JP2016188966A - 光走査装置のビーム調整方法及び光走査装置 - Google Patents

光走査装置のビーム調整方法及び光走査装置 Download PDF

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Abstract

【課題】マルチビーム型の光源と、コリメーターレンズ機能及びシリンドリカルレンズ機能の双方を備えた光学素子とが用いられた光走査装置において、各種のビーム調整を的確に行う。【解決手段】光走査装置11のハウジングは、第1当接部31及び第2当接部32を備える。マルチビーム光を発する光源ユニットを保持するホルダ21Hの一部が第1当接部31に当接する状態で、また、コリメーターレンズ機能及びシリンドリカルレンズ機能の双方を備えた光学素子22の周縁の一部が第2当接部32に当接する状態で、主走査方向及び副走査方向の光軸調整及びピント位置調整を行う。さらに、第1当接部31にホルダ21Hを当接させた状態で、ホルダ21Hは光軸回りに回転させることによって、マルチビーム光のビームピッチの調整を行う。【選択図】図14

Description

本発明は、マルチビーム型の光源で被走査面を走査する光走査装置、及びそのビーム調整方法に関する。
レーザープリンターや複写機等の画像形成装置は、感光体ドラムの周面(被走査面)を走査して静電潜像を形成する光走査装置を備える。光走査装置は、ビーム光を発する光源と、前記ビーム光を偏向する偏向器と、前記ビーム光を前記偏向器の反射面に入射させる入射光学系と、偏向された前記ビーム光(走査光)を被走査面上に結像させる結像光学系とを含む。前記入射光学系は、光学素子として、発散するビーム光を平行光に変換するコリメーターレンズと、前記平行光を線状光に変換して前記偏向器の反射面に結像させるシリンドリカルレンズとを含む。
上記光源として、複数のビーム光を発するマルチビーム型の光源が用いられる場合がある。また、前記入射光学系の光学素子として、コリメーターレンズ機能及びシリンドリカルレンズ機能の双方を備えた機能一体光学素子が用いられる場合がある。この機能一体光学素子が用いられた場合、光走査装置の組立時における光学調整において、主走査方向のビーム径及び副走査方向のビーム径を各々独立して調整することができない。このため特許文献1〜3では、光源と機能一体光学素子との位置関係を確定させた状態で、両者を一体的に光軸方向へ移動させることによって、ビーム径を調整する手法が開示されている。
特開平3−107811号公報 特開2006−154748号公報 特開2009−2986号公報
特許文献1〜3の手法によれば、ビーム径の調整並びにピント位置の調整(光軸の調整)を行うことは可能である。しかしながら、従来の技術では、マルチビーム型の光源が用いられた場合に、ビーム径及び光軸の調整に加え、ビーム光間の副走査方向ピッチを調整することができない。
本発明の目的は、マルチビーム型の光源と、コリメーターレンズ機能及びシリンドリカルレンズ機能の双方を備えた機能一体光学素子とが用いられた光走査装置において、各種のビーム調整を的確に行うことができる方法、及び該方法が適用可能な光走査装置を提供することにある。
本発明の一の局面に係る光走査装置のビーム調整方法は、光軸方向に順次配置される、マルチビーム光を発する光源、前記光源を保持するホルダ、コリメーターレンズ機能及びシリンドリカルレンズ機能の双方を備えた光学素子、アパーチャー、偏向器及び結像光学系と、これら部材を収容するハウジングとを備え、前記ハウジングが、光軸方向に所定幅を有し主走査走向において前記ホルダの一部が当接する第1当接部と、光軸方向に所定幅を有し副走査方向において前記光学素子の周縁の一部が当接する第2当接部と、を有する光走査装置のビーム調整方法であって、副走査方向及び光軸方向に移動可能であり、且つ光軸回りに回転可能な第1調整治具で前記ホルダを保持させると共に、主走査方向及び光軸方向に移動可能な第2調整治具で前記光学素子を保持させる工程と、前記アパーチャー、偏向器及び結像光学系を、前記ハウジングの予め定められた各々の設計位置に据え付け、第1調整治具で保持された前記ホルダの一部が前記第1当接部に当接する状態で前記ホルダを予め定められた設計位置に配置し、且つ、第2調整治具で保持された前記光学素子の周縁の一部が前記第2当接部に当接する状態で前記光学素子を予め定められた設計位置に配置する工程と、前記ホルダの前記当接を維持しつつ、前記第1調整治具を副走査方向へ移動させることで副走査方向の光軸調整を行うと共に、前記光学素子の前記当接を維持しつつ、前記第2調整治具を主走査方向へ移動させることで主走査方向の光軸調整を行う工程と、前記光学素子の前記当接を維持しつつ前記第2調整治具を光軸方向へ移動させることで、前記アパーチャーを通過したビーム光が平行光となるように主走査方向のピント位置調整を行う工程と、前記ホルダの前記当接及び記光学素子の前記当接を維持しつつ、前記第1調整治具と前記第2調整治具との位置関係を保持しながら両者を一体的に光軸方向へ移動させることで、ビーム光が前記偏向器の偏向面若しくは被走査面に結像するように副走査方向のピント位置調整を行う工程と、前記ホルダの前記当接を維持しつつ前記ホルダを光軸回りに回転させることで、ビームピッチを調整する工程と、前記第1当接部に前記ホルダの一部を、前記第2当接部に前記光学素子の周縁の一部を、それぞれ固着する工程と、を備える。
このビーム調整方法によれば、前記ホルダの一部が前記第1当接部に当接する状態で、また、前記光学素子の周縁の一部が前記第2当接部に当接する状態で、主走査方向及び副走査方向の光軸調整及びピント位置調整が行われるので、これらの調整を確実に行うことができる。さらに、第1調整治具で保持された前記ホルダは光軸回りに回転可能であるため、マルチビーム光のビームピッチの調整も行うことができる。
上記のビーム調整方法において、ビーム光を撮像可能な撮像センサを用い、前記撮像センサは、前記副走査方向の光軸調整及び前記主走査方向の光軸調整を行う工程においては、光軸上において前記結像光学系と前記被走査面との間に配置され、前記主走査方向のピント位置調整を行う工程においては、光軸上において前記アパーチャーと前記偏向器との間に配置され、前記副走査方向のピント位置調整を行う工程及び前記ビームピッチを調整する工程においては、前記被走査面に配置されることが望ましい。
このビーム調整方法によれば、撮像センサが各々の調整工程においてビームの評価を的確に行い得る位置に配置される。従って、各々の調整工程を効率良く消化し、精度の高い調整作業を実行することが可能となる。
上記のビーム調整方法において、前記第1調整治具として、副走査方向及び光軸方向に移動可能な第1基板と、前記ホルダを保持し、前記光源の光軸と回転軸とが一致した状態で、前記第1基板に対して回転可能に保持される第2基板と、を含む治具が用いられることが望ましい。
このビーム調整方法によれば、前記第2基板を前記第1基板に相対的に回転させることで、ビームピッチの調整が可能となる。すなわち、前記第1基板を副走査方向と光軸方向とに移動させて光源及び光学素子の位置関係を確定させた上で、前記第2基板を回転させることで、ビームピッチの調整を容易に行わせることができる。
本発明の他の局面に係る光走査装置は、マルチビーム光を発し、ホルダで保持された光源ユニットと、前記マルチビーム光が入射され、コリメーターレンズ機能及びシリンドリカルレンズ機能の双方を備えた光学素子と、前記光学素子を通過したビーム光を規制するアパーチャーと、前記アパーチャーを通過したビーム光を反射して、被走査面を主走査方向に走査させる偏向器と、前記偏向器と前記被走査面との間に配置され、ビーム光を前記被走査面上に結像させる結像光学系と、前記光源ユニット、前記光学素子、前記アパーチャー、前記偏向器及び前記結像光学系を、この順で光軸方向に並んだ状態で収容するハウジングと、を備え、前記ハウジングは、光軸方向に所定幅を有し主走査走向において前記ホルダの一部が当接する第1当接部と、光軸方向に所定幅を有し副走査方向において前記光学素子の周縁の一部が当接する第2当接部と、前記第1当接部に前記ホルダの一部を固着する第1固着部と、前記第2当接部に前記光学素子の周縁の一部を固着する第2固着部と、を備え、前記ホルダは、前記第1当接部との当接によって主走査方向の位置決めが為され、前記光学素子は、前記第2当接部との当接によって副走査方向の位置決めが為されている。
この光走査装置によれば、前記ホルダの一部が前記第1当接部に当接する状態で、前記ホルダが前記第1固着部にて前記第1当接部へ固定され、また、前記光学素子の周縁の一部が前記第2当接部に当接する状態で、前記光学素子が前記第2固着部にて前記第2当接部へ固定される。そして、前記ホルダは主走査方向以外には規制されず、前記光学素子は、副走査方向以外は規制されない。従って、前記ホルダ及び前記光学素子の前記当接を維持させた状態での光軸調整及びピント位置調整を確実に行わせることができる。さらに、前記当接を維持した状態で前記ホルダを光軸回りに回転させることで、マルチビーム光のビームピッチの調整も行わせることができる。
本発明によれば、マルチビーム型の光源と、コリメーターレンズ機能及びシリンドリカルレンズ機能の双方を備えた機能一体光学素子とが用いられた光走査装置において、各種のビーム調整、特にマルチビーム光のビームピッチの調整を的確に行うことができる。従って、高画質の画像形成に貢献する静電潜像を描画させ得る光走査装置を提供することができる。
本発明に係る光走査装置が適用される画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る光走査装置の主走査断面の構成を示す光路図である。 マルチビーム光の結像状態を示す主走査断面図である。 マルチビーム光の結像状態を示す副走査断面図である。 前記光走査装置が備える光学部品の、ハウジング上における配置を模式的に示す図である。 図5に示す、光学部品が搭載されたハウジングの主走査断面図である。 図5に示す、光学部品が搭載されたハウジングの副走査断面図である。 ホルダで保持された光源ユニットを、光軸方向から見た平面図である。 前記ホルダを保持する第1調整治具の正面図である。 前記第1調整治具の側面図である。 光学素子を保持する第2調整治具の正面図である。 前記第2調整治具の側面図である。 マルチビーム光のビーム調整の流れを示すフローチャートである。 前記ビーム調整において、ビーム光を確認する撮像センサの配置位置を示す模式的な図である。 前記撮像センサの撮像エリアとターゲット領域とを示す図である。 主走査方向の光軸調整の実施態様を説明するための図である。 副走査方向の光軸調整の実施態様を説明するための図である。 光軸調整が完了した状態における、撮像センサの画像を示す図である。 主走査方向のピント調整を説明するための、主走査断面図である。 主走査方向のピント調整の実施態様を説明するための図である。 副走査方向のピント調整を説明するための、副走査断面図である。 副走査方向のピント調整の実施態様を説明するための図である。 ビームピッチ調整の実施態様を説明するための図である。 4ビーム型の光源ユニットの斜視図である。 図24の光源ユニットによる走査状況を示す模式的な斜視図である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図1は、本発明に係る光走査装置11を含む画像形成装置1の構成を概略的に示した断面図である。画像形成装置1は、光走査装置11、現像器12、帯電器13、感光体ドラム14、転写ローラー15、定着器16及び給紙カセット17を備えている。
感光体ドラム14は、円筒状の部材であり、その周面に静電潜像及びトナー像が形成される。感光体ドラム14は、図略のモーターからの駆動力を受けて、図1における時計回りの方向に回転される。帯電器13は、感光体ドラム14の表面を略一様に帯電する。
光走査装置11は、帯電器13によって略一様に帯電された感光体ドラム14の周面(被走査面)に対して、画像データに応じたレーザー光線を照射して、画像データの静電潜像を形成する。光走査装置11は、マルチビーム光を発する光源と、コリメーターレンズ機能及びシリンドリカルレンズ機能の双方を備えた機能一体光学素子とを含む。この光走査装置11については、後記で詳述する。
現像器12は、静電潜像が形成された感光体ドラム14の周面にトナーを供給してトナー像を形成する。現像器12は、トナーを担持する現像ローラー、及びトナーを攪拌しつつ搬送するスクリューを含む。感光体ドラム14に形成されたトナー像は、給紙カセット17から繰り出され搬送路Pを搬送される記録紙に転写される。この現像器12には、図略のトナーコンテナからトナーが補給される。
感光体ドラム14の下方には転写ローラー15が対向して配設され、両者によって転写ニップ部が形成されている。転写ローラー15は、導電性を有するゴム材料等で構成されると共に転写バイアスが与えられ、感光体ドラム14に形成されたトナー像を前記記録紙に転写させる。
定着器16は、ヒーターを内蔵する定着ローラー160と、該定着ローラー160と定着ニップ部を形成する加圧ローラー161とを備える。前記定着ニップ部を、トナー像が形成された記録紙が通過することにより、トナー像が記録紙に定着される。
画像形成装置1の画像形成動作について簡単に説明する。先ず、帯電器13により感光体ドラム14の表面が略均一に帯電される。帯電された感光体ドラム14の周面が、光走査装置11により露光され、記録紙に形成する画像の静電潜像が感光体ドラム14の周面に形成される。この静電潜像が、現像器12から感光体ドラム14の周面にトナーが供給されることにより、トナー像として顕在化される。一方、給紙カセット17からは記録紙が搬送路170に繰り出される。前記トナー像は、前記転写ニップ部を記録紙が通過することにより、当該記録紙に転写される。この転写動作が行われた後、記録紙は定着器16(前記定着ニップ部)に搬送され、記録紙にトナー像が固着される。
続いて、光走査装置11について詳述する。図2は、光走査装置11の主走査断面の構成を示す平面図である。光走査装置11は、光軸方向に順次配置された光源ユニット21(光源)、光学素子22、アパーチャー23、ポリゴンミラー24(偏向器)及び走査レンズ25(結像光学系)を備える。ここでは、走査レンズが1枚のレンズのみで構成された走査光学系を示しているが、走査レンズを2枚又はそれ以上具備させても良い。また、偏向器は、MEMSミラーであっても良い。
光源ユニット21は、所定の波長(例えば、780nm)のレーザー光線(ビーム光)を複数発するマルチビーム型の光源である。光源ユニット21は、各々がビーム光を発する複数(例えば2〜4個)のレーザーダイオードを有し、被走査面となる感光体ドラム14の周面14Sを走査するためのマルチビーム光を発する。例えば、モノリシック型の2ビームレーザーユニットは、光源ユニット21の好ましい一例である。
光学素子22は、前記マルチビーム光が入射され、コリメーターレンズ機能及びシリンドリカルレンズ機能の双方を発揮する素子である。すなわち、光学素子22は、光源ユニット21から発せられ拡散するビーム光を平行光に変換するコリメーターレンズ機能と、前記平行なビーム光を、主走査方向に長い線状光に変換してポリゴンミラー24の反射面に結像させるシリンドリカルレンズ機能とを有する。これらの機能を発揮するよう、光学素子22の入射面が屈折面とされ、出射面が回折面とされている。なお、屈折面が出射面側に、回折面が入射面側に配置された光学素子22としても良い。
アパーチャー23は、光学素子22を通過したビーム光を規制する。アパーチャー23は、ビーム光を通過させる開口を備えた板部材であり、被走査面に向かうビーム光のビーム幅を規制し、被走査面(焦点位置)におけるビームスポット径を安定させる。
ポリゴンミラー24は、アパーチャー23を通過したビーム光を偏向(反射)すると共に、偏向したビーム光によって、感光体ドラム14の周面14S(被走査面)を主走査方向に走査させる。ポリゴンミラー24は、正多角形の各辺に沿って反射面が形成された多面鏡であり、ポリゴンモーター24M(図7)によって回転軸回りに回転駆動される。
走査レンズ25は、光軸上においてポリゴンミラー24と周面14Sとの間に配置され、ポリゴンミラー24によって偏向されたビーム光を集光し、周面14Sに結像させる。走査レンズ25は、fθ特性を有するレンズであって、主走査方向に長尺のレンズである。走査レンズ25としては、例えば透光性樹脂材料を用いた金型モールド成形にて製造されたものを好適に用いることができる。走査レンズ25は、ポリゴンミラー24と対向しビーム光が入射される入射面R1と、入射面R1と反対側の面であってビーム光が出射される出射面R2とを備える。
光源ユニット21から発せられたビーム光は、光学素子22及びアパーチャー23を経て、ポリゴンミラー24に入射する。その後、ビーム光は、軸回りに揺動するポリゴンミラー24で偏向され、走査レンズ25を通過してドラム周面14Sに向かう。ポリゴンミラー24の回転に伴い、ビーム光はドラム周面14S上を走査する。
図3は、マルチビーム光の結像状態を示す主走査断面図、図4はその副走査断面図である。ここでは、光源ユニット21が第1ビーム光L1と第2ビーム光L2との2つのビーム光を発する例を示している。また、図3及び図4では、光軸AXを直線で示し、光源ユニット21、光学素子22、アパーチャー23、ポリゴンミラー24及び走査レンズ25が、この光軸AX上に直線状に配列されるように模式的に描いている。
図3の主走査断面において、第1ビーム光L1は、光学素子22を通過することで、拡散光から平行光に変換される。この平行光がアパーチャー23を通過することで、第1ビーム光L1の主走査方向における幅が規制される。その後、平行光からなる第1ビーム光L1は、ポリゴンミラー24で反射され、走査レンズ25に入射する。走査レンズ25を通過することによって第1ビーム光L1は、周面14Sに結像される。第2ビーム光L2についても全く同様である。
次に、図4の副走査断面でみると、第1ビーム光L1は、光学素子22を通過することで、拡散光から収束光に変換される。この収束光がアパーチャー23を通過することで、第1ビーム光L1の副走査方向における幅が規制される。その後、第1ビーム光L1は、ポリゴンミラー24の反射面に結像され、その後に拡散光となって走査レンズ25に入射する。走査レンズ25を通過することによって第1ビーム光L1は、副走査方向にも結像された状態で周面14Sに至る。第2ビーム光L2についても全く同様である。
図5は、光走査装置11が備える光学部品の、ハウジング上における配置を模式的に示す図である。光走査装置11は、光源ユニット21、光学素子22、アパーチャー23、ポリゴンミラー24及び走査レンズ25を収容するハウジング30を備える。ハウジング30は、底板30Bと、この底板30Bの上に立設された第1当接部31及び第2当接部32とを備えている。光源ユニット21、光学素子22、アパーチャー23、ポリゴンミラー24及び走査レンズ25は、この順で光軸AXに沿って、底板30Bの上に配置されている。
図6は、図5に示すハウジング30における、光源ユニット21〜ポリゴンミラー24間の主走査断面図、図7は、その副走査断面図である。光源ユニット21は、ホルダ21Hにより保持されている。図8は、ホルダ21Hで保持された光源ユニット21を、光軸AX方向から見た平面図である。
光源ユニット21は、複数のレーザーダイオードを含む発光モジュール部と、この発光モジュール部の周囲を覆う円筒型のパッケージ部と、該パッケージ部から延出されたリードとを備えている。ホルダ21Hは、前記パッケージ部の光軸方向の厚さに相当する厚みを有する円板部材からなり、その円中心付近には光軸方向に貫通する保持孔を備えている。光源ユニット21は、前記保持孔に密に嵌入されており、ホルダ21Hと一体化されている。従って、ホルダ21Hを光軸回りに回転させると、光源ユニット21も光軸回りに回転する。
ハウジング30が備える第1当接部31は、光軸と平行であって光軸方向に所定幅を有する第1当接面31Sを備える。第1当接面31Sは、主走査方向と直交するが、副走査方向とは平行な面である。第2当接部32は、光軸と平行であって光軸方向に所定幅を有する第2当接面32Sを備える。第2当接面32Sは、主走査方向と平行であるが、副走査方向とは直交する面である。
第1当接面31Sには、主走査走向においてホルダ21Hの外周面の一部(ホルダの一部)が当接している。すなわち、ホルダ21Hの外周面は円周面であり、この円周面の一部が第1当接面31Sに線接触している。第2当接面32Sには、副走査方向において光学素子22の周縁の一部が当接している。光学素子22は、光軸方向に所定の厚みを有する円柱形の部材(図11参照)であり、その円周面の一部が第2当接面32Sに線接触している。ホルダ21Hの前記外周面の一部は、接着剤31A(第1固着部)によって第1当接面31Sに固着されている。光学素子22の前記周縁の一部は、接着剤32A(第2固着部)によって第2当接面32Sに固着されている。
変形実施形態では、ホルダ21Hを用いることなく、光源ユニット21の前記パッケージ部をホルダに代替する部分と扱い、前記パッケージ部の外周面を第1当接面31Sに固着することができる。パッケージ部が十分な強度を有している場合は、前記変形実施形態の構成とすることで、ホルダ21Hの使用を省くことができる。他の変形実施形態では、光学素子22の外周縁を円環状の保護部材で一体的に覆い、該保護部材の外周面を第2当接面32Sに固着する。この変形実施形態によれば、光学素子22を直接第2当接面32Sに固着する場合に比べ、光学素子22の保護が図れると共に、前記保護部材の材質を選ぶことで第2当接面32Sに対する固着性を向上させることができる。
ホルダ21Hは、第1当接部31による主走査方向の位置決め以外の他の位置決め部材を実質的に持っていない。すなわち、接着剤31Aによる固着の前、ホルダ21Hは、第1当接部31への当接によって主走査方向の移動が規制される(位置決めが為される)が、副走査方向、光軸方向及び光軸回りの回転方向について移動を規制する部材は、ハウジング30には存在していない。また、光学素子22は、第2当接部32による副走査方向の位置決め以外の他の位置決め部材を実質的に持っていない。接着剤32Aによる固着の前、光学素子22は、第2当接部32への当接によって副走査方向の移動が規制される(位置決めが為される)が、主走査方向及び光軸方向について移動を規制する部材は、ハウジング30には存在していない。
ポリゴンミラー24に対する入射光学系を構成する光源ユニット21及び光学素子22は、被走査面に的確なビームスポットを形成するため、主走査、副走査及び光軸方向に高精度な位置決め調整を行った上でハウジング30に組み付けなければならない。また、感光体ドラム14において形成する画像の解像度に合わせて、マルチビーム光のビームピッチを調整しなければならない。
このため本実施形態では、図5に模式的に示しているように、第1調整治具40及び第2調整治具50を用いて前記調整を行う。第1調整治具40は、光源ユニット21が一体的に組み付けられたホルダ21Hを保持し、該ホルダ21Hを副走査方向及び光軸方向に移動させることが可能であり、且つ、ホルダ21Hを光軸回りに回転させることが可能な治具である。第2調整治具50は、光学素子22を保持し、該光学素子22を主走査方向及び光軸方向に移動させることが可能な治具である。
図9は、第1調整治具40の正面図、図10は、第1調整治具40の側面図である。第1調整治具40は、第1基板41、第2基板42、第1調整部材43及び第2調整部材44を含む。第1基板41は、図略の固定基板に対して副走査方向に移動可能に取り付けられる移動基板である。第2基板42は、円板型の基板であり、その円心部に回転軸が設けられている。第1基板41は、第2基板42を前記回転軸の軸回りに回転可能な状態で保持している。第2基板42は、光源ユニット21の光軸と前記回転軸とが一致した状態で、ホルダ21Hを保持している。この保持のために、第2基板42には一対のチャック421が搭載されている。なお、第1基板41が取り付けられた前記固定基板は、図略のガイド部材に沿って、光軸方向に移動可能である。
第1調整部材43及び第2調整部材44は、マイクロメーター型の移動子431、441を備えている。移動子431、441は、マイクロメーターオーダーで進退移動が可能である。第1調整部材43の移動子431は、第1基板41に連結されている。第2調整部材44は、第1基板41上にマウントされている。第2調整部材44の移動子441は、第2基板42の外周縁から径方向外側に突設された押圧片422に連結されている。
第1調整部材43の移動子431が進退移動することで、第1基板41は副走査方向に進退移動する。もちろん、第1基板41の移動に伴って、第2基板42及びこれに保持されたホルダ21Hも副走査方向に進退移動する。第2調整部材44の移動子441が進退移動することで、第2基板42は第1基板41に対して相対的に前記回転軸の軸回りに回転する。もちろん、第2基板42の回転に伴って、ホルダ21Hも回転する。
図11は、光学素子22を保持する第2調整治具50の正面図、図12は、第2調整治具50の側面図である。第2調整治具50は、移動ステージ51、支持アーム52、第3調整部材53及び第4調整部材54を含む。移動ステージ51は、図略の移動支持基板で光軸方向に移動可能に保持されている。さらに、前記移動支持基板は、図略の固定支持基板によって、主走査方向に移動可能に保持されている。支持アーム52は、移動ステージ51に一体的に取り付けられており、光学素子22の外周面を保持する一対のチャック爪521を備えている。
第3調整部材53及び第4調整部材54は、マイクロメーター型の移動子531、541を備えている。移動子531、541は、マイクロメーターオーダーで進退移動が可能である。第3調整部材53の移動子531は、移動ステージ51に連結されている。第4調整部材54の移動子541は、前記移動支持基板に連結されている。第3調整部材53の移動子531が進退移動することで、移動ステージ51は主走査方向に進退移動する。もちろん、移動ステージ51の移動に伴って、支持アーム52及びこれに保持された光学素子22も主走査方向に進退移動する。第4調整部材54の移動子541が進退移動することで、移動ステージ51は光軸方向に進退移動し、これに伴い光学素子22も光軸方向に進退移動する。
続いて、光走査装置11におけるマルチビーム光のビーム調整方法について説明する。図13は、前記ビーム調整方法において実行される工程を順に列挙したフローチャートである。前記ビーム調整方法は、次のステップS1〜S8の工程を含む。
[ステップS1]調整治具の取付工程;光源ユニット21を保持するホルダ21Hを第1調整治具40に、光学素子22を第2調整治具50に、各々取り付ける工程。
[ステップS2]設計位置への配置工程;光走査装置11が備える各種光学部品を、ハウジング30の予め定められた各々の設計位置に配置する工程。
[ステップS3]主走査方向の光軸調整工程;第2調整治具50(光学素子22)を主走査方向へ移動させることで、主走査方向の光軸調整を行う工程。
[ステップS4]副走査方向の光軸調整工程;第1調整治具40(光源ユニット21)を副走査方向へ移動させることで、副走査方向の光軸調整を行う工程。このステップS4は、ステップS3と実行順を入れ替えても良い。
[ステップS5]主走査方向のピント調整工程;第2調整治具50(光学素子22)を光軸方向へ移動させることで、主走査方向のピント位置調整を行う工程。
[ステップS6]副走査方向のピント調整工程;第1調整治具40と第2調整治具50との位置関係を保持しながら両者を一体的に光軸方向へ移動させることで、副走査方向のピント位置調整を行う工程。
[ステップS7]ビームピッチの調整工程;第1調整治具40によってホルダ21Hを光軸回りに回転させることで、ビームピッチを調整する工程。
[ステップS8]固着工程;ホルダ21H及び光学素子22を、ハウジング30に固着する工程。
以下、上記各工程について詳述する。
<ステップS1;調整治具の取付工程>
先に図9及び図10に示した通り、光源ユニット21を一体的に保持しているホルダ21Hを、第1調整治具40の一対のチャック421で強固に挟持させる。これにより光源ユニット21は、第1調整部材43の動作によって副走査方向に移動可能となり、第2調整部材44の動作により光軸回りに回転可能となる。また、図11及び図12に示した通り、光学素子22を、第2調整治具50のチャック爪521で強固に挟持させる。これにより光学素子22は、第3調整部材53の動作により主走査方向に、第4調整部材54の動作により光軸方向に移動可能となる。なお、第4調整部材54の動作の際に、第1調整治具40と第2調整治具50とを連結させることで、光源ユニット21も光学素子22と一体的に光軸方向に移動可能となる。
<ステップS2;設計位置への配置工程>
当該工程は、主走査及び副走査方向のピント位置の粗調整の工程である。図14を参照して、アパーチャー23、ポリゴンミラー24及び走査レンズ25を、ハウジング30の底板30B上の予め定められた各々の設計位置に据え付ける。ホルダ21Hは、図6に基づき説明した通り、第1調整治具40で保持されたホルダ21Hの一部がハウジング30の第1当接部31に当接する状態で、予め定められた設計位置に配置する。また、光学素子22は、図7に基づき説明した通り、第2調整治具50で保持された光学素子22の周縁の一部が第2当接部32に当接する状態で、予め定められた設計位置に配置する。
以下に説明する光軸調整、ピント位置調整及びビームピッチ調整では、その調整度合の確認のために、ビーム光を撮像可能な撮像センサ6が用いられる。撮像センサ6は、二次元画像を取得可能なCCD素子等のエリアセンサである。図14には、各々の調整工程において、撮像センサ6が配置される位置を示している。撮像センサ6は、ステップS3及びS4の主走査及び副走査方向の光軸調整を行う工程においては、光軸AX上において走査レンズ25と被走査面(感光体ドラム14の周面14S)に対応する位置との間の位置P1に配置される。ステップS5の主走査方向のピント位置調整工程においては、撮像センサ6は、光軸AX上においてアパーチャー23とポリゴンミラー24との間の位置P2に配置される。さらに、ステップS6の副走査方向のピント位置調整工程及びステップS7のビームピッチ調整工程においては、撮像センサ6は、周面14Sに対応する位置P3に配置される。撮像センサ6は、上記の位置P1〜P3への据え付け及び移動が容易に行えるよう、治具で保持させることが望ましい。撮像センサ6を、各々の調整工程においてビーム光の評価を的確に行い得る位置に配置することで、各々の調整工程を効率良く消化し、精度の高い調整作業を実行することが可能となる。
<ステップS3;主走査方向の光軸調整工程>
図15は、撮像センサ6の撮像エリア61と、ビーム光の光軸を合わせるためのターゲット領域62とを示す図である。撮像センサ6が位置P1に配置された状態で、ビーム光のスポットがターゲット領域62に収まることをもって、光軸調整が完了すると扱う。図16(A)は、ステップS2の粗調整の後に光源ユニット21を点灯させた場合に、位置P1の撮像センサ6が検出したビーム光のスポット63の一例を示す図である。スポット63は、ターゲット領域62に対して主走査方向及び副走査方向の双方において位置ずれが認められる。
このステップS3では、第2調整治具50(光学素子22)を主走査方向へ移動させることで、スポット63とターゲット領域62との主走査方向における位置合わせを行う。この移動の際、光学素子22の周縁の一部の第2当接部32への当接が維持され、光学素子22の副走査方向へのシフトが起こらないようにする。具体的な作業としては、図16(B)に示すように、作業者が第3調整部材53を操作(例えばマイクロメーターのダイヤルを回転させる)することで、移動ステージ51を主走査方向に移動させる。これにより、光学素子22も矢印A1で示す主走査方向に移動する。すると、図16(A)に示すように、スポット63も矢印A1方向に移動する。これにより、スポット63の主走査方向における位置をターゲット領域62に一致させることができる。
<ステップS4;副走査方向の光軸調整工程>
図17(A)は、上記のステップS3が実行された後の、撮像エリア61、ターゲット領域62及びビーム光のスポット63の関係を示す図である。ステップS3の実行によって、スポット63のターゲット領域62に対する主走査方向の位置ずれは解消されているが、副走査方向については位置ずれが残存している。
このステップS4では、第1調整治具40(ホルダ21H)を副走査方向へ移動させることで、スポット63とターゲット領域62との副走査方向における位置合わせを行う。この移動の際、ホルダ21Hの側周縁の一部の第1当接部31への当接が維持され、光源ユニット21の主走査方向へのシフトが起こらないようにする。具体的な作業としては、図17(B)に示すように、作業者が第1調整部材43を操作することで、第1基板41を副走査方向に移動させる。これにより、光源ユニット21を保持しているホルダ21Hも矢印A2で示す副走査方向に移動する。すると、図17(A)に示すように、スポット63も矢印A2方向に移動する。従って、スポット63の副走査方向における位置をターゲット領域62に一致させることができる。
図18は、上記のステップS3及びステップS4が実行された後の、撮像エリア61、ターゲット領域62及びビーム光のスポット63の関係を示す図である。スポット63はターゲット領域62の範囲内に収まり、主走査方向及び副走査方向の位置ずれは解消されている。これにて、光軸調整は完了する。
<ステップS5;主走査方向のピント調整工程>
図19は、主走査方向のピント調整が完了した状態を示す、主走査断面図である。このステップS5では、光学素子22を通過したビーム光が平行光となることをもって、主走査方向のピント位置の調整が完了したものと扱う。撮像センサ6は、アパーチャー23の後段の位置P2に配置される。ビーム光が平行光となれば、図19に示す通り、主走査方向において撮像センサ6は、アパーチャー23の開口径と同じサイズの光像を検出することになる。
図20(A)は、主走査方向のピント調整の実行状況を模式的に示す主走査断面図である。このステップS5では、第2調整治具50(光学素子22)を光軸方向へ移動させつつ、アパーチャー23を通過したビーム光が平行光となる位置を探知する。この移動の際、光学素子22の周縁の一部の第2当接部32への当接が維持され、光学素子22の副走査方向へのシフトが起こらないようにする。光学素子22が光源ユニット21に近すぎる位置22Bに配置されると、そのビーム光LBは収束光となる。一方、光学素子22が光源ユニット21に遠すぎる位置22Fに配置されると、そのビーム光LFは拡散光となる。光学素子22が光源ユニット21に対して適切な位置22Mに配置されると、そのビーム光LMは平行光となる。
具体的な作業としては、図20(B)に示すように、作業者が第4調整部材54を操作することで、移動ステージ51を光軸方向に移動させる。これにより、図20(A)に示すように、光学素子22も矢印A3で示す光軸方向に移動する。この移動によって上述の位置22Mを探知することが可能となり、光学素子22を通過したビーム光を平行光とすることができる。
<ステップS6;副主走査方向のピント調整工程>
図21は、副走査方向のピント調整が完了した状態を示す、副走査断面図である。このステップS6では、光学素子22を通過したビーム光が、副走査方向においてポリゴンミラー24の偏向面若しくは感光体ドラム14の周面14Sに結像することをもって、ピント位置の調整が完了したものと扱う。本実施形態では、撮像センサ6は周面14Sに対応する位置P3に配置される。ビーム光が位置P3に結像すれば、図21に示す通り、副走査方向において撮像センサ6は所定サイズのビームスポットの光像を検出することになる。
図22(A)は、副走査方向のピント調整の実行状況を模式的に示す副走査断面図である。このステップS6では、第1調整治具40(光源ユニット21)と第2調整治具50(光学素子22)との位置関係を保持しながら両者を一体的に光軸方向へ移動させつつ、アパーチャー23を通過したビーム光が撮像センサ6の受光面で結像する位置を探知する。この移動の際、ホルダ21Hの側周縁の一部の第1当接部31への当接が維持され、光源ユニット21の主走査方向へのシフトが起こらないようにする。また、光学素子22の周縁の一部の第2当接部32への当接が維持され、光学素子22の副走査方向へのシフトが起こらないようにする。
光源ユニット21、光学素子22がアパーチャー23から遠すぎる位置21B、22Bに配置されると、そのビーム光LBは撮像センサ6よりも光軸上の手前で結像する。一方、光源ユニット21、光学素子22がアパーチャー23に近すぎる位置21F、22Fに配置されると、そのビーム光LFは撮像センサ6よりも光軸上の後方で結像する。光源ユニット21、光学素子22がアパーチャー23に対して適切な位置21M、22Mに配置されると、そのビーム光LMは撮像センサ6の受光面において結像する。
具体的な作業としては、図20(B)に示すように、先ず作業者が連結具55を用いて第1調整治具40と第2調整治具50とを連結する。これは、先のステップS5で調整した主走査方向のピント位置がずれないよう、光源ユニット21と光学素子22との位置関係を固定するためである。連結具55は、第1調整治具40の第1基板41に一端が、第2調整治具50の移動ステージ51に他端が接続される、L字型の部材である。前記連結によって、光源ユニット21と光学素子22とは一体的に光軸方向に移動可能となる。
次に作業者は、第4調整部材54を操作することで、移動ステージ51を矢印A4で示す光軸方向に移動させる。移動ステージ51の移動に伴い、連結具55にて連結された第1基板41も光軸方向に移動する。これにより、図22(A)に示すように、光源ユニット21及び光学素子22も矢印A4で示す光軸方向に移動する。この移動によって上述の位置21M、22Mを探知することが可能となり、光学素子22及びアパーチャー23を通過したビーム光を周面14S上で結像させることができる。
<ステップS7;ビームピッチの調整工程>
図23は、ビームピッチの調整工程の実施態様を説明するための図である。このステップS7では、光源ユニット21の発するマルチビームの副走査方向のビーム間隔が、仕様の解像度に応じた間隔となることをもって、ビームピッチの調整が完了したものと扱う。撮像センサ6は、周面14Sに対応する位置P3に配置される。ここでは、ホルダ21Hを矢印A5で示す光軸回りに回転させることで、ビームピッチが調整される。この回転の際、ホルダ21Hの側周縁の一部の第1当接部31への当接が維持される。
図24は、4ビーム型の光源ユニット21の斜視図、図25は、図24の光源ユニット21による走査状況を示す模式的な斜視図である。ここに示す光源ユニット21は、円柱状のパッケージ部を備え、その先端面Fに一定間隔で1列に配列された4個のレーザーダイオードLD1、LD2、LD3、LD4が配置されてなる、モノリシックマルチレーザーダイオードである。4個のLD1〜LD4は、主走査方向及び副走査方向のそれぞれに対して傾斜角度を有するライン上に配列されている。
図25に示すように、レーザーダイオードLD1、LD2、LD3、LD4から4本のレーザービーム光LB−1、LB−2、LB−3、LB−4が、ポリゴンミラー24に向けて出射される。なお、図25では、結像光学系の記載を省いている。ポリゴンミラー24の回転に伴い、4本のビーム光LB−1〜LB−4は、感光体ドラム14の周面14Sを主走査方向D2に沿って走査する。これにより、感光体ドラム14の周面には、4本の走査ラインSL1、SL2、SL3、SL4が描画される。ビーム光LB−1〜LB−4は、画像データに応じて変調されているので、画像データに応じた静電潜像が14Sの周面に形成されることになる。
ここで、4本のレーザービーム光LB−1〜LB−4は、副走査方向D1(感光体ドラム14の回転方向)にビーム光LB−1、LB−2、LB−3、LB−4の順番で並べられた状態で、主走査方向D2に4本の走査ラインSLを描画する。これは、図24に示す通り、4個のLD1〜LD4が一定間隔をおいて直線状に配列されているからである。従って、ビーム光LB−1〜LB−4の副走査方向のビームピッチ、つまり描画する画像の解像度(dpi)は、4個のLD1〜LD4の配列ピッチに依存することになる。
上記ビームピッチは、光源ユニット21を光軸AX回りに回転させることで調整することができる。詳しくは、光源ユニット21の先端面Fの中心Oを通る法線Gを回転軸として、図中の矢印A5の方向に光源ユニット21を回転させることで、4個のLD1〜LD4の配列ピッチを見かけ上変更することができる。すなわち、法線Gの軸回りに時計方向に発光部30Aを回転させると、副走査方向のビームピッチが小さくなり、逆に、反時計方向に回転させると、副走査方向のビームピッチが大きくなる。なお法線Gは、光軸AXに一致させる。従って、画像の設定解像度に応じたビームピッチは、光源ユニット21の回転調整によって得ることができる。
このステップS7における作業者の具体的作業は、第2調整部材44を操作することによって、第2基板42を回転させることである。第2基板42は、光軸AXと光源ユニット21の法線Gとを一致させた状態で、ホルダ21Hを保持している。第2調整部材44が押圧片422を押圧若しくは牽引することで、ホルダ21Hは矢印A5で示す光軸回りに回転する。作業者は、撮像センサ6が取得する画像をモニターしながら、所定の解像度が得られる光源ユニット21の回転位置を探知することができる。
<ステップS8;固着工程>
固着工程は、ステップS3〜S7の調整が完了した状態で、ホルダ21H及び光学素子22を、ハウジング30に固着する工程である。具体的には作業者は、図6に示す通り、第1当接部31の第1当接面31Sにホルダ21Hの外周縁の一部を、接着剤31Aを用いて固着する。さらに作業者は、図7に示す通り、第2当接部32の第2当接面32Sに光学素子22の外周縁の一部を、接着剤32Aを用いて固着する。ステップS3〜S7の間、ホルダ21Hの外周縁の一部は第1当接面31Sに、光学素子22の外周縁の一部は第2当接面32Sに各々当接した状態が維持されているので、このステップS8では、先のステップS7の終了時点での当接部分において各々の前記一部が接着されることとなる。なお、ホルダ21H及び光学素子22を、ハウジング30に固着する手段は、接着剤に限られず、ビス等であってもよい。
以上説明したビーム調整方法によれば、ホルダ21Hの一部が第1当接部31に当接する状態で、また、光学素子22の周縁の一部が第2当接部32に当接する状態で、主走査方向及び副走査方向の光軸調整及びピント位置調整が行われるので、これらの調整を確実に行うことができる。さらに、第1調整治具40の第2基板42で保持されたホルダ21Hは光軸回りに回転可能であるため、マルチビーム光のビームピッチの調整も行うことができる。
また、本実施形態に係る光走査装置11によれば、ホルダ21Hの一部が第1当接部31に当接する状態で、ホルダ21Hが接着剤31Aにて第1当接部31へ固定され、また、光学素子22の周縁の一部が第2当接部32に当接する状態で、光学素子22が接着剤32Aにて第2当接部32へ固定される。そして、ホルダ21Hは主走査方向以外には規制されず、光学素子22は、副走査方向以外は規制されない。従って、ホルダ21H及び光学素子22の前記当接を維持させた状態での光軸調整及びピント位置調整を確実に行わせることができる。さらに、前記当接を維持した状態でホルダ21Hを光軸回りに回転させることで、光源ユニット21が発するマルチビーム光のビームピッチの調整も行わせることができる。このため、光軸ずれやピント位置ずれを起こすことなくビームピッチの調整を行い得る。
1 画像形成装置
11 光走査装置
14 感光体ドラム
14S 周面(被走査面)
21 光源ユニット(光源)
21H ホルダ
22 光学素子
23 アパーチャー
24 ポリゴンミラー(偏向器)
25 走査レンズ(結像光学系)
30 ハウジング
31 第1当接部
31A 接着剤(第1固着部)
32 第2当接部
32A 接着剤(第2固着部)
40 第1調整治具
41 第1基板
42 第2基板
50 第2調整治具
6 撮像センサ

Claims (4)

  1. 光軸方向に順次配置される、マルチビーム光を発する光源、前記光源を保持するホルダ、コリメーターレンズ機能及びシリンドリカルレンズ機能の双方を備えた光学素子、アパーチャー、偏向器及び結像光学系と、これら部材を収容するハウジングとを備え、
    前記ハウジングが、光軸方向に所定幅を有し主走査走向において前記ホルダの一部が当接する第1当接部と、光軸方向に所定幅を有し副走査方向において前記光学素子の周縁の一部が当接する第2当接部と、を有する光走査装置のビーム調整方法であって、
    副走査方向及び光軸方向に移動可能であり、且つ光軸回りに回転可能な第1調整治具で前記ホルダを保持させると共に、主走査方向及び光軸方向に移動可能な第2調整治具で前記光学素子を保持させる工程と、
    前記アパーチャー、偏向器及び結像光学系を、前記ハウジングの予め定められた各々の設計位置に据え付け、第1調整治具で保持された前記ホルダの一部が前記第1当接部に当接する状態で前記ホルダを予め定められた設計位置に配置し、且つ、第2調整治具で保持された前記光学素子の周縁の一部が前記第2当接部に当接する状態で前記光学素子を予め定められた設計位置に配置する工程と、
    前記ホルダの前記当接を維持しつつ、前記第1調整治具を副走査方向へ移動させることで副走査方向の光軸調整を行うと共に、前記光学素子の前記当接を維持しつつ、前記第2調整治具を主走査方向へ移動させることで主走査方向の光軸調整を行う工程と、
    前記光学素子の前記当接を維持しつつ前記第2調整治具を光軸方向へ移動させることで、前記アパーチャーを通過したビーム光が平行光となるように主走査方向のピント位置調整を行う工程と、
    前記ホルダの前記当接及び記光学素子の前記当接を維持しつつ、前記第1調整治具と前記第2調整治具との位置関係を保持しながら両者を一体的に光軸方向へ移動させることで、ビーム光が前記偏向器の偏向面若しくは被走査面に結像するように副走査方向のピント位置調整を行う工程と、
    前記ホルダの前記当接を維持しつつ前記ホルダを光軸回りに回転させることで、ビームピッチを調整する工程と、
    前記第1当接部に前記ホルダの一部を、前記第2当接部に前記光学素子の周縁の一部を、それぞれ固着する工程と、を備える光走査装置のビーム調整方法。
  2. 請求項1に記載のビーム調整方法において、
    ビーム光を撮像可能な撮像センサを用い、
    前記撮像センサは、
    前記副走査方向の光軸調整及び前記主走査方向の光軸調整を行う工程においては、光軸上において前記結像光学系と前記被走査面との間に配置され、
    前記主走査方向のピント位置調整を行う工程においては、光軸上において前記アパーチャーと前記偏向器との間に配置され、
    前記副走査方向のピント位置調整を行う工程及び前記ビームピッチを調整する工程においては、前記被走査面に配置される、光走査装置のビーム調整方法。
  3. 請求項1又は2に記載のビーム調整方法において、
    前記第1調整治具として、
    副走査方向及び光軸方向に移動可能な第1基板と、
    前記ホルダを保持し、前記光源の光軸と回転軸とが一致した状態で、前記第1基板に対して回転可能に保持される第2基板と、を含む治具が用いられる、光走査装置のビーム調整方法。
  4. 光走査装置であって、
    マルチビーム光を発し、ホルダで保持された光源ユニットと、
    前記マルチビーム光が入射され、コリメーターレンズ機能及びシリンドリカルレンズ機能の双方を備えた光学素子と、
    前記光学素子を通過したビーム光を規制するアパーチャーと、
    前記アパーチャーを通過したビーム光を反射して、被走査面を主走査方向に走査させる偏向器と、
    前記偏向器と前記被走査面との間に配置され、ビーム光を前記被走査面上に結像させる結像光学系と、
    前記光源ユニット、前記光学素子、前記アパーチャー、前記偏向器及び前記結像光学系を、この順で光軸方向に並んだ状態で収容するハウジングと、を備え、
    前記ハウジングは、
    光軸方向に所定幅を有し主走査走向において前記ホルダの一部が当接する第1当接部と、
    光軸方向に所定幅を有し副走査方向において前記光学素子の周縁の一部が当接する第2当接部と、
    前記第1当接部に前記ホルダの一部を固着する第1固着部と、
    前記第2当接部に前記光学素子の周縁の一部を固着する第2固着部と、を備え、
    前記ホルダは、前記第1当接部との当接によって主走査方向の位置決めが為され、前記光学素子は、前記第2当接部との当接によって副走査方向の位置決めが為されている、光走査装置。
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