度αを持っている。また、ＬＤ3とＬＤ4は、光軸に対して対称に角度βを持っている。この角度α，βはＬＤとコリメートレンズの軸の偏心量を調整することにより変化させることができる。ＬＤ1とＬＤ2，ＬＤ3とＬＤ4は副走査方向に隔てて設置されているが、プリズムにより光ビームが合成され、副走査方向は同一の位置にある。角度αとβを異なった角度にすることにより、光ビームの主走査方向の位置は重ならず、主走査方向に所定の間隔を隔てて一列に設置されることになる。
この様子を図７（Ｂ）に示す。図示のように、一列に並んだ光ビームのそれぞれを上述の回転機構であるアクチュエータ６を用いて回転駆動すると、主走査方向の角度α，βの角度成分が副走査方向の角度成分として生じてくる。これにより副走査方向へ光ビームが移動し、回転角度の調整をすることにより４つの光ビームピッチを設定する。さらに、光ビームが主走査方向に間隔をもって設置されているため、書き出しタイミングを決めるための同期検知を光ビームそれぞれ個別に行うことができ、高品質な画像を形成することが可能となる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明全体の効果：
（１）マルチビーム化（２ビームからそれ以上のビーム数でも対応可能）することにより、高速な書き込みが可能になる。
（２）ビームの副走査位置を変化させるのにプリズムなどの光学部品を用いないため低コスト化される。
（３）副走査方向の光ビームの相対位置を調整する作業が簡単になり、作業効率が向上する。
【００２７】
請求項１に対応する効果：複数個の光ビームの副走査方向の位置を独立して変化させることが可能となり、調整作業時間が短縮できる。また、ＬＤが故障（寿命がつきたり、壊れたりして発光しなくなった場合）した場合、ＬＤとコリメートレンズが一体化したユニットが光源装置より独立しているため、壊れたユニットだけを交換すれば良く、修理コストを安くできる。
【００２８】
請求項２に対応する効果：光源装置が光走査装置のハウジングと着脱可能な構造をしているので、光源装置においてビームの配置関係を調整できることになり、光源装置の交換後の光軸合わせ作業が不用になる。
【００２９】
請求項３に対応する効果：複数のＬＤ光の副走査位置を独立に変化させることが可能になり、調整作業が効率良くできるようになる。
請求項４，５に対する効果：複数のＬＤの配置を容易に調節でき、かつ確実に設定することができる。
【００３０】
請求項６に対応する効果：副走査方向に並べた複数のＬＤ光ごとに主走査方向の出射角度を変化させることにより、複数のＬＤ光が被走査面上で主走査方向に間隔をもって配置されるため、各ＬＤ光ごとに書き出しタイミングを決めるための同期検知を独立に検出することが可能になり、高品質な画像を得ることができる。
【００３１】
請求項７に対する効果：基準となる光ビームの発光部を保持部材に固定することにより、環境変動などにより基準ビームの位置の変動が少なくなり、それを基準とした他のビーム位置の精度も上がる。結果として高品質な画像を得ることができる。
請求項８〜１０に対する効果：請求項１〜７のマルチビーム光源装置を備えているので、低コストで高速な書き込みを可能とし、副走査方向の光ビームの相対位置を調整する作業を簡単にして、作業効率を向上することができる光走査装置、デジタル複写機及びレーザプリンタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のマルチビーム光源装置の光源部の分解斜視図。
【図２】 光源部の組立図。
【図３】 本発明のマルチビーム光源装置を適用したレーザプリンタ等の書き込みユニットを示す図。
【図４】 光源部における発光部の一部を固定した状態を示す組立図。
【図５】 発光部から出射されたマルチ光ビームの光束の状態を示す図。
【図６】 ＬＤの配置とその調整法の１例を説明するための図。
【図７】 ＬＤの配置とその調整法を他の例を説明するための図。
【符号の説明】
１…ＬＤ、２…ＬＤベース、２ａ…ＬＤベースの嵌合穴、２ｂ…ＬＤベースの突起、２ｃ…穴、２ｄ…ＬＤベースの切り欠き、３…コリメートレンズ、４…コイルバネ、５…Ｅリング、６…アクチュエータ、６ａ…アクチュエータの軸、１０…保持部材（プリズムホルダー）、１１〜１４…段付き回転軸、１５…プリズムホルダーの凹部、１６…プリズムホルダーの突起、２１〜２４…発光部、２５…アパーチャ板、２６…ビーム合成手段（プリズム）、２６ａ…斜面、２６ｂ…偏光ビームスプリッタ面、２７…１／２波長板、３０…アパーチャ、４０…光源部、４１…回転多面鏡、４２…ｆθレンズ、４３…ミラー、４４…トロイダルレンズ、４５…感光体、５０…固定ネジ、６０…シリンダレンズ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザのマルチビーム光源装置、光走査装置、デジタル複写機、及びレーザプリンタに関するものである。
本発明のマルチビーム光源装置は、デジタル複写機、レーザプリンタ等の光走査装置の光源装置に適用でき、それによって複写速度、プリント速度の高速化に役立ち、特に、装置の小型化を実現することができる。
【０００２】
【従来の技術】
光ビームの副走査方向の位置を調整するものとして、例えば、特開平６−３３１９１３号公報には、２組の半導体レーザとビーム整形用光学系を有し、ビーム合成プリズムにより前記２つのビームを合成し、結像光学系等を介して感光体面上に２ライン同時に走査して書き込みを行う場合に、ビーム整形用光学系とビーム合成プリズムとの間に、プリズムを設け、それを動かすことによって前記調整を行うもの「２ビーム光走査装置」（前者という）が開示されている。
また、マルチビームの走査線ピッチを変更するものとして、例えば、特開平９−１９３４５８号公報には、２つの半導体レーザを収納し、合成手段により光ビームを合成した光源装置を光軸の回りに回転することにより、ビーム間の副走査ピッチを変化させる「マルチビーム走査装置」（後者という）が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前者においては、光ビームの副走査方向の位置調整を行うのに、ビーム整形用光学系とビーム合成プリズムとの間に、プリズムを設けそれを動かす構成を採っているため、前記調整を行うのに装置が大型化すると共に、コストがかかるという問題がある。
また、後者において採用された構成では、２つの光ビームの副走査ピッチを変化させることはできるが、３つ以上の光ビームの副走査ピッチを変化させることができないという問題がある。
【０００４】
従って、本発明の目的は、ビームの副走査位置を変化させるためにプリズムなどの光学部品を用いずに、マルチビーム化（２ビームからそれ以上のビーム数でも対応可能）することにより、低コストで高速な書き込みを可能とし、副走査方向の光ビームの相対位置を調整する作業を簡単にして、作業効率を向上することができるマルチビーム光源装置を提供すること、及び該マルチビーム光源装置を用いた光走査装置を提供すること、さらに該光走査装置を用いたデジタル複写機、レーザプリンタを提供することである。
【０００５】
さらに、各請求項に係る発明の目的を示せば以下のとおりである。
請求項１に対する目的：複数個の光ビームの副走査方向の位置を独立して変化させることを可能にし、調整作業時間を短縮するとともに、半導体レーザが故障した場合（寿命がつきたり、壊れたりして発光しなくなった場合）、半導体レーザとコリメートレンズが一体化したユニットを光源装置より独立させることにより、壊れたユニットだけを交換できるようにして、修理コストを安くすることである。
請求項２に対する目的：光源装置を光走査装置のハウジングに着脱可能に保持可能な構造にして、光源装置においてビームの配置関係を調整可能にすることにより、光源装置の交換後の光軸合わせ作業を不要にすることである。
【０００６】
請求項３に対する目的：複数のＬＤ光の副走査位置を独立に変化させることを可能にし、調整作業を効率良くできるようすることである。
請求項４，５に対する目的：複数のＬＤの配置を容易に調節でき、かつ確実に設定することができるようにすることである。
【０００７】
請求項６に対する目的：副走査方向に並べた複数のＬＤ光ごとに主走査方向の出射角度を変化させることにより、複数のＬＤ光が被走査面状で主走査方向に間隔をもって配置し、各ＬＤ光ごとに書き出しタイミングを決めるための同期検知を独立に検出するできるようにし、高品質な画像を得ることである。
請求項７に対する目的：基準となる光ビームの発光部を保持部材に固定することにより、環境変動などにより基準ビームの位置の変動が少なくなり、それを基準とした他のビーム位置の精度を上げ、結果として高品質な画像を得ることができるようにすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、半導体レーザと半導体レーザ光を平行光束にするコリメートレンズとを一体に保持した複数の発光部と、該複数の発光部において前記半導体レーザの光軸と平行な方向に形成された穴に各々嵌合される複数の回転軸と、副走査方向における前記複数の発光部からの平行光束を近接した状態にして出射するビーム合成手段を有し、前記回転軸を中心として前記発光部を回転させることにより前記ビーム合成手段に対する前記発光部の配置位置を副走査方向に変化させるマルチビーム光源装置である。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載されたマルチビーム光源装置において、前記複数の回転軸は同一の保持部材に設置され、前記複数の発光部は前記複数の回転軸に各々着脱可能に保持されているマルチビーム光源装置である。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載されたマルチビーム光源装置において、前記複数の発光部を回転駆動するための複数のアクチュエータと、前記複数の発光部を所定の回転駆動方向に付勢するためのねじりコイルバネとを有するマルチビーム光源装置である。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載されたマルチビーム光源装置において、副走査方向に配置された前記複数の各発光部の各半導体レーザ光の主走査方向の出射位置を一致させたマルチビーム光源装置である。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載されたマルチビーム光源装置において、副走査方向に配列された前記複数の各発光部の半導体レーザ光の出射方向が主走査方向に所定の角度を有しているマルチビーム光源装置である。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項５に記載されたマルチビーム光源装置において、前記所定の角度を副走査方向に配列された前記複数の各発光部ごとに変更可能であるマルチビーム光源装置である。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載されたマルチビーム光源装置において、前記複数の発光部の内、一つを基準ビームとし、その位置を拘束固定し、他のビームを前記基準ビームに対して相対的に補正するマルチビーム光源装置である。
請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載されたマルチビーム光源装置と、該マルチビーム光源装置から出射されたレーザ光を主走査方向に繰り返し偏向走査する回転多面鏡と、前記偏向されたレーザ光を等速直線走査に変換するｆθレンズと、前記マルチビーム光源装置と、前記回転多面鏡と、前記ｆθレンズとを設置固定するためのハウジングとを備える光走査装置である。
請求項９の発明は、請求項８に記載された光走査装置と、該光走査装置を経た光ビームによって被走査面を走査される感光体とを備えるデジタル複写機である。
請求項１０の発明は、請求項８に記載された光走査装置と、該光走査装置を経た光ビームによって被走査面を走査される感光体とを備えるレーザプリンタである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、光源部４０の分解斜視図であり、図２は、光源部４０の組立図である。
この実施例の光源部は、４つの半導体レーザの４つの光ビームを合成し出射するものである。
光源部は、大きく分けて、４つの発光部２１〜２４と、それを取り付けると同時に光ビームを合成するためのビーム合成手段であるプリズムを収納するプリズムホルダー１０、発光部２１〜２４を回転駆動するためのアクチュエータ６と付勢バネ（ねじりコイルばね）４から成る。
【００１６】
プリズムホルダー１０には４つの段付き回転軸１１〜１４が互いに平行な方向で設置されている。この段付き回転軸１１〜１４には、それぞれ発光部２１〜２４が取り付けられる。プリズムホルダー１０の中央部には凹部１５があり、ここにプリズム２６が収納される。また、ねじりコイルバネ４の端部を係止するための２つの突起１６、１７が設けられている。
【００１７】
発光部２１〜２４は以下の構成とから成っている。代表例として発光部２１について説明する。
半導体レーザ（以下単にＬＤという）１は、ＬＤベース２の嵌合穴２ａに嵌合固定される。コリメートレンズ３は、ＬＤベースの突起２ｂに対してＬＤ１と光軸を略一致させてＬＤベース２に接着固定される。これによりＬＤ１から発せられるレーザ光は、平行光束に変換される。
【００１８】
ＬＤベース２にはＬＤ１の光軸と平行な方向に穴２ｃが設けられている。
発光部２１のプリズムホルダー１０への取り付けは、この穴２ｃと段付き回転軸１１を嵌合させて行う。発光部２１の光軸方向の位置決めは、発光部２１が段付き回転軸１１の段に接触したところで決まる。さらに、この段付き回転軸１１には、ＬＤベース２の外側からねじりコイルバネ４が挿入され圧縮されながら、その外側からＥリング５が段付き回転軸１１に取り付けられる。さらに、ねじりコイルバネ４はバネの巻方向に回転端部が、プリズムホルダー１０の突起１６とＬＤベースの切り欠き２ｄにより係止される。
このため、ＬＤベース２は、段付き回転軸１１の回りで回転する力が働くが、アクチュエータ６により回転が規制される。
アクチュエータ６の軸６ａを軸方向に動かすことにより、発光部２１を段付き回転軸１１回りに回転させることができる。すなわち、発光部２１をＬＤ１の光軸と平行な軸回りに回転駆動することが可能となる。
【００１９】
このように発光部２１〜２４はプリズムホルダー１０にそれぞれの光軸近傍の段付き回転軸１１〜１４の回りに回転駆動可能な状態で取り付けられる。
このため、発光部２１〜２４の４つのＬＤの内のどれかが寿命などにより劣化し所定の発光量を得られなくなった場合においても、光源部全体を交換しなくても問題のＬＤを備えた発光部のみを交換することにより、機能を回復することができる。これにより修理に係わる費用を少なくするメリットが生じる。
【００２０】
発光部２１〜２４から出射された４つの光ビームは、光ビーム成形を目的とした４つのアパーチャ３０により所定の形状に成形される。４つのアパーチャ３０はアパーチャ板２５上に形成されて、互いの相対的な位置関係は一定に維持されている。このように、アパーチャ板２５は、発光部２１〜２４の回転によっても姿勢が変化せず、アパーチャ３０通過後の各光束は、走査用レンズとの平行性が保たれ、例えば、感光体等の被走査面において所望のビーム径を精度良く得ることが可能となる。アパーチャ板２５は、プリズム２６とともにプリズムホルダー１０の凹部１５に収納され固定される。
【００２１】
４つのＬＤは、ｐｎ接合面を一致させて同一平面上に配置されている。発光部２１，２２から出射された光ビームは、アパーチャ板２５を通過した後、プリズム２６に入射し、斜面２６ａにて内面反射し、プリズム２６の偏光ビームスプリッタ面２６ｂで反射し、プリズム２６から出射される。
また、発光部２３，２４から出射された光ビームは、アパーチャ板２５を通過した後、１／２波長板２７によりその偏光面が９０°回転されてプリズム２６の偏光ビームスプリッタ面２６ｂを通過する。
図５は、この様子を別の角度から見た場合の図である。既に説明したように、４つのＬＤから出射された光ビームは、４本の光束Ａ〜Ｄとなり、プリズム２６から出射される。このとき、被走査面においては４つの光ビームが所定の位置にくるために、プリズム２６における出射位置においては微妙に出射角度、または、位置が異なった状態で出射される。各鎖線は光束の進行方向を示す。
【００２２】
この複数の光ビームの配置の方法に関しては後述する。
この４つの光ビームを出射する光源部４０は、図３に示すようにレーザプリンタ等の機器の書込ユニットに組み込まれる。光源部４０から出射された４つのレーザ光は、回転多面鏡４１により、主走査方向に繰り返し偏向走査され、ｆθレンズ４２に入射する。ｆθレンズ４２は、走査レーザ光を等速直線走査に変換する。さらにミラー４３によって反射され、トロイダルレンズ４４を通過した４つのレーザ光は、感光体４５上にて４本の走査ラインとして走査される。
回転多面鏡４１，ｆθレンズ４２，ミラー４３，トロイダルレンズ４４をまとめて光走査装置というが、これらは共通のハウジング（図示は省略）内に設置固定されている。このハウジングに対して、光源部は、所定の位置に着脱自在に取付けられる。
このとき、どれか一つのビームを基準ビームとして、それに対して、他のビームの副走査方向の位置を決めることによりビーム間の調整誤差が累積せず、高品質な画像を得ることができる。
【００２３】
また、基準ビームに関しては発光部の位置を変化させずに、図４に示すようにネジ５０などで固定することにより、基準ビームの位置変動を小さくすることができる。これにより、他のビームとの位置関係における変化が少なくなり、副走査方向における、ビーム位置の精度が向上する。例えば、発光部２４からのビームを基準ビームとしたとき、段付き回転軸１４の先端にネジを切っておき、そこへ固定ネジ５０をねじ込むことにより光源部２４を固定するようにする。
【００２４】
次に実際のＬＤの配置関係について説明する。
図６（Ａ），図６（Ｂ）は請求項４に係る発明におけるＬＤの配置と調整法を示すものであって、発光部を２つとしたときの実施例であり。
ＬＤ1，ＬＤ2から出射された光ビームは、プリズム２６，シリンダレンズ６０，ポリゴンミラー４１，走査光学系４２，４３，４４を経て感光体４５の被走査面に達する。部品構成としては、上記と同様で、図１における発光部２１と２３、または２２と２４のいずれかで良い。
ＬＤ1とＬＤ2は、副走査方向に隔てて配置されているが、ビーム合成手段であるプリズム２６により、副走査方向のビーム出射位置が一致している。また、主走査方向の位置は一致している。このとき、ＬＤ1を上述の回転駆動機構を用いて副走査方向に移動すると、ＬＤ1の光ビーム１のシリンダレンズ６０への入射位置が変化し、シリンダレンズ６０から出射する際に若干の角度がつく。この作用を利用し、ＬＤ1を回転駆動することにより２つのビームのピッチを調整する。実線が点線に移動する。図６（Ｂ）中＋で示したものは、発光部の回転中心の位置に相当する。
【００２５】
図７（Ａ），図７（Ｂ）は請求項５，６に係る発明におけるＬＤの配置と調整法を示す。
ＬＤとコリメートレンズ３の相対的な位置関係を調節することにより、光ビームを光学系に対して主走査方向に所定の角度をもたせて入射させる。
このとき、ＬＤ1とＬＤ2の光ビームは光軸に対して対称に角度αを持っている。また、ＬＤ3とＬＤ4は、光軸に対して対称に角度βを持っている。この角度α，βはＬＤとコリメートレンズの軸の偏心量を調整することにより変化させることができる。ＬＤ1とＬＤ2，ＬＤ3とＬＤ4は副走査方向に隔てて設置されているが、プリズムにより光ビームが合成され、副走査方向は同一の位置にある。角度αとβを異なった角度にすることにより、光ビームの主走査方向の位置は重ならず、主走査方向に所定の間隔を隔てて一列に設置されることになる。
この様子を図７（Ｂ）に示す。図示のように、一列に並んだ光ビームのそれぞれを上述の回転機構であるアクチュエータ６を用いて回転駆動すると、主走査方向の角度α，βの角度成分が副走査方向の角度成分として生じてくる。これにより副走査方向へ光ビームが移動し、回転角度の調整をすることにより４つの光ビームピッチを設定する。さらに、光ビームが主走査方向に間隔をもって設置されているため、書き出しタイミングを決めるための同期検知を光ビームそれぞれ個別に行うことができ、高品質な画像を形成することが可能となる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明全体の効果：
（１）マルチビーム化（２ビームからそれ以上のビーム数でも対応可能）することにより、高速な書き込みが可能になる。
（２）ビームの副走査位置を変化させるのにプリズムなどの光学部品を用いないため低コスト化される。
（３）副走査方向の光ビームの相対位置を調整する作業が簡単になり、作業効率が向上する。
【００２７】
請求項１に対応する効果：複数個の光ビームの副走査方向の位置を独立して変化させることが可能となり、調整作業時間が短縮できる。また、ＬＤが故障（寿命がつきたり、壊れたりして発光しなくなった場合）した場合、ＬＤとコリメートレンズが一体化したユニットが光源装置より独立しているため、壊れたユニットだけを交換すれば良く、修理コストを安くできる。
【００２８】
請求項２に対応する効果：光源装置が光走査装置のハウジングと着脱可能な構造をしているので、光源装置においてビームの配置関係を調整できることになり、光源装置の交換後の光軸合わせ作業が不用になる。
【００２９】
請求項３に対応する効果：複数のＬＤ光の副走査位置を独立に変化させることが可能になり、調整作業が効率良くできるようになる。
請求項４，５に対する効果：複数のＬＤの配置を容易に調節でき、かつ確実に設定することができる。
【００３０】
請求項６に対応する効果：副走査方向に並べた複数のＬＤ光ごとに主走査方向の出射角度を変化させることにより、複数のＬＤ光が被走査面上で主走査方向に間隔をもって配置されるため、各ＬＤ光ごとに書き出しタイミングを決めるための同期検知を独立に検出することが可能になり、高品質な画像を得ることができる。
【００３１】
請求項７に対する効果：基準となる光ビームの発光部を保持部材に固定することにより、環境変動などにより基準ビームの位置の変動が少なくなり、それを基準とした他のビーム位置の精度も上がる。結果として高品質な画像を得ることができる。
請求項８〜１０に対する効果：請求項１〜７のマルチビーム光源装置を備えているので、低コストで高速な書き込みを可能とし、副走査方向の光ビームの相対位置を調整する作業を簡単にして、作業効率を向上することができる光走査装置、デジタル複写機及びレーザプリンタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のマルチビーム光源装置の光源部の分解斜視図。
【図２】 光源部の組立図。
【図３】 本発明のマルチビーム光源装置を適用したレーザプリンタ等の書き込みユニットを示す図。
【図４】 光源部における発光部の一部を固定した状態を示す組立図。
【図５】 発光部から出射されたマルチ光ビームの光束の状態を示す図。
【図６】 ＬＤの配置とその調整法の１例を説明するための図。
【図７】 ＬＤの配置とその調整法を他の例を説明するための図。
【符号の説明】
１…ＬＤ、２…ＬＤベース、２ａ…ＬＤベースの嵌合穴、２ｂ…ＬＤベースの突起、２ｃ…穴、２ｄ…ＬＤベースの切り欠き、３…コリメートレンズ、４…コイルバネ、５…Ｅリング、６…アクチュエータ、６ａ…アクチュエータの軸、１０…保持部材（プリズムホルダー）、１１〜１４…段付き回転軸、１５…プリズムホルダーの凹部、１６…プリズムホルダーの突起、２１〜２４…発光部、２５…アパーチャ板、２６…ビーム合成手段（プリズム）、２６ａ…斜面、２６ｂ…偏光ビームスプリッタ面、２７…１／２波長板、３０…アパーチャ、４０…光源部、４１…回転多面鏡、４２…ｆθレンズ、４３…ミラー、４４…トロイダルレンズ、４５…感光体、５０…固定ネジ、６０…シリンダレンズ。
Claims (10)
- 半導体レーザと半導体レーザ光を平行光束にするコリメートレンズとを一体に保持した複数の発光部と、該複数の発光部において前記半導体レーザの光軸と平行な方向に形成された穴に各々嵌合される複数の回転軸と、副走査方向における前記複数の発光部からの平行光束を近接した状態にして出射するビーム合成手段を有し、前記回転軸を中心として前記発光部を回転させることにより前記ビーム合成手段に対する前記発光部の配置位置を副走査方向に変化させることを特徴とするマルチビーム光源装置。
- 請求項１に記載されたマルチビーム光源装置において、前記複数の回転軸は同一の保持部材に設置され、前記複数の発光部は前記複数の回転軸に各々着脱可能に保持されていることを特徴とするマルチビーム光源装置。
- 請求項１又は２に記載されたマルチビーム光源装置において、前記複数の発光部を回転駆動するための複数のアクチュエータと、前記複数の発光部を所定の回転駆動方向に付勢するためのねじりコイルバネとを有することを特徴とするマルチビーム光源装置。
- 請求項１乃至３のいずれかに記載されたマルチビーム光源装置において、副走査方向に配置された前記複数の各発光部の各半導体レーザ光の主走査方向の出射位置を一致させたことを特徴とする、マルチビーム光源装置。
- 請求項１乃至３のいずれかに記載されたマルチビーム光源装置において、副走査方向に配列された前記複数の各発光部の半導体レーザ光の出射方向が主走査方向に所定の角度を有していることを特徴とする、マルチビーム光源装置。
- 請求項５に記載されたマルチビーム光源装置において、前記所定の角度を副走査方向に配列された前記複数の各発光部ごとに変更可能であることを特徴とする、マルチビーム光源装置。
- 請求項１乃至６のいずれかに記載されたマルチビーム光源装置において、前記複数の発光部の内、一つを基準ビームとし、その位置を拘束固定し、他のビームを前記基準ビームに対して相対的に補正することを特徴とするマルチビーム光源装置。
- 請求項１乃至７のいずれかに記載されたマルチビーム光源装置と、該マルチビーム光源装置から出射されたレーザ光を主走査方向に繰り返し偏向走査する回転多面鏡と、前記偏向されたレーザ光を等速直線走査に変換するｆθレンズと、前記マルチビーム光源装置と前記回転多面鏡と前記ｆθレンズとを設置固定するためのハウジングとを備えることを特徴とする光走査装置。
- 請求項８に記載された光走査装置と、該光走査装置を経た光ビームによって被走査面を走査される感光体とを備えることを特徴とするデジタル複写機。
- 請求項８に記載された光走査装置と、該光走査装置を経た光ビームによって被走査面を走査される感光体とを備えることを特徴とするレーザプリンタ。
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP09731098A JP3650263B2 (ja) | 1998-04-09 | 1998-04-09 | マルチビーム光源装置、光走査装置、デジタル複写機、及びレーザプリンタ |
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| JPH11295626A JPH11295626A (ja) | 1999-10-29 |
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Family Applications (1)
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| JP09731098A Expired - Fee Related JP3650263B2 (ja) | 1998-04-09 | 1998-04-09 | マルチビーム光源装置、光走査装置、デジタル複写機、及びレーザプリンタ |
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| JP (1) | JP3650263B2 (ja) |
-
1998
- 1998-04-09 JP JP09731098A patent/JP3650263B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH11295626A (ja) | 1999-10-29 |
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