JP2000089147A

JP2000089147A - マルチビーム走査装置

Info

Publication number: JP2000089147A
Application number: JP27935298A
Authority: JP
Inventors: Shin Mogi; 伸茂木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-09-14
Filing date: 1998-09-14
Publication date: 2000-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】回転ドラム上のライン間隔の調整を高精度で
迅速に行なうとともに、装置の小型化を促進する。【解決手段】マルチビーム半導体レーザ１１から発生
される２つのレーザビームＰ₁ ，Ｐ₂ は、光学箱８内の
回転多面鏡によって走査され、結像レンズを経て回転ド
ラム上の感光体に結像する。感光体上のライン間隔Ｔ等
を調整するために、マルチビーム半導体レーザ１１をレ
ーザホルダ１１ａに組み付けるときに、レーザアレイＮ
が所定の傾斜角度θになるようにマルチビーム半導体レ
ーザ１１を回転させた状態でレーザホルダ１１ａに固定
する。光学箱８にマルチビーム光源ユニット１を組み付
けるときは、部品精度等を補うためにわずかにマルチビ
ーム光源ユニット１全体を傾斜させるだけでよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームプリ
ンタやデジタル複写機等に用いられるマルチビーム走査
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、レーザビームプリンタ等の電子写
真装置において、複数のレーザビームを用いて複数のラ
インを同時に書き込むマルチビーム走査装置が開発され
ている。

【０００３】これは、互いに離間した複数のレーザビー
ムを同時に走査するもので、図９に示すように、マルチ
ビーム光源ユニット１０１の光源であるマルチビーム半
導体レーザ１１１から２本の光ビームであるレーザビー
ムＰ₁ ，Ｐ₂ を発生させ、それぞれコリメータレンズ１
１２によって平行化したうえで、シリンドリカルレンズ
１０２を経て、回転多面鏡１０３の反射面１０３ａに照
射し、結像レンズ１０４を経て回転ドラム１０５上の感
光体に結像させる。

【０００４】２本のレーザビームＰ₁ ，Ｐ₂ は回転多面
鏡１０３の反射面１０３ａに入射し、それぞれ主走査方
向に走査され、回転多面鏡１０３の回転による主走査と
回転ドラム１０５の回転による副走査に伴なって感光体
に静電潜像を形成する。

【０００５】なお、シリンドリカルレンズ１０２は、各
レーザビームＰ₁ ，Ｐ₂ を回転多面鏡１０３の反射面１
０３ａに線状に集光する。これは、前述のように感光体
に結像する点像が、回転多面鏡１０３の面倒れによって
歪を発生するのを防止する機能を有し、また、結像レン
ズ１０４は、球面レンズ部とトーリックレンズ部からな
り、シリンドリカルレンズ１０２と同様に感光体上の点
像の歪を防ぐ機能を有するとともに、前記点像が感光体
上で主走査方向に等速度で走査されるように補正する機
能を有する。

【０００６】２本のレーザビームＰ₁ ，Ｐ₂ は、それぞ
れ、主走査面（ＸＹ平面）の末端で検出ミラー１０６に
よって分離され、主走査面の反対側の光センサ１０７に
導入され、図示しないコントローラにおいて書き込み開
始信号に変換されてマルチビーム半導体レーザ１１１に
送信される。マルチビーム半導体レーザ１１１は書き込
み開始信号を受けて両レーザビームＰ₁ ，Ｐ₂ の書き込
み変調を開始する。

【０００７】このように両レーザビームＰ₁ ，Ｐ₂ の書
き込み変調のタイミングを調節することで、回転ドラム
１０５上の感光体に形成される静電潜像の書き込み開始
（書き出し）位置を制御する。

【０００８】シリンドリカルレンズ１０２、回転多面鏡
１０３、結像レンズ１０４等は、光学箱１０８の底壁に
組み付けられる。各光学部品を光学箱１０８に組み付け
たうえで、光学箱１０８の上部開口を図示しないふた部
材によって閉塞する。

【０００９】マルチビーム半導体レーザ１１１は、前述
のように複数のレーザビームＰ₁ ，Ｐ₂ を同時に発光す
るもので、レーザホルダ１１１ａを介してコリメータレ
ンズ１１２を内蔵する鏡筒１１２ａと一体的に結合され
たユニットとして、レーザ駆動回路基板１１３とともに
光学箱１０８の側壁１０８ａに組み付けられる。

【００１０】マルチビーム光源ユニット１０１の組み付
けに際しては、マルチビーム半導体レーザ１１１を保持
するレーザホルダ１１１ａを光学箱１０８の側壁１０８
ａに設けられた開口１０８ｂに挿入し、レーザホルダ１
１１ａにコリメータレンズ１１２の鏡筒１１２ａをかぶ
せてコリメータレンズ１１２のピント調整や光軸合わせ
を行なったうえで、鏡筒１１２ａをレーザホルダ１１１
ａに接着し、図１０の（ａ）に示すように、レーザホル
ダ１１１ａを所定の角度θだけ回転させることで、各レ
ーザビームＰ₁ ，Ｐ₂ の発光点を結ぶ直線すなわちレー
ザアレイＮの傾斜角度の調整を行なう。これは、図１０
の（ｂ）に示すように、マルチビーム半導体レーザ１１
１から発生される２つのレーザビームＰ₁ ，Ｐ₂ のビー
ム間隔を調整して、回転ドラム１０５上の結像点Ａ₁ ，
Ａ₂ の主走査方向の離間距離Ｓと副走査方向の離間距離
すなわちライン間隔Ｔを設計値に一致させる調整作業で
ある。この作業を行なったうえで、ビス等を用いてレー
ザホルダ１１１ａを光学箱１０８の側壁１０８ａに固定
する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、マルチビーム光源ユニットを光学箱に
固定するときに、マルチビーム光源ユニット全体をレー
ザ駆動回路基板とともに所定角度θだけ回転させてライ
ン間隔Ｔを得るものであるため、光学箱の外側で大面積
のレーザ駆動回路基板を回転させるのに充分な空間を用
意しておかなければならず、装置全体を小型化するうえ
での障害となっている。

【００１２】また、ライン間隔Ｔの調整は、誤差の許容
値が数μｍ以下と極めて厳しいものであるため、マルチ
ビーム光源ユニットを光学箱に組み付けるときの角度調
整の範囲が広いと、高精度の調整を短時間で終了するこ
とが難しく、作業効率と信頼性の点で満足する組み立て
を行なうことができないという未解決の課題もある。

【００１３】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、装置の小型化を促進
し、しかも、ビーム間隔の調整作業を短時間で高精度に
行なうことのできるマルチビーム走査装置を提供するこ
とを目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明のマルチビーム走査装置は、マルチビーム半
導体レーザとこれを保持するレーザホルダを備えたマル
チビーム光源ユニットと、前記マルチビーム半導体レー
ザから発生された複数のレーザビームをそれぞれ走査し
て感光体に結像させる走査結像手段と、該走査結像手段
と前記マルチビーム光源ユニットを支持する筐体を有
し、前記マルチビーム半導体レーザが、前記複数のレー
ザビームのビーム間隔を調整するための所定の回転角度
またはこれに近似する回転角度で前記レーザホルダに固
定されていることを特徴とする。

【００１５】マルチビーム半導体レーザが、直線状に配
列された複数の発光点を備えているとよい。

【００１６】マルチビーム半導体レーザが、２次元的に
配列された複数の発光点を備えていてもよい。

【００１７】レーザホルダが、コリメータレンズを保持
する鏡筒と一体であるとよい。

【００１８】

【作用】マルチビーム半導体レーザをレーザホルダに固
定したうえでレーザホルダを筐体に組み付けるときに、
マルチビーム光源ユニット全体を傾斜（回転）させてビ
ーム間隔の調整を行なう構成であると、精密な角度調整
が困難であるうえに調整作業に時間がかかり、加えて、
マルチビーム光源ユニットに組み付けた大面積のレーザ
駆動回路基板を傾斜させるための余分なスペースも必要
となる。そこで、マルチビーム半導体レーザをレーザホ
ルダに組み付けるユニット組立工程で、ビーム間隔の調
整に必要な角度またはこれに近似した角度までマルチビ
ーム半導体レーザを回転（傾斜）させ、この状態でマル
チビーム半導体レーザをレーザホルダに固定してユニッ
ト化する。

【００１９】マルチビーム光源ユニットを筐体に組み付
けるときは、部品精度等に起因するわずかな誤差を最終
調整するために微小角度だけマルチビーム光源ユニット
全体を回転させればよい。

【００２０】このように、マルチビーム光源ユニットを
筐体に組み付けるときの最終的な角度調整作業は微小な
角度範囲で行なわれるため、高精度でしかも迅速な角度
調整を行なうことができる。

【００２１】また、大面積のレーザ駆動回路基板を大き
く傾斜させる必要もないため、装置全体の小型化にも貢
献できる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００２３】図１は一実施の形態によるマルチビーム走
査装置を示すもので、これは、マルチビーム光源ユニッ
ト１の光源であるマルチビーム半導体レーザ１１から２
本の光ビームであるレーザビームＰ₁ ，Ｐ₂ を発生さ
せ、それぞれコリメータレンズ１２によって平行化した
うえで、シリンドリカルレンズ２を経て、回転多面鏡３
の反射面３ａに照射し、回転多面鏡３とともに走査結像
手段を構成する結像レンズ４を経て回転ドラム５上の感
光体に結像させる。

【００２４】２本のレーザビームＰ₁ ，Ｐ₂ は回転多面
鏡３の反射面３ａに入射し、それぞれ主走査方向に走査
され、回転多面鏡３の回転による主走査と回転ドラム５
の回転による副走査に伴なって感光体に静電潜像を形成
する。

【００２５】なお、シリンドリカルレンズ２は、各レー
ザビームＰ₁ ，Ｐ₂ を回転多面鏡３の反射面３ａに線状
に集光する。これは、前述のように感光体に結像する点
像が、回転多面鏡３の面倒れによって歪を発生するのを
防止する機能を有し、また、結像レンズ４は、球面レン
ズ部とトーリックレンズ部からなり、シリンドリカルレ
ンズ２と同様に感光体上の点像の歪を防ぐ機能を有する
とともに、前記点像が感光体上で主走査方向に等速度で
走査されるように補正する機能を有する。

【００２６】２本のレーザビームＰ₁ ，Ｐ₂ は、それぞ
れ、主走査面（ＸＹ平面）の末端で検出ミラー６によっ
て分離され、主走査面の反対側の光センサ７に導入さ
れ、図示しないコントローラにおいて書き込み開始信号
に変換されてマルチビーム半導体レーザ１１に送信され
る。マルチビーム半導体レーザ１１は書き込み開始信号
を受けて両レーザビームＰ₁ ，Ｐ₂ の書き込み変調を開
始する。

【００２７】このように両レーザビームＰ₁ ，Ｐ₂ の書
き込み変調のタイミングを調節することで、回転ドラム
５上の感光体に形成される静電潜像の書き込み開始（書
き出し）位置を制御する。

【００２８】シリンドリカルレンズ２、回転多面鏡３、
結像レンズ４等は、筐体である光学箱８の底壁に組み付
けられる。各光学部品を光学箱８に組み付けたうえで、
光学箱８の上部開口を図示しないふた部材によって閉塞
する。

【００２９】マルチビーム半導体レーザ１１は、前述の
ように複数のレーザビームＰ₁ ，Ｐ₂ を同時に発光する
もので、レーザホルダ１１ａを介してコリメータレンズ
１２を内蔵する鏡筒１２ａと一体的に結合されたユニッ
トとして、レーザ駆動回路基板１３とともに光学箱８の
側壁８ａに組み付けられる。

【００３０】マルチビーム光源ユニット１の組み付けに
際しては、マルチビーム半導体レーザ１１を保持するレ
ーザホルダ１１ａを光学箱８の側壁８ａに設けられた開
口８ｂに挿入し、レーザホルダ１１ａにコリメータレン
ズ１２の鏡筒１２ａをかぶせてコリメータレンズ１２の
ピント調整や光軸合わせ等の３次元的調整を行なったう
えで、鏡筒１２ａをレーザホルダ１１ａに接着する。

【００３１】マルチビーム半導体レーザ１１は、図２に
示すように、ステム２１と一体である台座２１ａに固定
されたレーザチップ２２と、レーザチップ２２の２つの
発光点２２ａ，２２ｂから発光されるレーザビームＰ
₁ ，Ｐ₂ の発光量をモニタするフォトダイオード２３
と、レーザチップ２２等に通電するための通電端子２４
を有し、レーザチップ２２等はキャップ２５によって覆
われている。

【００３２】マルチビーム半導体レーザ１１は、これを
レーザホルダ１１ａに組み付けるユニット組立工程で、
図３に示すように、レーザホルダ１１ａの基準面Ｖに対
して、マルチビーム半導体レーザ１１を所定の回転角度
θまたはこれに近似する角度まで回転させることで、各
レーザビームＰ₁ ，Ｐ₂ の発光点を結ぶ直線すなわちレ
ーザアレイＮの傾斜角度の調整を予め行なっておく。こ
れは、マルチビーム半導体レーザ１１から発生される２
つのレーザビームＰ₁ ，Ｐ₂ のビーム間隔を調整し、回
転ドラム５上の結像点Ａ₁ ，Ａ₂ の主走査方向の離間距
離Ｓと副走査方向の離間距離すなわちライン間隔Ｔを予
め設計値に一致させる調整作業である（図３の（ｂ）参
照）。この調整作業を終了して、マルチビーム半導体レ
ーザ１１をレーザホルダ１１ａに固定・ユニット化する
ものである。

【００３３】前述のようにコリメータレンズ１２の鏡筒
１２ａをレーザホルダ１１ａに接着したのち、図４に示
すように、レーザホルダ１１ａの長孔に嵌合するビス１
１ｂによってレーザホルダ１１ａを光学箱８の側壁８ａ
に仮止めし、レーザビームＰ₁ ，Ｐ₂ を発光させなが
ら、ライン間隔Ｔの最終調整のためにレーザホルダ１１
ａを微小角度Δθだけ回転させる。この作業は、装置各
部の部品精度やマルチビーム半導体レーザ１１自体の嵌
合部の誤差を補うためのものであり、実際は、図５に破
線で示すように、レーザホルダ１１ａにレーザ駆動回路
基板１３を組み付けた状態で行なわれる。このような最
終調整ののちに、ビス１１ｂを締め付けてレーザホルダ
１１ａを光学箱８に固定する。

【００３４】回転ドラム上のライン間隔Ｔの調整にはサ
ブミクロン単位の精度が必要であるが、本実施の形態に
おいては、予め、マルチビーム半導体レーザをレーザホ
ルダに組み付けるときにレーザアレイＮを所定の傾斜角
度θまたはこれに近似する傾斜角度に大ざっぱに調整し
ておき、レーザホルダをレーザ駆動回路基板とともに光
学箱に組み付ける工程では、組立誤差等を補正するため
に微小角度の最終調整を行なうだけである。従って、ラ
イン間隔の最終調整における精度は極めて高く、従来例
のように光学箱上で広範囲の角度調整を行なう場合に比
べて、調整作業に費す時間を大幅に短縮できる。加え
て、光学箱の外側で大面積のレーザ駆動回路基板を大き
く回転させる必要もないから、装置の小型化を大きく促
進できる。

【００３５】その結果、小型であって組立コストが低
く、しかも極めて高精度なマルチビーム走査装置を実現
できる。

【００３６】なお、本実施の形態においては２つの発光
点を有するレーザチップを用いたが、発光点すなわちレ
ーザビームの数はいくつでもよい。また、レーザ駆動回
路基板や鏡筒やコリメータレンズ等の組立手順について
も任意に変更自在である。さらには光学箱に対するレー
ザホルダの固定も、ビス等の締結手段に限定されること
なく、接着等他の方法でもよい。

【００３７】図６は一変形例を示す。これは、基準面Ｖ
を端面とする略長方形のレーザホルダ１１ａの替わり
に、円盤状のレーザホルダ３１ａを用いたものである。
この場合は、マルチビーム半導体レーザ３１をレーザホ
ルダ３１ａに組み付けるときの回転角度θの基準面Ｕ
を、レーザホルダ３１ａの外周部に設けられた切欠部３
１ｂに設ける。

【００３８】図７に示すように、レーザ駆動回路基板３
３については、その上端面３３ａが図示しない光学箱に
対する取付基準となるようにレーザホルダ３１ａに組み
付ける。

【００３９】また、複数の発光点が直線状に配設された
端面発光型のマルチビーム半導体レーザ１１，３１に替
えて、図８に示すように、複数の発光点４２ａ〜４２ｄ
が２次元的に配列された面発光型のレーザチップ４２を
有するマルチビーム半導体レーザ４１を用いてもよい。
これは、コリメータレンズの光軸に対してすべての発光
点を近接させることができるため、光学的収差を低減で
きるという特筆すべき長所がある。円盤状のレーザホル
ダ４１ａには位置決め穴４１ｂを設けて、ビーム間隔Ｔ
₁ 〜Ｔ₃ を調整するための回転角度θの調整を行なうと
きの位置決め基準として用いる。

【００４０】また、面発光レーザを用いることによって
発光点の位置等の自由度が増し、組み付け公差の配分が
容易になるという利点もある。

【００４１】

【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、次に記載するような効果を奏する。

【００４２】マルチビーム半導体レーザから発光される
複数のレーザビームのビーム間隔の調整を行なう作業
を、短時間でしかも高精度に行なうことができる。これ
によって、装置の高精細化を促進し、かつ、組立コスト
を大幅に低減できるうえに、装置全体の小型化にも大き
く貢献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施の形態によるマルチビーム走査装置を示
す模式平面図である。

【図２】図１の装置のマルチビーム半導体レーザを拡大
して示す拡大斜視図である。

【図３】ライン間隔の調整作業を説明する図である。

【図４】レーザホルダを光学箱に仮止めした状態を示す
斜視図である。

【図５】ライン間隔の最終調整作業を説明する図であ
る。

【図６】一変形例を示す模式図である。

【図７】図６の装置をレーザ駆動回路基板とともに示す
模式図である。

【図８】別の変形例を示す模式図である。

【図９】一従来例によるマルチビーム走査装置を示す模
式平面図である。

【図１０】図９のマルチビーム走査装置におけるライン
間隔の調整作業を説明する図である。

【符号の説明】

１マルチビーム光源ユニット２シリンドリカルレンズ３回転多面鏡４結像レンズ８光学箱１１，３１，４１マルチビーム半導体レーザ１１ａ，３１ａ，４１ａレーザホルダ１１ｂビス１２コリメータレンズ１２ａ鏡筒１３，３３レーザ駆動回路基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マルチビーム半導体レーザとこれを保持
するレーザホルダを備えたマルチビーム光源ユニット
と、前記マルチビーム半導体レーザから発生された複数
のレーザビームをそれぞれ走査して感光体に結像させる
走査結像手段と、該走査結像手段と前記マルチビーム光
源ユニットを支持する筐体を有し、前記マルチビーム半
導体レーザが、前記複数のレーザビームのビーム間隔を
調整するための所定の回転角度またはこれに近似する回
転角度で前記レーザホルダに固定されていることを特徴
とするマルチビーム走査装置。
【請求項２】マルチビーム半導体レーザが、直線状に
配列された複数の発光点を備えていることを特徴とする
請求項１記載のマルチビーム走査装置。
【請求項３】マルチビーム半導体レーザが、２次元的
に配列された複数の発光点を備えていることを特徴とす
る請求項１記載のマルチビーム走査装置。
【請求項４】レーザホルダが、コリメータレンズを保
持する鏡筒と一体であることを特徴とする請求項１ない
し３いずれか１項記載のマルチビーム走査装置。