(57)【要約】【課題】小型で安価かつ高精細な記録画像を提供できる走査光学装置を実現すること。【解決手段】マルチビーム光源ユニットと該マルチビーム光源ユニットにより発光されたレーザ光を偏向する回転多面鏡と該回転多面鏡を回転駆動するモータと前記マルチビーム光源ユニットから出射したレーザ光束を前記回転多面鏡の反射面に線状に結像するシリンドリカルレンズと該シリンドリカルレンズと前記回転多面鏡の間に配置されレーザ光束の光束幅を制限する開口絞りと前記回転多面鏡によって偏向走査されたレーザ光を被走査面上に集光する結像光学系と前記光学系等とを有する走査光学装置において、前記開口絞りが前記光学箱に一体に形成されており、かつ光軸方向において二つ以上に分割されてお互いに近接した位置に配置されていることを特徴とする。【選択図】        図１
2004317724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーザ光束を発するマルチビーム光源ユニットと、該マルチビーム光源ユニットにより発光されたレーザ光を偏向する回転多面鏡と、該回転多面鏡を回転駆動するモータと、前記マルチビーム光源ユニットから出射したレーザ光束を前記回転多面鏡の反射面に線状に結像するシリンドリカルレンズと、該シリンドリカルレンズと前記回転多面鏡の間に配置されレーザ光束の光束幅を制限する開口絞りと、前記回転多面鏡によって偏向走査されたレーザ光を被走査面上に集光する結像光学系と、前記マルチビーム光源ユニットと前記回転多面鏡と前記モータと前記シリンドリカルレンズと前記開口絞りと前記結像光学系とを収容する光学箱とを有する走査光学装置において、前記開口絞りが前記光学箱に一体に形成されており、かつ光軸方向において二つ以上に分割されていることを特徴とする走査光学装置。
【請求項２】
前記分割された開口絞りは、一方がアーチ形状、他方がＵ字形状に分割されており、互いに正対した側壁面に前記レーザ光束の幅を制限する形状を形成していることを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレ−ザビ−ムプリンタやレ−ザファクシミリ等の画像形成装置に用いられる走査光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画像形成装置に使用される走査光学装置では、複数のレーザ光束を同時に書き込む方式を採用して記録速度を上昇させている。例えば特許第２５２４５６７号では以下のような走査光学装置が提案されている。図２は走査光学装置の構成図を示しており、複数の発光点を有する半導体レーザ光源１ａ、１ｂの前方の光路上には、コリメータレンズ２、シリンドリカルレンズ３、開口絞り４、回転多面鏡５が順次に配列され、回転多面鏡５の反射方向の光路上には、Ｆθレンズ６、感光体ドラム７が配列されている。また、感光体ドラム７の有効画像領域外で偏向走査されるレーザ光束の一部の光路上には同期検知用光学系８と同期検知規制部９と同期検知器１０が設けられている。
【０００３】
複数の発光点を有する半導体レーザ光源１ａ、１ｂから発せられたレーザ光束は、それぞれコリメータレンズ２によって平行光束または収束光束に変えられ、その光束が開口絞り４で整形され、シリンドリカルレンズ３によって回転多面鏡５上に線状に結像する。そして、このレーザ光束は回転多面鏡５を図示しないモータにより回転させることによって偏向され、Ｆθレンズ６によって感光体ドラム７上に結像走査される。回転多面鏡５の回転によって、感光体ドラム７においては光束による主走査が行われ、また感光体ドラム７がその円筒の軸線まわりに回転駆動することによって副走査が行われる。このようにして感光体の表面には静電潜像が形成される。
【０００４】
このような走査光学装置においては、複数の光源１ａ、１ｂを副走査方向に縦に並べて配置すると、感光体ドラム７上で副走査方向における各々の線の間隔が記録密度よりも大幅に開いてしまう。このために通常は複数の光源１ａ、１ｂを斜めに配置し、その傾斜角度を所定の値に調整することによって感光体ドラム７上の副走査方向における各線の間隔を記録密度に合わせて正確な調整を行っている。
【０００５】
Ｆθレンズ６は、回転多面鏡５において反射される光束が感光体ドラム７上においてスポットを形成するように集光され、またスポットの走査速度が等速に保たれるように設計されている。このようなＦθレンズ６の特性を得るために、Ｆθレンズ６は球面レンズもしくはトーリックレンズ６ａとトーリックレンズ６ｂの２つのレンズで構成されている。
【０００６】
また、偏向されたレーザ光束の一部は画像領域外の部分を利用して、同期検知用光学系８を介して同期検知規制部９を通過した後、同期検知器１０に導かれて検知され、書き出し位置調整が行われる。同期検知規制部９は前記Ｆθレンズ６などを収容する図示しない光学箱に一体に形成されている。
【０００７】
図２において、発光点１ａから出射したレーザ光束は、Ｌ１のような経路をたどり、感光体ドラム７上のＡの位置に結像される。このとき、発光点１ｂから出射したレーザ光束はＬ３のようになり、Ａに対して走査方向（矢印Ｓの方向）のやや後方の位置Ｂに結像される。その後、回転多面鏡５が矢印Ｃの方向に微少角度回転し、レーザ反射面５０が５１に至ったときに回転多面鏡５によって偏向されたレーザ光束はＬ２のようになり、結像点ＢがＡの位置に移動する。
【０００８】
図２に示すように、レーザ光束Ｌ１とＬ２はレーザ反射面５０に至ったときには間隔ｈだけ離隔している。故に、光源に２ビームレーザを用いる場合、レーザ反射面５０における各レーザ光束の反射位置は間隔ｈだけずれるので、シングルビームレーザを用いる場合と比較してレーザ反射面を広くしなければならない。すなわち回転多面鏡５の外接円直径が大きくなるので走査光学装置が大型化してしまう。ここで、レーザ光束Ｌ１とＬ２は、開口絞り４の位置で交差しているため、開口絞り４が回転多面鏡５に近付くほど間隔ｈは狭くなる。そこで回転多面鏡５近傍に開口絞り４を配置して、回転多面鏡５の大型化を防止している。
【０００９】
また、図２において、例えば走査光学装置と感光体ドラムの相対位置がずれ、感光体ドラム７が７ａの位置にずれたとする。この場合、発光点１ａ、１ｂから出射したレーザ光束Ｌ１、Ｌ２は感光体ドラム７ａ上で間隔ｈ２だけ離間して結像されることになる。本発明では、この主走査方向の結像点のずれを主走査ドットずれと称する。主走査ドットずれ量のｈ２は、開口絞り４を回転多面鏡５に近付け間隔ｈを小さくすることによって、レーザ光束Ｌ１、Ｌ２の成す角αを小さくして抑えることができる。
【００１０】
以上述べたように、開口絞り４から回転多面鏡５の反射面までの距離が短い構成であるほど望ましい。
【００１１】
更に、レーザ反射面５０に入射するレーザ光束Ｌ１、Ｌ２の主走査方向の位置は、開口絞り４の光軸方向と垂直方向（矢印Ｅ方向）の位置で決まる。開口絞り４が光学箱と別体の場合、開口絞り４は光学箱に位置決めされネジなどの固定手段によって光学箱に固定される。その際、開口絞り４と光学箱の間には位置決めガタが生じ、開口絞り４を光学箱に高精度に位置決めすることが難しいため、レーザ反射面５０はそのガタ分広く必要となり回転多面鏡５は大型化してしまう。そこで、光学箱と開口絞り４を一体化すれば、開口絞り４を光学箱へ取付ける際の位置決めガタが生じないため、開口絞り４を別部品で取付ける場合と比較して、開口絞り４を回転多面鏡５に対して高精度に配置することができる。よって回転多面鏡５の大型化を防ぐことができる。また、開口絞り４を光学箱に一体に形成すれば部品点数増加に伴うコストアップを防ぐこともできる。したがって開口絞り１４は光学箱に一体成型することが望ましい。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来技術によれば、光学箱の材質は樹脂で射出成形金型で成型されており、金型が開閉する方向は光路の進行とは直角になるため、開口絞り４を光学箱に一体成型するためには、絞り部がアンダーカット形状となるため、金型においてスライド機構を用いなければならない。そのため次のような欠点がある。
【００１３】
アンダーカット部は、金型に入れ子を盛込み、傾斜ピンなどを用いてその入れ子を金型の開閉方向と垂直方向にスライドさせることによってアンダーカット抜きを行う。そのためにはスライドスペースが必要となるが、傾斜ピンの強度を考えると、入れ子の大きさとアンダーカットを抜くストローク分を考慮して、最低でもおよそ８ｍｍ（スライド方向と垂直方向）×９ｍｍ（スライド方向）ぐらいのスライドスペースが必要となる。またスライドスペースには凹凸形状は不可であり、一面で構成されていなければならない。
【００１４】
近年の画像形成装置の小型化に伴う走査光学装置の小型化により、開口絞り４の周辺における光学部品は開口絞り４に近接して配置されるため、上記スライドスペースを確保することが困難となっている。したがって、開口絞り４を光学箱に一体で形成することが難しく、別部品で構成しなければならないという問題点が存在する。
【００１５】
本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、光学箱に一体形成する開口絞り４の成型にスライドスペースを必要としない構成を提案し、小型で安価かつ高精細な記録画像を提供できる走査光学装置を実現することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため本発明の走査光学装置は、複数のレーザ光束を発するマルチビーム光源ユニットと、該マルチビーム光源ユニットにより発光されたレーザ光を偏向する回転多面鏡と、該回転多面鏡を回転駆動するモータと、前記マルチビーム光源ユニットから出射したレーザ光束を前記回転多面鏡の反射面に線状に結像するシリンドリカルレンズと、該シリンドリカルレンズと前記回転多面鏡の間に配置されレーザ光束の光束幅を制限する開口絞りと、前記回転多面鏡によって偏向走査されたレーザ光を被走査面上に集光する結像光学系と、前記マルチビーム光源ユニットと前記回転多面鏡と前記モータと前記シリンドリカルレンズと前記開口絞りと前記結像光学系とを収容する光学箱とを有する走査光学装置において、前記開口絞りが前記光学箱に一体に形成されており、かつ光軸方向において二つ以上に分割されていることを特徴とする。
【００１７】
前記分割された開口絞りは、一方がアーチ形状、他方がＵ字形状に分割されており、互いに正対した側壁面に前記レーザ光束の幅を制限する形状を形成しているとよい。
【００１８】
上述の構成を有する走査光学装置は、開口絞りを形成するためのスペースが大幅に縮小できるため、走査光学装置の小型化に対応できる。走査光学装置が小型化しても開口絞りを光学箱に一体に形成できるため開口絞りを別部品にする必要がなく、かつ回転多面鏡の大型化による走査光学装置の大型化を防止できる。また、金型に開口絞り形成のためのスライド機構が必要ないため、金型が複雑にならず成型の信頼性を上げることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
（第１の実施例）
図１、図３、図４、図５は第１の実施例による走査光学装置の構成図等であり、図１は斜視図、図３は開口絞りの部分拡大図、図４は開口絞りにおけるレーザ光束の状態図、図５は開口絞りの主走査断面図である。
【００２１】
まず、図１の走査光学装置の斜視図を用いて、本実施例の走査光学装置の実施例を記述する。半導体レーザ光源１１ａからレーザ光が出射され、コリメータレンズ１２によってレーザ光を平行光または収束光として、シリンドリカルレンズ１３によって副走査方向のみ収束し、開口絞り１４を通って光束幅が制限されて、回転多面鏡１５の偏向反射面上において主走査方向に長く伸びる焦線状に結像する。そして回転多面鏡１５によって反射され偏向走査された光束は、ｆθレンズ１６によって感光体ドラム上にスポット状に集光して一定速度で走査される。複数の光源を有する半導体レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光束は、回転多面鏡１５で反射され画像領域に入る前に同期検知用光学系（ＢＤレンズ）１７に入射し、同期検知規制部１８を主走査方向に通過して同期検知器１９で検知される。同期検知は各レーザ光束それぞれについて独立に行い、その検知信号から所定の遅延時間後を主走査方向の書き出し開始位置とする。
【００２２】
本実施例に用いられる半導体レーザ光源１１ａは、複数の発光点を光軸Ｌに直交する面にアレイ状に配置され、発光点からは複数本のレーザ光が同時に出射されるようになっている。また、光軸Ｌは複数のレーザ光の仮想中心軸であり、半導体レーザ光源１１ａは光軸Ｌとレーザホルダ１１ｂとが同心になるようにレーザホルダ１１ｂに圧入されている。半導体レーザ光源１１ａの複数の発光点を副走査方向に縦に並べて配置すると、感光体ドラム上で副走査方向において各々の線の間隔が記録密度よりも大幅に開いてしまう。このために通常は複数の発光点を斜めに配置し、その傾斜角度を所定の値に調整することによって、感光体ドラム上の副走査方向における各線の間隔を記録密度に合わせて正確な調整を行っている。具体的には、半導体レーザユニット１１を光学箱２０に取り付ける際に、半導体レーザユニット１１を光軸Ｌの回りに回転調整することにより、感光体ドラム上に走査される複数本のレーザ光束の副走査方向間隔を所定の間隔に調整する。
【００２３】
図３に開口絞り１４の部分拡大図を示す。開口絞り１４は、２つのＵ字形状を有する部材からなっており、アーチ状突起部１４ａとＵ字状突起部１４ｂから構成されている。レーザ光束進行方向から見たＦ矢視図において、所定の開口絞り１４の形状が形成されていることが分かる。アーチ状突起部１４ａとＵ字状突起部１４ｂは光学箱２０に一体に成型されており、アーチ状突起部１４ａはアンダーカット形状とならないように下部にアンダーカット逃げ用の穴が光学箱にあいている。
【００２４】
開口絞りの位置は具体的には所定の稜線の位置で決まり、アーチ状突起部１４ａにおいては１４ｃ、Ｕ字状突起部１４ｂにおいては１４ｄが絞りの位置となる。図４に示すように半導体レーザユニットから出射された複数のレーザ光束Ｌ８、Ｌ９は開口絞り１４ｃの位置で交差している。そのため、絞り１４ｃと１４ｄの光軸方向の距離が離れているとレーザ光束の断面形状（スポット形状）が歪む恐れがある。図４のＧ−Ｇ断面でレーザ光束Ｌ８のスポット形状について説明すると、絞り１４ｃで制限されたレーザ光束Ｌ８が絞り１４ｄに到達したときは、レーザ光束Ｌ８の光軸が絞り１４ｄの光軸方向の中心と、距離ｔだけ離れている。したがって、スポット形状が所望の楕円形状にならなく、歪に主走査方向に歪んだ形となる。距離ｔが大きいほどスポット形状は歪になるが、距離ｔは絞り１４ｃと１４ｄの光軸方向の距離ｄが大きい程、大きな量となる。距離ｔと距離ｄの関係式は、光軸Ｌとレーザ光束Ｌ８との成す角度をβとすると、ｔ＝ｄ×ｔａｎ（β）で表すことができる。ゆえに、スポット形状が歪まないように開口絞り１４ｃと１４ｄの距離はなるべく近接した位置に配置するのが望ましい。しかしながら、開口絞り１４ｃと１４ｄの光軸方向における距離は、理想的にはあいてないことが良いが、実際には、開口絞り部を形成する金型の強度を確保するために、距離ｄは３ｍｍ程度あいていることが望ましい。したがって例えば、角度βを０．１５°、距離ｄを３ｍｍとすると、スポット形状のずれ量ｔは、約８μｍ（＝３×ｔａｎ０．１５°）となる。絞り１４ｄにおけるスポット径は例えば２ｍｍ程度であるため、この程度のスポット形状のずれ量なら問題ない。つまりスポット形状のずれ、金型強度の両方を考慮すると、絞り１４ｃと１４ｄの光軸方向における距離ｄは３ｍｍ程度にするのが適当である。
【００２５】
アーチ状突起部１４ａにおいて、絞り１４ｃはＵ字状突起部１４ｂ側に設けたが、アーチ状突起部１４ａに入射するレーザ光束Ｌ４はアーチ状部１４ｅに当たって、所定のレーザ光束Ｌ５以外に迷光Ｌ６、Ｌ７を発生する。迷光Ｌ６、Ｌ７が回転多面鏡の反射面に当たると、迷光が感光体ドラム面まで到達して記録画像の品質劣化を招く恐れがあるため、迷光Ｌ６、Ｌ７が回転多面鏡の反射面に到達しないようにアーチ状部１４ｅは光軸に対して所定の角度を持たせて傾けて形成するのがよい。
【００２６】
Ｕ字状突起部１４ｂも同様に、絞り１４ｄに絞りの役目を持たせているためその他の形状は所望のレーザ光束を遮らないような形状に形成する必要がある。
【００２７】
アーチ状突起部１４ａとＵ字状突起部１４ｂの光軸方向における必要スペースについては、例えば、アーチ状突起部１４ａとＵ字状突起部１４ｂの光軸方向における各々の厚みを２ｍｍ、アーチ状突起部１４ａとＵ字状突起部１４ｂとの光軸方向における距離を３ｍｍとすると、開口絞り１４を構成するために、７ｍｍのスペースが必要となる。しかしながら、開口絞りを光軸方向に分割せず、一つの形状で構成しようとした場合、開口絞り部がアンダーカット形状となるために、金型においてスライド機構が必要となり、そのためのスライドスペースとして最低でも光軸方向においては９ｍｍのスペースが必要となる。この場合も開口絞り部を形成する光学箱からの突起部の光軸方向における幅は２ｍｍとすると、一形状で開口絞りを構成しようとすると、光軸方向において最低でも１１ｍｍのスペースが必要である。したがって、開口絞り１４を光軸方向に分割して構成することによって、アーチ状突起部１４ａとＵ字状突起部１４ｂとの光軸方向における距離によっては、３５％以上、開口絞り形成に必要なスペースを縮小できる。
【００２８】
近年の走査光学装置の小型化によって、光学箱２０内に開口絞り形成のためのスライドスペースがとれない場合は、従来、開口絞りのための別部品を光学箱にネジなどの締結手段で取付けていたが、本発明のように開口絞りを２つに分割することによってスライドスペースを不要とし、開口絞り１４を光学箱２０に一体に形成できるため、開口絞りの取付ガタによる回転多面鏡の大型化を防ぐことができる。また、開口絞りを別部品とする必要がないため、部品点数の増大を防止することができる。
【００２９】
更に、前述のようにアーチ状突起部１４ａとＵ字状突起部１４ｂはアンダーカット形状を有しておらず金型にスライド機構が不要であるため、型構造を複雑にする必要がなく金型の信頼性が上がる。ひいては成型品の歩留まりが上がるため、部品のコストアップを抑制することが可能である。
【００３０】
このように、開口絞り１４を２つに分割した絞りで光学箱２０に一体に形成しているため、金型においてスライド機構を必要とせず、したがって開口絞り形成にスライドスペースを必要としない。そのため、従来よりも小スペースで開口絞りの形状を形成することができる。また、金型にスライド機構がないため複雑な型にならず、成型の信頼性を上げることができる。
【００３１】
なお、アーチ状突起部１４ａとＵ字状突起部１４ｂのレーザ光束入射側の側壁は、半導体レーザユニットに側壁で反射したレーザ光束が戻らないように光軸に対して垂直とならないように傾けて形成するのがよい。
【００３２】
また、アーチ状突起部１４ａの下部にはアンダーカット逃げ用の穴があいているが、回転多面鏡の回転によって発生する風路が、前記穴を通して外気から光学箱内に形成されないようにする必要がある。光学箱内に外気の塵埃が進入すると光学部品や回転多面鏡の反射面が汚れ、記録画像の品質低下を招く。そのため、２つの分割絞りにおいてアーチ状突起部１４ａは回転多面鏡から遠ざかる位置に配置されるのが望ましい。
【００３３】
更に、本発明は２ビームレーザの形態で述べたが、発光点が３つ以上のレーザビームを用いた走査光学装置であっても同様の作用が得られることはいうまでもない。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は上述のように構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００３５】
開口絞りを形成するためのスペースが大幅に縮小できるため、走査光学装置の小型化に対応できる。走査光学装置が小型化しても開口絞りを光学箱に一体に形成できるため開口絞りを別部品にする必要がなく、部品点数増加による走査光学装置のコストアップを抑制することができ、かつ回転多面鏡の大型化による走査光学装置の大型化を防止できるため、低コストの走査光学装置を実現できる。また、金型に開口絞り形成のためのスライド機構が必要ないため、金型が複雑にならず成型の信頼性を上げることができる。したがって、成型品の歩留まりを上げることができ、部品の低コスト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例の走査光学装置の構成図の斜視図
【図２】従来例の走査光学装置の平面図
【図３】第１の実施例の走査光学装置の構成図の開口絞りの部分拡大図
【図４】第１の実施例の走査光学装置の構成図の開口絞りにおけるレーザ光束の状態図
【図５】第１の実施例の走査光学装置の構成図の開口絞りの主走査断面図
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１１ａ  半導体レーザ光源
２、１２  コリメータレンズ
３、１３  シリンドリカルレンズ
４、１４、１４ｃ、１４ｄ  開口絞り
５、１５  回転多面鏡
６、１６  Ｆθレンズ
７  感光体ドラム
８、１７  同期検知用光学系
９、１８  同期検知規制部
１０、１９  同期検知センサ
１１  半導体レーザユニット
１１ｂ  レーザホルダ
１４ａ  アーチ状突起部
１４ｂ  Ｕ字状突起部
１４ｅ  アーチ状部
２０  光学箱
【図１】
2004317724.tif 000003
【図２】
2004317724.tif 000004
【図３】
2004317724.tif 000005
【図４】
2004317724.tif 000006
【図５】
2004317724.tif 000007