JP6135987B2 - 光源装置、光走査装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
特許文献1に記載の光源装置370は、不図示の垂直共振器面発光型レーザ(VCSEL)の光源と、光源から出射された光ビームの光量を検知する不図示の光量検知部とを実装した回路基板375を備えている。また、コリメートレンズ311(図11(A)参照)、温度補正レンズ312、アパーチャミラー313などの光学素子を保持する光学素子ホルダ372を備えている。光学素子ホルダ372は、中間ホルダ371を介して、回路基板375に取り付けられる。
図1は、本実施形態に係るカラープリンタ500の主要構成を示す模式図である。
このカラープリンタ500は、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの4色のトナー像を互いに重ね合わせることにより、フルカラー画像を形成することができるタンデム方式の多色カラープリンタである。このカラープリンタ500は、光走査装置100、4つの感光体ドラム501,502,503,504を備えている。また、4つのクリーニングユニット605Y,605M,605C,605Bk、4つの帯電装置602Y,602M,602C,602Bkを備えている。また、現像ローラ603Y,603M,603C,603Bkを備えた4つの現像装置604Y,604M,604C,604Bkも備えている。さらに、中間転写体である中間転写ベルト606、二次転写ローラ613、定着装置610、給紙コロ608、レジストローラ対609、排紙ローラ612、排紙トレイ611なども備えている。
光走査装置100を構成するM−Yユニット100AとBk−Cユニット100Bとは、その基本構成が同じであるため、以下の説明ではBk−Cユニット100Bを用いて光走査装置100の構成及び動作を説明する。なお、以下の説明では、適宜、色分け符号であるY、M、C、Bkを省略する。
光源装置である光源ユニット101は、直線偏光にてレーザ光を射出する光源102と、光源102から射出されたレーザ光を円偏光に変換する1/4波長板105とを有する。また、1/4波長板105で円偏光に変換されたレーザ光を平行光にするコリメートレンズ106と、コリメートレンズ106で平行化されたレーザ光を切り取るアパーチャミラー107とを有する。これらの光学部品102,105,106,107は、後述する光源ホルダ103(図6や図7等を参照)に対して、所定の位置に位置決めされて一体的に組み付けられている。光源ユニット101から射出されるレーザ光は、入射光学系を介して、光偏向手段としての偏向器202へ入射する。
光源ユニット101から射出されるレーザ光L0は、光源ユニット101内の1/4波長板105によって直線偏光から円偏光に変換されている。このように円偏光特性をもつレーザ光L0は、偏向ビームスプリッタ203の偏光分離面に到達すると、円偏光の偏光成分のうち、回転多面鏡202a,202bのミラー面に対する入射面に垂直な成分(s偏光成分)のみが偏光分離面を透過する。そして、s偏光成分のみのレーザ光L2が下段回転多面鏡202bへ向かう。一方、円偏光の偏光成分のうち、回転多面鏡202a,202bのミラー面に対する入射面に平行な成分(p偏光成分)は、偏光分離面で反射される。その後、p偏光成分のみのレーザ光L1は、偏向ビームスプリッタ203の反射面で反射され、上段回転多面鏡202aに向かう。この時点で、分離された2つのレーザ光L1,L2は、それぞれ、異なる偏光特性を有するものとなっているが、その後、各レーザ光L1,L2は、1/4波長板204により再度円偏光に変換される。
偏向器202によって走査されたレーザ光のうちの一方のレーザ光L1(上段回転多面鏡202aのミラー面で走査されたレーザ光)は、第1出射レンズ301及び第2出射レンズ302を経て、防塵ガラス305を透過する。そして、感光体ドラム504の表面で等速走査される。この光路上には、レーザ光L1を折り返すためのミラー303a,303b,303cが設置されている。また、他方のレーザ光L2(下段回転多面鏡202bのミラー面で走査されたレーザ光)は、第1出射レンズ301及び第2出射レンズ302を経て、防塵ガラス305を透過して、感光体ドラム504の表面で等速走査される。この光路上には、レーザ光L2を折り返すためのミラー304が設置されている。
偏向器202において、2つの回転多面鏡202a,202bは、一体的な形状であり、モータ基板202C上に組みつけられる。回転多面鏡202a,202bは、それぞれ4面のミラー面をもっており、上段回転多面鏡202aのミラー面と下段回転多面鏡202bのミラー面とは、回転方向に角度θだけずれるように配置されている。本実施形態では、θ=45°となっている。上段回転多面鏡202aは、感光体ドラム504の走査に用いられ、下段回転多面鏡202bは感光体ドラム503の走査に用いられるが、上記のような配置によって幾何的に同時に走査することがない。
図7は、光源ユニット101内における光路を上側から見た模式図である。
以下の説明においては、便宜上、レーザ光が射出される方向(光軸方向)をX軸とし、主走査方向をY軸とし、副走査方向をZ軸とする。図7に示すように、光源装置たる光源ユニット101は、光源102、入射光学系を構成する1/4波長板105、コリメートレンズ106、アパーチャミラー107を備えている。
図8に示すように、第1ホルダ103aは、第2ホルダ103bに固定するための固定面部113aを有している。また、アパーチャミラー107が取り付けられるアパーチャ取り付け面部113b、検知用反射ミラー108Aが取り付けられるミラー取り付け面部113cを有している。固定面部113aの中央部には、ネジが挿入されるネジ穴114が設けられている。このネジ穴を挟んで、2個の位置決め穴115a,115bが設けている。一方の位置決め穴115bは、位置決めの主基準であり丸穴となっており、他方の位置決め穴115aは、位置決めの従基準であり、Y軸方向に延びる長穴となっている。
第1ホルダ103aの第2ホルダ103bへの固定は、まず、第1ホルダ103aの固定面部113aに設けられた位置決め穴に第2ホルダ103bの上面に設けられた2個の位置決め突起117a,117bを挿入し、第1ホルダ103aを第2ホルダ103bに位置決めする。次に、第1ホルダ103aの固定面部113aに設けられたネジ挿入穴にネジを挿入し、第2ホルダ103bに設けられた不図示のネジ穴にネジをねじ込んで、第1ホルダ103aを第2ホルダ103bに固定する。
これは、光源ホルダ103をひとつの部材で構成した場合、以下の課題が生じたためである。すなわち、図6に示すように、光源ホルダ103は、光源102から出射した光が、アパーチャミラー107から反射した光をフォトダイオード109へ入射させるための光路へ進入させないための仕切り壁118や、開口部D(図7参照)などを設けている。このため、光源ホルダ103の構造が複雑である。このように光源ホルダ103は、複雑な構造であるため、射出成形で成形した場合、成形品の型抜きが出来ないという課題が発生した。この課題を解決するには、型構成上、金型の、アパーチャミラー107が取り付けられる取り付け面と、検知用反射ミラー108Aが取り付けられる取り付け面とを形成する箇所に抜き勾配を形成する必要があることが判明した。その結果、光源ホルダ103のアパーチャミラー107が取り付けられる取り付け面と、反射ミラー108Aが取り付けられる取り付け面とがY軸方向回りおよびZ軸方向回りに傾斜する。このような傾斜した面にアパーチャミラー107や反射ミラー108Aを取り付けた場合、以下のような問題が生じる。すなわち、偏向器202へ向かうレーザ光L0を所望の形状に整形できないという問題である。また、フォトダイオード109にレーザ光を入射させることができないという問題である。このような理由から、本実施形態においては、光源ホルダ103を、第1ホルダ103aと第2ホルダ103bの2部材で構成したのである。
(態様1)
光源102と、光源102から出射された光の光路上に配置された複数の光学素子(本実施形態では、1/4波長板105、コリメートレンズ106、アパーチャミラー107、検知用反射ミラー108A、検知用コリメートレンズ108B)を保持する光源ホルダ103などの光学素子保持手段とを備えた光源装置において、光学素子保持手段は、少なくともひとつの光学素子を保持する樹脂材からなる複数の光学素子保持部材を含む。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、光源ホルダ103としての光学素子保持手段を、ひとつの部材で形成した場合に比べて、構造を簡素化することができる。これにより、各光学素子保持部材の光学素子を保持する箇所を精度よく製造することができ、製造コストダウンを図ることが可能となる。
しかし、(態様1)においては、光学素子保持部材を複数有することで、光学素子保持部材が保持する光学素子や、配置される場所に応じて求められる機能を個別に満たすことができる。これにより、光源ホルダ103などの光学素子保持手段として、要求される複数の機能を満足させることができる。
(態様1)において、各光学素子保持部材の樹脂材を、互いに異ならせた。
実施形態で説明したように、各光学素子保持部材に要求される機能を満たす樹脂材(本実施形態では、熱膨張を抑制する機能が求められる第2ホルダ103aに関しては、熱膨張係数の低い樹脂を用い、紫外線硬化樹脂で簡単に光学素子を接着する機能が求められる第1ホルダ103aに関しては、透明樹脂を用いた)で形成することで、光学ホルダ103などの光学素子保持手段として、要求される複数の機能を満足させることができる。
(態様1)または(態様2)において、複数の光学素子保持部材の少なくとも一つは、透明樹脂で形成されており、透明樹脂で形成された第1ホルダ103aなどの光学素子保持部材に保持される光学素子(本実施形態では、アパーチャミラー107、検知用反射ミラー108A)は、光硬化樹脂により光学素子保持部材に接着固定される。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、第1ホルダ103aなどの光学素子保持部材を介して、紫外線硬化樹脂などの光硬化樹脂に紫外線などの光を照射することができる。これにより、光学素子を光硬化樹脂により簡単に光学素子保持部材に接着固定することができる。
(態様3)において、光硬化樹脂は、紫外線硬化樹脂である。
かかる構成とすることで、実施形態で説明したように、紫外線を第1ホルダなどの光学素子保持部材を介して照射して、光学素子を光学素子保持部材に接着固定することができる。
(態様1)乃至(態様4)いずれかにおいて、光源ホルダ103などの光学素子保持手段が保持する複数の光学素子には、光源102からの光を分割するアパーチャミラー107などの光分割素子と、光分割素子で分割された一方の光を、光量を検知するフォトダイオード109などの光量検知部へ導くための検知用反射ミラー108Aなどの光学素子とが含まれており、光学素子保持手段は、光分割素子と、光量を検知する光量検知部へ導くための光学素子とを保持する透明樹脂材からなる第1ホルダ103aなどの第1保持部材と、残りの光学素子を保持する樹脂材からなる第2光学素子保持部材とを有する。
かかる構成とすることで、第1ホルダ103aなどの第1保持部材に保持されたアパーチャミラー107などの光分割素子と、光分割素子で分割された一方の光を、光量を検知するフォトダイオード109などの光量検知部へ導くための検知用反射ミラー108Aなどの光学素子を、紫外線硬化樹脂などで接着固定することができる。
(態様5)において、光分割素子は、光源102の光が入射する入射面が反射面であり、光源102の光の一部を整形して通過させ、残りを反射するアパーチャミラー107であり、光量を検知するフォトダイオード109などの光量検知部へ導くための光学素子が、アパーチャミラー107の反射面で反射した光を、光量検知部へ向かうように反射する反射ミラー108Aである。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、アパーチャミラー107と反射ミラー108Aを、紫外線硬化樹脂などで接着固定することができる。
また、(態様1)乃至(態様6)いずれかにおいて、光源ホルダ103などの光学素子保持手段は、第1ホルダ103aなどの第1光学素子保持部材と、第1光学素子保持部材よりも光源側に配置された第2ホルダ103bなどの第2光学素子保持部材とを有し、第2光学素子保持部材の熱膨張係数を、第1光学素子保持部材の熱膨張係数よりも低くした。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、光源102などの熱により第2ホルダ103bなどの第2光学素子保持部材が熱膨張するのを抑制することができる。これにより、第2光学素子保持部材の熱膨張により、第2光学素子に保持された光学素子が傾いたりして、所望の光学特性が得られなくなるなどの不具合を抑制することができる。
また、(態様7)において、第2ホルダ103bなどの第2光学素子保持部材には、樹脂材よりも熱膨張係数の低い材料が添加されている。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、第2ホルダ103bなどの第2光学素子保持部材の熱膨張率を低くすることができる。
(態様1)乃至(態様8)において、光源ホルダなどの光学素子保持手段は、第1ホルダ103aなどの第1光学素子保持部材と、第1光学素子保持部材よりも光源側に配置された第2ホルダ103bなどの第2光学素子保持部材とを有し、第2光学素子保持部材の熱伝導率を、第1光学素子保持部材の熱伝導率よりも高くした。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、光源102などの熱を、第2ホルダ103bなどの第2光学素子保持部材へ移動させることができ、光源102の温度上昇を抑制することができる。これにより、光源102の温度上昇によるビーム特性の劣化を抑制することができる。
(態様9)において、第2ホルダ103bなどの第2光学素子保持部材は、樹脂材よりも熱伝導性率が高い材料が添加されている。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、第2ホルダ103bなどの第2光学素子保持部材の熱伝導率を高めることができる。
また、(態様1)乃至(態様10)いずれかにおいて、光源102として複数の発光部が、2次元的に配列されている光源を用いた。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、高解像度の印字が可能になる。
また、(態様1)乃至(態様10)いずれかにおいて、光源102として複数の発光部が、直線状に配列されている光源を用いた。
かかる構成としても、高解像度の印字が可能になる。
また、(態様1)乃至(態様12)いずれかにおいて、光源102は、一つ以上の発光部を待つ複数のレーザーダイオードで構成した。
かかる構成とすることで、実施形態で説明したように、高解像度の印字が可能になる。
光源ユニット101と、光源ユニット101からの光を偏向走査する偏向器202などの光偏向手段とを備えた光走査装置100において、光源ユニット101として、(態様1)乃至(態様13)いずれかの光源装置を用いた。
かかる構成を備えることで、安価な光走査装置を実現できる。
画像情報に応じた走査光で光走査装置により感光体ドラムなどの感光体を走査して感光体上に潜像を形成し、潜像を現像することにより得た画像を最終的に記録材上に転移させて記録材上に画像を形成する画像形成装置において、光走査装置として、(態様14)の光走査装置を用いた。
かかる構成を備えることで、安価な画像形成装置を実現できる。
101 光源ユニット
102 光源
103 光源ホルダ
103a 第1ホルダ
103b 第2ホルダ
104 レーザ変調基板
105 1/4波長板
106 コリメートレンズ
107 アパーチャミラー
108 検知光学系
108A 検知用反射ミラー
108B 検知用コリメートレンズ
109 フォトダイオード
110 固定部材
113a 固定面部
113b アパーチャ取り付け面部
113c ミラー取り付け面部
114 ネジ挿入穴
115a,115b 位置決め穴
202 偏向器
202a 上段回転多面鏡
202b 下段回転多面鏡
203 偏向ビームスプリッタ
204 1/4波長板
205 シリンドリカルレンズ
301,302 出射レンズ
303a,303b,303c,304 ミラー
305 防塵ガラス
400 光学ハウジング
401 V字凹部
402 円弧状凹部
500 カラープリンタ
501,502,503,504 感光体ドラム
510 記録紙
606 中間転写ベルト
Claims (12)
- 光源と、
前記光源から出射された光の光路上に配置された複数の光学素子を保持する光学素子保持手段とを備えた光源装置において、
前記光学素子保持手段は、
前記光源からの光を分割する光分割素子と、
前記光分割素子で分割された一方の光を、光量を検知する光量検知部へ導くための光学素子と、
前記光分割素子で分割された他方の光の前記光量検知部への入射経路を遮る仕切り壁と、
前記光分割素子と、前記光量を検知する光量検知部へ導くための光学素子とを保持する透明樹脂材からなる第1光学素子保持部材と、
前記仕切り壁が形成された非透明樹脂材からなる第2光学素子保持部材とを備え、
前記第1光学素子保持部材に保持される光学素子の少なくとも1つは、光硬化樹脂により前記第1光学素子保持部材に接着固定されていることを特徴とする光源装置。 - 請求項1の光源装置において、
前記光硬化樹脂は、紫外線硬化樹脂であることを特徴とする光源装置。 - 請求項1または2の光源装置において、
前記光分割素子は、前記光源の光が入射する入射面が反射面であり、前記光源の光の一部を整形して通過させ、残りを反射するアパーチャミラーであり、
前記光量を検知する光量検知部へ導くための光学素子が、前記アパーチャミラーの前記反射面で反射した光を、前記光量検知部へ向かうように反射する反射ミラーであることを特徴とする光源装置。 - 請求項1乃至3いずれかの光源装置において、
前記第2光学素子保持部材は、前記第1光学素子保持部材よりも光源側に配置されており、
前記第2光学素子保持部材の熱膨張係数を、前記第1光学素子保持部材の熱膨張係数よりも低くしたことを特徴とする光源装置。 - 請求項4の光源装置において、
前記第2光学素子保持部材には、樹脂材よりも熱膨張係数の低い材料が添加されていることを特徴とする光源装置。 - 請求項1乃至5いずれかの光源装置において、
前記第2光学素子保持部材は、前記第1光学素子保持部材よりも光源側に配置されており、
前記第2光学素子保持部材の熱伝導率を、前記第1光学素子保持部材の熱伝導率よりも高くしたことを特徴とする光源装置。 - 請求項6の光源装置において、
前記第2光学素子保持部材は、樹脂材よりも熱伝導性率が高い材料が添加されていることを特徴とする光源装置。 - 請求項1乃至7いずれかの光源装置において、
前記光源として、複数の発光部が2次元的に配列されている光源を用いたことを特徴とする光源装置。 - 請求項1乃至8いずれかの光源装置において、
前記光源として、複数の発光部が直線状に配列されている光源を用いたことを特徴とする光源装置。 - 請求項8または9の光源装置において、
前記光源は、一つ以上の発光部を待つ複数のレーザーダイオードで構成されていることを特徴とする光源装置。 - 光源ユニットと、光源ユニットからの光を偏向走査する光偏向手段とを備えた光走査装置において、
前記光源ユニットとして、請求項1乃至10いずれかの光源装置を用いたことを特徴とする光走査装置。 - 画像情報に応じた走査光で光走査装置により感光体を走査して該感光体上に潜像を形成し、該潜像を現像することにより得た画像を最終的に記録材上に転移させて該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、
上記光走査装置として、請求項11の光走査装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
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