(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを出射する光源装置と、前記光源装置から出射された前記レーザビームを偏向走査する回転多面鏡と、前記光源装置と前記回転多面鏡を収めた筐体とを備えた走査光学装置において、
前記光源装置は、半導体レーザと、該半導体レーザを保持するホルダと、前記半導体レーザより発光されたレーザ光を平行光束あるいは略平行光束にするコリメートレンズと、前記コリメートレンズを通過した光束を規制するアパーチャと、前記半導体レーザを制御・駆動する制御・駆動回路を１つのユニットとして有し、
前記半導体レーザは前記ホルダの穴部に嵌入されて保持され、前記コリメートレンズは前記ホルダから延びる支持部に固定されており、前記アパーチャは上面に開口部を有するキャップ状に形成され、筒状の裾部分が前記半導体レーザを保持するホルダに嵌合され前記半導体レーザ及び前記コリメートレンズを覆うカバーを兼ねる構成となっており、前記コリメートレンズ通過後の光束は前記開口部より射出される構成であり、
かつ、前記コリメートレンズと前記アパーチャの前記筒状の裾部分の内面との間には空間があり、該空間は前記アパーチャの前記開口部により開放されているため前記半導体レーザと前記コリメートレンズは前記アパーチャの外側に対して密閉されていない構成であり、
前記光源装置は前記筐体に取り付けられており、前記光源装置の前記半導体レーザ、前記コリメートレンズ、及び前記アパーチャは前記筐体の内部に配置され、かつ前記光源装置の前記制御・駆動回路は前記筐体の外部に配置されており、
前記半導体レーザの周囲、もしくは前記半導体レーザを保持するホルダの周囲、あるいは前記半導体レーザと前記コリメートレンズ間の隙間をシール用の弾性部材で塞ぐことにより、前記光源装置のうち前記筐体内に配置された前記半導体レーザ、前記コリメートレンズ、及び前記アパーチャを、前記筐体外に配置された前記制御・駆動回路部から遮蔽したことを特徴とする走査光学装置。
【請求項２】
請求項１記載の走査光学装置において、
前記光源装置は複数の半導体レーザを有することを特徴とする走査光学装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の走査光学装置において、
前記弾性部材は環状形態であることを特徴とする走査光学装置。
【請求項４】
請求項３記載の走査光学装置において、
前記環状形態を有する弾性部材としてＯリングを用いたことを特徴とする走査光学装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の走査光学装置を備え、前記制御・駆動回路部を冷却する冷却手段を前記走査光学装置の前記筐体外に備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ、レーザプロッタ等の画像形成装置のレーザ書込み装置や、レーザビーム走査を利用する計測、ディスプレイ分野等に利用されるレーザビーム走査光学装置と、その走査光学装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体レーザ（レーザダイオード）を光源として用い、この半導体レーザからの出射光束をコリメートレンズにより平行光束あるいは略平行光束にした後、アパーチャを通して光束を射出するレーザビーム光源装置が知られており、回転多面鏡等の偏向走査手段及び結像光学系等と組み合わせてレーザビーム走査光学装置を構成し、レーザプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ、レーザプロッタ等の画像形成装置のレーザ書込み装置として利用されている。また、上記レーザビーム走査光学装置は、レーザビーム走査を利用する計測、ディスプレイ分野等にも応用されている。
さらにレーザビーム光源装置としては、複数の半導体レーザを用いたものや、同一のパッケージ内で複数の発光点を持つ半導体レーザアレイを用いたものがあり、同時に複数のレーザビームを射出することができるマルチレーザビーム走査光学装置として応用されており、記録速度の高速化や高密度化が要求される画像形成装置のレーザ書込み装置等に利用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
レーザプリンタやデジタル複写機などの画像形成装置においては、近年、記録速度の高速化及び記録密度の高密度化が要求されており、一つのレーザビームの場合では記録画素周波数を高くして対応している。また、更なる高速化、高密度化が要求される場合には、１つのレーザビームではなく、複数のレーザビームで感光体等の被走査面上を同時に走査するマルチレーザビーム走査光学装置を用いて更なる高速・高密度化が行われている。
【０００４】
しかしながら、上記のように記録画素周波数を高くする場合には、レーザビーム光源装置の半導体レーザ（レーザダイオード）の制御回路及び駆動回路の基準クロックが高速化し、回路を構成する電気素子の温度上昇が高くなってしまう。また、複数の半導体レーザを同時に駆動する場合や、複数の発光点を有する半導体レーザアレイを駆動する場合には、駆動電流が増大するため、やはり制御回路や駆動回路を構成する電気素子の温度上昇が高くなってしまう。そして、通常の電気素子は内部ジャンクション等の許容温度が定められているため、それを上回る場合は素子自体を冷却する必要がある。したがって一般的には小型のファン等を用いて電気素子を空冷する方法が採られている。
また、上記のように記録画素周波数が高い場合には、電気素子より発生する電磁ノイズが大きくなるため、制御・駆動回路部は金属製の筐体で包み込み、その筐体を接地する必要がある。しかしこの場合には、筐体内を空冷するため開放している場合と比べて、制御・駆動回路部と走査光学装置内部とでは圧力差を生じることになる。
【０００５】
走査光学装置は通常、密閉構造を採っているが、完全な密閉構造にすることはコスト的に不可能であり、従来の走査光学装置でも多少のトナーや塵芥等の侵入は許容している。このため、半導体レーザとコリメートレンズ及びアパーチャからなる光源装置を１つのユニットに収めて、光源装置にトナー等が侵入することを防止することが行われている。
しかし前述のように小型のファン等を用いて電気素子を空冷する方法を採っている場合には、制御・駆動回路部に冷却風が発生しているので、組立上の多少の隙間を通してアパーチャの開口部からユニット内のコリメートレンズや半導体レーザに向かって、風の流れが発生することがある。この時、風の流れと共に周辺に漂っているトナー等をも引き込み、コリメートレンズ等に蓄積していくことがあり、経時的にはトナー等の付着による汚れにより光源装置内のコリメートレンズ等の透過率が下がり、射出光の発光強度が少なくなってしまい、高品位の画像が得られなくなったり、光源装置の寿命が短くなってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、光源装置からの射出光の発光強度がトナー等の侵入により経時的に低下するという問題を解決するためのものであり、簡単な構成でトナー等の侵入を防止して、発光強度が安定した長寿命の走査光学装置と、その走査光学装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明では、レーザビームを出射する光源装置と、前記光源装置から出射された前記レーザビームを偏向走査する回転多面鏡と、前記光源装置と前記回転多面鏡を収めた筐体とを備えた走査光学装置において、前記光源装置は、半導体レーザと、該半導体レーザを保持するホルダと、前記半導体レーザより発光されたレーザ光を平行光束あるいは略平行光束にするコリメートレンズと、前記コリメートレンズを通過した光束を規制するアパーチャと、前記半導体レーザを制御・駆動する制御・駆動回路を１つのユニットとして有し、前記半導体レーザは前記ホルダの穴部に嵌入されて保持され、前記コリメートレンズは前記ホルダから延びる支持部に固定されており、前記アパーチャは上面に開口部を有するキャップ状に形成され、筒状の裾部分が前記半導体レーザを保持するホルダに嵌合され前記半導体レーザ及び前記コリメートレンズを覆うカバーを兼ねる構成となっており、前記コリメートレンズ通過後の光束は前記開口部より射出される構成であり、かつ、前記コリメートレンズと前記アパーチャの前記筒状の裾部分の内面との間には空間があり、該空間は前記アパーチャの前記開口部により開放されているため前記半導体レーザと前記コリメートレンズは前記アパーチャの外側に対して密閉されていない構成であり、前記光源装置は前記筐体に取り付けられており、前記光源装置の前記半導体レーザ、前記コリメートレンズ、及び前記アパーチャは前記筐体の内部に配置され、かつ前記光源装置の前記制御・駆動回路は前記筐体の外部に配置されており、前記半導体レーザの周囲、もしくは前記半導体レーザを保持するホルダの周囲、あるいは前記半導体レーザと前記コリメートレンズ間の隙間をシール用の弾性部材で塞ぐことにより、前記光源装置のうち前記筐体内に配置された前記半導体レーザ、前記コリメートレンズ、及び前記アパーチャを、前記筐体外に配置された前記制御・駆動回路部から遮蔽した構成としたものである。
【０００８】
請求項２に係る発明では、請求項１記載の走査光学装置において、前記光源装置は複数の半導体レーザを有する構成としたものである。
【００１０】
ここで、請求項１または２記載の走査光学装置において、前記弾性部材は環状形態とすることが好ましい（請求項３）。
また、請求項３記載の走査光学装置において、前記環状形態を有する弾性部材として、Ｏリングを用いることができる（請求項４）。
さらに請求項５に係る画像形成装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の走査光学装置を備え、前記制御・駆動回路部を冷却する冷却手段を前記走査光学装置の前記筐体外に備える構成としたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図２は本発明に係るレーザビーム光源装置が搭載されるレーザビーム走査光学装置の一構成例を示す概略構成図である。図２において、１つ又は複数のレーザビームを出射する光源１から発光した１つ又は複数のレーザビームは、コリメートレンズ５によって平行光束あるいは略平行光束になり、アパーチャ６にて光束が規制されて、シリンダレンズ１１を介して回転多面鏡２よりなる偏向走査手段に入射される。そしてこの回転多面鏡１２を等速回転させることにより、レーザビームは主走査方向に繰り返し偏向走査される。回転多面鏡１２で反射されたレーザビームは、例えばｆθレンズ１３とトロイダルレンズ１４等からなる結像光学系により収束光となり、反射鏡１５により反射されて、ビームウェスト位置である結像位置に配置された感光体１６等の被走査面１８上に光スポットとして投影される。また、有効走査幅の領域外には同期検知用の光検知器１７を設けており、一走査毎の走査方向にレーザビームを検知し、同期を取っている。
【００１２】
尚、光源１としては、１つの半導体レーザ（レーザダイオード）、または複数の半導体レーザとビーム合成プリズム等を組み合わせたもの、あるいは同一のパッケージ内で複数の発光点を持つ半導体レーザアレイ等を用いることができ、図２は、２つのレーザビームを出射する半導体レーザアレイを光源１として用いた例である。この場合、光源１から出射された２つのレーザビームは感光体１６等の被走査面１８上で副走査方向（レーザビームの主走査方向に直交する方向（図２の場合は感光体１６の回転方向））に所定のピッチＰ隔てて走査される。
【００１３】
次に図３は上記レーザビーム走査光学装置を筐体（光学ハウジング）内に収めた状態を示す図であり、レーザビーム走査光学装置の構成を主走査方向の平面上に展開して示す平面図である。また、図４は図３に示す走査光学装置のレーザビーム光源装置部分の従来構成を示す断面図である。
図３において、走査光学装置を構成するシリンダレンズ１１、回転多面鏡１２、ｆθレンズ１３、トロイダルレンズ１４等は筐体１０内の主走査平面上の光学的に決められた位置に配設されている。また、図３、図４に示すように、レーザビーム光源装置は、１つ又は複数のレーザビームを出射する光源１と、その光源１を保持するホルダ２と、光源１の制御回路及び駆動回路が基板上に実装された制御・駆動回路部３と、光源１からのレーザ光束を平行光束あるいは略平行光束にするコリメートレンズ５と、コリメートレンズ通過後の光束を規制して射出するアパーチャ６より構成され、それらが１つにユニット化されている。尚、光源１はホルダ２の穴部に嵌入されて保持され、コリメートレンズ５はホルダ２から延びる支持部に固定されている。また、アパーチャ６は上面に開口部６ａを有するキャップ状に形成され、筒状の裾部分がホルダ２に嵌合され光源１及びコリメートレンズ５を覆うカバーを兼ねる構成となっており、コリメートレンズ５通過後の光束は上記開口部６ａより射出される。
【００１４】
このレーザビーム光源装置は、走査光学装置の筐体１０に光学的に決められた位置を保持するように精度良く取り付けられている。また、符号４は制御・駆動回路部３を被う金属製のシールドカバーであり、接地することにより、制御・駆動回路部３より発生する電磁ノイズを低減することができる。さらに制御・駆動回路部３の冷却のために、シールドカバー４の両側部には開口部４ａ，４ｂが設けられており、その開口部４ａ，４ｂを通して風が流れるように、一方側の開口部４ａには冷却用ファン７が配置されている。この冷却用ファン７によりシールドカバー４内を風が流れることにより制御・駆動回路部３は冷却されるが、シールドカバー４内は負圧になる。このため、制御・駆動回路部３と走査光学装置の筐体１０内部とでは圧力差を生じることになる。
【００１５】
ところで、走査光学装置は通常、密閉構造を採っているが、完全な密閉構造にすることはコスト的に不可能であり、従来の走査光学装置でも多少のトナーや塵芥等の侵入は許容している。このため、図３、図４に示す構成では、光束の射出部（アパーチャの開口部６ａ）を除いて、光源１とコリメートレンズ５をカバーを兼ねたアパーチャ６により覆い、光源装置にトナー等が侵入することを防止している。しかし、レーザビーム光源装置には多少なりとも隙間が存在するため、上記のように冷却用ファン７を用いて電気素子を空冷する方法を採っている場合には、制御・駆動回路部３には冷却風による負圧が発生しているので、組立上の多少の隙間を通してアパーチャ６の開口部６ａから光源装置内のコリメートレンズ５や光源１に向かって、風の流れが発生することがある。特に画素周波数が高い半導体レーザや複数の半導体レーザ、あるいは半導体レーザアレイを光源１として用いた場合は、制御・駆動回路部３を構成する電気素子の温度上昇が激しく上記冷却用ファン７による風量や風速を多く必要とするため、シールドカバー４内の負圧は更に増大し、図４中に矢印Ａで示すように筐体１０の内部で光源装置に向かう空気の流れが生じてしまう。したがって、筐体１０の内部または外部に浮遊しているトナー等も矢印Ａで示す空気の流れに乗り、アパーチャ６の開口部６ａから光源装置内に引き込まれ、コリメートレンズ５等に付着してしまう。そして、経時にはこのトナー等が蓄積されて汚れとなり、コリメートレンズ５の透過率を低減させ、レーザビーム光源装置の射出光の発光強度を低下させてしまい、高品位の画像が得られなくなったり、光源装置の使用できる寿命も短くなってしまうという問題が発生する。
【００１６】
本発明は、上記のような光源装置からの射出光の発光強度がトナー等の侵入により経時的に低下するという問題を解決するためのものであり、簡単な構成でトナー等の侵入を防止して、発光強度が安定した長寿命のレーザビーム光源装置を提供するものである。以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
【００１７】
【実施例】
図１は本発明の一実施例を示す図であって、走査光学装置の筐体に取り付けられたレーザビーム光源装置の断面図である。このレーザビーム光源装置の基本的な構成は図４と同様であり、１つ又は複数の半導体レーザからなるか、あるいは複数の発光点を持つ半導体レーザアレイからなる光源１と、光源１を保持するホルダ２と、制御・駆動回路部３と、コリメートレンズ５、及びアパーチャ６より構成されており、それらが１つにユニット化されている。光源１はホルダ２の穴部に嵌入されて保持され、コリメートレンズ５はホルダ２から延びる支持部に固定されている。また、アパーチャ６は上面に開口部６ａを有するキャップ状に形成され、筒状の裾部分がホルダ２に嵌合され光源１及びコリメートレンズ５を覆うカバーを兼ねる構成となっており、コリメートレンズ５通過後の光束は上記開口部６ａより射出される。このレーザビーム光源装置は、走査光学装置の筐体１０に光学的に決められた位置を保持するように制度良く取り付けられる。また、符号４は金属製のシールドカバーであり、接地することにより制御・駆動回路部３より発生する電磁ノイズを低減することができる。また、図示していないが、制御・駆動回路部３の冷却のために、シールドカバー４には図３と同様に冷却用ファンが設けられている。
【００１８】
本実施例では上記の構成に加えて、光源１の周囲、もしくは該光源１を保持するホルダ２の周囲、あるいは光源１とコリメートレンズ５間に、シール用の弾性部材を配置した構成としたものである。
より具体的に説明すると、図１の実施例では、アパーチャ６の筒状の裾部分が嵌合されるホルダ２の周囲にシール用の弾性部材８が配置されると共に、光源１とホルダ２の間にもシール用の弾性部材９が配置されている。この光源１の周囲とホルダ２の周囲に配置された弾性部材８，９は環状形態であり、ホルダ２の外周側と内周側にそれぞれ設けた同心円状の溝に装着され、ホルダ２の外周側の弾性部材８はアパーチャ６の筒状の裾部分とホルダ２の間で挟まれて弾性変形し、この間の隙間を密閉し、ホルダ２の内周側の弾性部材９は光源１とホルダ２の間で挟まれて弾性変形し、この間の隙間を密閉している。したがって、図３と同様に冷却用ファン７を用いて制御・駆動回路部３の電気素子を空冷する方法を採っている場合に、シールドカバー４内に負圧が生じ、走査光学装置の筐体１０内に矢印Ａで示すような光源装置に向かう空気の流れが発生したとしても、光源１の周囲やホルダ２の周囲の隙間は弾性部材８，９によって塞がれ、制御・駆動回路部３側とは遮蔽されているため、光源装置内が筐体１０内に対して負圧になることがなく、アパーチャ６の開口部６ａから光源装置内に気流が入り込むことがなくなり、大部分の気流は光源装置の外側（アパーチャ兼カバーの外側）を流れることになるので、光源装置内のコリメートレンズ５等に気流が当ることが無い。その結果として、光源装置内にトナーや塵埃等が侵入することを防止でき、コリメートレンズ５にトナー等が付着することが無くなるので、汚れが発生せず、経時にわたり安定した寿命の長い発光強度を保つことができる。
【００１９】
尚、弾性部材８，９は上述のように溝加工した部分に簡易に嵌め込んで使用することができる環状形態が望ましく、環状形態とすることによりシール性も向上することができる。また、弾性部材２４，２５としては、シール性があり、弾性変形可能な材料ならば種々のものを利用することができ、例えば、環状に形成したシール用のゴム材等が用いられる。また、その断面形状が円形であるＯリングでもよい。このＯリングは真空排気装置等にも用いられているようにシール性が良く、ＪＩＳやＩＳＯ等により色々なサイズが規格化されており、安価で入手が容易である。
【００２０】
また、図１では、ホルダ２の周囲と、光源１とホルダ２の間に弾性部材８，９を配置した例を示したが、光源１とコリメートレンズ５の間、例えばコリメートレンズ５の周囲とホルダ２の間で光路以外の部分に弾性部材を配置して、コリメートレンズ５とホルダ２の間の隙間を弾性部材でシールするようにしてもよく、同様の効果を得ることができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明では、レーザビームを出射する光源装置と、前記光源装置から出射された前記レーザビームを偏向走査する回転多面鏡と、前記光源装置と前記回転多面鏡を収めた筐体とを備えた走査光学装置において、前記光源装置は、半導体レーザと、該半導体レーザを保持するホルダと、前記半導体レーザより発光されたレーザ光を平行光束あるいは略平行光束にするコリメートレンズと、前記コリメートレンズを通過した光束を規制するアパーチャと、前記半導体レーザを制御・駆動する制御・駆動回路を１つのユニットとして有し、前記半導体レーザは前記ホルダの穴部に嵌入されて保持され、前記コリメートレンズは前記ホルダから延びる支持部に固定されており、前記アパーチャは上面に開口部を有するキャップ状に形成され、筒状の裾部分が前記半導体レーザを保持するホルダに嵌合され前記半導体レーザ及び前記コリメートレンズを覆うカバーを兼ねる構成となっており、前記コリメートレンズ通過後の光束は前記開口部より射出される構成であり、かつ、前記コリメートレンズと前記アパーチャの前記筒状の裾部分の内面との間には空間があり、該空間は前記アパーチャの前記開口部により開放されているため前記半導体レーザと前記コリメートレンズは前記アパーチャの外側に対して密閉されていない構成であり、前記光源装置は前記筐体に取り付けられており、前記光源装置の前記半導体レーザ、前記コリメートレンズ、及び前記アパーチャは前記筐体の内部に配置され、かつ前記光源装置の前記制御・駆動回路は前記筐体の外部に配置されており、前記半導体レーザの周囲、もしくは前記半導体レーザを保持するホルダの周囲、あるいは前記半導体レーザと前記コリメートレンズ間の隙間をシール用の弾性部材で塞ぐことにより、前記光源装置のうち前記筐体内に配置された前記半導体レーザ、前記コリメートレンズ、及び前記アパーチャを、前記筐体外に配置された前記制御・駆動回路部から遮蔽した構成としたので、発光強度の安定した長寿命の走査光学装置を得ることができる。
【００２２】
請求項２に係る発明では、請求項１記載の走査光学装置において、前記光源装置は複数の半導体レーザを有する構成としたので、発光強度の安定した長寿命の走査光学装置を得ることができる。
【００２４】
請求項３に係る発明では、請求項項１または２記載の走査光学装置において、前記弾性部材は環状形態であることを特徴としているので、簡易な構成で走査光学装置内のシール性を向上でき、発光強度の安定した長寿命の走査光学装置を得ることができる。
【００２５】
請求項４に係る発明では、請求項３記載の走査光学装置において、前記環状形態を有する弾性部材としてＯリングを用いたことを特徴としているので、簡易で且つ安価な構成で走査光学装置内のシール性を向上でき、発光強度の安定した長寿命の走査光学装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す図であって、走査光学装置の筐体に取り付けられたレーザビーム光源装置の断面図である。
【図２】本発明に係るレーザビーム光源装置が搭載されるレーザビーム走査光学装置の一構成例を示す概略構成図である。
【図３】図２に示すレーザビーム走査光学装置を筐体（光学ハウジング）内に収めた状態を示す図であり、レーザビーム走査光学装置の構成を主走査方向の平面上に展開して示す平面図である。
【図４】図３に示す走査光学装置のレーザビーム光源装置部分の従来構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１      光源
２      ホルダ
３      制御・駆動回路部
４      シールドカバー
５      コリメートレンズ
６      アパーチャ
６ａ    開口部
７      冷却用ファン
８，９  弾性部材
１０    筐体（光学ハウジング）
１１    シリンダレンズ
１２    回転多面鏡
１３    ｆθレンズ
１４    トロイダルレンズ
１５    反射鏡
１６    感光体
１７    光検知器
１８    被走査面
【図１】
0004139030.tif 000002
【図２】
0004139030.tif 000003
【図３】
0004139030.tif 000004
【図４】
0004139030.tif 000005