JP3679603B2 - マルチビーム走査装置の光源装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マルチビーム走査装置の光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、プリンタなどの画像形成装置では、一例として、半導体レーザからの光ビームを用いて感光面を走査する構成を備えた走査装置を用いる場合がある。
上記走査装置の一つに、マルチビーム走査装置がある。この走査装置は、共通の光学系を介して複数の発光部からの複数のビームを被走査面に導き、副走査方向に互いに分離した複数のスポットとして集光し、上記光学系に含まれる光偏向器により上記複数ビームを同時に偏向させて上記複数のスポットにより複数ラインを同時走査するようになっている。
【０００３】
図４（Ａ）は、マルチビーム走査装置の一例を示しており、同図において光源装置１０からは２本のビームが同時に放射される。これら２本のビームは共に平行光束であって、シリンドリカルレンズ１２により副走査対応方向（光源から被走査面に至る光路上で副走査方向と対応する方向）に集束され、光偏向器である回転多面鏡１４の偏向反射面の近傍に主走査対応方向（光源から被走査面に至る光路上で主走査方向と対応する方向）に長い線像としてそれぞれ結像する。回転多面鏡１４の偏向反射面において反射したビームは、回転多面鏡１４の等速回転に伴い等角速度的に偏向し、結像機能を有するｆθミラー１６に入射して反射され、ミラー１８により折り返されると樽型トロイダル面を有する長尺トロイダルレンズ２０を透過し、ミラー２２により光路を折り曲げられて被走査面に相当する感光体２４の感光面に対して上記ｆθミラー１６および長尺トロイダルレンズ２０を介してスポット状に集光される。この場合のｆθレンズ１６は、主として変更後の各ビームを主走査方向で結像させ、また長尺トロイダルレンズ２０は、ｆθレンズ１６と協働して各ビームを副走査方向で結像させるようになっている。
【０００４】
上記光源装置１０は、図４（Ｂ）に示すように、２個の半導体レーザから出射されたビームを後述する構成を備えたホルダ６０に支持されているコリメートレンズに相当するカップリングレンズ１０３、１０４によって平行光束とし、ビーム合成手段１０５によって合成するようになっている。
ビーム合成手段１０５は、各カップリングレンズ１０３、１０４からの平行光束の光軸を互いに合致させるための手段であり、半導体レーザ１０１、１０２を各カップリングレンズ１０３、１０４の光軸上に配置することでビームのスポットを被走査面上で互いに重なり合わせる。
【０００５】
図４（Ｂ）において、ビーム合成手段１０５は、１／２波長板１０５１とプリズム１０５２とを一体構造としたものであり、プリズム１０５２は偏向分離膜１０５３を備えている。偏光分離膜１０５３はＰ偏光を透過させ、Ｓ偏光を反射する。
ビーム合成手段１０５は、図５に示す構成を備えたホルダ６０によって支持されるようになっており、図５においてホルダ６０は、板状基部６１と棚状部６２とを備えている。
板状基部６１は４隅にネジ挿通孔ｂ１〜ｂ４が形成され、このネジ挿通孔ｂ１からｂ３（残りの１カ所は図示されず）に挿通されるネジ（図示されず）を介して図示しないケーシングに締結固定されるようになっている。
棚状部６２は、平板状の板状基部６１に対して一体化されている側面視形状アングル状をなす部材で構成され、板状基部６１と一体化されている片部には板状基部６１に至る半導体レーザの取付孔６３、６４が穿設されている。
図５（Ａ）に示すように、棚状部６２において、取付孔６３、６４に圧入される半導体レーザ１０１、１０２（図５（Ｂ）参照）の光軸と平行する張り出し片の上面には、カップリングレンズ１０３、１０４を保持する部分６２１と、ビーム合成手段１０５を保持する部分６２２とが形成されている。
カップリングレンズ１０３、１０４は、保持部分６２１において符号６２１１、６２１２で示す接着領域に塗布された接着剤により棚状部６２に一体化されるようになっている。また、図５（Ａ）において符号６２２１は、ビーム合成手段１０５を接着する領域を示しており、この接着領域６２２１には、図５（Ｂ）に示すように、ビーム合成手段１０５が接着されて固定されるようになっている。 ホルダ部材６０には、図示しないが、ネジ挿通孔ｂ１〜ｂ３に締結されて取り付けられるケーシングが設けられており、このケーシングには、ビーム合成手段１０５とシリンドリカルレンズ１２（図４（Ａ）参照）との間の光軸上に、合成された各ビームの偏光状態を円偏光にするための１／４波長板および合成されたビームを成型するためのアパーチャがそれぞれ配置されている。
【０００６】
このような構成の光源装置１０においては、半導体レーザ１０１、１０２が取付孔６３、６４に圧入され、ビーム合成手段１０５が接着領域６２２１にて半導体レーザ１０１、１０２との光軸位置を調整された上で光硬化性の接着剤、例えば、紫外線硬化樹脂を用いた接着剤により固定される。
次いでビーム成型用のアパーチャＡＰ（図５（Ｂ）参照）を保持溝６２３（図５（Ａ）参照）に差し込んで固定したうえで、カップリングレンズ１０３、１０４を半導体レーザ１０１、１０２の光軸に対して被走査面上で２つのスポットが所望の距離で分離するように位置調整し、紫外線硬化樹脂を用いた接着剤により接着領域６２１１、６２１２に固定するようになっている。
光源装置１０は、カップリングレンズ１０３、１０４の光軸を中心として回転調整可能とされ、回転調整することにより被走査面上で副走査方向でのスポットの分離量を調整して書き込み密度を変化させることができるようになっている。このため、図４に示すように、書き込み密度切り換え信号を入力される角度制御部２６が設けられ、この信号に応じてモータ２８を回転駆動することにより所望の書き込み密度が得られるように、光源装置１０全体を回転させることができるようになっている。
書き込み密度を変化させる書き込み信号は、書き込み制御部３０を介して半導体レーザ駆動部３２（図においてはＬＤ駆動部と表示されている）に出力され、半導体レーザ駆動部３２は、奇数ラインの書き込み信号により半導体レーザ１０１を対象とした発光を変調制御し、偶数ラインの書き込み信号により半導体レーザ１０２を対象とした発光を変調制御する。このような光源装置１０の構成は、本願出願人が先に出願した特願平９−２５６３５２号の明細書に詳細が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記光源装置１０では、半導体レーザ１０１、１０２の取付孔６３、６４の中心とカップリングレンズ１０３、１０４の接着部の中心が一直線上に位置決めされているが、被走査面上でビームを主走査方向および副走査方向に分離してマルチビーム走査における書き込み密度を変化させるために光軸から僅かながらずらして位置調整する必要がある。
ところが、上記構成では、図６に示すように、半導体レーザ１０１、１０２の中心位置Ｓ１、Ｓ２が取付孔６３、６４の穿孔位置によって固定されているために、光軸をずらすには、必然的にカップリングレンズ１０３、１０４の中心位置Ｐ１、Ｐ２を接着領域６２１１、６２１２の中心からずらすことになる。
カップリングレンズ１０３、１０４のずらし量に関しては、上記構成の場合では、被走査面上で主走査方向に２ｍｍ、副走査方向で４２．３μｍの寸法で離されている。この時の光軸のずらし量は、ビームがカップリングレンズ１０３、１０４から出射した後で、主走査方向において±４．５ｍｒａｄ（図６（Ｂ）参照）、副走査方向で±０．３５ｍｒａｄに設定されている。
このため、コリメートレンズ１０２、１０３の接着領域６２１１、６２１２の中心からのずれは、主走査方向において±６８．２μｍ、副走査方向において±５．３μｍとなる。なお、図６では、副走査方向でのずれが主走査方向でのずれに比べて小さいため、副走査方向のずれは省略してある。
一方、光軸のずらし量が０である場合、接着層の厚みを１５０μｍとすると、図６（Ａ）に示すように、カップリングレンズ１０３、１０４の接着層Ａ１、Ａ２の厚みｄ１．ｄ２は、次の通りとなる。
ｄ１＝１５０−６８．２＝８１．８μｍ
ｄ２＝１５０＋６８．２＝２１８．２μｍ
このように、接着層Ａ１、Ａ２の厚みは、約２．７倍程度の差となり、幅に関しては１３６．４μｍも異なる。
【０００８】
上記構成の光源装置１０では、カップリングレンズ１０３、１０４の接着領域６２１１、６２１２において紫外線硬化樹脂からなる接着剤を滴下した後、カップリングレンズ１０３、１０４の位置をコリメート性と光軸の値をモニターしながら調整し、所定の値に達した時点で紫外線を照射して硬化させて接着するようになっているが、紫外線照射時には接着剤が収縮してしまうことから紫外線照射によってコリメート性および光軸の値がずれてしまう。
このため、予めそのずれ量を見込んで調整時での目標値に対応するようにしている。
しかし、カップリングレンズ１０３、１０４の接着領域で接着剤の厚さが異なると、接着剤の収縮量が異なり、ねらい通りのずらし量（オフセット量）がそれぞれ変化してしまうという不具合がある。
しかも、各カップリングレンズ間での接着層Ａ１、Ａ２の厚みが１３６．４μｍもあると、必然的に接着層の厚い方が紫外線照射時のコリメート性、光軸値の変化も大きく、バラツキも大きくなってしまうことにもなる。
さらに、接着層の厚みが異なっていると、外気温度の変化や環境変化などによってもコリメート性や光軸値の変化がカップリングレンズ毎で変わってしまうということもある。
例えば、上記したように、接着層の厚さが約２．７倍もの差があると、厚い方が変化が大きくなる。また、接着層の厚みが同じである場合、各カップリングレンズでの光軸は環境変動によりずれるが、接着剤の収縮量が同じであるために同じ量だけずれ、マルチビームの重要特性であるビームのピッチは相対的にずれない。これに対して接着層の厚さが異なっている場合には環境変動によるずれ量が異なってくるのでビームピッチ自体がずれてしまい、画像の書き込み密度に悪影響を及ぼす結果となる。
このような悪影響は、環境変動に対して画像の色ムラや階調性が変動したり、文字のシャープ性が変化させることになる。
【０００９】
また、アパーチャＡＰ（図５（Ｂ）参照）は、ホルダ部材６０の保持溝６２３（図５（Ａ）参照）に、そして１／４波長板はホルダ部材６０に一体化されているケーシング（図示されず）に対して順次一体化されて組み付けられるが、これら部材は非常に小さい部品であるために、組立性が悪く、組み付け作業に時間がかかってしまう虞がある。
【００１０】
本発明の目的は、上記従来のマルチビーム走査装置の光源装置における問題に鑑み、紫外線照射による接着が行われる接着剤を用いた場合に紫外線照射時あるいは環境変動時でのコリメート性や光軸値のずれ量およびバラツキを防止でき、安定した位置調整を行える構成を備えたマルチビーム走査装置の光源装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、環境変動によるビームピッチの変動を防止して環境変動による画像の劣化を防止することができる構成を備えたマルチビーム走査装置の光源装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の別の目的は、アパーチャや１／４波長板などの小さな部品の組立性を改善して組み付けに要する時間を短縮することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、請求項１記載の発明は、複数の半導体レーザおよび各半導体レーザに対応したコリメートレンズと、これら半導体レーザとコリメートレンズとを一体的に調整保持するホルダ部材とを備え、上記半導体レーザは上記ホルダ部材に圧入されて設けられ、上記コリメートレンズはコバ部の一部が上記ホルダ部材に対して位置調整されながら接着固定される構成を備えたマルチビーム走査装置の光源装置において、上記半導体レーザは、予め光軸ずらし量に対応させて相対的にずらした状態で上記ホルダ部材に圧入されて設けられ、上記ホルダ部材に対する上記コリメートレンズの接着領域は各コリメートレンズ間で接着層の厚みが同一に設定されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のマルチビーム走査装置の光源装置において、上記ホルダ部材には、ビーム合成手段が一体的に固設され、該ビーム合成手段には、各ビームを共通に成形するためのアパーチャが一体的に接着されていることを特徴としている。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１記載のマルチビーム走査装置の光源装置において、上記ホルダ部材にはビーム合成手段が一体的に固設され、該ビーム合成手段には、各ビームの偏光状態を直線偏光から円偏光に変換するための１／４波長板が接着されていることを特徴としている。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項１記載のマルチビーム走査装置の光源装置において、上記ホルダ部材にはビーム合成手段が一体的に固設され、該ビーム合成手段には各ビームを共通に成形するためのアパーチャと、各ビームの偏光状態を直線状態から円偏光に変換するための１／４波長板とがそれぞれ接着されていることを特徴としている。
【００１７】
【実施例】
以下、図示実施例により、本発明の詳細を説明する。なお、図１以降の図において、図５以下に示した構成部品と同じものに関しては同符号で示す。
図１は、本発明実施例によるマルチビーム走査装置の光源装置におけるホルダ（便宜上符号６０’を用いる）の正面図であり、同図において、符号６１’は、図５に示した板状基部に相当し、符号６２’は、図５に示した棚状部に相当している。但し、本実施例では、棚状部６２’の構成として、図５（Ａ）に示したようなアパーチャ用の保持溝６２３が設けられていない。
棚状部６２’は、平板状の板状基部６１’に対して一体化されている側面視形状がアングル状をなす部材で構成され、板状基部６１’と一体化されている片部には板状基部６１’に至る半導体レーザの取付孔６３’、６４’が穿設されている。
図１（Ａ）に示すように、棚状部６２’において、取付孔６３’、６４’に圧入される半導体レーザ１０１、１０２（図１（Ｂ）参照）の光軸と平行する張り出し片の上面には、カップリングレンズ１０３、１０４（図５（Ｂ）参照）を保持する部分（便宜上、図５に示した符号６２１で示す）が形成されている。
図１において、半導体レーザ１０１、１０２の取付孔６３’、６４’は、図１（Ｂ）に示すように、中心位置が、カップリングレンズ１０３、１０４（図５参照）の接着領域（図５（Ａ）における符号６２１１、６２１２に相当）の中心を基準として、主走査方向での光軸が±４．５ｒａｄとなるように、相対的にずらして穿孔されている。副走査方向においても同様にずらされているが、微小なずらし量であるために図では省略されている。
つまり、図６に示したように、カップリングレンズ１０３、１０４の接着領域６２１１、６２１２での中心位置（図６において、符号Ｐ１、Ｐ２で示した位置）をずらすのではなく、半導体レーザ１０２，１０３の中心位置Ｓ１’、Ｓ２’を予めずらしておく。
【００１８】
一方、ホルダ部材６０の棚状部６２は、図２に示すように、上記構成を有する半導体レーザ１０１、１０２の取付孔６３’、６４’を有する片部と直角に張り出す保持用凹部（便宜上、図５において用いた符号６２２で示す）を備えており、その上面には、後述するビーム合成手段１０５’を固定するための接着領域６２２１が設けられている。
ビーム合成手段１０５’には、図３に示すように、プリズム１０５２における偏光分離膜１０５３と対応する共通のビーム出射側に１／４波長板８０が接着されて一体化されている。この１／４波長板８０の外表面には、アパーチャＡＰが接着されている。
【００１９】
本実施例は以上のような構成であるから、光源装置１０の組立に際しては、まず、カップリングレンズ１０３、１０４用の接着領域６２１１、６２１２に対して紫外線硬化樹脂からなる接着剤を滴下し、カップリングレンズ１０３、１０４の接着位置をカップリングレンズ１０３、１０４のコリメート性および光軸の値をモニターしながら調整し、これらパラメータが所定の値以下になったところで紫外線を照射して接着剤を硬化させ、カップリングレンズ１０３、１０４を接着領域６２１１、６２１２に固定する。
一方、このカップリングレンズ１０３、１０４に対して半導体レーザ１０１、１０２は、取付孔６３’、６４’の中心位置が予め光軸ずらし量に対応させてずらしてあるので、カップリングレンズ１０３、１０４の光軸に対してずれた状態で圧入される。カップリングレンズ１０３、１０４に対する接着層Ａ１’、Ａ２’の厚みｄ１、ｄ２は、予め、半導体レーザ１０１、１０２が光軸ずらし量に対応させてずらされているので、図１（Ａ）に示すように、ｄ１＝ｄ２＝１５０μｍとすることができ、均一な厚みを持たせることができる。
このため、接着層の厚みが異なる場合に生じる紫外線照射時での収縮量のバラツキが抑 えられることになり、コリメート性や光軸値のずれが抑止され、しかも、環境変動によるビームピッチへの悪影響も防止される。
【００２０】
ビーム合成手段１０５’をホルダ部材６０の保持部分６２１に接着する際には、予め、ビーム合成手段１０５’と一体化されている１／４波長板８０およびアパーチャＡＰが共に接着されることになる。これにより、従来、別工程で組み付けられていた１／４波長板８０およびアパーチャＡＰは、ビーム合成手段１０５’の組み付け時に同時に組み付けられることになる。
【００２１】
【発明の効果】
以上の実施例からも明らかなように、請求項１記載の発明によれば、コリメートレンズに相当するカップリングレンズの接着層厚が各カップリングレンズ同士で同一となるように、半導体レーザの取付孔の位置をずらして構成したので、紫外線照射時での接着層での収縮量の変化を均一化できるので、収縮量の変化によって生じるコリメート性の変化、光軸値のずれおよびバラツキを防止することができる。しかも、環境変動により各レンズ間でずれ量が異なってしまうのを防止することができるので、環境変動の影響を受けても各レンズ同士の位置調整を正確に実行することができ、これによって、ビームピッチの変動や画像のシャープ性の低下などの画像劣化を未然に防止することが可能になる。
【００２２】
請求項２乃至４記載の発明によれば、アパーチャ、１／４波長板がホルダ部材にビーム合成手段に直接一体化されているので、ビーム合成手段をホルダ部材に固設する作業と同時に上記アパーチャＡ呼び１／４波長板がホルダ部材に一体化され、アパーチャおよび１／４波長板を個別に組み付けることが不要となり、１工程でアパーチャおよび１／４波長板を組み付けることができる。これにより、アパーチャおよび１／４波長板と組み付け工数が低減でき、微小部品の組み付け工程を簡略化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明実施例による光源装置の構成を説明するための平面図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は、（Ａ）中、符号（Ｂ）で示す方向の矢視断面図である。
【図２】 本発明実施例による光源装置に用いられるホルダ部材を示す斜視図である。
【図３】 図２中、符号（３）で示す方向の矢視断面図である。
【図４】 マルチビーム走査装置の概要を説明するための模式図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）に示したマルチビーム装置に用いられるビーム合成手段の構成を説明するための斜視図である。
【図５】 図４に示したマルチビーム走査装置に用いられる光源装置のホルダ部材を説明するための図であり、（Ａ）はホルダ部材の斜視図、（Ｂ）は（Ａ）中、符号（Ｂ）で示す方向の矢視断面図である。
【図６】 図５に示したホルダ部材におけるコリメートレンズの位置調整状態を説明するための図であり、（Ａ）はホルダ部材の正面図、（Ｂ）は（Ａ）中、符号（Ｂ）で示す方向の矢視断面図である。
【符号の説明】
１０ 光源装置
６０ ホルダ部材
６３、６４ 半導体レーザの圧入部に相当する取付孔
８０ １／４波長板
１０１，１０２ 半導体レーザ
１０３，１０４ コリメートレンズに相当するカップリングレンズ
１０５ ビーム合成手段
ＡＰ アパーチャ

Claims (4)

1. 複数の半導体レーザおよび各半導体レーザに対応したコリメートレンズと、これら半導体レーザとコリメートレンズとを一体的に調整保持するホルダ部材とを備え、上記半導体レーザは上記ホルダ部材に圧入されて設けられ、上記コリメートレンズはコバ部の一部が上記ホルダ部材に対して位置調整されながら接着固定される構成を備えたマルチビーム走査装置の光源装置において、
   上記半導体レーザは、予め光軸ずらし量に対応させて相対的にずらした状態で上記ホルダ部材に圧入されて設けられ、上記ホルダ部材に対する上記コリメートレンズの接着領域は各コリメートレンズ間で接着層の厚みが同一に設定されていることを特徴とするマルチビーム走査装置。
2. 請求項１記載のマルチビーム走査装置の光源装置において、
   上記ホルダ部材には、ビーム合成手段が一体的に固設され、該ビーム合成手段には、各ビームを共通に成形するためのアパーチャが一体的に接着されていることを特徴とするマルチビーム走査装置。
3. 請求項１記載のマルチビーム走査装置の光源装置において、
   上記ホルダ部材にはビーム合成手段が一体的に固設され、該ビーム合成手段には、各ビームの偏光状態を直線偏光から円偏光に変換するための１／４波長板が接着されていることを特徴とするマルチビーム走査装置。
4. 請求項１記載のマルチビーム走査装置の光源装置において、
   上記ホルダ部材にはビーム合成手段が一体的に固設され、該ビーム合成手段には各ビームを共通に成形するためのアパーチャと、各ビームの偏光状態を直線状態から円偏光に変換するための１／４波長板とがそれぞれ接着されていることを特徴とするマルチビーム走査装置の光源装置。

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