JP4018894B2 - Optical scanning device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レ-ザプリンタ、デジタル複写機、レ-ザファクシミリ等の画像形成装置におけるレ-ザ書込光学系の光書込ユニットとして用いる光走査装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
画像形成装置のレ-ザ書込光学系に用いる光走査装置において、記録速度を向上させる手段として、偏向手段であるポリゴンミラ-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、ポリゴンモ-タの耐久性や騒音、振動、及びレ-ザの変調スピ-ド等が問題となり、記録速度の向上に限界がある。そこで、一度に複数の光ビ-ムを走査して複数ラインを同時に記録することによって記録速度を向上させるという提案がなされている。
【0003】
複数のレ-ザビ-ムを出射するマルチビ-ム光源装置としては、例えば1パッケ-ジ内に複数の発光点(発光チャンネル)を持つ半導体レ-ザアレイを用いる方式がある。ところがこの方式では、製造プロセス上チャンネル数を増加することが困難であり、また熱的または電気的なクロスト-クの影響を除去することが難しく、短波長化が困難であり、現在では高価な光源手段となっている。
【0004】
一方、シングルビ-ム半導体レ-ザは、現在でも短波長化が比較的容易であり、低コストにて製造することが可能であり、種々の工業分野で汎用的に用いられている。
【0005】
このようなシングルビ-ム半導体レ-ザ、あるいはマルチビ-ム半導体レ-ザを光源とし、ビ-ム合成手段を用いて複数のレ-ザビ-ムを合成する光源装置及びマルチビ-ム走査装置に関する提案が従来多数行われている。
【0006】
しかしながら、半導体レ-ザアレイを光源手段として用いる方法と比較し、ビ-ム合成手段を用いて複数のレ-ザビ-ムを合成する方法の場合には、環境変動や経時的要因等の影響により、被走査面におけるビ-ムスポット配列(ビ-ムピッチ:走査線間隔)が変動するという問題が発生しやすかった。
【0007】
この問題を解決するために下記のような提案が行われている。
(1)特開2000-227563号公報に開示されたマルチビ-ム走査光学装置は、複数の光源から出射される光ビ-ムをビ-ム合成プリズムを用いて合成する走査装置であり、ビ-ム合成プリズムの、光路に沿ったシフト、及び主走査断面内又は副走査断面内の傾き調整により、光ビ-ムの出射方向を調整することで、被走査面上のビ-ムスポット位置を調整する。
(2)特開平10-215351号公報に開示された光ビ-ム走査装置は、複数の光源から出射される光ビ-ムをビ-ム合成プリズムを用いて合成する走査装置であり、ポリゴンミラ-の反射面上に線像を形成するためのシリンドリカルレンズを副走査方向にシフトすることにより、光ビ-ムの出射方向を調整することで、被走査面上のビ-ムスポット位置を調整する。
(3) 特開平9-189873号公報に開示されたマルチビ-ム走査方法およびマルチビ-ム走査装置は、複数の光源から出射される光ビ-ムをハ-フミラ-を用いて合成する走査装置であり、光路中に設けられたガルバノミラ-の傾き調整及び光源装置の傾き調整により、光ビ-ムの出射方向を調整することで、被走査面上のビ-ムスポット位置を調整する。
【0008】
上記(1)〜(3)等の従来の技術は、いずれも温度変動又は経時的要因等による被走査面上のビ-ムスポット配列の変動を検出し、その検出結果に基づきフィ-ドバック調整する構成に関するものが多いが、複数の光源からの出射ビ-ムをビ-ム合成手段を用いて合成する方式では、部品加工誤差、組付誤差又は調整誤差等の影響により、光源装置(又は光走査装置)の組み立て時に、被走査面のビ-ムスポット配列を所定の値に初期調整(設定)することが困難である場合が多く、このような初期調整とフィ-ドバック調整を容易に可能とする光走査装置に関する提案は、本願発明者の知るところでは従来行われていなかった。
【0009】
したがって本発明の目的は、被走査面でのビ-ムスポット配列(ビ-ムピッチ)の初期調整が容易であり、かつ環境変動又は経時によるビ-ムスポット配列の変動を補正(フィ-ドバック調整)することが可能なマルチビ-ムの光走査装置を提案することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係る光走査装置は、上記目的を達成するために、
光ビームを発生する2対の半導体レーザとカップリングレンズからなる2組の光源モジュールにより構成される光源装置から光ビームを出射し、被走査面上にビームスポットとして走査し、
上記2組の光源モジュールを主走査方向に配列して保持する保持部材と、上記2組の各光源モジュールから出射される2本の光ビームを互いに近接して合成する合成手段とからなり、
一方の上記光源モジュールから出射される2つの光ビームの被走査面でのビームスポットをBS1及びBS4とし、
他方の上記光源モジュールから出射される2つの光ビームの被走査面でのビームスポットをBS2及びBS3とし、
上記ビームスポットBS1とBS4との中央位置をC1、上記ビームスポットBS2とBS3との中央位置をC2とするとき、上記ビームスポットBS1とBS4の主走査方向の間隔及び上記ビームスポットBS2とBS3の主走査方向の間隔を、上記中央位置C1とC2の主走査方向の間隔より狭くなるように設定した光走査装置において、
上記光源装置は、上記光ビームの出射方向の副走査方向成分を可変する出射方向変更手段を2以上備え、
該一の出射方向変更手段は、上記2組の光源モジュールの一方を、略副走査断面内で傾けることにより、上記光ビームの出射方向の副走査方向成分を可変するものであり、他の変更手段よりも感度が高く、
他の出射方向変更手段は、上記光源装置を出射ビームの略光軸回りに回転することにより、上記光ビームの出射方向の副走査方向成分を可変するものであり、上記一の変更手段よりも感度が低く、
さらに上記被走査面におけるビームスポット位置を検出する検出手段と、上記被走査面上のビームスポット間隔の上記目標値からの変動をフィードバック調整する補正手段を有し、
該補正手段は、上記検出手段によるビームスポット位置の検出結果に基づき、感度の高い上記一の出射方向変更手段により上記被走査面上のビームスポット間隔を目標値に調整し、感度の低い上記他の出射方向変更手段により、上記被走査面上のビームスポット間隔の上記目標値からの変動をフィードバック調整する、
ことを特徴とする。本明細書において「感度」とは、出射方向変更手段の調整量(変動量)に対する、被走査面でのビームスポット位置の移動量(分解能)を意味する。
【0011】
同請求項2に係るものは、上記目的を達成するために、請求項1の光走査装置において、感度を他と異ならせた上記一の出射方向変更手段が、光路内に透過型光学素子を偏心させて備えることを特徴とする。
【0012】
同請求項3に係るものは、上記目的を達成するために、請求項1の光走査装置において、感度を他と異ならせた上記一の出射方向変更手段が、光路内に反射型光学素子を偏心させて備えることを特徴とする。
【0013】
同請求項4に係るものは、上記目的を達成するために、請求項1の光走査装置において、感度を他と異ならせた上記一の出射方向変更手段が、上記光源モジュ-ルの取り付け姿勢を変化させる手段を有することを特徴とする。
【0014】
同請求項5に係るものは、上記目的を達成するために、請求項1の光走査装置において、上記光源モジュ-ルの少なくとも一を半導体レ-ザ及びカップリングレンズから構成し、感度を他と異ならせた上記一の出射方向変更手段が、上記半導体レ-ザと上記カップリングレンズの相対位置を変化させるものであることを特徴とする。
【0015】
同請求項6に係るものは、上記目的を達成するために、請求項1の光走査装置において、上記光源モジュ-ルの少なくとも一を半導体レ-ザ及びカップリングレンズから構成し、感度を他と異ならせた上記一の出射方向変更手段が、上記半導体レ-ザと上記カップリングレンズの間の光路内に平行平板を傾動可能に配設してなることを特徴とする。
【0016】
同請求項7に係るものは、請求項1の光走査装置において、上記検出手段による検出結果に基づき、下記調整フロー(ステップ(1)〜ステップ(5))に従い、上記一の出射方向変更手段により、
(1)上記2組の光源モジュールの一方を、略副走査断面内で傾けることにより、2つの中央位置C1とC2の間隔を上記目標値に調整し、
上記他の出射方向変更手段により、
(2)上記光源装置を出射ビームの略光軸回りに回転することにより、上記2つの中央位置C1とC2の間隔をフィードバック調整し、
(3)上記2組の光源モジュールの一方を、出射ビームの略光軸回りに回転することにより、2つのビームスポットBS1とBS4の間隔をフィードバック調整し、
(4)上記2組の光源モジュールの他方を、出射ビームの略光軸回りに回転することにより、2つのビームスポット間隔BS2とBS3をフィードバック調整し、
(5)4つのビームスポットBS1〜BS4の副走査方向の間隔が仕様値以下の場合には調整フローを終了し、上記仕様値を超える場合にはステップ(2)に戻り、
上記被走査面での副走査方向のビームスポット間隔を調整可能なことを特徴とする。
【0017】
同請求項8に係る画像形成装置は、上記目的を達成するために、請求項1ないし7のいずれかの光走査装置によって静電像が形成される感光手段と、静電像をトナーで顕像化する現像手段と、該現像手段により顕像化されたトナー像を記録紙に転写する転写手段とを有することを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は本発明に係る光走査装置の第1実施形態の光学的配置を示す斜視図である。図中20は光走査装置である。本明細書において光走査装置とは、光源装置から出射された光ビ-ムを被走査面上にビ-ムスポットとして走査する装置をいう。また通常「主走査方向」及び「副走査方向」とは、被走査面でビ-ムスポットが走査される方向とその直交方向を意味するが、本明細書においては、光路の各場所で、被走査面の主走査方向と副走査方向に対応する方向を広い意味で各々「主走査方向」、「副走査方向」と称する。なお各図において、Xは光路(光軸)に沿った方向、Yは主走査(対応)方向、Zは副走査(対応)方向である。
【0020】
図中1は光源装置、2はシリンドリカルレンズ、3は偏向器(ポリゴンミラ-)、4は走査結像光学系(走査レンズ)、5は被走査面(感光体ドラム)である。光源装置1を出射した複数の光ビ-ム11は、シリンドリカルレンズ2の作用により偏向器であるポリゴンミラ-3の偏向反射面上に(副走査方向に結像し、主走査方向に長い)線像として結像された後、走査結像光学系(走査レンズ)4により被走査面(感光体ドラム)5上をビ-ムスポットとして走査される。被走査面5上で複数のビ-ムスポットは、その走査密度に応じ、所定の間隔(ビ-ムピッチ)を維持することが要求される。このビ-ムピッチを設定するには、図2に示す2本の光ビ-ム11a、11bのなす角度φを設定すればよい。
【0021】
図2は、光源装置1の光学的配置(副走査断面)を示す平面図である。本明細書において、少なくとも2以上の光源モジュ-ルから構成され、光ビ-ムを出射する装置を光源装置と称する。図中6a、6bは半導体レ-ザ、7a、7bはカップリングレンズ、8a、8bは出射方向変更手段、9はビ-ム合成手段(ビ-ム合成プリズム)、10はアパ-チャ、11a、11bは光ビ-ムである。
【0022】
図2において、光源モジュ-ル12a(半導体レ-ザ6aとそれに対応するカップリングレンズ7aから構成される)から出射した光ビ-ム11aと、光源モジュ-ル12b(半導体レ-ザ6bとそれに対応するカップリングレンズ7bから構成される)から出射した光ビ-ム11bは、それぞれ出射方向変更手段8a、8bを通過した後、ビ-ム合成手段(ビ-ム合成プリズム)9により合成され、アパ-チャ10により以降の光学系の特性に応じて整形される。2本の光ビ-ム11a、11bのなす角度はφに設定されている。
【0023】
なお本実施形態の光源装置1においては、2つの光源モジュ-ル12a、12bに加え、ビ-ム合成プリズム9、アパ-チャ10及び2つの出射方向変更手段8a、8bを備えているが、光源装置としては、光走査装置と分離可能なユニット構成であっても構わないし、光走査装置とは分離できない構成であっても構わない。また光源モジュ-ル12a、12b、ビ-ム合成プリズム9、アパ-チャ10及び出射方向変更手段8a、8bは、図示しない保持部材に一体的に固定して光源装置1を構成するようにしてあるが、保持部材は、光走査装置とは分離可能な構成であっても構わないし、あるいは光走査装置を構成するハウジング部材等の一部であっても構わない。
【0024】
図3は、走査光学系の副走査断面を展開して示した図である。半導体レ-ザ(発光点)6がカップリングレンズ7の光学軸と副走査方向に距離δだけずれている場合、被走査面5においては、Δzのビ-ムスポット位置ずれが発生する。走査光学系の副走査横倍率をmZとすると、ビ-ムスポット位置ずれ(被走査面における中心線とレーザビームとの副走査方向の距離)Δzは、
Δz=mZ×δ
(以下、数式1という。)と表される。一方、カップリングレンズ7の焦点距離をfcol、出射ビ-ム11の副走査断面内の傾きをφとすると、
δ=fcol×tanφ
であるため、上記数式1は、
(ただしφが小さいとき。以下、数式2という。)となる。従って数式2より角度φを設定することにより、被走査面5でのビ-ムスポット位置、すなわち複数ビ-ムの場合にはビ-ムピッチを設定することが可能となる。
【0025】
図4(A)〜(C)は、光源モジュ-ル12(12a、12b)の構成例を示す。図中13はレンズホルダ、14は接着剤、15はレンズセル、16はレンズホルダ、17はベース部材、18は押さえ板である。
【0026】
図4(A)は、光源モジュ-ル12の機能を単純に示した図であるが、光ビ-ムを出射する機能を有するモジュ-ルであればどのような形態のものでも構わない。図4(B)においては、半導体レ-ザ6はレンズホルダ13に圧入等の工法により固定し、カップリングレンズ7は接着剤14等により固定する。半導体レ-ザ6とカップリングレンズ7の位置合わせは、以降の光学系の特性に応じ、その出射ビ-ム11の光軸方向及びコリメ-ト性が所定値になるようにカップリングレンズ7の位置を調整する。図4(C)においては、半導体レ-ザ6はベース部材17に押さえ板18に固定し、カップリングレンズ7は雄ねじ部を有するレンズセル15に接着等により固定する。これらベース部材17及びレンズセル15は共通のレンズホルダ16に、半導体レ-ザ6とカップリングレンズ7の相対位置関係が所定値になるように固定する。半導体レ-ザ6を固定したベース部材17は、図の紙面上下方向及び図の紙面に垂直な方向に移動し、カップリングレンズ7を固定したレンズセル15は、図の紙面の左右方向に移動する。このことで、半導体レ-ザ6とカップリングレンズ7との相対位置関係を調整できる。
【0027】
なお上述の半導体レ-ザ6、6a、6bは、シングルビ-ムを出射するシングルビ-ム半導体レ-ザでも構わないし、複数のレ-ザ光を出射するマルチビ-ム半導体レ-ザであっても構わない。
【0028】
ところで、組立工場等における上述のような光走査装置20の組み立て時には、被走査面5における複数ビ-ム間のビ-ムピッチを所定値に初期調整する必要がある。ところが、
(1)光源モジュ-ル12の組み立て調整誤差(半導体レ-ザ6とカップリングレンズ7の位置合わせ誤差)
(2)保持部材に対する光源モジュ-ル12の組み付け誤差
(3)ビ-ム合成プリズム9における光軸ぶれ
等の影響により、合成された2本の光ビ-ム11a、11b間の角度φが所定値(設定値)より大きくずれてしまうことがあり、被走査面5におけるビ-ムピッチを所定値に初期調整することが不可能な場合がある。このような場合には、光路中に配設された出射方向変更手段8a、8bを用いて、角度φを調整することにより、ビ-ムピッチを所定値に調整する。
【0029】
一方、工場出荷後、ユ-ザ等の使用中に環境(温度)変化又は経時的な影響等により、ビ-ムピッチの初期調整値が変動してしまうことがあり得る。このような場合にも、出射方向変更手段8a、8bを用いることにより、変動したビ-ムピッチを補正することができる。
【0030】
しかしながら、
(A)初期調整時に必要な調整量と、
(B)ユ-ザ等の使用中に環境変動等により発生するビ-ムピッチ変動を補正するのに必要な調整量、
とは、調整量(必要な調整ストロ-ク及び分解能)が大きく異なる場合が多く、単一の出射方向変更手段、または同じ構成の(複数の)出射方向変更手段では、調整量(A)、(B)を同時に達成することが困難である場合が多かった。
【0031】
この問題を、カップリングレンズ7の焦点距離fcol=15[mm]、走査光学系全系の副走査横倍率mZ=5.3倍の光走査装置を例に説明する。
調整量(A):上記(1)〜(3)による角度φの設定値からのずれ量ΔφAは、経験的に(最大で)、ΔφAは20[’]=5.8[mrad]程度である。なお、これをビ-ムピッチ変動量Δzに換算すると、上記数式2により、
である。
調整量(B):環境変動等によるビ-ムピッチ変動Δzは、経験的に(最大で)、
程度であり、これを出射光軸のずれ量ΔφBに換算すると、上記数式2により、
である。
【0032】
従って、上記調整量(A)、(B)より、両者の調整量の比(ΔφA/ΔφB)=46であり、両方の調整を、単一の出射方向変更手段、または同じ構成の複数の出射方向変更手段で行うことは困難であることが理解できる。
【0033】
ここで、ビ-ムピッチの初期調整とフィ-ドバック調整について説明する。図5(A)〜(C)は、被走査面5におけるビ-ムスポットBsの配列の一例(2ビ-ム走査装置の場合:1200dpi)を示す図である。
【0034】
ビ-ム合成後の2光ビ-ムのなす角度φの誤差(半導体レ-ザとカップリングレンズの位置合わせ誤差、保持部材に対する光源モジュ-ルの組付誤差、ビ-ム合成プリズムにおける光軸ぶれ等に起因する光軸ずれ)により、光書込装置の組立時(初期調整前)には、被走査面5上のビ-ムピッチは、およそ100〜500μm程度になる(図5(A)参照)。ビ-ムピッチを所定値(例えば走査密度が1200dpiの場合には21.2μm:図5(B)参照)に初期調整(粗調整)するには、感度の高い出射方向変更手段を用いればよい。温度変化/経時的要因等によりビ-ムピッチが変動した場合(変動量Δp=10〜20μm程度:図5(C)参照)には、この変動量を検出し、感度の低い出射方向変更手段を用いてフィ-ドバック調整を行えばよい。また、感度の高い出射方向変更手段では分解能が不足し、所定値に初期調整できない場合には、感度の低い出射方向変更手段を初期調整に補助的に用いても構わない。
【0035】
既述のように、出射方向変更手段の調整量(変動量)に対する被走査面でのビ-ムスポット位置の移動量、すなわち「感度」に関し、一方の出射方向変更手段8aの感度と他方の出射方向変更手段8bの感度とを異ならせることにより、上記(A)、(B)のような互いに異なる感度を必要とする2つの調整を容易に行うことが可能となる。すなわち、調整感度の高い側をビ-ムピッチの初期調整(A)に用い、調整感度の低い側をビ-ムピッチ変動の補正(B)に用いればよいからである。
【0036】
図示の実施形態の場合、図2において示した2つの出射方向変更手段8a、8bを異なる光ビ-ム11a、11bの光路に配設しているが、2の出射方向変更手段8a、8bをどちらか一方の光路に配設しても構わない。
【0037】
なお、被走査面5におけるビ-ムスポット配列(ビ-ムピッチ)を検出する手段を光走査装置20に設けておくことにより、ユ-ザ等による使用中のビ-ムピッチ変動を検出することができる。検出手段としては、フォトダイオ-ド等を用いて電気的に検出しても構わないし、本実施形態の光走査装置20を画像形成装置の光書込装置として使用した場合には、その出力画像を利用して検出しても構わない。フォトダイオ-ド等を用いて電気的にビ-ムピッチ(変動量)を検出する構成の場合には、その検出信号に基づき、目標値との比較演算をすることにより、出射方向変更手段8a、8bを駆動するための入力信号を得ることができる。少なくとも感度の低い側の出射方向変更手段にこのような構成を付加することにより、自動的にビ-ムピッチ変動を補正(フィ-ドバック調整)することが可能となる。また出力画像を利用して検出した場合には、ユ-ザ又はサ-ビスマン等が、画像出力装置に設けられた走査パネル等から入力して補正することができる。感度の高い側の出射方向変更手段にこのようなフィ-ドバック調整機構を設ければ、工場での光走査装置の組立時のビ-ムピッチの初期調整も自動化可能となる。
【0038】
次に出射方向変更手段の構成について説明する。
図6は、出射方向変更手段として光路内に配設された透過型光学素子を偏心させる構成の例を示す図である。図中21は三角プリズムである。小さい頂角θ1を有する三角プリズム(内部屈折率:n)21を通過した光ビ-ムは、その出射角度を角度β1を、
β1=(n−1)×θ1
だけ変更される。従って三角プリズム21を、光ビ-ムの光軸を回転軸として角度γ1だけ回転させることにより、出射ビ-ムの副走査方向成分φ1は、
だけ変化させることができる。そして、三角プリズム21の配置角度の調整量γ1に対する、被走査面5でのビ-ムスポットの変位量(副走査方向)Δzは、上記数式2より、
(以下、数式3という)となる。
【0039】
例えば、mZ=5.3倍、fcol=15[mm]、n=1.5、θ1=1.5[°]=0.02618[rad]の場合には、上記数式3は、
Δz=1.04×sin(γ1)[mm]
(以下、数式3−1という)となり、三角プリズム21の角度γ1を-90°から+90°まで回転させることにより、ビ-ムスポットの位置Δzを±1[mm]程度の範囲で調整することができる。
【0040】
三角プリズム21の回転には、例えば図9に示すウォ-ム&ホイ-ルを利用した減速機構を用いることができ、それにより、調整ストロ-クが広く、かつ調整分解能の小さい、すなわちダイナミックレンジの広い調整機構を実現することができる。この機構は、全周に歯車(ホイ-ル32)が形成されたプリズムホルダ31に三角プリズム21を保持し、ステッピングモ-タ34等により駆動されるウォ-ム33により、三角プリズム21を回転させる。
【0041】
ステッピングモ-タ34の基準ステップ角度s=18[°]、ウォ-ムのピッチw=0.5[mm]、ホイ-ルの半径r=20[mm]の場合(図9(B))、1ステップ当たりの三角プリズム21の回転角度Δγ1とすると、
sin(Δγ1)=[(s/360゜)×w]/r
=[(18゜/360゜)×0.5]/20
=0.025/20=0.00125
より、
Δγ1=0.0716[°]=4.3[’]
となる。上記数式3−1にてγ1=Δγ1とすると、
Δz=0.0013[mm]=1.3[μm]
であり、分解能Δz=1.3[μm]にて調整することができる。
【0042】
なお図示の構成では、ウォ-ム&ホイ-ルを利用しているため、三角プリズム21は360°回転可能であり、そのため調整範囲は上述のように数式3−1より、±1.04[mm]となる。
【0043】
図6に示すように、単一の三角プリズム21のみで出射方向変更手段を構成する場合には、出射ビ-ムの副走査方向成分だけではなく、主走査方向成分も変化してしまう。これを回避するためには、図7に示すように2つの三角プリズム21を直列に並べ、それらを互いに反対向きに回転させることで、光ビ-ムの出射角度を特定の平面内にて変化させることが可能となる。
【0044】
図8の光路内に配設された反射型光学素子を偏心させる構成である出射方向変更手段の例を説明する。本例は、図2における出射方向変更手段8a、8bを、それぞれ三角プリズム21(透過型光学素子)及びガルバノミラ-(反射型光学素子)22とした構成である。出射方向変更手段8a(三角プリズム21)側では、上述した出射方向変更手段の構成(1)での検討が適用できる。一方、出射方向変更手段8b(ガルバノミラ-22)側では、ガルバノミラ-22の配置角度の調整量をβ2とすると、光ビ-ム11bの反射後の出射方向は、φ2=2×β2だけ変化させることができる。従って、ガルバノミラ-22の配置角度の調整量β2に対する、被走査面上5のビ-ムスポットの変位量Δz(副走査方向)は、上記数式2より、
(以下、数式4という)となる。
【0045】
いま図9の出射方向変更手段8b(ガルバノミラ-22)側において、ステッピングモ-タ34の基準ステップ角度s=3.6[°]、ウォ-ム33のピッチw=0.3[mm]、ホイ-ル32の半径r=15[mm]の場合(mZ=5.3倍、fcol=15[mm])、1ステップ当たりのガルバノミラ-22の回転角度Δβ2とすると、
より、
となる。上記数式4にてβ2=Δβ2とすると、
であり、分解能Δz=31.8[μm]にて調整することができる。
【0046】
そこで、工場での組立時のビ-ムピッチの初期調整を感度の高い出射方向変更手段8b(ガルバノミラ-22)側で行い、ユ-ザ使用時のビ-ムピッチ変動の補正(望ましくは、ビ-ムピッチ変動の検出結果に基づきフィ-ドバック補正する)には、感度の低い出射方向変更手段8a(三角プリズム21)側で行えばよい。初期調整(ガルバノミラ-22側)の分解能(31.8μm)では不十分の場合には、補助的に、三角プリズム21側の調整を付加すればよい。
【0047】
出射方向変更手段のさらに他の構成を図10に示す。光ビ-ムの出射方向を可変する他の手段として、光源モジュ-ルの取り付け姿勢を変化させる構成を採用したもので、図示のように、光源モジュ-ル12を副走査断面内(または副走査断面の成分を有する平面内)にて傾ければよいものである。
【0048】
あるいは図11に示すように、出射ビ-ム11とはわずかに偏心した回転軸r回りに光源モジュ-ル12を回転させることにより、出射ビ-ム11の副走査方向成分を可変することができる。いま光源モジュ-ル12の回転軸rと出射ビ-ム11のなす角度をθ2、光源モジュ-ル12の回転角度をγ2とすると、出射ビ-ムの副走査方向成分φ3は、
φ3=tan(θ2)×sin(γ2)
にて表される。従って、光源モジュ-ル12の回転角度γ2に対する、被走査面5でのビ-ムスポットの変位量(副走査方向)Δzは、上記数式2より、
(以下、数式5という。)となる。
【0049】
出射方向変更手段としては、光源モジュ-ル12が、少なくとも半導体レ-ザとカップリングレンズから構成されている場合には、半導体レ-ザとカップリングレンズの(副走査方向の)相対位置を可変する構成を採用することができる。この構成では、相対位置の変位量(副走査方向成分)Δδに対する、被走査面5でのビ-ムスポットの変位量(副走査方向)Δzは、Δz=mY×Δδとなる。
【0050】
また出射方向変更手段としては、光源モジュ-ル12が、少なくとも半導体レ-ザ6とカップリングレンズ7から構成されている場合には、半導体レ-ザとカップリングレンズの間に平行平板(平行平板ガラス)を配設し、この平行平板を少なくとも副走査断面の成分を有する平面内にて傾ける構成を採用することができる。
【0051】
すなわち図12に示すように、半導体レ-ザ6とカップリングレンズ7の間に配設される平行平板23の厚さをt、内部屈折率をn、副走査断面内の傾き角度をβ3とすると、平行平板23による光ビ-ム11のシフト量Δδ1は、
Δδ1=t×β3×[1−(1/n)]
にて表される。従って、平行平板23の傾き角度β3に対する、被走査面5でのビ-ムスポットの変位量(副走査方向)Δzは、上記数式1より、
(以下、数式6という。)となる。
【0052】
図13は、本発明に係る光走査装置の第2実施形態に用いる光源装置のを示す図であり、図中40は(4ビ-ム)光源装置、41は第1の光源モジュ-ル、42は第2の光源モジュ-ル、43はベース部材、44はビ-ム合成プリズム、45はテ-パ付きねじ、46は鋼球、47は第1の出射方向変更手段、48は第2の出射方向変更手段、49は第3の出射方向変更手段、50は第4の出射方向変更手段、51はホルダ部材、52a、52b、52cはステッピングモ-タである。
【0053】
図13(A)に示す光源装置40の分解斜視図において、2対の半導体レ-ザ6とカップリングレンズ7がベース部材43に固定され、第1の光源モジュ-ル41を構成している。第1の光源モジュ-ル41は、それと同構成の第2の光源モジュ-ル42とともに、ホルダ部材51に回動可能に固定する。第1の光源モジュ-ル41から出射した2本の光ビ-ムと第2の光源モジュ-ル42から出射した2本の光ビ-ムは、ビ-ム合成プリズム44により、互いに近接して合成される。ビ-ム合成プリズム44による合成は、ハ-フミラ-を用いる方法でも良いし、レ-ザ光のもつ偏向特性を利用したものでも構わない。合成した4本の光ビ-ムは、図示しないアパ-チャにより整形する。
【0054】
第1、第2の光源モジュ-ル41、42、ビ-ム合成プリズム44、ホルダ部材51等で光源装置40を構成する。光源装置40は、一体化したユニット構成とすることが可能であり、そうすれば半導体レ-ザの劣化等により、光源装置40を交換する必要が生じた場合でも容易に対応できる。また光源装置40には、図13(B)に示すように、テ-パ付きねじ45と鋼球46からなる第1の出射方向変更手段47が設けてある。
【0055】
図14は、この実施形態におけるビ-ムスポットの位置を示す図で、走査密度1200dpi時の、被走査面におけるビ-ムスポットBS1〜BS4の配置を示したものである。図中BS1及びBS4は、第1の光源モジュ-ル41から出射される2本の光ビ-ムに対応するビ-ムスポット、BS2及びBS3は、第2の光源モジュ-ル42から出射される2本の光ビ-ムに対応するビ-ムスポット、C1はBS1とBS4の中央位置、C2はBS2とBS3の中央位置である。またq1はBS1とBS4の間隔(ビ-ムピッチ)で、目標値は、3×qr=3×21.2=63.5[μm]、q2はBS2とBS3の間隔(ビ-ムピッチ)で、目標値は、qr=21.2[μm]、q3はC1とC2の間隔で目標値は、0[μm]、qrは1200dipでの走査線間隔(21.2μm)である。
【0056】
光走査装置に光源装置40を組み付けた状態(仮組立時;初期調整前)においては、図14(B)に示すように各ビ-ムスポットBS1〜BS4は無秩序に配列している。この状態から、図14(A)に示す各ビ-ムスポット間隔(ビ-ムピッチ)が等しくなるように調整するためには、まず第1の出射方向変更手段47によりq3を粗調整した後、第2から第4の出射方向変更手段48〜50によりq1〜q3を各目標値になるように微調整する。初期調整時には、ビ-ムピッチを検出した後、手動にて各出射方向変更手段を駆動してもよいし、光源装置が備えるステッピングモ-タにより駆動しても構わない。温度変化や経時的要因の影響によりビ-ムピッチが変動した場合には、ビ-ムピッチ(変動)を検出し、その検出結果に基づき第2〜第4の出射方向変更手段48〜50をフィ-ドバック制御すればよい。従って初期調整時(組立時)に利用する第1の出射方向変更手段47はフィ-ドバック機構を有する必要はなく、例えばスクリュ-ドライバ等により手動にて駆動する構成であっても構わない。
【0057】
また共通のベース部材43に2対の半導体レ-ザとカップリングレンズを固定した構成の光源モジュ-ルの場合、半導体レ-ザとカップリングレンズの相対位置合わせ調整(いわゆる光軸・コリメ-ト調整)を、使用するビ-ム合成プリズム44を付加した調整機にて行うことにより、初期調整を困難にする原因である、既述の光源モジュ-ルの組立調整誤差、保持部材に対する光源モジュ-ルの組み付け誤差、ビ-ム合成プリズムにおける光軸ぶれのうち、組立調整誤差と組み付け誤差の影響を効果的に除去することが可能となる。そのため、同一の光源モジュ-ル内のビ-ムスポット間隔(q1、q2)は、仮組立状態でも比較的所定値に近く、感度の高い出射方向変更手段は必要としない。
【0058】
以下、具体的に説明する。
第1の出射方向変更手段47は、被走査面でのビ-ムスポットBS2、BS3の中央位置C2を移動させて、「ビ-ムスポットBS1、BS4の中央位置C1」と「中央位置C2」との相対位置合わせを行う。すなわち図14(B)のq3を可変させる。テ-パ付きねじ45を押し込みまたは引き抜くことにより、鋼球46を介して第2の光源モジュ-ル42を図に示すβ方向に姿勢を変化させることができる。これにより第2の光源モジュ-ル42から出射する2本の光ビ-ムの出射角度、すなわちC1の位置を調整できる。
【0059】
第2の光源モジュ-ル42を出射する2本の光ビ-ムの出射角度を調整する第1の出射角度調整手段47の動作について、図13(C)を用いて説明する。テ-パ付きねじ45のテ-パ角度(2×θ3)を20°、ねじのピッチpを0.3[mm]、第2の光源モジュ-ル42の(副走査断面内の)回転軸(支点)から鋼球(力点)までの距離をr3=20[mm]とし、テ-パ付きねじ45を基本ステップ角s=7.5°の図示しないステッピングモ-タにより駆動するものとすると、ステッピングモ-タの1ステップに対するテ-パ付きねじ45の押し込み量(引き抜き量)uは
なので、このときの鋼球46の移動量(左右方向)vは、
となる。このときの第2の光源モジュ-ル42のβ偏心量をβ3とすると、tan(β3)=v/r3=0.0018/20であり、被走査面上のビ-ムスポットBS2、BS3の移動量Δzは、(式2)より、
となる。すなわち7.3[μm]の分解能で2つのビ-ムスポットBS2、BS3を同時に副走査方向に移動調整することができる。
【0060】
また光源装置40は、第1の光源モジュ-ル41から出射される2本の光ビ-ムの被走査面上のビ-ムスポットBS1、BS4の間隔q1を調整するために、第2の出射方向変更手段48を備える。この第2の出射方向変更手段48は、図13(D)に示すように、第1の光源モジュ-ル41が出射する2本の光ビ-ムの二等分線に平行な軸γ4を回転軸として回転可能な構成となっている。すなわち図11に示す出射方向変更手段を適用したものとなっている。図13(D)においては、ビ-ム合成プリズム44にて折り返される光ビ-ムを展開して示す。
【0061】
すなわち、ビ-ム間の光学特性の偏差が発生することを抑制するため、4本の光ビ-ムはポリゴンミラ-3の偏向反射面付近にて交差する構成としてある。具体的には、第1の光源モジュ-ル41から出射する2本の光ビ-ムのなす角度を2×α1、第2の光源モジュ-ル42から出射する2本の光ビ-ムのなす角度を2×α2、各光源モジュ-ル41、42から出射する2本の光ビ-ムの二等分線のなす角度を2×α3とし、
2×α1=2×α2=3[°]
2×α3=5[°]
に設定してある。
【0062】
いま、ねじピッチp=0.5[mm]のねじと組み合わせたステッピングモ-タ52a(基本ステップ角s=7.5°)により、回転軸からr4=20[mm]の力点にて、第1の光源モジュ-ル41を作動させることで、第1の光源モジュ-ル41の回転駆動を行う構成である場合を考えると、ステッピングモ-タ52aの1ステップに対する力点の作動量uは、
なので、このときの第1の光源モジュ-ル41のγ回転量をγ4とすると、
であり、被走査面上の2つのビ-ムスポットBS1、BS4の間隔の変動量Δq1は、上記数式5により、θ2=α1として、
(以下、数式7という。)となり、数値的には、
となる。
【0063】
なお、図13(A)、(B)に示す構成によれば、第1の光源モジュ-ル41の回転中心は、2つのカップリングレンズ7、7の光学軸の中間部(図13(B)のγで表される回転軸に相当する)に位置することになるが、ビ-ム合成プリズム44にて合成された後の2本の光ビ-ムの二等分線(図13(D)のγ4で示される回転軸)回りに回転する構成とすることが望ましい。
【0064】
また光源装置40には、第2の光源モジュ-ル42から出射する2本光ビ-ムの被走査面上のビ-ムスポットBS2、BS3の間隔q3を調整するために、第3の出射方向変更手段49を備えている。この第3の出射方向変更手段49の構成及び作用(調整メカニズム)は、上述の第2の出射方向変更手段48と同一である。
【0065】
さらに、光源装置40が備える第4の出射方向変更手段50により、第1の出射方向変更手段47と同様に、被走査面におけるビ-ムスポットの中央位置C1、C2の相対位置合わせ(q3の調整)を行うことができる。第4の出射方向変更手段50の構成及び作用(調整メカニズム)は、第2、第3の出射方向変更手段48、49と同じであり、第1の出射方向変更手段47とは異なる。
【0066】
すなわち、第4の出射方向変更手段50おいて、ステッピングモ-タ52cの基本ステップ角s、回転軸から力点までの距離rが第2の出射方向変更手段48と同じ構成である場合には、上記数式7のα1をα3に置き換えれば、ステッピングモ-タ52cの1ステップに対する、被走査面におけるビ-ムスポットの中央位置C1とC2の間隔の変動量Δq3を求めることができる。すなわち、
となる。
【0067】
上述のように光源装置40には、被走査面のビ-ムスポット(間隔)を調整するために4つの調整手段(出射方向変更手段47〜50)を備えているが、各々の機能をまとめると、下記のようになる。すなわち、
第1の出射方向変更手段47:第2の光源モジュ-ル42を副走査断面内にて可動し、ビ-ムスポットの中央位置C1、C2の間隔(q3)調整を行う。
第2の出射方向変更手段48:第1の光源モジュ-ル41を出射ビ-ムに略平行な回転軸回りに可動し、ビ-ムスポットBS1、BS4の間隔(q1)調整を行う。
第3の出射方向変更手段49:第2の光源モジュ-ル42を出射ビ-ムに略平行な回転軸回りに可動し、ビ-ムスポットBS2、BS3の間隔(q2)調整を行う。
第4の出射方向変更手段50:光源装置40を出射ビ-ムに略平行な回転軸回りに可動し、ビ-ムスポットの中央位置C1、C2の間隔(q3)調整を行う。
【0068】
そして、「感度」の低い調整手段である第2から第4の出射方向変更手段48〜50に対しフィ-ドバック調整機構を設け、ビ-ムピッチの検出結果に基づき、それらをステッピングモ-タ(圧電素子等、他の駆動手段でも構わない)で駆動することで、自動的にビ-ムピッチ補正が可能となる。一方、比較的「感度」の高い調整手段である第1の出射方向変更手段47は、光源装置組立時の初期調整に用いればよい。従って第1の出射方向変更手段47の駆動(テ-パ付きねじ45を回す)は、上記の説明ではステッピングモ-タ52aによるものとしたが、ステッピングモ-タ52aを備えず手動にて(スクリュ-ドライバ等を利用して)行う方法でも構わない。
【0069】
なお、第2、第3の出射方向変更手段48、49は、第4の出射方向変更手段50と独立ではない。そのため第4の出射方向変更手段50の駆動により、第1の光源モジュ-ル41のビ-ムスポットBS1、BS4の間隔及び第2の光源モジュ-ル42のビ-ムスポットBS2、BS3間隔は変動してしまう。従って、この挙動を考慮した調整フロ-を組み立てる必要がある。
【0070】
図15の調整フロ-は、まず光源装置及び光走査装置を仮組立し(ステップ1)、4つのビ-ムスポット位置(走査位置)を検出し(ステップ2)、2つの中央位置C1、C2の間隔q3を算出し、第1の出射方向変更手段47によりq3を粗調整し(ステップ3)、q3の誤差が目標値(第2〜第4の出射方向変更手段48〜50にて、調整(微調整)可能な値)以内であるかどうかを判断する。目標値以内でなければステップ2へ戻ってやり直し、目標値以内であればステップ5へ進む。以上がビ-ムピッチの初期調整(工場での仮組立時の粗調整)である。
【0071】
ついで、4つのビ-ムスポット位置(走査位置)を検出し(ステップ5)、ビ-ムスポットBS1、BS4の間隔(q1)、ビ-ムスポットBS2、BS3の間隔(q2)及び中央位置C1、C2の間隔(q3)を算出し(ステップ6)、ビ-ムピッチ誤差が仕様値以内であるかどうかを判断し(ステップ7)、仕様値以内であればステップ11へ進み、仕様値以内でなければステップ8へ進む。
【0072】
そして、第4の出射方向変更手段50により、2つの中央位置C1、C2の間隔(q3)を調整し(ステップ8)、第2の出射方向変更手段48により、ビ-ムスポットBS1、BS4の間隔(q1)を調整し、(ステップ9)、第3の出射方向変更手段49により、ビ-ムスポットBS2、BS3の間隔(q2)を調整し(ステップ10)、再びステップ5へ戻り、それ以降を繰り返す。
【0073】
ステップ11では、温度変化、経時的要因によりビ-ムピッチ変動が発生しているかどうかを判断し、発生していればステップ5へ戻る。
【0074】
これらステップ5〜ステップ11がビ-ムピッチの初期調整(工場での仮組立時の粗調整)、及びユ-ザ先での使用中における温度変化/経時的要因によるビ-ムピッチ変動のフィ-ドバック補正である。
【0075】
なお本実施形態においては、出射方向変更手段として光源モジュ-ルの姿勢変化を利用したものを採用したが、光学的またはメカ的レイアウトにより、種々の出射方向変更手段を適宜組み合わせて構成しても構わない。
【0076】
上述した本発明に係る光走査装置を電子写真プロセスを用いた画像形成装置の光走査装置として使用すれば、複数の光ビ-ムを同時に走査することが可能となるため、プリント速度の高速化、高密度化が可能となる。またシングルビ-ム光源装置と同じプリント速度/走査密度を達成するには、ポリゴンスキャナの回転数を低減することが可能となるため、消費電力が小さくなり、熱発生も低減する。また騒音も小さくなる。
【0077】
またデジタルカラ-複写機、カラ-プリンタ等の画像出力装置においては、各色(例えば、ブラック:K、シアン:C、マゼンタ:M、イエロ-:Y)に対応する感光手段(例えば感光体ドラム)を、画像記録媒体(例えば紙)の搬送方向に直列に配列したタンデム方式が採用されることが多いが、図16(A)に示すように、各色に対応する光走査装置を別体(10K、10C、10M、10Y)としても良いし、図16(B)に示すように共通体(10A)としても構わない。あるいは図16(C)、(D)に示すように光走査装置を二体化した構成としても削ない。このような構成により、1感光体ドラム型の画像出力装置の場合(4色に対応して4回の書込が必要)と比較して、4倍の出力画像を得ることが可能となる。なお光走査装置を10K、10C、10M、10Yの符号に付したK、C、M、Yはもちろん上述したトナ-の色に対応している。
【0078】
ここで、すべての光走査装置10K、10C、10M、10Yから出射されるビ-ムの本数が各々1本の場合には、これらの光走査装置を適用した画像出力装置によりフルカラ-(4色)画像を得ることができる。それに対し、4つの光走査装置10K、10C、10M、10Yの少なくとも一つ(例えばブラックに対応する光走査装置10K)を本発明の構成の4ビ-ム光走査装置とし、この光走査装置のみで光走査を行うことにより、フルカラ-画像時と比較して4倍の高密度化が可能となる。あるいは記録媒体の搬送速度(及びプロセス速度)を4倍に変更すれば、画像出力枚数を4倍に増加することが可能となる。またフルカラ-画像時においても、文字画像についてはブラックにて書き込むことが多く高解像度も要求されることが多いため、上記の4ビ-ム光走査装置10Kに付加して、他の光走査装置10C、10M、10Y:1ビ-ム)も同時に書き込むことにより、文字/写真/線画イメ-ジ等が混在した画像においてもより高品位な出力画像を得ることが可能となる。
【0079】
【発明の効果】
請求項1に係る光走査装置は、以上説明してきたように、調整感度の異なる出射方向変更手段を2つ以上備える光走査装置であるため、光走査装置の初期調整(組立時のビームピッチの初期調整時)、及びビームピッチ変動を補正するためのフィードバック調整を容易に行うことが可能となるという効果があり、また、ユーザ先にて環境変動等によりビームピッチが変動した場合でも、オペレータ(ユーザ又はサービスマン等)による手動の調整が必要なく、自動的にビームピッチを調整(補正)することができるという効果がある。
【0080】
請求項2〜6に係る光走査装置は、上記共通の効果に加え、光源装置の光学的またはメカ的レイアウトの自由度を拡大することができるという効果がある。
【0082】
請求項7に係る光走査装置は、上記共通の効果に加え、光源装置を小型、軽量化して交換が容易なものとすることができるという効果がある。
【0083】
請求項8に係る画像形成装置は、請求項1ないし8のいずれかの光走査装置を使用し、複数の光ビームを同時に走査することが可能となるため、プリント速度の高速化/高密度化を図ることが可能となり、またシングルビーム光源装置と同じプリント速度/走査密度を達成するには、ポリゴンスキャナの回転数を低減することが可能となるため、消費電力の低減や熱発生の低減に繋がり、環境に対する負荷を低減することが可能となり、さらには騒音発生を抑制することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光走査装置の第1実施形態の光学的配置を示す斜視図である。
【図2】図1の光走査装置が備える光源装置の光学的配置(副走査断面)を示す平面図である。
【図3】図1の光走査装置の走査光学系の副走査断面を展開して示した図である。
【図4】光源モジュ-ルの構成例を示す図である。
【図5】被走査面におけるビ-ムスポットの配列の一例を示す図である。
【図6】出射方向変更手段として光路内に配設された透過型光学素子を偏心させる構成の例を示す図である。
【図7】三角プリズムの回転の減速機構の例を示す図である。
【図8】2つの三角プリズムで、光ビ-ムの出射角度を変化させる例を示す図である。
【図9】三角プリズムで出射方向を変更する機構の例を示す図である。
【図10】出射方向の変更例を示す図である。
【図11】他の出射方向の変更例を示す図である。
【図12】平行平板を用いた出射方向変更手段の例を示す図である。
【図13】本発明に係る光走査装置の第2実施形態に用いる光源装置のを示す図である。
【図14】図13の実施形態におけるビ-ムスポットの位置を示す図である。
【図15】出射方向変更手段を用いた調整フロ-図である。
【図16】本発明に係る光走査装置を電子写真プロセスを用いた画像形成装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
1 光源装置
2 シリンドリカルレンズ
3 偏向器(ポリゴンミラ-)
4 走査結像光学系(走査レンズ)
5 被走査面(感光体ドラム)
6、6a、6b 半導体レ-ザ
7、7a、7b カップリングレンズ
8、8a、8b 出射方向変更手段
9 ビ-ム合成手段(ビ-ム合成プリズム)
10 アパ-チャ
11、11a、11b 光ビ-ム
12a、12b 光源モジュ-ル
13 レンズホルダ
14 接着剤
15 レンズセル
16 レンズホルダ
17 ベース部材
18 押さえ板
20 光走査装置
21 三角プリズム
22 ガルバノミラ-(反射型光学素子)
23 平行平板
31 プリズムホルダ
32 ホイ-ル
33 ウォ-ム
34 ステッピングモ-タ
40 (4ビ-ム)光源装置
41、42 光源モジュ-ル
43 ベース部材
44 ビ-ム合成プリズム
45 テ-パ付きねじ
46 鋼球
47 第1の出射方向変更手段
48 第2の出射方向変更手段
49 第3の出射方向変更手段
50 第4の出射方向変更手段
51 ホルダ部材
52a、52b、52c ステッピングモ-タ
BS1〜BS4 ビ-ムスポット
C1、C2 ビ-ムスポットの中央位置
Δz ビ-ムスポット位置ずれ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical scanning device used as an optical writing unit of a laser writing optical system in an image forming apparatus such as a laser printer, a digital copying machine, or a laser facsimile.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
In the optical scanning device used in the laser writing optical system of the image forming apparatus, as a means for improving the recording speed, there is a method for increasing the rotational speed of the polygon mirror which is a deflecting means. However, this method has problems such as durability of the polygon motor, noise, vibration, laser modulation speed, and the like, and there is a limit in improving the recording speed. Therefore, a proposal has been made to improve the recording speed by scanning a plurality of optical beams at a time and simultaneously recording a plurality of lines.
[0003]
As a multi-beam light source device that emits a plurality of laser beams, for example, there is a system that uses a semiconductor laser array having a plurality of light emitting points (light emitting channels) in one package. However, with this method, it is difficult to increase the number of channels in the manufacturing process, it is difficult to eliminate the influence of thermal or electrical crosstalk, it is difficult to shorten the wavelength, and it is currently expensive. It is a light source means.
[0004]
On the other hand, single-beam semiconductor lasers are still relatively easy to shorten the wavelength, can be manufactured at low cost, and are widely used in various industrial fields.
[0005]
A light source device and a multi-beam scanning device for synthesizing a plurality of laser beams by using such a single beam semiconductor laser or a multi-beam semiconductor laser as a light source and using a beam combining means. Many proposals have been made.
[0006]
However, compared to the method of using a semiconductor laser array as a light source means, the method of synthesizing a plurality of laser beams using a beam synthesizing means is influenced by environmental fluctuations or factors over time. The problem that the beam spot arrangement (beam pitch: scanning line interval) on the surface to be scanned fluctuates easily.
[0007]
In order to solve this problem, the following proposals have been made.
(1) A multi-beam scanning optical device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-227563 is a scanning device that combines light beams emitted from a plurality of light sources using a beam combining prism. -Beam spot position on the surface to be scanned by adjusting the beam exit direction by shifting the beam combining prism along the optical path and adjusting the tilt in the main scanning section or sub-scanning section Adjust.
(2) An optical beam scanning device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-215351 is a scanning device that combines optical beams emitted from a plurality of light sources using a beam synthesis prism, and is a polygon. The beam spot position on the surface to be scanned is adjusted by shifting the cylindrical lens for forming a line image on the mirror reflection surface in the sub-scanning direction and adjusting the light beam emission direction. adjust.
(3) A multi-beam scanning method and multi-beam scanning device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-189873 is a scanning device that synthesizes light beams emitted from a plurality of light sources using a half mirror. The beam spot position on the surface to be scanned is adjusted by adjusting the emission direction of the light beam by adjusting the inclination of the galvano mirror provided in the optical path and adjusting the inclination of the light source device.
[0008]
The conventional techniques (1) to (3) above all detect the variation of the beam spot array on the surface to be scanned due to temperature variation or temporal factors, and adjust the feedback based on the detection result. However, in the method of combining the output beams from a plurality of light sources using the beam combining means, a light source device (or an error due to component processing error, assembly error, adjustment error, etc.) When assembling an optical scanning device), it is often difficult to initially adjust (set) the beam spot array on the surface to be scanned to a predetermined value, and this initial adjustment and feedback adjustment are easy. Proposals related to the optical scanning device that can be made have not been made by the inventors of the present application.
[0009]
Accordingly, an object of the present invention is to facilitate initial adjustment of the beam spot arrangement (beam pitch) on the surface to be scanned, and to compensate for environmental fluctuations or beam spot arrangement fluctuations over time (feedback adjustment). It is to propose a multi-beam optical scanning device capable of
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an optical scanning device according to
Generate a light beamTwo sets of two pairs of semiconductor lasers and coupling lensesA light beam is emitted from a light source device composed of a light source module and scanned as a beam spot on the surface to be scannedAnd
A holding member for arranging and holding the two sets of light source modules in the main scanning direction; and a combining means for combining the two light beams emitted from the two sets of light source modules close to each other,
BS1 and BS4 are beam spots on the scanned surface of the two light beams emitted from one of the light source modules,
BS2 and BS3 are beam spots on the scanned surface of the two light beams emitted from the other light source module,
When the center position of the beam spots BS1 and BS4 is C1, and the center position of the beam spots BS2 and BS3 is C2, the distance between the beam spots BS1 and BS4 in the main scanning direction and the main positions of the beam spots BS2 and BS3 are set. The interval in the scanning direction was set to be narrower than the interval between the central positions C1 and C2 in the main scanning direction.In an optical scanning device,
The light source device includes two or more emission direction changing means for changing the sub-scanning direction component of the emission direction of the light beam,
The one outDirection change meansIs one that changes the sub-scanning direction component of the light beam emission direction by tilting one of the two sets of light source modules substantially in the sub-scan section, and has higher sensitivity than the other changing means,
Other exit direction changing meansIs to change the sub-scanning direction component of the light beam in the emission direction by rotating the light source device about the optical axis of the emission beam, and has a lower sensitivity than the one changing means,
furtherDetection means for detecting a beam spot position on the surface to be scannedAnd a correction means for feedback adjusting the fluctuation of the beam spot interval on the scanned surface from the target value.,
The correction means includesBased on the detection result of the beam spot position by the detection means, the high sensitivityOneThe beam spot interval on the scanned surface is changed by the emitting direction changing means.GoalAdjust to the value above, low sensitivityotherBy the emission direction changing means, the beam spot interval on the scanned surface is changed.GoalFeedback adjustment of fluctuation from value,
It is characterized by that. In this specification, “sensitivity” means the amount of movement (resolution) of the beam spot position on the surface to be scanned with respect to the adjustment amount (variation amount) of the emission direction changing means.
[0011]
According to the second aspect of the present invention, in order to achieve the above object, in the optical scanning device according to the first aspect, the one emission direction changing means having a different sensitivity from the other has a transmission optical element in the optical path. It is characterized by being eccentric.
[0012]
According to the third aspect of the present invention, in order to achieve the above object, in the optical scanning device according to the first aspect, the one emission direction changing means having a different sensitivity from the other has a reflective optical element in the optical path. It is characterized by being eccentric.
[0013]
According to the fourth aspect of the present invention, in order to achieve the above object, in the optical scanning device according to the first aspect, the one emission direction changing means having a different sensitivity from the others is the mounting posture of the light source module. It has the means to change this.
[0014]
According to the fifth aspect of the present invention, in order to achieve the above object, in the optical scanning device of the first aspect, at least one of the light source modules is composed of a semiconductor laser and a coupling lens, and the sensitivity is changed. The one emitting direction changing means different from the above is characterized in that the relative position between the semiconductor laser and the coupling lens is changed.
[0015]
In order to achieve the above object, according to the sixth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the first aspect, at least one of the light source modules is composed of a semiconductor laser and a coupling lens. The one emitting direction changing means different from the above is characterized in that a parallel plate is tiltably disposed in an optical path between the semiconductor laser and the coupling lens.
[0016]
According to the seventh aspect of the present invention, in the optical scanning device of the first aspect,,UpBased on the detection result by the detection means, according to the following adjustment flow (step (1) to step (5)),By the one emitting direction changing means,
(1) By tilting one of the two sets of light source modules in a substantially sub-scan section, the distance between the two central positions C1 and C2 is increased.Goal aboveAdjust to the value,
By the other emission direction changing means,
(2) By rotating the light source device about the optical axis of the outgoing beam, the interval between the two central positions C1 and C2 is feedback adjusted,
(3) Feedback adjustment of the distance between the two beam spots BS1 and BS4 by rotating one of the two light source modules around the optical axis of the emitted beam,
(4) Feedback adjustment of the two beam spot intervals BS2 and BS3 is performed by rotating the other of the two sets of light source modules about the optical axis of the outgoing beam,
(5) The interval in the sub-scanning direction of the four beam spots BS1 to BS4 isspecificationIf the value is less than or equal to the value, the adjustment flow ends andSpecifications aboveIf it exceeds the value, return to step (2),
the aboveThe beam spot interval in the sub-scanning direction on the surface to be scanned can be adjusted.
[0017]
According to claim 8Image forming apparatusIn order to achieve the above object, the claims1Thru / or 7 optical scanning deviceA photosensitive unit that forms an electrostatic image by toner, a developing unit that visualizes the electrostatic image with toner, and a transfer unit that transfers the toner image visualized by the developing unit to a recording sheet.It is characterized by that.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing an optical arrangement of a first embodiment of an optical scanning device according to the present invention. In the figure,
[0020]
In the figure, 1 is a light source device, 2 is a cylindrical lens, 3 is a deflector (polygon mirror), 4 is a scanning imaging optical system (scanning lens), and 5 is a surface to be scanned (photosensitive drum). A plurality of
[0021]
FIG. 2 is a plan view showing an optical arrangement (sub-scanning section) of the
[0022]
In FIG. 2, a
[0023]
The
[0024]
FIG. 3 is a developed view of the sub-scan section of the scanning optical system. When the semiconductor laser (light emitting point) 6 is shifted from the optical axis of the
Δz = mZ × δ
(Hereinafter referred to as Equation 1). On the other hand, if the focal length of the
δ = fcol × tanφ
Therefore, the
(However, when φ is small. Hereinafter, it is referred to as Expression 2). Therefore, by setting the angle φ from the
[0025]
4A to 4C show configuration examples of the light source module 12 (12a, 12b). In the figure, 13 is a lens holder, 14 is an adhesive, 15 is a lens cell, 16 is a lens holder, 17 is a base member, and 18 is a pressing plate.
[0026]
FIG. 4A is a diagram simply showing the function of the
[0027]
The
[0028]
By the way, when assembling the
(1) Assembly adjustment error of light source module 12 (positioning error of
(2) Assembly error of the
(3) Optical axis shake in the
As a result, the angle φ between the two combined
[0029]
On the other hand, after the factory shipment, the initial adjustment value of the beam pitch may fluctuate due to environmental (temperature) change or influence over time during use of the user or the like. Even in such a case, the changed beam pitch can be corrected by using the emission direction changing means 8a and 8b.
[0030]
However,
(A) Adjustment amount required at the time of initial adjustment,
(B) Adjustment amount necessary to correct beam pitch fluctuations caused by environmental fluctuations during use of the user, etc.
And the adjustment amount (necessary adjustment stroke and resolution) are often greatly different. With a single emission direction changing means or a plurality of emission direction changing means having the same configuration, the adjustment amount (A), It was often difficult to achieve (B) at the same time.
[0031]
This problem will be described by taking as an example an optical scanning device having a focal length fcol = 15 [mm] of the
Adjustment amount (A): The deviation amount ΔφA from the set value of the angle φ according to the above (1) to (3) is empirically (maximum), and ΔφA is about 20 [′] = 5.8 [mrad]. is there. In addition, when this is converted into the beam pitch fluctuation amount Δz,
It is.
Adjustment amount (B): Beam pitch variation Δz due to environmental variation is empirically (maximum)
When this is converted into the amount of deviation ΔφB of the outgoing optical axis,
It is.
[0032]
Therefore, from the adjustment amounts (A) and (B), the ratio of the two adjustment amounts (ΔφA / ΔφB) = 46, and both adjustments can be performed by a single exit direction changing means or a plurality of exits having the same configuration. It can be understood that it is difficult to perform with the direction changing means.
[0033]
Here, the initial adjustment of the beam pitch and the feedback adjustment will be described. 5A to 5C are diagrams showing an example of the arrangement of beam spots Bs on the surface to be scanned 5 (in the case of a two-beam scanning device: 1200 dpi).
[0034]
Error of angle φ formed by two light beams after beam composition (positioning error of semiconductor laser and coupling lens, error of assembly of light source module to holding member, light in beam composition prism) When the optical writing apparatus is assembled (before initial adjustment), the beam pitch on the surface to be scanned 5 is about 100 to 500 μm due to the optical axis deviation due to axial fluctuation or the like (see FIG.5(See (A)). The beam pitch is a predetermined value (for example, 21.2 μm when the scanning density is 1200 dpi: FIG.5For the initial adjustment (coarse adjustment) in (B), a highly sensitive exit direction changing means may be used. When the beam pitch fluctuates due to temperature change / temporal factors, etc. (fluctuation amount Δp = about 10 to 20 μm: FIG.5(See (C)), this variation amount may be detected and feedback adjustment may be performed using the emitting direction changing means with low sensitivity. In addition, when the exit direction changing means with high sensitivity is insufficient in resolution and cannot be initially adjusted to a predetermined value, the exit direction changing means with low sensitivity may be used as an auxiliary for initial adjustment.
[0035]
As described above, with respect to the movement amount of the beam spot position on the surface to be scanned with respect to the adjustment amount (variation amount) of the emission direction changing means, that is, “sensitivity”, the sensitivity of one emission direction changing means 8a and the other By making the sensitivity of the emission direction changing means 8b different, two adjustments requiring different sensitivities such as (A) and (B) can be easily performed. That is, the higher adjustment sensitivity may be used for the initial adjustment of the beam pitch (A), and the lower adjustment sensitivity may be used for the correction of the beam pitch fluctuation (B).
[0036]
In the case of the illustrated embodiment, the two emission direction changing means 8a and 8b shown in FIG. 2 are arranged in the optical paths of the
[0037]
Incidentally, by providing means for detecting the beam spot arrangement (beam pitch) on the surface to be scanned 5 in the
[0038]
Next, the configuration of the emission direction changing means will be described.
FIG. 6 is a diagram showing an example of a configuration in which a transmissive optical element disposed in the optical path as an emission direction changing unit is decentered. In the figure,
β1 = (n−1) × θ1
Only changed. Accordingly, by rotating the
Can only be changed. The displacement amount (sub-scanning direction) Δz of the beam spot on the surface to be scanned 5 with respect to the adjustment angle γ1 of the arrangement angle of the
(Hereinafter referred to as Equation 3).
[0039]
For example, when mZ = 5.3 times, fcol = 15 [mm], n = 1.5, θ1 = 1.5 [°] = 0.02618 [rad],
Δz = 1.04 × sin (γ1) [mm]
(Hereinafter referred to as Equation 3-1), and by adjusting the angle γ1 of the
[0040]
For the rotation of the
[0041]
When the reference step angle s of the stepping
sin (Δγ1) = [(s / 360 °) × w] / r
= [(18 ° / 360 °) × 0.5] / 20
= 0.025 / 20 = 0.00125
Than,
Δγ1 = 0.0716 [°] = 4.3 [′]
It becomes. If γ1 = Δγ1 in the above equation 3-1,
Δz = 0.0013 [mm] = 1.3 [μm]
And can be adjusted with a resolution Δz = 1.3 [μm].
[0042]
In the configuration shown in the figure, since the worm & wheel is used, the
[0043]
As shown in FIG. 6, when the exit direction changing means is composed of only a single
[0044]
A description will be given of an example of the emitting direction changing means that is configured to decenter the reflection type optical element disposed in the optical path of FIG. In this example, the emission direction changing means 8a and 8b in FIG. 2 are configured as a triangular prism 21 (transmission type optical element) and a galvano mirror (reflection type optical element) 22, respectively. On the emission direction changing means 8a (triangular prism 21) side, the above-described examination of the configuration (1) of the emission direction changing means can be applied. On the other hand, on the emission direction changing means 8b (galvano mirror-22) side, if the adjustment amount of the arrangement angle of the
(Hereinafter referred to as Equation 4).
[0045]
Now, on the exit direction changing means 8b (galvano mirror 22) side of FIG. 9, the reference step angle s = 3.6 [°] of the stepping
Than,
It becomes. If β2 = Δβ2 in the
And can be adjusted with a resolution Δz = 31.8 [μm].
[0046]
Therefore, initial adjustment of the beam pitch at the time of assembly at the factory is performed on the side of the emitting direction changing means 8b (galvano mirror 22) having high sensitivity, and correction of beam pitch fluctuation when the user is used (preferably, the beam pitch). (Feedback correction is performed based on the detection result of the pitch variation) may be performed on the side of the emission direction changing means 8a (triangular prism 21) having low sensitivity. If the resolution (31.8 μm) of the initial adjustment (galvano mirror-22 side) is insufficient, the adjustment on the
[0047]
FIG. 10 shows still another configuration of the emission direction changing means. As another means for changing the emitting direction of the light beam, a configuration in which the mounting posture of the light source module is changed is adopted. As shown in the figure, the
[0048]
Alternatively, as shown in FIG. 11, by rotating the
φ3 = tan (θ2) × sin (γ2)
It is represented by Therefore, the displacement amount (sub-scanning direction) Δz of the beam spot on the surface to be scanned 5 with respect to the rotation angle γ2 of the
(Hereinafter referred to as Equation 5).
[0049]
As the emission direction changing means, when the
[0050]
As the emitting direction changing means, when the
[0051]
That is, as shown in FIG. 12, the thickness of the
Δδ1 = t × β3 × [1- (1 / n)]
It is represented by Accordingly, the displacement amount (sub-scanning direction) Δz of the beam spot on the surface to be scanned 5 with respect to the inclination angle β3 of the
(Hereinafter referred to as Equation 6).
[0052]
FIG. 13 is a diagram showing a light source device used in the second embodiment of the optical scanning device according to the present invention, in which 40 is a (4 beam) light source device, 41 is a first light source module, 42 is a second light source module, 43 is a base member, 44 is a beam combining prism, 45 is a taper screw, 46 is a steel ball, 47 is a first emitting direction changing means, and 48 is a second member. , 49 is a third emission direction changing means, 50 is a fourth emission direction changing means, 51 is a holder member, and 52a, 52b and 52c are stepping motors.
[0053]
In the exploded perspective view of the
[0054]
The first and second
[0055]
FIG. 14 is a diagram showing the positions of the beam spots in this embodiment, and shows the arrangement of the beam spots BS1 to BS4 on the surface to be scanned when the scanning density is 1200 dpi. In the figure, BS1 and BS4 are beam spots corresponding to two light beams emitted from the first
[0056]
In a state where the
[0057]
In the case of a light source module in which two pairs of semiconductor lasers and a coupling lens are fixed to a
[0058]
This will be specifically described below.
The first emission direction changing means 47 moves the center position C2 of the beam spots BS2 and BS3 on the surface to be scanned, so that “the center position C1 of the beam spots BS1 and BS4” and “the center position C2”. Relative alignment. That is, q3 in FIG. 14B is varied. By pushing or pulling out the
[0059]
The operation of the first emission angle adjusting means 47 for adjusting the emission angles of the two light beams emitted from the second
Therefore, the moving amount (left-right direction) v of the
It becomes. Assuming that the β eccentricity of the second
It becomes. That is, the two beam spots BS2 and BS3 can be simultaneously moved and adjusted in the sub-scanning direction with a resolution of 7.3 [μm].
[0060]
The
[0061]
That is, in order to suppress the occurrence of optical characteristic deviations between the beams, the four light beams intersect with each other in the vicinity of the deflecting reflection surface of the
2 × α1 = 2 × α2 = 3 [°]
2 × α3 = 5 [°]
It is set to.
[0062]
Now, with a stepping
So, if the γ rotation amount of the first
The variation amount Δq1 of the distance between the two beam spots BS1 and BS4 on the surface to be scanned is expressed by the
(Hereinafter referred to as Equation 7).
It becomes.
[0063]
13A and 13B, the rotation center of the first
[0064]
Further, the
[0065]
Further, by the fourth emission direction changing means 50 provided in the
[0066]
That is, in the fourth emission direction changing means 50, when the basic step angle s of the stepping
It becomes.
[0067]
As described above, the
First emission direction changing means 47: The second
Second exit direction changing means 48: The first
Third exit direction changing means 49: The second
Fourth exit direction changing means 50: The
[0068]
Then, a feedback adjustment mechanism is provided for the second to fourth emission direction changing means 48 to 50 which are adjustment means having a low “sensitivity”, and these are adjusted to a stepping motor (piezoelectric) based on the detection result of the beam pitch. Beam pitch correction can be automatically performed by driving with other driving means such as an element. On the other hand, the first emission direction changing means 47, which is an adjustment means having relatively high “sensitivity”, may be used for initial adjustment when the light source device is assembled. Accordingly, in the above description, the driving of the first emitting direction changing means 47 (turning the taper screw 45) is performed by the stepping
[0069]
The second and third emission direction changing means 48 and 49 are not independent of the fourth emission
[0070]
In the adjustment flow of FIG. 15, first, the light source device and the optical scanning device are temporarily assembled (step 1), the four beam spot positions (scanning positions) are detected (step 2), and the two central positions C1 and C2 are detected. , Q3 is roughly adjusted by the first emission direction changing means 47 (step 3), and the error of q3 is adjusted by the target value (second to fourth emission direction changing means 48-50). (Fine adjustment) is possible value). If it is not within the target value, the process returns to Step 2 and starts again, and if it is within the target value, the process proceeds to
[0071]
Next, four beam spot positions (scanning positions) are detected (step 5), the distance between the beam spots BS1 and BS4 (q1), the distance between the beam spots BS2 and BS3 (q2), and the center position C1. , C2 interval (q3) is calculated (step 6), and it is determined whether or not the beam pitch error is within the specification value (step 7). If not, go to
[0072]
Then, the distance (q3) between the two central positions C1 and C2 is adjusted by the fourth emission direction changing means 50 (step 8), and the beam spots BS1 and BS4 are adjusted by the second emission direction changing means 48. The interval (q1) is adjusted (step 9), the third exit direction changing means 49 adjusts the interval (q2) between the beam spots BS2 and BS3 (step 10), and the process returns to step 5 again. Repeat thereafter.
[0073]
In
[0074]
These
[0075]
In the present embodiment, the light source module using the posture change of the light source module is adopted as the light emission direction changing means, but various light emission direction changing means may be appropriately combined depending on the optical or mechanical layout. I do not care.
[0076]
If the above-described optical scanning device according to the present invention is used as an optical scanning device of an image forming apparatus using an electrophotographic process, a plurality of optical beams can be scanned simultaneously, so that the printing speed is increased. High density is possible. In order to achieve the same print speed / scanning density as that of the single beam light source device, it is possible to reduce the number of rotations of the polygon scanner, thereby reducing power consumption and heat generation. Noise is also reduced.
[0077]
In an image output device such as a digital color copying machine or a color printer, photosensitive means (for example, a photosensitive drum) corresponding to each color (for example, black: K, cyan: C, magenta: M, yellow: Y). Are often arranged in series in the conveying direction of the image recording medium (for example, paper). However, as shown in FIG. 16A, the optical scanning device corresponding to each color is separated (10K). 10C, 10M, 10Y) or a common body (10A) as shown in FIG. Alternatively, as shown in FIGS. 16C and 16D, the optical scanning device is not cut into two structures. With such a configuration, it is possible to obtain four times as many output images as in the case of a single photosensitive drum type image output device (requires four writings corresponding to four colors). In addition, K, C, M, and Y attached to the reference numerals 10K, 10C, 10M, and 10Y correspond to the above-described toner colors.
[0078]
Here, when the number of beams emitted from all the optical scanning devices 10K, 10C, 10M, and 10Y is one each, a full color (four colors) is obtained by an image output device to which these optical scanning devices are applied. ) Images can be obtained. On the other hand, at least one of the four optical scanning devices 10K, 10C, 10M, and 10Y (for example, the optical scanning device 10K corresponding to black) is a four-beam optical scanning device having the configuration of the present invention, and only this optical scanning device is used. By performing the optical scanning with, it is possible to increase the density four times as compared with a full color image. Alternatively, if the conveyance speed (and process speed) of the recording medium is changed to four times, the number of image output sheets can be increased four times. Further, even in the case of a full color image, since a character image is often written in black and a high resolution is often required, it is added to the above-described 4-beam optical scanning device 10K and other optical scanning devices. 10C, 10M, 10Y: 1 beam) at the same time, it becomes possible to obtain a higher quality output image even in an image in which characters / photos / line drawing images are mixed.
[0079]
【The invention's effect】
As described above, since the optical scanning device according to the first aspect is an optical scanning device including two or more emission direction changing means having different adjustment sensitivities, initial adjustment of the optical scanning device (the beam pitch at the time of assembly) Initial adjustment) and feedback adjustment to correct beam pitch fluctuations can be easily performed.In addition, even when the beam pitch fluctuates due to environmental fluctuations or the like at the user's site, it is possible to automatically adjust (correct) the beam pitch without the need for manual adjustment by an operator (user or serviceman) Has the effectThe
[0080]
The optical scanning device according to the second to sixth aspects has an effect that the degree of freedom of optical or mechanical layout of the light source device can be expanded in addition to the common effect.
[0082]
Claim7In addition to the above-mentioned common effects, the optical scanning device according to the invention has an effect that the light source device can be reduced in size and weight and can be easily replaced.
[0083]
Claim8Since the image forming apparatus according to the present invention uses the optical scanning device according to any one of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an optical arrangement of a first embodiment of an optical scanning device according to the present invention.
2 is a plan view showing an optical arrangement (sub-scanning cross section) of a light source device provided in the optical scanning device of FIG. 1. FIG.
3 is a developed view of a sub-scanning section of a scanning optical system of the optical scanning device of FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a light source module.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an array of beam spots on a surface to be scanned.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a configuration in which a transmission optical element disposed in an optical path as an emission direction changing unit is decentered.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a rotation speed reduction mechanism of a triangular prism.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example in which an emission angle of an optical beam is changed by two triangular prisms.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a mechanism for changing an emission direction using a triangular prism.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of changing the emission direction.
FIG. 11 is a diagram showing another example of changing the emission direction.
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of an emission direction changing unit using a parallel plate.
FIG. 13 is a diagram showing a light source device used in a second embodiment of the optical scanning device according to the present invention.
14 is a diagram showing the position of a beam spot in the embodiment of FIG.
FIG. 15 is an adjustment flowchart using the emission direction changing means.
FIG. 16 is a diagram showing a configuration example of an image forming apparatus using an electrophotographic process for the optical scanning device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Light source device
2 Cylindrical lens
3 Deflector (polygon mirror)
4 Scanning imaging optical system (scanning lens)
5 Scanned surface (photosensitive drum)
6, 6a, 6b Semiconductor laser
7, 7a, 7b coupling lens
8, 8a, 8b Output direction changing means
9 Beam synthesis means (beam synthesis prism)
10 Aperture
11, 11a, 11b Optical beam
12a, 12b Light source module
13 Lens holder
14 Adhesive
15 Lens cell
16 Lens holder
17 Base member
18 Presser plate
20 Optical scanning device
21 Triangular prism
22 Galvano mirror (reflective optical element)
23 Parallel plate
31 Prism holder
32 wheels
33 Worms
34 Stepping motor
40 (4 beam) light source device
41, 42 Light source module
43 Base member
44 beam synthesis prism
45 Tapered screw
46 steel balls
47 First emission direction changing means
48 Second emission direction changing means
49 Third exit direction changing means
50 Fourth emission direction changing means
51 Holder member
52a, 52b, 52c Stepping motor
BS1 to BS4 beam spots
C1, C2 Beam spot center position
Δz Beam spot position deviation
Claims (8)
上記2組の光源モジュールを主走査方向に配列して保持する保持部材と、上記2組の各光源モジュールから出射される2本の光ビームを互いに近接して合成する合成手段とからなり、
一方の上記光源モジュールから出射される2つの光ビームの被走査面でのビームスポットをBS1及びBS4とし、
他方の上記光源モジュールから出射される2つの光ビームの被走査面でのビームスポットをBS2及びBS3とし、
上記ビームスポットBS1とBS4との中央位置をC1、上記ビームスポットBS2とBS3との中央位置をC2とするとき、上記ビームスポットBS1とBS4の主走査方向の間隔及び上記ビームスポットBS2とBS3の主走査方向の間隔を、上記中央位置C1とC2の主走査方向の間隔より狭くなるように設定した光走査装置において、
上記光源装置は、上記光ビームの出射方向の副走査方向成分を可変する出射方向変更手段を2以上備え、
該一の出射方向変更手段は、上記2組の光源モジュールの一方を、略副走査断面内で傾けることにより、上記光ビームの出射方向の副走査方向成分を可変するものであり、他の変更手段よりも感度が高く、
他の出射方向変更手段は、上記光源装置を出射ビームの略光軸回りに回転することにより、上記光ビームの出射方向の副走査方向成分を可変するものであり、上記一の変更手段よりも感度が低く、
さらに上記被走査面におけるビームスポット位置を検出する検出手段と、上記被走査面上のビームスポット間隔の上記目標値からの変動をフィードバック調整する補正手段を有し、
該補正手段は、上記検出手段によるビームスポット位置の検出結果に基づき、感度の高い上記一の出射方向変更手段により上記被走査面上のビームスポット間隔を目標値に調整し、感度の低い上記他の出射方向変更手段により、上記被走査面上のビームスポット間隔の上記目標値からの変動をフィードバック調整する、
ことを特徴とする光走査装置。A light beam is emitted from a light source device composed of two sets of light source modules consisting of two pairs of semiconductor lasers that generate a light beam and a coupling lens, and is scanned as a beam spot on the surface to be scanned .
A holding member for arranging and holding the two sets of light source modules in the main scanning direction; and a combining means for combining the two light beams emitted from the two sets of light source modules close to each other,
BS1 and BS4 are beam spots on the scanned surface of the two light beams emitted from one of the light source modules,
BS2 and BS3 are beam spots on the scanned surface of the two light beams emitted from the other light source module,
When the center position of the beam spots BS1 and BS4 is C1, and the center position of the beam spots BS2 and BS3 is C2, the distance between the beam spots BS1 and BS4 in the main scanning direction and the main positions of the beam spots BS2 and BS3 are set. In the optical scanning device in which the interval in the scanning direction is set to be narrower than the interval in the main scanning direction between the central positions C1 and C2 ,
The light source device includes two or more emission direction changing means for changing the sub-scanning direction component of the emission direction of the light beam,
Out morphism direction change means of the scratch, one of the two sets of light source modules, by tilting in a substantially sub-scan section, which varies a sub scanning direction component of the emission direction of the light beam, the other More sensitive than changing means,
The other emission direction changing means changes the sub-scanning direction component of the emission direction of the light beam by rotating the light source device about the optical axis of the emission beam, and more than the one changing means. Low sensitivity,
And detecting means for detecting a beam spot position on the surface to be scanned, and correction means for feedback adjusting a variation from the target value of the beam spot interval on the surface to be scanned ,
The correcting means adjusts the beam spot interval on the scanned surface to a target value by the one emitting direction changing means having high sensitivity based on the detection result of the beam spot position by the detecting means , and the other having low sensitivity. The emission direction changing means feedback adjusts the fluctuation of the beam spot interval on the scanned surface from the target value ,
An optical scanning device.
上記一の出射方向変更手段により、
(1)上記2組の光源モジュールの一方を、略副走査断面内で傾けることにより、2つの中央位置C1とC2の間隔を上記目標値に調整し、
上記他の出射方向変更手段により、
(2)上記光源装置を出射ビームの略光軸回りに回転することにより、上記2つの中央位置C1とC2の間隔をフィードバック調整し、
(3)上記2組の光源モジュールの一方を、出射ビームの略光軸回りに回転することにより、2つのビームスポットBS1とBS4の間隔をフィードバック調整し、
(4)上記2組の光源モジュールの他方を、出射ビームの略光軸回りに回転することにより、2つのビームスポット間隔BS2とBS3をフィードバック調整し、
(5)4つのビームスポットBS1〜BS4の副走査方向の間隔が仕様値以下の場合には調整フローを終了し、上記仕様値を超える場合にはステップ(2)に戻り、
上記被走査面での副走査方向のビームスポット間隔を調整可能なことを特徴とする光走査装置。The optical scanning apparatus according to claim 1, based on the detection result by the above Symbol detection means, according to the following adjustment flow (step (1) through Step (5)),
By the one emitting direction changing means,
(1) By adjusting one of the two sets of light source modules substantially within the sub-scan section, the interval between the two central positions C1 and C2 is adjusted to the target value,
By the other emission direction changing means,
(2) By rotating the light source device about the optical axis of the outgoing beam, the interval between the two central positions C1 and C2 is feedback adjusted,
(3) Feedback adjustment of the distance between the two beam spots BS1 and BS4 by rotating one of the two light source modules around the optical axis of the emitted beam,
(4) Feedback adjustment of the two beam spot intervals BS2 and BS3 is performed by rotating the other of the two sets of light source modules about the optical axis of the outgoing beam,
(5) If the sub-scanning direction between the four beam spots BS1~BS4 is below specification value terminates the adjustment flow, if it exceeds the specification value returns to step (2),
Optical scanning apparatus, wherein the adjustable sub-scanning direction of the beam spot interval in the surface to be scanned.
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