JP2007183326A - 走査光学装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、調整組立を容易にし、調整精度を向上させることができ、光学性能を高めることができる走査光学装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る走査光学装置の代表的な構成は、レーザ光を発する半導体レーザ１と、半導体レーザ１から発せられたレーザ光を偏向する偏向走査手段と、レーザ光を像担持体上に結像させる結像レンズ６、７、反射ミラー８と、これらを収納固定する筐体１１と、を備えた走査光学装置Ｌにおいて、半導体レーザ１を光軸方向（Ｘ軸方向）に移動して焦点位置を調整して、半導体レーザ１の任意の複数の部位（キャップ２１と接着面４１との接着部位と、リードピン２３と接着面との接着部位）を筐体１１に直接固定したことを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、レーザビームプリンタ・複写機・レーザファクシミリ等の画像記録装置及びこれに用いられる走査光学装置に関するものである。

従来の走査光学装置において、半導体レーザとコリメータレンズなどの集光レンズで構成される光源部は、出射されるレーザ光が所定の焦点位置や照射位置となるよう各光学素子の位置や姿勢を調整した後に組立・固定される。このために、光源部には調整・組立方法に適応した構成や部品の形状が求められる。そして、光源部の光学性能の向上や小型化および低コスト化を目的とした形態としてさまざまの構成が提案されている。

例えば、光源部をユニット化するために構成される半導体レーザとコリメータレンズの両方を支持する支持部品を廃し、走査光学装置の筐体上で光学調整し固定する形態が提案されている（特許文献１）。この公知例では、半導体レーザを筐体に圧入固定し、コリメータレンズを３軸方向に位置調整した後、筐体に接着固定する。

また、半導体レーザとコリメータレンズを弾性部材を用いて筐体へ固定する形態の提案がある（特許文献２）。

特開平０９−２１８３６８号公報 特開２００４−３０９９０２号公報

しかしながら、特許文献１では、半導体レーザを筐体に直接圧入するため、焦点位置や照射位置調整を全てコリメータレンズ側で行わねばならず、調整方法や組立工程に制約を及ぼす。

すなわち、焦点位置調整のためにコリメータレンズを光軸方向に移動調整し、接着剤を用いて固定する必要がある。この場合、一般的にコリメータレンズの光軸方向の厚さは薄いために接着範囲が限られ、安定的な姿勢保持が困難となり、光学性能が劣化する。

また、コリメータレンズの入出射面に接着剤が付着すると、レーザ光のスポット形状をいびつにして光学性能を劣化させる。さらに、コリメータレンズの外周と入出射面の複数の部位で接着固定され、環境などによる姿勢変化が一定方向でなく光学性能を劣化させるおそれがある。

また、特許文献２では、弾性部材による固定のため、部品点数の増加や形状の追加や大型化および高コスト化になる。

そこで本発明は、調整組立を容易にし、調整精度を向上させることができ、光学性能を高めることができる走査光学装置を提供することを目的とする。また、本発明は、光源部の省部品化、小型化、低コスト化を図ることができる走査光学装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明に係る走査光学装置の代表的な構成は、
レーザ光を発する半導体レーザと、該半導体レーザから発せられたレーザ光を偏向する偏向走査手段と、前記レーザ光を像担持体上に結像させる光学素子と、これらを収納固定する筐体と、を備えた走査光学装置において、
前記半導体レーザを光軸方向に移動して焦点位置を調整して、前記半導体レーザの任意の複数の部位を筐体に直接固定したことを特徴とする。

本発明によれば、調整組立を容易にし、調整精度を向上させることができ、光学性能を高めることができる。また、光源部の省部品化、小型化、低コスト化を図ることができる。

[第一実施形態]
本発明に係る走査光学装置の第一実施形態について、図を用いて説明する。図１は本実施形態にかかる走査光学装置の平面図である。図２は走査光学装置の斜視図である。

図１、図２に示すように、走査光学装置Ｌは、半導体レーザ１、コリメータレンズ２、シリンドリカルレンズ３、ポリゴンミラー４、偏向走査手段である偏向走査装置５、光学素子である結像レンズ６、７、反射ミラー８を有している。また、走査開始信号検出器９、反射装置１０、筐体１１、蓋１２、像担持体である感光体ドラム１３、半導体レーザ１の駆動用の回路基板１６、回路基板１６の固定用ネジ１７を有している。

（走査光学装置Ｌの動作）
走査光学装置Ｌの基本的な動作を説明する。半導体レーザ１から発生されたレーザ光１４は、ポリゴンミラー４に照射する。そして、偏向走査装置５がポリゴンミラー４を回転することで、ポリゴンミラー４に照射したレーザ光１４は走査偏向される。走査偏向されたレーザ光１４は、結像レンズ６、７を経て反射ミラー８によって反射し、筐体１１に設けられた開口部（不図示）を通過し、感光体１３表面に結像する。

感光体１３に結像されるレーザ光１４は、ポリゴンミラー４の回転により主走査方向に走査し、ドラム１３の回転により副走査方向に走査し、静電潜像を形成する。レーザ光１４は、レンズ２の移動によりドラム１３上での照射位置を、レンズ２、３の移動によりドラム１３上での焦点位置を調整される。

また、偏向走査装置５（ポリゴンミラー４）によって偏向走査されたレーザ光１４の一部は、走査開始信号検出用のレ−ザ光１５として、反射装置１０によって走査開始信号検出器９へ入射する。そして、走査開始信号検出器９の出力信号によって半導体レーザ１の書き込み変調を開始する。

（半導体レーザ１とコリメータレンズ２）
次に、半導体レーザ１とコリメータレンズ２及びそれらの固定部３０、４０について説明する。図４に示すように、半導体レーザ１は、キャップ２１、ステム２２、リードピン２３を有している。

リードピン２３は、予めクランプ５０に対応した形状に治具（不図示）により矯正される。そして、クランプ５０は、リードピン２３を介して半導体レーザ１を保持する。クランプ５０は、レーザ駆動回路（不図示）に接続され、リードピン２３を介して半導体レーザ１を発光駆動させる。

図３に示すように、筐体１１には半導体レーザ１を接着固定する固定部４０が設けられている。固定部４０は、接着面４１、４２を有している。接着面４１はＶ字形状に形成されており、キャップ２１を挟持した状態で接着固定する。接着面４２はリードピン２３に沿った溝形状に形成されており、リードピン２３を載置した状態で接着固定する。クランプ５０に保持された半導体レーザ１は、筐体１１の開口４５より筐体１１内に挿入され、接着面４１、４２に対応した位置に配置される。

また、筐体１１にはコリメータレンズ２を接着固定する固定部３０が設けられている。固定部３０は、接着面３１を有している。接着面３１はＶ字形状に形成されており、コリメータレンズ２を挟持した状態で接着固定する。

（走査光学装置Ｌの組立）
走査光学装置Ｌの基本的な組立を説明する。半導体レーザ１、レンズ２、３は、筐体１１上に仮配置される。偏向走査装置５、結像レンズ６、７、反射ミラー８、走査開始信号検出器９は、筐体１１上の所定位置に位置決めされ、ネジや固定具など（不図示）により固定される。

半導体レーザ１をレーザ光の光軸方向（図５中、Ｘ軸方向）に移動して焦点位置を調整する。コリメータレンズ２をＸ軸方向と直交する平面ＹＺ面上に移動して照射位置を調整する。

調整後、図８（ａ）に示すように、コリメータレンズ２の外周面と筐体１１の接着面３１の間に接着剤３２を塗布し、コリメータレンズ２を接着面３１（固定部３０）に接着固定する。

同様に、図８（ｂ）に示すように、キャップ２１と接着面４２の間に接着剤４３を塗布し、リードピン２３と接着面４２の間に接着剤４４を塗布し、半導体レーザ１を固定部４０に接着固定する。

次に、回路基板１６をネジ１７にて筐体１１の側壁に固定し、リードピン２３と半田などにより接続する。以上により、半導体レーザ１とコリメータレンズ２の光学調整および筐体１１への固定組立が完了する。

そして、シリンドリカルレンズ３、反射装置１０を調整して、走査開始信号検出器９への入射レーザ光１５の調整をする。そして、シリンドリカルレンズ３、反射装置１０を筐体１１に固定する。最後に、蓋１２により筐体１１を密閉し、所定の光学性能が達せられた走査光学装置Ｌが完成する。

（効果）
上述のごとく、焦点位置調整は、半導体レーザ１を光軸方向（図５中、Ｘ軸方向）に移動することで行うことができる。このため、照射位置調整とあわせた調整治具の構成や調整方法などの組立工程の自由度を向上させることができる。

また、コリメータレンズ２の光軸方向の移動は不要となる。このため、コリメータレンズ２の入射面、出射面への接着剤３２の付着を抑制でき、レーザ光のスポット形状を保持して光学性能の劣化を抑制できる。

さらに、コリメータレンズ２の外周のみで接着固定し、コリメータレンズ２の外周と入射面、出射面の複数の部位で接着固定されることを抑制できる。これにより、環境などによる姿勢変化を一定方向とすることができ、光学性能の劣化を抑制できる。

また、半導体レーザ１の任意の複数の部位（キャップ２１と接着面４１との接着部位と、リードピン２３と接着面との接着部位）を筐体１１（固定部３０）に直接固定した。これにより、他の部材による固定に比べて、省部品化、小型化、低コスト化を図ることができる。

また、半導体レーザ１を光軸方向に間隔を有する（離間した）複数の部位（キャップ２１と接着面４１との接着部位と、リードピン２３と接着面との接着部位）で固定した。このため、半導体レーザ１の位置や姿勢変化を抑制できる。

また、半導体レーザ１と筐体１１（固定部３０）を接着固定した。これにより、筐体１１の材質や形状の自由度が向上し、設計の自由度を高めることができる。そして、筐体１１を樹脂製とすることにより、金属製に比べて、耐放射ノイズ性能の劣化を抑制でき、軽量化、低コスト化を図ることができる。

[第二実施形態]
次に本発明に係る走査光学装置の第二実施形態について図を用いて説明する。図９は本実施形態にかかる筐体の固定部の斜視図、断面図である。図１０は本実施形態にかかる調整・組立後の光源部の斜視図、側面図である。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

図９、図１０に示すように、本実施形態にかかる走査光学装置は、上記第一実施形態の固定部４０に変えて固定部６０を設けたものである。固定部６０は、接着面６１、６２を有している。

固定部６０は、ステム２２の外形と略同形状の半円形状の支持部６０ａを形成している。接着面６１は、支持部６０ａの両端の上部に形成された凹部である。ステム２２の凹部２２ａと接着面６１とを合わせた状態でステム２２を支持部６０ａに載置し、接着面６１、凹部２２ａに接着剤６３を流し込んで接着固定する。

接着面６２は、リードピン２３に沿った溝形状に形成されており、リードピン２３を載置した状態で接着剤６４にて接着固定する。クランプ５０に保持された半導体レーザ１は、筐体１１の開口４５より筐体１１内に挿入され、接着面６１、６２に対応した位置に配置される。

半導体レーザ１は３本のリードピン２３を有し、全てのリードピン２３は水平方向に一直線上になるよう矯正されている。そして、各リードピン２３と接着面４２との接着部位と、ステム２２と固定部６１との接着部位は、水平方向に同じ高さ（水平方向の同一平面内）となっている。

なお、筐体１１に直接固定される半導体レーザ１の任意の複数の部位（ステム２２及びリードピン２３と接着面６１、６２との接着部位）は、同一平面内であればよい。

上記第一実施形態と同様に、半導体レーザ１はクランプ５０により筐体１１の固定部６０に配置され、焦点位置の調整がされる。そして、コリメータレンズ２の移動による照射位置調整と合わせて光学調整を行う。光学調整が完了した後、ステム２２とリードピン２３を筐体１１上の接着面６１と接着面６２にそれぞれ接着剤６３、６４により接着固定される。

（効果）
上述のごとく、半導体レーザ１の接着部位（ステム２２と接着面６１との接着部位と、リードピン２３と接着面６２との接着部位）を同一平面内とした。これにより、接着前後や環境変動による半導体レーザ１の位置と姿勢変動を抑制でき、光学性能を高めることができる。

半導体レーザ１の全てのリードピン２３を接着固定するため、半導体レーザ１の固定強度を向上でき、装置の信頼性を高めることができる。

[第三実施形態]
次に本発明に係る画像形成装置の実施形態について図を用いて説明する。図１１は画像形成装置の構成図である。

図１１に示すように、画像形成装置は、レーザビームプリンタ本体２０１と走査光学装置Ｌを有している。走査光学装置Ｌは、画像信号に基づいて変調されたレーザ光を像担持体である感光体１３上に走査される。

本体２０１は、カセット２０２、給送ローラ２０５、レジストローラ対２０６、画像形成手段である感光体１３、１次帯電ローラ２１９、現像器２２０、クリーナ２２２を有している。また、定着器２０９、排出ローラ２１１、積載トレイ２１２、転写ローラ２２１を有している。

カセット２０２に収納された記録シートＳは、給送ローラ２０５によってレジストローラ対２０６へ給送される。給送された記録シートＳは、レジストローラ対２０６によって感光体１３と転写ローラ２２１とのニップ部へ同期搬送される。

感光体１３は、走査光学装置Ｌからのレーザ光に基づいて記録シートＳ上にトナー像を形成する。１次帯電ローラ２１９は感光体１３に電圧を印加し、一様に帯電する。この一様に帯電した１次帯電ローラ２１９は、レーザ光を露光され、静電潜像を形成する。現像器２２０は静電潜像にトナーを塗布してトナー像を形成する。クリーナ２２２はトナー像を転写した後に、感光体１３に残った残留トナーを除去し、感光体１３をクリーニングする。ニップ部に搬送された記録シートＳは、トナー像を転写され、画像形成される。

感光体１３で画像形成された記録シートＳは、定着器２０９に搬送される。定着器２０９に搬送された記録シートＳは、トナー像を加熱加圧定着される。トナー像を定着された記録シートＳは、排出ローラ２１１によって積載トレイ２１２に排出され、積載される。

第一実施形態にかかる走査光学装置の平面図である。 走査光学装置の斜視図である。 （ａ）筐体の固定部の斜視図である。（ｂ）筐体の固定部の断面図である。 （ａ）クランプに保持された半導体レーザの斜視図である。（ｂ）クランプに保持された半導体レーザの断面図である。 調整・組立状態における光源部の側断面図である。 調整・組立後の光源部の斜視図である。 調整・組立後の光源部の側断面図である。 （ａ）図７におけるＴ１−Ｔ１断面図である。（ｂ）図７におけるＴ２−Ｔ２断面図である。（ｃ）図７におけるＴ３−Ｔ３断面図である。 （ａ）第二実施形態にかかる筐体の固定部の斜視図である。（ｂ）第二実施形態にかかる筐体の固定部の断面図である。 （ａ）第二実施形態にかかる調整・組立後の光源部の斜視図である。（ｂ）第二実施形態にかかる調整・組立後の光源部の側面図である。 第三実施形態にかかる画像形成装置の構成図である。

符号の説明

Ｌ …走査光学装置
１ …半導体レーザ
２ …コリメータレンズ
３ …シリンドリカルレンズ
４ …ポリゴンミラー
５ …偏向走査装置（偏向走査手段）
６、７ …結像レンズ（光学素子）
８ …反射ミラー（光学素子）
９ …走査開始信号検出器
１０ …反射装置
１１ …筐体
１２ …蓋
１３ …ドラム
１４、１５ …レーザ光
１６ …回路基板
１７ …固定用ネジ
２１ …キャップ
２２ …ステム
２３ …リードピン
３０、４０、６０ …固定部
３１、４１、４２、６１、６２ …接着面
３２、４３、４４、６３、６４ …接着剤
４５ …開口
５０ …クランプ

Claims (6)

1. レーザ光を発する半導体レーザと、該半導体レーザから発せられたレーザ光を偏向する偏向走査手段と、前記レーザ光を像担持体上に結像させる光学素子と、これらを収納固定する筐体と、を備えた走査光学装置において、
   前記半導体レーザを光軸方向に移動して焦点位置を調整して、前記半導体レーザの任意の複数の部位を筐体に直接固定したことを特徴とする走査光学装置。
   
2. 前記筐体に直接固定される前記半導体レーザの任意の複数の部位は、前記レーザ光の光軸方向に間隔を有する部位であることを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
   
3. 前記筐体に直接固定される前記半導体レーザの任意の複数の部位は、前記半導体レーザのリードピンを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の走査光学装置。
   
4. 前記半導体レーザと前記筐体は接着固定されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の走査光学装置。
   
5. 前記筐体に直接固定される前記半導体レーザの任意の複数の部位は、同一平面内としたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の走査光学装置。
   
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の走査光学装置と、
   記録媒体にトナー像を形成する画像形成手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。

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