JP2010123597A - レーザ光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源ホルダとベース部材との間に絶縁フィルムを介在させながら、光源ホルダを回転してもレーザ光源の軸がずれないレーザ光学装置を提供する。
【解決手段】複数の発光点を備えるレーザ光源２を保持し、レーザ光源２の光軸と同芯の円筒の少なくとも一部をなす円筒外面７ａを備える摺動部７を有する光源ホルダ４と、光源ホルダ４の摺動部７を受け入れる概略Ｖ型の取付座８を形成する２つの座面８ａ，８ｂを有するベース部材５と、光源ホルダ４を、摺動部７が取付座８の中で摺動回転するように揺動させる角度調節手段１７とを有するレーザ光学装置１において、摺動部７と取付座８との間に絶縁フィルム６を挟み込み、光源ホルダ４とベース部材５とが当接する位置の外側に、絶縁フィルム６を自身の弾性によってベース部材５から離間させる撓み部１１を設け、絶縁フィルム６を、撓み部１１のさらに外側においてベース部材５に接着する。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ光学装置に関する。

特許文献１には、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装置において、複数の発光点を有するマルチビームレーザダイオード（レーザ光源）を保持する光源ホルダを回転可能に取り付け、マルチビームレーザダイオード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。

マルチビームレーザダイオードは、コリメータレンズとの間の位置関係を厳密に維持する必要があるため、マルチビームレーザダイオードは、コリメータレンズと共に光源ホルダに保持され、一体的に角度が調整される。このため、ベース部材に対して、光源ホルダが摺動回転する。

また、特許文献２および特許文献３には、光源を保持する部材と摺動する他の部材と間に絶縁フィルムを挟み込む技術が開示されている。同様に、レーザ走査装置においても、光源ホルダの絶縁性を改善したい場合がある。

しながら、レーザ走査装置において、絶縁フィルムを光源ホルダとベース部材との間に挟み込むと、絶縁フィルムや絶縁フィルムを接着するための接着剤の熱膨張により、光源ホルダが位置ずれし、レーザの照射位置がずれてしまうという問題が発生する。

これに対し、極力薄い絶縁フィルムを用い、光源ホルダとベース部材とが接触する範囲の外側まで絶縁フィルムを延伸し、光源ホルダとベース部材との間に挟み込まれることがない位置で絶縁フィルムを接着する方法が知られている。

絶縁フィルムを薄くすると、フィルムの強度が低くなるので、光源ホルダの角度を調整する際に、フィルムの折れや歪みを発生させ易くなる。絶縁フィルムに不均一な歪が発生すると、部分的に厚みが異なってしまうため、光源ホルダが傾斜してしまう。また、フィルムが折れやすいと、光源ホルダが絶縁フィルムの一部を随伴してひだ寄せしてしまい、絶縁フィルムのひだ寄せされた部分が厚くなることで光源ホルダを傾斜させてしまう可能性もある。

特開２００５−１７８７８号公報 特開２００３−１７７３４４号公報 特開２００４−２３６６７８号公報

前記問題点に鑑みて、光源ホルダとベース部材との間に絶縁フィルムを介在させながら、光源ホルダを回転してもレーザ光源の軸がずれないレーザ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光学装置は、複数の発光点を備えるレーザ光源を保持し、前記レーザ光源の光軸と同芯の円筒外面を備える摺動部を有する光源ホルダと、前記光源ホルダの前記摺動部を受け入れる概略Ｖ型の取付座を形成し、前記円筒外面に当接する２つの座面を有するベース部材と、前記光源ホルダを、前記摺動部が前記取付座の中で摺動回転するように揺動させる角度調節手段とを有するレーザ光学装置であって、前記摺動部と前記取付座との間に絶縁フィルムが挟み込まれ、前記取付座は、前記円筒外面と前記座面とが当接する位置の外側において、前記絶縁フィルムを自身の弾性によって前記ベース部材から離間させる撓み部を有し、前記絶縁フィルムは、前記撓み部のさらに外側において前記ベース部材に接着されているものとする。

この構成によれば、撓み部から絶縁フィルムを送り出す方向に光源ホルダを揺動させて発光点の角度を調節することで、光源ホルダの摺動部とベース部材の取付座との間に挟み込まれた絶縁フィルムに偏った歪みを与えたり、ひだ寄せすることがなく、レーザ光源の光軸がずれない。

また、本発明のレーザ光学装置において、前記絶縁フィルムは、前記座面と角度を有する接着面において接着され、前記撓み部は、前記接着面と前記座面とがなす角を削り落とした形状を有してもよい。

この構成によれば、絶縁フィルムをベース部材に載置するだけで、絶縁フィルムが自身の弾性によって撓み部から離間し、撓み部における絶縁フィルムの延伸長と接着面から座面までの最短経路長との差だけ絶縁フィルムを摺動部側に送り出すことができる。

また、本発明のレーザ光学装置において、前記撓み部は、前記座面から突出する突起であってもよい。

この構成によれば、突起によって絶縁フィルムを座面から離間させるが、このとき、絶縁フィルムは、自身の弾性によって突起を大きく迂回する。これにより、絶縁フィルムの余剰な延伸長を確保して摺動部側に送り出すことを可能にする。

また、本発明のレーザ光学装置において、前記角度調節手段は、前記撓み部から前記円筒外面と前記座面とが当接する位置に向かう方向に前記光源ホルダを揺動させるものであってもよい。

この構成によれば、撓み部から絶縁フィルムを引き出す方向に光源ホルダを回転させるので、絶縁フィルムが光源ホルダに随伴してスムーズに移動し、偏って歪んだり皺やひだを形成して光源ホルダの摺動部とベース部材の取付座との距離を変化させ、レーザ光のずれを引き起こすことがない。

また、本発明のレーザ光学装置において、前記絶縁フィルムは、前記撓み部のさらに外側において、前記摺動部と前記取付座との光軸方向の摺接長さの全長に亘って、前記ベース部材に接着されていてもよい。

この構成によれば、絶縁フィルムの光源ホルダに引っ張られる部分の撓み部の外側が全て接着されているので、絶縁フィルムの張力が不均一に作用して、摺動部と取付座との間で歪みや皺を作ることがない。

また、本発明のレーザ光学装置において、前記光源ホルダと前記ベース部材とは、前記光源ホルダと前記ベース部材とが所定の基準角度位置になるときに、隙間を空けて平行になるように対向する基準面を有してもよい。

この構成によれば、ベース部材に光源ホルダを組み付ける際、基準面の間にスペーサを挟み込むことで、ベース部材を基準角度位置にすることができる。これにより、レーザ光の角度調節のために光源ホルダを回転させるべき角度がばらつかず、撓み部から送り出すべき絶縁フィルムの長さが短くてよいので、撓み部が大きくならない。

また、本発明のレーザ光学装置において、前記基準角度位置は、前記光源ホルダが、設計上の理想的な位置から、前記撓み部の方向に５°以下の角度だけ揺動した位置であってもよい。

この構成によれば、レーザ光の角度調節のために光源ホルダを回転させるべき角度が小さくなり、絶縁フィルムに対する負荷が小さくなる。

また、本発明のレーザ光学装置において、前記光源ホルダは、前記レーザ光源の光を平行光線に成形するコリメータレンズも保持してもよい。

この構成によれば、レーザ光源とコリメータレンズとの位置関係が一定であるので、レーザ光の集光度が一定になる。

また、本発明のレーザ光学装置において、前記絶縁フィルムは、厚さが０．１ｍｍ以下であってもよい。

この構成によれば、絶縁フィルムの熱膨張による光源ホルダとベース部材との隙間の変化が極めて小さくなる。

本発明によれば、撓み部から絶縁フィルムを引き出すように光源ホルダを回転させるので、絶縁フィルムに歪みや皺を形成して、光源ホルダの摺動部とベース部材の取付座との距離を変化させ、レーザ光のずれを引き起こすことがない。

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から３に、本発明の第１実施形態のレーザ光学装置１を示す。

レーザ光学装置１は、複数のレーザダイオード（発光点）が形成された半導体素子からなるレーザ光源２と、レーザ光源２から射出される光を平行光線にするコリメータレンズ３とを保持する光源ホルダ４が、ベース部材５に揺動可能に、絶縁フィルム６を介して取り付けられている。

光源ホルダ４は、レーザ光源２およびコリメータレンズ３の光軸と同芯の円筒の一部をなす円筒外面７ａを備えるハーフパイプ状の摺動部７を有する。ベース部材５は、円筒外面７ａと当接する２つの座面８ａ，８ｂによって形成され、摺動部７を受け入れる概略Ｖ字型の取付座８を２つ有する。光源ホルダ４は、摺動部７が取付座８内で摺動回転することによって、レーザ光源２およびコリメータレンズ３の光軸を中心に回転可能である。

また、光源ホルダ４は、座面８ａと凸な角度（山型）をなす接着面９を有する。絶縁フィルム６は、中央が摺動部７の円筒外面７ａと取付座８の座面８ａ，８ｂとの間に挟み込まれ、一端が接着剤１０によって接着面９に接着され、他端が解放された自由端となっている。さらに、光源ホルダ４は、座面８ａと接着面９との角を凹状に削り落としたように形成された撓み部１１を有する。さらに、光源ホルダ４は、摺動部７から側方に延伸する揺動アーム１２を有する。

レーザ光源２は、回路基板１３上に配設されているため、光源ホルダ４は、レーザ光源２を介して回路基板１３をも保持する。つまり、回路基板１３は、光源ホルダ４と共にベース部材５に対して回転する。

図４に示すように、光源ホルダ４は、ベース部材５に対して、固定ねじ１４、保持付勢ばね１５および絶縁スペーサ１６によって、摺動部７を取付座８に摺動回転可能に押圧するように取り付けられている。絶縁スペーサ１６は、光源ホルダ４と固定ねじ１４との間を電気的に絶縁している。

図５に詳しく示すように、揺動アーム１２は、角度付勢ばね１７によって上向きに付勢され、ベース部材５に螺合する調節ねじ１８によって、角度付勢ばね１７の付勢力に抗して下向きに揺動させられる。ここでも、絶縁ブシュ１９および絶縁ワッシャ２０によって、揺動アーム１２と、角度付勢ばね１７および調節ねじ１８との間の電気的絶縁が担保されている。

また、光源ホルダ４の揺動アーム１２の先端部およびその直下のベース部５には、互いに隙間を空けて対向する基準面２１，２２が形成されている。基準面２１，２２は、互いが平行になるとき、設計上、光源ホルダ４がベース部材５に対してレーザ光源２を所定の角度に保持する基準角度位置になるように形成されている。よって、レーザ光学装置１を組み立てる際、基準面２１，２２の間に所定の厚みのスペーサ（不図示）を挟み込むことによって、光源ホルダ４を基準角度位置に位置決めできる。

図６に示すように、上記基準角度位置は、例えば、摺動部７が水平位置から撓み部１１の方向に５°回転した位置である。本実施形態において、光源ホルダ４は、摺動部７が水平になるとき、レーザ光源２を理想的な角度に保持するように設計されている。

また、レーザ光学装置１を組み立てた直後は、絶縁フィルム６は、自身の弾性により、接着面９に沿って撓み部１１の上部に延伸して大きな弧を描き、摺動部７と取付座８との間に挟み込まれている。

レーザ光学装置１では、調節ねじ１８を締め込むことで、揺動アーム１２を駆動して、光源ホルダ４を光軸周りに、摺動部７が撓み部１１と反対の方向に回転するように、最大１０°揺動させることができる（角度調節手段）。

図７に示すように、光源ホルダ４を揺動させると、摺動部７は、摩擦力により絶縁フィルム６を随伴して回転し、絶縁フィルム６を撓み部１１から摺動部７と取付座８との間に引き込む。組み立て当初、絶縁フィルム６は、撓み部１１において弧を描いているため、その延長距離が、座面８のエッジから接着面９のエッジまでの最短距離よりも長くなっている。このため、絶縁フィルム６は、撓み部１１におけるこの余剰分が摺動部７の回転に随伴して摺動部７と取付座８との間に引き込まれる。

絶縁フィルム６は、撓み部１１において、図示するような最短経路を通ることになるまでは、大きな張力を受けることがなく、損傷したり歪みを生じることがない。これにより、摺接部７と摺接座８との間隔が一定に保たれ、光源ホルダ４の軸がずれてレーザの射出方向が変化することがない。

絶縁フィルム６は、光源ホルダ４とベース部材５との電気的接触を確実に防止するために、座面８ａ，８ｂの全面を覆うことが好ましい。また、絶縁フィルム６は、摺接部７の円筒外面７ａおよび摺接座８の座面８ａ，８ｂとの間の摩擦力のばらつきによって歪みが生じないように、接着面９において、摺接部７と摺接座８との光軸方向の摺接長さの全長に亘って接着されていることが好ましい。

レーザ光源２の微調整は、数度の範囲でよい。従って、基準角度位置は、レーザ光源２の設計上の最適位置から数度だけ撓み部１１の側に回転した位置に設定することが好ましく、５°を超えて回転した位置にすると、光源ホルダ４の回転角度が大きくなりすぎるので、撓み部１１における絶縁フィルム６の余剰長さを十分に確保できなくなる畏れがあり、好ましくない。

絶縁フィルム６は、その熱膨張による厚みの変化によって、レーザ光源２およびコリメータレンズ３の光軸が移動しないように、できるだけ薄く、好ましくは０．１ｍｍ以下の厚みであることが好ましい。

図８に、本発明の第２実施形態のレーザ光学装置にかかる光源ホルダの摺動部７とベース部材の取付座８の形状を示す。尚、本実施形態の説明において、第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して、重複する説明を省略する。

本実施形態では、絶縁フィルム６は、座面８ａに接着剤１０によって接着されている。また、本実施形態では、絶縁フィルム６を座面８ａから離間させるために、座面８ａから突出する突起（撓み部）２２が設けられている。絶縁フィルム６は、突起２３を迂回する際、自身の弾性によって、座面８ａおよび突起２３から大きく離間するように湾曲して、摺動部７の回転に随伴して引き込まれ得る余剰な長さを確保している。

図９に、本発明のレーザ光学装置１を用いた、レーザ走査装置２４を示す。レーザ走査装置２４は、ハウジング２５の上に、レーザ光学装置１と、レーザ光学装置１の出力光を副走査方向に収束させる副走査集光レンズ２６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２６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２７と、偏光器２７の出力光を主走査方向に集光して感光体２８上に合焦させる主走査集光レンズ２９，３０とを配設してなる。

レーザ走査装置２４は、レーザ光源２の等ピッチで一列に並んで形成された複数のレーザダイオードに対応する感光体２８上の位置に、レーザ光を照射することで、複数列の走査露光を同時に行うものである。感光体２８上に照射されるレーザ光の副走査方向のピッチは、レーザダイオードのピッチにレーザダイオードの配列方向と副走査方向との角度の余弦を乗じた距離となる。つまり、レーザ走査装置２４では、レーザ光学装置１の光源ホルダ４の角度を調節することで、感光体２８上に照射されるレーザ光の副走査方向のピッチを微調節できる。尚、光源ホルダ４の回転によって、レーザ光の主走査方向の照射位置もずれるが、主走査方向の照射位置は、レーザ光源２の各ダイオードの発光タイミングを調節することで調節可能である。

本発明の第１実施形態のレーザ光学装置の斜視図。 図１のレーザ光学装置の正面図。 図１のレーザ光学装置の側面図。 図１のレーザ光学装置の光源ホルダの取付構造を示す部分断面図。 図１のレーザ光学装置の光源ホルダを揺動させる機構を示す部分断面図。 図１のレーザ光学装置の初期状態を示す概略図。 図１のレーザ光学装置の光源ホルダの角度調整状態を示す概略図。 本発明の第２実施形態のレーザ光学装置の初期状態を示す概略図。 本発明のレーザ光学装置を有するレーザ走査装置の概略構成図。

符号の説明

１…レーザ光学装置
２…レーザ光源
３…コリメータレンズ
４…光源ホルダ
５…ベース部材
６…絶縁フィルム
７…摺動部
７ａ…円筒外面
８…取付座
８ａ，８ｂ…座面
９…接着面
１０…接着剤
１１…撓み部
１２…揺動アーム
１７…角度付勢ばね
１８…調節ねじ（角度調節手段）
１９…絶縁ブシュ
２０…絶縁ワッシャ
２１，２２…基準面
２３…突起（撓み部）

Claims (9)

1. 複数の発光点を備えるレーザ光源を保持し、前記レーザ光源の光軸と同芯の円筒の少なくとも一部をなす円筒外面を備える摺動部を有する光源ホルダと、
   前記光源ホルダの前記摺動部を受け入れる概略Ｖ型の取付座を形成し、前記円筒外面に当接する２つの座面を有するベース部材と、
   前記光源ホルダを、前記摺動部が前記取付座の中で摺動回転するように揺動させる角度調節手段とを有するレーザ光学装置において、
   前記円筒外面と前記取付座との間に絶縁フィルムが挟み込まれ、
   前記取付座は、前記円筒外面と前記座面とが当接する位置の外側において、前記絶縁フィルムを自身の弾性によって前記ベース部材から離間させる撓み部を有し、
   前記絶縁フィルムは、前記撓み部のさらに外側において前記ベース部材に接着されていることを特徴とするレーザ光学装置。
2. 前記絶縁フィルムは、前記座面と角度を有する接着面において接着され、
   前記撓み部は、前記接着面と前記座面とがなす角を削り落とした形状を有することを特徴とする請求項１に記載のレーザ光学装置。
3. 前記撓み部は、前記座面から突出する突起であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ光学装置。
4. 前記角度調節手段は、前記撓み部から前記円筒外面と前記座面とが当接する位置に向かう方向に前記光源ホルダを揺動させ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光学装置。
5. 前記絶縁フィルムは、前記撓み部のさらに外側において、前記摺動部と前記取付座との光軸方向の摺接長さの全長に亘って、前記ベース部材に接着されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のレーザ光学装置。
6. 前記光源ホルダと前記ベース部材とは、前記光源ホルダと前記ベース部材とが所定の基準角度位置になるときに、隙間を空けて平行になるように対向する基準面を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のレーザ光学装置。
7. 前記基準角度位置は、前記光源ホルダが、設計上の理想的な位置から、前記撓み部の方向に５°以下の角度だけ揺動した位置であることを特徴とする請求項６に記載のレーザ光学装置。
8. 前記光源ホルダは、前記レーザ光源の光を平行光線に成形するコリメータレンズも保持することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のレーザ光学装置。
9. 前記絶縁フィルムは、厚さが０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のレーザ光学装置。

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