JP3802223B2 - 光源装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はデジタル複写機、レーザプリンタ等に用いられる光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光源装置はデジタル複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置に用いられているが、プリズムを設けてこれを動かすことにより光ビームの副走査方向の位置を調整する方式が特開平６ー３３１９１３号公報に記載されている。また、２つの半導体レーザを収納し、合成手段によりその２つの半導体レーザからの光ビームを合成する光源装置を光軸回りに回転させることにより、光ビーム間の副走査ピッチを変化させる方式が特開平９ー１９３４５８号公報に記載されている。さらに、光源装置においては、コリメートレンズを接着剤によって固定することによりコリメートレンズと半導体レーズとの相対的な位置を合わせている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平６ー３３１９１３号公報記載の方式では、プリズムを動かすことにより光ビームの副走査方向の位置を調整するので、コストが高くなり、装置が大型化することが問題である。また、上記特開平９ー１９３４５８号公報記載の方式では、２つの半導体レーザからの光ビームを合成手段により合成するので、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。
【０００４】
さらに、上記光源装置においては、コリメートレンズを接着剤によって固定することによりコリメートレンズと半導体レーザとの相対的な位置を合わせているので、温度変動の影響で接着剤が膨張収縮することによりコリメートレンズと半導体レーザとの位置関係がずれたり、半導体レーザを固定しているベース部材が膨張収縮することにより各半導体レーザからの光の走査位置が変動したりし、画像品質が劣化する問題が生じている。
【０００５】
請求項１、２に係る発明は、マルチビーム化及び低コスト化を実現できると同時に経時的にも安定した光ビーム位置精度を維持することができて高い画像品質を得ることができ、光ビームピッチを正しい量に設定し直すことができる光源装置を提供することを目的とする。
【０００６】
請求項３に係る発明は、マルチビーム化及び低コスト化を実現できると同時に経時的にも安定した光ビーム位置精度を維持することができて高い画像品質を得ることができ、調整が容易で光ビーム位置を確実に調整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。
【０００７】
請求項４に係る発明は、マルチビーム化及び低コスト化を実現できると同時に経時的にも安定した光ビーム位置精度を維持することができて高い画像品質を得ることができ、調整が容易で光ビーム位置を確実に調整することができ、光ビーム走査性を向上させることができる光源装置を提供することを目的とする。
【０００８】
請求項５に係る発明は、マルチビーム化及び低コスト化を実現できると同時に経時的にも安定した光ビーム位置精度を維持することができて高い画像品質を得ることができ、光ビーム位置調整精度を向上させることができる光源装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、光源及び該光源からの光を平行光束にするコリメートレンズを一体的に保持する複数の発光部と、前記複数の発光部からの光を副走査方向に配列した状態から近接した状態にして出射するビーム合成手段とを有し、前記ビーム合成手段に対して前記複数の発光部の前記光源の配置位置を変化させることができる光源装置において、前記光源と前記コリメートレンズとを一体的に保持してなる前記発光部を、光軸と平行で、かつ、光軸から偏心した回転軸の周りに回転する光源回転手段とを備えたものである。
【００１０】
請求項２に係る発明は、光源及び該光源からの光を平行光束にするコリメートレンズを一体的に保持する複数の発光部と、前記複数の発光部からの光を副走査方向に配列した状態から近接した状態にして出射するビーム合成手段とを有し、前記ビーム合成手段に対して前記複数の発光部の前記光源の配置位置を変化させることができる光源装置において、前記複数の発光部の前記光源からの光の副走査位置を測定する測定手段と、前記測定手段の測定結果に基づいて、かつ、前記光源と前記コリメートレンズとを一体的に保持してなる前記発光部を、光軸と平行で、かつ、光軸から偏心した回転軸の周りに回転する光源回転手段とを備えたものである。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項２記載の光源装置において、前記光源回転手段は前記測定手段で測定した前記複数の発光部の前記光源のうちの１つの光源からの光の副走査位置を副走査方向の基準位置として前記複数の発光部の前記光源のうちの他の光源からの光の副走査位置を補正するものである。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項２記載の光源装置において、前記光源回転手段は前記測定手段の副走査方向の前記光源の各々ごとに予め設定された位置を基準として前記光源の各々からの光の副走査位置を補正するものである。
請求項５に係る発明は、請求項２記載の光源装置において、前記複数の発光部とは別に設けられ光源、及び該光源からの光を平行光束にするコリメートレンズからなる発光源を有し、前記制御手段は前記測定手段により測定した前記発光源からの光の走査面上における副走査位置を基準として前記複数の発光部の前記光源の各々の相対的な配置位置を補正するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図４は本発明の第１実施形態の光源部を示す分解斜視図であり、図５は同光源部を示す斜視図である。この第１実施形態は、デジタル複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置に用いられる光源装置の一実施形態であり、複数の光源としての半導体レーザ、例えば４個の半導体レーザからの光ビームを合成して出射するものである。この第１実施形態の光源部は、大きく分けて、４つの発光部と、この４つの発光部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としてのプリズムを収納するプリズムホルダと、発光部を回転駆動するためのアクチュエータと、付勢バネとからなる。
【００１４】
プリズムホルダ１０には４つの段付き回転軸１１〜１４が互いに平行な方向に向けて一体に設置され、この段付き回転軸１１〜１４にはそれぞれ発光部１５〜１８が取り付けられる。プリズムホルダ１０の中央部には凹部１９が設けられ、この凹部１９にプリズム２０が収納される。また、プリズムホルダ１０には付勢バネとしてのねじりコイルバネ２１〜２４の端部を係止するための２つの突起２５、２６が一体に設けられる。
【００１５】
発光部１５においては、半導体レーザ（以下ＬＤという）からなる光源２７がＬＤベース２８の嵌合穴２８ａに嵌合固定される。コリメータレンズ２９はＬＤベース２８の突起２８ｂに対してＬＤ２７と光軸が略一致するように当接させてＬＤベース２８に接着固定される。これにより、ＬＤ２７から発せられるレーザ光はコリメータレンズ２９により平行光束に変換される。
【００１６】
ＬＤベース２８にはＬＤ２７の光軸と平行な方向に穴２８ｃが設けられている。発光部１５のプリズムホルダ１０への取り付けはＬＤベース２８の穴２８ｃと段付き回転軸１１を嵌合させて行う。発光部１５の光軸方向の位置決めは、発光部１５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、段付き回転軸１１にはＬＤベース２８の外側からねじりコイルバネ２１が挿入され圧縮されながら、その外側からＥリング３０が段付き回転軸１１に取り付けられる。
【００１７】
さらに、ねじりコイルバネ２１はバネの巻方向に回転端部がプリズムホルダ１０の突起２５とＬＤベース２８の切り欠き２８ｄにより係止される。このため、ＬＤベース２８は、ＬＤ２７の光軸より偏心した段付き回転軸１１の回りに回転する力が働くが、アクチュエータ３１により回転が規定される。アクチュエータ３１の軸３１ａを軸方向に動かすことにより、発光部１５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１５をＬＤ２７の光軸と平行な軸回りに回転機構により回転駆動することが可能となり、発光部１５はプリズムホルダ１０にその光軸近傍の軸回りに回転可能な状態で取り付けられる。
【００１８】
同様に、発光部１６〜１８においては、ＬＤからなる光源３２〜３４がそれぞれＬＤベース３５〜３７の嵌合穴３５ａ〜３７ａに嵌合固定される。コリメータレンズ３８〜４０はそれぞれＬＤベース３５〜３７の突起３５ｂ〜３７ｂに対してＬＤ３２〜３４と光軸が略一致するように当接させてＬＤベース３５〜３７に接着固定される。これにより、ＬＤ３２〜３４から発せられるレーザ光はそれぞれコリメータレンズ３８〜４０により平行光束に変換される。
【００１９】
ＬＤベース３５〜３７にはそれぞれＬＤ３２〜３４の光軸と平行な方向に穴３５ｃ〜３７ｃが設けられている。発光部１６〜１８のプリズムホルダ１０への取り付けはそれぞれＬＤベース３５〜３７の穴３５ｃ〜３７ｃと段付き回転軸１２〜１４を嵌合させて行う。発光部１６〜１８の光軸方向の位置決めは、それぞれ発光部１６〜１８が段付き回転軸１２〜１４の段に接触したところで決まる。さらに、段付き回転軸１２〜１４にはそれぞれＬＤベース３５〜３７の外側から付勢バネとしてのねじりコイルバネ２２〜２４が挿入され圧縮されながら、その外側からＥリング４１〜４３が段付き回転軸１２〜１４に取り付けられる。
【００２０】
さらに、ねじりコイルバネ２２〜２４はそれぞれバネの巻方向に回転端部がプリズムホルダ１０の突起２５、２６とＬＤベース３５〜３７の切り欠き３５ｄ〜３７ｄにより係止される。このため、ＬＤベース３５〜３７は、それぞれＬＤ３２〜３４の光軸より偏心した段付き回転軸１２〜１４回りに回転する力が働くが、アクチュエータ４４〜４６により回転が規定される。アクチュエータ４４〜４６の軸４４ａ〜４６ａを軸方向に動かすことにより、発光部１６〜１８を段付き回転軸１２〜１４回りに回転させることができる。すなわち、発光部１６〜１８をＬＤ３２〜３４の光軸と平行な軸回りに回転機構により回転駆動することが可能となり、発光部１６〜１８はプリズムホルダ１０にその光軸近傍の軸の回りに回転可能な状態で取り付けられる。
【００２１】
このように、発光部１５〜１８はプリズムホルダ１０にその光軸近傍の軸回りに回転可能な状態で取り付けられるため、発光部１５〜１８の各ＬＤ２７、３２〜３４のうちのどれかが寿命などにより劣化して所定の光量を得られなくなった場合においては、光源部全体を交換しなくてもその劣化したＬＤを備えた発光部のみを交換することにより、機能を回復させることができる。これにより、修理にかかる費用を少なくするメリットが生ずる。
【００２２】
発光部１５〜１８のコリメータレンズ２９、３８〜４０から出射された光ビームは光ビーム成形を目的とした４つのアパーチャにより所定の形状に成形される。この４つのアパーチャはアパーチャ板４７上に形成されて互いの相対的位置が一定に維持される。アパーチャ板４７は発光部１５〜１８の回転によっても姿勢が変化せず、アパーチャ通過後の各光束は走査用レンズとの平行性が保たれ、被走査面において所望のビーム形状を得ることが可能となる。アパーチャ板４７はプリズム２０とともにプリズムホルダ１０の凹部１９に収納され固定される。
【００２３】
４つのＬＤ２７、３２〜３４は、ｐｎ接合面を一致させて同一平面上に配置される。発光部１５、１６から出射された光ビームは、アパーチャ板４７のアパーチャを通過した後にプリズム２０に入射し、その斜面２０ａにて内面反射され、プリズム２０の偏光ビームスプリッタ面２０ｂで反射されてプリズム２０から出射される。また、発光部１７、１８から出射された光ビームは、アパーチャ板４７のアパーチャを通過した後に１／２波長板４８によりその偏光面が９０°回転されてプリズム２０の偏光ビームスプリッタ面２０ｂを通過する。
【００２４】
図６はその様子を別の角度から見た場合を示す。上述のように、４つのＬＤ２７、３２〜３４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２０から出射する。このとき、被走査面において４本の光ビームが所定の位置に来るようにするために、４本の光ビームはプリズム２０の出射位置において微妙に出射の角度、位置が異なった状態で出射される。図６の一点鎖線は光束の進行方向を示す。４本の光ビームの配置については後述する。
【００２５】
４本の光ビームを出射する光源部４９は、図７に示すように、画像形成装置の一例の書き込み装置に組み込まれる。この書き込み装置においては、光源部４９から出射された４本のレーザ光は、図示しないシリンダレンズを通過して走査手段としての回転多面鏡５０により主走査方向に繰り返して偏向走査され、ｆθレンズ５１に入射する。ｆθレンズ５１は、回転多面鏡５０からの走査レーザ光を等速直線走査光に変換する。
【００２６】
ｆθレンズ５１からの４本のレーザ光は、ミラー５２により反射されてトロイダルレンズ５３を通過し、感光体５４上を副走査方向に所定のピッチをおいて主走査方向に走査する。回転多面鏡５０、ｆθレンズ５１、ミラー５２及びトロイダルレンズ５３は、共通のハウジング内に設置固定されて光走査装置を構成し、そのハウジングに対して光源部４９が所定の位置に着脱自在に取り付けられる。
【００２７】
レーザプリンタ等の画像形成装置においては、感光体５４は、例えば感光体ドラムが用いられて駆動部にて回転駆動されることにより書き込み位置で副走査方向へ移動し、周知のように帯電装置により一様に帯電された後にトロイダルレンズ５３からのレーザ光で走査されて露光される。ＬＤ２７、３２〜３４がＬＤドライバで画像データにより変調されて感光体５４に画像が書き込まれることで、静電潜像が感光体５４上に形成され、この感光体５４上の静電潜像が現像装置で現像されて転写手段により紙等に転写される。図示しない同期検知器はトロイダルレンズ５３からのレーザ光を画像形成領域外で検知し、画像データによるＬＤ２７、３２〜３４の変調は同期検知器からの同期検知信号に同期して開始される。
【００２８】
次に、実際のＬＤの配置関係について説明する。図８に示すように、ＬＤ２７、３２〜３４とコリメータレンズ２９、３８〜４０の相対的な位置関係を調整することにより、光ビームを光学系に対して主走査方向に所定の角度を持たせて入射させる。この時、ＬＤ２７とＬＤ３２から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、ＬＤ３３とＬＤ３４からの光ビームは光軸に対して対称に角度βを持っている。なお、図８において５５は上記シリンダレンズである。
【００２９】
αとはβはＬＤ２７、３２〜３４とコリメータレンズ２９、３８〜４０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。ＬＤ２７とＬＤ３２、ＬＤ３３とＬＤ３４は副走査方向に隔てて設置されているが、プリズム２０による光ビームの合成でＬＤ２７からの光ビームＡとＬＤ３２からの光ビームＣ、ＬＤ３３からの光ビームＢとＬＤ３４からの光ビームＤが副走査方向に同一の位置になる。
【００３０】
αとβを異なった角度とすることにより各光ビームＡ〜Ｄの位置が重ならずに主走査方向に所定の間隔を隔てて一列に配置されることになる。図９はこの様子を示す。このように、一列に並んだ光ビームＡ〜Ｄのそれぞれを上述の回転機構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、その回転角度の調整を行うことにより、４つの光ビームのピッチを設定する。
【００３１】
さらに、４つの光ビームが主走査方向に間隔を持って設置されているため、書き出しタイミング（感光体５４上に光ビームで主走査方向に画像の書き込みを開始するタイミング）を決めるための同期検知（同期検知器による光ビームの検知）を４つの光ビームに対して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。
【００３２】
しかしながら、正確に位置を調整した光ビームの位置も使用環境の温度変動や経時的な素子の劣化、装置の振動による部品の配置ズレなど様々な要因により変動してしまうことがある。光ビームの位置変動は、画像の濃度ムラとなり、直接画像品質の劣化につながり問題である。この対策として光源装置を搭載した画像形成装置内で光ビームの副走査位置を定期的に計測し、光ビームの副走査位置に誤差が生じているときにはそれを補正することが考えられる。
【００３３】
本実施形態は、光ビームの副走査位置を測定する測定手段としてのラインＣＣＤからなるラインセンサを設け、光ビームの副走査位置の誤差を補正するための機構として上記光ビームのピッチ調整を行うピッチ調整機構を用いたものである。図１０に示すように、上記ラインＣＣＤ５６は、感光体５４付近における走査ラインと交差する位置に設置され、感光体５４への画像の書き込みを妨げないように主走査方向の最上流又は最下流（画像形成領域外）の位置に設置される。ラインＣＣＤ５６は数μｍほどの大きさの画素が一列に数百から数千個並んでおり、光ビーム位置の検出を光ビームがどの画素の上を通過したかで行う。
【００３４】
図１は本実施形態において走査光ビームの副走査位置の調整を行うための回路を示す。図２は４つのＬＤ２７、３２〜３４の副走査位置の調整の流れを示し、図３はビーム位置計測サブルーチンを示す。制御手段としてのマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）５７はＬＤドライバ５８を通じてＬＤ２７、３２〜３４の点灯、消灯を制御し、ラインＣＣＤ５６はトロイダルレンズ５３からの４本のレーザ光を受光してその副走査位置を検知する。
【００３５】
図２に示すように、まず、ステップＳ１でＣＰＵ５７がＬＤ２７のみを指定して点灯させてラインＣＣＤ５６がトロイダルレンズ５３からの基準ビームとしての光ビームＡを検知し、このラインＣＣＤ５６の出力信号がサンプルホールド回路５９でサンプルホールドされてアンプ６０により増幅される。このアンプ６０の出力信号は、Ａ／Ｄコンバータ６１によりアナログ信号からデジタル信号に変換され、ラインメモリ６２に記憶される。ＣＰＵ５７は、ラインメモリ６２からデータを読み取ってＬＤ２７からの光ビームＡの位置を演算し、その結果をメモリ６３に記憶する。
【００３６】
次に、ステップＳ２でＣＰＵ５７がＬＤ３２のみを指定して点灯させてラインＣＣＤ５６がトロイダルレンズ５３からの光ビームＣを検知し、このラインＣＣＤ５６の出力信号がサンプルホールド回路５９、アンプ６０を経てＡ／Ｄコンバータ６１によりアナログ信号からデジタル信号に変換された後にラインメモリ６２に記憶され、ＣＰＵ５７はラインメモリ６２からデータを読み取ってＬＤ３２からの光ビームＣの位置を演算で求める。
【００３７】
次に、ＣＰＵ５７は、ステップＳ３で、今求めた光ビームＣの位置と、メモリ６３に記憶した光ビームＡの位置から、光ビームＣの現在位置と基準ビームＡの位置に対する光ビームＣの設定位置との誤差（光ビームＣが光ビームＡの位置を基準として設定された設定位置よりどの位ずれているかを示す誤差）を演算し、ステップＳ４でその誤差が予め設定された許容誤差値より小さいかどうかを判断する。ＣＰＵ５７は、その誤差が許容誤差値以上であればステップＳ５でアクチュエータ４６を光ビームＣが目標位置に近づいて光ビームＣの現在位置と基準ビームＡの位置に対する光ビームＣの設定位置との誤差が許容誤差値より小さくなるように駆動してステップＳ２に戻る。
【００３８】
ＣＰＵ５７は、光ビームＣの現在位置と基準ビームＡの位置に対する光ビームＣの設定位置との誤差が許容誤差値より小さければ、ステップＳ６でＬＤ３４のみを指定して点灯させてラインＣＣＤ５６がトロイダルレンズ５３からの光ビームＤを検知する。このラインＣＣＤ５６の出力信号はサンプルホールド回路５９、アンプ６０を経てＡ／Ｄコンバータ６１によりアナログ信号からデジタル信号に変換された後にラインメモリ６２に記憶され、ＣＰＵ５７はラインメモリ６２からデータを読み取ってＬＤ３４からの光ビームＤの位置を演算で求める。
【００３９】
次に、ＣＰＵ５７は、ステップＳ７で、今求めた光ビームＤの位置と、メモリ６３に記憶した光ビームＡの位置から、光ビームＤの現在位置と基準ビームＡの位置に対する光ビームＤの設定位置との誤差を演算し、ステップＳ８でその誤差が許容誤差値より小さいかどうかを判断する。ＣＰＵ５７は、その誤差が許容誤差値以上であればステップＳ９でアクチュエータ４６を光ビームＤが目標位置に近づいて光ビームＤの現在位置と基準ビームＡの位置に対する光ビームＤの設定位置との誤差が許容誤差値より小さくなるように駆動してステップＳ６に戻る。
【００４０】
ＣＰＵ５７は、光ビームＤの現在位置と基準ビームＡの位置に対する光ビームＤの設定位置との誤差が許容誤差値より小さければ、ステップＳ１０でＬＤ３３のみを指定して点灯させてラインＣＣＤ５６がトロイダルレンズ５３からの光ビームＢを検知する。このラインＣＣＤ５６の出力信号はサンプルホールド回路５９、アンプ６０を経てＡ／Ｄコンバータ６１によりアナログ信号からデジタル信号に変換された後にラインメモリ６２に記憶され、ＣＰＵ５７はラインメモリ６２からデータを読み取ってＬＤ３３からの光ビームＢの位置を演算で求める。
【００４１】
次に、ＣＰＵ５７は、ステップＳ１１で、今求めた光ビームＢの位置と、メモリ６３に記憶した光ビームＡの位置から、光ビームＢの現在位置と基準ビームＡの位置に対する光ビームＢの設定位置との誤差を演算し、ステップＳ１２でその誤差が許容誤差値より小さいかどうかを判断する。ＣＰＵ５７は、その誤差が許容誤差値以上であればステップＳ１３でアクチュエータ４６を光ビームＢが目標位置に近づいて光ビームＢの現在位置と基準ビームＡの位置に対する光ビームＢの設定位置との誤差が許容誤差値より小さくなるように駆動してステップＳ１０に戻る。
【００４２】
ＣＰＵ５７は、上述のように各光ビームの位置を計測する場合には、図３に示すように、ＬＤ２７、３２〜３４のうち指定ＬＤのみを点灯させてセンサとしてのラインＣＣＤ５６によりその指定ＬＤからの光ビームの位置を検知させ、その検知結果から指定ＬＤからの光ビームの位置を演算してその結果をメモリ６３に記憶させる。
【００４３】
このように光ビームＡの副走査位置を測定し、その位置を基準ビームとして光ビームＢ〜Ｄの副走査位置を測定し調整するので、光ビームＡの副走査位置は測定した最初の副走査位置が目標位置となり、光ビームＡの目標位置を繰り返して求めることにはならない。
【００４４】
この第１実施形態は、光源としてのＬＤ２７、３２〜３４、及び該光源２７、３２〜３４からの光を平行光束にするコリメートレンズ２９、３８〜４０を一体に保持する複数の発光部１５〜１８と、この複数の発光部１５〜１８からの光を副走査方向に配列した状態から近接した状態にして出射するビーム合成手段としてのプリズム２０とを有し、このビーム合成手段２０に対して前記複数の発光部１５〜１８の前記光源２７、３２〜３４の配置位置を変化させることができる光源装置４９において、前記複数の発光部１５〜１８の前記光源２７、３２〜３４からの光の副走査位置を測定する測定手段としてのＣＣＤ５６と、この測定手段５６の測定結果に基づいて前記複数の発光部１５〜１８の前記光源２７、３２〜３４の各々の配置位置を変化させる制御手段としてのＣＰＵ５７とを備えたので、マルチビーム化を実現できて光ビーム数が２以上でも対応することが可能となる。しかも、光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ないため、低コスト化を実現できる。また、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、作業性を向上させることができる。また、副走査方向の光ビームの経時的な変化に対してこれを機械的に補正することが可能になり、安定して画像品質を保つことができる。
【００４５】
以上のことにより、マルチビーム化及び低コスト化を実現できると同時に経時的にも安定した光ビーム位置精度を維持することができて高い画像品質を得ることができる。さらに、光ビームピッチを正しい量に設定し直すことが可能となる。
【００４６】
また、この第１実施形態は、前記制御手段としてのＣＰＵ５７は前記測定手段としてのＣＣＤ５６で測定した前記複数の発光部１５〜１８の前記光源２７、３２〜３４のうちの１つの光源２７からの光の副走査位置を副走査方向の基準位置として前記複数の発光部１５〜１８の前記光源２７、３２〜３４のうちの他の光源３２〜３４からの光の副走査位置を補正するので、マルチビーム化及び低コスト化を実現できると同時に経時的にも安定した光ビーム位置精度を維持することができて高い画像品質を得ることができ、更に調整が容易で光ビーム位置を確実に調整することができる。
【００４７】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、ＬＤ２７、３２〜３４からの光ビームの副走査位置の目標値の設定が上記第１実施形態とは異なり、ＬＤ２７、３２〜３４からの光ビームが理想の副走査位置に来た時のＣＣＤ５６の出力信号のアドレス値（ＣＣＤ５６上の光ビームが通過する位置）を予めメモリ６３に記憶しておくことで、ＬＤ２７、３２〜３４からの光ビームの副走査位置の目標値を決める。
【００４８】
ＣＰＵ５７は、ステップＳ３、Ｓ７、Ｓ１１ではそれぞれステップＳ２、Ｓ６、Ｓ１０で求めた光ビームＢの位置と、メモリ６３に記憶した光ビームＢ、Ｃ、Ｄの目標値から、光ビームＢ、Ｃ、Ｄの現在位置と目標位置との誤差を演算する。また、ＣＰＵ５７は、ステップＳ１の後でステップＳ１で求めた光ビームＡの位置と、メモリ６３に記憶した光ビームＡの目標値から、光ビームＡの現在位置と目標位置との誤差を演算し、その誤差が許容誤差値より小さいかどうかを判断する。
【００４９】
ＣＰＵ５７は、その誤差が許容誤差値以上であればアクチュエータ３１を光ビームＡが目標位置に近づいて光ビームＡの現在位置と目標位置との誤差が許容誤差値より小さくなるように駆動してステップＳ１に戻る。ＣＰＵ５７は、光ビームＡの現在位置と目標位置との誤差が許容誤差値より小さければステップＳ２に進む。
従って、副走査方向の光ビームピッチの値を正確に調整することができると同時に、走査光学系と光ビームとの位置関係を精度の良いものとすることができる。
【００５０】
この第２実施形態は、上記第１実施形態において、前記制御手段としてのＣＰＵ５７は前記測定手段としてのＣＣＤ５６の副走査方向の前記光源２７、３２〜３４の各々ごとに予め設定された位置を基準として前記光源２７、３２〜３４の各々からの光の副走査位置を補正するので、上記第１実施形態の光源装置と同様にマルチビーム化及び低コスト化を実現できると同時に経時的にも安定した光ビーム位置精度を維持することができて高い画像品質を得ることができ、更に調整が容易で光ビーム位置を確実に調整することができと同時に、光ビームの光学系に対する絶対的な位置を正確に決めることができて光ビーム走査性を向上させることができ、高品質な画像を得ることが可能となる。
【００５１】
上記第２実施形態では、測定手段としてのＣＣＤ５６と走査光学系との位置関係が経時的に変化すると、走査光学系と光ビームとの相対的な位置関係が変動してしまう。そこで、本発明の第３実施形態では、上記第２実施形態において、ＬＤ２７、３２〜３４とは別の基準となる光源を走査光学系上に設置して固定し、ＬＤ２７、３２〜３４からの光ビームの副走査位置を調整する際には、基準となる光源からの光ビームがＣＣＤ５６上を通過する位置を基準にしてＬＤ２７、３２〜３４からの光ビームの副走査位置を調整する。これにより、さらにＬＤ２７、３２〜３４からの光ビームの副走査位置の精度が向上する。
【００５２】
図１１に示すように、上記基準となる光源はＬＤ６４が用いられ、このＬＤ６４及びコリメータレンズ６５により発光源が構成される。ＬＤ６４からの光ビームは、コリメータレンズ６５により平行光束とされてシリンダレンズを通過した後に回転多面鏡５０により主走査方向に繰り返して偏向走査され、ｆθレンズ５１、ミラー５２、トロイダルレンズ５３を経てＣＣＤ５６に入射する。ＬＤ６４からの光ビームはＬＤ２７、３２〜３４からの光ビームとは回転多面鏡５０への入射が若干違うように出射される。
【００５３】
ＬＤ６４からの光ビームに対するＣＣＤ５６の出力信号は、サンプルホールド回路５９でサンプルホールドされてアンプ６０により増幅され、Ａ／Ｄコンバータ６１によりアナログ信号からデジタル信号に変換されてラインメモリ６２に記憶される。ＣＰＵ５７は、ラインメモリ６２からデータを読み取ってＬＤ６４からの光ビームの位置を演算し、その結果をＬＤ２７、３２〜３４からの光ビームの副走査位置の目標値としてメモリ６３に記憶する。なお、当然のことながら、ＬＤ６４からの光ビームは、コリメータレンズ６５、シリンダレンズを５５、回転多面鏡５０、ｆθレンズ５１、ミラー５２、トロイダルレンズ５３を経て感光体５４に照射され、画像形成に用いられる。
【００５４】
この第３実施形態は、上記第１実施形態において、前記複数の発光部１５〜１８とは別に設けられ光源としてのＬＤ６４、及び該光源６４からの光を平行光束にするコリメートレンズ６５からなる発光源を有し、前記制御手段としてのＣＰＵ５７は前記測定手段としてのＣＣＤ５６により測定した前記発光源からの光の走査面上における副走査位置を基準として前記複数の発光部１５〜１８の前記光源２７、３２〜３４の各々の相対的な配置位置を補正するので、上記第１実施形態の光源装置と同様にマルチビーム化及び低コスト化を実現できると同時に経時的にも安定した光ビーム位置精度を維持することができて高い画像品質を得ることができ、更に測定手段と走査光学系との位置関係が温度変動などで変動した場合においても走査光学系に固定されたＬＤ６４からの光ビームの副走査位置を基準とするために、上記第２実施形態に比べて一段と光ビーム位置調整精度を向上させることができる。
【００５５】
図１２は本発明の第４実施形態の光源部を搭載した画像形成装置の一例の光学系を示し、図１３は第４実施形態の光ビーム副走査位置調整前後を示す。この第４実施形態は、上記第１実施形態において、発光部１５、１７を用いて発光部１６、１８を省略するようにしたものであり、発光部１６、１８を用いて発光部１５、１７を省略するようにしてもよい。ＬＤ２７とＬＤ３３は副走査方向に隔てて配置されているが、ビーム合成手段としてのプリズム２０によりＬＤ２７及びＬＤ３３の副走査方向の光ビーム出射位置が一致している。また、ＬＤ２７及びＬＤ３３の主走査方向の光ビーム出射位置は一致している。
【００５６】
ＬＤ２７を上記回転機構を用いて副走査方向に移動させると、ＬＤ２７からの光ビームは図１２の実線位置から図１２の点線位置へ移動してシリンダレンズ５５への入射位置が変化し、ＬＤ２７及びＬＤ３３からの光ビームはシリンダレンズ５５から出射する際に若干の角度が付く。この作用を利用してＬＤ２７を回転駆動することにより、ＬＤ２７及びＬＤ３３からの光ビームの副走査方向のピッチを調整する。なお、図１３において、＋は光源部の回転中心の位置に相当する。
【００５７】
この第４実施形態は、上記第１実施形態と同様な効果を奏する。なお、上記第２実施形態及び第３実施形においても、第４実施形態と同様に発光部１５、１７又は発光部１６、１８を省略するようにしてもよい。また、上記各実施形態では複数の発光部１５〜１８のＬＤ２７、３２〜３４からの光の副走査位置を測定する測定手段としてＣＣＤ５６を用いたが、ＣＣＤ以外の測定手段を用いてもよい。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように請求項１、２に係る発明によれば、上記構成により、マルチビーム化及び低コスト化を実現できると同時に経時的にも安定した光ビーム位置精度を維持することができて高い画像品質を得ることができる。さらに、光ビームピッチを正しい量に設定し直すことが可能となる。
【００５９】
請求項３に係る発明によれば、上記構成により、請求項１記載の光源装置と同様にマルチビーム化及び低コスト化を実現できると同時に経時的にも安定した光ビーム位置精度を維持することができて高い画像品質を得ることができ、更に調整が容易で光ビーム位置を確実に調整することができる。
【００６０】
請求項４に係る発明によれば、上記構成により、請求項１記載の光源装置と同様にマルチビーム化及び低コスト化を実現できると同時に経時的にも安定した光ビーム位置精度を維持することができて高い画像品質を得ることができ、更に調整が容易で光ビーム位置を確実に調整することができと同時に、光ビームの光学系に対する絶対的な位置を正確に決めることができて光ビーム走査性を向上させることができ、高品質な画像を得ることが可能となる。
【００６１】
請求項５に係る発明によれば、上記構成により、請求項１記載の光源装置と同様にマルチビーム化及び低コスト化を実現できると同時に経時的にも安定した光ビーム位置精度を維持することができて高い画像品質を得ることができ、更に測定手段と走査光学系との位置関係が温度変動などで変動した場合においても請求項３記載の光源装置に比べて一段と光ビーム位置調整精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態において走査光ビームの副走査位置の調整を行うための回路を示すブロック図である。
【図２】同第１実施形態において４つのＬＤの副走査位置の調整の流れを示す流れ図である。
【図３】同第１実施形態のビーム位置計測サブルーチンを示す流れ図である。
【図４】同第１実施形態の光源部を示す分解斜視図である。
【図５】同光源部を示す斜視図である。
【図６】同光源部の概略を示す斜視図である。
【図７】同第１実施形態を搭載した画像形成装置の一例の一部を示す斜視図である。
【図８】同画像形成装置の光学系を示す正面図及び平面図である。
【図９】同画像形成装置の光ビーム副走査位置の調整前後を示す図である。
【図１０】同画像形成装置の一部を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第３実施形態を搭載した画像形成装置の一例の一部を示す斜視図である。
【図１２】本発明の第４実施形態の光源部を搭載した画像形成装置の一例の光学系を示す正面図及び平面図である。
【図１３】同第４実施形態の光ビーム副走査位置調整前後を示す図である。
【符号の説明】
１５〜１８ 発光部
２７、３２〜３４、６４ ＬＤ
２９、３８〜４０、６５ コリメートレンズ
２０ プリズム
４９ 光源装置
５６ ＣＣＤ
５７ ＣＰＵ
【発明の属する技術分野】
本発明はデジタル複写機、レーザプリンタ等に用いられる光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光源装置はデジタル複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置に用いられているが、プリズムを設けてこれを動かすことにより光ビームの副走査方向の位置を調整する方式が特開平６ー３３１９１３号公報に記載されている。また、２つの半導体レーザを収納し、合成手段によりその２つの半導体レーザからの光ビームを合成する光源装置を光軸回りに回転させることにより、光ビーム間の副走査ピッチを変化させる方式が特開平９ー１９３４５８号公報に記載されている。さらに、光源装置においては、コリメートレンズを接着剤によって固定することによりコリメートレンズと半導体レーズとの相対的な位置を合わせている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平６ー３３１９１３号公報記載の方式では、プリズムを動かすことにより光ビームの副走査方向の位置を調整するので、コストが高くなり、装置が大型化することが問題である。また、上記特開平９ー１９３４５８号公報記載の方式では、２つの半導体レーザからの光ビームを合成手段により合成するので、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。
【０００４】
さらに、上記光源装置においては、コリメートレンズを接着剤によって固定することによりコリメートレンズと半導体レーザとの相対的な位置を合わせているので、温度変動の影響で接着剤が膨張収縮することによりコリメートレンズと半導体レーザとの位置関係がずれたり、半導体レーザを固定しているベース部材が膨張収縮することにより各半導体レーザからの光の走査位置が変動したりし、画像品質が劣化する問題が生じている。
【０００５】
請求項１、２に係る発明は、マルチビーム化及び低コスト化を実現できると同時に経時的にも安定した光ビーム位置精度を維持することができて高い画像品質を得ることができ、光ビームピッチを正しい量に設定し直すことができる光源装置を提供することを目的とする。
【０００６】
請求項３に係る発明は、マルチビーム化及び低コスト化を実現できると同時に経時的にも安定した光ビーム位置精度を維持することができて高い画像品質を得ることができ、調整が容易で光ビーム位置を確実に調整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。
【０００７】
請求項４に係る発明は、マルチビーム化及び低コスト化を実現できると同時に経時的にも安定した光ビーム位置精度を維持することができて高い画像品質を得ることができ、調整が容易で光ビーム位置を確実に調整することができ、光ビーム走査性を向上させることができる光源装置を提供することを目的とする。
【０００８】
請求項５に係る発明は、マルチビーム化及び低コスト化を実現できると同時に経時的にも安定した光ビーム位置精度を維持することができて高い画像品質を得ることができ、光ビーム位置調整精度を向上させることができる光源装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、光源及び該光源からの光を平行光束にするコリメートレンズを一体的に保持する複数の発光部と、前記複数の発光部からの光を副走査方向に配列した状態から近接した状態にして出射するビーム合成手段とを有し、前記ビーム合成手段に対して前記複数の発光部の前記光源の配置位置を変化させることができる光源装置において、前記光源と前記コリメートレンズとを一体的に保持してなる前記発光部を、光軸と平行で、かつ、光軸から偏心した回転軸の周りに回転する光源回転手段とを備えたものである。
【００１０】
請求項２に係る発明は、光源及び該光源からの光を平行光束にするコリメートレンズを一体的に保持する複数の発光部と、前記複数の発光部からの光を副走査方向に配列した状態から近接した状態にして出射するビーム合成手段とを有し、前記ビーム合成手段に対して前記複数の発光部の前記光源の配置位置を変化させることができる光源装置において、前記複数の発光部の前記光源からの光の副走査位置を測定する測定手段と、前記測定手段の測定結果に基づいて、かつ、前記光源と前記コリメートレンズとを一体的に保持してなる前記発光部を、光軸と平行で、かつ、光軸から偏心した回転軸の周りに回転する光源回転手段とを備えたものである。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項２記載の光源装置において、前記光源回転手段は前記測定手段で測定した前記複数の発光部の前記光源のうちの１つの光源からの光の副走査位置を副走査方向の基準位置として前記複数の発光部の前記光源のうちの他の光源からの光の副走査位置を補正するものである。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項２記載の光源装置において、前記光源回転手段は前記測定手段の副走査方向の前記光源の各々ごとに予め設定された位置を基準として前記光源の各々からの光の副走査位置を補正するものである。
請求項５に係る発明は、請求項２記載の光源装置において、前記複数の発光部とは別に設けられ光源、及び該光源からの光を平行光束にするコリメートレンズからなる発光源を有し、前記制御手段は前記測定手段により測定した前記発光源からの光の走査面上における副走査位置を基準として前記複数の発光部の前記光源の各々の相対的な配置位置を補正するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図４は本発明の第１実施形態の光源部を示す分解斜視図であり、図５は同光源部を示す斜視図である。この第１実施形態は、デジタル複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置に用いられる光源装置の一実施形態であり、複数の光源としての半導体レーザ、例えば４個の半導体レーザからの光ビームを合成して出射するものである。この第１実施形態の光源部は、大きく分けて、４つの発光部と、この４つの発光部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としてのプリズムを収納するプリズムホルダと、発光部を回転駆動するためのアクチュエータと、付勢バネとからなる。
【００１４】
プリズムホルダ１０には４つの段付き回転軸１１〜１４が互いに平行な方向に向けて一体に設置され、この段付き回転軸１１〜１４にはそれぞれ発光部１５〜１８が取り付けられる。プリズムホルダ１０の中央部には凹部１９が設けられ、この凹部１９にプリズム２０が収納される。また、プリズムホルダ１０には付勢バネとしてのねじりコイルバネ２１〜２４の端部を係止するための２つの突起２５、２６が一体に設けられる。
【００１５】
発光部１５においては、半導体レーザ（以下ＬＤという）からなる光源２７がＬＤベース２８の嵌合穴２８ａに嵌合固定される。コリメータレンズ２９はＬＤベース２８の突起２８ｂに対してＬＤ２７と光軸が略一致するように当接させてＬＤベース２８に接着固定される。これにより、ＬＤ２７から発せられるレーザ光はコリメータレンズ２９により平行光束に変換される。
【００１６】
ＬＤベース２８にはＬＤ２７の光軸と平行な方向に穴２８ｃが設けられている。発光部１５のプリズムホルダ１０への取り付けはＬＤベース２８の穴２８ｃと段付き回転軸１１を嵌合させて行う。発光部１５の光軸方向の位置決めは、発光部１５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、段付き回転軸１１にはＬＤベース２８の外側からねじりコイルバネ２１が挿入され圧縮されながら、その外側からＥリング３０が段付き回転軸１１に取り付けられる。
【００１７】
さらに、ねじりコイルバネ２１はバネの巻方向に回転端部がプリズムホルダ１０の突起２５とＬＤベース２８の切り欠き２８ｄにより係止される。このため、ＬＤベース２８は、ＬＤ２７の光軸より偏心した段付き回転軸１１の回りに回転する力が働くが、アクチュエータ３１により回転が規定される。アクチュエータ３１の軸３１ａを軸方向に動かすことにより、発光部１５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１５をＬＤ２７の光軸と平行な軸回りに回転機構により回転駆動することが可能となり、発光部１５はプリズムホルダ１０にその光軸近傍の軸回りに回転可能な状態で取り付けられる。
【００１８】
同様に、発光部１６〜１８においては、ＬＤからなる光源３２〜３４がそれぞれＬＤベース３５〜３７の嵌合穴３５ａ〜３７ａに嵌合固定される。コリメータレンズ３８〜４０はそれぞれＬＤベース３５〜３７の突起３５ｂ〜３７ｂに対してＬＤ３２〜３４と光軸が略一致するように当接させてＬＤベース３５〜３７に接着固定される。これにより、ＬＤ３２〜３４から発せられるレーザ光はそれぞれコリメータレンズ３８〜４０により平行光束に変換される。
【００１９】
ＬＤベース３５〜３７にはそれぞれＬＤ３２〜３４の光軸と平行な方向に穴３５ｃ〜３７ｃが設けられている。発光部１６〜１８のプリズムホルダ１０への取り付けはそれぞれＬＤベース３５〜３７の穴３５ｃ〜３７ｃと段付き回転軸１２〜１４を嵌合させて行う。発光部１６〜１８の光軸方向の位置決めは、それぞれ発光部１６〜１８が段付き回転軸１２〜１４の段に接触したところで決まる。さらに、段付き回転軸１２〜１４にはそれぞれＬＤベース３５〜３７の外側から付勢バネとしてのねじりコイルバネ２２〜２４が挿入され圧縮されながら、その外側からＥリング４１〜４３が段付き回転軸１２〜１４に取り付けられる。
【００２０】
さらに、ねじりコイルバネ２２〜２４はそれぞれバネの巻方向に回転端部がプリズムホルダ１０の突起２５、２６とＬＤベース３５〜３７の切り欠き３５ｄ〜３７ｄにより係止される。このため、ＬＤベース３５〜３７は、それぞれＬＤ３２〜３４の光軸より偏心した段付き回転軸１２〜１４回りに回転する力が働くが、アクチュエータ４４〜４６により回転が規定される。アクチュエータ４４〜４６の軸４４ａ〜４６ａを軸方向に動かすことにより、発光部１６〜１８を段付き回転軸１２〜１４回りに回転させることができる。すなわち、発光部１６〜１８をＬＤ３２〜３４の光軸と平行な軸回りに回転機構により回転駆動することが可能となり、発光部１６〜１８はプリズムホルダ１０にその光軸近傍の軸の回りに回転可能な状態で取り付けられる。
【００２１】
このように、発光部１５〜１８はプリズムホルダ１０にその光軸近傍の軸回りに回転可能な状態で取り付けられるため、発光部１５〜１８の各ＬＤ２７、３２〜３４のうちのどれかが寿命などにより劣化して所定の光量を得られなくなった場合においては、光源部全体を交換しなくてもその劣化したＬＤを備えた発光部のみを交換することにより、機能を回復させることができる。これにより、修理にかかる費用を少なくするメリットが生ずる。
【００２２】
発光部１５〜１８のコリメータレンズ２９、３８〜４０から出射された光ビームは光ビーム成形を目的とした４つのアパーチャにより所定の形状に成形される。この４つのアパーチャはアパーチャ板４７上に形成されて互いの相対的位置が一定に維持される。アパーチャ板４７は発光部１５〜１８の回転によっても姿勢が変化せず、アパーチャ通過後の各光束は走査用レンズとの平行性が保たれ、被走査面において所望のビーム形状を得ることが可能となる。アパーチャ板４７はプリズム２０とともにプリズムホルダ１０の凹部１９に収納され固定される。
【００２３】
４つのＬＤ２７、３２〜３４は、ｐｎ接合面を一致させて同一平面上に配置される。発光部１５、１６から出射された光ビームは、アパーチャ板４７のアパーチャを通過した後にプリズム２０に入射し、その斜面２０ａにて内面反射され、プリズム２０の偏光ビームスプリッタ面２０ｂで反射されてプリズム２０から出射される。また、発光部１７、１８から出射された光ビームは、アパーチャ板４７のアパーチャを通過した後に１／２波長板４８によりその偏光面が９０°回転されてプリズム２０の偏光ビームスプリッタ面２０ｂを通過する。
【００２４】
図６はその様子を別の角度から見た場合を示す。上述のように、４つのＬＤ２７、３２〜３４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２０から出射する。このとき、被走査面において４本の光ビームが所定の位置に来るようにするために、４本の光ビームはプリズム２０の出射位置において微妙に出射の角度、位置が異なった状態で出射される。図６の一点鎖線は光束の進行方向を示す。４本の光ビームの配置については後述する。
【００２５】
４本の光ビームを出射する光源部４９は、図７に示すように、画像形成装置の一例の書き込み装置に組み込まれる。この書き込み装置においては、光源部４９から出射された４本のレーザ光は、図示しないシリンダレンズを通過して走査手段としての回転多面鏡５０により主走査方向に繰り返して偏向走査され、ｆθレンズ５１に入射する。ｆθレンズ５１は、回転多面鏡５０からの走査レーザ光を等速直線走査光に変換する。
【００２６】
ｆθレンズ５１からの４本のレーザ光は、ミラー５２により反射されてトロイダルレンズ５３を通過し、感光体５４上を副走査方向に所定のピッチをおいて主走査方向に走査する。回転多面鏡５０、ｆθレンズ５１、ミラー５２及びトロイダルレンズ５３は、共通のハウジング内に設置固定されて光走査装置を構成し、そのハウジングに対して光源部４９が所定の位置に着脱自在に取り付けられる。
【００２７】
レーザプリンタ等の画像形成装置においては、感光体５４は、例えば感光体ドラムが用いられて駆動部にて回転駆動されることにより書き込み位置で副走査方向へ移動し、周知のように帯電装置により一様に帯電された後にトロイダルレンズ５３からのレーザ光で走査されて露光される。ＬＤ２７、３２〜３４がＬＤドライバで画像データにより変調されて感光体５４に画像が書き込まれることで、静電潜像が感光体５４上に形成され、この感光体５４上の静電潜像が現像装置で現像されて転写手段により紙等に転写される。図示しない同期検知器はトロイダルレンズ５３からのレーザ光を画像形成領域外で検知し、画像データによるＬＤ２７、３２〜３４の変調は同期検知器からの同期検知信号に同期して開始される。
【００２８】
次に、実際のＬＤの配置関係について説明する。図８に示すように、ＬＤ２７、３２〜３４とコリメータレンズ２９、３８〜４０の相対的な位置関係を調整することにより、光ビームを光学系に対して主走査方向に所定の角度を持たせて入射させる。この時、ＬＤ２７とＬＤ３２から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、ＬＤ３３とＬＤ３４からの光ビームは光軸に対して対称に角度βを持っている。なお、図８において５５は上記シリンダレンズである。
【００２９】
αとはβはＬＤ２７、３２〜３４とコリメータレンズ２９、３８〜４０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。ＬＤ２７とＬＤ３２、ＬＤ３３とＬＤ３４は副走査方向に隔てて設置されているが、プリズム２０による光ビームの合成でＬＤ２７からの光ビームＡとＬＤ３２からの光ビームＣ、ＬＤ３３からの光ビームＢとＬＤ３４からの光ビームＤが副走査方向に同一の位置になる。
【００３０】
αとβを異なった角度とすることにより各光ビームＡ〜Ｄの位置が重ならずに主走査方向に所定の間隔を隔てて一列に配置されることになる。図９はこの様子を示す。このように、一列に並んだ光ビームＡ〜Ｄのそれぞれを上述の回転機構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、その回転角度の調整を行うことにより、４つの光ビームのピッチを設定する。
【００３１】
さらに、４つの光ビームが主走査方向に間隔を持って設置されているため、書き出しタイミング（感光体５４上に光ビームで主走査方向に画像の書き込みを開始するタイミング）を決めるための同期検知（同期検知器による光ビームの検知）を４つの光ビームに対して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。
【００３２】
しかしながら、正確に位置を調整した光ビームの位置も使用環境の温度変動や経時的な素子の劣化、装置の振動による部品の配置ズレなど様々な要因により変動してしまうことがある。光ビームの位置変動は、画像の濃度ムラとなり、直接画像品質の劣化につながり問題である。この対策として光源装置を搭載した画像形成装置内で光ビームの副走査位置を定期的に計測し、光ビームの副走査位置に誤差が生じているときにはそれを補正することが考えられる。
【００３３】
本実施形態は、光ビームの副走査位置を測定する測定手段としてのラインＣＣＤからなるラインセンサを設け、光ビームの副走査位置の誤差を補正するための機構として上記光ビームのピッチ調整を行うピッチ調整機構を用いたものである。図１０に示すように、上記ラインＣＣＤ５６は、感光体５４付近における走査ラインと交差する位置に設置され、感光体５４への画像の書き込みを妨げないように主走査方向の最上流又は最下流（画像形成領域外）の位置に設置される。ラインＣＣＤ５６は数μｍほどの大きさの画素が一列に数百から数千個並んでおり、光ビーム位置の検出を光ビームがどの画素の上を通過したかで行う。
【００３４】
図１は本実施形態において走査光ビームの副走査位置の調整を行うための回路を示す。図２は４つのＬＤ２７、３２〜３４の副走査位置の調整の流れを示し、図３はビーム位置計測サブルーチンを示す。制御手段としてのマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）５７はＬＤドライバ５８を通じてＬＤ２７、３２〜３４の点灯、消灯を制御し、ラインＣＣＤ５６はトロイダルレンズ５３からの４本のレーザ光を受光してその副走査位置を検知する。
【００３５】
図２に示すように、まず、ステップＳ１でＣＰＵ５７がＬＤ２７のみを指定して点灯させてラインＣＣＤ５６がトロイダルレンズ５３からの基準ビームとしての光ビームＡを検知し、このラインＣＣＤ５６の出力信号がサンプルホールド回路５９でサンプルホールドされてアンプ６０により増幅される。このアンプ６０の出力信号は、Ａ／Ｄコンバータ６１によりアナログ信号からデジタル信号に変換され、ラインメモリ６２に記憶される。ＣＰＵ５７は、ラインメモリ６２からデータを読み取ってＬＤ２７からの光ビームＡの位置を演算し、その結果をメモリ６３に記憶する。
【００３６】
次に、ステップＳ２でＣＰＵ５７がＬＤ３２のみを指定して点灯させてラインＣＣＤ５６がトロイダルレンズ５３からの光ビームＣを検知し、このラインＣＣＤ５６の出力信号がサンプルホールド回路５９、アンプ６０を経てＡ／Ｄコンバータ６１によりアナログ信号からデジタル信号に変換された後にラインメモリ６２に記憶され、ＣＰＵ５７はラインメモリ６２からデータを読み取ってＬＤ３２からの光ビームＣの位置を演算で求める。
【００３７】
次に、ＣＰＵ５７は、ステップＳ３で、今求めた光ビームＣの位置と、メモリ６３に記憶した光ビームＡの位置から、光ビームＣの現在位置と基準ビームＡの位置に対する光ビームＣの設定位置との誤差（光ビームＣが光ビームＡの位置を基準として設定された設定位置よりどの位ずれているかを示す誤差）を演算し、ステップＳ４でその誤差が予め設定された許容誤差値より小さいかどうかを判断する。ＣＰＵ５７は、その誤差が許容誤差値以上であればステップＳ５でアクチュエータ４６を光ビームＣが目標位置に近づいて光ビームＣの現在位置と基準ビームＡの位置に対する光ビームＣの設定位置との誤差が許容誤差値より小さくなるように駆動してステップＳ２に戻る。
【００３８】
ＣＰＵ５７は、光ビームＣの現在位置と基準ビームＡの位置に対する光ビームＣの設定位置との誤差が許容誤差値より小さければ、ステップＳ６でＬＤ３４のみを指定して点灯させてラインＣＣＤ５６がトロイダルレンズ５３からの光ビームＤを検知する。このラインＣＣＤ５６の出力信号はサンプルホールド回路５９、アンプ６０を経てＡ／Ｄコンバータ６１によりアナログ信号からデジタル信号に変換された後にラインメモリ６２に記憶され、ＣＰＵ５７はラインメモリ６２からデータを読み取ってＬＤ３４からの光ビームＤの位置を演算で求める。
【００３９】
次に、ＣＰＵ５７は、ステップＳ７で、今求めた光ビームＤの位置と、メモリ６３に記憶した光ビームＡの位置から、光ビームＤの現在位置と基準ビームＡの位置に対する光ビームＤの設定位置との誤差を演算し、ステップＳ８でその誤差が許容誤差値より小さいかどうかを判断する。ＣＰＵ５７は、その誤差が許容誤差値以上であればステップＳ９でアクチュエータ４６を光ビームＤが目標位置に近づいて光ビームＤの現在位置と基準ビームＡの位置に対する光ビームＤの設定位置との誤差が許容誤差値より小さくなるように駆動してステップＳ６に戻る。
【００４０】
ＣＰＵ５７は、光ビームＤの現在位置と基準ビームＡの位置に対する光ビームＤの設定位置との誤差が許容誤差値より小さければ、ステップＳ１０でＬＤ３３のみを指定して点灯させてラインＣＣＤ５６がトロイダルレンズ５３からの光ビームＢを検知する。このラインＣＣＤ５６の出力信号はサンプルホールド回路５９、アンプ６０を経てＡ／Ｄコンバータ６１によりアナログ信号からデジタル信号に変換された後にラインメモリ６２に記憶され、ＣＰＵ５７はラインメモリ６２からデータを読み取ってＬＤ３３からの光ビームＢの位置を演算で求める。
【００４１】
次に、ＣＰＵ５７は、ステップＳ１１で、今求めた光ビームＢの位置と、メモリ６３に記憶した光ビームＡの位置から、光ビームＢの現在位置と基準ビームＡの位置に対する光ビームＢの設定位置との誤差を演算し、ステップＳ１２でその誤差が許容誤差値より小さいかどうかを判断する。ＣＰＵ５７は、その誤差が許容誤差値以上であればステップＳ１３でアクチュエータ４６を光ビームＢが目標位置に近づいて光ビームＢの現在位置と基準ビームＡの位置に対する光ビームＢの設定位置との誤差が許容誤差値より小さくなるように駆動してステップＳ１０に戻る。
【００４２】
ＣＰＵ５７は、上述のように各光ビームの位置を計測する場合には、図３に示すように、ＬＤ２７、３２〜３４のうち指定ＬＤのみを点灯させてセンサとしてのラインＣＣＤ５６によりその指定ＬＤからの光ビームの位置を検知させ、その検知結果から指定ＬＤからの光ビームの位置を演算してその結果をメモリ６３に記憶させる。
【００４３】
このように光ビームＡの副走査位置を測定し、その位置を基準ビームとして光ビームＢ〜Ｄの副走査位置を測定し調整するので、光ビームＡの副走査位置は測定した最初の副走査位置が目標位置となり、光ビームＡの目標位置を繰り返して求めることにはならない。
【００４４】
この第１実施形態は、光源としてのＬＤ２７、３２〜３４、及び該光源２７、３２〜３４からの光を平行光束にするコリメートレンズ２９、３８〜４０を一体に保持する複数の発光部１５〜１８と、この複数の発光部１５〜１８からの光を副走査方向に配列した状態から近接した状態にして出射するビーム合成手段としてのプリズム２０とを有し、このビーム合成手段２０に対して前記複数の発光部１５〜１８の前記光源２７、３２〜３４の配置位置を変化させることができる光源装置４９において、前記複数の発光部１５〜１８の前記光源２７、３２〜３４からの光の副走査位置を測定する測定手段としてのＣＣＤ５６と、この測定手段５６の測定結果に基づいて前記複数の発光部１５〜１８の前記光源２７、３２〜３４の各々の配置位置を変化させる制御手段としてのＣＰＵ５７とを備えたので、マルチビーム化を実現できて光ビーム数が２以上でも対応することが可能となる。しかも、光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ないため、低コスト化を実現できる。また、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、作業性を向上させることができる。また、副走査方向の光ビームの経時的な変化に対してこれを機械的に補正することが可能になり、安定して画像品質を保つことができる。
【００４５】
以上のことにより、マルチビーム化及び低コスト化を実現できると同時に経時的にも安定した光ビーム位置精度を維持することができて高い画像品質を得ることができる。さらに、光ビームピッチを正しい量に設定し直すことが可能となる。
【００４６】
また、この第１実施形態は、前記制御手段としてのＣＰＵ５７は前記測定手段としてのＣＣＤ５６で測定した前記複数の発光部１５〜１８の前記光源２７、３２〜３４のうちの１つの光源２７からの光の副走査位置を副走査方向の基準位置として前記複数の発光部１５〜１８の前記光源２７、３２〜３４のうちの他の光源３２〜３４からの光の副走査位置を補正するので、マルチビーム化及び低コスト化を実現できると同時に経時的にも安定した光ビーム位置精度を維持することができて高い画像品質を得ることができ、更に調整が容易で光ビーム位置を確実に調整することができる。
【００４７】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、ＬＤ２７、３２〜３４からの光ビームの副走査位置の目標値の設定が上記第１実施形態とは異なり、ＬＤ２７、３２〜３４からの光ビームが理想の副走査位置に来た時のＣＣＤ５６の出力信号のアドレス値（ＣＣＤ５６上の光ビームが通過する位置）を予めメモリ６３に記憶しておくことで、ＬＤ２７、３２〜３４からの光ビームの副走査位置の目標値を決める。
【００４８】
ＣＰＵ５７は、ステップＳ３、Ｓ７、Ｓ１１ではそれぞれステップＳ２、Ｓ６、Ｓ１０で求めた光ビームＢの位置と、メモリ６３に記憶した光ビームＢ、Ｃ、Ｄの目標値から、光ビームＢ、Ｃ、Ｄの現在位置と目標位置との誤差を演算する。また、ＣＰＵ５７は、ステップＳ１の後でステップＳ１で求めた光ビームＡの位置と、メモリ６３に記憶した光ビームＡの目標値から、光ビームＡの現在位置と目標位置との誤差を演算し、その誤差が許容誤差値より小さいかどうかを判断する。
【００４９】
ＣＰＵ５７は、その誤差が許容誤差値以上であればアクチュエータ３１を光ビームＡが目標位置に近づいて光ビームＡの現在位置と目標位置との誤差が許容誤差値より小さくなるように駆動してステップＳ１に戻る。ＣＰＵ５７は、光ビームＡの現在位置と目標位置との誤差が許容誤差値より小さければステップＳ２に進む。
従って、副走査方向の光ビームピッチの値を正確に調整することができると同時に、走査光学系と光ビームとの位置関係を精度の良いものとすることができる。
【００５０】
この第２実施形態は、上記第１実施形態において、前記制御手段としてのＣＰＵ５７は前記測定手段としてのＣＣＤ５６の副走査方向の前記光源２７、３２〜３４の各々ごとに予め設定された位置を基準として前記光源２７、３２〜３４の各々からの光の副走査位置を補正するので、上記第１実施形態の光源装置と同様にマルチビーム化及び低コスト化を実現できると同時に経時的にも安定した光ビーム位置精度を維持することができて高い画像品質を得ることができ、更に調整が容易で光ビーム位置を確実に調整することができと同時に、光ビームの光学系に対する絶対的な位置を正確に決めることができて光ビーム走査性を向上させることができ、高品質な画像を得ることが可能となる。
【００５１】
上記第２実施形態では、測定手段としてのＣＣＤ５６と走査光学系との位置関係が経時的に変化すると、走査光学系と光ビームとの相対的な位置関係が変動してしまう。そこで、本発明の第３実施形態では、上記第２実施形態において、ＬＤ２７、３２〜３４とは別の基準となる光源を走査光学系上に設置して固定し、ＬＤ２７、３２〜３４からの光ビームの副走査位置を調整する際には、基準となる光源からの光ビームがＣＣＤ５６上を通過する位置を基準にしてＬＤ２７、３２〜３４からの光ビームの副走査位置を調整する。これにより、さらにＬＤ２７、３２〜３４からの光ビームの副走査位置の精度が向上する。
【００５２】
図１１に示すように、上記基準となる光源はＬＤ６４が用いられ、このＬＤ６４及びコリメータレンズ６５により発光源が構成される。ＬＤ６４からの光ビームは、コリメータレンズ６５により平行光束とされてシリンダレンズを通過した後に回転多面鏡５０により主走査方向に繰り返して偏向走査され、ｆθレンズ５１、ミラー５２、トロイダルレンズ５３を経てＣＣＤ５６に入射する。ＬＤ６４からの光ビームはＬＤ２７、３２〜３４からの光ビームとは回転多面鏡５０への入射が若干違うように出射される。
【００５３】
ＬＤ６４からの光ビームに対するＣＣＤ５６の出力信号は、サンプルホールド回路５９でサンプルホールドされてアンプ６０により増幅され、Ａ／Ｄコンバータ６１によりアナログ信号からデジタル信号に変換されてラインメモリ６２に記憶される。ＣＰＵ５７は、ラインメモリ６２からデータを読み取ってＬＤ６４からの光ビームの位置を演算し、その結果をＬＤ２７、３２〜３４からの光ビームの副走査位置の目標値としてメモリ６３に記憶する。なお、当然のことながら、ＬＤ６４からの光ビームは、コリメータレンズ６５、シリンダレンズを５５、回転多面鏡５０、ｆθレンズ５１、ミラー５２、トロイダルレンズ５３を経て感光体５４に照射され、画像形成に用いられる。
【００５４】
この第３実施形態は、上記第１実施形態において、前記複数の発光部１５〜１８とは別に設けられ光源としてのＬＤ６４、及び該光源６４からの光を平行光束にするコリメートレンズ６５からなる発光源を有し、前記制御手段としてのＣＰＵ５７は前記測定手段としてのＣＣＤ５６により測定した前記発光源からの光の走査面上における副走査位置を基準として前記複数の発光部１５〜１８の前記光源２７、３２〜３４の各々の相対的な配置位置を補正するので、上記第１実施形態の光源装置と同様にマルチビーム化及び低コスト化を実現できると同時に経時的にも安定した光ビーム位置精度を維持することができて高い画像品質を得ることができ、更に測定手段と走査光学系との位置関係が温度変動などで変動した場合においても走査光学系に固定されたＬＤ６４からの光ビームの副走査位置を基準とするために、上記第２実施形態に比べて一段と光ビーム位置調整精度を向上させることができる。
【００５５】
図１２は本発明の第４実施形態の光源部を搭載した画像形成装置の一例の光学系を示し、図１３は第４実施形態の光ビーム副走査位置調整前後を示す。この第４実施形態は、上記第１実施形態において、発光部１５、１７を用いて発光部１６、１８を省略するようにしたものであり、発光部１６、１８を用いて発光部１５、１７を省略するようにしてもよい。ＬＤ２７とＬＤ３３は副走査方向に隔てて配置されているが、ビーム合成手段としてのプリズム２０によりＬＤ２７及びＬＤ３３の副走査方向の光ビーム出射位置が一致している。また、ＬＤ２７及びＬＤ３３の主走査方向の光ビーム出射位置は一致している。
【００５６】
ＬＤ２７を上記回転機構を用いて副走査方向に移動させると、ＬＤ２７からの光ビームは図１２の実線位置から図１２の点線位置へ移動してシリンダレンズ５５への入射位置が変化し、ＬＤ２７及びＬＤ３３からの光ビームはシリンダレンズ５５から出射する際に若干の角度が付く。この作用を利用してＬＤ２７を回転駆動することにより、ＬＤ２７及びＬＤ３３からの光ビームの副走査方向のピッチを調整する。なお、図１３において、＋は光源部の回転中心の位置に相当する。
【００５７】
この第４実施形態は、上記第１実施形態と同様な効果を奏する。なお、上記第２実施形態及び第３実施形においても、第４実施形態と同様に発光部１５、１７又は発光部１６、１８を省略するようにしてもよい。また、上記各実施形態では複数の発光部１５〜１８のＬＤ２７、３２〜３４からの光の副走査位置を測定する測定手段としてＣＣＤ５６を用いたが、ＣＣＤ以外の測定手段を用いてもよい。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように請求項１、２に係る発明によれば、上記構成により、マルチビーム化及び低コスト化を実現できると同時に経時的にも安定した光ビーム位置精度を維持することができて高い画像品質を得ることができる。さらに、光ビームピッチを正しい量に設定し直すことが可能となる。
【００５９】
請求項３に係る発明によれば、上記構成により、請求項１記載の光源装置と同様にマルチビーム化及び低コスト化を実現できると同時に経時的にも安定した光ビーム位置精度を維持することができて高い画像品質を得ることができ、更に調整が容易で光ビーム位置を確実に調整することができる。
【００６０】
請求項４に係る発明によれば、上記構成により、請求項１記載の光源装置と同様にマルチビーム化及び低コスト化を実現できると同時に経時的にも安定した光ビーム位置精度を維持することができて高い画像品質を得ることができ、更に調整が容易で光ビーム位置を確実に調整することができと同時に、光ビームの光学系に対する絶対的な位置を正確に決めることができて光ビーム走査性を向上させることができ、高品質な画像を得ることが可能となる。
【００６１】
請求項５に係る発明によれば、上記構成により、請求項１記載の光源装置と同様にマルチビーム化及び低コスト化を実現できると同時に経時的にも安定した光ビーム位置精度を維持することができて高い画像品質を得ることができ、更に測定手段と走査光学系との位置関係が温度変動などで変動した場合においても請求項３記載の光源装置に比べて一段と光ビーム位置調整精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態において走査光ビームの副走査位置の調整を行うための回路を示すブロック図である。
【図２】同第１実施形態において４つのＬＤの副走査位置の調整の流れを示す流れ図である。
【図３】同第１実施形態のビーム位置計測サブルーチンを示す流れ図である。
【図４】同第１実施形態の光源部を示す分解斜視図である。
【図５】同光源部を示す斜視図である。
【図６】同光源部の概略を示す斜視図である。
【図７】同第１実施形態を搭載した画像形成装置の一例の一部を示す斜視図である。
【図８】同画像形成装置の光学系を示す正面図及び平面図である。
【図９】同画像形成装置の光ビーム副走査位置の調整前後を示す図である。
【図１０】同画像形成装置の一部を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第３実施形態を搭載した画像形成装置の一例の一部を示す斜視図である。
【図１２】本発明の第４実施形態の光源部を搭載した画像形成装置の一例の光学系を示す正面図及び平面図である。
【図１３】同第４実施形態の光ビーム副走査位置調整前後を示す図である。
【符号の説明】
１５〜１８ 発光部
２７、３２〜３４、６４ ＬＤ
２９、３８〜４０、６５ コリメートレンズ
２０ プリズム
４９ 光源装置
５６ ＣＣＤ
５７ ＣＰＵ
Claims (5)
- 光源及び該光源からの光を平行光束にするコリメートレンズを一体的に保持する複数の発光部と、
前記複数の発光部からの光を副走査方向に配列した状態から近接した状態にして出射するビーム合成手段とを有し、
前記ビーム合成手段に対して前記複数の発光部の前記光源の配置位置を変化させることができる光源装置において、
前記光源と前記コリメートレンズとを一体的に保持してなる前記発光部を、光軸と平行で、かつ、光軸から偏心した回転軸の周りに回転する光源回転手段とを備えたことを特徴とする光源装置。 - 光源及び該光源からの光を平行光束にするコリメートレンズを一体的に保持する複数の発光部と、
前記複数の発光部からの光を副走査方向に配列した状態から近接した状態にして出射するビーム合成手段とを有し、
前記ビーム合成手段に対して前記複数の発光部の前記光源の配置位置を変化させることができる光源装置において、
前記複数の発光部の前記光源からの光の副走査位置を測定する測定手段と、
前記測定手段の測定結果に基づいて、かつ、前記光源と前記コリメートレンズとを一体的に保持してなる前記発光部を、光軸と平行で、かつ、光軸から偏心した回転軸の周りに回転する光源回転手段とを備えたことを特徴とする光源装置。 - 請求項２記載の光源装置において、前記光源回転手段は前記測定手段で測定した前記複数の発光部の前記光源のうちの１つの光源からの光の副走査位置を副走査方向の基準位置として前記複数の発光部の前記光源のうちの他の光源からの光の副走査位置を補正することを特徴とする光源装置。
- 請求項２記載の光源装置において、前記光源回転手段は前記測定手段の副走査方向の前記光源の各々ごとに予め設定された位置を基準として前記光源の各々からの光の副走査位置を補正することを特徴とする光源装置。
- 請求項２記載の光源装置において、前記複数の発光部とは別に設けられ光源、及び該光源からの光を平行光束にするコリメートレンズからなる発光源を有し、前記制御手段は前記測定手段により測定した前記発光源からの光の走査面上における副走査位置を基準として前記複数の発光部の前記光源の各々の相対的な配置位置を補正することを特徴とする光源装置。
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