JP4965942B2 - 光源装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば電子写真プロセスを有するレーザビームプリンタやデジタル複写機等の画像形成装置に好適な光源装置に関するものである。
近年、高速又は高精細な画像を得る為に、複数の感光体上でビーム光を走査する光学走査装置が実用化されている。
光学走査装置について、図14を用いて説明する。なお、図において左右に二つ備えた光学系は同じ走査をするため、以下は図14の右側に書かれた光学走査装置を用いて説明する。
図14のマルチビーム光学走査装置では、光源としての半導体レーザ39C,39Mから出射されたビームは、シリンドリカルレンズ37C,37Mを通り、偏向器に組みつけられたポリゴンミラー31aの異なる面によって走査される。ポリゴンミラー31aによって走査されたビームはそれぞれ走査レンズ32C,32Mを透過し、折り返しミラー33C,33Mによって反射されて、不図示の感光ドラムに結像される。
図14の光学走査装置に用いられる光源装置の例として、例えば特許文献1に記載された、光源である複数の半導体レーザと各々の前記半導体レーザから出射されたレーザ光を略平行光化する複数のコリメータレンズとから構成される光源装置が提案されている。
前記光源装置を図15を用いて説明する。図15に示すように、各々の半導体レーザ39C,39M及びコリメータレンズ203C,203Mを保持するホルダ部材202は、コリメータレンズ支持部225を有している。そして、前記光源装置においては、コリメータレンズ支持部225が、コリメータレンズ203C,203Mの外周に対して、ある特定の円弧領域3箇所でコリメータレンズ203C,203Mをそれぞれ部分的に接着固定している3点支持の構成である。
また低コスト化,コンパクト化を目指した、特許文献2に示すような光学走査装置もある。図16にその光学走査装置を示す。
感光ドラム911〜914等の下部に光学走査装置300を配置しており、光学走査装置300は1枚のポリゴンミラー310に対して両側にそれぞれ2本のビームが入射し、各々の感光ドラム911〜914に露光する方式である。ここで、光学走査装置300は小型化を達成するために斜入射光学系を用いており、レーザ光束は、ポリゴンミラー310の偏向面に対し副走査断面内で斜め方向から入射する光学系である。
図17に前記光学走査装置に用いられる光源装置を示す。
301はレーザホルダで、半導体レーザ302,303を鏡筒保持部301a,301bで保持している。ここで、鏡筒保持部301a,301bは半導体302,303の光路を互いに副走査方向に所定角度θを持って交差するように光軸を傾斜させて設けられている。鏡筒保持部301a,301bの先端部には、半導体レーザから出射したビームを略平行光化するコリメータレンズ306,307に対するコリメータレンズ支持部301e,301fが設けられている。
特開2004−095994号公報 特開2004−271906号公報
上記従来例であげた2つの光学走査装置は各々非常に有効なもので有るが、それぞれコリメータレンズ調整に関して未解決の課題も残されていた。
特許文献1においては、隣り合うコリメータレンズ203C,203Mは、それぞれ図18に示すような3方向から開閉されるチャック230,231によって把持され、調整、接着される。そのため、隣り合うコリメータレンズを同時にクランプするスペースがなく、1つずつ調整する必要があった。
一方、特許文献2においても、2つのコリメータレンズを調整するのは難しい。
この構成は斜入射光学系である。このため、2つのコリメータレンズを1つのスポット観察系で観察しようとすると、スポット観察系上では、それぞれ別の位置に結像してしまい、複数のスポット観察系を用いる、もしくはスポット観察系を移動可能にして、別々に観察するなどの対策が必要である。このように斜入射光学系では、工具規模が大きくなったり、タクトが長くなるなどの課題がある。
これらの要因で、コリメータレンズの2個同時調整は実現が困難だった。
本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、安価かつ高精度にコリメータレンズを複数同時調整可能な光源装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明にあっては、
第1、第2光源と、
前記第1、第2光源にそれぞれ対応して設けられ、前記第1、第2光源それぞれから出射される光が透過する第1、第2コリメータレンズと、
第1コリメータレンズを保持する第1保持部と、前記第2コリメータレンズを保持する第2保持部と、前記第1、第2保持部にそれぞれ設けられ、前記第1、第2コリメータレンズの外周面にそれぞれ対向して配置される一対の接着部と、を備えた保持部、を有し、
前記保持部材は前記第1保持部と前記第2保持部とが一体形成されており、前記第1、第2コリメータレンズ、前記第1、第2コリメータレンズと前記一対の接着部との間に充填された接着剤によってそれぞれ前記第1、第2保持部に固定されている光源装置において、
前記第1、第2コリメータレンズは、前記第2コリメータレンズが前記第1コリメータレンズの光軸方向に略直交する方向に並ぶよう配列され、前記第1、第2保持部がそれぞれ備え前記一対の接着部の全てが、前記第1、第2コリメータレンズ前記配列方向に平行な同一直線上に設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、安価かつ高精度にコリメータレンズを複数同時調整可能な光源装置を提供することが可能となる。
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
図1は、実施例1の光源装置を表す図表である。図1(a)は光源装置をレーザ光出射側から見た図、図1(b)は図1(a)に示す光源装置のA−A断面図、図1(c)はレンズ保持部の拡大図である。
同図において、1は光源保持部材としてのレーザホルダであり、2a,2bは光源としての半導体レーザ、3a,3bは半導体レーザ2a,2bと同数のコリメータレンズである。
レーザホルダ1は、略円筒形状をした光源保持部1a,1bを有しており、その一端に半導体レーザ2a,2bが圧入等の公知の技術によって取り付けられており、他端にコリメータレンズ3a,3bが、後述する接着によって固定されている。なお、図1においては、光源保持部1a,1bは一体に形成されているが、各々独立した円筒形状としても良い。
また、半導体レーザ2aとコリメータレンズ3aと光源保持部1aとからなる光源部の光軸と、半導体レーザ2bとコリメータレンズ3bと光源保持部1bとからなる光源部の光軸が、互いに略平行になるように配置されている。そして、光源保持部1a,1bも略平行に配置されている。また、半導体レーザ2aとコリメータレンズ3aと光源保持部1aとからなる光源部と、半導体レーザ2bとコリメータレンズ3bと光源保持部1bとからなる光源部は、光軸に対して略垂直な同一直線上に配置されている。
光源保持部1a,1bの先端には各半導体レーザ2a,2bから出射された光束を所望のビーム形状に制限する絞り部1c,1dがある。
また、コリメータレンズ3a,3bは、光源保持部1a,1bから突出した接着部としてのレンズ保持部4a〜4dに接着固定されている。なお、レンズ保持部4a〜4dは、光源保持部1a,1bに設けられている。
レンズ保持部4a〜4dは、コリメータレンズ3a,3bにそれぞれ対応する一対のレンズ接着面、すなわち、コリメータレンズ3a,3bの外周面と対向しそれぞれのコリメータレンズを挟み込むようにして接着するための一対のレンズ接着面を有している。ここで、コリメータレンズ3aにレンズ接着面80a,80bが対応し、コリメータレンズ3bにレンズ接着面81a,81bが対応している。そして、レンズ保持部4a〜4dは、コリメータレンズ3a,3bの配列方向に略同一直線上に配置されていることを特徴としている。さらに、レンズ接着面80a,80b,81a,81bは、コリメータレンズ3a,3bのコバ部に対向し、かつコリメータレンズ3a,3bの中心に対して略左右対称であることを特徴とする。さらに、レンズ保持部4a〜4d上には、接着剤の塗布に用いる切り欠き部5a〜5dを有している。
尚、光源保持部1a,1bが図1のように一体で形成される場合には、レンズ保持部4bとレンズ保持部4c,切り欠き部5bと切り欠き部5cは一体となってもよい。これは後述する他の実施例についても同様である。
図2において、6a,6bはレンズ仮置き部である。なお図2(a)はレーザ光出射側から見た図であり、説明のためにコリメータレンズ3a,3bは省略してある。図2(b)は図1(b)に示す断面図を拡大した図であり、図2(b)の左側は、後述の調整工程においてコリメータレンズ3aが称呼位置に配置されている状態、右側はコリメータレンズ3bがレンズ仮置き部6bに置かれている状態である。
レンズ仮置き部6aは、半導体レーザ2aとコリメータレンズ3aで形成される光軸に対して略垂直な平面を持ち、レンズ仮置き部6bは、半導体レーザ2bとコリメータレンズ3bで形成される光軸に対して略垂直な平面を持つ。
尚、レンズ仮置き部6a,6bが形成する平面は、コリメータレンズ3a,3bの称呼位置よりも半導体レーザ側にある。
また、7a,7bはレンズ規制部である。レンズ規制部7a,7bは、コリメータレンズの半径より僅かに大きい内接円82a,82bを形成する壁を持つ。
次に、図1で示した光源装置を搭載する光学走査装置について説明する。
図3は実施例1の光学装置を表す図である。なお、左右に二つ備えた光学系は同じ走査をするため、以下は図3の右側に書かれた光学走査装置を用いて説明する。
1はレーザホルダ,2a,2bは半導体レーザ、3a,3bはコリメータレンズ、8はシリンドリカルレンズ、9はポリゴンミラー、10は複数の走査レンズ、11は複数の折り返しミラー、12は光学箱である。ここで、レーザホルダ1、シリンドリカルレンズ8、ポリゴンミラー9、走査レンズ10、折り返しミラー11は光学箱12に圧入、接着、ネジ締結などの公知の技術によって固定されている。
次に、本光学走査装置の動作について説明する。
半導体レーザ2a,2bはレーザ光束を出射し、コリメータレンズ3a,3bによってこのレーザ光束は平行又は規定の収束若しくは発散光束に変換され、シリンドリカルレンズ8によってポリゴンミラー9の反射面上に結像される。ポリゴンミラー9は回転し、レーザ光束を偏向する。そして、ポリゴンミラー9によって偏向されたレーザ光束は走査レンズ10を通過し、折り返しミラー11で光路変更して、不図示の感光ドラムに結像される。
次に、本実施例の光源装置の調整方法について説明する。
本光源装置は、コリメータレンズ3a,3bの位置をX,Y,Z3軸方向に移動させることによって、半導体レーザ2a,2bとコリメータレンズ3a,3bの光軸調整及びピント調整を行う。
調整手順としては、まずコリメータレンズ3a,3bが、図4(a)に示すように、レンズ規制部7a,7bの内側でレンズ仮置き部6a,6b上に仮置きされる。次に、図4(b)のレーザ光出射側から見た拡大図に示すように、コリメータレンズ3a,3bがY方向に開閉するチャック13,14によって把持される。尚、チャック13,14は不図
示の3軸ステージに連結されており、X,Y,Z3軸方向に移動可能になっている。そして、コリメータレンズ3a,3bは、チャック13,14によって仮置き位置から称呼位置まで光軸方向に移動し、その状態で半導体レーザ2a,2bが発光される。
すると、半導体レーザ2a,2bから出射し、コリメータレンズ3a,3bによって略平行光化されたレーザ光は、不図示のスポット観察系上に結像する。このスポット観察系上のレーザスポットの結像状態を観察しながら不図示の3軸ステージを動かすことによって、コリメータレンズ3a,3bを位置変位させ、光軸調整及びピント調整を行う。
調整終了後、レンズ保持部4a〜4d上の切り欠き部5a〜5dに光硬化型接着剤を塗布し、図4(c)に示すように接着剤硬化用の光を照射して光硬化型接着剤を硬化させる。このようにして、コリメータレンズ3a,3bとレンズ接着面80a,80b,81a,81bを固定して調整を終了する。
尚、光硬化型接着剤は調整前にあらかじめ塗布しておいても良い。
尚、切り欠き部5a〜5dに接着剤を塗布することにより、コリメータレンズ3aとレンズ接着面80a,80b、コリメータレンズ3bとレンズ接着面81a,81bの隙間に接着剤が充填される。
さらに、レンズ接着面80a,80b,81a,81bはコリメータレンズ3a,3bの中心に対して略左右対称であるので、左右均等に接着剤が充填され、接着剤の硬化収縮による変動を抑えることができ、高精度な組立てが実現できる。
本実施例の特徴は、コリメータレンズ3a,3bの調整と接着固定が同時にできることである。本実施例では、レンズ接着面80a,80b,81a,81bが、コリメータレンズ3a,3bの配列方向に略同一直線上に並んでいる。これにより、コリメータレンズ3a,3bの配列方向と略垂直な方向にスペースができる。
したがって、コリメータレンズの配列方向と略垂直な方向に開閉するチャック13,14を用いることにより、図4(b)に示すようにコリメータレンズ3a,3bを同時に把持することが可能となった。それにより、コリメータレンズ3a,3bを同時に調整し、接着固定させることができる。
尚、本実施例では、レンズ接着部形状は平面で描いているが、これに限るものではなく、コリメータレンズの中心に対して略左右対称であれば良いので、図5に示すレンズ接着部15a〜15dのような円弧形状でも良い。尚、これは後述するほかの実施例についても同様である。
尚、本実施例では、レンズ仮置き部は、複数の突起部で構成しているが、半導体レーザとコリメータレンズで形成される光軸に略垂直な平面であれば良いので、図6に示すレンズ仮置き部16a,16bのように1つの突起部でも構わない。また、図7に示すレンズ仮置き部16c,16dのように凹部でも構わない。尚、これは後述するほかの実施例についても同様である。
尚、本実施例では、レンズ規制部は、複数の突起部で構成しているが、コリメータレンズの半径より僅かに大きい内接円を形成する壁を持てば良いので、図7に示すレンズ規制部17a,17bのように1つの突起部でも構わない。尚、これは後述するほかの実施例についても同様である。
尚、本実施例では、半導体レーザとコリメータレンズは2つずつ配置されていたが、これに限るものではない。すなわち、半導体レーザとコリメータレンズからなる光源部が、略同一直線上に配置され、互いの光軸が略平行になるように配置されており、レンズ保持部がコリメータレンズの配列方向と略同一直線上に配置されていれば良い。したがって、複数であれば、半導体レーザとコリメータレンズの数に制限は無く、図8に示すような構成でも構わない。この構成を用いれば、コリメータレンズの配列方向と略垂直な方向にチャックが入るスペースができるので、複数のコリメータレンズを同時に把持することが可能であり、複数同時調整が実現できる。
以上説明したように、本実施例によれば、工具規模やタクトの増大を招くこと無く、コリメータレンズを複数同時調整可能な、安価かつ高精度な光源装置を提供することができる。
図9,図10は、実施例2の光源装置を表す図である。
本実施例では、第1光源部と第2光源部で構成される第1光源群と、第3光源部と第4光源部で構成される第2光源群を有する。ここで、第1光源部は、半導体レーザ52aとコリメータレンズ53aと光源保持部51aとで構成されている。また、第2光源部は、半導体レーザ52bとコリメータレンズ53bと光源保持部51bとで構成されている。また、第3光源部は、半導体レーザ52cとコリメータレンズ53cと光源保持部51cとで構成されている。また、第4光源部は、半導体レーザ52dとコリメータレンズ53dと光源保持部51dとで構成されている。尚、第1光源群において第1光源部の光軸96と第2光源部の光軸97は略平行であり、第2光源群において第3光源部の光軸98と第4光源部の光軸99は略平行である。また、第1光源部と第2光源部は、光軸96(97)に対して略垂直な同一直線上に配置されており、第3光源部と第4光源部は、光軸98(99)に対して略垂直な同一直線上に配置されている。そして、光軸96と光軸98、光軸97と光軸99は、互いに交差するよう配置されている。また、第1光源群の光源部と第2光源群の光源部とは、各々の配列方向が互いに略平行であり(第2光源群を構成する光源部は、第1光源群を構成する光源部の配列方向に略平行に配置されている)、各々の光軸を含む平面が互いに交差している。ここで、半導体レーザ52a〜52dは、光源を構成している。
図10(a)は光源装置をレーザ出射側から見た図であり、図10(b)は光源装置の右側面図である。
51は光源保持部材としてのレーザホルダであり、これら第1,第2光源群を保持する。そして、コリメータレンズ53a〜53dはそれぞれ、光源保持部51a〜51d本体から突出した接着部としてのレンズ保持部54a〜54hに接着固定されている。なお、レンズ保持部54a〜54hは、光源保持部51a〜51dに設けられている。この点について以下に説明する。
レンズ保持部54a〜54dは、コリメータレンズ53a,53bにそれぞれ対応する一対のレンズ接着面を有している。すなわち、レンズ保持部54a〜54dは、コリメータレンズ53a,53bの外周面と対向しそれぞれのコリメータレンズを挟み込むようにして接着するための一対のレンズ接着面を有している。ここで、コリメータレンズ53aにレンズ接着面90a,90bが対応し、コリメータレンズ53bにレンズ接着面91a,91bが対応している。そして、レンズ保持部54a〜54dは、コリメータレンズ53a,53bの配列方向と略同一直線上に配置されていることを特徴としている。さらに、レンズ接着面90a,90b,91a,91bは、コリメータレンズ53a,53bの
コバ部に対向し、かつコリメータレンズ53a,53bの中心に対して略左右対称であることを特徴とする。
レンズ保持部54e〜54hは、コリメータレンズ53c,53dにそれぞれ対応する一対のレンズ接着面を有している。すなわち、レンズ保持部54e〜54hは、コリメータレンズ53c,53dの外周面と対向しそれぞれのコリメータレンズを挟み込むようにして接着するための一対のレンズ接着面を有している。ここで、コリメータレンズ53cにレンズ接着面92a,92bが対応し、コリメータレンズ53dにレンズ接着面93a,93bが対応している。そして、レンズ保持部54e〜54hは、コリメータレンズ53c,53dの配列方向と略同一直線上に配置されていることを特徴としている。さらに、レンズ接着面92a,92b,93a,93bは、コリメータレンズ53c,53dのコバ部に対向し、かつコリメータレンズ53c,53dの中心に対して略左右対称であることを特徴とする。
次に、図9,10で示した光源装置を搭載する光学走査装置について説明する。
図11は、実施例2の光学走査装置を表す図である。
52a〜52dは半導体レーザ、53a〜53dはコリメータレンズ、58はシリンドリカルレンズ、59はポリゴンミラー、60a,60bは複数の走査レンズ、61a,61bは複数の折り返しミラー、62は光学箱である。ここで、レーザホルダ51、シリンドリカルレンズ58、ポリゴンミラー59、走査レンズ60a,60b、折り返しミラー61a,61bは光学箱62に圧入、接着、ネジ締結などの公知の技術によって固定されている。
本実施例の光学走査装置が実施例1と異なる点は、斜入射光学系を採用していることである。
図11(b)の断面図で示すように、本実施例の光学走査装置では、小型化を実現するために、ポリゴンミラー59を出射した後に、折り返しミラー61a,61bで偏向して上下の各光路を分離することにより、不図示の各感光ドラムに露光する。そのため、図11(c)に示すように、レーザ光束は、ポリゴンミラー59の偏向面に対し副走査断面内で斜め方向から入射する。
本実施例の光源装置の特徴を、図12を用いて示す。
70,71,72はスポット観察系、73は通過した平行光をスポット観察系上で結像させる治具レンズである。ここで注目すべきは、コリメータ支持部を、互いの光軸が略平行なコリメータレンズの配列方向に略同一直線上に配置していることである。
仮にコリメータ支持部を、互いの光軸が交差するコリメータレンズの配列方向に略同一直線上に配置したとすると、同時に把持できるのは、互いの光軸が交差するコリメータレンズである。このような互いの光軸が交差するコリメータレンズを1つのスポット観察系で観察しようとすると、それぞれ別の位置に結像してしまい、図12(a)に示すように観察系70上に2つのスポットを結像させることができない。そのため、図12(b)に示すスポット観察系71のように複数のスポット観察系を用いる、もしくはスポット観察系を移動可能にして、別々に観察するなどの対策が必要であり、工具規模が大きくなったり、タクトが長くなるなどの弊害がある。
それに対して、コリメータ支持部を互いの光軸が略平行なコリメータレンズの配列方向
に略同一直線上に配置すれば、互いの光軸が略平行なコリメータレンズを同時に把持できる。図12(c)に示すように互いの光軸が略平行なコリメータレンズならば、1つのスポット観察系上の、同じ位置に結像させることができるので、1つのスポット観察系71で複数のコリメータレンズを同時に観察可能である。
よって、工具規模やタクトの増大を招くことなく、複数のコリメータレンズの調整と接着固定が同時にできる。
よって本実施例では、実施例1の効果に加え、斜入射光学系を用いた光学走査装置に最適な光源装置を安価かつ高精度に提供することを可能にする。
尚、本実施例では、第1光源群,第2光源群ともに半導体レーザとコリメータレンズが2つずつ配置されていたが、これに限るものではない。すなわち、各光源群を構成する半導体レーザとコリメータレンズからなる光源部が、略同一直線上に配置され、互いに略平行になるように配置されており、レンズ保持部が各光源群のコリメータレンズの配列方向と略同一直線上に配置されていれば良い。したがって、複数であれば、各光源群を構成する半導体レーザとコリメータレンズの数に制限は無く、図13に示すような構成でも構わない。この構成を用いれば、互いの光軸が略平行なコリメータレンズを同時に把持できるので、共通の観察系を用いて複数同時調整が実現できる。
実施例1の光源装置を説明する図である。 実施例1のレンズ仮置き部,レンズ規制部を説明する図である。 実施例1の光学走査装置を説明する図である。 実施例1の光源装置の調整方法を説明する図である。 実施例1の光源装置の他の形態を説明する図である。 実施例1の光源装置の他の形態を説明する図である。 実施例1の光源装置の他の形態を説明する図である。 実施例1の光源装置の他の形態を説明する図である。 実施例2の光源装置を説明する図である。 実施例2の光源装置を説明する図である。 実施例2の光学走査装置を説明する図である。 スポット観察系を説明する図である。 実施例2の光源装置の他の形態を説明する図である。 従来例の光学走査装置を説明する図である。 従来例の光源装置を説明する図である。 従来例の光学走査装置を説明する図である。 従来例の光源装置を説明する図である。 従来例の光源装置のコリメータ把持を説明する図である。
符号の説明
1 レーザホルダ
1a,1b 光源保持部
2a,2b 半導体レーザ
3a,3b コリメータレンズ
4a〜4d レンズ保持部
80a,80b,81a,81b レンズ接着面

Claims (5)

  1. 第1、第2光源と、
    前記第1、第2光源にそれぞれ対応して設けられ、前記第1、第2光源それぞれから出射される光が透過する第1、第2コリメータレンズと、
    第1コリメータレンズを保持する第1保持部と、前記第2コリメータレンズを保持する第2保持部と、前記第1、第2保持部にそれぞれ設けられ、前記第1、第2コリメータレンズの外周面にそれぞれ対向して配置される一対の接着部と、を備えた保持部、を有し、
    前記保持部材は前記第1保持部と前記第2保持部とが一体形成されており、前記第1、第2コリメータレンズ、前記第1、第2コリメータレンズと前記一対の接着部との間に充填された接着剤によってそれぞれ前記第1、第2保持部に固定されている光源装置において、
    前記第1、第2コリメータレンズは、前記第2コリメータレンズが前記第1コリメータレンズの光軸方向に略直交する方向に並ぶよう配列され、前記第1、第2保持部がそれぞれ備え前記一対の接着部の全てが、前記第1、第2コリメータレンズ前記配列方向に平行な同一直線上に設けられていることを特徴とする光源装置。
  2. 前記第1、第2コリメータレンズの光軸は互いに平行であることを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
  3. 前記一対の接着部は、前記コリメータレンズの中心に対して対称な接着面を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の光源装置。
  4. 前記第1、第2コリメータレンズの配列方向は、前記第1、第2光源から出射される光が偏向走査される主走査方向に対応する方向に平行な方向であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の光源装置。
  5. 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の光源装置を備え、前記光源装置から出射される光を感光体上で偏向走査して感光体上に潜像を形成することにより感光体上にトナー像を
    形成し、記録材上に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
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