(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーザ光を発する半導体レーザ素子を備える光源ユニットと、
前記光源ユニットからのレーザ光束を偏向走査する偏向手段と、
前記偏向手段により偏向走査されたレーザ光束を被走査面上に結像する結像光学手段と、
前記偏向手段により偏向走査されたレーザ光束を受光し、該受光に対応して該レーザ光束の主走査方向の同期信号を出力する同期検知手段と、
少なくとも前記偏向手段と前記結像光学手段とを収容する光学箱と、
を有し、
前記同期検知手段は、前記半導体レーザ素子に対して主走査方向にずれた位置で前記光源ユニットに一体的に支持されて、前記光学箱に取り付けられており、前記複数のレーザ光の前記被走査面上での副走査方向の間隔を調整するため、前記光学箱に対し前記光源ユニットを前記半導体レーザ素子まわりに回転調整した走査光学装置において、
前記偏向手段により偏向走査され前記同期検知手段で受光する前記レーザ光束が透過するレンズを有し、
前記回転調整の調整幅として前記光源ユニットを前記光学箱に対し約３°回転した時に前記同期検知手段が前記レーザ光束を受光できるよう、前記レーザ光束の前記同期検知手段の前記レーザ光束を受光する受光位置におけるスポット形状を、前記レンズにより副走査方向に長い形状に形成していることを特徴とする走査光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＬＢＰ（レーザビームプリンタ）やデジタル複写機、デジタルＦＡＸ等の電子写真方式の画像形成装置においてレーザビームを使用して光書き込みを行う走査光学装置及びこのような走査光学装置を用いた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＬＢＰ、デジタル複写機やデジタルＦＡＸ等の電子写真方式の画像形成装置において感光体等に対して光書き込み走査を行う走査光学装置としての書き込みユニットは図６のように構成されている。半導体レーザとコリメートレンズおよびレーザ駆動回路等より成るレーザユニット３０より取り出されたコリメート光は回転するポリゴンミラー３１により反射偏向走査されながら、順次に走査レンズ３２、折り返しミラー３３を通過して最終的には感光体ドラム表面（図示せず）に到達する。
【０００３】
コリメート光は書き込みドラム幅内で最適に絞り込んだビームとして走査されるように走査レンズ３２により整形される。また、ポリゴンミラー３１によって反射された走査ビームの一部はＢＤ（ビーム検知）ミラー３４で反射されＢＤユニット３５に入射する。ＢＤユニット３５には、感光ドラムへの書き込みの同期検知を行い主走査方向の書き込み位置ずれを防止するために、走査ビームの受光に対応して同期信号を出力するＢＤセンサＩＣが設けられている。また、ポリゴン面の倒れ誤差による感光体上のビームの上下方向（副走査方向）の位置ずれを防止するため一般にはシリンダレンズ３７を用いて、レーザから取り出されたビームをポリゴン面上では副走査方向に圧縮して結像した線像とすると共にポリゴン面と感光体面上は副走査方向では共役関係とする構成がとられる。更に、それら構成部材は光学箱３６に取り付ける際には基準ピンなども用いながら寸法公差内に入るよう工夫されている。
【０００４】
これらの構成の中でレーザユニット３０は図７に示すように内部にコリメートレンズ３８を具備した鏡筒４５や半導体レーザ３９が配置されており光軸合わせやピント調整されて組み付けられている。複数のレーザ光を使用するマルチビーム走査方式のうち特に２つのレーザ光を用いる場合においては、図７に示すように更に半導体レーザ３９内部に２つの発光点４３を有し、端面発光型のレーザチップ４０からのレーザ光が窓４１を通してコリメートレンズ３８側に取り出されてコリメートされたレーザビームとなる。一方、レーザチップ４０からの背面レーザ光はパッケージに内蔵した１つのフォトダイオード４２により検出され、光量を一定に保ついわゆるＡＰＣ（Auto Power Control）動作に利用される。これらＡＰＣ動作はレーザ駆動電流に対してレーザ光とがほぼ等価的に変化することを利用するものであって、通常は走査レーザ光による有効書き込み領域外で、走査回毎の書き込み開始直前に行うか、通紙する頁間隔の期間にこれら光量調整は行われている。
【０００５】
この時２つの発光点４３からそれぞれ照射されるレーザ光の感光体ドラム表面（図示せず）上での副走査ピッチ間隔を調整する必要があるが、その量はＤＰＩ（ドット/インチ）によって異なる。
【０００６】
このため図８に示すように光学箱３６を電子写真装置に取り付ける前に、レーザユニット３０を光学箱３６の嵌合部４９まわりに回転させ傾けて組付ける。これによってレーザスポット４７間隔の副走査成分４８のみを抽出して所定の副走査ピッチ間隔を実現し、取付ネジ４４などの取付手段を用いてレーザユニット３０の回転調整後の所定の角度を保持している。この時レーザユニット３０の光学箱３６に対する傾け角を抑えるため、半導体レーザ３９をホルダ４６に対してあらかじめ傾けて圧入するなどの工夫もなされている。
【０００７】
ところで従来、一つのレーザ光を使用するシングルビーム走査方式においては図９に示すようにさらなるコストダウンのために以下のような構成がとられ工夫されていた。上記のようにポリゴンミラー３１で反射されたビームをＢＤミラー３４で再度反射して折り返した後ＢＤユニット３５で光検知するのではなく、ポリゴンミラー３１で反射されたビームを再度反射して折り返すことなくＢＤレンズ５０で整形集光し、ビームはＢＤスリット５３を通過した後ＢＤセンサＩＣ５１上の受光面５２に入射する。この時ＢＤスリット５３はホルダ４６に一体に構成し、またＢＤセンサＩＣ５１はレーザＰＣＢ（プリント回路基板）５４上に実装する。これにより半導体レーザ３９とＢＤセンサＩＣ５１の駆動回路を共通化できることだけでなく、従来別体であったレーザユニット３０とＢＤユニット３５を一体に構成することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したようにレーザユニットを光学箱に対し傾けることによって感光体ドラム上では所定の副走査ピッチ間隔となるようレーザスポット間隔の副走査成分を抽出して調整するマルチビーム走査方式の走査光学装置においては、ＢＤユニットをレーザユニットとを一体とする構成は以下の理由により実用化されていなかった。ここで、図１０は図９において矢印Ａ方向から見た図である。
【０００９】
レーザユニットを光学箱に対し傾けることによって感光体ドラム上では所定の副走査ピッチ間隔となるようレーザ間隔の副走査成分を抽出して調整するマルチビーム走査方式を採用した場合には、従来例に示したようにＢＤユニット３５を一体に構成したレーザユニット３０を傾けるとＢＤセンサＩＣ５１の受光面５２が図１０に示す位置まで回転移動する。この時複数のレーザビームの光軸（図示せず）の仮想的な中心軸Ｐを嵌合部４９の軸と一致させるように構成しているために、ポリゴンミラー３１によって反射されたビームはレ−ザユニット３０の回転調整前後にかかわらず図１０に示す位置のレーザスポット４７となる。このため、ＢＤセンサＩＣ５１の受光面５２とレーザスポット４７位置の不一致のために書き込みの同期検知ができない。また、シングルビーム走査方式であっても、ＢＤユニットをレーザユニットと一体に構成した場合、光学箱との組みつけの際には実際の部品の出来やガタなどによってＢＤユニットの受光面位置がずれることを防ぐために厳しい公差が必要であった。
【００１０】
本発明はかかる課題を解決を解決するためになされたものであって、その目的は、光源ユニットと同期検知手段とを一体に構成した走査光学装置において、相手方の光学箱との組付け公差及び各々の部品公差を緩めることによって部品の加工や組付けを容易にしてコストを削減し、また、複数のレーザ光を発するマルチビーム光源ユニットを用いる場合でも、部品点数の増加や作業の煩雑化もなく副走査方向のレーザスポット間隔を調整することができコスト的にも有利な走査光学装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、
複数のレーザ光を発する半導体レーザ素子を備える光源ユニットと、
前記光源ユニットからのレーザ光束を偏向走査する偏向手段と、
前記偏向手段により偏向走査されたレーザ光束を被走査面上に結像する結像光学手段と、
前記偏向手段により偏向走査されたレーザ光束を受光し、該受光に対応して該レーザ光束の主走査方向の同期信号を出力する同期検知手段と、
少なくとも前記偏向手段と前記結像光学手段とを収容する光学箱と、
を有し、
前記同期検知手段は、前記半導体レーザ素子に対して主走査方向にずれた位置で前記光源ユニットに一体的に支持されて、前記光学箱に取り付けられており、前記複数のレーザ光の前記被走査面上での副走査方向の間隔を調整するため、前記光学箱に対し前記光源ユニットを前記半導体レーザ素子まわりに回転調整した走査光学装置において、
前記偏向手段により偏向走査され前記同期検知手段で受光する前記レーザ光束が透過するレンズを有し、
前記回転調整の調整幅として前記光源ユニットを前記光学箱に対し約３°回転した時に前記同期検知手段が前記レーザ光束を受光できるよう、前記レーザ光束の前記同期検知手段の前記レーザ光束を受光する受光位置におけるスポット形状を、前記レンズにより副走査方向に長い形状に形成していることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施形態に従って説明する。
【００１９】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る走査光学装置としての書き込みユニットの全体構成を示す図である。図２は本実施形態の特徴を説明する図である。従来例と同様の構成については同様の番号もしくは符号で示し、適宜説明を省略する。
【００２０】
図示しないＢＤセンサを一体に有するレーザユニット（（マルチビーム）光源ユニット）３０はレーザＰＣＢ５４上に実装され、ホルダ４６に収容されている。ホルダ４６にはＢＤセンサＩＣの受光面にレーザ光を導くＢＤスリット５３が形成されるとともに内部に半導体レーザを備えた鏡筒４５が突設されている。鏡筒４５の基端部は光学箱４６に組み付ける際に光学箱３６側に設けられた孔３６ａに嵌合する嵌合部４９が形成されており、先端部側にはコリメータレンズ３８が配置されている。また、光学箱３６には、前記ＢＤスリット５３にレーザビームを導く開口部３６ｂが設けられている。
【００２１】
図示しないＢＤセンサを一体に構成したレーザユニット３０は、嵌合部４９を光学箱３６の孔３６ａに嵌合させて回転させ、適切な角度となるように調整され、光学箱３６に組み付けられる。
【００２２】
コリメータレンズ３７によってコリメートされたレーザビームはシリンダレンズ３７によってポリゴンミラー（偏向手段）３１の面上に主走査方向の線像として結像する。回転するポリゴンミラー３１によって反射されたレーザ光は偏向され、結像光学手段を構成する走査レンズ３２及び折り返しミラー３３を通過して図示しない感光ドラムに到達し、感光ドラム面に対して光書き込み走査を行う。また、ポリゴンミラー３１によって反射されたレーザビームは偏向され、同期検知のためにＢＤミラー５１を介して図示しないＢＤセンサＩＣ（同期検知手段）に導かれる。レーザビームを受光したＢＤセンサＩＣは、感光ドラムへの主走査方向の書き込み位置を揃えるための同期信号を出力する。
【００２３】
本実施形態では、図２に示すように、ポリゴンミラー３１によって反射偏向され書き込み同期検知のために光軸方向には光検知位置に相当する位置に到達したレーザビームが特定条件を満たすアスペクト比を有するレーザスポット４７を形成することを特徴とする。ここでアスペクト比とは光検知位置でのレーザスポット４７の副走査側の径と主走査側の径の比を言うものとする。
【００２４】
以下、順を追って説明する。
【００２５】
コリメータレンズ３８から出射されたレーザビームはポリゴンミラー３１の面倒れを補正するためにシリンダレンズ３７によって副走査方向にのみ集光されポリゴンミラー３１反射面上に線像を形成する。その後ポリゴンミラー３１によって反射されたレーザビームは、書き込みの同期検知に最適な角度姿勢をポリゴンミラー３１がとっている時に、ＢＤレンズ５０を通過した後、光軸方向には光検知位置に相当する位置において、特定条件を満たすアスペクト比を有するレーザスポット４７を形成させる。
【００２６】
例えば、マルチビーム走査方式において、発光点角度は発光点間隔と副走査倍率とＤＰＩによって定まり光学系次第ではあるが、これを約３°とする。半導体レーザ３９をホルダ４６に圧入する際にあらかじめ傾けるなどの工夫もされているため、測定誤差などを考慮しても３°以上傾くことはないものとする。また、複数の光束の仮想的な中心軸を光軸と呼ぶこととすると、光軸から光検知位置までの光軸に垂直な方向の最短距離は光学系により異なるものの１５ｍｍとする。この時光検知位置がレーザユニット３０の回転により移動する量は最大０．８ｍｍ程度である。
【００２７】
コリメータレンズ３８から取り出されるコリメータ光は一般的におよそφ３程度であり、シリンダレンズ３７を通過した後ポリゴン面３１上では副走査方向には圧縮結像されて線像となるが、光検知位置ではＢＤレンズ５０により結像されて３０μｍ程度のレーザスポット４７となることが一般的である。ＢＤレンズ５０が例えば主走査方向・副走査方向共にシリンダレンズ３７の副走査方向と同程度の焦点距離・曲率を有する球面レンズとし、光検知位置では主走査方向には結像するとすると、主走査方向には３０μｍ程度の径となり、また副走査方向にはＢＤレンズ５０後は平行光となるために３ｍｍ程度の径をもつ長円形状のレーザスポット４７になる。
【００２８】
このため上記のように光検知位置が０．８ｍｍ程度ずれてもスポット径が副走査方向に３ｍｍ程度あり、またＢＤセンサＩＣの受光面５２の面積がφ１程度であり、実際にはＢＤセンサＩＣの受光面５２の受光感度特性によるが、おおよそ受光面に充分な光量が入射することになり光検知が可能となる。またこの例のような構成であればＢＤレンズ５０が球面レンズでよいことになりコスト的にも有利である。
【００２９】
また、マルチビーム走査方式においては図３に示すようにレーザユニット３０の傾け調整を行った後の傾き方向が予測可能な際には、ＢＤレンズ５０をあらかじめ光軸上から副走査方向にずらして配置してもよい。例えば図３においてレーザユニット３０を傾けている方向においてはＢＤレンズ５０をあらかじめ↑Ｂ方向にずらして配置する。
【００３０】
シングルビーム方式においては、前記のようにＢＤセンサＩＣ５１の受光面５２の径がφ１であって、従来光検知位置で主走査方向・副走査方向共に３０μｍ程度のレーザスポット４７であった。この為、レーザスポット４７を確実にφ１の受光面５２内部に追い込むために部品公差の積み上げ２乗和を副走査方向に０．５ｍｍ程度に抑えなければならなかったが、上記のようなレーザスポット４７とするとレンジで３ｍｍ程度は部品公差が緩められることになるため、シングルビーム方式においても有効である。
【００３１】
上記の例においてレーザスポット４７のアスペクト比としては副走査方向：主走査方向＝３ｍｍ：０．０３ｍｍ＝１００：１程度となるが、更なる組付け公差の緩和や検知光量を加味しておおよそ２：１〜１００：１程度がよい。
【００３２】
尚、ＢＤレンズ５０は従来、ＢＤレンズ５０に入射する前は副走査方向には拡散光、主走査方向には平行光であったビームを光検知位置では主走査方向・副走査方向ともに３０μｍ程度のレーザスポット４７形状とするために、主走査方向と副走査方向で曲率の異なるアナモルフィックレンズとしていたが、上記アスペクト比を満足する限りＢＤレンズ５０は任意であり、アナモルフィックレンズでも上記の例の如く球面レンズとしてもよい。また、ＢＤレンズ５０はシリンダレンズ３７と一体に構成して複合レンズとしてもよい。
【００３３】
本実施形態によれば、マルチビーム走査方式の走査光学装置においては、レーザユニット３０の回転調整後、光学箱３６に対して傾けて固定されても書き込みの同期検知が可能であり、シングルビーム走査方式の走査光学装置においては各々の部品の公差等を緩めることが可能である。
【００３４】
（第２の実施形態）
図４は第２の実施形態の特徴を最もよく表す図である。走査光学装置としての書き込みユニットの全体構成は第１の実施形態と同様である。第１の実施形態と同様の構成については同様の番号もしくは符号で示し、適宜説明を省略する。
【００３５】
本実施形態は第１の実施形態の変形例であり、図４に示すようにポリゴンミラー３１によって反射偏向走査され、レーザビームが書き込み同期検知のために、光軸方向には光検知位置に相当する位置に到達するとき、光検知位置と発光点位置が主走査方向に関して共役関係になく、光検知位置が必ずしも副走査方向だけでなく主走査方向にもいわゆるビームウエスト位置でなくてもよいことを特徴とする。ここで、レーザスポット４７の主走査側及び副走査側の径の比であるいわゆるアスペクト比は第１の実施形態で説明した値と同等とする。
【００３６】
本実施形態によれば、ＢＤレンズ５０をデフォーカスして配置するという簡便な方法によって、マルチビーム走査方式の走査光学装置においては、レーザユニット３０の回転調整後、光学箱に対して傾けて固定されても書き込みの同期検知が可能であり、シングルビーム走査方式の走査光学装置においては各々の部品の公差等を緩めることが可能である。
【００３７】
図５に上記実施形態に係る走査光学装置を用いた画像形成装置の例を示す。
ここでは、画像形成装置としてＬＢＰについて説明する。
【００３８】
走査光学装置１００は、上述した第１及び第２の実施形態に係る書き込みユニットによって構成される。像担持体としての光導電性を有する感光ドラム１０１は、帯電ローラ等の帯電手段１０２によって均一に帯電される。均一に帯電された感光ドラム１０１の回転方向(矢印Ｂ)下流側面上に走査光学装置１００から出射されたレーザビーム１０３が照射される。画像データに従って変調されたレーザビーム１０３によって感光ドラム１０２表面が露光され、静電潜像が形成される。レーザビーム１０３の照射位置の回転方向下流側には、現像手段１０７が配置され、感光ドラム１０１面上にトナーを付着させてトナー像を形成することにより、静電潜像を現像する。感光ドラム１０１のさらに回転方向下流側には転写ローラ等の転写手段１０８が対向配置されている。用紙カセット１０９に収容された被転写材としての用紙１１２が給紙ローラ１１０によって給送され、感光ドラム１０１と転写手段１０８との間に搬送される。感光ドラム１０１上に形成されたトナー像は用紙１１２に転写され、未定着のトナー像を担持した用紙１１２は定着ローラ１１３及びこれに圧接する加圧ローラ１１４のニップ部に搬送される。定着ローラの内部には加熱源が配置されており、定着手段を構成する定着ローラ１１３と加圧ローラ１１４のニップ部を通過する用紙１１２上のトナー像が加熱及び加圧されることにより定着される。画像が定着された用紙１１２は排紙ローラ対１１６により装置外に排出される。
【００３９】
本実施形態で説明した走査光学装置を備える画像形成装置は、上述のＬＢＰに限られず、デジタル複写機やデジタルＦＡＸ等でもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光源ユニットと同期検知手段とを一体に構成した走査光学装置において、相手方の光学箱との組付け公差及び各々の部品公差を緩めることによって部品の加工や組付けを容易にしてコストを削減し、また、複数のレーザ光を発するマルチビーム光源ユニットを用いる場合でも、部品点数の増加や作業の煩雑化もなく副走査方向のレーザスポット間隔を調整することができコスト的にも有利な走査光学装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態を示す走査光学装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】図２は本発明の第１の実施形態に係る走査光学装置の主要部を示す斜視図である。
【図３】図３は本発明の第１の実施形態を補足する走査光学装置の主要部を示す斜視図である。
【図４】図４は本発明の第２の実施形態を示す走査光学装置の主要部を示す斜視図である。
【図５】図５は本発明に係る走査光学装置を用いたレーザビームプリンタを示す図である。
【図６】図６は従来例に係る走査光学装置を示す斜視図である。
【図７】図７は従来例に係る半導体レーザの構造図である。
【図８】図８は従来例に係るマルチビーム走査方式の走査光学装置における組付け模式図である。
【図９】図９は従来例に係る走査光学装置の主要部を示す斜視図である。
【図１０】図１０は従来例に係るレーザユニットまわりの投影図である。
【符号の説明】
３０    レーザユニット
３１    ポリゴンミラー
３２    走査レンズ
３３    折り返しミラー
３４    ＢＤミラー
３５    ＢＤユニット
３６    光学箱
３７    シリンダレンズ
３８    コリメートレンズ
３９    半導体レーザ
４０    レーザチップ
４１    窓
４２    フォトダイオード
４３    発光点
４４    取付ネジ
４５    鏡筒
４６    ホルダー
４７    レーザスポット
４８    副走査成分
４９    嵌合部
５０    ＢＤレンズ
５１    ＢＤセンサＩＣ
５２    受光面
５３    ＢＤスリット
５４    レーザＰＣＢ
１００    走査光学装置
１０１    感光ドラム
１０２    帯電手段
１０３    レーザビーム
１０７    現像手段
１０８    転写手段
１０９    用紙カセット
１１０    給紙ローラ
１１２    用紙
１１３    定着ローラ
１１４    加圧ローラ
１１６    排出ローラ対
【図１】
0004551560.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0004551560.tif 000009
【図９】
0004551560.tif 000010
【図１０】
0004551560.tif 000011