JP2008139663A

JP2008139663A - 走査光学装置

Info

Publication number: JP2008139663A
Application number: JP2006327065A
Authority: JP
Inventors: Shin Komori; 慎古森
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-12-04
Filing date: 2006-12-04
Publication date: 2008-06-19

Abstract

【課題】複数のレーザ光を出射する半導体レーザの走査ビーム間隔を容易に調整が可能で、かつ部品構成を簡略化することで、良好な組立性と低コストを両立した構成を提案する。
【解決手段】コリメータレンズが光学箱内に位置調整されて取り付けられた走査光学装置において、複数のレーザ光を出射する半導体レーザは光学箱に対して回転可能な略円筒形状のレーザ保持部材に固定されており、このレーザ保持部材は回転調整のための回転調整工具穴が設けられていて、さらにこのレーザ保持部材の傾斜面と光学箱に設けられた傾斜面を板バネなどの付勢部材によって当接させる構成により、嵌合ガタのない微小な回転調整が可能である。
【選択図】図１

Description

本発明はレーザビームプリンタなどの画像形成装置に用いられる走査光学装置に関するものであって、さらに詳しくは複数のレーザ光を出射する半導体レーザを有する走査光学装置に関するものである。

近年、レーザビームプリンタの印字速度の高速化に伴い、複数のレーザ光を同時に走査して複数のラインを書き込むことができる走査光学装置が用いられている。この走査光学装置においては、複数のレーザ光を等間隔で走査することができるように半導体レーザを有する光源装置を回転調整することで所望の間隔にレーザ光の位置を調整している。

このレーザ光の位置調整に関する特許としては、特許文献１などが提案されている。

この特許文献１によると、複数のレーザ光を出射する半導体レーザを保持するレーザホルダは、光学箱の側壁に設けられた嵌合穴に回転自在に支持され、ビーム間隔を調整するための所定の角度に調整を行なったうえでビスによって光学箱に固着される。この嵌合穴は光軸方向に内径が縮小するテーパー状の嵌合面を有し、これに同じくテーパー状の嵌合面を有するレーザホルダの筒状部を嵌合させることで、レーザホルダを回転させるときのガタを防ぎ、光軸のぶれを回避する構成である。

一方、走査光学装置の光源部の構成に関しては、小型化および簡略化された構成が提案されており、例えば特許文献２などが提案されている。

この特許文献２によると、光学箱は半導体レーザとコリメータレンズを個別に取り付ける取付孔を有し、これにコリメータレンズを取り付けたうえで、半導体レーザのレーザ光を光学箱のモニタ用開口から外部へ取り出して半導体レーザの光軸合わせと焦点合わせを行ない、接着剤によって取付孔に固定する。半導体レーザとコリメータレンズがユニット化されている場合に比べて組立部品点数が少なくてすみ、かつ光軸合わせの回数も少なくて組み付けが簡単な構成である。
特開２０００−９８２８５号公報特開平８−８２７５９号公報

しかしながら、上記特許文献１および特許文献２においては、複数のレーザ光を出射する半導体レーザの回転調整を行なう構成で、部品構成を簡略化して組立を簡素化することを両立する構成については記載されていない。

そこで、本発明の目的は複数のレーザ光を出射する半導体レーザの走査ビーム間隔を容易に調整可能で、かつ部品構成を簡略化して組立性の優れた構成を提案するものである。

そこで本発明においては、複数のレーザ光を出射する半導体レーザと、この半導体レーザから出射した複数のレーザ光を略平行光とするコリメータレンズと、この複数のレーザ光を感光体上に走査する偏向手段と、この偏向手段により走査された複数のレーザ光を感光体上に集光する結像レンズと、この半導体レーザおよびコリメータレンズを各々個別に精度良く取り付けることができる光学箱を有する走査光学装置において、前記半導体レーザを保持するレーザ保持部材は前記光学箱に対して回転可能な略円筒形状であって、光学箱に設けられた傾斜面に当接することによって係合する傾斜面を有し、この傾斜面の対向側に付勢部材を配置することによりレーザ保持部材が光学箱に固定され、さらにこの保持部材が光学箱に対して回転を行なうための回転調整工具係合部が設けられていることを特徴とするものである。

もしくは、複数のレーザ光を出射する半導体レーザと、この半導体レーザから出射した複数のレーザ光を略平行光とするコリメータレンズと、この複数のレーザ光を感光体上に走査する偏向手段と、この偏向手段により走査された複数のレーザ光を感光体上に集光する結像レンズと、この半導体レーザおよびコリメータレンズを各々個別に精度良く取り付けることができる光学箱を有する走査光学装置において、前記半導体レーザを構成するキャンパッケージやステムの少なくとも一方は前記光学箱に対して回転可能な略円筒形状部と、光学箱に設けられた傾斜面に当接することによって係合する傾斜面を有しており、この傾斜面に対向する側に付勢部材を配置することにより前記半導体レーザが光学箱に固定され、半導体レーザが光学箱に対して回転を行なうための回転調整工具係合部がキャンパッケージかステムの少なくとも一方に設けられていることを特徴とするものである。

以上説明したように、本発明によれば、複数のレーザ光を出射する半導体レーザのビーム間隔の調整を容易にかつ精度良く行なうことができるとともに、部品構成を簡略化して低コストの走査光学装置を提供することができる。

（実施例１）
本発明の第１の実施形態を図１から図４を用いて説明する。

図４は本発明に係わる走査光学装置を示す図であり、図１はこの走査光学装置に組み込まれている半導体レーザの取り付け部の構成を示す図、図２は同じく半導体レーザの取り付け部の断面図、図３は半導体レーザをレーザ保持部材に固定した構成を示す図である。

まず、図４を用いて画像形成装置内に設けられた走査光学装置について説明する。

画像情報に応じて個々に変調される複数のレーザ光を出射する半導体レーザは、レーザ制御回路を有する基板１４上に取り付けられていて、複数（本実施例に示す図おいては２本）のレーザ光を出射する。この複数のレーザ光は一定の拡がりを有しており、コリメータレンズ２１によって略平行光とされる。この平行化されたレーザ光は２２のシリンドリカルレンズによって回転多面鏡２４の偏向反射面上に線状に集光する。シリンドリカルレンズ２２と回転多面鏡２４の間に開口絞り２３が配設されており光束を制限している。回転多面鏡２４は高速に安定した回転を行なう駆動モータ２５によって高速回転することでレーザ光を不図示の像担持体である感光体上を高速に走査する。レーザ光がこの感光体上を等速で走査する特性、所謂ｆθ特性を有する２つの結像レンズ２６、２７が回転多面鏡２４の下流側に配置されていて、レーザ光を感光体上で微小なビーム形状に集光している。

この走査光学装置内には画像の書き出し位置を揃えるための水平同期検出センサ１７も配置されており、複数のレーザ光は各々が回転多面鏡２４に反射した後この水平同期検出部に順に入射することによって画像書き出し位置を揃えることができる。

図中３０はこれらの部材を収納する光学箱である。

次に図１および図２を用いて複数のレーザ光を出射する半導体レーザの取り付け部の構成について詳述する。

半導体レーザ１０はガラスフィラーなどを含む強化プラスチックや放熱性の高い金属で成形されたレーザ保持部材１１に圧入や接着剤によって円筒状の中心位置に取り付けられている。この時、レーザ保持部材１１の上面に設けられた後述する回転調整工具係合部としての工具穴１２を組立基準として、おおよそ半導体レーザ１０の回転方向の位置を決めて固定されている。この半導体レーザの位置決めを行なう方法の一例として、図３に示すように半導体レーザのステム１０１に設けられた切り欠き部１０２、１０３とレーザ保持部材１１の圧入基準の突起１１２、１１３を位置合わせすることによっても、おおよそ半導体レーザ１０の回転方向の位置を決めることができる。

図１および図２に示すレーザ保持部材１１はその外形状がおおよそ円筒形状であるが、レーザ光の出射方向の光学箱との当接部は傾斜面１３を有している。一方、光学箱３０のレーザ保持部材の取り付け嵌合穴の奥には先の傾斜面とおおよそ同じ傾斜を有する傾斜面３１が設けられており、１５の板バネなどによって形成された付勢部材によって互いの傾斜面で当接してレーザ保持部材１１は光学箱３０に取り付けられている。この時、先の回転調整工具穴１２が上方を向くように光学箱の切り欠き部３２に調整のための隙間を有して遊合している。さらに半導体レーザ１０は複数のレーザ光を各々独立に変調を行なっている駆動回路を有するレーザ駆動基板１４に半田付けされており、このレーザ駆動基板１４は３本のネジ１６によって光学箱３０に組み付けられている。

こうして光学箱内に組み付けられた半導体レーザ１０はコリメータレンズ２１によって略平行光となるが、複数のレーザ光のビーム間隔やコリメータレンズ２１の位置調整に関して図５を用いて説明する。

図５で示す実施例は２本のレーザ光に対しての調整方法である。

半導体レーザ１０から出射した２本のレーザ光Ｌ１、Ｌ２は一定の拡がりを有しており、光学箱３０内の所定の位置に仮置きされたコリメータレンズ２１によって集光される。このコリメータレンズ２１を通過した２本のレーザ光Ｌ１、Ｌ２は治工具ミラー４１と４２によって反射されて受光素子４５などから構成される観察装置４４に入射する。この時、コリメータレンズ２１によって集光されたレーザ光のみを観察装置４４に取り込むことが望ましいため、光学箱３０にはコリメータレンズ２１に入射するレーザ光の周辺の光を遮蔽するための光量規制部３３（図１）がコリメータレンズ２１の近傍に設けられている。

この観察装置４４には予め２本のレーザ光が入射する基準位置が定められており、仮置きされたコリメータレンズ２１を光軸方向に対して直交する平面内を微動させることによりおおよその基準位置に２本のレーザ光の位置を合わせる。

その次に治工具の開口絞り４３を治工具ミラー４１と４２の間に介在させることにより、観察装置４４に所定の大きさのレーザ光Ｌ１、Ｌ２が得られるかを確認する。仮に所定の大きさとは異なるレーザ光の場合は、コリメータレンズ２１を仮置きした位置から光軸方向に微動することによって調整することができる。

さらにその後、２本のレーザ光Ｌ１、Ｌ２の相対位置が所定の位置関係であるかを観察装置４４によって確認する。レーザ光の走査方向と直交する副走査方向において、解像度６００ｄｐｉの画像形成装置の場合はおおよそ４２．３μｍのビーム間隔に調整する。実際の観察装置４４においては、走査光学装置内の結像レンズと観察装置内の治工具レンズ４６の倍率から算出された位置に２本のレーザ光を位置調整する。この位置調整は半導体レーザ１０を保持しているレーザ保持部材１１を回転することによって行なう。前述したように半導体レーザ１０はレーザ保持部材１１に圧入などの手段によって強固に固定されており、レーザ保持部材１１は光学箱３０に対して傾斜面１３が傾斜面３１に当接した状態で嵌合しているため嵌合ガタなく回転調整することが可能である。レーザ保持部材１１の上部に設けられた回転調整工具穴１２に回転調整工具（不図示）を挿入することにより、所望の位置にレーザ保持部材１１を微小量の回動することによって所定の位置に２本のレーザ光を調整する。

そして最後に、コリメータレンズ２１の位置を光軸方向と直交する平面内で微小量の位置合わせを行い、予め塗布していた紫外線硬化型接着剤５０を硬化させることでコリメータレンズの位置調整と半導体レーザのビーム間隔調整を一度に行なうことができる。

（実施例２）
本発明の第２の実施形態を図６と図７を用いて説明する。

図６は本実施形態に用いられる半導体レーザの構成を示す図であり、図７はこの半導体レーザが走査光学装置に取り付けられる構成を示す図である。

図６においてキャンパケージ６８内に収納されている複数の発光点を有するレーザダイオード６１は、ステム６４上に設けられたマウント部６３に取り付けられたサブマウント６２に取り付けられている。このステム６４にはレーザダイオード６１から出射するレーザ光の光量を検知するフォトダイオード６５も配置されていて、レーザダイオード６１やフォトダイオード６５は各々にリード線６６によって各端子６７と結線されている。

レーザ光の出射部に設けられたカバーガラス６９を有するキャンパッケージ６８はその先端が傾斜面６８ａを有しており、後述する光学箱の傾斜面と係合し回転可能に構成されている。

図７において光学箱７０には半導体レーザ６０のキャンパッケージ６８の傾斜面６８ａが係合する傾斜面７１が設けられていて、後方から板バネなどの付勢部材８０によって半導体レーザ６０を付勢して取り付けることができる係合部７２を有している。この半導体レーザ６０のステム６４には半導体レーザ６０を所望の位置に回転調整するための回転調整工具係合用の切り欠き部６４ａが設けられており、先の実施例にて説明したように半導体レーザ６０を微小量回転することによって２本のレーザ光が所定の位置関係になるように調整するのであるが、半導体レーザ６０の傾斜面６８ａと光学箱７０の傾斜面７１が当接していることにより、嵌合ガタがなく微小な回転調整ができるように構成している。勿論、この回転調整工具係合部や光学箱と係合する傾斜面はキャンパッケージとステムのどちらに配置してもその効果は同じである。

このように半導体レーザに回転調整工具係合部や光学箱と係合する傾斜面を構成することによりレーザ保持部材を省略できるため、より簡略化された構成にすることが可能になる。

第１実施例における走査光学装置に組み込まれている半導体レーザの取り付け部の構成を示す図第１実施例における半導体レーザの取り付け部の断面図半導体レーザをレーザ保持部材に固定した構成を示す図本実施例の走査光学装置を示す図本実施例の複数のレーザ光を調整する方法を示す図第２実施例における半導体レーザの構成を示す図第２実施例における半導体レーザが走査光学装置に取り付けられる構成を示す図

符号の説明

１０、６０半導体レーザ
１１レーザ保持部材
１２回転調整工具穴
１３レーザ保持部材の傾斜面
１５、８０付勢部材
２１コリメータレンズ
３０、７０光学箱
３１、７１光学箱の傾斜面
３３光学箱の光量規制部
６４、１０１ステム
６４ａステムの回転調整工具係合用の切り欠き部
６８キャンパッケージ
６８ａキャンパッケージの傾斜面

Claims

複数のレーザ光を出射する半導体レーザと、この半導体レーザから出射した複数のレーザ光を略平行光とするコリメータレンズと、この複数のレーザ光を感光体上に走査する偏向手段と、この偏向手段により走査された複数のレーザ光を感光体上に集光する結像レンズと、この半導体レーザおよびコリメータレンズを各々個別に精度良く取り付けることができる光学箱を有する走査光学装置において、
前記半導体レーザを保持するレーザ保持部材は前記光学箱に対して回転可能な略円筒形状であって、光学箱に設けられた傾斜面に当接することによって係合する傾斜面を有し、この傾斜面の対向側に付勢部材を配置することによりレーザ保持部材が光学箱に固定され、さらにこの保持部材が光学箱に対して回転を行なうための回転調整工具係合部が設けられていることを特徴とする走査光学装置。
複数のレーザ光を出射する半導体レーザと、この半導体レーザから出射した複数のレーザ光を略平行光とするコリメータレンズと、この複数のレーザ光を感光体上に走査する偏向手段と、この偏向手段により走査された複数のレーザ光を感光体上に集光する結像レンズと、この半導体レーザおよびコリメータレンズを各々個別に精度良く取り付けることができる光学箱を有する走査光学装置において、
前記半導体レーザを構成するキャンパッケージやステムの少なくとも一方は前記光学箱に対して回転可能な略円筒形状部と、光学箱に設けられた傾斜面に当接することによって係合する傾斜面を有しており、この傾斜面に対向する側に付勢部材を配置することにより前記半導体レーザが光学箱に固定され、半導体レーザが光学箱に対して回転を行なうための回転調整工具係合部がキャンパッケージかステムの少なくとも一方に設けられていることを特徴とする走査光学装置。