JP2000098277A - 光学ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数の半導体レーザが発する複数のレーザビー
ムによって感光ドラムに静電潜像を書き込むように構成
された光学ユニットにおいて、この光学ユニットを収容
するフレームに熱変形が生じた場合に、レーザビームど
うしの副走査方向の変位量が変化して印字品質の低下を
招くといった事態を回避する。 【解決手段】フレーム４０内に複数の半導体レーザ光源
２１ａ，２１ｂ、レンズ類２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２
３ｂ、ポリゴンミラー３５を備えて構成され、各半導体
レーザ光源２１ａ，２１ｂが発する複数のレーザビーム
２４ａ，２４ｂをポリゴンミラー３５で反射させて感光
ドラム３０上に走査させるための光学ユニット１０であ
って、上記フレーム４０には、このフレーム４０の熱変
形の影響で上記半導体レーザ光源２１ａ，２１ｂが変位
しないようにする光源位置保証手段５０が設けられてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本願発明は、電子写真プロセ
スを利用したプリンタ等において、感光ドラム上にレー
ザビームを走査させて静電潜像を書き込むための光学ユ
ニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の光学ユニットは、密閉状のフレ
ーム内に光源としての半導体レーザ、コリメータレン
ズ、シリンドリカルレンズ、およびポリゴンミラーが配
置されて構成される。コリメータレンズおよびシリンド
リカルレンズによって適正にビーム径を調整されたレー
ザビームは、回転するポリゴンミラーで反射させられ、
感光ドラム表面の所定の母線上を走査させられる。半導
体レーザは、感光ドラムへの１主走査ラインごとに印字
データにしたがった発光強度制御が行われる。感光ドラ
ムは、所定の回転速度で副走査方向に回転する。このよ
うにして、主走査方向の印字データと対応する画像ライ
ンを副走査方向に並べて形成される２次元画像が静電潜
像として感光ドラム上に書き込まれる。なお、このよう
な光学ユニットのためのフレームは、プリンタの重量お
よび材料コストを軽減する等の目的により、樹脂によっ
て形成されるのが通常である。

【０００３】ところで、近年、この種のプリンタの高解
像度化、高速化を進めるために、光学ユニットに光源と
しての半導体レーザを複数配置する構成が採用されるこ
とがある。すなわち、複数のレーザビームにより、同時
に複数ラインの走査を行う。たとえば、２個の半導体レ
ーザを光源として用いるように光学ユニットを構成する
と、ポリゴンミラーの回転速度が同じであっても、感光
ドラムへの静電潜像の形成速度を倍増させることができ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この場合、複数の半導
体レーザは基本的にはフレーム内に同一レベルに並設さ
れ、各半導体レーザから発するレーザビームは、所定の
ビームを傾斜したガラス板を透過させるなどすることに
より、副走査方向に相互に変位させられる。

【０００５】ところで、上記したように、光学ユニット
は樹脂で形成された密閉状のフレームに組み込まれ、そ
して、このようなフレームはプリンタの感光ドラム近傍
に配置されることが多いが、ポリゴンミラーの駆動モー
タの発する熱、あるいは定着器の発する熱等の周囲熱の
影響によってたとえば皿状に撓む変形を来し、これに起
因して複数の半導体レーザの相互の位置レベルが設定位
置に対してずれることがある。そうすると、各半導体レ
ーザの発するビームどうしの副走査方向の間隔に狂いが
生じ、たとえば２本のレーザビームの走査によって２次
元静電潜像を形成する場合、主走査方向にのびる各画像
ラインが副走査方向に等間隔とならず、印字品質が低下
する。

【０００６】本願発明は、このような事情のもとで考え
出されたものであって、複数の半導体レーザが発する複
数のレーザビームによって感光ドラムに静電潜像を書き
込むように構成された光学ユニットにおいて、この光学
ユニットを収容するフレームに熱変形が生じた場合に、
レーザビームどうしの副走査方向の変位量が変化して印
字品質の低下を招くといった事態を回避することをその
課題としている。

【０００７】

【発明の開示】上記の課題を解決するため、本願発明で
は、次の技術的手段を講じている。

【０００８】すなわち、本願発明に係る光学ユニット
は、フレーム内に複数の半導体レーザ光源、レンズ類、
ポリゴンミラーを備えて構成され、各半導体レーザ光源
が発する複数のレーザビームをポリゴンミラーで反射さ
せて感光ドラム上に走査させるための光学ユニットであ
って、上記フレームには、このフレームの熱変形の影響
で上記半導体レーザ光源が変位しないようにする光源位
置保証手段が設けられていることを特徴とする。

【０００９】本願発明によれば、光学ユニットのフレー
ムがポリゴンミラー駆動モータの発する熱、あるいは定
着器の発する熱によって変形しても、フレーム内部に組
み込まれる複数の半導体レーザ光源の位置、とくに相互
のレベルに狂いが生じることが解消ないし軽減される。
その結果、各半導体レーザの発するビームどうしの副走
査方向のピッチ間隔に狂いが生じて感光ドラム上に形成
される２次元静電潜像の主走査方向にのびる各画像ライ
ンが副走査方向に等間隔とならないがために印字品質が
低下するといった従来の問題が解消ないし軽減され、印
字品質を高度に維持することができる。

【００１０】好ましい実施の形態において、上記光源位
置保証手段は、上記フレームに形成される複数箇所の取
付け部のうちの選択された取付け部の近傍に上記半導体
レーザ光源を配置することによって構成される。光源ユ
ニットは、フレームに形成された取付け部を介してプリ
ンタ等の構造部材に支持される。この構造部材は熱の影
響で容易に変形しない程度の剛性をもっているのが通常
である。したがって、フレームにおける取付け部の近傍
に配置される半導体レーザ光源は、取付け部を介して構
造部材による位置保持力が与えられる。その結果、光源
ユニットのフレームが熱変形をおこしても、そのことに
よって半導体レーザ光源の位置、とくに複数の半導体レ
ーザ光源のレベルに狂いが生じることが解消ないし軽減
される。

【００１１】好ましい実施の形態においてはまた、上記
フレームにはさらに、半導体レーザ光源の配置領域を部
分的に囲むようにしてスリットが形成されている。より
具体的には、半導体レーザ光源の配置領域の周囲のう
ち、上記取付け部との境界を除く部分にスリットが形成
される。このようにすれば、フレームにおける半導体レ
ーザ光源配置領域とその他の領域との間の機械的関連が
分断される一方、半導体レーザ光源配置と構造部材に対
する取付け部との間の機械的関連が相対的に強化される
ため、フレームの熱変形の影響が及んで半導体レーザ光
源の位置が狂うといったことをより有効に解消ないし軽
減することができる。

【００１２】好ましい実施の形態においてはさらに、上
記スリットは、弾性部材で覆われている。このように構
成すれば、スリットによる上記した作用を期待すること
ができながら、フレームの防塵性が維持される。

【００１３】本願発明のその他の特徴および利点は、図
面を参照して以下に行う詳細な説明から、より明らかと
なろう。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の好ましい実施形
態を図面を参照しつつ具体的に説明する。

【００１５】図１は、本願発明に係る光学ユニット１０
の一実施形態の平面図、図２は図１のII-II 線に沿う断
面図、図３は図１のIII-III 線に沿う断面図、図４はこ
の光学ユニット１０の原理説明図である。まず、図４に
基づき、この光学ユニット１０の原理を説明する。この
光学ユニット１０は、半導体レーザ光源２１ａ，２１ｂ
から発せられたレーザビーム２４ａ，２４ｂを水平回転
軸３１周りに回転する感光ドラム３０上に走査させるべ
く構成されたものであり、２個の半導体レーザ２１ａ，
２１ｂが水平同一レベルに組み込まれた光源ブロック２
０と、半導体レーザ２１ａ，２１ｂから発するレーザビ
ーム２４ａ，２４ｂを反射させるポリゴンミラー３５
と、ｆθレンズ３６と、シリンドリカルレンズ３７と、
これらのレンズ３６，３７を通過したレーザビーム２４
ａ，２４ｂを感光ドラム３０の表面に向けて反射させる
ミラー３８とを備える。ポリゴンミラー３５が垂直軸周
りに回転するように配置されているために水平面内を進
むレーザビーム２４ａ，２４ｂは、ｆθレンズ３６およ
びシリンドリカルレンズ３７によって感光ドラム３０上
を等速で走査するように光路補正された上、ミラー３８
で反射させられ、感光ドラム３０の所定の母線上に照射
される。なお、光源ブロック２０内には各半導体レーザ
２１ａ，２１ｂと対応させたコリメートレンズ２２ａ，
２２ｂおよびシリンドリカルレンズ２３ａ，２３ｂが配
置され、各半導体レーザ２１ａ，２１ｂから発せられる
レーザビーム径が調整される。また、一方の半導体レー
ザ２１ａのレーザビーム２４ａの光路内には、所定厚み
をもつガラス板２５が傾斜状に配置されており、これに
よって２本のレーザビーム２４ａ，２５ｂに上下方向の
ずれが与えられる（図４(b)参照）。このずれは、たと
えば、感光ドラム３０上に書き込むべき画像の走査ライ
ン間ピッチと対応させられている。

【００１６】そうして、図１ないし図３に示すように、
光源ブロック２０、ポリゴンミラー３５、ｆθレンズ３
６、シリンドリカルレンズ３７、反射ミラー３８等、光
学ユニット１０としての機能を得るための部品は、樹脂
成形によって作製されるフレーム４０内に組み込まれて
ユニット化されている。このフレーム４０は、底板４１
と、四周壁４２とを備える平面視略矩形状をした上部開
放状のフレーム本体４０ａと、このフレーム本体４０ａ
の上面を閉じる蓋体４０ｂとで形成される。フレーム本
体４０ａにはまた、補強リブ４３が適所に立上げ状に形
成されており、全体としての剛性が高められている。な
お、フレーム本体４０ａの底板４１の適部には、反射ミ
ラー３８で反射したレーザビーム２４ａ，２４ｂを感光
ドラム３０に向けて透過させるための透明窓４４が形成
されている。

【００１７】このフレーム４０は、フレーム本体４０ａ
の外面に３箇所延出形成した耳片状の取付け部４５，４
６，４７を介してプリンタ等の構造部材に取付けられ
る。

【００１８】そして、本願発明によれば、フレーム４０
が熱変形をしても複数の半導体レーザ２１ａ，２１ｂの
位置レベルに狂いが生じないか、この狂いを少なくする
ための光源位置保証手段５０が設けられる。この光源位
置保証手段５０は、基本的には、複数の半導体レーザ２
１ａ，２１ｂをフレーム４０に形成した上記取付け部４
５，４６，４７のうちのいずれか１つ４５の近傍に配置
することによって構成される。図に示す実施形態では、
２つの半導体レーザ２１ａ，２１ｂ、これにそれぞれ対
応するコリメートレンズ２２ａ，２２ｂおよびシリンド
リカルレンズ２３ａ，２３ｂを一体搭載する光源ブロッ
ク２０を上記取付け部４５の近傍に配置している。

【００１９】また、図に示す実施形態ではさらに、フレ
ーム４０の底板４１における光源ブロック２０の配置領
域の周囲のうち、上記取付け部４５との境界を除く部分
にスリット５１を形成している。そして、このスリット
５１は、ゴムシート等の弾性部材５２によって下側から
封鎖されている。

【００２０】以上の構成において、２つの半導体レーザ
２１ａ，２１ｂから発せられ、コリメートレンズ２２
ａ，２２ｂ、シリンドリカルレンズ２３ａ，２３ｂを透
過したた２本のレーザビーム２４ａ，２４ｂは、ガラス
板２５によって副走査方向に所定のずれが与えられた状
態で、ポリゴンミラー３５、ｆθレンズ３６、シリンド
リカルレンズ３７、反射ミラー３８を介して、回転する
感光ドラム３０上を印字データにしたがった強弱を与え
られながら走査させられる。たとえば、第１の半導体レ
ーザ２１ａが画像データの奇数ラインを担当し、第２の
半導体レーザ２１ｂが画像データの偶数ラインを担当す
る。このようにして、同時に２ラインの画像データを感
光ドラム３０上に書き込むことができるので、単一のレ
ーザ光源を使用する場合に比較し、感光ドラム３０への
静電潜像形成速度を倍増させることができる。

【００２１】ところで、上記光学ユニット１０を組込む
フレーム４０は、樹脂によって形成されているので、熱
により変形を起こすことが避けがたい。すなわち、剛な
構造部材に３箇所の取付け部４５，４６，４７を介して
固定されたフレーム４０が熱によって膨張しようとする
と、フレーム本体４０ａが上部開放状であるが故に、上
に凹となるように、換言すると皿状に撓み変形しようと
する。この変形がたとえわずかであったとしても、２つ
の半導体レーザ２１ａ，２１ｂの位置レベルに狂いが生
じると、これは、２つの半導体レーザ２１ａ，２１ｂが
担当する画像ライン間ピッチに狂いが生じることを意味
し、印字品質が低下する。たとえば、第１の半導体レー
ザ２１ａが奇数ラインを担当し、第２の半導体レーザ２
１ｂが偶数ラインを担当するとして、両半導体レーザ２
１ａ，２１ｂの位置レベルが狂ってこれらのビーム間ピ
ッチが所定のピッチより拡大してしまうと、２ｎ−１番
目と２ｎ番目（ｎは自然数、以下同じ。）のライン間ピ
ッチが所定より広がる一方、２ｎ番目と２ｎ＋１番目の
ライン間ピッチが所定より狭まり、結局、副走査方向に
並ぶ各画像ライン間ピッチが等間隔ではなくなる。

【００２２】上記構成の光学ユニット１０においては、
フレーム４０に形成される取付け部４５の近傍に光源ブ
ロック２０を配置することによって基本的に形成される
光源位置保証手段５０が設けられている。フレーム４０
の各取付け部４５，４６，４７が支持される構造部材は
熱の影響で容易に変形しない程度の剛性をもっているの
で、光源ブロック２０内の各半導体レーザ２１ａ，２１
ｂは、取付け部４５を介して構造部材による位置保持力
が与えられる。その結果、この光学ユニット１０のフレ
ーム４０が熱変形をおこしても、そのことによって半導
体レーザ光源２１ａ，２１ｂの位置、とくに複数の半導
体レーザ光源２１ａ，２１ｂのレベルに狂いが生じるこ
とが解消ないし軽減される。

【００２３】そして、上記構成の光学ユニット１０にお
いては、上記フレーム４０にはさらに、光源ブロック２
０の配置領域を部分的に囲むようにしてスリット５１が
形成されている。このようにすれば、フレーム４０にお
ける光源ブロック２０の配置領域とその他の領域との間
の機械的関連が分断される一方、光源ブロック２０の配
置領域と構造部材に対する取付け部４５との間の機械的
関連が相対的に強化されるため、フレーム４０の熱変形
の影響が及んで半導体レーザ光源２１ａ，２１ｂの位置
が狂うといったことをより有効に解消ないし軽減するこ
とができる。

【００２４】そうして、上記スリット５１は、ゴム等で
できた弾性部材５２で覆われているので、フレーム４０
の防塵性は保持される。

【００２５】以上のようなことから、本願発明によれ
ば、複数の半導体レーザが発する複数のレーザビームに
よって感光ドラムに静電潜像を書き込むように構成され
た光学ユニットにおいて、この光学ユニットを収容する
フレームに熱変形が生じた場合に、レーザビームどうし
の副走査方向の変位量が変化して印字品質の低下を招く
といった事態を回避することができる。

【００２６】もちろん、この発明の範囲は上述した実施
形態に限定されるものではない。光源として設置される
半導体レーザの数は限定されず、３個以上の半導体レー
ザを設置してこれらから発せられるレーザビームにずれ
を与えておき、同時に３ライン以上づつの書き込みを行
うように構成する場合にも、本願発明を適用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の光学ユニットの一実施形態の平面図
である。

【図２】図１のII-II 線に沿う断面図である。

【図３】図１のIII-III 線に沿う断面図である。

【図４】光学ユニットの原理説明図である。

【符号の説明】

１０ 光学ユニット ２０ 光源ブロック ２１ａ 半導体レーザ ２１ｂ 半導体レーザ ２２ａ コリメータレンズ ２２ｂ コリメータレンズ ２３ａ シリンドリカルレンズ ２３ｂ シリンドリカルレンズ ２４ａ レーザビーム ２４ｂ レーザビーム ２５ ガラス板 ３０ 感光ドラム ３５ ポリゴンミラー ３６ ｆθレンズ ３７ シリンドリカルレンズ ３８ 反射ミラー ４０ フレーム ４０ａ （フレームの）本体 ４０ｂ （フレームの）蓋 ４５，４６，４７（フレームの）取付け部 ５０ 光源位置保証手段 ５１ スリット ５２ 弾性部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C362 AA11 AA42 AA45 AA46 BA57 BA61 BA90 DA04 DA33 2H045 AA01 AG01 BA22 DA02 DA04 DA41

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレーム内に複数の半導体レーザ光源、
   レンズ類、ポリゴンミラーを備えて構成され、各半導体
   レーザ光源が発する複数のレーザビームをポリゴンミラ
   ーで反射させて感光ドラム上に走査させるための光学ユ
   ニットであって、 上記フレームには、このフレームの熱変形の影響で上記
   半導体レーザ光源が変位しないようにする光源位置保証
   手段が設けられていることを特徴とする、光学ユニッ
   ト。
2. 【請求項２】 上記光源位置保証手段は、上記フレーム
   に形成される複数箇所の取付け部のうちの選択された取
   付け部の近傍に上記半導体レーザ光源を配置することに
   よって形成されている、請求項１に記載の光学ユニッ
   ト。
3. 【請求項３】 上記フレームにはさらに、半導体レーザ
   光源の配置領域を部分的に囲むようにしてスリットが形
   成されている、請求項２に記載の光学ユニット。
4. 【請求項４】 上記スリットは、弾性部材で覆われてい
   る、請求項３に記載の光学ユニット。