JP2004191712A

JP2004191712A - 光走査装置

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Publication number: JP2004191712A
Application number: JP2002360458A
Authority: JP
Inventors: Teruo Maeda; 輝夫前田; Keiichi Mikami; 敬一三上
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2002-12-12
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2022-12-12
Also published as: CN1506711A; JP4403696B2; CN100340895C; US7342599B2; US20040130609A1

Abstract

【課題】高画質で光軸調整の容易な光走査装置を提供する。
【解決手段】光走査装置１０では、発光素子開放型半導体レーザ１４が実装された回路基板３２を光学箱３０のベース面３０Ａに沿って移動させることによって光軸調整を行なう。したがって、光軸調整を容易に行なうことができる。また、光学箱３０のベース面３０Ａに回路基板３２を取り付けるため、光学箱の熱変形による影響を抑制して、高画質な光走査が可能になる。さらに、カバーで略密閉される光学箱内部に半導体レーザ１４を配置するため、発光素子開放型であっても埃の付着や静電破壊が防止され、画質の劣化が防止される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像信号に応じてレーザービームを走査する光走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、レーザービームを走査して画像の記録を行うレーザービームプリンタや、デジタル複写機などの画像記録装置が広く使用されている。
【０００３】
このような画像記録装置では、光走査装置において光源である半導体レーザの光軸調整を行なうことが必要である。従来例として様々な光軸調整する構成が提案されている。以下、いくつかの光軸調整の機構を説明する。
【０００４】
従来例に係る画像記録装置に使用される光走査装置２００（以下、従来例１という）では、図１９に示すように、光源装置２０２の半導体レーザ２０４（図２０参照）から発光されたレーザー光はコリメータレンズ２０６によって平行化され、さらにシリンダレンズ２０８によって回転多面鏡２１０の反射面に線状に集光され、その反射光は結像レンズ２１２及び折り返しミラー２１４を経て、図示しない感光体ドラム上に結像し、回転多面鏡２１０の回転による主走査と感光体ドラムの回転による副走査によって感光体ドラム上に静電潜像を形成する。
【０００５】
一方、光学箱２１６の側壁２１６Ａに取り付けられた光源装置２０２は、図２０に示すように、金属円筒型半導体レーザ２０４がレーザ出射光軸が基板面２１８Ａに垂直になるように回路基板２１８に取り付けられている。回路基板２１８の反対側には回路素子や電源用のコネクタ２２０等が取付けられている。
【０００６】
ところで、図１９に示すように、このような光源装置２０２は、光学箱２１６の側壁２１６Ａに設けられた開口部（図示せず）に半導体レーザ２０４が挿入され、側壁２１６Ａに設けられた複数の取付け座面（図示せず）に対して回路基板２１８がネジ２２２により固定されることよって取り付けられている。
【０００７】
したがって、光源装置２００に対して光源調整を行なう場合には、半導体レーザ２０４からレーザ光を出射させながら光軸とコリメータレンズ２０６の光軸を一致させるように、光源装置２０２（回路基板２１８）を光軸方向（Ｚ方向）と直交するＸ方向とＹ方向に調整し、光軸が一致したところでネジ２２２を締め付ける。次に、コリメータレンズ２０６を通過したレーザ光が平行光となるように、コリメータレンズ２０６を光軸方向(Ｚ方向)に移動させ、感光体上でのピントが合ったところでコリメータレンズ２０６を固定する。
【０００８】
続いて、他の光源装置（例えば、特許文献１。以下、従来例２という）の光軸調整について、図２１を参照して説明する。なお、従来例１と同様の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【０００９】
光源装置２３０は二つの支持部材で構成されており、基台（光学箱）２３２の側壁２３２Ａに取り付けられるものである。光源装置２３０は、ネジ２３４によって基台２３２に取り付けられる第一支持部材２３６と、第１支持部材２３６にネジ２３８で取り付けられる第２支持部材２４０を備える。この光源装置２３０において、ドライバー等でネジ２３４を回動して緩めることによって第一支持部材２３６は基台２３２に対して上下(Ｙ方向)、左右(Ｘ方向)の２つの自由度で移動可能となり、ネジ２３４を締結することによって第一支持部材２３６が所定位置に固定される。一方、第２支持部材２４０はその略中央位置に半導体レーザ２４２が取り付けられていると共に、案内孔２４４Ａ、２４４Ｂに第一支持部材２３６の一面に垂直に立設された案内軸２４６Ａ、２４６Ｂが挿通されており、第二支持部材２４０が案内軸２４６Ａ、２４６Ｂに沿って移動可能とされている。
【００１０】
したがって、ネジ２３８を回動することにより第二支持部材２４０を光軸方向(Ｚ方向)に平行移動させることができる。
【００１１】
一方、画像記録装置の高速化、高解像度化のために光走査装置に要求されるのが、走査速度の高速化と光学性能の向上である。このような観点から、回転多面鏡の反射面の面幅よりも入射させるレーザビームの幅を大きくした光走査装置（オーバーフィールド光走査装置）が提案されている。このオーバーフィールド光走査装置では、上述のように回転多面鏡の反射面の面幅よりも入射させるレーザービームの幅の方が大きいので、レーザービームの全光束のうち記録ビームとして反射される光束の位置は、回転多面鏡の回転に伴って主走査方向と対応する方向に沿って移動する。したがって、走査角により光束内の使用するレーザービームが異なるため、レーザービームの強度分布が走査線の光量分布に大きな影響を及ぼすことになる。このため、オーバーフィールド光走査装置では、主走査方向における光軸の傾斜調整可能な構成が必要とされる。具体的には、図２２、図２３に示すように、オーバーフィールド光走査装置２５０は、第１支持部材２３６に設けられ軸体２５２に支持された半導体レーザ２４２が取り付けられた第２支持部材２４０の一端を板バネ２５４で弾性的に押えると共に、他端を第１支持部材２３６に螺合された調整ネジ２５６で係止する構成とされている。
【００１２】
したがって、調整ネジ２５６を回動させることにより、第２支持部材２４０が軸体２５２を中心として回転（傾斜）してレーザ光の光軸を主走査方向においてθ（図２３参照）だけ傾斜させる調整を行なう。
【００１３】
なお、画像記録装置には、近年、高速化及び高解像度化と低コスト化が要求されており、これらの相反する条件をバランス良く満たすことが重要となっいる。それらの条件を満足するものとして、低コストの発光素子開放型半導体レーザ装置がある（例えば、特許文献２）。
【００１４】
【特許文献１】
特開昭６４−６９１７号公報
【特許文献２】
特開平６−７７６０４号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
従来例１、２で開示された光軸調整方法は、それぞれ光軸調整方法が煩雑である。
【００１６】
すなわち、従来例１では、金属円筒型半導体レーザ(以下半導体レーザと言う)２０４とコリメータレンズ２０６の光軸合わせのため、半導体レーザを支持する回路基板２１８を光軸方向と垂直な平面(ＸＹ平面)内で調整し、その後、コリメータレンズ２０６を光軸方向に移動させ、光軸方向(Ｚ方向)の調整を行なっている。
【００１７】
また、従来例２では、第１支持部材２３６をＸＹ平面内で調整して光軸合せを行ない、第２支持部材２４０をＺ方向に移動させることによって光軸方向の調整をしなければならない。しかも、光源装置は、第１支持部材２３６、第２支持部材２４０の２枚のプレートや多数の案内軸やネジが必要となり、部品点数が増大してしまう。
【００１８】
このように、従来例１、２では調整工程が煩雑になり、また、光軸調整のために光源装置を構成する部品点数が多くなり光源装置の製造コストが高くなる。
【００１９】
また、従来例１、２に示すように光学箱の側壁に光源装置の基板を取り付ける場合には、例えば、従来例１では光学箱２１６の側壁２１６Ａの高さＨ１（図１９参照）を光源装置２０２の回路基板２１８の高さｈ１（図１９参照）よりも大きく作ることが多い。これは、光源装置２０２が光学箱２１６に外付けされているために、回路基板２１８への接触によって光軸調整等が狂わないようにするためである。
【００２０】
このように、光学箱２１６の高さが回路基板２１８によって規定されるため、光走査装置２００（光学箱２１６）の小型化が困難となっていた。
【００２１】
さらに、コネクタの抜き差し等作業性容易のために、光源装置２０２をカバー等で覆わないことが多い。この結果、半導体レーザ２０４の出射面への塵芥等が付着し、光量低下による画質濃度の低下、塵芥でレーザ光が遮ることによって白筋などのデフェクトが生じていた。図２４に、塵芥等の影響を示した模式図を示す。すなわち、仮に同じ径φdのホコリ２７０が、外付けの半導体レーザ２０４のカバーガラス面２７２に付着した場合と、内蔵のコリメータレンズ２０６に付着した場合とを比較している。すなわち、コリーメータレンズ２０６にホコリ２７０が付着した場合には、レーザ光が平行光（光束の径φＸ）とされているためホコリ２７０によるレーザ光に対する影響はφｄ／φＸとなるが、カバーガラス面２７２にホコリ２７０が付着した場合にはレーザ広がり角の影響が出てレーザ光に対する影響（φＤ１／φＸ）が大きくなる。これは、感光体上でのデフェクトの大きさの違いとなるため、外付けの半導体レーザ２０４への防塵が必要となる。
【００２２】
特に、コストダウンのために発光素子開放型半導体レーザを採用した場合にはカバーの必要性が高いが、カバーの取り付けによってコストダウンの効果が相殺されてしまうという問題がある。
【００２３】
さらにまた、光学箱２１６の外側に光源装置２０２が露出していれば、組立作業やメインテナンス中にオペレータが回路基板２１８に誤って触れ、半導体レーザ２０４を静電破壊する例が往々にしてあり、この際、調整部品である光源装置２０２の交換を安易にできず、再組立、再調整が必要になる。また、フィールドにおいては、光走査装置自体の交換が必要、と非常に重大なトラブルとなってしまう。
【００２４】
またさらに、図２５に示すのは、従来の光走査装置の本体フレーム２８２に固定され、光学箱２１６が熱変形した状態を模した図である。光走査装置２８０の光学箱２１６は、画像記録装置の本体フレ−ム２８２に複数箇所をネジ２８４で固定されるのが一般的である。このような光走査装置２８０においては、動作中のモータ、電気回路、及び摺動部分等から発生する熱で、画像形成装置内部全体の温度が上昇する。このとき、光走査装置２８０の光学箱２１６と本体フレ−ム２８２の材質が異なると、図２５に示すように、両者の熱膨張率の差によって光学箱２１６のベース面２１６Ｂが撓み、側壁２１６Ａが倒れることがある。特に、固定ネジ２８４が光学箱２１６のベース面２１６Ｂの近くに配設され、本体フレ−ム２８２の線膨張率より光学箱２１６の線膨張率が大きい場合は、温度上昇によって光学箱２１６全体が上方へ太鼓状に変形し、光学箱２１６の側壁２１６Ａは外側に倒れる。これは、光学箱２１６の膨張が、ベース面２１６Ｂにおいて固定ネジ２８４で規制されているのに対し、側壁２１６Ａでは比較的規制を受けないからと考えられる。この結果、光源装置２０２から出射されるレーザ光Ｌの光軸が上方にシフトし、感光体に対する照射位置が変動したり、また、レーザ光が感光体に至る前にケラレたりして、画像品質の劣化を生じるおそれがある。
【００２５】
また、従来例１においては、図２０に示すように、半導体レーザ２０４は回路基板２１８にレーザ出射光軸が基板面に垂直になるように取付けられており、元来、光軸の傾きを調整可能にはなっておらず、主走査方向の半導体レーザの光軸の傾きθを調整するためには、ＸＹＺ方向の調整部品と別部品で構成し、調整しなければならないという不都合があった。
【００２６】
そこで本発明は、半導体レーザを使用した光走査装置において、光軸調整を容易にできる光走査装置を提供することを目的とする。また、高画質な光走査を可能とする光走査装置を提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、半導体レーザと、前記半導体レーザが実装された回路基板と、前記半導体レーザから出射されたレーザ光を偏向走査する回転多面鏡と、前記回転多面鏡で偏向走査されたレーザ光を感光体に結像させる結像光学系と、前記回路基板が取付面に取り付けられた光学箱と、を備え、前記半導体レーザのレーザ光の出射方向が回路基板に沿っており、前記取付面に沿って回路基板を移動することによって前記半導体レーザの光軸調整が行なわれることを特徴とする。
【００２８】
請求項１記載の発明の作用について説明する。
【００２９】
半導体レーザが取りつけられた回路基板を光学箱の取付面に沿って移動させるだけでレーザ光の調整することができるので、光軸調整が容易になる。特に、半導体レーザから出射されるレーザ光の出射方向が回路基板に沿うように半導体レーザが回路基板に実装されているため、例えば焦点位置調整も回路基板を移動させるだけででき、調整が容易になる。
【００３０】
また、レーザ光の出射方向が回路基板に沿っているため、光学箱のベース面（取付面）に回路基板（半導体レーザ）を配設することができ、光学箱の外壁に回路基板が装着される場合と比較して光学箱の側壁の高さを低くすることができ、光学箱全体を小型化することができる。
【００３１】
さらに、光学箱はベース面で装置本体フレームにネジ止めなどで固定されているため、光学箱と本体フレームの熱膨張率の違いによって光学箱が変形しても、側壁と比較してベース面の変形は小さい。したがって、光学箱のベース面（取付面）に回路基板（半導体レーザ）を配設した場合には、熱膨張による光学箱の変形による光軸のずれが抑制されて高画質な画像形成を行なうことができる。
【００３２】
さらにまた、略密閉される光学箱の内部（ベース面）に回路基板を配設することによって、半導体レーザに対する塵埃の付着が抑制され、画像劣化が防止される。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態に係る光走査装置および光軸調整について図１〜図１６を参照して説明する。
【００３４】
先ず、光走査装置について概略説明を行ない、本発明の要部である光源装置および光軸調整を行なう治具の説明を行なう。
（光走査装置の概略説明）
光走査装置１０は、図１に示すように、光源装置１２の発光素子開放型半導体レーザ（以下、半導体レーザという）１４から照射されたレーザ光がコリメータレンズ１６によって平行化され、さらにシリンドリカルレンズ１８によって回転多面鏡２０の反射面に線状に集光され、その反射光が結像レンズ２２及び折り返しミラー２４を経て図示しない感光体ドラム上に結像する構成である。感光体に結像するレーザー光は、回転多面鏡２０の回転による主走査と感光体ドラムの回転による副走査によって感光体ドラム上に静電潜像を形成する。また、回転多面鏡２０の反射光の一部は検出ミラー２６によって走査開始信号検出器２８に導かれ、走査開始信号として光源装置１２の半導体レーザ１４に送信される。半導体レーザ１４はこれを受けて書き込み変調を開始する。なお、光走査装置１０を構成する上記構成部品が配設される光学箱３０は、上部に取り付けられる図示しないカバーによって略密閉される。
（光源装置）
次に、光源装置１２について図２〜図９を参照して詳細に説明する。
【００３５】
光源装置１２は、光学箱３０のベース面３０Ａに実装されるものであって、半導体レーザ１４と、半導体レーザ１４が固着される回路基板３２と、半導体レーザ１４を弾性的に保持する弾性部材３４と、半導体レーザ１４からの出射光の光軸をＹ方向調整を行なうためのアングル部材３６とから基本的に構成される。
【００３６】
半導体レーザ１４は、発光素子が外部に露出された開放型の半導体レーザ（例えば、鳥取三洋電機株式会社製フレーム型ダイオード（ＤＬ−３１５０））であり、図３に示すように、略矩形状の樹脂製の外郭絶縁枠３８に両側面に弾性部材３４に保持される金属製のリードフレーム４０Ａ、４０Ｂが形成されると共に、後面に同一平面上に配置された３本のリード４２が設けられている。
【００３７】
回路基板３２は、図４に示すように、略矩形状の板体であって、前方に半導体レーザ１４取付用の凹部４４が形成されており、凹部４４内に収納された半導体レーザ１４の３本のリード４２を回路基板３２のハンダ面側(本実施形態では図の下面)に直接ハンダして取り付ける。これにより、レーザの出射光の振動方向のうち光軸を含み回転多面鏡２０による主走査に対応する主走査方向（Ｘ方向）と回路基板面３２Ａが平行になるように実装されることになる。また、同時にレーザの出射光の振動方向うち光軸を含みＸ方向と直交する副走査方向（Ｙ方向）も回路基板面３２Ａと垂直になるように実装されれば望ましい。これは、回路基板３２に対する半導体レーザ１４の位置ずれを最小にして保持することで光軸調整を容易にできるためであり、できれば治具等で位置決めしてハンダ作業することが望ましい。
【００３８】
また、回路基板３２には、回路基板３２をベース面３０Ａのボス４６に取り付けるための長孔４８と、弾性部材３４、アングル部材３６を回路基板３２に固定するための取付孔５０と、後述する治具用の治具孔５２が形成されると共に、回路基板３２に電源等を供給するコネクタ５４が設けられている。
【００３９】
続いて、回路基板３２に実装後の半導体レーザ１４を保持する弾性部材３４について説明する。
【００４０】
弾性部材３４は、図５に示すように、長方形状の板体５６の中央部に下方に折り曲げられた一対の舌片５８Ａ、５８Ｂと、半導体レーザ１４のリードフレーム４０Ａ、４０Ｂを舌片５８Ａ、５８Ｂと共に挟持する押圧片６０とが形成されている。
【００４１】
舌片５８Ａは、板体５６から下方に傾斜しているスロープ６２Ａと、スロープ６２Ａの先端で板体５６に平行に折り曲げられた水平部６４Ａと、水平部６４Ａの先端で直角上方に折り曲げられた支持部６６Ａとから形成されている。舌片５８Ｂも舌片５８Ａと同様の構成である。
【００４２】
押圧片６０は、板体５６から鉛直上方に延在する支持部６８と、支持部６８の先端から直角に折り曲げられた水平部７０と、水平部７０の先端側で幅広とされた部分の両側部で鉛直下方に折り曲げられた一対の押え部７２Ａ、７２Ｂとから構成されている。一対の押え部７２Ａ、７２Ｂは、図６に示すように、側面視において半円形状であり、そのＲ面の先端が舌片５８Ａ、５８Ｂの支持部６６Ａ、６６Ｂと所定間隔を形成するように構成されている。
【００４３】
なお、一対の舌片５８Ａ、５８Ｂの支持部６６Ａ、６６ＢのＸ方向間隔および、押圧片６０の一対の押え部７２Ａ、７２ＢのＸ方向間隔は、半導体レーザ１４の外郭絶縁枠３８の幅よりも僅かに大きく設定されている。
【００４４】
また、板体５６の両端には、弾性部材３４を回路基板３２に取付けるための一対の孔部７４が形成されている。
【００４５】
このように構成された弾性部材３４に、回路基板３２に実装された半導体レーザ１４を挟持させる。
【００４６】
具体的には、弾性部材３４の舌片５８Ａ、５８Ｂの支持部６６Ａ、６６Ｂの間および押圧片６０の押え部７２Ａ、７２Ｂの間に半導体レーザ１４の外郭絶縁枠３８を差し込んでいく。この結果、図６〜図８に示すように、半導体レーザ１４のリードフレーム４０Ａ、４０Ｂが舌片５８Ａ、５８Ｂの支持部６６Ａ、６６Ｂと押圧片６０の押え部７２Ａ、７２Ｂに挟持される。このように、弾性部材３４が半導体レーザ１４のリードフレーム４０Ａ、４０Ｂを挟持する構成としたため、半導体レーザ１４を保持する際に金属製のリードフレーム４０Ａ、４０Ｂの上下対向する位置で弾性部材３４からの荷重をうけることになり、樹脂製の外郭絶縁枠３８にはなんら荷重が作用しない。すなわち、弾性部材３４によって半導体レーザ１４を保持することによって、半導体レーザ１４の内部発光素子が影響を受けることを回避できる。
【００４７】
次に、アングル部材３６と調整ネジ８０について図２を参照して説明する。
【００４８】
アングル部材３６は、中央に後述する調整ネジ８０が螺合されている中央部８２と、中央部８２の両側部で折り曲げられて中央部８２より一段低くなった当接部８４とから構成されている。
【００４９】
当接部８４には孔部８６が設けられており、回路基板３２の下側から回路基板３２の取付孔５０、弾性部材３４の孔部７４を挿通された雄ネジ８８が挿通され、雌ネジ９０が螺合されることによって、回路基板３２、弾性部材３４、アングル部材３６が一体化される（図９参照）。
【００５０】
一方、中央部８２に設けられた調整ネジ８０は、頭部が中央部８２の上部に位置すると共に、先端部８０Ａが下部に突出している。したがって、アングル部材３６が回路基板３２、弾性部材３４と一体化されることによって、調整ネジ８０の先端部８０Ａが弾性部材３４の押圧片６０の上面に接することになる（図６参照）。したがって、光軸調整において、調整ネジ８０を回動して上下動させることで、光軸のＹ方向調整（以下、Ｙ調整という）が可能となる。なお、この調整ネジ８０の先端部８０Ａが押圧片６０を押圧する位置は、平面視において、アングル部材３６、弾性部材３４に対して対称であり、その重心位置で押圧片６０に荷重を作用させることで、半導体レーザ１４（リードフレーム４０Ａ、４０Ｂ）に荷重が均等に加わるようにしてある。
【００５１】
なお、図２に示すように、光学箱３０のベース面３０Ａには、上面が主走査面と平行とれさた基板取付け用のボス４６が２個設けられている。ボス４６の上面には、基板取付用のネジ孔９２が形成されており、回路基板３２の長孔４８を挿通されたネジ９４が螺合されることによつて、回路基板３２が主走査面と平行とされてボス４６に取り付けられる（図９参照）。
（光源装置の光軸調整方法）
次に、光軸調整と光軸調整に用いられる治具について説明する。なお、調整治具は概略構成を示し、調整治具のＸ方向、Ｚ方向へのスライド機構などは説明を省略する。
【００５２】
調整治具１００は、図１０に示すように、ＸＹプレート１０２と、θプレート１０４と、支点ピン１０６、固定ピン１０８、一対のセットピン１１０Ａ、１１０Ｂから基本的に構成されている。
【００５３】
支点ピン１０６、固定ピン１０８、セットピン１１０Ａ、１１０Ｂには、それぞれ拡径された頭部を有しており、ＸＹプレート１０２とθプレート１０４が積層された状態で上部（θプレート１０４側）から各ピンを挿入することによって各ピンの先端が所定位置に停止するように形成されている。また、セットピン１１０Ａ、１１０Ｂの先端には、縮径するテーパ部１１２Ａ、１１２Ｂが形成されており、回路基板３２の治具孔５２に先端が挿入可能とされている。
【００５４】
一方、ＸＹプレート１０２、θプレート１０４には、孔部１１４Ａ、１１４Ｂ、１１６Ａ、１１６Ｂが形成され、それぞれに支点ピン１０６、固定ピン１０８が挿入されることによりＸＹプレート１０２とθプレート１０４がガタなく固定される構成である（図１１、図１２参照）。
【００５５】
また、ＸＹプレート１０２とθプレート１０４には、それぞれ一対の孔部１１８Ａ、１１８Ｂ、１２０Ａ、１２０Ｂが形成されており、セットピン１１０Ａ、１１０Ｂが挿通されて回路基板３２に設けられた治具穴５２に先端のテーパ部１１２Ａ、１１２Ｂが挿入されることによって、調整治具１００と回路基板３２が一体的に動作可能とされる構成である。なお、ＸＹプレート１０２の孔部１１８Ａ、１１８Ｂは、セットピン１１０Ａ、１１０Ｂの径よりも大きく形成されており、孔部１１８Ａ、１１８Ｂ内でセットピン１１０Ａ、１１０Ｂが移動可能とされている（図１４（Ａ）参照）。一方、θプレート１０４の孔部１２０Ａ、１２０Ｂは、セットピン１１０Ａ、１１０Ｂの径とほぼ同等に形成されている。
【００５６】
さらに、ＸＹプレート１０２とθプレート１０４には工具挿入用の工具孔１２２Ａ、１２２Ｂ、１２４Ａ、１２４Ｂが設けられており、調整治具１００を光源装置１２上に配置した状態で調整治具１００の上部から工具を挿入して回路基板３２上のネジ９４を回動可能にするものである。
【００５７】
このような調整治具１００を用いて光源装置１２の光軸調整方法について説明する。
【００５８】
先ず、Ｘ方向、Ｚ方向における光軸調整（以下、Ｘ調整、Ｚ調整という）を行なう。具体的には、ＸＹプレート１０２とθプレート１０４を積層して孔部１１６Ａ、１１４Ａに支点ピン１０６、孔部１１６Ｂ、１１４Ｂに固定ピン１０８を挿入することによりＸＹプレート１０２とθプレート１０４をガタなく固定して調整治具１００をセットした後、一対のセットピン１１０Ａ、１１０Ｂをθプレート１０４の孔部１２０Ａ、１２０Ｂ、ＸＹプレート１０２の孔部１１８Ａ、１１８Ｂに挿通させ、テーパ部１１２Ａ、１１２Ｂを回路基板３２の治具孔５２に差し込む。この結果、治具１００と光源装置１２が一体的に移動可能とされる。
【００５９】
その状態で、調整治具１００を光源装置１２と共にＸ方向、Ｚ方向へ移動し、光軸が所定位置にきたら停止する。この結果、光源装置１２がＸ方向、Ｚ方向において位置決めされる。
【００６０】
さらに、光軸角度θの調整（以下、θ調整という）が必要なら固定ピン１０８を孔部１１４Ｂ、１１６Ｂから引き抜き、支点ピン１０６を中心（回転軸）としてθプレート１０４と共に回路基板３２をθだけ主走査方向に回動する（図１４（Ａ）→図１４（Ｂ）参照）ことで半導体レーザ１４の出射光の光軸をθ調整する。
【００６１】
この場合、セットピン１１０Ａ、１１０Ｂは、孔部１２０Ａ、１２０Ｂにガタなく差し込まれ、孔部１１８Ａ、１１８Ｂ内で移動自在とされているため、ＸＹプレート１０２に対してθプレート１０４が回路基板３２と共に回動することになる。
【００６２】
そして、調整治具１００の工具孔１２４（１２４Ｂ）、１２２Ａ（１２２Ｂ）から工具を差し込み、ネジ９４を締め付ける。これで光源装置１２のＸ方向、Ｚ方向、θ方向における光軸調整ができたことになる。
【００６３】
この際、支点ピン１０６が半導体レーザ１４の発光点Ｐ上に位置している（図１２、図１３参照）ことによって、Ｘ方向、Ｚ方向における調整状態からの位置ずれを防止できるため、工程上戻りなく調整可能となる。なお、調整手順で先にθ調整を行い、その後でＸ調整、Ｚ調整を行ってもよい。
【００６４】
続いてＹ方向の調整（以下、Ｙ調整という）を行なう際には、調整治具１００を光源装置１２から下ろして、調整ネジ８０を回動させて先端部８０Ａを昇降させ、先端部８０Ａが押圧している弾性部材３４の押圧片６０を変位させることによって調整を行なう。ただし、先の調整（Ｘ調整、Ｚ調整、θ調整）状態を維持することが必要である。その時の半導体レーザ１４の動きを図１５のＹ調整概念図を参照して説明する。
【００６５】
図１５は、調整ネジ８０の回動により、半導体レーザ１４がわずかに下側に移動した状態を示す図である。半導体レーザ１４は直接回路基板３２に実装してあり、自由度が規制された状態であるが、半導体レーザ１４のリードフレーム４０Ａ、４０Ｂを上下から挟持するように構成された舌片５８Ａ、５８Ｂと押圧片６０に自由支持されている。また、押圧片６０の押え部７２Ａ、７２Ｂの形状をＲ形状とすることで、押圧片６０の弾性変形状態に拘わらず、リードフレーム４０Ａ、４０Ｂ上面とは点接触（点押し）となる。一方、舌片５８Ａ、５８Ｂは、弾性変形に拘わらず、支持部６６Ａ、６６Ｂのリードフレーム４０Ａ、４０Ｂの下面支持部分（線受け部分）の水平度を確保できる。したがって、調整ネジ８０の回動によって半導体レーザ１４は水平状態のまま上下動することになる。特に、Ｙ方向の移動範囲は本発明の光走査装置では、感光体上においておおよそノミナル±１ｍｍ程度でよく、半導体レーザ１４自身では、この光学系の感度から±０．２ｍｍ程度とされる。したがって、半導体レーザ１４が回路基板３２に直接実装されていてもリード４２の変形で吸収でき、ハンダクラックを生ずることなくＹ調整を行なうことができる。
【００６６】
なお、本実施形態においては、光源装置１２の回路基板３２のＸ方向中央部に半導体レーザ１４を配置したが、光学箱３０における配置要求に応じて任意の位置に半導体１４を配設できる。例えば、図１６に示すように、回路基板３２のＸ方向端部側に半導体レーザ１４を配設することができる。このように回路基板３２に対して任意の位置に半導体レーザ１４を配設することによって、光学箱３０への取付けに最適な位置、形状を選択できる。
【００６７】
本実施形態の光源装置１２は、回路基板３２に対して出射光の光軸が平行になるように半導体レーザ１４が取り付けられており、また、光学箱３０のベース面３０Ａに回路基板３２をベース面３０Ａに平行に取り付けることによって、光軸調整を容易に行なうことができる。
【００６８】
また、光学箱３０のベース面３０Ａに回路基板３２を取り付けるため、光学箱３０の外壁３０Ｂに回路基板３２が取り付けられる場合と比較して光学箱３０の高さＨ２（図１参照）を低くすることができる（Ｈ１＞Ｈ２（図１９参照））。これは、外壁３０Ｂに取り付ける場合には、回路基板３２への接触によって光軸調整に狂いが生じのないように、外壁３０Ｂの高さＨ１（図１９参照）を回路基板３２の長さよりも長く設計するためである。
【００６９】
さらに、ベース面３０Ａに光源装置１２（回路基板３２）を取り付ける構成としたため、光学箱３０の側壁３０Ｂに回路基板３２を取り付ける構成と比較して、温度上昇による変形による光軸のずれが抑制される。光学箱３０は一般的にベース面３０Ａで本体フレームにネジ止めされているため、本体フレームとの熱膨張率の違いにより光学箱３０が変形する場合には、本体フレームに対するネジ止めで変形が拘束されるベース面３０Ａよりも上部が自由である側壁３０Ｂの方が大きく変形するためである。
【００７０】
さらに、光軸調整時にも、光学箱３０のカバーをとるだけで、全ての光軸調整をすることができる。すなわち、調整治具１００を光源装置１２の上部に載置し、上部からＸＹプレート１０２およびθプレート１０４を移動させるだけでＸ調整、Ｚ調整、θ調整が可能であると共に、調整治具１００を取り除いて上部から調整ネジ８０を回動させるだけでＹ調整が可能である。したがって、光軸調整の操作性が向上する。
【００７１】
さらにまた、図示しないカバーによって略密閉される光学箱３０の内部に光源装置１２を配置したため、低コストの発光素子開放型半導体レーザ１４を用いる場合でも半導体レーザ１４にホコリが付着して画像が劣化することや半導体レーザ１４の静電破壊を防止でき、低コストの光源装置１２で高画質な光走査を行なうことができる。
【００７２】
また、治具１００と調整ネジ８０によって光軸調整する構成としたために、光源装置１２に必要となる部品点数が削減され、光源装置１２のコスト低減を達成できる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る光源装置について説明する。第１実施形態と同様の構成要素については同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７３】
図１７に示すように、光源装置１３０に用いられる半導体レーザ１４Ａは、外観は金属円筒型半導体レーザであるが、低コストを狙って出射窓１３２のカバーガラスを除去したものである。ここでは、この半導体レーザ１４Ａを発光素子開放型半導体レーザの一種として扱う。
【００７４】
半導体レーザ１４ＡはＬＤソケット１３４に差し込まれて用いられるものであり、このＬＤソケット１３４が弾性部材３４Ａに保持される構成である。
【００７５】
弾性部材３４Ａは、図１８に示すように、中央部１３６にＬＤソケット１３４を保持するための貫通孔１３８Ａ、１３８Ｂが形成されており、両側部１４０Ａ、１４０Ｂと太鼓橋状の変形部１４２Ａ、１４２Ｂで連結されている。
【００７６】
なお、弾性部材３４Ａの貫通孔１３８Ａ、１３８Ｂに圧入されて保持されたＬＤソケット１３４は、リードがFlexible Printed Circuit(ＦＰＣ)１４４を介して回路基板３２に配線されている。
【００７７】
このように構成された光源装置１３０では、調整治具１００を用いて第１実施形態と同様にＸ調整、Ｚ調整および必要な場合にはθ調整を行なうことができる。
【００７８】
また、Ｙ調整する場合には、アングル部材３６の調整ネジ８０を回動することによって、左右対称に配置された変形部１４２Ａ、１４２Ｂが弾性変形するだけなので、弾性部材３４Ａの中央部１３６（半導体レーザ１４）の水平性を保つことができる。
【００７９】
この結果、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００８０】
【発明の効果】
本発明によれば、発光素子開放型半導体レーザを用いた光走査装置でも、高画質な光走査を行なうことができ、また、光軸調整が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光走査装置を示す概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る光源装置を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る半導体レーザを示す斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る回路基板を示す斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る弾性部材を示す斜視図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る半導体レーザの保持状態を説明する側面図である
【図７】本発明の第１実施形態に係る半導体レーザの保持状態を説明する斜視図である
【図８】本発明の第１実施形態に係る半導体レーザの保持状態を説明する正面図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係る光源装置の組立状態を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る調整治具を示す分解斜視図である。
【図１１】本発明の第１実施形態に係る光源装置に対する調整治具のセット状態を示す斜視図である。
【図１２】本発明の第１実施形態に係る光源装置に対する調整治具のセット状態を示す側面図である。
【図１３】本発明の第１実施形態に係る光源装置に対する調整治具のセット状態を示す正面図である。
【図１４】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る調整治具によるθ調整前とθ調整後を示す模式図である。
【図１５】本発明の第１実施形態に係るＹ調整の調整状態説明図である。
【図１６】本発明の第１実施形態に係る光源装置のバリエーションを示す斜視図である。
【図１７】本発明の第２実施形態に係る光源装置を示す斜視図である
【図１８】本発明の第２実施形態に係る光源装置を示す分解斜視図である。
【図１９】従来例１に係る光走査装置の斜視図である。
【図２０】従来例１に係る光源装置の斜視図である。
【図２１】従来例２に係る光源装置の要部側面図である。
【図２２】従来例３に係る光源装置の光軸調整前図である。
【図２３】従来例３に係る光源装置の光軸調整後図である。
【図２４】ホコリ付着による影響説明図である。
【図２５】熱変形による光軸に対する影響説明図である。
【符号の説明】
１０…光走査装置
１４…発光素子開放型半導体レーザ
２０…回転多面鏡（偏向器）
３０…光学箱
３２…回路基板
３２Ａ…ベース面

Claims

半導体レーザと、
前記半導体レーザが実装された回路基板と、
前記半導体レーザから出射されたレーザ光を偏向走査する偏向器と、
前記回転多面鏡で偏向走査されたレーザ光を感光体に結像させる結像光学系と、
前記回路基板が取付面に取り付けられた光学箱と、
を備え、前記半導体レーザのレーザ光の出射方向が回路基板に沿っており、
前記取付面に沿って回路基板を移動することによって前記半導体レーザの光軸調整が行なわれることを特徴とする光走査装置。
前記レーザ光の光軸方向と主走査方向の光軸調整は、前記回路基板を前記取付面に沿って移動させることによって行なうことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
前記レーザ光の主走査方向を含む面内における出射角度の光軸調整は、前記回路基板を前記取付面に沿って移動させることによって行なうことを特徴とする請求項１または２記載の光走査装置。
前記レーザ光の副走査方向の光軸調整は、回路基板に対して半導体レーザを移動させることによって行なうことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の光走査装置。
前記半導体レーザは、３本のリードが１平面内に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の光走査装置。