JPH04120917U - 画像形成装置の光情報記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】マルチビームレーザダイオードを用いて、複数
の走査線を同時に描きながら、画像の書き込みを行うレ
ーザプリンタ等の画像形成装置において、レーザダイオ
ードの間に製造誤差等があっても、各ダーイードからの
光束射出角と、波面曲率とを容易に調整出来るようにす
る。 【構成】画像形成装置の光情報記録装置は、複数のレー
ザビームを出力する半導体レーザ装置２と、コリメータ
レンズ１５、シリンドリカルレンズ４、ポリゴンミラー
５、ｆ−θレンズ６および、シリンダーミラー９により
構成される。そして、レーザダイオード１１、１２から
出力される光を、感光体８の表面に線状に走査する。本
考案において、前記コリメータレンズ１５をズームコリ
メータレンズで構成し、レーザダイオードの取り付け位
置等に誤差がある場合には、該レンズ１５により調整す
る作用を行わせるようにする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、レ―ザプリンタ―等の画像形成装置におけるレ―ザ―ビ―ムによる 書込み装置に関し、特に、半導体レ―ザを交換した場合でも、その半導体レ―ザ の製造誤差等をコリメ―タレンズにより容易に補正が可能なようにする装置に関 する。

【０００２】

【従来の技術】

レ―ザプリンタ―等の装置においては、コンピュ―タ等の画像情報出力装置か ら、電気信号として出力される画像情報により、半導体レ―ザ等を発光させ、そ の光を複数のレンズ装置を介して結像させ、ポリゴンミラ―によって画像担持体 の表面に線状に走査する手段が用いられている。

【０００３】 前述したような従来の画像形成装置の光情報記録装置においては、例えば、特 開昭６３−２２６６７０号公報等に示されるような装置が用いられている。前記 従来例に示される装置は、図４に示されるように、走査装置１を構成している。 該走査装置１においては、レ―ザ―ビ―ムを出力するレ―ザ発光装置２と、コリ メ―タレンズ３、シリンドリカルレンズ４、ポリゴンミラ―５、ｆ−θレンズ６ 、およびシリンドリカルレンズ７を配置して、感光体ドラム８に対して走査線Ｌ ａを描くように構成している。前記走査装置１においては、レ―ザ発光装置２か ら出力されるレ―ザ―光をコリメ―タレンズ３により平行光束にし、シリンドリ カルレンズ４により一方向にのみ結像して偏向器（ポリゴンミラ―）５の反射面 に照射し、該ポリゴンミラ―５を介して反射される光を、ｆ−θレンズ６とシリ ンドリカルレンズ７とを介して感光体ドラム８の表面に偏向走査して、該感光体 ドラム８に走査線Ｌａとして画像を書込むようにする。

【０００４】 前述したような構成を有する画像記録装置において、レ―ザダイオ―ドが劣化 した場合等には、それを交換することが必要となる。そこで、レ―ザダイオ―ド を交換する際には、光学像が変化しないようにするために、コリメ―タレンズと レ―ザ発光装置とを組合せたユニットを交換することが行なわれている。つまり 、レ―ザダイオ―ドから射出されるレ―ザ光を、平行な光束として変換するコリ メ―タレンズに対して、その取り付け位置等をμｍオ―ダ―で調整する必要があ り、実際には特別の計測手段や、特殊な治具等を用いない限りは、そのような調 整作業を行うことが出来ないという理由による。そして、前述したようにレ―ザ 発光装置とコリメ―タレンズとを組合せたユニットを、専用の治具を用いて新た に装着することによって、コリメ―タレンズから射出される光束の射出角と波面 曲率とが、どの走査装置に対しても一定となるようにすることが出来る。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、前述したような従来の走査装置においては、シングルビ―ムダ イオ―ドに対しては、固定焦点コリメ―タレンズを用いて、前述したような調整 作業を行うことが出来る。つまり、シングルビ―ムダイオ―ドの場合には、例え ば、図５に示されるように、設計上でのレ―ザダイオ―ドの設定位置１０ａに対 して、実際のレ―ザダイオ―ド１０の取り付け位置が、軸線に対してΔＹ、焦点 方向に対してΔＺだけ狂いが生じている場合を示している。

【０００６】 そして、前記レーザダイオードの取付け位置の狂いが生じていることにより、 光束Ｐの射出方向が、理想状態Ｑに対して角度Δθだけの誤差が発生するととも に、波面が円弧状になり、該波面曲率Ｓ、Ｓａにも差が発生する。前述したよう な狂いを解消するためには、前記レーザダイオードを、符号１０で示す位置から 、符号１０ａで示す位置に移動させることによって、仮想線で示すような光束の 射出方向Ｑに戻すことが出来、射出波面が直線城に形成される。

【０００７】 また、図６に示されるように、レーザダイオード１０の取付けの位置が、レン ズ３に対して軸線に一致するが、焦点距離がΔｆだけ狂っている場合がある。そ の際には、コリメ―タレンズ３を符号３ａで示すように、焦点距離のΔｆに対応 する間隔だけ移動させることにより、光束を仮想線Ｑで示される状態から、実線 Ｐで示される状態に修正することが出来、光束の射出面Ｓを、Ｓａに示すような 状態に戻すとともに、該射出面Ｓａを平面状に設定することができる。

【０００８】 しかしながら、前述したように、１つのレーザダイオードを用いる場合に比較 して、複数のダイオードを用いるマルチビ―ムダイオ―ド装置の場合には、全て のダイオードから出力される光の方向と、光束射出角および波面曲率等を、設定 位置に一致させることが出来ないという問題がある。つまり、マルチビ―ムダイ オ―ドを用いる走査装置では、図７に示されるように、レ―ザ発光装置に設ける 複数のレ―ザダイオ―ド１１の間隔誤差がなくとも、コリメ―タレンズ３に焦点 距離誤差があると、正常な位置に設けられるはずのレ―ザダイオ―ド１０ａの光 束Ｑに対して、実際に設けられたレ―ザダイオ―ド１０から射出されるレ―ザ光 の光束Ｐが、狂うという問題がある。

【０００９】 これに対して、前記光束Ｐの波面曲率Ｓａをフラットになるように修正しよう とすると、光束射出角θがΔθだけ狂うという現象が発生する。また、光束射出 角θを調整して、理想的な光束を設定しようとすると、波面曲率Ｓにも狂いが発 生する。そこで、前記問題を解決するためには、コリメータレンズを、符号３で 示す位置から符号３ａで示す位置にまで移動させると、光束を仮想線Ｑで示す状 態に設定し、その光の射出波面Ｓをフラットに修正することができる。なお、前 記図７および後述する図８に示す例では、マルチダイオードのうちの１つのダイ オードについてのみ説明を行っている。

【００１０】 さらに、図８に示すように、ダイオ―ド１０の取付け位置にΔＹの誤差がある 場合に、そのダイオードを符号１０ａに示す位置にまで移動させることによって 、光束Ｐの射出角θ＋Δθを、正常な光束Ｑの角度θに修正し、その光束の波面 曲率Ｓａをフラットにすることが出来る。

【００１１】 しかしながら、シングルビ―ムダイオ―ドを用いる場合には、光束射出角等の 調整作業を容易に行い得るものの、マルチビ―ムダイオ―ドを用いるレ―ザプリ ンタ―等の装置では、レ―ザ発光装置とコリメ―タレンズとをユニットとして交 換しても、その走査装置における光束射出角と波面曲率とを正確に調整すること が出来ず、書込まれた画像の画質を良好なものとすることが困難であるという問 題があった。

【００１２】 また、レ―ザダイオ―ドの位置が、走査装置の光軸に対して偏った位置に配置 され、コリメ―タレンズの焦点位置が光軸に対して狂いがある場合に、コリメ― タレンズにより平行光線として射出される光束射出角は、コリメ―タレンズによ る光束射出角に対して狂うという問題がある。しかし、前記シングルビ―ムダイ オ―ドの場合のように、コリメ―タレンズを光軸に沿って移動させたりすること によって、それらの全部の条件を１つのコリメ―タレンズにより解決することが 出来ないということになる。

【００１３】 さらに、マルチビ―ムダイオ―ドを用いる画像書き込み装置においては、例え ば、２つのレ―ザ光を所定の間隔を設定した状態で、感光体ドラムに対して２本 の走査線を描くが、その走査線は隣接した線を、次々と描くのではなく、複数本 の線の間隔をおいて描く形式を取っている。したがって、レ―ザ発光装置の２つ のレ―ザダイオ―ドから出力される光の間隔に、２つのレ―ザ光から出力される レ―ザ光の光束射出角の誤差が、拡大された状態で描かれることになり、感光体 ドラムに形成される画像の品質が劣化するという問題が発生する。

【００１４】

【考案の目的】

本考案は、上記したような従来の装置の欠点を解消するもので、コリメ―タレ ンズをズ−ムコリメ−タレンズにより構成することによって、コリメ―タレンズ の焦点距離を任意に調整出来るようにし、マルチビームレーザダイオード間の間 隔に製造誤差があっても、光束射出角と波面曲率とを各々独立に調整出来るよう にする装置を提供することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段および作用】 本考案の画像形成装置の光情報記録装置は、レ―ザ―ビ―ムを出力する半導体 レ―ザ装置、コリメ―タレンズ、光偏向器、結像レンズを用いた画像記録装置に おける走査装置に関する。本考案の装置においては、前記コリメ―タレンズとし て、その焦点距離を連続的に可変にするズ―ムコリメ―タレンズを用いている。

【００１６】 前述したように、ズ―ムコリメ―タレンズを使用することにより、本考案の走 査装置においては、マルチビ―ムダイオ―ドを交換した場合に、マルチビームレ ーザダイオード間の間隔に製造誤差があっても、光束射出角と波面曲率とを各々 独立に調整することが出来る。したがって、本考案の走査装置においては、レ― ザ発光装置のみを単体として交換することが出来、新しいレ―ザ発光装置を装着 するのみで、走査装置に設定されている光学的軸線に対して、レ―ザ発光装置か らの光路を合せることが出来る。さらに、本考案の走査装置においては、マルチ ビ―ムダイオ―ドの製造時に、レ―ザダイオ―ドの間隔等に誤差があった場合で も、走査装置にレ―ザ発光装置を組込んだ後で、その誤差等をズ―ムコリメ―タ レンズにより容易に吸収し、調整することが出来る。

【００１７】

【実施例】

図示された例に従って、本考案の画像形成装置の光情報記録装置の構成を説明 する。図１に示されるように、本考案の実施例においては、前記図５ないし図８ に示されたように、走査装置を構成するレ―ザ発光装置とコリメ―タレンズの関 係を示している。本考案の図１に示される例においては、光の挙動の模式図とし て示すものであり、レ―ザ発光装置に対して複数のレ―ザダイオ―ドを設けるが 、この説明では、その複数のレ―ザダイオ―ドのうち、１つのレ―ザダイオ―ド １０を例にとって説明を行っている。

【００１８】 図示されるように、本考案の走査装置においては、レ―ザ発光装置に対応させ てズ―ムコリメ―タレンズ１５を配置している。そして、前記レ―ザ発光装置の 取り付け位置に対応しない場合に、コリメ―タレンズ１５の焦点距離を調節する ことによって、焦点距離誤差Δｆを任意に吸収し、調整出来るようなものとして 構成している。前記ズ―ムコリメ―タレンズ１５は、一般に用いられているズ― ムレンズの場合と同様に、レンズの焦点距離を任意に変化させ得るように構成さ れたものを用いることが出来る。

【００１９】 そして、前記ズ―ムコリメ―タレンズ１５を用いることによって、レ―ザダイ オ―ド１１の取り付け位置が、ズ―ムコリメ―タレンズの焦点位置が光軸に対し てΔＹだけ狂っている場合に、ズ―ムコリメ―タレンズ１５をΔｆだけ移動させ ることによって、ダイオード１０から射出される光束の方向Ｐを、設定された光 束の方向Ｑに変更するとともに、射出角度θを維持させるように調整することが 可能である。また、ズ―ムコリメ―タレンズから射出されるレ―ザダイオ―ドの レ―ザ光に対して、波面曲率Ｚａをフラットな面Ｚに修正することが出来る。し たがって、本考案の走査装置においては、レ―ザ発光装置のみを交換した場合に 、他のレンズ等に製造誤差等があったり、組立て誤差等があっても、その走査装 置の光軸等の狂いを吸収することが出来る。

【００２０】 前述したような構成を有する本考案の光学系は、図２に示されるような走査装 置に組込まれて構成される。図２に示される走査装置１は、前記図４に示された 走査装置に比較して、コリメ―タレンズに代えてズ―ムコリメ―タレンズ１５を 用いており、感光体ドラム８の手前の部分にシリンダ―ミラ―９を設けているが 、基本的には、コリメ―タレンズに代えてズ―ムコリメ―タレンズを用いること が最も大きな変更点である。

【００２１】 前記走査装置１においては、レ―ザ発光装置２に複数のレ―ザダイオ―ドを設 け、該レ―ザダイオ―ドから出力されるレ―ザ光を、ズ―ムコリメ―タレンズ１ ５により平行集束し、ポリゴンミラ―５の反射面に対して一方向にのみ結像する ように、シリンドリカルレンズ４を介して集光し、該ポリゴンミラ―５を介して 反射される光を、ｆ−θレンズ６とシリンダ―ミラ―９とを介して感光体ドラム ８の表面に偏向走査して、該感光体ドラム８に対して、２つのレ―ザ光Ｒａ、Ｒ ｂの焦点Ｆａ、Ｆｂを結像させ、２本の走査線Ｌａ、Ｌｂを、同時に所定の間隔 をおいて書込むようにしている。

【００２２】 前述したようにして、構成される本考案の走査装置において、そのレ―ザダイ オ―ドから出力される光の挙動は、図３に示されるようになる。図３に示される 例は、走査装置に設定されるレ―ザ光の状態を誇張して示すものであるが、レ― ザ発光装置２の２つのレ―ザダイオ―ド１１、１２から出力されるレ―ザ光Ｒａ 、Ｒｂは、それぞれズ―ムコリメ―タレンズ１５に向けて広がる状態で射出され る。そして、従来のコリメ―タレンズの場合と同様に、前記ズ―ムコリメ―タレ ンズ１５により平行な光線とされ、シリンドリカルレンズ４を介してライン状の 光線に変えられて、ポリゴンミラ―５の反射面に焦点を結ぶようにされる。

【００２３】 また、前記シリンドリカルレンズ４により偏向反射されるレ―ザ光は、ｆ−θ レンズ６を介してシリンダ―ミラ―９の反射面上で光学的軸線に一致する状態と され、シリンダ―ミラ―９に反射されて、感光体ドラム８の表面に対して、各レ ―ザ光Ｒａ、Ｒｂの焦点Ｆａ、Ｆｂがそれぞれ合った状態で、走査線Ｌａ、Ｌｂ が描かれることになる。

【００２４】 前述したように、マルチビ―ムダイオ―ドを用いた走査装置においては、最初 から、レ―ザダイオ―ドの位置が走査装置の光軸に一致していないものであり、 前記図１に示されたように、コリメ―タレンズのみによっては、光束射出角や波 面曲率を調整することが困難であるという宿命を持っている。そこで、本考案の 走査装置においては、従来の固定焦点を持つコリメ―タレンズに代えて、ズ―ム コリメ―タレンズを用いることによって、複数のレ―ザダイオ―ドから出力され る光を、それぞれの光束射出角の狂いの状態に応じてズ―ムコリメ―タレンズに より補正することにより、各々の走査光が所定の角度で平行光線の状態で、シリ ンドリカルレンズに向けて射出されるようにすることが出来る。

【００２５】 なお、前述したようなズ―ムコリメ―タレンズ用いる走査装置は、シングルビ ―ムダイオ―ドを用いる装置にも適用が可能なものであり、それらの走査装置を 装備する画像記録装置は、レ―ザプリンタ―やデジタル方式の電子複写機等の任 意の装置を対象とすることが出来る。

【００２６】

【考案の効果】

本考案の画像形成装置の光情報記録装置は、上記したような構成を有するもの であるから、ズ―ムコリメ―タレンズを使用することにより、本考案の走査装置 においては、マルチビ―ムダイオ―ドを交換した場合に、ズ―ムコリメ―タレン ズに間隔誤差があっても、光束射出角と波面曲率とを各々独立に調整することが 出来る。したがって、本考案の走査装置においては、レ―ザ発光装置のみを単体 として交換することが出来、新しいレ―ザ発光装置を装着するのみで、走査装置 に設定されている光学的軸線に対して、レ―ザ発光装置からの光路を合せること が出来る。さらに、本考案の走査装置においては、マルチビ―ムダイオ―ドの製 造時に、レ―ザダイオ―ドの取り付け間隔等に誤差があった場合でも、走査装置 にレ―ザ発光装置を組込んだ後で、その誤差等をズ―ムコリメ―タレンズにより 容易に調整することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の走査装置の光路の一部を示す説明図で
ある。

【図２】本考案の走査装置の具体例の説明図である。

【図３】図２の走査装置における光の状態の説明図であ
る。

【図４】従来の走査装置の斜視図である。

【図５】シングルビ―ムダイオ―ドの場合の狂いの説明
図である。

【図６】前記図５に示される例での調整作用の説明図で
ある。

【図７】マルチビ―ムダイオ―ドの場合のレ―ザ発光装
置の取り付け位置の誤差の説明図である。

【図８】図７に対応する調整作用の説明図である。

【図中の符号】

１ 走査装置 ２ レ―ザ発光装置 ３ コリメ―タレンズ ４ シリンドリカルレンズ ５ ポリゴンミラ― ６ ｆ−θレンズ ８ 感光体ドラム ９ シリンダ―ミラ― １０〜１２ レ―ザダイオ―ド １５ ズ―ムコリメ―タレンズ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 レ―ザ―ビ―ムを出力する半導体レ―ザ
   装置、コリメ―タレンズ、光偏向器、結像レンズを用い
   た走査装置において、前記コリメ―タレンズとして、そ
   の焦点距離を連続的に可変にするズ―ムコリメ―タレン
   ズを用いることを特徴とする画像形成装置の光情報記録
   装置。