JP2009014787A - Laser beam scanner, and adjustment apparatus and adjustment method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザビーム走査装置、特に、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置において感光体上に静電潜像を形成するために搭載されるレーザビーム走査装置、その調整装置及び調整方法に関する。 The present invention relates to a laser beam scanning device, and more particularly to a laser beam scanning device mounted for forming an electrostatic latent image on a photoreceptor in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile, and the adjustment device and adjustment method thereof. About.
複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に搭載されるレーザビーム走査装置において、その光源部は発光素子(レーザダイオード)と集光光学素子(コリメータレンズとシリンドリカルレンズ)とで構成されており、これらの素子をホルダに組み付けてユニットとし、この光源ユニットをハウジングの台座上に固定している。この光源ユニットは、それとは独立してハウジングに固定される偏向器、走査レンズ、光路折返しミラーなどの位置決め誤差によって発生する感光体面上でのピントずれやビーム形状の崩れなどに対する調整が必要となる。 In a laser beam scanning apparatus mounted on an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile machine, the light source part is composed of a light emitting element (laser diode) and a condensing optical element (collimator lens and cylindrical lens). These elements are assembled into a holder to form a unit, and this light source unit is fixed on the base of the housing. This light source unit needs to be adjusted with respect to the focus shift on the surface of the photosensitive member and the collapse of the beam shape caused by positioning errors such as a deflector, a scanning lens, and an optical path folding mirror fixed to the housing independently of the light source unit. .
前記ピントずれやビーム形状の崩れを調整するには、光源ユニットを台座上に搭載した状態で、光源ユニットを光軸に沿ったX軸位置及び光軸を中心とする回転位置を精度よく、かつ、効率的に調整することが必要となる。また、この調整の前提として、光源ユニットを主走査方向に沿ったY軸位置及び副走査方向に沿ったZ軸位置に正確に位置決めしておくことが必要となる。 In order to adjust the focus shift and the beam shape collapse, with the light source unit mounted on a pedestal, the X-axis position along the optical axis and the rotational position centered on the optical axis are accurately adjusted, and It is necessary to adjust efficiently. As a precondition for this adjustment, it is necessary to accurately position the light source unit at the Y-axis position along the main scanning direction and the Z-axis position along the sub-scanning direction.
従来では、専用の調整装置を用いて、全ての光学素子をハウジングに組み込んだ状態で、感光体仮想位置に配置されたCCDカメラにレーザビームを映し出し、レーザビームの重心位置や大きさを計測しながら光源ユニットを台座に押し付けつつ前記調整を行っていた。しかし、これでは、光源ユニットの押し付けを解除して、新たに光源ユニットの固定用カバーを装着する際に台座に歪みなどが発生し、光学性能が狂ってしまう問題点を有していた。 Conventionally, a laser beam is projected onto a CCD camera placed at the virtual position of the photoconductor with all optical elements built into the housing using a dedicated adjustment device, and the center of gravity and size of the laser beam are measured. However, the adjustment was performed while pressing the light source unit against the base. However, in this case, when the pressing of the light source unit is released and a fixing cover for the light source unit is newly attached, the pedestal is distorted and the optical performance is distorted.
特許文献1には、光源ユニットを保持するホルダを台座のV溝上に搭載し、該ホルダの突出部を工具でY軸方向に移動させてレーザ発光素子の回転位置を調整することが記載されている。但し、特許文献1には、光源ユニットのX軸位置の調整については言及されておらず、光源ユニットのX軸位置及び回転位置を簡単な装置で効率よく調整することは未解決である。
そこで、本発明の目的は、光源ユニットの光軸に沿ったX軸位置及び光軸を中心とする回転位置を容易にかつ精度よく調整できるレーザビーム走査装置、その調整装置及び調整方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a laser beam scanning apparatus that can easily and accurately adjust the X-axis position along the optical axis of a light source unit and the rotational position about the optical axis, and an adjustment apparatus and adjustment method thereof. There is.
以上の目的を達成するため、第1の発明は、
発光素子と、該発光素子から放射されたビームを集光する集光光学素子とをホルダに固定した光源ユニットと、
前記ホルダを光軸に沿ったX軸位置、主走査方向に沿ったY軸位置、副走査方向に沿ったZ軸位置及び光軸を中心とする回転位置を位置決めして配置するための台座と、
を備えたレーザビーム走査装置であって、
前記ホルダは光軸を中心とする円弧形状をなす外周面を有するとともに、該外周面から下方に突出したクランプ用突起を有し、
前記台座は前記ホルダの円弧形状の外周面を載せるための光軸方向に延在するV溝形状部を有するとともに、前記クランプ用突起が挿通する逃がし穴を有し、
前記クランプ用突起には前記台座の裏面から突出する下部に、Y軸−Z軸平面に角度を持つ一対の位置決め用斜面がX軸方向に対称に形成されていること、
を特徴とする。
In order to achieve the above object, the first invention
A light source unit in which a light emitting element and a condensing optical element for condensing a beam emitted from the light emitting element are fixed to a holder;
A pedestal for positioning the holder by positioning an X-axis position along the optical axis, a Y-axis position along the main scanning direction, a Z-axis position along the sub-scanning direction, and a rotational position around the optical axis; ,
A laser beam scanning device comprising:
The holder has an outer peripheral surface having an arc shape centered on the optical axis, and a clamp protrusion protruding downward from the outer peripheral surface,
The pedestal has a V-groove shaped portion extending in the optical axis direction for placing the arc-shaped outer peripheral surface of the holder, and has a relief hole through which the projection for clamping is inserted,
A pair of positioning slopes having an angle with respect to the Y-axis-Z-axis plane are formed symmetrically in the X-axis direction on the lower part of the clamp projection protruding from the back surface of the pedestal,
It is characterized by.
第2の発明は、
前記第1の発明であるレーザビーム走査装置の調整装置であって、
前記クランプ用突起に形成した一対の位置決め用斜面にX軸方向から当接する一対のクランプヘッドと、
前記クランプヘッドをX軸方向に移動させてX軸位置を位置決めするX軸方向調整機構と、
前記クランプヘッドを光軸を中心として回転させて回転位置を位置決めする回転調整機構と、
を備えたことを特徴とする。
The second invention is
An apparatus for adjusting a laser beam scanning apparatus according to the first invention,
A pair of clamp heads that contact the pair of positioning slopes formed on the clamp protrusion from the X-axis direction;
An X-axis direction adjusting mechanism for positioning the X-axis position by moving the clamp head in the X-axis direction;
A rotation adjusting mechanism for positioning the rotational position by rotating the clamp head around the optical axis;
It is provided with.
第3の発明は、
前記第1の発明であるレーザビーム走査装置の調整方法であって、
前記ホルダの円弧形状をなす外周面を前記台座のV溝形状部に載せ、前記クランプ用突起を前記逃がし穴から台座の裏面に突出させる工程と、
前記クランプ用突起に形成した一対の位置決め用斜面に一対のクランプヘッドをX軸方向から当接させ、前記ホルダをY軸方向及びZ軸方向に位置決めする工程と、
前記クランプヘッドをX軸方向に位置調整する工程と、
前記クランプヘッドを光軸を中心として回転させて回転位置を調整する工程と、
を備えたことを特徴とする。
The third invention is
An adjustment method of the laser beam scanning apparatus according to the first invention,
Placing the outer peripheral surface of the holder in an arc shape on the V-groove portion of the pedestal, and projecting the clamping protrusion from the relief hole to the back surface of the pedestal;
A step of bringing a pair of clamp heads into contact with a pair of positioning slopes formed on the clamp protrusion from the X-axis direction, and positioning the holder in the Y-axis direction and the Z-axis direction;
Adjusting the position of the clamp head in the X-axis direction;
Rotating the clamp head around the optical axis to adjust the rotational position;
It is provided with.
本発明によれば、ホルダの円弧形状をなす外周面を台座のV溝形状部に載せ、クランプ用突起を逃がし穴から台座の裏面に突出させ、該クランプ用突起の位置決め用斜面に一対のクランプヘッドをX軸方向から当接させることで、ホルダの外周面がV溝形状部に圧接され、ホルダがV溝形状部によってZ軸方向及びY軸方向に位置決めされる。このとき、感光体仮想位置でレーザビームをモニタしつつ、クランプヘッドをX軸方向に移動させてX軸位置を調整するとともに、光軸を中心とする回転位置を調整する。 According to the present invention, the outer peripheral surface forming the arc shape of the holder is placed on the V-groove shape portion of the pedestal, the projection for clamping is protruded from the escape hole to the back surface of the pedestal, and a pair of clamps are placed on the positioning slope of the clamping projection. By contacting the head from the X-axis direction, the outer peripheral surface of the holder is pressed against the V-groove shape portion, and the holder is positioned in the Z-axis direction and the Y-axis direction by the V-groove shape portion. At this time, while monitoring the laser beam at the virtual position of the photosensitive member, the X-axis position is adjusted by moving the clamp head in the X-axis direction, and the rotational position around the optical axis is adjusted.
以上の工程によって、光源ユニットを容易に、かつ、精度よく調整することができる。調整後は、ホルダを台座に接着することで狂いなく固定することができる。接着剤としては光硬化型接着剤、特に、紫外線硬化型接着剤を好適に用いることができる。 Through the above steps, the light source unit can be adjusted easily and accurately. After the adjustment, the holder can be fixed without error by bonding the holder to the base. As the adhesive, a photocurable adhesive, particularly an ultraviolet curable adhesive can be suitably used.
以下、本発明に係るレーザビーム走査装置、その調整装置及び調整方法の実施例について、添付図面を参照して説明する。 Embodiments of a laser beam scanning apparatus, an adjusting apparatus and an adjusting method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
(全体構成、図1及び図2参照)
図1に、本発明に係るレーザビーム走査装置の一実施例を示す。このレーザビーム走査装置1は、概略、光源ユニット2と、ポリゴンミラー6と、走査レンズ7(2枚のレンズ7a,7bからなる)と、ウインドウガラス8と、これらの部材を保持するためのハウジング10とで構成されている。
(See the overall configuration, Fig. 1 and Fig. 2)
FIG. 1 shows an embodiment of a laser beam scanning apparatus according to the present invention. The laser
光源ユニット2は、レーザダイオード3と、集光素子として機能するコリメータレンズ4及びシリンドリカルレンズ5とを以下に説明するホルダ11に予め所定の精度で取り付けたものである。レーザダイオード3から放射されたビームは、発散光であり、コリメータレンズ4で平行光にされ、シリンドリカルレンズ5で副走査方向Zにほぼ集光された状態でポリゴンミラー6に入射する。
In the
ポリゴンミラー6に入射したビームは主走査方向Yに等角速度に偏向され、走査レンズ7a,7bを透過することで収差を補正され、ウインドウガラス8を透過して感光体ドラム40上で結像する。感光体ドラム40は所定速度で回転駆動され、レーザビームによる主走査とドラム40の回転による副走査にて2次元の画像(静電潜像)が形成される。
The beam incident on the polygon mirror 6 is deflected at a constant angular velocity in the main scanning direction Y, corrected for aberration by passing through the
図2の下段には、各光学素子及び感光体ドラム40におけるレーザビームのスポット形状を示している。
The lower part of FIG. 2 shows the spot shape of the laser beam on each optical element and the
(集光素子の一例、図3参照)
光源ユニット2には、前記コリメータレンズ4及びシリンドリカルレンズ5に代えて、図3に示す集光光学素子9(DOE:Diffractive Optical Element)を用いてもよい。この光学素子9は、レーザダイオード3から放射された光を、主走査方向Yについてはほぼ平行光にし、副走査方向Zについてはポリゴンミラー6のミラー面近傍で集光させる機能を有している。光学素子9は樹脂で一体成形されており、回転対称軸を持たない二つの反射面S2,S3と、回折面であってもよい二つの透過面S1,S4とを有している。複数機能を有する光学素子9を用いればコンパクトな光源ユニット2を構成できる。このような光学素子9の具体的な構成は、特開2002−287062号公報に詳しく記載されている。以下、図4〜図9を参照した実施例の説明では、集光光学素子9を含む光源ユニット2を示す。
(An example of a light collecting element, see FIG. 3)
Instead of the
(光源ユニットの調整装置及び調整方法、図4〜図9参照)
光源ユニット2は、図4及び図5に示すように、ビーム透過口12を有するホルダ11の後端面11aにレーザダイオード3を放熱板3aを介して圧入などで固定し、ホルダ11の前端傾斜面11bに前述した集光光学素子9を接着固定したものである。
(Refer to the light source unit adjusting device and adjusting method, FIGS. 4 to 9)
As shown in FIGS. 4 and 5, the
図6にホルダ11を図示し、図7に台座20を図示し、いずれも樹脂材にて成形されている。ホルダ11はその下面側に光軸Xを中心とする円弧形状をなす外周面13を有するとともに、該外周面13から下方に突出したクランプ用突起14を有している。一方、台座20は光源ユニット2を保持するためのもので、それ自体がハウジング10の一部を構成し、あるいは、ハウジングに固定される。この台座20はホルダ11の外周面13を載せるために光軸方向Xに延在する一対の斜面21a,21aからなるV溝形状部21を有するとともに、前記クランプ用突起14が挿通する逃がし穴22を有している。
FIG. 6 illustrates the
前記クランプ用突起14には台座20の裏面から突出する下部に、主走査方向YをY軸及び副走査方向ZをZ軸としたとき、Y軸−Z軸平面に所定の角度(例えば、45°)を持つ一対の位置決め用斜面15,15がX軸方向に対称に形成されている。
The clamping
調整装置30は、図5、図8に示すように、クランプヘッド31,31、チャック機構32、X軸方向調整機構33、回転調整機構34を備えている。クランプヘッド31,31は、前記クランプ用突起14に形成した一対の位置決め用斜面15,15にX1方向及びX2方向からから当接する円弧形状部31aを有している。チャック機構32はこのクランプヘッド31,31をX1方向及びX2方向に移動させて円弧形状部31aで斜面15を押圧させ、クランプヘッド31,31にてホルダ11を保持させる。
As shown in FIGS. 5 and 8, the
X軸方向調整機構33は一般的にXステージと称されている従来周知の精密位置調整機構である。また、回転調整機構34は一般的にスイベルステージあるいはゴニオステージと称されている従来周知の精密回転位置調整機構である。回転調整機構34はその回転中心が光源ユニット2の光軸Xに設定されている。
The X-axis
光源ユニット2の位置調整は次の工程を経ることで行われる。まず、ホルダ11にレーザダイオード3及び集光光学素子9を高精度に位置決めして固定した光源ユニット2を用意する。ホルダ11の外周面13を台座20のV溝形状部21に載せ、クランプ用突起14を逃がし穴22から台座20の裏面に突出させる。なお、このときハウジング10には前記ポリゴンミラー6、走査レンズ7などの光学素子が組み込まれ、感光体仮想位置にはモニタ用のCCDカメラがセットされる。
The position adjustment of the
次に、チャック機構32を作動させ、一対のクランプヘッド31,31をX1方向及びX2方向に移動させ、クランプ用突起14の下部を挟み込む。これにて、円弧形状部31aがクランプ用突起14の位置決め用斜面15に当接・押圧し、ホルダ11がクランプ用突起14とともに下方に付勢される。そして、ホルダ11の外周面13が台座20のV溝形状部21に圧接され、ホルダ11はY軸方向及びZ軸方向に位置決めされる。即ち、光源ユニット2のY軸方向及びZ軸方向の位置決めは円弧形状をなす外周面13とV溝形状部21によって行われることになる。
Next, the
次に、X軸方向調整機構33を作動させ、クランプヘッド31,31をX軸方向に移動させ、ホルダ11をX軸方向に位置調整する。このとき、レーザビームのビーム径を前記CCDカメラでモニタし、所定のビーム径が得られるようにX軸方向に調整する。
Next, the X-axis
また、回転調整機構34を作動させ、クランプヘッド31,31を光軸Xを中心とするθx回転位置(図4の矢印θx参照)を調整する。このときも、レーザビームの傾きを前記CCDカメラでモニタし、ビームの傾きが正常になるようにθx回転位置を調整する。
Further, the
前記調整装置30を用いて以上の工程を経ることによって、光源ユニット2のX軸方向の位置(ピントずれ)及び光軸Xを中心とするθx回転位置(ビーム形状の崩れ)を容易にかつ精度よく調整することができる。なお、台座20に形成した逃がし穴22は調整時にクランプ用突起14と干渉しない大きさであることは勿論である。
Through the above-described steps using the adjusting
以上の調整が終了すると、ホルダ11を台座20に接着する。この接着には、ホルダ11ないし台座20の所定箇所に光硬化型接着剤(紫外線硬化型を用いることが好ましい)を塗布し、光(紫外線)を照射して硬化させる。具体的には、図10に示すように、台座20の斜面21a,21aとホルダ11の外周面13に形成された隙間Aに接着剤を塗布する。また、光源ユニット2に図示しない上面カバーを取り付けてもよい。この場合、上面カバーは光(紫外線)を透過する素材からなるものを使用するか、上面カバーに光(紫外線)透過用の窓部を設けておけばよい。また、光硬化型接着剤を調整前に所定箇所に塗布しておき、調整後に光を照射して硬化させてもよい。他の種類の接着剤を使用してもよい。また、塗布位置は前記隙間Aに限定するものではない。
When the above adjustment is completed, the
(他の実施例)
なお、本発明に係るレーザビーム走査装置、その調整装置及び調整方法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。
(Other examples)
The laser beam scanning device, the adjusting device, and the adjusting method according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and can be variously changed within the scope of the gist.
特に、レーザビーム走査装置の光路を構成する各種光学素子の種類、配置などは任意である。また、光源として複数の発光点を有するレーザダイオードを用いてもよい。 In particular, the type and arrangement of various optical elements constituting the optical path of the laser beam scanning apparatus are arbitrary. A laser diode having a plurality of light emitting points may be used as the light source.
1…レーザビーム走査装置
2…光源ユニット
3…レーザダイオード
9…集光光学素子(DOE)
11…ホルダ
13…外周面
14…クランプ用突起
15…位置決め用斜面
20…台座
21…V溝形状部
22…逃がし穴
30…調整装置
31…クランプヘッド
32…チャック機構
33…X軸方向調整機構
34…回転調整機構
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ホルダを光軸に沿ったX軸位置、主走査方向に沿ったY軸位置、副走査方向に沿ったZ軸位置及び光軸を中心とする回転位置を位置決めして配置するための台座と、
を備えたレーザビーム走査装置であって、
前記ホルダは光軸を中心とする円弧形状をなす外周面を有するとともに、該外周面から下方に突出したクランプ用突起を有し、
前記台座は前記ホルダの円弧形状の外周面を載せるための光軸方向に延在するV溝形状部を有するとともに、前記クランプ用突起が挿通する逃がし穴を有し、
前記クランプ用突起には前記台座の裏面から突出する下部に、Y軸−Z軸平面に角度を持つ一対の位置決め用斜面がX軸方向に対称に形成されていること、
を特徴とするレーザビーム走査装置。 A light source unit in which a light emitting element and a condensing optical element for condensing a beam emitted from the light emitting element are fixed to a holder;
A pedestal for positioning the holder by positioning an X-axis position along the optical axis, a Y-axis position along the main scanning direction, a Z-axis position along the sub-scanning direction, and a rotational position around the optical axis; ,
A laser beam scanning device comprising:
The holder has an outer peripheral surface having an arc shape centered on the optical axis, and a clamp protrusion protruding downward from the outer peripheral surface,
The pedestal has a V-groove shaped portion extending in the optical axis direction for placing the arc-shaped outer peripheral surface of the holder, and has a relief hole through which the projection for clamping is inserted,
A pair of positioning slopes having an angle with respect to the Y-axis-Z-axis plane are formed symmetrically in the X-axis direction on the lower part of the clamp projection protruding from the back surface of the pedestal,
A laser beam scanning device.
前記クランプ用突起に形成した一対の位置決め用斜面にX軸方向から当接する一対のクランプヘッドと、
前記クランプヘッドをX軸方向に移動させてX軸位置を位置決めするX軸方向調整機構と、
前記クランプヘッドを光軸を中心として回転させて回転位置を位置決めする回転調整機構と、
を備えたことを特徴とする調整装置。 An adjustment device for a laser beam scanning device according to claim 1 or 2,
A pair of clamp heads that contact the pair of positioning slopes formed on the clamp protrusion from the X-axis direction;
An X-axis direction adjusting mechanism for positioning the X-axis position by moving the clamp head in the X-axis direction;
A rotation adjusting mechanism for positioning the rotational position by rotating the clamp head around the optical axis;
An adjustment device comprising:
前記ホルダの円弧形状をなす外周面を前記台座のV溝形状部に載せ、前記クランプ用突起を前記逃がし穴から台座の裏面に突出させる工程と、
前記クランプ用突起に形成した一対の位置決め用斜面に一対のクランプヘッドをX軸方向から当接させ、前記ホルダをY軸方向及びZ軸方向に位置決めする工程と、
前記クランプヘッドをX軸方向に位置調整する工程と、
前記クランプヘッドを光軸を中心として回転させて回転位置を調整する工程と、
を備えたことを特徴とする調整方法。 An adjustment method for a laser beam scanning device according to claim 1 or 2,
Placing the outer peripheral surface of the holder in an arc shape on the V-groove portion of the pedestal, and projecting the clamping protrusion from the relief hole to the back surface of the pedestal;
A step of bringing a pair of clamp heads into contact with a pair of positioning slopes formed on the clamp protrusion from the X-axis direction, and positioning the holder in the Y-axis direction and the Z-axis direction;
Adjusting the position of the clamp head in the X-axis direction;
Rotating the clamp head around the optical axis to adjust the rotational position;
An adjustment method characterized by comprising:
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JP2007173410A JP2009014787A (en) | 2007-06-29 | 2007-06-29 | Laser beam scanner, and adjustment apparatus and adjustment method therefor |
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KR101914191B1 (en) * | 2015-05-15 | 2018-11-01 | 주식회사 파이맥스 | High speed multichannel scanning photometer for measuring luminous intensity distribution of lamps |
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2007
- 2007-06-29 JP JP2007173410A patent/JP2009014787A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101914191B1 (en) * | 2015-05-15 | 2018-11-01 | 주식회사 파이맥스 | High speed multichannel scanning photometer for measuring luminous intensity distribution of lamps |
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