JP2010117393A - レーザ走査光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光の副走査方向のピッチを精密に調整できるレーザ走査光学装置を提供する。
【解決手段】レーザ走査光学装置は、揺動軸１４周りに揺動可能であり、複数の発光点を持つ光源３、および、複数の反射鏡１５，１６からなり、最も下流側の反射鏡１９が揺動軸１４の軸方向延長線上に配置されており、光源３の出力光を屈曲させて揺動軸１４と略同芯にする調芯光学系５を備えるホルダ６と、調芯光学系５の出力光を主走査方向に偏向させる偏光器とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明はレーザ走査光学装置に関する。

主走査方向に走査しながら、副走査方向に並んで複数のレーザ光を照射するレーザ走査光学装置において、複数の発光点を有する光源の取り付け角度の誤差が副走査方向のレーザ光のピッチの誤差を発生させ、レーザ操作光学装置の精度低下の原因になっている。

特許文献１には、複数の発光点を有する光源を回転可能に取り付け、光源の角度を調節することによって、レーザ光の副走査方向のピッチを調整可能とした発明が記載されている。

レーザ光の光軸と光源の回転軸とが離れていると、光源を回転することによってレーザ光の位置が主走査方向に大きくずれてしまうので、特許文献１の発明では、光源を内包する円筒形のホルダを、ベースの円筒穴に嵌合させ、ホルダを円筒面に沿って回転可能としている。

このように大きな円筒を嵌合させる場合、部品間のガタつきが大きくなたったり、回転摩擦が大きくなったりする。このため、ホルダの角度の微妙な調整が難しくなるという問題や、ホルダを回転させる駆動機構が大型化および複雑化しやすいという問題がある。
特開２００５−１７８７８号公報

前記問題点に鑑みて、本発明は、レーザ光の副走査方向のピッチを精密に調整できるレーザ走査光学装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明によるレーザ走査光学装置は、揺動軸周りに揺動可能であり、複数の発光点を持つ光源、および、前記光源の出力光を屈曲させて前記揺動軸と略同芯にする調芯光学系を備えるホルダと、前記調芯光学系の出力光を主走査方向に偏向させる偏光器とを有するものとする。

この構成によれば、光源は、揺動軸の摺動面の外側に配置されるので、揺動軸の径を小さくすることができ、ホルダの揺動の摩擦抵抗を小さくし、且つ、スムーズに揺動させられる。このため、ホルダの揺動のための駆動機構も簡素化できる。また、調芯光学系によって、レーザ光を揺動軸と略同芯にするので、ホルダの揺動によって、レーザ光を主走査方向に大きく移動させることなく、副走査方向のピッチを調整できる。

また、本発明のレーザ走査光学装置において、前記調芯光学系は、複数の反射鏡からなり、最も下流側の前記反射鏡は、前記揺動軸の軸方向延長線上に配置されていてもよい。

この構成によれば、反射鏡でレーザ光を屈曲させるので、構成が簡単である。

また、本発明のレーザ走査光学装置において、前記反射鏡による反射角度は、鋭角であってもよい。

この構成によれば、反射鏡の表層と深層とで反射が起こる場合に発生する反射光のずれを小さくできる。

また、本発明のレーザ走査光学装置において、前記ホルダは、前記揺動軸に嵌合するＶ溝を有し、前記ホルダを前記揺動軸に押圧する押さえ部材をさらに有してもよい。

この構成によれば、ホルダは、Ｖ溝の２つ面で揺動軸に当接するので、ガタつきがなく、精度の高い揺動が可能になる。また、ホルダに精度の要求される円筒面を形成する必要がないので、製造コストを低減できる。

本発明によれば、光源のホルダを光路の外側に配置した揺動軸周りに揺動可能とすることで、スムーズな揺動による光線の副走査方向のピッチの高精度の調整を可能にし、揺動する光線を調芯光学系によって揺動軸と同芯にすることで、光線の主走査方向のずれを小さくできる。

これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態のレーザ走査光学装置１の構成を示す。

レーザ光学装置１は、ハウジング２の上に、複数の発光点を持った光源（複数の発光ダイオードが形成された半導体素子）３、光源３の出力光を平行光線にするコリメータレンズ４、および、コリメータレンズ４の出力光を屈曲させる調芯光学系５を備えるホルダ６と、調芯光学系５の出力光を副走査方向に収束させる副走査集光レンズ７と、外周に複数の反射鏡を備え、副走査方向の軸周りに回転しながら副走査集光レンズ７の出力光を反射することで出力光を主走査方向に走査させるように偏向させる偏光器８と、偏光器８の出力光を主走査方向に集光して感光体９上に合焦させる主走査集光レンズ１０，１１とを有する。

また、レーザ走査光学装置１は、光源３の各発光点の発光タイミングの基準点を確認するために、走査端において光線を受光するための受光レンズ１２および受光素子１３を有する。

図２および３に、ホルダ６の詳細を示す。光源３およびコリメータレンズ４は、光軸が揺動軸１４に平行な線上に並ぶように配置されている。調芯光学系５は、２枚の反射鏡１１５，１６からなり、上流側の反射鏡１５は、光源３から発せられ、コリメータレンズ４で平行光線に成形された光線全体の中心軸を、揺動軸１４の径方向内側に屈曲させるように反射し、下流側の反射鏡１６は、揺動軸１４の軸方向延長線上に配置され、反射鏡１５が反射した光線を更に反射して、光線の中心軸を揺動軸１４と同芯になるように屈曲させる。

ホルダ６は、ハウジング２上に配設した揺動軸１４に嵌合するＶ溝１７を有し、ハウジング２にねじ止めした弾性を有する押さえ部材１８によって、揺動軸１４に押圧されることで、ハウジング２上に保持されている。ホルダ６は、一端がアクチュエータ１９によってハウジング２に対して接近・離反するように駆動されることで、揺動軸１４を中心に揺動させられるようになっている。

図４に、光源３におけるレーザ光の配列と、調芯光学系５によって揺動軸１４と同芯になるように屈曲された後のレーザ光の配列との関係を示す。実線がホルダ６を揺動させる前の光点を示し、二点鎖線がホルダ６を角度θだけ揺動させた後の光点を示す。

光源における光点の列は、ホルダ６の揺動によって、主走査方向に大きく移動しているが、調芯光学系５によって屈曲された後の光点は、中心位置が主走査方向には移動せず、揺動軸１４を中心に角度θだけ回転した配列となっている。これのため、調芯光学系５によって屈曲された後の光点は、副走査方向のピッチが拡がり、主走査方向のピッチがやや小さくなっている。

このように、レーザ走査光学装置１は、感光体９の表面における所望のレーザ光の副走査方向のピッチを、ホルダ６の揺動によって実現できる。また、ホルダ６の揺動によって、主走査方向のレーザ光のピッチも僅かに変化するが、主走査方向の光点の位置は、各光点の発光タイミングを微調節することで、感光体９上の所望の位置にレーザ光を照射できる。

また、本発明では、光源３およびコリメータレンズ４が揺動軸１４の外側を揺動するので、揺動軸１４の内側をレーザ光が通過しない。このため、上記実施形態のように、揺動軸１４を細くすることで、揺動軸１４とホルダ６との間のガタを小さくでき、ホルダ６の揺動に伴う摩擦力も小さくできる。これによって、ホルダ６をスムーズに揺動させ、所望の角度に正確に位置決めすることが可能であり、光点の副走査方向の調整を精密に行うことができる。

図５に、本発明の第２実施形態のレーザ走査光学装置に係るホルダ６を示す。本実施形態は、第１実施形態と調芯光学系５の構成が異なるだけで他の構成は同じである。よって、以降の説明において、第１実施形態と同じ符号を付した構成要素は第１実施形態と同じものであり、重複する説明は省略する。

本実施形態の調芯光学系５は、反射鏡１５，１６が、それぞれ、レーザ光を６０°の角度で鋭角に反射する。第１実施形態および本実施形態の反射鏡１５，１６は、いずれも、ガラスの裏面をメッキしてなるが、このような反射鏡は、ガラスの表面と裏側のメッキ面とでそれぞれ光線を反射し得る。このため、ガラス表面の反射を基準にレーザ光の光軸を揺動軸１４と同軸になるように屈曲させたとき、ガラスの裏面（メッキ面）で反射した光線は、光軸が揺動軸１４から偏芯してしまう。

そこで、本実施形態のように、反射鏡１５，１６の反射角度を小さくすれば、このガラス表面の反射光とガラス裏面の反射光との芯ずれ量が小さくなる。よって、反射鏡１５，１６の反射角度を鋭角にすることが好ましい。

また、反射鏡１５，１６の表裏での反射による光線のずれを無くす方法として、図６に示す本発明の第３実施形態のレーザ走査光学装置に係るホルダ６のように、ホルダ６の表面を研磨して鏡面仕上げ、或いは、ホルダ６の表面にアルミニウムを蒸着するなどして、反射鏡１５，１６を形成してもよい。

本発明の第１実施形態のレーザ走査光学装置の概略構成図。 図１のレーザ走査光学装置のホルダの構成図。 図１のレーザ走査光学装置のホルダの断面図。 図１のレーザ走査光学装置の光点の位置変化を示す図。 本発明の第２実施形態のレーザ走査光学装置のホルダの構成図。 本発明の第３実施形態のレーザ走査光学装置のホルダの断面図。

符号の説明

１…レーザ走査光学装置
２…ハウジング
３…光源
４…コリメータレンズ
５…調芯光学系
６…ホルダ
８…偏光器
９…感光体
１４…揺動軸
１５…Ｖ溝
１６…押さえ部材
１７…アクチュエータ
１８…反射鏡
１９…反射鏡

Claims (4)

1. 揺動軸周りに揺動可能であり、複数の発光点を持つ光源、および、前記光源の出力光を屈曲させて前記揺動軸と略同芯にする調芯光学系を備えるホルダと、
   前記調芯光学系の出力光を主走査方向に偏向させる偏光器とを有することを特徴とするレーザ走査光学装置。
2. 前記調芯光学系は、複数の反射鏡からなり、最も下流側の前記反射鏡は、前記揺動軸の軸方向延長線上に配置されてい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. 前記反射鏡による反射角度は、鋭角であることを特徴とする請求項２に記載のレーザ走査光学装置。
4. 前記ホルダは、前記揺動軸に嵌合するＶ溝を有し、
   前記ホルダを前記揺動軸に押圧する押さえ部材をさらに有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。

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