JP2012173659A - マルチビーム光走査装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のレーザビームの副走査方向のピッチ精度を向上させることができるマルチビーム光走査装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】マルチビーム半導体レーザを内側に保持した円筒状保持部材５１の周面に設置基準面５１Ａが加工されており、この設置基準面５１Ａが筐体（ケース５９）の取付面５５Ａに面接触した状態で円筒状保持部材５１がケース５９の取付面５５Ａに固定されることにより、マルチビーム半導体レーザの複数の発光点の副走査方向のピッチが正確に調整される。
【選択図】図８

Description

本発明は、レーザプリンタやデジタル複写機などの画像形成装置のスキャナ部を構成する光走査装置およびその製造方法に関し、詳しくは、複数の発光点を有するマルチビーム光走査装置およびその製造方法に関する。

レーザプリンタやデジタル複写機などの画像形成装置のスキャナ部を構成する光走査装置として、複数の発光点を有するマルチビーム半導体レーザがカップリングレンズ（コリメートレンズ）や偏向器と共に筺体に組み付けられたマルチビーム光走査装置（マルチビームレーザユニット）が従来一般に知られている（例えば特許文献１参照）。

この種のマルチビーム光走査装置では、複数のレーザビームを主走査方向と直交する副走査方向に所定のピッチで照射することにより、１回の走査で感光体上を効率的に走査できる。

ここで、レーザビームの複数の発光点の副走査方向におけるピッチは、解像度に応じて設定される。この副走査方向のピッチの調整に当たり、特許文献１に記載されたマルチビーム光走査装置（マルチビームレーザユニット）では、マルチビーム半導体レーザの外周と、これが圧入されるホルダの嵌合孔との間に凹凸係合部を設けることにより、マルチビーム半導体レーザの軸周りの回転位置を所定の回転位置に調整している。

特開平１１−０６４７６５号公報

しかしながら、特許文献１に記載のように、マルチビーム半導体レーザをホルダの嵌合孔に圧入する際に、その凹凸係合部によりマルチビーム半導体レーザの軸周りの回転位置を調整する方式では、凹凸係合部の加工誤差に基づくガタなどにより、複数のレーザビームの発光点を副走査方向に微小なピッチで正確に調整することは難しい。その結果、レーザビームの光学系として、副走査倍率の高い走査レンズを備えたマルチビーム光走査装置においては、複数のレーザビームを副走査方向に微小なピッチで照射することが困難になってきている。

そこで、本発明は、複数のレーザビームの副走査方向のピッチ精度を向上させることができるマルチビーム光走査装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係るマルチビーム光走査装置は、複数の発光点を有するマルチビーム半導体レーザと、マルチビーム半導体レーザを内側に保持した略円筒形状の部材であり、周面に設置基準面が加工された円筒状保持部材と、マルチビーム半導体レーザから出射された複数のレーザ光を偏向させて走査する偏向器と、円筒状保持部材に保持されたマルチビーム半導体レーザおよび偏向器を収容する筐体とを備え、筐体は、円筒状保持部材を取り付ける取付面を有し、円筒状保持部材は、その設置基準面が筐体の取付面に面接触した状態で筐体に固定されていることを特徴とする。

本発明に係るマルチビーム光走査装置では、マルチビーム半導体レーザを内側に保持した円筒状保持部材の周面に設置基準面が加工されており、この設置基準面が筐体の取付面に面接触した状態で円筒状保持部材が筐体に固定されることにより、マルチビーム半導体レーザの複数の発光点のピッチが副走査方向に正確に調整される。

一方、前記課題を解決するため、本発明に係るマルチビーム光走査装置の製造方法は、複数の発光点を有するマルチビーム半導体レーザと、このマルチビーム半導体レーザを内側に保持した円筒状保持部材と、マルチビーム半導体レーザから出射される複数のレーザビームを偏向させて走査する偏向器と、円筒状保持部材に保持されたマルチビーム半導体レーザおよび偏向器を収容する筐体とを備えるマルチビーム光走査装置の製造方法であって、マルチビーム半導体レーザのレーザビーム出射方向を円筒状保持部材の軸方向に合わせた状態で円筒状保持部材の内側にマルチビーム半導体レーザを保持する工程と、円筒状保持部材に保持されたマルチビーム半導体レーザから出射されるレーザビームを、所定の光学系を介して角度測定装置に入射することにより、複数の発光点が並ぶ方向の角度を測定して基準の角度に対する角度差を計測する工程と、計測した角度差を校正するように円筒状保持部材の周面に設置基準面を加工する工程と、加工された設置基準面を筐体の取付面に面接触させた状態で円筒状保持部材を筐体に固定する工程とを備えていることを特徴とする。

本発明に係るマルチビーム光走査装置の製造方法では、円筒状保持部材に保持されたマルチビーム半導体レーザの複数の発光点が並ぶ方向の角度を角度測定装置により測定し、測定した角度と基準の角度との角度差を校正するように円筒状保持部材の周面に設置基準面を加工し、この設置基準面を筐体の取付面に面接触させた状態で円筒状保持部材を筐体に固定するため、マルチビーム半導体レーザの複数の発光点の副走査方向のピッチが正確に調整される。

本発明に係るマルチビーム光走査装置およびその製造方法では、マルチビーム半導体レーザを内側に保持した円筒状保持部材の周面に加工された設置基準面が筐体の取付面に面接触した状態で円筒状保持部材が筐体に固定されることにより、マルチビーム半導体レーザの複数の発光点の副走査方向のピッチが正確に調整される。従って、本発明に係るマルチビーム光走査装置およびその製造方法によれば、マルチビーム半導体レーザの複数の発光点のピッチを副走査方向に正確に調整することができ、そのピッチ精度の向上により解像度の向上に寄与できる。

本発明の一実施形態に係るマルチビーム光走査装置を含むレーザプリンタの側断面図である。 マルチビーム光走査装置の概略構造を示す平面図である。 ２つの発光点を示すマルチビーム半導体レーザの正面図である。 マルチビーム光走査装置の製造方法の第１の工程を示す斜視図である。 マルチビーム光走査装置の製造方法の第２の工程を示す斜視図である。 マルチビーム半導体レーザの２つの発光点を結ぶ基準直線と測定直線との示す説明図である。 マルチビーム光走査装置の製造方法の第３の工程を示す斜視図である。 マルチビーム光走査装置の製造方法の第４の工程を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態を示す図７に対応した斜視図である。 本発明の他の実施形態を示す図８に対応した斜視図である。

次に、本発明に係るマルチビーム光走査装置の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。一実施形態のマルチビーム光走査装置は、画像形成装置のスキャナ部を構成するものであり、例えば図１に示すようなレーザプリンタ１に組み込まれている。

＜レーザプリンタの全体構成＞
レーザプリンタ１は、本体ケーシング２内に用紙３を給紙するためのフィーダ部４や、給紙された用紙３に画像を形成するための画像形成部５などを備えている。
本体ケーシング２の前側（以下の説明において、図１における右を前、左を後とする。）には、開閉自在なフロントカバー１１が設けられており、フロントカバー１１を開いたときにできる開口から、後述するプロセスカートリッジ３０が着脱自在となっている。

＜フィーダ部の構成＞
フィーダ部４は、本体ケーシング２内の底部に着脱可能に装着される給紙トレイ１２と、給紙トレイ１２内に設けられた用紙押圧板１３を備えている。また、フィーダ部４は、給紙トレイ１２の一端側端部の上方に設けられる給紙ローラ１４および給紙パット１５と、給紙ローラ１４に対し用紙３の搬送方向の下流側に設けられる紙粉取りローラ１６，１７を備えている。さらに、フィーダ部４は、紙粉取りローラ１６，１７に対して下流側に設けられるレジストローラ１８を備えている。

そして、このように構成されるフィーダ部４では、給紙トレイ１２内の用紙３が、用紙押圧板１３によって給紙ローラ１４側に寄せられ、この給紙ローラ１４および給紙パット１５で送り出されて各種ローラ１６〜１８を通った後一枚ずつ画像形成部５に搬送されるようになっている。

＜画像形成部の構成＞
画像形成部５は、スキャナ部２０、プロセスカートリッジ３０、定着装置４０などを備えている。

＜スキャナ部の構成＞
スキャナ部２０は、一実施形態に係るマルチビーム光走査装置５０により構成され、本体ケーシング２内の上部に設けられている。このスキャナ部２０は、後述するマルチビーム半導体レーザ５２（図２参照）、偏向器として回転駆動されるポリゴンミラー２１、ｆθレンズ２２、補正レンズ２３、反射鏡２４，２５，２６などを備えている。マルチビーム半導体レーザ５２（図２参照）から出射されるレーザビームは、鎖線で示すように、ポリゴンミラー２１、ｆθレンズ２２、反射鏡２４，２５、補正レンズ２３、反射鏡２６の順に通過あるいは反射して、プロセスカートリッジ３０の感光体ドラム３２の表面上に高速走査にて照射される。

＜プロセスカートリッジの構成＞
プロセスカートリッジ３０は、スキャナ部２０の下方に配設され、本体ケーシング２に対して着脱自在に装着される構造となっている。そして、このプロセスカートリッジ３０は、感光体カートリッジ３１と現像装置の一例としての現像カートリッジ３３を備えている。

＜現像カートリッジの構成＞
現像カートリッジ３３は、感光体カートリッジ３１の外枠を構成する中空の感光体フレーム３１Ａに対して着脱自在に装着されており、現像ローラ３６、層厚規制ブレード３７、供給ローラ３８およびトナーホッパ３９を備えている。現像ローラ３６および供給ローラ３８は、現像カートリッジ３３の外枠を構成する中空の現像フレーム３３Ａに回転可能に支持されている。そして、トナーホッパ３９内の現像剤の一例としてのトナーは、供給ローラ３８の矢印方向（反時計方向）への回転により、現像ローラ３６に供給され、このとき、供給ローラ３８と現像ローラ３６との間で正に摩擦帯電される。現像ローラ３６上に供給されたトナーは、現像ローラ３６の矢印方向（反時計方向）への回転に伴って、層厚規制ブレード３７と現像ローラ３６との間に進入し、一定厚さの薄層として現像ローラ３６上に担持される。

＜感光体カートリッジの構成＞
感光体カートリッジ３１には、感光体ドラム３２、スコロトロン型帯電器３４、転写ローラ３５が主に設けられている。感光体ドラム３２は、感光体フレーム３１Ａに、矢印方向（時計方向）へ回転可能に支持されている。この感光体ドラム３２は、ドラム本体が接地されるとともに、その表面部分が正帯電性の感光層により形成されている。

スコロトロン型帯電器３４は、感光体ドラム３２の上方に、感光体ドラム３２に接触しないように、所定間隔を隔てて対向配置されている。このスコロトロン型帯電器３４は、タングステンなどの帯電用ワイヤからコロナ放電を発生させる正帯電用のスコロトロン型の帯電器であり、感光体ドラム３２の表面を一様に正極性に帯電させるように構成されている。

転写ローラ３５は、感光体ドラム３２の下方において、この感光体ドラム３２に対向して接触するように配置され、感光体フレーム３１Ａに、矢印方向（反時計方向）へ回転可能に支持されている。この転写ローラ３５は、金属製のローラ軸に、導電性のゴム材料が被覆されて構成されている。この転写ローラ３５には、転写時に、定電流制御によって転写バイアスが印加される。

そして、感光体ドラム３２の表面は、スコロトロン型帯電器３４により一様に正帯電された後、スキャナ部２０からのレーザビームの高速走査により露光される。これにより、露光された部分の電位が下がって、画像データに基づく静電潜像が形成される。次いで、現像ローラ３６の回転により、現像ローラ３６上に担持されているトナーが、感光体ドラム３２に対向して接触する時に、感光体ドラム３２の表面上に形成される静電潜像に供給される。そして、トナーは、感光体ドラム３２の表面上で選択的に担持されることによって可視像化され、これによって反転現像によりトナー像が形成される。

その後、感光体ドラム３２と転写ローラ３５とは、用紙３を両者間で挟持して搬送するように回転駆動され、感光体ドラム３２と転写ローラ３５との間を用紙３が搬送されることにより、感光体ドラム３２の表面に担持されているトナー像が用紙３上に転写される。

＜定着装置の構成＞
定着装置４０は、プロセスカートリッジ３０の下流側に配設され、加熱ローラ４１、加熱ローラ４１と対向配置され加熱ローラ４１との間で用紙３を挟持する加圧ローラ４２、および、これら加熱ローラ４１および加圧ローラ４２の下流側に設けられる１対の搬送ローラ４３を備えている。そして、このように構成される定着装置４０では、用紙３上に転写されたトナーを、用紙３が加熱ローラ４１と加圧ローラ４２との間を通過する間に熱定着させ、その後、その用紙３を搬送ローラ４３およびフラッパ４９によって、排紙パス４４に搬送するようにしている。排紙パス４４に送られた用紙３は、排紙ローラ４５によって排紙トレイ４６上に排紙される。

＜マルチビーム光走査装置の構成＞
図２に示すように、マルチビーム光走査装置５０は、円筒状保持部材５１の内側に保持されたマルチビーム半導体レーザ５２、コリメートレンズ５３、シリンドリカルレンズ５４、偏向器の一例としてのポリゴンミラー２１、ｆθレンズ２２などを含んで構成されており、これらは筐体の一例としてのケース５９に収容されている。シリンドリカルレンズ５４は、ポリゴンミラー２１の面倒れを補正するために、マルチビーム半導体レーザ５２からのレーザビームを副走査方向に絞ってポリゴンミラー２１に入射させる。ポリゴンミラー２１は、正六角形の各辺の部分に鏡が形成されたもので、それ自身回転されつつ、シリンドリカルレンズ５４を通過したレーザビームを反射することで、主走査方向にレーザビームを偏向および走査する。ｆθレンズ２２は、ポリゴンミラー２１により等角速度で走査されたレーザビームを、感光体ドラム３２の表面において等速度で走査するように変換する。

ここで、図３に示すように、マルチビーム半導体レーザ５２は、１回の走査により感光体ドラム３２上を複数点で効率的に走査できるように構成されたものであり、感光体ドラム３２の回転方向に沿う副走査方向に所定のピッチＰｓで配列される２つの発光点ＬＰ，ＬＰを有する。そして、マルチビーム半導体レーザ５２は、円筒状保持部材５１に形成された設置基準面５１Ａ（図８参照）が取付台５５の取付面５５Ａに面接触した状態で取付台５５に固定され、さらに、取付台５５がケース５９に固定されることで、ケース５９に固定されている。

＜マルチビーム光走査装置の製造方法＞
図２に示したマルチビーム光走査装置５０は、以下の製造方法により製造される。
先ず、第１の工程では、図４に示すように、レーザビームの出射方向を円筒状保持部材５１の軸方向に合わせた状態でマルチビーム半導体レーザ５２を円筒状保持部材５１の内側に圧入して保持させる。

第２の工程では、図５に示すように、円筒状保持部材５１をロボットハンド６１で把持し、円筒状保持部材５１の内側に保持されたマルチビーム半導体レーザ５２の２つの発光点ＬＰ，ＬＰから出射されるレーザビームを検査用コリメートレンズ６２を介して角度測定装置としてのオートコリメータ６３に入射する。そして、オートコリメータ６３により、２つの発光点ＬＰ，ＬＰが並ぶ方向の角度を測定して基準の角度に対する角度差を計測する。すなわち、図６に示すように、２つの発光点ＬＰ，ＬＰが副走査方向に所定のピッチＰｓで並ぶ基準直線Ｌｎの角度と、レーザビームが入射された２つの発光点ＬＰ，ＬＰを結ぶ測定直線Ｌｍの角度との角度差αを計測する。

第３の工程では、図７に示すように、ロボットハンド６１に把持された円筒状保持部材５１の周面に設置基準面５１Ａを加工する。すなわち、図示しないＮＣ工作機械に装着された適宜の切削工具、例えばエンドミル６４を使用して、円筒状保持部材５１の軸方向に沿う平坦面の設置基準面５１Ａを軸方向の全長に亘って円筒状保持部材５１の周面に形成する。この場合、図６に示した基準直線Ｌｎの角度に対する測定直線Ｌｍの角度の角度差αを校正するように、その角度差αだけロボットハンド６１により円筒状保持部材５１をその軸周りに回動させ、この回動後の状態で設置基準面５１Ａをエンドミル６４により加工する。

第４の工程では、図８に示すように、円筒状保持部材５１の周面に加工された設置基準面５１Ａを、筺体の一部を構成し、ケース５９に固定される取付台５５の取付面５５Ａに面接触させた状態で円筒状保持部材５１をケース５９に接着して固定する。このとき、円筒状保持部材５１は、取付台５５に対する位置を規定するために、ケース５９の取付面５５Ａの両側に立設された左右一対の位置決め壁部５５Ｂ，５５Ｂの間に挟み込まれる。そして、マルチビーム半導体レーザ５２からレーザ光を出射して、レーザ光の像の状態を確認しながらコリメートレンズ５３の位置を調整し、所定の性能の像が得られる位置および姿勢で、取付台５５にコリメートレンズ５３を接着する。

このような第１〜第４の各工程を経て製造されるマルチビーム光走査装置５０では、マルチビーム半導体レーザ５２を内側に保持した円筒状保持部材５１の周面に加工された設置基準面５１Ａが筺体としてのケース５９の取付面５５Ａに面接触した状態で円筒状保持部材５１がケース５９の取付面５５Ａに固定されることにより、マルチビーム半導体レーザ５２の２つの発光点ＬＰ，ＬＰの副走査方向のピッチＰｓが正確に調整される。従って、本発明に係るマルチビーム光走査装置５０およびその製造方法によれば、マルチビーム半導体レーザ５２の２つの発光点ＬＰ，ＬＰのピッチＰｓを感光体ドラム３２の回転方向に沿う副走査方向に正確に調整することができ、そのピッチ精度の向上により解像度の向上に寄与できる。特に、本実施形態の製造方法で形成される設置基準面５１Ａは、円筒状保持部材５１の全長に亘り、また、円筒状保持部材５１の一部を平面で切り取るようなカット面になっているので、加工が容易である。

以上に本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されるものではない。具体的な構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

例えば、円筒状保持部材５１の周面に加工される平坦面の設置基準面５１Ａ（図７参照）は、これに限らず、図９に示すような設置基準面５１Ｂとしてもよい。すなわち、円筒状保持部材５１の軸方向に沿って周面に長溝を加工し、この長溝の内面、ここでは、側面に比較して広い面になるように加工した底面を設置基準面５１Ｂとしてもよい。この場合、図１０に示すように、ケース５９には、円筒状保持部材５１の周面に加工された長溝が嵌る凸条が形成され、この凸条の天面（上面）が長溝の底面の設置基準面５１Ｂに面接触する取付面５５Ｃとされる。このように、設置基準面５１Ｂを溝により形成した場合には、切削加工量を少なくすることができる。

ここで、図９に示した長溝からなる設置基準面５１Ｂと凸条からなる取付面５５Ｃとの面接触する断面形状は、山形断面や台形断面などの適宜の断面形状に変更可能である。

なお、図示省略したが、円筒状保持部材５１の周面の一部に底が平坦な座繰り形状を加工し、この座繰り形状の底面を設置基準面としてもよい。

また、マルチビーム半導体レーザ５２は、副走査方向に所定のピッチＰｓで配列される３つ以上の発光点ＬＰを有するものとしてもよい。

前記した第３の工程では、角度差αを校正するために、円筒状保持部材５１をその軸周りに回転させていたが、切削工具を回転させてもよい。

また、本発明のマルチビーム光走査装置は、モノクロプリンタに適用されるものに限らず、カラープリンタや、コピー機、複合機、その他、フォトリソグラフィーを利用した生産機械にも適用することができる。

１ レーザプリンタ
２０ スキャナ部
５０ マルチビーム光走査装置
５１ 円筒状保持部材
５１Ａ 設置基準面
５２ マルチビーム半導体レーザ
５３ コリメートレンズ
５４ シリンドリカルレンズ
５５ 取付台
５５Ａ 取付面
５９ ケース
６１ ロボットハンド
６２ 検査用コリメートレンズ
６３ オートコリメータ
６４ エンドミル
ＬＰ 発光点

Claims (5)

1. 複数の発光点を有するマルチビーム半導体レーザと、このマルチビーム半導体レーザを内側に保持した円筒状保持部材と、前記マルチビーム半導体レーザから出射される複数のレーザビームを偏向させて走査する偏向器と、前記円筒状保持部材に保持されたマルチビーム半導体レーザおよび前記偏向器を収容する筐体とを備えるマルチビーム光走査装置の製造方法であって、
   前記マルチビーム半導体レーザのレーザビーム出射方向を前記円筒状保持部材の軸方向に合わせた状態で円筒状保持部材の内側にマルチビーム半導体レーザを保持する工程と、
   前記円筒状保持部材に保持されたマルチビーム半導体レーザから出射されるレーザビームを、所定の光学系を介して角度測定装置に入射することにより、前記複数の発光点が並ぶ方向の角度を測定して基準の角度に対する角度差を計測する工程と、
   計測した角度差を校正するように前記円筒状保持部材の周面に設置基準面を加工する工程と、
   加工された設置基準面を前記筐体の取付面に面接触させた状態で前記円筒状保持部材を筐体に固定する工程とを備えていることを特徴とするマルチビーム光走査装置の製造方法。
2. 前記設置基準面を、前記円筒状保持部材の全長に亘って加工することを特徴とする請求項１に記載のマルチビーム光走査装置の製造方法。
3. 前記設置基準面を、前記円筒状保持部材の軸方向に沿って加工した溝の内面により形成することを特徴とする請求項１または２に記載のマルチビーム光走査装置の製造方法。
4. 前記設置基準面を、前記円筒状保持部材の周面の一部に加工したカット面により形成することを特徴とする請求項１または２に記載のマルチビーム光走査装置の製造方法。
5. 複数の発光点を有するマルチビーム半導体レーザと、
   前記マルチビーム半導体レーザを内側に保持した略円筒形状の部材であり、周面に設置基準面が加工された円筒状保持部材と、
   前記マルチビーム半導体レーザから出射された複数のレーザ光を偏向させて走査する偏向器と、
   前記円筒状保持部材に保持されたマルチビーム半導体レーザおよび前記偏向器を収容する筐体とを備え、
   前記筐体は、前記円筒状保持部材を取り付ける取付面を有し、前記円筒状保持部材は、前記設置基準面が前記取付面に面接触した状態で前記筐体に固定されていることを特徴とするマルチビーム光走査装置。

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