JP2012242482A - 光走査装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】キャビティ精度の違いによる走査線の間隔のずれを簡易な方法で抑制することができる光走査装置の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】光走査装置の製造方法は、金型に形成される複数のキャビティC1,C2,・・・で成形される複数の走査レンズの副走査倍率の目標値からのズレ量(β2’/β2)をキャビティ毎に予め把握しておく工程と、各キャビティで成形した複数の走査レンズを前記ズレ量に応じて分類する工程と、前記複数の発光点の副走査方向におけるピッチPs’がキャビティ毎のズレ量の分類に応じた値となる複数種類のマルチビームユニットを予め用意しておく工程と、各発光点から感光面上に結像された複数の像のピッチが目標値となるように、前記走査レンズおよび前記マルチビームユニットを組み合わせて前記筐体に固定する工程と、を備える。
【選択図】図6

Description

本発明は、マルチビーム光源を備える光走査装置の製造方法に関する。
従来、タンデム方式のカラーレーザプリンタにおいて、複数の発光点を有するマルチビーム光源を有する光走査装置を使用したものが知られている(特許文献1参照)。具体的に、この光走査装置は、マルチビーム光源と、マルチビーム光源から出射される光をポリゴンミラーに導く入射光学系と、ポリゴンミラーで偏向された光を感光面上で副走査方向に結像させる走査レンズとを備えている。
このような技術においては、通常金型に形成した複数のキャビティによって複数の走査レンズを一度に成形するため、キャビティ毎に走査レンズの副走査方向のばらつきが生じるという問題がある。この問題に対し、前述した従来技術では、感光面上に走査される複数の走査線の間隔を測定し、その結果に基づきマルチビーム光源を回転させることで、走査線の間隔を調整している。
特開2007−28509号公報
しかしながら、従来技術では、感光面上に走査される複数の走査線の間隔を測定すべく、マルチビーム光源、入射光学系、ポリゴンミラーおよび走査レンズを筐体に取り付けた後で、マルチビーム光源を回転させる必要があるので、走査線の間隔の調整作業が煩雑になるといった問題がある。
そこで、本発明は、キャビティ精度の違いによる走査線の間隔のずれを簡易な方法で抑制することができる光走査装置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、本発明に係る光走査装置の製造方法では、マルチビームユニットと、偏向器と、入射光学系と、走査レンズと、複数色に対応した数の前記マルチビームユニット、前記偏向器、前記入射光学系および前記走査レンズが固定される筐体と、を備える光走査装置を製造する。
ここで、マルチビームユニットは、光を出射する発光点を複数有するマルチビーム光源と、当該マルチビーム光源を支持する支持フレームとを有する。また、偏向器は、反射面を有して当該反射面で光を偏向し、入射光学系は、各発光点から出射される光を前記偏向器の反射面に複数の光線として導く。また、走査レンズは、前記偏向器で偏向される複数の光線を感光面上で少なくとも副走査方向に結像させる。
そして、本発明に係る光走査装置の製造方法は、金型に形成される複数のキャビティで成形される複数の走査レンズの副走査倍率の目標値からのズレ量をキャビティ毎に予め把握しておく工程と、各キャビティで成形した複数の走査レンズを前記ズレ量に応じて分類する工程と、前記複数の発光点の副走査方向におけるピッチが前記キャビティ毎のズレ量の分類に応じた値となる複数種類のマルチビームユニットを予め用意しておく工程と、前記各発光点から感光面上に結像された複数の像のピッチが目標値となるように、前記走査レンズおよび前記マルチビームユニットを組み合わせて前記筐体に固定する工程と、を備えている。
このような製造方法によれば、ズレ量に応じて分類される走査レンズと、ズレ量に応じて分類されるマルチビームユニットとを組み合わせて筐体に固定するだけで、感光面上の複数の像のピッチを簡単に目標値にすることができるので、キャビティ精度の違いによる走査線の間隔のずれを簡易な方法で抑制することができる。
また、本発明に係る光走査装置の製造方法は、金型に形成される複数のキャビティで成形される複数の走査レンズの副走査倍率の目標値からのズレ量をキャビティ毎に予め把握しておく工程と、各キャビティで成形した複数の走査レンズを前記ズレ量に応じて分類する工程と、前記マルチビームユニットと前記入射光学系の少なくとも一部とを一体化して1つの入射光学系モジュールにする工程と、前記複数の発光点の副走査方向におけるピッチが前記キャビティ毎のズレ量の分類に応じた値となる複数種類の入射光学系モジュールを予め用意しておく工程と、前記各発光点から感光面上に結像された複数の像のピッチが目標値となるように、前記走査レンズおよび前記入射光学系モジュールを組み合わせて前記筐体に固定する工程と、を備えていてもよい。
この場合であっても、ズレ量に応じて分類される走査レンズと、ズレ量に応じて分類される入射光学系モジュールとを組み合わせて筐体に固定するだけで、感光面上の複数の像のピッチを簡単に目標値にすることができるので、キャビティ精度の違いによる走査線の間隔のずれを簡易な方法で抑制することができる。さらに、この場合には、マルチビームユニットと入射光学系の少なくとも一部とを一体化して1つの入射光学系モジュールにするので、筐体に対して光学系部品を組み付ける作業をより容易にすることができる。
また、前記製造方法は、前記走査レンズに、ズレ量を識別するためのズレ量識別情報を付与する工程を備えていてもよい。
これによれば、走査レンズを複数のグループに分類する際に、異なるズレ量の走査レンズが混ざってしまった場合であっても、簡単にズレ量を識別して分類し直すことができる。
また、前記製造方法は、前記マルチビームユニットに、前記複数の発光点の副走査方向におけるピッチを識別するためのピッチ識別情報を付与する工程を備えていてもよい。
これによれば、マルチビームユニットを複数のグループに分類する際に、異なるズレ量のマルチビームユニットが混ざってしまった場合であっても、簡単にズレ量を識別して分類し直すことができる。
また、前記ズレ量識別情報は、金型での成形時に前記走査レンズに刻印されるキャビティナンバーであるのが好ましい。
これによれば、金型成形により走査レンズにキャビティナンバーを付けることで、金型成形の工程とは別に識別情報を付与する工程を設ける必要がないので、製造スピードを上げることができる。
本発明によれば、キャビティ精度の違いによる走査線の間隔のずれを簡易な方法で抑制することができる。
本実施形態に係る光走査装置を示す平面図である。 光走査装置を示す断面図である。 マルチビームユニットを示す斜視図(a)と、副走査方向におけるピッチの調整を示す正面図(b),(c)である。 副走査方向に光を結像するための結像光学系を示す説明図(a)と、マルチビーム光源の各発光点を示す図(b)と、感光面に結像された各像を示す図(c)である。 金型のキャビティを示す図である。 各金型のキャビティに対応する補正レンズの副走査倍率の目標値からのズレ量などを複数のグループに分類した表である。 入射光学系モジュールを示す平面図である。
次に、本発明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。なお、以下の説明において、「主走査方向」とは、感光体の一例としての感光ドラム51の表面(感光面)でのレーザ光の走査方向であり、本実施形態では左右方向に相当する。また、「副走査方向」とは、主走査方向(およびレーザ光の光軸)に直交する方向である。
図1および図2に示すように、光走査装置40は、筐体40A内に、マルチビーム光源41と、入射光学系の一例としてのコリメートレンズ42、反射ミラー43およびシリンドリカルレンズ44と、偏向器の一例としてのポリゴンミラー45と、fθレンズ46と、反射ミラー47と、走査レンズの一例としての補正レンズ48とを複数色に対応した数だけ備えている。
マルチビーム光源41は、図3(a)に示すように、レーザ光を出射する複数の発光点L1,L2を有する半導体レーザであり、支持フレーム110とともにマルチビームユニット100を構成している。支持フレーム110は、マルチビーム光源41を回転可能に支持している。そして、このマルチビームユニット100では、図3(b),(c)に示すように、支持フレーム110に対してマルチビーム光源41を回転させることで、各発光点L1,L2の副走査方向におけるピッチPsを調整することが可能となっている。
マルチビーム光源41は、光走査装置40が露光する4つの感光ドラム51に対応して4つ設けられ、それぞれ支持フレーム110を介して筐体40Aに固定されるようになっている。詳しくは、2つのマルチビーム光源41は、左右方向においてポリゴンミラー45と対向して配置されている。また、残りの2つのマルチビーム光源41は、前後方向において互いに向かい合った状態で配置されている。
コリメートレンズ42は、マルチビーム光源41の各発光点L1,L2から出射されたレーザ光を集光させて2本(複数)の光線に変換するレンズであり、複数のマルチビーム光源41に対してレーザ光の進行方向下流側に1つずつ設けられている。
反射ミラー43は、コリメートレンズ42で変換された2本の光線をポリゴンミラー45に向けて反射または通過させるミラーであり、前側の2つのマルチビーム光源41と、後側の2つのマルチビーム光源41とに対して1つずつ設けられている。
シリンドリカルレンズ44は、ポリゴンミラー45の面倒れを補正するため、反射ミラー43を反射または通過した2本の光線を屈折させて副走査方向に収束し、ポリゴンミラー45の反射面上に集光する(光線として導く)レンズであり、各反射ミラー43とポリゴンミラー45との間に1つずつ設けられている。
ポリゴンミラー45は、六角柱の各側面に反射面が形成されており、高速回転しながらマルチビーム光源41から出射されたレーザ光を反射面で反射して主走査方向に偏向および等角速度で走査するミラーである。ポリゴンミラー45は、筐体40Aのほぼ中央付近に1つ配置されている。
fθレンズ46は、ポリゴンミラー45によって等角速度で走査されたレーザ光を主走査方向に等速度で走査するように変換するレンズであり、ポリゴンミラー45の前後に1つずつ設けられている。
反射ミラー47は、レーザ光を反射するミラーであり、fθレンズ46を通過したレーザ光が補正レンズ48に向かうように適宜な位置にそれぞれ配置されている。
補正レンズ48は、ポリゴンミラー45の面倒れを補正するため、ポリゴンミラー45で偏向された2本の光線を感光ドラム51上で副走査方向に結像させるレンズであり、4つの感光ドラム51に対して1つずつ設けられている。なお、図2では、便宜上、各感光ドラム51に対する2本の光線を1本省略して図示することとする。
以上のように構成された光学系(41〜48)では、図4(a)〜(c)に示すように、マルチビーム光源41の2つの発光点L1,L2から出射された光が光学系によって副走査方向にずれた2本のビーム(光線)に変換され、2本のビームによって感光ドラム51の表面を同時に走査することが可能となっている。ここで、図4(a)では、副走査方向での2本のビームの結像の過程を分かり易くするために、副走査方向に光を結像するための光学系(コリメートレンズ42、シリンドリカルレンズ44および補正レンズ48)のみを図示するとともに、ポリゴンミラー45を省略している。
そして、図4(c)に示すような感光ドラム51上の各像I1,I2の副走査方向のピッチDsは、解像度に応じた値に設定する必要があり、例えば解像度が600dpiであれば42.3μmに設定される。このピッチDsは、各発光点L1,L2の副走査方向のピッチPsと、光学系の横倍率βsとを以下の式(1)に代入することで決まる。
Ds=βs・Ps=β1・β2・Ps ・・・(1)
ここで、β1は、入射光学系(コリメートレンズ42およびシリンドリカルレンズ44)の副方向倍率であり、β2は、補正レンズ48の副方向倍率である。β1,β2は、以下の式で表される。
β1=δs/Ps ・・・(2)
β2=Ds/δs ・・・(3)
(δs:ポリゴンミラー45の反射面上での各像の副走査方向におけるピッチ)
ここで、入射光学系であるコリメートレンズ42やシリンドリカルレンズ44は、単純な形状であり、コリメートレンズ42はガラス製のものが多く使われるため、その製造誤差(β1の目標値からズレ)は無視できる程度のものである。これにより、各像I1,I2のピッチDsに影響を与えるのは、補正レンズ48の副方向倍率β2と、各発光点L1,L2のピッチPsとなる。そのため、製造誤差により補正レンズ48の副方向倍率が目標値β2からずれた値β2’になった場合には、下記の式(4)のように、この値β2’
に合わせた値Ps’に各発光点L1,L2のピッチを調整して、各像I1,I2のピッチを目標値Dsにする必要がある。
Ds=β1・β2’・Ps’ ・・・(4)
そして、式(1),(4)より、下記の式(5),(6)が導かれる。
Ps’・β2’=Ps・β2 ・・・(5)
Ps’/Ps=β2/β2’ ・・・(6)
式(6)により、後述するように金型の複数のキャビティに応じて補正レンズ48の副走査倍率の目標値に対するズレ量を比β2’/β2として把握しておけば、各発光点L1,L2の副走査方向におけるピッチの目標値に対するズレ量を比Ps’/Psより決定できることが分かる。なお、Ps,Ps’は、下記の式(7),(8)のようにも表すことができる。
Ps=P・sinθ ・・・(7)
Ps’=P・sin(θ+δθ) ・・・(8)
(P:発光点L1,L2の光軸間距離、δθ:マルチビーム光源41の角度の目標値θからのズレ量)
そして、δθ<<1であることから、式(8)は、下記の式(9)のようになる。
Ps’=P・sin(θ+δθ)≒P(sinθ・cosδθ+cosθ・sinδθ)≒P(sinθ+cosθ・δθ) ・・・(9)
そして、式(6),(7),(9)より、下記の式(10),(11),(12)の順でδθが導かれる。
Ps’/Ps=1+δθ/tanθ ・・・(10)
1+δθ/tanθ=β2/β2’ ・・・(11)
δθ=tanθ・(β2/β2’−1) ・・・(12)
以上により、マルチビーム光源41を、補正レンズ48の副走査倍率の目標値に対する比β2’/β2に応じて、目標の角度θからどの程度回せばよいかを知ることが可能となっている。
なお、マルチビーム光源41を回すことで、各像I1,I2の主走査方向におけるピッチも変わるが、主走査方向におけるビームの位置は発光タイミングによって任意に調整できる。
<光走査装置の製造方法>
次に、光走査装置40の製造方法について説明する。
図5に示すように、まず、金型10に形成される複数のキャビティC1,C2,C3,C4で複数の補正レンズ48を成形し、成形された複数の補正レンズ48の副走査倍率の目標値からの比β2’/β2をキャビティC1,C2,C3,C4毎に予め把握しておく。なお、金型10を複数使用する場合には、各金型10のキャビティC5,C6,・・・毎に、比β2’/β2を把握しておく。
つまり、補正レンズ48の試作時や1回目の成形時において、各金型10のキャビティC1,C2,・・・に対応する比β2’/β2を、図6に示すように予め把握しておく。
キャビティC1,C2,・・・に対応する比β2’/β2を把握した後は、各金型10の各キャビティC1,C2,・・・で成形した複数の補正レンズ48を比β2’/β2に応じて分類する。分類の方法としては、例えば、金型10での成形後に、各キャビティC1,C2,・・・に対応した複数の補正レンズ48に対して、ズレ量を識別するためのズレ量識別情報(バーコードやマーク等)を作業者が付与しておき、後の工程(例えば、ランナーから成形品を切り取る工程)において、作業者がズレ量識別情報に基づいて補正レンズ48を分類することができる。具体的には、図6に示すように、例えば、ズレ量識別情報が100.75%〜101.25%を示す情報である場合には、補正レンズ48をAグループに分類し、ズレ量識別情報が98.75%〜99.25%である場合には、補正レンズ48をEグループに分類すればよい。
なお、ズレ量識別情報は、金型10での成形時に補正レンズ48に刻印されるキャビティナンバーであってもよい。この場合には、例えば、キャビティナンバーがC7(キャビティC7を示す番号)である場合には、補正レンズ48をAグループに分類し、キャビティナンバーがC10である場合には、補正レンズ48をEグループに分類すればよい。これによれば、金型10での成形時に自動的に補正レンズ48にズレ量識別情報(キャビティナンバー)を付けることができるので、わざわざ作業者がバーコード等を付与する必要がなく、製造スピードを上げることができる。
なお、ズレ量識別情報は補正レンズ48に必ずしも付与しなくもよい。具体的には、例えば、各キャビティで成形された各補正レンズ48から延びる各補正レンズ48に対応したランナー部分にキャビティナンバーが付いていれば、後の工程において、各補正レンズ48を複数のグループに分類することができる。ただし、補正レンズ48にズレ量識別情報を付与する場合には、補正レンズ48を複数のグループに分類する際や分類した後に、異なるズレ量の補正レンズ48が混ざってしまった場合であっても、簡単にズレ量を識別して分類し直すことができる。
また、金型成形とは別の工程において、複数の発光点L1,L2の副走査方向におけるピッチPs’がキャビティ毎の比β2’/β2の分類に応じた値となる複数種類のマルチビームユニット100を予め用意しておく。具体的には、比Ps’/Psがキャビティ毎の比β2’/β2の中間値に対応する値となるように、マルチビーム光源41を目標の角度θからδθだけ回して支持フレーム110に固定する。このようにして、Aグループ〜Eグループに対応した複数種類のマルチビームユニット100を予め用意しておく。
なお、分類したマルチビームユニット100に対して、複数の発光点L1,L2の副走査方向におけるピッチを識別するためのピッチ識別情報(バーコードやマーク等)を付与してもよい。これによれば、マルチビームユニット100を複数のグループに分類する際や分類した後に、異なるズレ量のマルチビームユニット100が混ざってしまった場合であっても、簡単にズレ量を識別して分類し直すことができる。
以上のように、複数の補正レンズ48およびマルチビームユニット100を複数のグループに分類した後は、各発光点L1,L2から感光面上に結像された複数の像I1,I2のピッチDs’が目標値Dsと略同じになるように、補正レンズ48およびマルチビームユニット100を組み合わせて筐体40Aに固定する。具体的には、例えば、Aグループの補正レンズ48を筐体40Aに固定する場合には、同じAグループのマルチビームユニット100を筐体40Aに固定する。
以上のような製造方法によれば、ズレ量(β’/β)に応じて分類される補正レンズ48と、ズレ量(Ps’/Ps)に応じて分類されるマルチビームユニット100とを組み合わせて筐体40Aに固定するだけで、感光面上の複数の像I1,I2のピッチDs’を簡単に目標値Dsと略同じにすることができるので、キャビティ精度の違いによる走査線の間隔のずれを簡易な方法で抑制することができる。
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。以下の説明においては、前記実施形態と略同様の構造となる部材には同一の符号を付し、その説明は省略する。
前記実施形態では、マルチビームユニット100と入射光学系を別々に構成したが、本発明はこれに限定されず、例えば、図7に示すように、マルチビームユニット100とコリメートレンズ42(入射光学系の少なくとも一部)とを一体化して1つの入射光学系モジュール400にしてもよい。この場合には、複数の発光点の副走査方向におけるピッチがキャビティ毎のズレ量の分類に応じた値となる複数種類の入射光学系モジュール400を予め用意しておき、各発光点から感光面上に結像された複数の像のピッチが目標値となるように、補正レンズ48および入射光学系モジュール400を組み合わせて筐体40Aに固定すればよい。
この場合であっても、ズレ量に応じて分類される補正レンズ48と、ズレ量に応じて分類される入射光学系モジュール400とを組み合わせて筐体40Aに固定するだけで、感光面上の複数の像のピッチを簡単に目標値にすることができるので、キャビティ精度の違いによる走査線の間隔のずれを簡易な方法で抑制することができる。さらに、この場合には、マルチビームユニット100とコリメートレンズ42とを一体化して1つの入射光学系モジュール400にするので、筐体40Aに対して光学系部品を組み付ける作業をより容易にすることができる。
前記実施形態では、マルチビーム光源41の発光点L1,L2を2つとしたが、本発明はこれに限定されず、3つ以上であってもよい。
前記実施形態では、マルチビーム光源41を支持フレーム110に回転可能に支持させたが、本発明はこれに限定されず、例えば、回転方向に調整したマルチビーム光源を単に接着剤で支持フレームに固定してもよい。
前記実施形態では、偏向器として、回転する反射面でレーザ光を反射して主走査方向に偏向および走査させるポリゴンミラー45を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、揺動(振動)する反射面でレーザ光を反射して主走査方向に偏向および走査させるMEMSミラーやガルバノミラーなどの振動ミラーを採用してもよい。また、偏向器の数は、2つ以上であってもよい。
前記実施形態では、走査レンズとして補正レンズ48を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば前記実施形態におけるfθレンズ46と補正レンズ48の機能を併せ持つ1つの走査レンズであってもよい。
前記実施形態で示した各レンズや反射ミラーなどの光学部品の配置は一例であり、前記実施形態の配置に限定されるものではない。光学部品の配置は、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。
10 金型
40 光走査装置
40A 筐体
41 マルチビーム光源
42 コリメートレンズ
43 反射ミラー
44 シリンドリカルレンズ
45 ポリゴンミラー
46 fθレンズ
47 反射ミラー
48 補正レンズ
51 感光ドラム
100 マルチビームユニット
110 支持フレーム
400 入射光学系モジュール
C1 キャビティ
I1,I2 像
L1,L2 発光点

Claims (5)

  1. 光を出射する発光点を複数有するマルチビーム光源と、当該マルチビーム光源を支持する支持フレームとを有するマルチビームユニットと、
    反射面を有して当該反射面で光を偏向する偏向器と、
    各発光点から出射される光を前記偏向器の反射面に複数の光線として導く入射光学系と、
    前記偏向器で偏向される複数の光線を感光面上で少なくとも副走査方向に結像させる走査レンズと、
    複数色に対応した数の前記マルチビームユニット、前記偏向器、前記入射光学系および前記走査レンズが固定される筐体と、を備えた光走査装置の製造方法において、
    金型に形成される複数のキャビティで成形される複数の走査レンズの副走査倍率の目標値からのズレ量をキャビティ毎に予め把握しておく工程と、
    各キャビティで成形した複数の走査レンズを前記ズレ量に応じて分類する工程と、
    前記複数の発光点の副走査方向におけるピッチが前記キャビティ毎のズレ量の分類に応じた値となる複数種類のマルチビームユニットを予め用意しておく工程と、
    前記各発光点から感光面上に結像された複数の像のピッチが目標値となるように、前記走査レンズおよび前記マルチビームユニットを組み合わせて前記筐体に固定する工程と、を備えることを特徴とする光走査装置の製造方法。
  2. 光を出射する発光点を複数有するマルチビーム光源と、当該マルチビーム光源を支持する支持フレームとを有するマルチビームユニットと、
    反射面を有して当該反射面で光を偏向する偏向器と、
    各発光点から出射される光を前記偏向器の反射面に複数の光線として導く入射光学系と、
    前記偏向器で偏向される複数の光線を感光面上で少なくとも副走査方向に結像させる走査レンズと、
    複数色に対応した数の前記マルチビームユニット、前記偏向器、前記入射光学系および前記走査レンズが固定される筐体と、を備えた光走査装置の製造方法において、
    金型に形成される複数のキャビティで成形される複数の走査レンズの副走査倍率の目標値からのズレ量をキャビティ毎に予め把握しておく工程と、
    各キャビティで成形した複数の走査レンズを前記ズレ量に応じて分類する工程と、
    前記マルチビームユニットと前記入射光学系の少なくとも一部とを一体化して1つの入射光学系モジュールにする工程と、
    前記複数の発光点の副走査方向におけるピッチが前記キャビティ毎のズレ量の分類に応じた値となる複数種類の入射光学系モジュールを予め用意しておく工程と、
    前記各発光点から感光面上に結像された複数の像のピッチが目標値となるように、前記走査レンズおよび前記入射光学系モジュールを組み合わせて前記筐体に固定する工程と、を備えることを特徴とする光走査装置の製造方法。
  3. 前記走査レンズに、ズレ量を識別するためのズレ量識別情報を付与する工程を備えたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光走査装置の製造方法。
  4. 前記マルチビームユニットに、前記複数の発光点の副走査方向におけるピッチを識別するためのピッチ識別情報を付与する工程を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の光走査装置の製造方法。
  5. 前記ズレ量識別情報は、金型での成形時に前記走査レンズに刻印されるキャビティナンバーであることを特徴とする請求項3に記載の光走査装置の製造方法。
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