(57)【要約】【課題】半導体レーザとコリメータレンズとの組を複数保持するホルダ部材と、ビーム光の副走査ピッチ間隔を回転調整するための回転支持部とを一体化することによって、部品点数を削減し、像面上における副走査ビームピッチ間隔の相対位置調整の組立効率を向上させるとともに、高精度な調整を可能にしたマルチビームレーザ光源装置の提供。【解決手段】光源である２個の半導体レーザと、半導体レーザから発光される各々のレーザ光を略平行光化するコリメータレンズと、半導体レーザとコリメータレンズとの組を複数保持するホルダ部材とから構成されるマルチビームレーザ光源装置において、ホルダ部材は、半導体レーザから出射される複数のレーザ光を走査して所定の像面上にビームスポットを形成するための走査光学系の光軸と平行な軸を回動中心とする回転支持部を備え、走査光学系を備える筐体に対して回転支持部が直接係合して回転調整される。【選択図】図１
2005305950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源である２個の半導体レーザと、該半導体レーザから発光される各々のレーザ光を略平行光化するコリメータレンズと、前記半導体レーザと前記コリメータレンズとの組を複数保持するホルダ部材とから構成されるマルチビームレーザ光源装置において、
前記ホルダ部材は、前記半導体レーザから出射される複数のレーザ光を走査して所定の像面上にビームスポットを形成するための走査光学系の光軸と平行な軸を回動中心とする回転支持部を備え、前記走査光学系を備える筐体に対して前記回転支持部が直接係合して回転調整されることを特徴とするマルチビームレーザ光源装置。
【請求項２】
前記回転支持部の回転軸は、前記半導体レーザと前記コリメータレンズとの組とから成る２つの光軸中心を通る軸であることを特徴とする請求項１記載のマルチビームレーザ光源装置。
【請求項３】
前記回転支持部の回転軸は、前記半導体レーザと前記コリメータレンズとの組とから成る２つの光軸の一方を回転軸としたことを特徴とする請求項１記載のマルチビームレーザ光源装置。
【請求項４】
前記マルチビームレーザ光源装置の前記回転支持部は、前記走査光学系の光軸を回転中心としたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のマルチビームレーザ光源装置。
【請求項５】
前記半導体レーザの発光点が複数であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のマルチビームレーザ光源装置。
【請求項６】
請求項１〜５のマルチビームレーザ光源装置と、該マルチビームレーザ光源装置から出射された複数のレーザ光を偏向走査する偏向手段と、偏向走査されたレーザ光を所定位置に結像させる結像光学系を備えることを特徴とするマルチビーム走査光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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である、特に複数のレーザ光を被走査面上の感光体ドラム等に同時に走査して用いられるマルチビームレーザ光源装置及びマルチビーム走査光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高速又は高精細な画像を得るために、感光体上で複数のビーム光を走査するマルチビーム走査光学装置が実用化されている。
【０００３】
一方、インラインカラー等で用いられる複数の感光体に対して、複数のビーム光を同時に走査するマルチビーム走査光学装置もある。
【０００４】
これらは、光源である複数の半導体レーザから出射される各々のビーム光を近接させるように配置し、用途によって合成若しくは分岐させて複数のビーム光を出射するマルチビーム走査光学装置である。
【０００５】
従来、上述したマルチビーム走査光学装置に用いられる光源装置の一例として、例えば、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マルチビーム光源装置（特許文献１）が図９のように提案されている。
【０００６】
図９に示されるように、マルチビーム光源装置は、各々直線上に複数個の発光点を有する第１，２の半導体レーザアレイ１１，１２を各々対を成す第１，２のコリメータレンズ１３，１４と共に一体に保持して、各々の光軸が主走査方向に所定角度を隔て配置させる支持部材１５と、この支持部材１５を走査光学系の光軸Ｃを回動中心として、像面上における副走査方向のピッチ間隔を調整するための回転支持部２０を有したホルダ部材１９とを要している。支持部材１５は、半導体レーザから出射される複数のレーザ光を走査して所定の像面上にビームスポットを形成するための走査光学系を備える筐体にホルダ部材１９を介して組み付けられて、走査光学系の光軸Ｃを回動中心として回転調整される。
【０００７】
以上の構成によって、第１，２の半導体レーザアレイ１１，１２の各発光点によるビームスポット列間の副走査相対位置の調整を可能にする。
【０００８】
各々の半導体レーザが有する複数の発光点に対して単一のコリメータレンズが配設されて、レーザ光を略平行光化して走査光学系に入射される構成になる。半導体レーザの発光点間隔は走査光学系全体の副走査倍率によりその配列方向が像面でのビームスポット列の隣接ピッチに拡大されて投影される。つまり、発光点位置に対して像面上におけるビーム位置の敏感度が高くなる。従って、発光点の配列角度及び半導体レーザ同士の配列関係を精度良く合わせなければ、スポットの配列順序が異ることや、各ビームの相対位置が崩れてビームピッチ間隔又はスポット径の異常による画像劣化が懸念されていた。特に、耐環境特性においては、各部品の熱膨張によって各光軸の相対的な位置ずれを生じて、像面上でのビームの副走査間隔を変動させる要因にもなる。
【０００９】
従って、複数のビーム光を同時に走査する光学系において、各発光点の配列及び相対位置関係が非常に高精度に要求され、各部品精度や組立精度が重要である。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−７５２２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来例である前記マルチビーム光源装置には以下のような問題があった。
【００１２】
即ち、近年では低コスト化が進んでおり、マルチビーム走査光学装置及びマルチビームレーザ光源装置等の各構成部品は、高精度な組付けが要求されるなか樹脂の成形品でできている。走査光学系に対して光源装置を設置する際に、走査光学系の光軸方向に対する当接面の平面度や直角度、回動部の同軸度等には高精度が要求されてコストが掛かる。
【００１３】
これに加え、複数の部品を介すことで上述した各精度面にばらつきを生じ、組立及び調整精度が悪化していた。
【００１４】
以上によって、各々のビーム照射位置を変動させ光学特性を満足できないことや、副走査ピッチ間隔調整のリニアリティが崩れて組立効率に悪影響を及ぼしていた。
【００１５】
尚、複数のビーム光が出射された後にビーム合成又は分離手段等を用いて複数の感光体にビームを走査する光学系を用いる場合において、例えば、インラインカラーによる画像形成装置等では、各々のビームの相対的な照射位置が変化して色ずれの原因にもなり、問題であった。
【００１６】
そこで、本発明は、上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、半導体レーザとコリメータレンズとの組を複数保持するホルダ部材と、ビーム光の副走査ピッチ間隔を回転調整するための回転支持部とを一体化することによって、部品点数を削減し、像面上における副走査ビームピッチ間隔の相対位置調整の組立効率を向上させるとともに、高精度な調整を可能にしたマルチビームレーザ光源装置及びマルチビーム走査光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するため、本発明は、光源である２個の半導体レーザと、半導体レーザから発光される各々のレーザ光を略平行光化するコリメータレンズと、半導体レーザとコリメータレンズとの組を複数保持するホルダ部材とから構成されるマルチビームレーザ光源装置において、ホルダ部材は、半導体レーザから出射される複数のレーザ光を走査して所定の像面上にビームスポットを形成するための走査光学系の光軸と平行な軸を回動中心とする回転支持部を備え、走査光学系を備える筐体に対して回転支持部が直接係合して回転調整されるマルチビームレーザ光源装置である。
【００１８】
上記構成において、複数の半導体レーザとコリメータレンズとの組をホルダ部材上に支持させると共に、回転調整を自在に行うための回転支持部を一体に設けているので、走査光学系を有する筐体に対して直接組み付けができ、各半導体レーザの発光点の配列角度を調整可能にして被走査面上におけるビームスポットの副走査方向の相対位置調整を容易にすることで組立効率を向上し、且つ、高精度な調整を可能にする。
【００１９】
又、以下の構成で同様な効果を得る。
【００２０】
回転支持部の回転軸は、半導体レーザとコリメータレンズとの組とから成る２つの光軸中心を通る軸であっても良い。
【００２１】
回転支持部の回転軸は、半導体レーザとコリメータレンズとの組とから成る２つの光軸の一方であっても良い。
【００２２】
マルチビームレーザ光源装置の回転支持部は、走査光学系の光軸を回転中心にしても良い。
【００２３】
半導体レーザの発光点が複数であっても良い。
【００２４】
尚、半導体レーザとコリメータレンズとの組が成す２つの光軸は平行又は所定の角度を成しても良い。
【００２５】
ホルダ部材が有するコリメータレンズの保持部は、コリメータレンズを保護するように外周部を覆うような形状であるとより好ましい。
【００２６】
又、本発明は、マルチビームレーザ光源装置と、マルチビームレーザ光源装置から出射された複数のレーザ光を偏向走査する偏向手段と、偏向走査されたレーザ光を所定位置に結像させる結像光学系を備えるマルチビーム走査光学装置である。
【００２７】
上記構成において、各スポットが副走査方向に均一な状態で被走査面上に走査されることができるので、高品質な画像形成が可能になる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、半導体レーザとコリメータレンズとの組を複数保持するホルダ部材と、ビーム光の副走査ピッチ間隔を回転調整するための回転支持部とを一体化することによって部品点数を削減し、発光点の配列角度の調整精度を向上することで、像面上におけるビームの副走査方向の相対位置を容易に且つ高精度に調整することを可能にしたマルチビームレーザ光源装置を得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３０】
＜実施の形態１＞
図１は本発明を最も良く表す実施の形態１に係るマルチビームレーザ光源装置Ｒ１の構成を示す概略図、図２は本発明を最も良く表す実施の形態２に係るマルチビームレーザ光源装置Ｒ１の構成を示す概略断面図である。
【００３１】
１ａは光源であり、２つの発光点を持つ第１の半導体レーザ、１ｂは同様に第２の半導体レーザ、２は前記半導体レーザ１ａ，１ｂと後述するコリメータレンズ３ａ，３ｂを保持するホルダ部材、３ａはレーザ光を略平行光に形成するコリメータレンズ、３ｂは同様に第２のコリメータレンズ、４は前記半導体レーザ１を発光させるためのレーザ駆動回路基板、ホルダ部材２においては、半導体レーザ１ａ，１ｂをそれぞれ保持する圧入孔２１ａ，２１ｂと、コリメータレンズ３ａ，３ｂを保持する円筒部２２ａ，２２ｂと、コリメータレンズ３ａ，３ｂの接着部位となる突起部２５と、コリメータレンズ３ａ，３ｂと突起部２５との係合部隙間に紫外線硬化型接着剤８を充填する切り欠き部２４と、レーザ光を所定の形状にする光学絞り２６と、レーザ駆動回路基板４をねじ固定する取付部２７と、上述によって構成されて一体化したマルチビーム光源装置Ｒ１を走査光学装置（図８）の光学系の光軸Ｌと平行な軸Ｒo を回転中心とした回転支持部２３と、走査光学装置の筐体（不図示）にねじ固定する取付部２８を有する。
【００３２】
上記構成において、半導体レーザ１ａ，１ｂは圧入によってホルダ部材２の圧入孔２１ａ，２１ｂに固定保持される。このとき、被走査面上において２つのビーム光の副走査方向の間隔が所定値になるように各半導体レーザ１ａ，１ｂにおける発光点の配列角度を設定する。
【００３３】
半導体レーザ１ａ，１ｂのリードピン１１ａ，１１ｂはレーザ駆動回路基板４と半田付けで接続される。
【００３４】
レーザ駆動回路基板４は、ねじ７によってホルダ部材２に締結される。
【００３５】
コリメータレンズ３ａ，３ｂは、半導体レーザ１ａ，１ｂから発光されるレーザ光に対して、焦点距離及び照射位置を３軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）方向の所定位置に個々に調整される。このとき、半導体レー１ａ，１ｂの発光点を１ａ−ＬＤ１／ＬＤ２，１ｂ−ＬＤ１／ＬＤ２とすると、各発光点の位置は、例えば図３のようにドラム面上で直線上に配列される。
【００３６】
切り欠き部２４には、紫外線硬化型接着剤８が充填され、ホルダ部材２とコリメータレンズ３ａ，３ｂの係合部隙間に流れ込む。後に、紫外線が照射されて接着固定される。
【００３７】
以上により、一体化されてマルチビームレーザ光源装置Ｒ１となる。
【００３８】
図１及び図２に示されるように、本実施の形態において、１つのレンズの外周に突起部２５及び切り欠き部２４がそれぞれ３箇所設けてあるが、数量は限定されずに、各々のレンズ外周に対して円周等分であっても良い。若しくは、ホルダ部材の中心線０−０を境に対称に配置されていても良い。
【００３９】
又、半導体レーザが有する発光点は１つに限定するものではない。
【００４０】
尚、本実施の形態では、紫外線硬化型の接着剤を用いたが、他の光硬化型接着剤を用いることもできる。
【００４１】
本実施の形態における光学系について図４を参照に以下に説明する。
【００４２】
図４は本実施の形態における走査光学系の光学配置図と結像関係を示した簡略図である。
【００４３】
図４において、半導体レーザ１は発光点ＬＤ１，ＬＤ２を有し、発光点間隔をｄ、各光学素子の副走査方向の全体倍率をβとすると、被走査面である像面上では副走査ピッチ間隔Ｐは、次のように表すことができる．
Ｐ＝ｄ・β    …（式１）
このとき、半導体レーザの発光点間隔は性能、コスト、生産性等により所定値に決定されるが、２つの方法により所定のビームピッチ間隔を得ることができる。
【００４４】
第１に、発光点間隔が像面上でのピッチ間隔より狭い場合、各発光点を副走査方向に配列させて像面上で所定のピッチを得られるように考慮して光学素子の副走査方向の全系倍率βを設計する必要がある（図４（ａ））。
【００４５】
第２に、発光点間隔が像面上でのピッチ間隔より広い場合、光学素子の副走査方向の全体倍率によって決定される発光点の副走査方向の間隔になるように、ビームの走査方向を主走査方向に対してレンズ光軸を基準に発光点の配列角度をθだけ傾けて構成する。
【００４６】
Ｐ＝ｄ・ｓｉｎθ・β    …（式２）  （図４（ｂ））
図８にマルチレーザ光源装置Ｒ１を用いたマルチビーム走査光学装置Ｓがある。
【００４７】
光源から出射された複数のビーム光Ｌ’は、プリズムＡから成るビーム合成手段によって結像レンズの光軸とほぼ同軸上に合成され、シリンドリカルレンズＢを経て、ポリゴンミラーＤを備えたスキャナモータによって偏向走査され、結像レンズＦ，Ｇ、反射ミラーＨを介して感光体Ｉ上に結像される。
【００４８】
走査光学装置Ｓは、走査光学系の光軸Ｌと平行な回転軸Ｒｏを中心として回転支持可能な嵌合部Ｐを有しており、上述したマルチレーザ光源装置の回転支持部２３は嵌合部Ｐに回転調整自在に係合して組み付けられる。
【００４９】
尚、本実施の形態では、プリズムＡによってビーム合成がなされた例を示したが、これに限定されることはなく、プリズムＡを不要とし、コリメータレンズによって略平行化された各々のビーム光がポリゴンミラーＤの近傍で交差するように所定角度を隔て、レーザ光軸が放射状に配置された構成であっても良い。
【００５０】
以上の構成によって、図３に示したように、走査光学系の光軸Ｌと平行な軸Ｒo を回動中心としてホルダ部材２を回転調整することで半導体レーザの発光点１ａ−ＬＤ１／ＬＤ２，１ｂ−ＬＤ１／ＬＤ２の配列角度を傾き調整して、像面上におけるビームの副走査方向の相対位置を容易に且つ高精度に調整することが可能になり、組立効率も向上できる。
【００５１】
＜実施の形態２＞
図５及び図６は本発明を最も良く表す実施の形態２に係るマルチビームレーザ光源装置の構成を示す概略図である。尚、実施の形態１と同様な構成については、説明を省略する。
【００５２】
本実施の形態の特徴としては、マルチビーム走査装置において、各々のビーム光を合成するプリズムを用いる場合等、光学素子の形状やその特性又は機械構成上の理由によって、マルチビームレーザ光源装置における半導体レーザ１ａ，１ｂとコリメータレンズ３ａ，３ｂの組から成る光軸Ｌａ，Ｌｂの間隔が広くなる場合に好適である。
【００５３】
図５はホルダ部材２０ａは一方の光軸Ｌｂを回転軸Ｒo とする回転支持部を設けた構成である。
【００５４】
図６は図１や図５に示したように回転支持部が凸形状ではなく、光軸Ｌａ，Ｌｂの２軸の中心軸を回転軸Ｒo とする貫通穴の回転支持部２３００を設けた構成である。
【００５５】
図７に示すように、回転支持部が貫通穴の場合、半導体レーザから出射される複数のレーザ光を走査して所定の像面上にビームスポットを形成するための走査光学系を備える筐体側に突起部Ｔを設けて、ホルダ部材の回転支持部２３００と係合させる構成である。
【００５６】
本実施の形態では、回転支持部２３００は貫通穴であるが、貫通しない凹形状であっても良い。
【００５７】
以上の構成によって、レーザ光軸の間隔が広い場合においてもビームの副走査方向の相対位置を容易且つ確実に調整することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、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である、特に複数のレーザ光を被走査面上の感光体ドラム等に同時に走査して用いられるマルチビームレーザ光源装置及びマルチビーム走査光学装置に対して適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態１に係るマルチビームレーザ光源装置の概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るマルチビームレーザ光源装置の概略断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るビーム配列の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態である光学系の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係るマルチビームレーザ光源装置の概略図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係るマルチビームレーザ光源装置の概略図である。
【図７】本実施の形態を用いたマルチビーム走査光学装置の概略図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係るマルチビームレーザ光源装置の回転調整概略図である。
【図９】従来例であるマルチビームレーザ光源装置の概略図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ａ，１ｂ  半導体レーザ
２      ホルダ部材
２３    回転支持部
３ａ，３ｂ  コリメータレンズ
４      レーザ駆動回路基板
Ｒo      回動中心軸
【図１】
2005305950.tif 000003
【図２】
2005305950.tif 000004
【図３】
2005305950.tif 000005
【図４】
2005305950.tif 000006
【図５】
2005305950.tif 000007
【図６】
2005305950.tif 000008
【図７】
2005305950.tif 000009
【図８】
2005305950.tif 000010
【図９】
2005305950.tif 000011