(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光部及び上記複数の発光部からのビームを合成するビーム合成手段を備え、合成されたビームを射出する円筒状の射出部をケーシング本体から突出して有するケーシングを備えた光源ユニットと、
上記光源ユニットを上記射出部より射出される上記ビームの光軸を中心に回転自在に支持する支持部材と、
上記光源ユニットを上記支持部材に対し圧接係合させるための弾性力を発生する手段を含む係合手段と、
上記支持部材を不動部材に固定する固定手段と、
一端を上記支持部材に固定され他端を上記ケーシング本体に圧接することにより上記ケーシング本体を上記支持部材に圧接させる、上記弾性力を発生する手段とは異なる弾性加圧手段とを有し、
前記弾性加圧手段による前記ケーシング本体の前記支持部材への圧接力により、前記係合手段と共に前記光源ユニットの振動を防止することを特徴とするマルチビーム走査装置の光源装置。
【請求項２】
請求項１記載の光源装置において、
上記ケーシング本体と上記支持部材との間における振動の伝達関数が、所定の周波数領域において実質的に負となるように、上記弾性加圧手段の弾性力を設定したことを特徴とするマルチビーム走査装置の光源装置。
【請求項３】
請求項２記載の光源装置において、
上記所定の周波数領域が略２００〜３００Ｈｚの範囲であることを特徴とするマルチビーム走査装置の光源装置。
【請求項４】
請求項１〜３の任意の１に記載の光源装置において、
上記複数の発光部は２個の半導体レーザであり、上記ビーム合成手段は上記２個の半導体レーザにそれぞれ対応して設けられた２個のカップリングレンズと上記２個の半導体レーザからの各ビームを偏光を利用して合成するビーム合成プリズム手段とを有することを特徴とするマルチビーム走査装置の光源装置。
【請求項５】
請求項４記載の光源装置において、
上記２個の半導体レーザを制御する制御基板が上記ケーシングに一体化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。
【請求項６】
請求項１〜５の任意の１に記載の光源装置において、
上記弾性加圧手段が上記ケーシング本体と上記支持部材との間に弾性力を作用させる板バネであることを特徴とするマルチビーム走査装置の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【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】
複数の発光部からの複数のビームを、共通の光学系を介して被走査面に導き、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せしめ、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せしめ、上記複数のスポットにより複数ラインを同時走査する方式のマルチビーム走査装置が実現されつつある。
このようなマルチビーム走査装置の光源装置として、複数の発光部とビーム合成手段とをケーシングに保持させ、各発光部からのビームをビーム合成手段で合成し、合成された各ビームを、上記ケーシングに形成された筒状の射出部から射出させるように光源ユニットを構成し、この光源ユニットの上記円筒状の射出部を支持部材に嵌装し、支持部材に対して、光源ユニットが射出部の軸の回りに回転可能であるようにし、上記支持部材をマルチビーム走査装置の不動部材（光学系ハウジングの壁面部等）に固定するようにしたものが提案されている。
上記光源装置から射出した複数ビームは、共通の光学系を介して被走査面（実体的には光導電性の感光体の感光面等）に導かれ、互いに分離した複数の光スポットを形成する。光源ユニットは、円筒状の射出部の軸の回りに回転可能であるので、光源ユニットを回転調整することにより、被走査面上の光スポットの副走査方向の間隔を調整することができる。
しかし、このような光源装置には以下の如き問題があることが分かった。
即ち、光源部やビーム合成手段はケーシングの本体部に設けられ、円筒状の射出部はケーシング本体から突出するように形成されているから、光源ユニットの重心はケーシング本体内に存在する。光源ユニットは円筒状の射出部で支持部材に支持されるが、光源ユニットに回転の自由度を与える必要があるから、上記支持部材に、光源ユニットを強固に固定的に保持させる訳にはいかない。
このため、支持部材に上記不動部材の側から振動が与えられると、光源ユニットの重心部に作用する慣性力により、光源ユニットに振動的なトルクが作用し、光源ユニットを支持部の回りに揺動させることになる。この揺動は、光源ユニットから射出するビームの方向を揺動させ、被走査面上の各光スポットの位置を振動的に変動させることになる。
このような光スポットの振動的変動は、マルチビーム走査で記録される画像においては「バンディング」と成り、記録画像の像質劣化の原因となる。特に、ハイライトの淡い記録画像部分では像質劣化が目立つ。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、マルチビーム走査装置における上記光源ユニットの振動に起因する画質劣化を有効に軽減することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明の光源装置は「複数の発光部からの複数のビームを、共通の光学系を介して被走査面に導き、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せしめ、上記光学系に含まれる光偏向器により複数ビームを同時に偏向させ、複数のスポットにより複数ラインを同時走査する方式のマルチビーム走査装置」において、複数ビームを放射する光源装置である。
この光源装置は、光源ユニットと、支持部材と、係合手段と、固定手段と、弾性加圧手段とを有する（請求項１）。
「光源ユニット」は、複数の発光部と、ビーム合成手段と、ケーシングとを有する。
「複数の発光部」は、その個々からビームを放射する。
「ビーム合成手段」は、複数の発光部から放射された複数ビームを合成する手段である。
「ケーシング」は、上記複数の発光部とビーム合成手段を装備され、合成されたビームを射出させるための円筒状の射出部をケーシング本体から突出するように有する。
「支持部材」は、光源ユニットを射出部より射出されるビームの光軸を中心に回転自在に支持する部材であって、射出部が嵌合される。
「係合手段」は、光源ユニットを支持部材に対し圧接係合させるための弾性力を発生する手段を含む手段である。
「固定手段」は、支持部材を介して光源ユニットをマルチビーム走査装置の不動部材に固定する手段である。
「不動部材」は、光学系ハウジングの側壁部等である。
「弾性加圧手段」は、ケーシング本体を支持部材に押圧し、ケーシング本体に制振のための弾性力を作用させる、上記弾性力を発生する手段とは異なる手段である。
【０００５】
上記請求項１記載の光源装置において、弾性加圧手段の弾性力は「ケーシング本体と支持部材との間における振動の伝達関数が所定の周波数領域において実質的に負となる」ように設定するのがよい（請求項２）。この場合、所定の周波数領域を「略２００〜３００Ｈｚの範囲」とすることができる（請求項３）。
複数の発光部としては「複数の発光源をモノリシックにアレイ配列した半導体レーザアレイ」を用いることもできる。
また、「複数の発光部として２個の半導体レーザを用い、ビーム合成手段として２個の半導体レーザにそれぞれ対応して設けられた２個のカップリングレンズと２個の半導体レーザからの各ビームを偏光を利用して合成するビーム合成プリズム手段とを有する」ようにすることもできる（請求項４）。勿論、複数の発光部として３個以上の半導体レーザを用い、これらを適宜のビーム合成手段により合成するようにしてもよい。
上記請求項４記載の光源装置において、２個の半導体レーザを制御する制御基板をケーシングに一体化することができる（請求項５）。上記制御基板をケーシングと別体とし、ケーシングに配備された半導体レーザと制御基板との間をフレキシブルな導線で連結してもよいが、請求項５記載のように、制御基板をケーシングに一体化すれば制御基板も含めた光源装置をコンパクト化できるし、制御基板を含めて光源ユニットとして独立に組み立てられるので、マルチビーム走査装置の組み付けが容易になる。
上記請求項１〜５の任意の１に記載の光源装置において、弾性加圧手段としてはコイルバネやゴム材等、種々の弾性力作用手段を利用できるが、「ケーシング本体と支持部材との間に弾性力を作用させる板バネ」として弾性加圧手段を構成することができる（請求項６）。
【０００６】
【発明の実施の形態】
この発明のマルチビーム走査装置の光源装置の実施の１形態を、図１を参照して説明する。この実施の形態に示された光源装置は、被走査面を２ビームで同時走査する、２ビーム式のマルチビーム走査装置の光源装置として用いられるものである。
図１（ａ）で、符号６００は「光源ユニット」、符号９０は「支持部材」、符号９５は板状の「不動部材」、符号２０１は「弾性加圧手段」を示している。
光源ユニット６００は、以下のように構成されている。符号６０で示す「ホルダ」は、図面に直交する方向を長手方向とする板状の「基板部」と、この板状の基板部の（図で右側の）面から棚状に突出した棚状部６１とを有し、光源としての２個の半導体レーザ１０１，１０２は、上記基板部に穿設された取り付け孔に図の左側の面から嵌入固定されている。取り付け孔は基板部を貫通し、半導体レーザ１０１，１０２の発光部からのビームは取り付け孔を抜けて棚状部６１側へ射出する。棚状部６１は、図面に平行な棚面にカップリングレンズ１０３，１０４と、ビーム合成プリズム１０５２と、アパーチュアＡＰとを保持している。
半導体レーザ１０１，１０２から放射され、「基板部」の取り付け孔を抜けたビームは、それぞれカップリングレンズ１０３，１０４に入射し、平行ビームに変換される。カップリングレンズ１０３により平行ビーム化されたビームは、合成プリズム１０５２に入射し、偏光分離膜１０５３（半導体レーザ１０１からのレーザビームがＰ偏光となるように定められている）を透過して合成プリズム１０５２から射出し、アパーチュアＡＰを通過する際にビーム周辺部を遮光されてビーム整形される。カップリングレンズ１０４により平行ビーム化されたビームは、合成プリズム１０５２に接着一体化された１／２波長板１０５１を透過して偏光方向を９０度旋回され、偏光分離膜１０５３に対してＳ偏光となって合成プリズム１０５２に入射し、プリズム面により全反射されたのち、偏光分離膜１０５３により反射されて合成プリズム１０５２から射出し、アパーチュアＡＰを通過してビーム整形される。上記１／２波長板１０５１と合成プリズム１０５２とは「ビーム合成プリズム手段」を構成し、これらとカップリングレンズ１０３，１０４とは「ビーム合成手段」を構成している。
なお、符号６１０で示す「制御基板」は、半導体レーザ１０１，１０２を制御するためのもので、ホルダ６０に一体化されている。
このように、半導体レーザ１０１，１０２とビーム合成手段とアパーチュアＡＰとを有するホルダ６０は、ケース７０と組み合わせられ、ケース７０に固定される。ケース７０は、合成されたビームを射出させるための円筒状の射出部７１を有し、その出口部には合成されて射出する各ビームの偏光状態を円偏光に変換するための１／４波長板８０が接着固定されている。ホルダ６０とケース７０とは「ケーシング」を構成する。ケース７０の本体部から突出して形成された円筒状の射出部７１の軸は、前記「ビーム合成手段」により合成されたカップリングレンズ１０３，１０４の合成光軸ＡＸ（合成により合致させられた光軸）に一致している。
【０００７】
支持部材９０は板状の「ブラケット」である。
円筒状の射出部７１は、ブラケット９０の嵌合孔に回動自在に嵌合している。
射出部７１の先端部には止めリング７４が固定され、圧縮性のバネ７５が止めリング７４とブラケット９０との間に介設されている。従ってバネ７５の弾性力は、ケーシングのケース７０をブラケット９０に図の左側から圧接させるように作用する。この圧接力により、ケース７０は当接部７２，７３等によりブラケット９０に圧接する。当接部は全部で３つあるが、そのうちの１つは図に現れていない。従って、ケース７０のブラケット９０への当接は「３点支持」である。止めリング７４とバネ７５と当接部７２，７３等は「光源ユニット６００を支持部材９０に対し圧接係合させるための弾性力を発生する手段を含む係合手段」を構成する。
上述の構成により、ケーシングを光軸ＡＸ（射出部７１の軸）を中心として回転させることができ、これにより被走査面上における２つの光スポットの副走査方向の分離量を調整することができ、「副走査方向のライン間隔を可変して書込み密度を変更したり、ライン間隔を調整したり」することができる。
【０００８】
ブラケット９０は「マルチビーム走査装置の不動部材」である光学系ハウジングの側壁部９５に固定される。ブラケット９０は側壁部９５に３点で螺子留めされる。これら３点の「螺子留め部」のうち２つは「通常の螺子留め部」であり、図示されていない。残る１つの螺子留め部は、図示のように側壁部９５の壁面に対して傾斜し、この傾斜部に楔９６を介在させて螺子９７で螺子留めする。このようにすると、楔９６の位置を図の上下方向に調整することにより、ブラケット９０により「ケーシングの向き」を図面内で調整できるので、光軸ＡＸの方向を図の面内において調整できる。この調整は、シリンドリカルレンズ１２の光軸と上記光軸ＡＸとを合致させるように行われる。
上記螺子留め部、楔９６、螺子９７等は「固定手段」を構成する。
弾性加圧手段２０１は、図１（ｂ）に示すように、弾性板を９０度に屈曲させた板バネであって、一端をブラケット９０の上端の折曲部に螺子９９により螺子留めされ、他端部の当接突起２０２（打ち出しにより形成されている）をケース７０の上部に形成された当接部７６に圧接させることにより、ケース７０をブラケット９０に圧接させている。
ブラケット９０における射出部７１の嵌合には若干の遊びがあるから、光源ユニットをブラケット９０に係止するのはバネ７５と板バネ２０１の弾性力である。光源ユニットの重心Ｇは図の位置にあり、重力の作用は、光源ユニットに対しＰ点の回りに反時計回りのトルクを作用させる。もし、板バネ２０１が無いとすると、バネ７５の弾性力のみで上記トルクを支えねばならず、不動部材側からの振動が伝わったときに光源ユニットの共振をバネ７５のみで防止するのは難しい。この実施の形態では、板バネ２０１の弾性力を光源ユニットに作用させて光源ユニットにおけるケーシング本体の支持部材９５への圧接力を高め、光源ユニットの振動を防止するのである。
【０００９】
即ち、図１（ａ）に実施の形態を示す光源装置は、複数の発光部１０１，１０２と、各発光部からのビームを合成するビーム合成手段１０３，１０４，１０５１，１０５２と、複数の発光部とビーム合成手段とを装備され、合成されたビームを射出させるための円筒状の射出部７１をケーシング本体から突出するように有するケーシング６０，７０とを有する光源ユニット６００と、この光源ユニット６００の射出部７１を嵌合されて、光源ユニット６００を、光軸ＡＸを中心に回転自在に支持する支持部材９０と、光源ユニット６００を支持部材９０に対し圧接係合させる係合手段７２，７３，７４，７５と、支持部材９０を介して光源ユニット６００をマルチビーム走査装置の不動部材９５に固定する固定手段９６，９７と、ケーシング本体を支持部材９０に対して押圧し、係合手段７２，７３，７４，７５と共に光源ユニット６００の振動を防止する弾性加圧手段２０１とを有する（請求項１）。
また、複数の発光部は２個の半導体レーザ１０１，１０２であり、ビーム合成手段は、２個の半導体レーザ１０１，１０２にそれぞれ対応して設けられた２個のカップリングレンズ１０３，１０４と、偏光を利用して各半導体レーザ１０１，１０２からのビームを合成するビーム合成プリズム手段１０５１，１０５２とを有し（請求項４）、２個の半導体レーザ１０１，１０２を制御する制御基板６１０がケーシングに一体化されており（請求項５）、弾性加圧手段２０１がケーシング本体と支持部材９０との間に弾性力を作用させる板バネである（請求項６）。
この板バネの弾性力を適当に設定することにより、光源ユニットの高振動数の振動を制振して前述のバンディングを有効に軽減することができる。
弾性加圧手段により作用させる弾性力の強さは、基本的には具体的な個々の場合に応じて実験的に定めるべきものである。
図１において、合成された各ビームはシリンドリカルレンズ１２により光偏向器の偏向反射面近傍にそれぞれが主走査方向に長い線像として結像し、光偏向器により等角速度的に偏向され、ｆθレンズ等の走査結像光学系により被走査面上に光スポットとして集光し、被走査面の２ラインを同時走査する。
【００１０】
【実施例】
マルチビーム走査装置をデジタル複写機や光プリンタ等の画像形成装置に組み込んだ場合における、光学ハウジングの共振点や顕像化工程での駆動系の加振源、転写シート搬送系の加振源の振動数は、ほとんどが略２００〜３００Ｈｚの領域に集中している。従って、ケーシング本体と支持部材との間における振動の伝達関数が、略２００〜３００Ｈｚの周波数領域で実質的に負となるように弾性加圧手段の弾性力を設定することにより、光源装置の振動を制振できることになる（請求項３）。
【００１１】
図１（ａ）に示す実施の形態において、光源ユニット（制御基板６００を含む）の全質量は略８０ｇである。図１において、揺動中心Ｐと重心Ｇとの距離を、図のように、水平方向についてＸ、上下方向についてＹとする。
また、図１（ｂ）に示すように、弾性加圧手段である板バネ２０１の固定部から折曲部までの距離をｘ、折曲部から当接突起２０２までの距離をｙとし、重心Ｇと当接突起２０２との上下方向の距離をｚとする。
【００１２】
具体例として、Ｘ＝２０ｍｍ、Ｙ＝７ｍｍ、ｘ＝１０ｍｍ、ｙ＝８ｍｍ、ｚ＝１８ｍｍとした。また、バネ７５の弾性力をＦ＝０．２Ｋｇｗｔとした。
実施例の板バネ２０１として、厚さ：０．２ｍｍ、幅：５０ｍｍ、長さ：２５ｍｍのステンレススチール板を略９０度に折曲させて形成し、バネ定数：Ｋ＝１．４Ｋｇｗ／ｃｍ、弾性力：Ｆ（大）＝０．４Ｋｇｗｔに設定した。
また、比較例の板バネ２０１として、厚さ：０．１ｍｍ、幅：５０ｍｍ、長さ：２５ｍｍのステンレススチール板を略９０度に折曲させて形成し、バネ定数：Ｋ＝０．７Ｋｇｗ／ｃｍ、弾性力：Ｆ（小）＝０．２Ｋｇｗｔに設定した。
なお、上において、幅：５０ｍｍは、図１（ｂ）において図面に直交する方向の板幅であり、図１（ｂ）に現れた長さ：２５ｍｍより大きく、当接突起２０２は図１（ｂ）の図面に直交する方向に２ヵ所形成され、これら２つの当接部の間隔は略３５ｍｍである。
これら２種の板バネにより弾性力を作用させた場合における、板状不動部材９５から支持部材９０を介して光源ユニット６００に伝達される振動の、上下方向における加速度対加速度の伝達関数を測定した結果を図２に示す。縦軸は「伝達関数」でｄＢ単位、横軸は周波数：Ｈｚであり、０ｄＢ以上は振動の加速度が増幅することを示し、０ｄＢ以下は振動の加速度が減衰することを意味する。図から明らかなように、比較例の弾性力：Ｆ（小）＝０．２Ｋｇｗｔの場合には、２００〜３００Ｈｚの領域では振動の加速度が増幅傾向にあり、光源ユニット６００の制振効果は十分でないが、実施例の弾性力：Ｆ（大）＝０．４Ｋｇｗｔの場合には、２００〜３００Ｈｚの領域では振動の加速度は実質的に負で、光源ユニット６００の制振効果が極めて良好にあることを示している。このように、弾性加圧手段２０１の弾性力を適切に設定することにより、光源ユニット６００の振動を有効に軽減し、記録画像におけるバンディングを有効に軽減することができた。
【００１３】
なお、弾性加圧手段の弾性力は一般に大きいほど制振効果は高いが、弾性力をあまり大きく設定しすぎると光源ユニットの回転調整に大きな力を必要とするようになるので、光源ユニットの回転調整の容易性との兼ね合いで適当な弾性力を設定するのがよい。
【００１４】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によればマルチビーム走査装置における新規な光源装置を実現できる。この発明の光源装置では、上記の如く、光源ユニットの振動が有効に抑えられるので、光源ユニットの振動に起因する記録画像のバンディングを有効に軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の１形態を説明するための図である。
【図２】  実施例における弾性加圧手段の効果を説明するための図である。
【符号の説明】
６００      光源ユニット
９０        支持部材
９５        板状不動部材
２０１      板バネ（弾性加圧手段）
【図１】
0003998843.tif 000002
【図２】
0003998843.tif 000003