JP2005084130A - レーザ走査光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 溶接に起因する光学素子の位置（姿勢）変化を極力抑えてビームを高精度に結像させることのできるレーザ走査光学装置を得る。
【解決手段】 レーザダイオード１０を保持するホルダ１と、該ホルダ１を保持部６に固定するベースプレート５とを備えたレーザ走査光学装置。ホルダ１及びベースプレート５は、それぞれレーザ溶接が可能な板金部材からなり、合わせ面１ａ，６ａを対向させてレーザ溶接される（溶接箇所Ａ）。合わせ面６ａには三つの微小突起６ｃ，６ｄ，６ｅが設けられており、合わせ面１ａ，６ａの間に存在する微小なギャップによってレーザ溶接時にホルダ１及び／又はベースプレート５が熱変形することが極力防止される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、レーザ走査光学装置、特に、感光体上に画像を形成するために変調されたレーザビームを放射するレーザ走査光学装置に関する。

一般に、電子写真方式による複写機やプリンタなどの画像形成装置においては、感光体上に静電潜像を形成するために、変調されたレーザビームを放射するレーザ走査光学装置が組み込まれている。

この種のレーザ走査光学装置において、レーザダイオード、コリメータレンズ、シリンドリカルレンズなどの光学素子は、板金部材からなるホルダを介してベースプレート上に溶接固定されており、このベースプレートを光学装置のハウジングの所定位置に取り付けるようにしていた。

レーザダイオードの固定に関する従来技術としては、、図５及び図６に示すように（図５は溶接前、図６は溶接後を示す）、レーザーダイオード１０を保持する板金部材からなるホルダ３１の合わせ面３１ａを光軸Ｐに垂直なベースプレート３５の保持部３６の合わせ面３６ａに対向させ、レーザーダイオード１０の左右２箇所にレーザビームを照射してレーザ溶接していた。溶接箇所を図６（Ｂ）に符号Ｂで示す。

一方、コリメータレンズに関しては、特許文献１に記載のビーム走査装置が知られており、コリメータレンズを保持する鏡胴の外周面とそれを保持するＶ字溝を有する基台の平面とをレーザ溶接にて固定している。

しかしながら、図５及び図６に示した光源ユニットでは、ホルダ３１及びベースプレート３５の互いの合わせ面３１ａ，３６ａを単に対向させて溶接しているため、溶接箇所Ｂ，Ｂを中心としてホルダ３１及び／又は保持部３６が熱変形するという不具合を有していた。

このような熱変形は、溶接前にあっては図５（Ｂ）に示すように、光軸Ｐとベースプレート３５の基台部３７との平行度を正確に調整してあったとしても、溶接後には図６（Ｂ）に示すように、光軸Ｐと基台部３７との平行度に狂いを発生させていた。従って、溶接後の光源ユニットをレーザ走査光学装置のハウジングに組み込むと、レーザダイオード１０の芯出し方向及びフォーカス方向共に誤差を生じ、ビーム結像位置の精度が悪いという問題点を有していた。
特開２００１−１１１１５５号公報

そこで、本発明の目的は、溶接に起因する光学素子の位置（姿勢）変化を極力抑えてビームを高精度に結像させることのできるレーザ走査光学装置を提供することにある。

以上の目的を達成するため、本発明は、光学素子を保持する板金部材からなるホルダと、該ホルダを固定するための板金部材からなるベースプレートとを備え、前記ホルダと前記ベースプレートの互いの合わせ面を対向させてレーザ溶接したレーザ走査光学装置において、前記ホルダと前記ベースプレートの互いの合わせ面のいずれか一方に、少なくとも３以上の微小突起が設けられていることを特徴とする。

本発明に係るレーザ走査光学装置にあっては、レーザ溶接される合わせ面に微小なギャップが存在することにより、レーザ溶接時に生じる熱応力による変形力が微小なギャップに吸収され、ホルダ及び／又はベースプレートの熱変形が効果的に解消される。従って、ホルダに保持される光学素子の位置（姿勢）変化が極力抑えられることになり、ビームを高精度に結像させることができる。

本発明に係るレーザ走査光学装置において、ホルダに保持される光学素子は、例えば、レーザダイオード、コリメータレンズ又はシリンドリカルレンズ、あるいは、コリメータレンズとシリンドリカルレンズの複合レンズである。

構造的な安定性の点で、ホルダとベースプレートとの合わせ面でのレーザ溶接箇所は前記微小突起のほぼ中間位置に設定されていることが好ましく、また、微小突起を結んで形成される領域内に、ホルダの平面上での重心が位置していることが好ましい。

さらに、本発明に係るレーザ走査光学装置において、レーザ溶接はＹＡＧレーザ溶接あるいは炭酸ガスレーザ溶接などを用いることができる。ＹＡＧレーザ溶接は低パワーでレーザを集光させて効率よく溶接を行うことができる点で好ましい。

ホルダやベースプレートとしては、０．５〜３ｍｍの厚みのステンレスを好適に用いることができる。微小突起によって形成される合わせ面のギャップは、０．０５〜０．２ｍｍが適切である。この場合、ＹＡＧレーザの照射エネルギーは５０〜２００Ｊが適当である。

以下、本発明に係るレーザ走査光学装置の実施形態について添付図面を参照して説明する。

（実施例１、図１及び図２参照）
図１及び図２は、実施例１であるレーザ走査光学装置の要部、即ち、光源としてのレーザダイオード１０を備えたホルダ１をベースプレート５にレーザ溶接にて固定した光源ユニットについて示す。図１は溶接前の状態、図２は溶接後の状態を示す。

なお、レーザ走査光学装置としては、レーザダイオード１０以外に、コリメータレンズ、シリンドリカルレンズ、偏向器、結像機能やｆθ機能を有する走査レンズや操作ミラーなどを備えているが、それらの光学素子の構成や作用は周知であって、その説明は省略する。

ホルダ１は、レーザ溶接が可能な板金部材（例えば、厚さ０．５〜３ｍｍ程度のステンレス材）からなり、レーザダイオード１０を小孔２に、光軸Ｐがホルダ１の垂直面（合わせ面）と直交するように保持している。

ベースプレート５は、レーザ溶接が可能な板金部材（例えば、厚さ０．５〜３ｍｍ程度のステンレス材）からなり、光軸Ｐに対して垂直な保持部６と光軸Ｐに対して平行な基台部７とで構成されている。また、保持部６には前記レーザダイオード１０が位置する小孔６ｂが形成されている。

ホルダ１とベースプレート５の保持部６とはそれぞれの合わせ面１ａ，６ａを対向させてレーザ溶接されている。詳しくは、保持部６の合わせ面６ａには三つの微小突起６ｃ，６ｄ，６ｅが周方向に３等分された位置に形成され、ホルダ１と保持部６は合わせ面１ａ，６ａに微小突起６ｃ，６ｄ，６ｅによる微小なギャップを有する状態でレーザダイオード１０の左右２箇所にＹＡＧレーザを用いてレーザビームを照射することによりレーザ溶接される。溶接箇所を図２（Ａ）に符号Ａで示す。

この実施例１においては、合わせ面１ａ，６ａに微小なギャップが存在することにより、レーザ溶接時に生じる熱応力による変形力が微小なギャップに吸収され、ホルダ１及び保持部６の熱変形が解消される。それゆえ、光軸Ｐに対して平行度を精度よく調整されている基台部７の平行度が溶接後にあっても極力精度よく保たれる。この光源ユニットはベースプレート５の基台部７によって光学装置の図示しないハウジングの所定位置に取り付けられる。その際、ホルダ１を介してベースプレート５に保持されているレーザダイオード１０の芯出し方向及びフォーカス方向に狂いが生じることが極力抑えられ、レーザダイオード１０から放射されるビームを高精度に結像させることができる。

本実施例１においては、ホルダ１と保持部６との合わせ面１ａ，６ａでのレーザ溶接箇所Ａは微小突起６ｃ，６ｄ及び６ｃ，６ｅのほぼ中間位置に設定されている。これにて溶接構造が安定する。また、ホルダ１の平面上での重心は、微小突起６ｃ，６ｄ，６ｅを結んで形成される領域内に位置している。このことも、溶接構造の安定性に寄与する。

ところで、レーザ溶接にはＹＡＧレーザ溶接あるいは炭酸ガスレーザ溶接などを用いることができる。ＹＡＧレーザ溶接は低パワーでレーザを集光させて効率よく溶接を行うことができる点で好ましい。ホルダ１やベースプレート５としては、０．５〜３ｍｍの厚みのステンレスを用いた場合、合わせ面１ａ，６ａのギャップは、０．０５〜０．２ｍｍが適切であり、ＹＡＧレーザの照射エネルギーは５０〜２００Ｊが適当である。

ＹＡＧレーザを用いる場合、その波長は概ね１．０６μｍである。従って、ホルダ１やベースプレート５には、１．０６μｍの波長の光に対して反射率が低くて吸収が多い材料を用いることが必要となり、好ましい材料は前述したステンレスである。このステンレスには、亜鉛を含む表面処理が施されていないことが好ましい。亜鉛が含まれていると、レーザ照射時にガスが噴出し、多量のスパッタが発生するからである。

（実施例２、図３及び図４参照）
図３及び図４は、実施例２であるレーザ走査光学装置の要部、即ち、複合レンズ１５を備えたホルダ２１をベースプレート５にレーザ溶接にて固定した光源ユニットについて示す。この複合レンズ１５はコリメータレンズとシリンドリカルレンズを複合したものである。

なお、ベースプレート５は前記実施例１に示したものと同じであり、保持部６にはレーザダイオード１０を備えたホルダ１’がレーザ溶接にて固定されている。但し、本実施例２において、ホルダ１’と保持部６との溶接構造は必ずしも実施例１による必要はない。

ホルダ２１は、レーザ溶接が可能な板金部材（例えば、厚さ０．５〜３ｍｍ程度のステンレス材）からなり、保持部２２と基台部２３とで構成されている。複合レンズ１５は光軸Ｐとの位置を合わせて保持部２２に固定されている。

ホルダ２１の基台部２３とベースプレート５の基台部７とはそれぞれの合わせ面２３ａ，７ａを対向させてレーザ溶接されている。詳しくは、基台部２３の合わせ面２３ａには四つの微小突起２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅが形成されている。合わせ面２３ａ，７ａに微小突起２３ｂ〜２３ｅによる微小なギャップを有する状態で、微小突起２３ｂ，２３ｃの中間位置及び微小突起２３ｄ，２３ｅの中間位置にＹＡＧレーザを用いてレーザビームを照射することによりレーザ溶接される。溶接箇所を図３に符号Ａで示す。

この実施例２においても、合わせ面２３ａ，７ａに微小なギャップが存在することにより、レーザ溶接時に生じる熱応力による変形力が微小なギャップに吸収され、ホルダ２１の基台部２３及びベースプレート５の基台部７の熱変形が解消される。それゆえ、光軸Ｐに対して平行度を精度よく調整されている基台部７，２３の平行度が溶接後にあっても極力精度よく保たれる。その結果、複合レンズ１５の位置（姿勢）に狂いがなくなり、レーザダイオード１０から放射されるビームを高精度に結像させることができる。

本実施例２においても、合わせ面７ａ，２３ａでのレーザ溶接箇所Ａは微小突起２３ｂ，２３ｃ及び２３ｄ，２３ｅのほぼ中間位置に設定して溶接構造の安定化を図っている。また、ホルダ２１の平面上での重心を微小突起２３ｂ〜２３ｅを結んで形成される領域内に位置させることでも溶接構造の安定性が図られている。

（他の実施例）
なお、本発明に係るレーザ走査光学装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。

例えば、ホルダやベースプレートの詳細な構造や形状は任意である。また、コリメータレンズやシリンドリカルレンズなど他の光学素子を保持するホルダとベースプレートとの溶接構造にも本発明を適用してもよい。

実施例１の要部（溶接前）を示し、（Ａ）は背面図、（Ｂ）はＸ−Ｘ断面図である。 実施例１の要部（溶接後）を示し、（Ａ）は背面図、（Ｂ）はＹ−Ｙ断面図である。 実施例２の要部を示す平面図である。 実施例２の要部を示す一部を切り欠いた側面図である。 従来例であるレーザ走査光学装置の要部（溶接前）を示し、（Ａ）は背面図、（Ｂ）は垂直断面図である。 従来例であるレーザ走査光学装置の要部（溶接後）を示し、（Ａ）は背面図、（Ｂ）は垂直断面図である。

符号の説明

１…ホルダ
１ａ…合わせ面
５…ベースプレート
６…保持部
６ａ…合わせ面
６ｃ，６ｄ，６ｅ…微小突起
７…基台部
７ａ…合わせ面
１０…レーザダイオード
１５…複合レンズ
２１…ホルダ
２３…基台部
２３ａ…合わせ面
２３ｂ〜２３ｅ…微小突起
Ａ…溶接箇所

Claims (6)

1. 光学素子を保持する板金部材からなるホルダと、該ホルダを固定するための板金部材からなるベースプレートとを備え、前記ホルダと前記ベースプレートの互いの合わせ面を対向させてレーザ溶接したレーザ走査光学装置において、
   前記ホルダと前記ベースプレートの互いの合わせ面のいずれか一方に、少なくとも３以上の微小突起が設けられていること、
   を特徴とするレーザ走査光学装置。
2. 前記ホルダに保持されている光学素子は、レーザダイオード、コリメータレンズ又はシリンドリカルレンズの少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載のレーザ走査光学装置。
3. 前記合わせ面でのレーザ溶接箇所は前記微小突起のほぼ中間位置に設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザ走査光学装置。
4. 前記微小突起を結んで形成される領域内に、前記ホルダの平面上での重心が位置していることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載のレーザ走査光学装置。
5. 前記レーザ溶接はＹＡＧレーザ溶接であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載のレーザ走査光学装置。
6. 前記微小突起によって形成される前記合わせ面のギャップは、０．０５〜０．２ｍｍであることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５に記載のレーザ走査光学装置。

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