JP3946037B2 - Multi-beam light source device, optical scanning device, and image forming apparatus - Google Patents

Multi-beam light source device, optical scanning device, and image forming apparatus Download PDF

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【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、およびレーザファクシミリ等の記録装置における書込系に用いられる光走査装置に係り、特に複数の光ビームにより感光体等の被走査面上を同時に走査して記録速度を著しく向上させるマルチビーム光源装置、光走査装置および画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
レーザプリンタおよびレーザファクシミリ等の記録装置の光書込系に用いられる光走査装置において記録速度を向上させる手法として、偏向手段として用いられる光偏向器としての回転多面鏡、すなわちポリゴンミラー、の回転速度を上げる方法がある。しかしながら、この方法では、ポリゴンミラーの回転駆動に用いられるモータの耐久性や騒音、振動および半導体レーザの変調スピード等が問題となって、記録速度を制限する。
そこで、一度に複数の光ビームを走査して複数ラインを同時に記録することにより記録速度を向上するマルチビーム光走査装置が提案されている。例えば、特開昭56−42248号公報に開示されているように、複数の発光部がアレイ状に配列されてなる半導体レーザアレイを光源として用いる方法がある。
【0003】
通常の場合、半導体レーザの光出力は1走査ライン毎に画像領域外の走査時間を利用して、その光出力を検出し、フィードバック制御により印加電流量等を設定する光量制御が行われる。上述した特開昭56−42248号公報の半導体レーザアレイでは、発光部は複数であるが、光出力を検出するセンサは共通であるため、光出力の検出に基づくフィードバックによる出力設定制御を時系列的に行なわざるを得ない。しかも、半導体レーザアレイにおける発光部数が多くなるに従ってこの処理に要する時間が増加する傾向がある。このため、通常の半導体レーザのように実時間で光出力をフィードバックすることができないにもかかわらず、発光部が近接しているために、そのクロストーク等に起因して出力が変動し易く、高精度な光量制御を行なうことができない。しかも、その特殊性により、高価であるという欠点も有している。これらの点については、発光部の数が多くなるに従って一層不利となる。
【0004】
これに対して、複数個の汎用の半導体レーザを用いて光ビームを合成するようにした手法が、特開2000−75526号公報、特開2000−75527号公報および特開2001−13432号公報等によって、種々提案されている。これら複数個の汎用の半導体レーザを用いて光ビームを合成する手法によれば、半導体レーザアレイが抱えるような問題が生ずることはないが、その一方では、構成の複雑化等に起因して環境安定性が低下するという問題が生ずる。特に、光源装置の構造が複雑になると、温度変化による光源装置それ自体の姿勢変化、変形、および捻れ等が生じる。このような光源装置の姿勢変化、変形、および捻れ等が生じると、被走査面上の光スポットの副走査方向についての間隔が所望の間隔から大きくずれてしまい、形成記録される画像の劣化を招いてしまう。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、特開2000−75526号公報、特開2000−75527号公報および特開2001−13432号公報等に記載された複数個の汎用の半導体レーザを用いて光ビームを合成する手法では、環境安定性が非常に低いという問題がある。特に、光源装置の構造の複雑化に起因して、温度変化による光源装置それ自体の姿勢変化、変形、および捻れ等が生じ、被走査面上の光スポットの副走査方向についての間隔に大きなずれを生じて画像の劣化を招いてしまう。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、汎用の半導体レーザを複数用いてマルチビーム光源を構成するマルチビーム光源装置、光走査装置および画像形成装置において、確実で安定な画像再現性を確保することができるマルチビーム光源装置、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している。
【0006】
【課題を解決するための手段】
特に、本発明の請求項1の目的は、被走査面上での走査線間隔を正確に設定することを可能とし、環境温度の変動によっても被走査面上の副走査方向の走査線ピッチが環境変動の影響を殆ど受けず環境安定性に優れ、しかも安価な構成で組立性を向上し得るマルチビーム光源装置を提供することにある。
発明の請求項の目的は、更なる高密度化を実現することを可能とするマルチビーム光源装置を提供することにある。
本発明の請求項の目的は、特に、更なる高密度化の実現を可能とするマルチビーム光源装置を提供することにある。
本発明の請求項の目的は、特に、安価な構成でマルチビーム光走査の被走査面上での走査線間隔を正確に設定することができ、環境安定性および組立性に優れた光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項の目的は、特に、安価な構成でマルチビーム光走査の被走査面上での走査線間隔を正確に設定することができ、環境安定性および組立性に優れた画像形成装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載した本発明に係るマルチビーム光源装置は、上述した目的を達成するために、
複数の光源から射出された複数の光ビームを複数のカップリングレンズによりそれぞれカップリングした後、それら複数の光ビームを用いて同時に走査を行う光走査装置に用いられるマルチビーム光源装置において、
前記複数の光源を、それぞれ着脱自在に圧入保持する複数の孔を配設してなる同一の支持体と、
前記支持体に突設してなり、前記複数のカップリングレンズを接着する突起部材と
を具備し
記突起部材の形状は、前記複数のカップリングレンズを接着する接着軸線の方向にほぼ直角で且つ前記カップリングレンズのレンズ面にほぼ平行な方向の長さ、前記カップリングレンズの外径とほぼ等しいかまたはそれ以上であり、且つ前記突起部材の前記長さが前記支持体側に向かって増加し広がる形状をなしていることを特徴としている。
【0008】
請求項に記載した本発明に係るマルチビーム光源装置は、前記複数の光源が、複数の発光部を有する半導体レーザアレイ素子を含むことを特徴としている。
請求項に記載した本発明に係るマルチビーム光源装置は、前記支持体が、2個以上設けられ、且つそれら支持体が共通の基体に固定されてなることを特徴としている。
【0009】
請求項に記載した本発明に係る光走査装置は、上述した目的を達成するために、
光源装置から射出される複数の光ビームを、共通の線像結像光学系によって、光偏向器の偏向反射面位置近傍に主走査方向に長く、副走査方向に分離した複数の線像として結像させ、
前記光偏向器により同時に等角速度的に偏向させ、
その偏向ビームを共通の走査光学系により、被走査面上に、副走査方向に分離した複数の光スポットとして集光して、
これら複数の光スポットにより複数の走査線を同時走査するマルチビーム方式の光走査装置において、
前記光源装置として、請求項1〜請求項のうちのいずれか1項のマルチビーム光源装置を用いてなることを特徴としている。
【0010】
請求項に記載した本発明に係る画像形成装置は、上述した目的を達成するために、
感光性の像担持体の被走査面を光走査手段により走査して潜像を形成し、該潜像を現像手段で可視化して画像を得る画像形成装置において、
前記像担持体の被走査面の走査を行うための光走査手段として、請求項の光走査装置を用いることを特徴としている。
【0011】
【作用】
すなわち、本発明の請求項1によるマルチビーム光源装置は、複数の光源から射出された複数の光ビームを複数のカップリングレンズによりそれぞれカップリングした後、それら複数の光ビームを用いて同時に走査を行う光走査装置に用いられるマルチビーム光源装置であって、前記複数の光源が、同一の支持体に配設された複数の孔にそれぞれ圧入されて着脱自在に保持されており、前記複数のカップリングレンズが、前記支持体に突設された突起部材に接着され、前記突起部材の形状は、前記複数のカップリングレンズを接着する接着軸線の方向にほぼ直角で且つ前記カップリングレンズのレンズ面にほぼ平行な方向の長さ、前記カップリングレンズの外径とほぼ等しいかまたはそれ以上であり、且つ前記突起部材の前記長さが前記支持体側に向かって増加し広がる形状をなしている
このような構成により、汎用の半導体レーザを複数用いてマルチビーム光源を構成するにあたり、確実で安定な画像再現性を確保することができ、特に、安価な構成で且つ組立ても容易で被走査面上での走査線間隔を正確に設定することを可能として、環境安定性および組立性を向上することができる。
【0012】
本発明の請求項によるマルチビーム光源装置は、前記複数の光源が、複数の発光部を有する半導体レーザアレイ素子を含む。
【0013】
このような構成により、更なる高密度化を実現することが可能となる。
【0014】
本発明の請求項によるマルチビーム光源装置は、前記支持体が、2個以上設けられ、且つそれら支持体が共通の基体に固定されている。
このような構成により、特に、更なる高密度化の実現が可能となる。
本発明の請求項による光走査装置は、光源装置から射出される複数の光ビームを、共通の線像結像光学系によって、光偏向器の偏向反射面位置近傍に主走査方向に長く、副走査方向に分離した複数の線像として結像させ、前記光偏向器により同時に等角速度的に偏向させ、その偏向ビームを共通の走査光学系により、被走査面上に、副走査方向に分離した複数の光スポットとして集光して、これら複数の光スポットにより複数の走査線を同時走査するマルチビーム方式の光走査装置であって、前記光源装置として、請求項1〜請求項4のうちのいずれか1項のマルチビーム光源装置を用いる。
このような構成により、特に、安価な構成でマルチビーム光走査の被走査面上での走査線間隔を正確に設定することができ、優れた環境安定性および組立性を得ることができる。
【0015】
本発明の請求項による画像形成装置は、感光性の像担持体の被走査面を光走査手段により走査して潜像を形成し、該潜像を現像手段で可視化して画像を得る画像形成装置であって、前記像担持体の被走査面の走査を行うための光走査手段として、請求項の光走査装置を用いる。
このような構成により、特に、安価な構成でマルチビーム光走査の被走査面上での走査線間隔を正確に設定することができ、優れた環境安定性および組立性を有する画像形成装置を得ることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明のマルチビーム光源装置、光走査装置および画像形成装置を詳細に説明する。
〈第1の実施の形態〉
図1〜図3は、本発明の第1の実施の形態に係るマルチビーム光源装置の構成を示している。図1は、マルチビーム光源装置の構成を示す分解斜視図、図2は、図1のマルチビーム光源装置の組立状態における上面から見た縦断面を示す平面断面図、図3は、図1のマルチビーム光源装置の組立状態における側面から見た縦断面を示す立面断面図である。
図1〜図3に示すマルチビーム光源装置は、半導体レーザ11,12、コリメータレンズ13,14、支持体15、支持突起部17、ホルダ部材19およびネジ23を具備している。
【0017】
このマルチビーム光源装置は、各々シングルビームの半導体レーザからなる2個の半導体レーザ11および12を用いる2ビーム光源装置として構成されている。これら半導体レーザ11および12に、それぞれ対応してカップリングレンズとしてのコリメータレンズ13および14が設けられている。これらコリメータレンズ13および14は、互いに対をなし、半導体レーザー11および12からの射出光を各々例えば平行光として走査光学系にカップリングする。なお、本実施例ではカップリングレンズとしてコリメータレンズ13および14を用いて、半導体レーザー11および12からの射出光をそれぞれ平行光としているが、カップリングレンズより射出される光ビームに要求される発散形状は、走査光学系等の設計に依存するため、走査光学系等の設計に対応させて収束光束または発散光束とすることができる。
【0018】
また、これらの部材を一体に保持する支持体15が、マルチビーム光源装置には設けられている。この支持体15は、例えば、アルミダイキャスト製であり、半導体レーザ11および12を主走査方向に8.74mm間隔で並列させて圧入支持させるための2個の段差付きの嵌合孔16が設けられている。半導体レーザ11および12は、それぞれ2個の嵌合孔16に支持体15の背面側から圧入されて取付けられる。また、支持体15の前面側の中央部には、突起部材としての支持突起部17を突出形成し、この支持突起部17には、前記2個の嵌合孔16の内面と同軸状にコリメータレンズ13および14の外形に対応する湾曲面を呈するレンズ支持用のU字状支持部17aおよび17bが形成されている(図4参照)。ここでは、U字状支持部17aおよび17bの湾曲面には、相互間において角度αなる傾斜が付されており、U字状支持部17aおよび17bの各々に対応する嵌合孔16の軸線も、相互間において傾斜角度αが与えられている。コリメータレンズ13および14は、U字状支持部17aおよび17bとの間に紫外線硬化接着剤18を充填して硬化させることにより、支持体15に固定される。
【0019】
このようにすると、図2に示すようにコリメータレンズ13および14の光軸が互いに傾斜して角度αをなして交差する。この交差する点の近傍に光偏向器としてのポリゴンミラーを配置することにより、被走査面上で光スポットが主走査方向に間隙を存して分離され、各々独立に同期信号を得ることが可能となる。
なお、半導体レーザ11および12、並びにコリメータレンズ13および14を一体に保持している支持体15を保持するホルダ部材19が設けられている。
このホルダ部材19には、走査光学系の光軸Cを回動中心として所定の支持部に回動調整可能に位置決めするための円筒部20を前面側中央に突設し、且つ背面側には、支持突起部17並びにコリメータレンズ13および14部分を挿入するための逃げ開口21を形成している。ホルダ部材19に形成された通孔に挿通したネジ23を、支持体15に形成したネジ孔22に螺着することにより、ホルダ部材19に支持体15が固定される。ここで、支持体15は、半導体レーザ11と12、およびコリメータレンズ13と14が、それぞれ光軸Cに対して対称配置となるようにホルダ部材19に位置決め固定される。
【0020】
このような構成によれば、走査光学系の光軸Cを回動中心としてホルダ部材19を回動調整して傾け量を適宜設定するだけで、半導体レーザ11および12のビームスポットの副走査方向についての相対位置を簡単に且つ正確に所定値に合せることができる。
ところで、ポリゴンミラー上に光ビームが主走査方向に角度αをなして入射すると、特に副走査方向の像面湾曲が傾いてしまうという弊害が生じる。像面湾曲が傾くと、焦点近傍での光軸上の位置ずれに対するビームスポット径の変化が大きくなって焦点深度が浅くなり、環境変動に対して弱い走査光学系となってしまう。したがって、角度αは、なるべく小さい角度とすることが好ましい。そのためには、図2におけるU字状支持部17aと17bとの間隔dを小さくするとよい。この実施の形態においては、この間隔dを例えば1mm〜2mmとするものとしている。ところが、このように間隔dを小さくすると、環境変動による変形でコリメータレンズ13および14がずれ易くなってしまう。このような変形が、ある特定の方向への変形であれば、何らかの補正を加えることも可能であるが、この変形の仕方は、一様ではなく、材料および形状等によって非常に複雑に変化する。
【0021】
このようにコリメータレンズ13および14がずれてしまうと、被走査面上に形成される光スポットによる走査線の間隔が不均一になり、画像の劣化を生じさせてしまう。
そこで、このような変形を抑制する必要があるが、様々な形状の支持部を形成して実験を繰り返した結果、図3に示す寸法Hと角度φの設定の仕方によって、カップリングレンズであるコリメータレンズ13および14の変形を効果的に抑制することが可能であることが分かってきた。図3における寸法Hは、図4に示すように、支持突起部17におけるコリメータレンズ13および14の接着軸線の方向とほぼ直角、すなわちコリメータレンズ13および14の配列方向とほぼ直角、の方向で且つコリメータレンズ13および14の光軸が垂直に交わるレンズ面にほぼ平行な方向の長さを示す。
【0022】
また、支持突起部17は、コリメータレンズ13および14を接着する前記接着軸線の方向にほぼ直角で且つコリメータレンズ13および14の厚み方向について、支持突起部17の基部に向かって寸法Hに平行な方向の寸法が漸次増大して拡がる形状をしており、その裾のほうへの拡がり角度をφとする。実験の結果、少なくとも寸法Hがコリメータレンズ13および14の外径(図4参照)とほぼ等しいかまたはそれ以上であれば、環境変動に対し比較的安定することが確かめられた。この実施の形態では外径5.8mmのコリメータレンズ13および14に対して、寸法Hを6.8mmとしている。さらに、支持突起部17の裾のほうが拡がるテーパ形状の拡がり角度φを10°以上とすれば、環境変動に対し一層安定することが確かめられた。そこで、この実施の形態ではその拡がり角度φを12.5度とした。このとき、環境変動によって被走査面上の副走査方向の走査線ピッチがどの程度変動するかを図5に示している。図5から明らかなように、環境温度を10℃、25℃、50℃に変化させて実測したところ、この実施の形態の構造にすると副走査方向の走査線ピッチは環境変動から殆ど影響を受けないことが分かる。
このような構成とすれば、安価な構成により、被走査面上での走査線間隔を正確に設定することができ、環境安定性および組立性に優れたマルチビーム光源装置を実現することができる。
【0023】
〈第2の実施の形態〉
図6は、本発明の第2の実施の形態に係るマルチビーム光源装置の構成を示す分解斜視図である。この実施の形態のマルチビーム光源装置は、さらなる高速化を意図した4ビーム光源装置として構成されている。
図6に示すマルチビーム光源装置は、半導体レーザ31,32,33,34、コリメータレンズ35,36,37,38、支持体39,40、支持突起部41,42、プリズム51およびホルダ部材55を具備している。半導体レーザ31,32、コリメータレンズ35,36、支持体39および支持突起部41からなる部分と、半導体レーザ33,34、コリメータレンズ37,38、支持体40および支持突起部42からなる部分とは、いずれも図1〜図3における半導体レーザ11,12、コリメータレンズ13,14、支持体15および支持突起部17からなる部分と同様に構成されている。
【0024】
支持体39および40における支持突起部41および42は、図1〜図3におけるH=5.8mmとし、φ=12.5°として構成している。これら支持体39および40は、共通の基体(図示していない)に固定して一体に保持させるようにしてもよい。
プリズム51は、平行四辺形柱部52、三角形柱部53および1/2波長板54を有しており、半導体レーザ31〜34の各発光点から射出される複数の光ビームを走査光学系の光軸Cに対して副走査方向に近接させて射出させるビーム合成手段を構成している。プリズム51の平行四辺形柱部52における半導体レーザ33および34からの入射部分には1/2波長板54が設けられている。
【0025】
半導体レーザ33および34側からの射出光は、平行四辺形柱部52の斜辺面で反射された後、三角柱部53との境界面でさらに反射されることにより、この三角柱部53部分を透過する半導体レーザ31および32側からの射出光と副走査方向に近接した状態としてプリズム51から射出される。
支持体39,40およびプリズム51を一体的に保持するホルダ部材55が設けられている。このホルダ部材55には、走査光学系の光軸Cを回動中心として所定の支持部に回動調整可能に位置決めするための円筒部56を前面側中央に突設している。
以上においては、複数個の汎用の半導体レーザを用いて、光ビームを合成する方法を示したが、さらなる高速化のために、半導体レーザアレイを複数個用い、合成する方法も考えられる。また、汎用の半導体レーザと半導体レーザアレイを組み合わせて用いて、合成する方法も考えられる。
【0026】
〈第3の実施の形態〉
図7は、本発明の第3の実施の形態に係るマルチビーム方式の光走査装置の要部の構成を示す斜視図である。この実施の形態の光走査装置は、図6に示したマルチビーム光源装置を光源装置として用いている。
すなわち、図7に示す光走査装置は、マルチビーム光源装置61、シリンドリカルレンズ62、ポリゴンミラー(回転多面鏡)63、fθレンズ64、反射ミラー65、トロイダルレンズ66、感光体67、同期検知用ミラー68および同期検知器69を具備する。マルチビーム光源装置61は、図6に示したマルチビーム光源装置であり、半導体レーザおよびコリメータレンズを装着した支持体39および40、並びに円筒部56を突設したホルダ部材55を備えている。fθレンズ64、反射ミラー65およびトロイダルレンズ66は、走査結像光学系を構成する。
【0027】
マルチビーム光源装置61から射出される4つのレーザ光ビームは、図示されていないアパーチャ(絞り開口)を通過する際に、光束周辺部が遮断除去されてビーム整形され、線像結像光学系としてのシリンドリカルレンズ62に入射する。シリンドリカルレンズ62は、屈折力、つまりパワーのない方向を主走査方向に向けており、副走査方向については、正のパワーを持ち、入射する光ビームを副走査方向に集束させる。このシリンドリカルレンズ62は、マルチビーム光源装置61から射出される光ビームを、光偏向器であるポリゴンミラー63の偏向反射面近傍に集光する。この光ビームを偏向反射面により反射するポリゴンミラー63を等速回転駆動することにより、該ポリゴンミラー63の等速回転に伴って光ビームを等角速度的に偏向する。ポリゴンミラー63の等速回転に伴って偏向される光ビームは、走査結像光学系をなすfθレンズ64およびトロイダルレンズ66を通過するとともに、fθレンズ64とトロイダルレンズ66の間において反射ミラー65により反射偏向されて、被走査面の実体をなす光導電性の感光体67上に集光される。
【0028】
fθレンズ64およびトロイダルレンズ66は、これら光ビームを、感光体67表面上で、副走査方向に分離した4つの光スポットとして集光し、これら4つの光スポットにより4本の走査線として同時走査する。反射ミラー65の近傍における画像領域外では、偏向走査される光ビームが同期検知用ミラー68で反射偏向されて、同期検知器69に入射され、主走査ライン方向の同期をとるために用いられる。
このような光走査装置とすれば、安価な構成で被走査面上での走査線間隔を正確に設定することができ、環境安定性と組立性に優れたマルチビーム方式による光走査を実現することができる。
【0029】
〈第4の実施の形態〉
図8は、本発明の第4の実施の形態に係る画像形成装置であるレーザプリンタの要部の構成を模式的に示す縦断面図である。この実施の形態のレーザプリンタは、光走査装置として、図7に示した光走査装置、すなわち図6のマルチビーム光源装置を用いた光走査装置を用いている。
すなわち、図8に示すレーザプリンタ100は、像担持体111、帯電ローラ112、現像装置113、転写ローラ114、クリーニング装置115、定着装置116、光走査装置117、カセット118、レジストローラ対119、給紙コロ120、搬送路121、排紙ローラ対122およびトレイ123を具備している。
レーザプリンタ100は、像担持体111として円筒状に形成された光導電性の感光体を有している。像担持体111の周囲には、帯電ローラ112、現像装置113、転写ローラ114およびクリーニング装置115が配備されている。ここでは、帯電手段として帯電ローラ112を用いているが、帯電手段としてコロナチャージャを用いることもできる。さらに、レーザビームLB1およびLB2により光走査を行う光走査装置117が設けられており、帯電ローラ112と現像装置113との中間点において、像担持体111に対して光書込による露光を行う。なお、カセット118には、記録媒体としての転写紙Pが収納される。
【0030】
画像形成を行うときは、光導電性の感光体である像担持体111が時計回りに等速回転され、その像担持体111の表面が帯電ローラ112により均一に帯電された後、光走査装置117のレーザビームLB1およびLB2の光書込により露光されて静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、いわゆる「ネガ潜像」であって画像部が露光されている。この静電潜像は、現像装置113によって反転現像され、像担持体111上にトナー画像が形成される。
転写紙Pが収納されたカセット118は、画像形成装置100の本体に脱着可能である。カセット118が図8に示されるように装着された状態において、収納された転写紙Pの最上位の1枚が給紙コロ120により取り出されて給紙搬送系に給紙される。給紙搬送系においては、レジストローラ対119が、給紙された転写紙Pの先端部を捉える。そして、レジストローラ対119は、像担持体111上のトナー画像が転写位置へ移動するのにタイミングを合わせて、転写紙Pを転写部へ送り込む。送り込まれた転写紙Pは、転写部においてトナー画像に重ね合わせられ、転写ローラ114の作用によりトナー画像が転写紙Pに静電転写される。
【0031】
トナー画像が転写された転写紙Pは、定着装置116へ送られて、定着装置116においてトナー画像が定着され、さらに搬送路121を通って、排紙ローラ対122によってトレイ123上に排出される。トナー画像が転写された後の像担持体111の表面は、クリーニング装置115によってクリーニングされ、残留トナーや紙粉等が除去される。
このようなレーザプリンタ100において、光走査装置117として図7に示した光走査装置を用いることにより、極めて良好な画像形成を実行することができる。
したがって、安価な方法で被走査面上での走査線間隔を正確に設定することができ、環境安定性と組立性に優れたレーザプリンタ等のマルチビーム画像形成装置を実現することができる。
【0032】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、汎用の半導体レーザを複数用いてマルチビーム光源を構成するマルチビーム光源装置、光走査装置および画像形成装置において、確実で安定な画像再現性を確保することができるマルチビーム光源装置、光走査装置および画像形成装置を提供することができる。
すなわち、本発明の請求項1のマルチビーム光源装置によれば、複数の光源から射出された複数の光ビームを複数のカップリングレンズによりそれぞれカップリングした後、それら複数の光ビームを用いて同時に走査を行う光走査装置に用いられるマルチビーム光源装置であって、前記複数の光源が、同一の支持体に配設された複数の孔にそれぞれ圧入されて着脱自在に保持されており、前記複数のカップリングレンズが、前記支持体に突設された突起部材に接着され、前記突起部材は、前記複数のカップリングレンズを接着する接着軸線の方向にほぼ直角で且つ前記カップリングレンズのレンズ面にほぼ平行な方向の長さを、前記カップリングレンズの外径とほぼ等しいかまたはそれ以上であり、且つ前記突起部材の前記長さが前記支持体側に向かって増加し広がる形状をなしていることにより、汎用の半導体レーザを複数用いてマルチビーム光源を構成するにあたり、確実で安定な画像再現性を確保することができ、安価な構成で組立てが容易であり、被走査面上での走査線間隔を正確に設定することを可能とし、特に、環境温度の変動によっても被走査面上の副走査方向の走査線ピッチが殆ど環境の影響を受けないという効果が得られる
【0033】
発明の請求項のマルチビーム光源装置によれば、前記複数の光源が、複数の発光部を有する半導体レーザアレイ素子を含むことにより、更なる高密度化を実現することが可能となる。
本発明の請求項のマルチビーム光源装置によれば、前記支持体が、2個以上設けられ、且つそれら支持体が共通の基体に固定されることにより、特に、更なる高密度化の実現が可能となる。
【0034】
本発明の請求項の光走査装置によれば、光源装置から射出される複数の光ビームを、共通の線像結像光学系によって、光偏向器の偏向反射面位置近傍に主走査方向に長く、副走査方向に分離した複数の線像として結像させ、前記光偏向器により同時に等角速度的に偏向させ、その偏向ビームを共通の走査光学系により、被走査面上に、副走査方向に分離した複数の光スポットとして集光して、これら複数の光スポットにより複数の走査線を同時走査するマルチビーム方式の光走査装置であって、前記光源装置として、請求項1〜請求項のうちのいずれか1項のマルチビーム光源装置を用いることにより、特に、安価な構成でマルチビーム光走査の被走査面上での走査線間隔を正確に設定することができ、優れた環境安定性および組立性を得ることができる。
本発明の請求項の画像形成装置によれば、感光性の像担持体の被走査面を光走査手段により走査して潜像を形成し、該潜像を現像手段で可視化して画像を得る画像形成装置であって、前記像担持体の被走査面の走査を行うための光走査手段として、請求項の光走査装置を用いることにより、特に、安価な構成でマルチビーム光走査の被走査面上での走査線間隔を正確に設定することができ、優れた環境安定性および組立性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るマルチビーム光源装置の要部の構成を模式的に示す分解斜視図である。
【図2】図1のマルチビーム光源装置の構成を模式的に示す縦断面図である。
【図3】図1のマルチビーム光源装置の構成を模式的に示す光軸に沿う縦断面図である。
【図4】図1のマルチビーム光源装置の構成を説明するための要部斜視図である。
【図5】図1のマルチビーム光源装置の作用を説明するための環境変動による被走査面上の副走査方向の走査線ピッチの変動特性を示す図である。
【図6】本発明の第2の実施の形態に係るマルチビーム光源装置の要部の構成を模式的に示す分解斜視図である。
【図7】本発明の第3の実施の形態に係る光走査装置の要部の構成を模式的に示す斜視図である。
【図8】本発明の第4の実施の形態に係るレーザプリンタの要部の構成を模式的に示す縦断面図である。
【符号の説明】
11,12,31,32,33,34 半導体レーザ
13,14,35,36,37,38 コリメータレンズ(カップリングレンズ)
15,39,40 支持体
16 嵌合孔
17,41,42 支持突起部(突起部材)
18 紫外線硬化接着剤
19,55 ホルダ部材
20,56 円筒部
21 逃げ開口
22 ネジ孔
23 ネジ
51 プリズム
52 平行四辺形柱部
53 三角形柱部
54 1/2波長板
61 マルチビーム光源装置
62 シリンドリカルレンズ
63 ポリゴンミラー(回転多面鏡)
64 fθレンズ
65 反射ミラー
66 トロイダルレンズ
67 感光体
68 同期検知用ミラー
69 同期検知器
100 レーザプリンタ
111 像担持体
112 帯電ローラ
113 現像装置
114 転写ローラ
115 クリーニング装置
116 定着装置
117 光走査装置
118 カセット
119 レジストローラ対
120 給紙コロ
121 搬送路
122 排紙ローラ対
123 トレイ
17a,17b U字状支持部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical scanning device used for a writing system in a recording apparatus such as a digital copying machine, a laser printer, and a laser facsimile, and in particular, simultaneously scans a surface to be scanned such as a photoreceptor with a plurality of light beams. The present invention relates to a multi-beam light source device, an optical scanning device, and an image forming apparatus that significantly improve a recording speed.
[0002]
[Prior art]
As a technique for improving the recording speed in an optical scanning apparatus used in an optical writing system of a recording apparatus such as a laser printer and a laser facsimile, the rotational speed of a rotating polygon mirror, that is, a polygon mirror, as an optical deflector used as a deflecting means There is a way to raise. However, in this method, the durability, noise, vibration, modulation speed of the semiconductor laser, and the like of the motor used for rotational driving of the polygon mirror become problems, and the recording speed is limited.
In view of this, a multi-beam optical scanning device has been proposed that improves the recording speed by simultaneously scanning a plurality of light beams and simultaneously recording a plurality of lines. For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-42248, there is a method of using a semiconductor laser array in which a plurality of light emitting portions are arranged in an array as a light source.
[0003]
In a normal case, the light output of the semiconductor laser is controlled by detecting the light output using the scanning time outside the image area for each scanning line and setting the applied current amount and the like by feedback control. In the above-described semiconductor laser array disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 56-42248, there are a plurality of light emitting units, but since the sensor for detecting the light output is common, output setting control by feedback based on the detection of the light output is performed in time series. Must be done. Moreover, the time required for this process tends to increase as the number of light emitting portions in the semiconductor laser array increases. For this reason, although the light output cannot be fed back in real time as in a normal semiconductor laser, the output is likely to fluctuate due to the crosstalk, etc. Highly accurate light quantity control cannot be performed. Moreover, due to its particularity, it has the disadvantage of being expensive. About these points, it becomes further disadvantageous as the number of light emission parts increases.
[0004]
On the other hand, a technique in which light beams are synthesized using a plurality of general-purpose semiconductor lasers is disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 2000-75526, 2000-75527, 2001-13432, and the like. Various proposals have been made. According to the method of synthesizing a light beam using a plurality of general-purpose semiconductor lasers, there is no problem that a semiconductor laser array has, but on the other hand, the environment is caused by the complexity of the configuration. The problem is that the stability is reduced. In particular, when the structure of the light source device is complicated, the posture of the light source device itself changes due to a temperature change, deformation, twist, and the like. When such posture change, deformation, twisting, etc. of the light source device occur, the interval in the sub-scanning direction of the light spot on the surface to be scanned is greatly deviated from the desired interval, resulting in deterioration of the image formed and recorded. I will invite you.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the method of synthesizing a light beam using a plurality of general-purpose semiconductor lasers described in JP-A-2000-75526, JP-A-2000-75527, JP-A-2001-13432, and the like. There is a problem that the environmental stability is very low. In particular, due to the complexity of the structure of the light source device, the posture of the light source device itself changes, deforms, twists, etc. due to temperature changes, and the optical spot on the scanned surface has a large gap in the sub-scanning direction. Cause deterioration of the image.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances. In a multi-beam light source device, an optical scanning device, and an image forming apparatus that constitute a multi-beam light source using a plurality of general-purpose semiconductor lasers, reliable and stable image reproducibility is provided. It is an object of the present invention to provide a multi-beam light source device, an optical scanning device, and an image forming apparatus that can ensure the above.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  In particular, the object of claim 1 of the present invention is, CoveredIt is possible to accurately set the scanning line interval on the scanning plane,The scanning line pitch in the sub-scanning direction on the surface to be scanned is almost unaffected by environmental fluctuations due to environmental temperature fluctuations, and has excellent environmental stability and low cost.AssemblingAlsoAn object of the present invention is to provide a multi-beam light source device that can be improved.
  BookClaims of the invention2An object of the present invention is to provide a multi-beam light source device that can realize further higher density.
  Claims of the invention3An object of the present invention is to provide a multi-beam light source device that can realize further higher density.
  Claims of the invention4The object of the present invention is to provide an optical scanning device that can accurately set the scanning line interval on the scanning surface of the multi-beam optical scanning with an inexpensive configuration and is excellent in environmental stability and assemblability. is there.
  Claims of the invention5The object of the present invention is to provide an image forming apparatus that can accurately set the scanning line interval on the scanning surface of the multi-beam optical scanning with an inexpensive configuration and is excellent in environmental stability and assemblability. is there.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above-described object, a multi-beam light source device according to the present invention described in claim 1 is provided.
  In a multi-beam light source device used in an optical scanning device that scans simultaneously using a plurality of light beams after coupling a plurality of light beams emitted from a plurality of light sources by a plurality of coupling lenses,
  A plurality of holes that hold the plurality of light sources in a detachable manner;
  A protruding member that protrudes from the support and bonds the plurality of coupling lenses;
Equipped with,
  in frontProtrusion memberShapeIs a length in a direction substantially perpendicular to the direction of the bonding axis for bonding the plurality of coupling lenses and substantially parallel to the lens surface of the coupling lens.But, Approximately equal to or greater than the outer diameter of the coupling lensAnd the length of the protruding member increases and widens toward the support side.It is characterized by that.
[0008]
  Claim2The multi-beam light source device according to the present invention described in 1 is characterized in that the plurality of light sources include a semiconductor laser array element having a plurality of light emitting portions.
  Claim3The multi-beam light source device according to the present invention described in 1 is characterized in that two or more supports are provided, and the supports are fixed to a common base.
[0009]
  Claim4In order to achieve the above-described object, the optical scanning device according to the present invention described in 1) is provided.
  A plurality of light beams emitted from the light source device are combined into a plurality of line images that are long in the main scanning direction and separated in the sub-scanning direction in the vicinity of the deflection reflection surface position of the optical deflector by a common line image imaging optical system. Image
  Deflected at the same angular velocity simultaneously by the optical deflector,
  The deflected beam is condensed as a plurality of light spots separated in the sub-scanning direction on the surface to be scanned by a common scanning optical system,
  In a multi-beam type optical scanning device that simultaneously scans a plurality of scanning lines with the plurality of light spots,
  Claim 1 to claim as the light source device.3The multi-beam light source device according to any one of the above is used.
[0010]
  Claim5In order to achieve the above-described object, the image forming apparatus according to the present invention described in 1 is provided.
  In an image forming apparatus for forming a latent image by scanning a scanning surface of a photosensitive image carrier with an optical scanning unit, and visualizing the latent image with a developing unit to obtain an image.
  The optical scanning unit for scanning the surface to be scanned of the image carrier as claimed in claim 1.4The optical scanning device is used.
[0011]
[Action]
  That is, in the multi-beam light source device according to claim 1 of the present invention, a plurality of light beams emitted from a plurality of light sources are respectively coupled by a plurality of coupling lenses, and then simultaneously scanned using the plurality of light beams. A multi-beam light source device used for an optical scanning device to perform, wherein the plurality of light sources are respectively press-fitted into a plurality of holes arranged in the same support and are detachably held, and the plurality of cups A ring lens is bonded to a projecting member projecting from the support, and the projecting memberShapeIs a length in a direction substantially perpendicular to the direction of the bonding axis for bonding the plurality of coupling lenses and substantially parallel to the lens surface of the coupling lens.But, Approximately equal to or greater than the outer diameter of the coupling lensAnd the length of the protruding member increases and widens toward the support side..
  With such a configuration, when configuring a multi-beam light source using a plurality of general-purpose semiconductor lasers, a reliable and stable image reproducibility can be ensured.And easy to assembleIt is possible to accurately set the scanning line interval on the surface to be scanned, and it is possible to improve environmental stability and assemblability.
[0012]
  Claims of the invention2In the multi-beam light source device according to, the plurality of light sources includes a semiconductor laser array element having a plurality of light emitting units.
[0013]
With such a configuration, it is possible to realize further higher density.
[0014]
  Claims of the invention3In the multi-beam light source device according to, two or more supports are provided, and the supports are fixed to a common base.
  Such a configuration makes it possible in particular to achieve higher density.
  Claims of the invention4In the optical scanning device according to the above, a plurality of light beams emitted from the light source device are separated in the main scanning direction in the vicinity of the deflection reflection surface position of the optical deflector by the common line image imaging optical system and separated in the sub scanning direction. Formed as a plurality of line images, deflected simultaneously at the same angular velocity by the optical deflector, and the deflected beam as a plurality of light spots separated in the sub-scanning direction on the surface to be scanned by a common scanning optical system A multi-beam type optical scanning device that condenses and simultaneously scans a plurality of scanning lines with the plurality of light spots, and as the light source device, the light source device according to any one of claims 1 to 4. A multi-beam light source device is used.
  With such a configuration, it is possible to accurately set the scanning line interval on the scanning surface of the multi-beam optical scanning with an inexpensive configuration, and it is possible to obtain excellent environmental stability and assemblability.
[0015]
  Claims of the invention5The image forming apparatus according to the present invention is an image forming apparatus that forms a latent image by scanning a scanning surface of a photosensitive image carrier with an optical scanning unit, and visualizes the latent image with a developing unit to obtain an image. The optical scanning unit for scanning the surface to be scanned of the image carrier as claimed in claim 1.4The optical scanning device is used.
  With such a configuration, it is possible to accurately set the scanning line interval on the scanning surface of the multi-beam light scanning with an inexpensive configuration, and to obtain an image forming apparatus having excellent environmental stability and assemblability. be able to.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, based on an embodiment of the present invention, a multi-beam light source device, an optical scanning device, and an image forming apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<First Embodiment>
1 to 3 show the configuration of the multi-beam light source device according to the first embodiment of the present invention. 1 is an exploded perspective view showing the configuration of the multi-beam light source device, FIG. 2 is a plan cross-sectional view showing a vertical cross section seen from the top surface in the assembled state of the multi-beam light source device of FIG. 1, and FIG. It is an elevation sectional view showing the longitudinal section seen from the side in the assembly state of a multi-beam light source device.
The multi-beam light source device shown in FIGS. 1 to 3 includes semiconductor lasers 11 and 12, collimator lenses 13 and 14, a support 15, a support protrusion 17, a holder member 19, and a screw 23.
[0017]
This multi-beam light source device is configured as a two-beam light source device using two semiconductor lasers 11 and 12 each composed of a single-beam semiconductor laser. Corresponding to these semiconductor lasers 11 and 12, collimator lenses 13 and 14 as coupling lenses are provided. These collimator lenses 13 and 14 are paired with each other, and couple the emitted light from the semiconductor lasers 11 and 12 to the scanning optical system as, for example, parallel light. In this embodiment, collimator lenses 13 and 14 are used as coupling lenses, and the light emitted from the semiconductor lasers 11 and 12 is parallel light. However, the divergence required for the light beam emitted from the coupling lens is used. Since the shape depends on the design of the scanning optical system or the like, it can be a convergent light beam or a divergent light beam corresponding to the design of the scanning optical system or the like.
[0018]
In addition, the multi-beam light source device is provided with a support 15 that holds these members together. The support 15 is made of, for example, aluminum die-casting, and has two stepped fitting holes 16 for press-fitting and supporting the semiconductor lasers 11 and 12 in parallel in the main scanning direction at intervals of 8.74 mm. It has been. The semiconductor lasers 11 and 12 are each press-fitted and attached to the two fitting holes 16 from the back side of the support 15. Further, a support protrusion 17 as a protrusion member protrudes from the center of the front surface of the support 15, and the support protrusion 17 has a collimator coaxial with the inner surfaces of the two fitting holes 16. Lens-shaped U-shaped support portions 17a and 17b having curved surfaces corresponding to the outer shapes of the lenses 13 and 14 are formed (see FIG. 4). Here, the curved surfaces of the U-shaped support portions 17a and 17b are inclined with an angle α between them, and the axis of the fitting hole 16 corresponding to each of the U-shaped support portions 17a and 17b is also provided. A tilt angle α is given between them. The collimator lenses 13 and 14 are fixed to the support 15 by filling the U-shaped support portions 17a and 17b with an ultraviolet curing adhesive 18 and curing it.
[0019]
In this case, as shown in FIG. 2, the optical axes of the collimator lenses 13 and 14 are inclined with respect to each other and intersect at an angle α. By arranging a polygon mirror as an optical deflector in the vicinity of this intersecting point, the light spot is separated on the surface to be scanned with a gap in the main scanning direction, and it is possible to independently obtain a synchronization signal. It becomes.
A holder member 19 is provided for holding the support body 15 that holds the semiconductor lasers 11 and 12 and the collimator lenses 13 and 14 together.
The holder member 19 is provided with a cylindrical portion 20 projecting from the center of the front surface so as to be pivotably positioned on a predetermined support portion with the optical axis C of the scanning optical system as the rotation center. A relief opening 21 for inserting the support protrusion 17 and the collimator lenses 13 and 14 is formed. The support 15 is fixed to the holder member 19 by screwing the screw 23 inserted through the through-hole formed in the holder member 19 into the screw hole 22 formed in the support 15. Here, the support 15 is positioned and fixed to the holder member 19 so that the semiconductor lasers 11 and 12 and the collimator lenses 13 and 14 are symmetrically arranged with respect to the optical axis C, respectively.
[0020]
According to such a configuration, the sub-scanning direction of the beam spots of the semiconductor lasers 11 and 12 can be set simply by rotating the holder member 19 with the optical axis C of the scanning optical system as the rotation center and appropriately setting the tilt amount. Can be easily and accurately adjusted to a predetermined value.
By the way, when the light beam is incident on the polygon mirror at an angle α in the main scanning direction, there is a disadvantage that the curvature of field in the sub scanning direction is inclined. When the curvature of field is inclined, the change in the beam spot diameter with respect to the positional deviation on the optical axis in the vicinity of the focal point becomes large, the focal depth becomes shallow, and the scanning optical system becomes weak against environmental fluctuations. Therefore, the angle α is preferably as small as possible. For this purpose, the distance d between the U-shaped support portions 17a and 17b in FIG. In this embodiment, the distance d is set to 1 mm to 2 mm, for example. However, when the distance d is reduced in this way, the collimator lenses 13 and 14 are likely to be displaced due to deformation due to environmental fluctuations. If such a deformation is a deformation in a specific direction, it is possible to add some correction. However, the method of the deformation is not uniform and varies in a very complicated manner depending on the material and shape. .
[0021]
If the collimator lenses 13 and 14 are displaced as described above, the interval between the scanning lines due to the light spot formed on the surface to be scanned becomes non-uniform, resulting in image deterioration.
Therefore, it is necessary to suppress such deformation, but as a result of repeating the experiment by forming support portions of various shapes, the coupling lens depends on how to set the dimension H and the angle φ shown in FIG. It has been found that the deformation of the collimator lenses 13 and 14 can be effectively suppressed. As shown in FIG. 4, the dimension H in FIG. 3 is substantially perpendicular to the direction of the bonding axis of the collimator lenses 13 and 14 in the support protrusion 17, that is, substantially perpendicular to the arrangement direction of the collimator lenses 13 and 14. The length in the direction substantially parallel to the lens surface where the optical axes of the collimator lenses 13 and 14 intersect perpendicularly is shown.
[0022]
The support protrusion 17 is substantially perpendicular to the direction of the bonding axis for bonding the collimator lenses 13 and 14 and is parallel to the dimension H toward the base of the support protrusion 17 in the thickness direction of the collimator lenses 13 and 14. The dimension of the direction gradually increases and expands, and the expansion angle toward the bottom is φ. As a result of the experiment, it has been confirmed that if at least the dimension H is approximately equal to or greater than the outer diameter of the collimator lenses 13 and 14 (see FIG. 4), it is relatively stable against environmental fluctuations. In this embodiment, the dimension H is set to 6.8 mm for the collimator lenses 13 and 14 having an outer diameter of 5.8 mm. Furthermore, it was confirmed that if the expansion angle φ of the tapered shape in which the skirt of the support protrusion 17 expands is 10 ° or more, it is more stable against environmental fluctuations. Therefore, in this embodiment, the spread angle φ is 12.5 degrees. FIG. 5 shows how much the scanning line pitch in the sub-scanning direction on the surface to be scanned fluctuates due to environmental variation. As is apparent from FIG. 5, when the environmental temperature was changed to 10 ° C., 25 ° C., and 50 ° C. and measured, the scanning line pitch in the sub-scanning direction was almost affected by environmental fluctuations in the structure of this embodiment. I understand that there is no.
With such a configuration, it is possible to accurately set the scanning line interval on the surface to be scanned with an inexpensive configuration, and it is possible to realize a multi-beam light source device excellent in environmental stability and assemblability. .
[0023]
<Second Embodiment>
FIG. 6 is an exploded perspective view showing the configuration of the multi-beam light source device according to the second embodiment of the present invention. The multi-beam light source device of this embodiment is configured as a four-beam light source device intended to further increase the speed.
The multi-beam light source device shown in FIG. 6 includes semiconductor lasers 31, 32, 33, 34, collimator lenses 35, 36, 37, 38, support bodies 39, 40, support protrusions 41, 42, prism 51 and holder member 55. It has. The part composed of the semiconductor lasers 31 and 32, the collimator lenses 35 and 36, the support 39 and the support projection 41, and the part composed of the semiconductor lasers 33 and 34, the collimator lenses 37 and 38, the support 40 and the support projection 42 1 and 3 are configured in the same manner as the portion including the semiconductor lasers 11 and 12, the collimator lenses 13 and 14, the support 15, and the support protrusions 17 in FIGS. 1 to 3.
[0024]
  The support protrusions 41 and 42 in the supports 39 and 40 are configured such that H = 5.8 mm in FIG. 1 to FIG. 3 and φ = 12.5 °. These supports 39 and 40 may be fixed to a common base (not shown) and held together.
  The prism 51 has a parallelogram column part 52, a triangular column part 53, and a half-wave plate 54, and scans a plurality of light beams emitted from the respective emission points of the semiconductor lasers 31 to 34 of the scanning optical system. Beam combining means for emitting the light beam close to the optical axis C in the sub-scanning direction is configured. Of prism 51Parallelogram column 52A half-wave plate 54 is provided at an incident portion from the semiconductor lasers 33 and 34 in FIG.
[0025]
The light emitted from the semiconductor lasers 33 and 34 is reflected by the oblique side surface of the parallelogram-shaped column portion 52 and then further reflected by the boundary surface with the triangular column portion 53, thereby passing through this triangular column portion 53 portion. The light emitted from the semiconductor lasers 31 and 32 is emitted from the prism 51 as being close to the sub-scanning direction.
A holder member 55 that integrally holds the supports 39 and 40 and the prism 51 is provided. The holder member 55 is provided with a cylindrical portion 56 at the center of the front surface so as to be positioned on a predetermined support portion so that the optical axis C of the scanning optical system can be pivotally adjusted.
In the above, the method of synthesizing light beams using a plurality of general-purpose semiconductor lasers has been described. However, a method of synthesizing using a plurality of semiconductor laser arrays is also conceivable for further speeding up. Further, a method of combining by using a general-purpose semiconductor laser and a semiconductor laser array in combination is also conceivable.
[0026]
<Third Embodiment>
FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of the main part of a multi-beam optical scanning device according to the third embodiment of the present invention. The optical scanning device of this embodiment uses the multi-beam light source device shown in FIG. 6 as the light source device.
7 includes a multi-beam light source device 61, a cylindrical lens 62, a polygon mirror (rotating polygon mirror) 63, an fθ lens 64, a reflection mirror 65, a toroidal lens 66, a photoconductor 67, and a synchronization detection mirror. 68 and a synchronization detector 69. The multi-beam light source device 61 is the multi-beam light source device shown in FIG. 6, and includes support members 39 and 40 on which a semiconductor laser and a collimator lens are mounted, and a holder member 55 having a cylindrical portion 56 projecting therefrom. The fθ lens 64, the reflection mirror 65, and the toroidal lens 66 constitute a scanning imaging optical system.
[0027]
When the four laser light beams emitted from the multi-beam light source device 61 pass through an aperture (aperture aperture) (not shown), the periphery of the light beam is blocked and removed, and the beam is shaped, thereby forming a line image imaging optical system. Is incident on the cylindrical lens 62. The cylindrical lens 62 has a refractive power, that is, a direction without power in the main scanning direction. The cylindrical lens 62 has a positive power in the sub scanning direction, and focuses an incident light beam in the sub scanning direction. The cylindrical lens 62 condenses the light beam emitted from the multi-beam light source device 61 in the vicinity of the deflection reflection surface of the polygon mirror 63 that is an optical deflector. The polygon mirror 63 that reflects the light beam by the deflecting reflection surface is driven to rotate at a constant speed, so that the light beam is deflected at a constant angular speed as the polygon mirror 63 rotates at a constant speed. The light beam deflected along with the constant speed rotation of the polygon mirror 63 passes through the fθ lens 64 and the toroidal lens 66 forming the scanning imaging optical system, and is reflected between the fθ lens 64 and the toroidal lens 66 by the reflection mirror 65. The light is reflected and deflected and condensed on a photoconductive photosensitive member 67 that forms the surface of the scanned surface.
[0028]
The fθ lens 64 and the toroidal lens 66 condense these light beams on the surface of the photoreceptor 67 as four light spots separated in the sub-scanning direction, and simultaneously scan as four scanning lines by these four light spots. To do. Outside the image region in the vicinity of the reflection mirror 65, the light beam to be deflected and scanned is reflected and deflected by the synchronization detection mirror 68 and incident on the synchronization detector 69, which is used for synchronization in the main scanning line direction.
With such an optical scanning device, it is possible to accurately set the scanning line interval on the surface to be scanned with an inexpensive configuration, and to realize optical scanning by a multi-beam method excellent in environmental stability and assemblability. be able to.
[0029]
<Fourth embodiment>
FIG. 8 is a longitudinal sectional view schematically showing a configuration of a main part of a laser printer which is an image forming apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. The laser printer of this embodiment uses the optical scanning device shown in FIG. 7, that is, the optical scanning device using the multi-beam light source device of FIG. 6, as the optical scanning device.
That is, the laser printer 100 shown in FIG. 8 includes an image carrier 111, a charging roller 112, a developing device 113, a transfer roller 114, a cleaning device 115, a fixing device 116, an optical scanning device 117, a cassette 118, a registration roller pair 119, a supply roller. A paper roller 120, a conveyance path 121, a discharge roller pair 122, and a tray 123 are provided.
The laser printer 100 has a photoconductive photosensitive member formed in a cylindrical shape as the image carrier 111. Around the image carrier 111, a charging roller 112, a developing device 113, a transfer roller 114, and a cleaning device 115 are provided. Here, the charging roller 112 is used as the charging unit, but a corona charger can also be used as the charging unit. Further, an optical scanning device 117 that performs optical scanning with the laser beams LB1 and LB2 is provided, and the image carrier 111 is exposed by optical writing at an intermediate point between the charging roller 112 and the developing device 113. The cassette 118 stores transfer paper P as a recording medium.
[0030]
When image formation is performed, the image carrier 111, which is a photoconductive photosensitive member, is rotated at a constant speed in the clockwise direction, and the surface of the image carrier 111 is uniformly charged by the charging roller 112. An electrostatic latent image is formed by exposure by optical writing of 117 laser beams LB1 and LB2. The formed electrostatic latent image is a so-called “negative latent image”, and the image portion is exposed. This electrostatic latent image is reversely developed by the developing device 113, and a toner image is formed on the image carrier 111.
The cassette 118 in which the transfer paper P is stored is detachable from the main body of the image forming apparatus 100. In a state where the cassette 118 is mounted as shown in FIG. 8, the uppermost sheet of the stored transfer paper P is taken out by the paper feed roller 120 and fed to the paper feed conveyance system. In the paper feeding / conveying system, the registration roller pair 119 catches the leading end of the fed transfer paper P. Then, the registration roller pair 119 feeds the transfer paper P to the transfer unit at the timing when the toner image on the image carrier 111 moves to the transfer position. The transferred transfer paper P is superimposed on the toner image at the transfer portion, and the toner image is electrostatically transferred onto the transfer paper P by the action of the transfer roller 114.
[0031]
The transfer paper P onto which the toner image has been transferred is sent to the fixing device 116, where the toner image is fixed in the fixing device 116, and is further discharged onto the tray 123 by the paper discharge roller pair 122 through the conveyance path 121. . The surface of the image carrier 111 after the toner image is transferred is cleaned by a cleaning device 115, and residual toner, paper dust, and the like are removed.
In such a laser printer 100, by using the optical scanning device shown in FIG. 7 as the optical scanning device 117, extremely good image formation can be executed.
Therefore, it is possible to accurately set the scanning line interval on the surface to be scanned by an inexpensive method, and it is possible to realize a multi-beam image forming apparatus such as a laser printer excellent in environmental stability and assemblability.
[0032]
【The invention's effect】
  As described above, according to the present invention, reliable and stable image reproducibility is ensured in a multi-beam light source device, an optical scanning device, and an image forming apparatus that constitute a multi-beam light source using a plurality of general-purpose semiconductor lasers. It is possible to provide a multi-beam light source device, an optical scanning device, and an image forming apparatus.
  That is, according to the multi-beam light source device of claim 1 of the present invention, a plurality of light beams emitted from a plurality of light sources are respectively coupled by a plurality of coupling lenses, and then simultaneously using the plurality of light beams. A multi-beam light source device used in an optical scanning device that performs scanning, wherein the plurality of light sources are press-fitted into a plurality of holes arranged in the same support and are detachably held. The coupling lens is bonded to a protruding member projecting from the support, and the protruding member is substantially perpendicular to the direction of the bonding axis for bonding the plurality of coupling lenses, and the lens surface of the coupling lens. Is approximately equal to or greater than the outer diameter of the coupling lens.And the length of the protruding member increases and widens toward the support side.This ensures reliable and stable image reproducibility when configuring a multi-beam light source using multiple general-purpose semiconductor lasers., CheapWith reasonable compositionEasy to assemble,It is possible to accurately set the scanning line interval on the surface to be scanned.In particular, the effect that the scanning line pitch in the sub-scanning direction on the surface to be scanned is hardly affected by the environment even when the environmental temperature varies is obtained..
[0033]
  BookClaims of the invention2According to the multi-beam light source device, the plurality of light sources can include a semiconductor laser array element having a plurality of light-emitting portions, whereby further higher density can be realized.
  Claims of the invention3According to the multi-beam light source device, it is possible to realize further higher density by providing two or more supports and fixing the supports to a common base.
[0034]
  Claims of the invention4According to this optical scanning device, a plurality of light beams emitted from the light source device are elongated in the main scanning direction in the vicinity of the deflection reflection surface position of the optical deflector by the common line image imaging optical system and in the sub scanning direction. A plurality of light beams that are formed as a plurality of separated line images, simultaneously deflected at the same angular velocity by the optical deflector, and the deflected beam is separated on the surface to be scanned in the sub-scanning direction by a common scanning optical system. A multi-beam optical scanning device that condenses light as a spot and simultaneously scans a plurality of scanning lines with the plurality of light spots, and the light source device includes:3By using the multi-beam light source device according to any one of the above, it is possible to accurately set the scanning line interval on the scanned surface of the multi-beam light scanning with an inexpensive configuration, and excellent environmental stability. And assembly can be obtained.
  Claims of the invention5According to this image forming apparatus, the surface to be scanned of a photosensitive image carrier is scanned by an optical scanning unit to form a latent image, and the latent image is visualized by a developing unit to obtain an image. As an optical scanning means for scanning the surface to be scanned of the image carrier,4By using this optical scanning device, it is possible to accurately set the scanning line interval on the scanning surface of the multi-beam optical scanning with an inexpensive configuration, and to obtain excellent environmental stability and assemblability. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing a configuration of a main part of a multi-beam light source device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a longitudinal sectional view schematically showing the configuration of the multi-beam light source device of FIG. 1. FIG.
3 is a longitudinal sectional view taken along the optical axis schematically showing the configuration of the multi-beam light source device of FIG. 1. FIG.
4 is a perspective view of relevant parts for explaining the configuration of the multi-beam light source device of FIG. 1; FIG.
FIG. 5 is a diagram showing fluctuation characteristics of the scanning line pitch in the sub-scanning direction on the surface to be scanned due to environmental fluctuations for explaining the operation of the multi-beam light source device of FIG. 1;
FIG. 6 is an exploded perspective view schematically showing a configuration of a main part of a multi-beam light source device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view schematically showing a configuration of a main part of an optical scanning device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view schematically showing a configuration of a main part of a laser printer according to a fourth embodiment of the invention.
[Explanation of symbols]
11, 12, 31, 32, 33, 34 Semiconductor laser
13, 14, 35, 36, 37, 38 Collimator lens (coupling lens)
15, 39, 40 Support
16 Mating hole
17, 41, 42 Support protrusion (protrusion member)
18 UV curing adhesive
19, 55 Holder member
20,56 cylindrical part
21 Escape opening
22 Screw holes
23 Screw
51 prism
52 Parallelogram Column
53 Triangular prism
54 1/2 wavelength plate
61 Multi-beam light source device
62 Cylindrical lens
63 Polygon mirror (Rotating polygon mirror)
64 fθ lens
65 Reflective mirror
66 Toroidal Lens
67 photoconductor
68 Mirror for synchronization detection
69 Synchronous detector
100 Laser printer
111 Image carrier
112 Charging roller
113 Developer
114 Transfer roller
115 Cleaning device
116 Fixing device
117 Optical scanning device
118 cassette
119 Registration roller pair
120 Feed roller
121 Transport path
122 Paper discharge roller pair
123 trays
17a, 17b U-shaped support part

Claims (5)

複数の光源から射出された複数の光ビームを複数のカップリングレンズによりそれぞれカップリングした後、それら複数の光ビームを用いて同時に走査を行う光走査装置に用いられるマルチビーム光源装置において、
前記複数の光源を、それぞれ着脱自在に圧入保持する複数の孔を配設してなる同一の支持体と、
前記支持体に突設してなり、前記複数のカップリングレンズを接着する突起部材とを具備し
記突起部材の形状は、前記複数のカップリングレンズを接着する接着軸線の方向にほぼ直角で且つ前記カップリングレンズのレンズ面にほぼ平行な方向の長さ、前記カップリングレンズの外径とほぼ等しいかまたはそれ以上であり、且つ、前記突起部材の前記長さが前記支持体側に向かって増加し広がる形状をなしていることを特徴とするマルチビーム光源装置。
In a multi-beam light source device used for an optical scanning device that scans simultaneously using a plurality of light beams after coupling a plurality of light beams emitted from a plurality of light sources by a plurality of coupling lenses,
A plurality of holes for holding the plurality of light sources in a detachable manner;
A protrusion member that protrudes from the support and attaches the plurality of coupling lenses ;
Shape before Symbol projecting member, the length of a direction substantially parallel to the lens surface of and the coupling lens substantially at right angles to the direction of the adhesive axis for bonding the plurality of coupling lens, the outer diameter of the coupling lens The multi-beam light source device is characterized in that the length of the protruding member increases and expands toward the support side .
前記複数の光源は、複数の発光部を有する半導体レーザアレイ素子を含むことを特徴とする請求項1に記載のマルチビーム光源装置。The multi-beam light source device according to claim 1, wherein the plurality of light sources include a semiconductor laser array element having a plurality of light emitting units. 前記支持体は、2個以上設けられ、且つそれら支持体が共通の基体に固定されてなることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のマルチビーム光源装置。The multi-beam light source device according to claim 1 or 2, wherein two or more supports are provided, and the supports are fixed to a common base. 光源装置から射出される複数の光ビームを、共通の線像結像光学系によって、光偏向器の偏向反射面位置近傍に主走査方向に長く、副走査方向に分離した複数の線像として結像させ、
前記光偏向器により同時に等角速度的に偏向させ、
その偏向ビームを共通の走査光学系により、被走査面上に、副走査方向に分離した複数の光スポットとして集光して、
これら複数の光スポットにより複数の走査線を同時走査するマルチビーム方式の光走査装置において、
前記光源装置として、請求項1〜請求項のうちのいずれか1項に記載のマルチビーム光源装置を用いてなることを特徴とする光走査装置。
A plurality of light beams emitted from the light source device are combined into a plurality of line images that are long in the main scanning direction and separated in the sub-scanning direction in the vicinity of the position of the deflecting reflection surface of the optical deflector by a common line image forming optical system. Image
Deflected at the same angular velocity simultaneously by the optical deflector,
The deflected beam is condensed as a plurality of light spots separated in the sub-scanning direction on the surface to be scanned by a common scanning optical system,
In a multi-beam type optical scanning device that simultaneously scans a plurality of scanning lines with these plurality of light spots,
As the light source device, an optical scanning apparatus characterized by using a multi-beam light source apparatus according to any one of claims 1 to claim 3.
感光性の像担持体の被走査面を光走査手段により走査して潜像を形成し、該潜像を現像手段で可視化して画像を得る画像形成装置において、
前記像担持体の被走査面の走査を行うための光走査手段として、請求項に記載の光走査装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus that forms a latent image by scanning a surface to be scanned of a photosensitive image carrier with an optical scanning unit, and visualizes the latent image with a developing unit to obtain an image.
An image forming apparatus using the optical scanning device according to claim 4 as optical scanning means for scanning a surface to be scanned of the image carrier.
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