JP2536711Y2 - レーザビーム走査装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、独立した画像信号で変調される複数のレー
ザ光源と、これと対応する複数の感光体を有し、複数の
レーザ光源より出射されたレーザビームを偏向器により
それぞれ対応する感光体上に走査させ、それぞれの感光
体上に形成される画像を重ね合わせ１つの画像を得るカ
ラー画像形成装置におけるレーザビーム走査装置に関す
る。

〔従来の技術〕

第６図は一般的なカラー画像形成装置の構成図であつ
て、これはブラツク（bk），イエロー（ｙ），マゼンタ
（ｍ）およびシアン（ｃ）の作像系を備え、各色毎のト
ナー像を１枚の記録紙に重ね転写するカラープリンタで
ある。

図において、２は画像処理部であり、bk,y,m,および
ｃ成分の各画像信号を生成する。この画像信号は、レー
ザビーム走査装置１に備わるレーザドライバ（図示せ
ず）に与えられ、レーザドライバは各色成分毎の半導体
レーザ）（図示せず）を駆動する。これにより各半導体
レーザは対応する色成分の画信号で変調されたレーザビ
ーム3bk,3y,3mあるいは3cを出力する。

これらのレーザビームは、図に示してないコリメート
レンズ，シリンドリカルレンズ等を介して、ポリゴンミ
ラー（偏向器）４に入力され、４方向に振り分けられ
る。振り分けられたレーザビーム3bkはｆθレンズ5bkを
透過後、ミラー6bk₁，6bk₂および6bk₃により感光体14bk
に導かれる。

レーザビーム3yはｆθレンズ5yを透過後、ミラー6
y₁，6y₂および6y₃により感光体14yに導かれる。

レーザビーム3mはｆθレンズ5mを通過後、ミラー6
m₁，6m₂および6m₃により感光体14mに導かれる。

レーザビーム3cはｆθレンズ5cを透過後、ミラー6
c₁，6c₂および6c₃により感光体14cに導かれる。

このように振り分けられたレーザビーム３はそれぞれ
の感光体を露光走査する。なお、13は光学ハウジングで
ある。

また、感光体14bkの周囲には帯電チヤージヤ15bk,現
像ユニツト16bkおよび転写チヤージヤ17bk等が、感光体
14yの周囲には帯電チヤージヤ15y,現像ユニツト16yおよ
び転写チヤージヤ17y等が、感光体14mの周囲には帯電チ
ヤージヤ15m,現像ユニツト16mおよび転写チヤージヤ17m
等が、感光体14cの周囲には帯電チヤージヤ15c,現像ユ
ニツト16cおよび転写チヤージヤ17c等がそれぞれ配設さ
れている。

一様に帯電された各感光体14に、各色成分の画信号で
変調されたレーザビーム３が照射されると、各感光体14
に対応する静電潜像が形成される。これらの静電潜像は
各現像ユニツト16により各色成分のトナーで可視化され
る。

一方、所定のタイミングになると、レジストローラ20
は給紙カセツト19aまたは19bより給紙コロ18aまたは18b
により送り出された記録紙を転写ベルト21に向けて送出
する。この記録紙が転写ベルト21に載置されて感光体14
bk,14y,14mあるいは14cの直下を通るとき、それぞれ転
写チヤージヤ17bk,17y,17mあるいは17cにより各色成分
トナー像が転写される。この後、記録紙は定着ユニツト
22において定着処理を受け、排紙ローラ23により排出さ
れる。

第７図はレーザビーム走査装置の斜視図であつて、24
bk,24y,24mおよび24cはレーザユニツトであり、それぞ
れ半導体レーザおよびコリメートレンズを備えており、
それぞれのレーザユニツトからはコリメート（平行）さ
れたビームが出射される。そしてレーザユニツト24bkか
ら出射されたビームは、ミラー25bkにより反射されシリ
ンドリカルレンズ26bkへ、レーザユニツト24yから出射
されたビームは直接シリンドリカルレンズ26yへ、レー
ザユニット24mから出射されたビームは直接シリンドリ
カルレンズ26mへ、またレーザユニツト24cから出射され
たビームはミラー25cにより反射されシリンドリカルレ
ンズ26cへ入射され、それぞれのビームはシリンドリカ
ルレンズの作用によりポリゴンミラー４上に線状に集光
される（ここでポリゴンミラー４は上下に分かれた構成
になつており、ビーム3yおよび3mは上側のポリゴンミラ
ー上に、ビーム3bkおよび3cは下側のポリゴンミラー上
に線状に集光される）。そしてポリゴンミラー４で反射
されたそれぞれのビーム3bk,3y,3m,3cは、上述の説明と
同様に、それぞれのｆθレンズ５を通り、複数回ミラー
６で反射され、それぞれに対応する感光体14bk,14y,14
m,14cに導かれる。

シリンドリカルレンズ26,fθレンズ5,ポリゴンミラー
4,,折り返しミラー６は光学ハウジング13の中に収納さ
れており、また第６図に示すように、光学ハウジング13
には上カバー27,下カバー28が取りつけられ、さらに下
カバー28のビー出射部には防塵ガラス7bk,7y,7m,7cが備
えられており、光学ハウジング13内部は密閉構造になつ
ている。そしてこの光学ハウジング13は図示されていな
い本体の前後側板間に設けられたステー上に固定され
る。

次にレーザビーム走査装置における調整について例を
あげ説明する。

まずウエスト位置の調整の必要性について説明する。

第８図は１本のレーザビームの光学系に関し、光学系
の偏向面と垂直な方向の光束に沿つた断面における展開
図である。上述のように半導体レーザ27から出射された
レーザビームはコリメートレンズ28により平行光束とな
り、シリンドリカルレンズ26によりポリゴンミラー４上
に線状に集光される。そしてポリゴンミラー４で反射さ
れたビーム３はｆθレンズ５によつて感光体14面上に結
像される。

ここで、シリンドリカルレンズ26がΔｌ移動したとす
ると（破線で示した位置まで移動したとすると）、レー
ザビーム３の結線位置はΔＬずれる。すなわち光学系の
係数をａ（ａ＞１）とすると、ΔＬ＝ａ・Δｌとなる。

この係数ａは光学系により異なるが、通常ａ＝10〜20
であり、シリンドリカルレンズ26の位置ずれによりビー
ム３の結像位置が大きくずれる。そのため、シリンドリ
カルレンズ26の位置精度を各部品の精度でおさえること
が難しく、シリンドリカルレンズ26の光軸方向の位置調
整が必要となる。

次に走査線の湾曲の補正の必要性について説明する。

第９図は第８図同様に、光学系の偏向面と垂直な方向
の光束に沿つた断面における展開図、また第10図は感光
体上にレーザビーム走査線の軌跡を示す図である。ここ
で半導体レーザ27、ポリゴンミラー４、ｆθレンズ５が
理想位置にあつた場合、第10図のビーム走査線（ａ）の
ように感光体面上における軌跡は直線となるが、第９図
に破線で示すようにシリンドリカルレンズ26が矢印Ａ方
向に回転したり、ｆθレンズ５が矢印Ｂ方向に移動した
りすると、あるいは図には示さないがビーム光軸が傾い
たり、ポリゴンミラー面が傾いたりすると、第10図のビ
ーム走査線（ｂ）のように軌跡が湾曲する。そしてこの
走査線の湾曲は４本のビームが共に揃つていないと、画
像上で色ずれとなつて現れ画質を低下させてしまう。

そこで、走査線の湾曲を補正するためにシリンドリカ
ルレンズ26またはｆθレンズ５の矢印Ｂ方向の位置調整
が行われる。

第11図はシリンドリカルレンズの斜視図であつて、光
学系によつてはさらにシリンドリカルレンズ26の母線の
傾きにより、感光体面上におけるビーム形状が変わるた
め（ビームスポツト径が大きくなる）、シリンドリカル
レンズ26の矢印Ｃ方向への調整が必要となる場合があ
る。

第12図は光学ハウジングの変形状態の説明図であつ
て、光学ハウジング13は樹脂で一体成形されることがあ
るが、熱伝導率が悪く、ポリゴンモータから発生する熱
が逃げにくく、図示したように変形してしまうことがあ
る。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記従来技術においては第７図に示したように、シリ
ンドリカルレンズ26やｆθレンズ５を４組とも光学ハウ
ジング13の中へ収納する構成であるため、これらの調整
については高精度のものが要求されているが、なかなか
調整が難しく面倒であった。

本考案の目的は、簡単に高い精度で調整できるレーザ
ビーム走査装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、独立した画像信号で変調される複数のレ
ーザ光源と、これと対応する複数の感光体と、前記複数
のレーザ光源より出射されたレーザビームをそれぞれ対
応する感光体上に走査させる偏向器と、副走査断面内に
曲率をもつシリンドリカルレンズおよびレーザビームを
感光体に集光させかつ略等速で走査させるためのｆθレ
ンズを備えたレンズユニットとを有し、それぞれの感光
体上に形成される画像を重ね合わせ、１つの画像を得る
カラー画像形成装置におけるレーザビーム走査装置にお
いて、前記偏向器を支持する光学ハウジング内に少なく
とも２つのケース部材が取り外し可能に設け、前記各ケ
ース部材には前記レーザ光源と前記レンズユニットがそ
れぞれ配設し、各レンズユニットの前記シリンドリカル
レンズとｆθレンズは前記ケース部材に位置調整可能に
取り付けることにより達成される。

〔作用〕

取り付け位置が微調整されるｆθレンズやシリンドリ
ルカルレンズを備えた（例えば２組）レーザレンズユニ
ツトを複数組（例えば２組）光学ハウジング内に設け、
それぞれを独立して取り外し可能としたので、簡単に高
い精度で調整を行うことができる。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図面を参照して説明する。な
お、従来例と同一もしくは同一と見做せる個所には同一
符号を付して重複する説明は省略した。

第１図は本考案によるレーザビーム走査装置の一実施
例の分解斜視図であつて、30はレーザユニツト24bk,24
y、ミラー25bk、シリンドリカルレンズ26bk,26y、およ
びｆθレンズ5bk,5yを支持するケースであり、レーザレ
ンズユニツト34として構成される。

同様に、31はレーザユニツト24m,24c、ミラー25c、シ
リンドリカルレンズ26m,26c、およびｆθレンズ5m,5cを
支持するケースであり、レーザレンズユニツト35として
構成される。

また、同図においてシリンドリカルレンズ26bk,26y,2
6m,26cはそれぞれシリンドリカルレンズホルダ32bk,32
y,32m,32cに支持され、前記シリンドリカルレンズホル
ダ32bk,32yがケース30に、前記シリンドリカルレンズポ
ルダ32m,32cがケース31に取り付けられるようになつて
いる。

そして、前記レーザレンズユニツト34および35はそれ
ぞれの33により、ポリゴンミラー４、折り返しミラー６
が取り付けられている光学ハウジング13に固定される。

第２図は本考案によるレーザビーム走査装置の一実施
例の平面図であつて、36,37,38はケース30および31と光
学ハウジング13の間に設けられたシールであり、このシ
ール36,37,38と共に第６図に示した上カバー27,下カバ
ー28および防塵ガラス7bk,7y,7m,7cを取り付けることに
より、レーザビーム走査装置は密閉される。

第３図は第１図におけるホルダ部の縦断面図、第４図
は同ホルダ部の平面図であつて、これらの図に基づきレ
ンズの位置調整について説明する。

まず、第３図に基づき走査線の湾曲補正の調整方法を
説明する。具体的にはシリンドリカルレンズ26y,26bkを
図中の矢印方向に移動することにより走査線の湾曲を補
正する方法について説明する（bk,yについてのみ示す
が、m,cについても同様の構成となる）。

ここで32bk,32yはそれぞれシリンドリカルレンズ26b
k,26yのホルダ、39,40は調整用のビス、41,42はゴム等
の弾性体（板バネ等でもよい）である。

この構成において、調整ビス39,40を回転することに
よりシリンドリカルレンズ26bk,26yは図中の矢印方向を
弾性体41,42の伸縮により移動する。

なお、走査線の湾曲を補正するために、ｆθレンズ５
を上下方向（第３図の矢印方向）に移動させる方式にし
てもよい。

次に、ビームウエスト位置の調整の一例を第４図に基
づき説明する（m,cについてのみ示すが、bk,yについて
も同様の構成となる）。ここで32m,32cはシリンドリカ
ルレンズ26m,26cのホルダ、44,45,46,47はケース31に設
けられたガイドピン、48,49は調整用の偏心ピンであ
り、偏心ピン48,49を回転することによりホルダ32m,32c
はそれぞれガイドピン44,45,46,47に沿つて図中の矢印
方向に移動し、ビームウエスト位置の調整が行われる。

なお、第４図において43はシリンドリカルレンズ26m
を上下方向に移動させるためのビスである。

第５図は調整治具の一例を示す平面図であつて、50は
治具専用のポリゴンミラー、51,52,53はビーム径，走査
線の湾曲を測定するためのデイテクタである。そして上
記説明のように、レーザ光源および各レンズを１つのユ
ニツト（レーザレンズユニツト34,35）として構成する
ことにより、種々の調整をユニツトレベルで行うことが
できるようになる。

なお、レーザビーム走査装置においてはポリゴンミラ
ーのモータが発熱するため、なるべく放熱性を良くした
方がよい。そこで第１図に示す構成において、ポリゴン
ミラーが取り付けられる光学ハウジング13の材質として
熱伝導率のよいアルミニウム合金等を用いることによ
り、放熱性が良くなり光学ハウジングの温度もそれほど
高くならず、しかも光学ハウジングの温度勾配も小さく
なるため、第12図に示したような光学ハウジングの変形
は生じなくなる。

また、第１図に示す構成においてｆθレンズ５等が取
り付けられるケース30,31は形状が複雑になる上、精度
が要求される。そこでケース30,31の材質として下記に
示すような樹脂を用いることにより成形時間の短縮およ
び精度の確保が図られる。

上記の樹脂材料としては、ガラス繊維強化ポリエステ
ル樹脂やガラス繊維強化ポリカーボネート等があるが、
それらの特性値として、 線膨張係数;3×10^-5〔1/℃〕以下 線膨張係数の異方性1:2以下 のものが望ましい。

また、光学ハウジングの金属材料としては、 熱伝導率;0.2〔cal/cm・sec℃〕以上のものが望まし
い。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、取り付け位置
が微調整されるｆθレンズやシリンドリルカルレンズを
備えた（例えば２組）レーザレンズユニツトを複数組
（例えば２組）光学ハウジング内に設け、それぞれを独
立して取り外し可能としたので、簡単に高い精度で調整
を行うことが可能なレーザビーム走査装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案によるレーザビーム走査装置の一実施例
の分解斜視図、第２図は本考案によるレーザビーム走査
装置の一実施例の平面図、第３図は第１図におけるホル
ダ部の縦断面図、第４図は第１図におけるホルダ部の平
面図、第５図は調整治具の一例を示す平面図、第６図は
一般的なカラー画像形成装置の構成図、第７図は従来例
によるレーザビーム走査装置の斜視図、第８図，第９図
は１本のレーザビームの光学系の説明図、第10図は感光
体上のレーザビーム走査線の軌跡の説明図、第11図はシ
リンドリカルレンズの斜視図、第12図は光学ハウジング
の変形状態の説明図である。 ５……ｆθレンズ、13……光学ハウジング、26……シリ
ンドリカルレンズ、27……半導体レーザ、28……コリメ
ートレンズ、34,35……レーザレンズユニツト。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】独立した画像信号で変調される複数のレー
   ザ光源と、これと対応する複数の感光体と、前記複数の
   レーザ光源より出射されたレーザビームをそれぞれ対応
   する感光体上に走査させる偏向器と、副走査断面内に曲
   率をもつシリンドリカルレンズおよびレーザビームを感
   光体に集光させかつ略等速で走査させるためのｆθレン
   ズを備えたレンズユニットとを有し、それぞれの感光体
   上に形成される画像を重ね合わせ、１つの画像を得るカ
   ラー画像形成装置におけるレーザビーム走査装置におい
   て、 前記偏向器を支持する光学ハウジング内に少なくとも２
   つのケース部材が取り外し可能に設けられ、 前記各ケース部材には前記レーザ光源と前記レンズユニ
   ットがそれぞれ配設され、 各レンズユニットの前記シリンドリカルレンズとｆθレ
   ンズは前記ケース部材に位置調整可能に取り付けられて
   いること、 を特徴とするレーザビーム走査装置。