JP2023083741A - 走査光学装置および走査光学装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数のカップリングレンズを同一方向から取り付け可能とすることで、製造工程が複雑化するのを抑制することを目的とする。【解決手段】走査光学装置は、半導体レーザ10Y,10Mからの光をビームに変換する第1カップリングレンズ20Yおよび第2カップリングレンズ20Mと、カップリングレンズ20からのビームを偏向するポリゴンミラーと、第1カップリングレンズ20Yが光硬化樹脂Pによって固定された座面Hfを有する第1保持部材(第1レーザホルダH11)と、第2カップリングレンズ20Mを保持する第2保持部材(第1レンズホルダH21)を備える。第2半導体レーザ10Mは、第1半導体レーザ10Yに対してポリゴンミラーの回転軸線方向に並ぶ。第2保持部材は、第2カップリングレンズ20Mを、第1カップリングレンズ20Yに対して回転軸線方向に並んだ位置に保持し、かつ、第1保持部材に光硬化樹脂Pで固定される。【選択図】図10
Description
本発明は、半導体レーザおよびカップリングレンズを複数備える走査光学装置と、走査光学装置の製造方法に関する。
従来、走査光学装置として、2つの半導体レーザが圧入されたホルダであって、2つのカップリングレンズを取り付ける2つの座面を有するホルダを備えたものが知られている(特許文献1参照)。具体的に、この技術では、ホルダは、2つのカップリングレンズの間に位置する壁を有し、壁の一方の面と他方の面とが、それぞれ各カップリングレンズを取り付けるための座面となっている。
しかしながら、従来技術では、壁の一方側に位置する座面に一方側から一方のカップリングレンズを取り付けた後、他方側の座面に一方のカップリングレンズの取付方向とは逆方向から他方のカップリングレンズを取り付ける必要があり、製造工程が複雑化する問題がある。
そこで、本発明は、複数のカップリングレンズを同一方向から取り付け可能とすることで、製造工程が複雑化するのを抑制することを目的とする。
前記課題を解決するため、本発明に係る走査光学装置は、光を出射する第1半導体レーザと、光を出射する第2半導体レーザと、前記第1半導体レーザからの光をビームに変換する第1カップリングレンズと、前記第2半導体レーザからの光をビームに変換する第2カップリングレンズと、前記第1カップリングレンズからのビームおよび前記第2カップリングレンズからのビームを偏向するポリゴンミラーと、前記第1カップリングレンズが光硬化樹脂によって固定された座面を有し、前記第1カップリングレンズを保持する第1保持部材と、前記第2カップリングレンズを保持する第2保持部材と、を備える。
前記第2半導体レーザは、前記第1半導体レーザに対して前記ポリゴンミラーの回転軸線方向に並ぶ。
前記第2保持部材は、前記第2カップリングレンズを、前記第1カップリングレンズに対して前記回転軸線方向に並んだ位置に保持し、かつ、前記第1保持部材に光硬化樹脂によって固定されている。
前記第2半導体レーザは、前記第1半導体レーザに対して前記ポリゴンミラーの回転軸線方向に並ぶ。
前記第2保持部材は、前記第2カップリングレンズを、前記第1カップリングレンズに対して前記回転軸線方向に並んだ位置に保持し、かつ、前記第1保持部材に光硬化樹脂によって固定されている。
この構成によれば、所定方向から第1カップリングレンズを第1保持部材の座面に取り付けた後、第2カップリングレンズを保持する第2保持部材を所定方向から第1保持部材に取り付けることができるので、複数のカップリングレンズを同一方向から取り付けることができ、製造工程が複雑化するのを抑制できる。
また、前記座面は、前記回転軸線方向に直交する平面であってもよい。
また、前記第2保持部材は、前記第2カップリングレンズが取り付けられるレンズ取付部と、前記レンズ取付部から前記座面に向けて延びる脚部と、を有し、前記脚部は、光硬化樹脂によって前記座面に固定されていてもよい。
この構成によれば、第2保持部材がレンズ取付部から延びる脚部を有するので、レンズ取付部が第1カップリングレンズと干渉するのを抑制することができる。
また、前記脚部は、第1脚部と、前記第1脚部から、前記回転軸線方向と前記第1半導体レーザの光軸方向とに直交した直交方向に離れた第2脚部と、を有し、前記第1半導体レーザから前記第1カップリングレンズへ進行する光は、前記第1脚部と前記第2脚部の間を通ってもよい。
この構成によれば、第2保持部材の2つの脚部が座面に固定されるので、第2カップリングレンズを第2保持部材で安定して保持することができる。
また、前記第2保持部材は、光硬化樹脂を硬化するための光が透過可能な材料からなっていてもよい。
この構成によれば、第2保持部材を第1保持部材に固定する際に、第2保持部材に光を通して光硬化樹脂を硬化させることができるので、第2保持部材の第1保持部材への固定を容易に行うことができる。
また、前記第1保持部材は、前記座面を有する第1部分と、前記第1部分から前記回転軸線方向に延びる第2部分であって、前記第1半導体レーザおよび前記第2半導体レーザを保持する第2部分と、を有していてもよい。
この構成によれば、第1半導体レーザを保持する部分と第1カップリングレンズを固定する座面とを一体化するので、第1半導体レーザに対する第1カップリングレンズの位置精度を向上させることができる。
また、前記第1保持部材および前記第2保持部材は、樹脂からなっていてもよい。
この構成によれば、第1保持部材と第2保持部材の線膨張率を揃えることができるので、各保持部材が線膨張したときに第1カップリングレンズと第2カップリングレンズの位置がずれるのを抑えることができる。
また、本発明に係る走査光学装置の製造方法は、光を出射する第1半導体レーザと、光を出射する第2半導体レーザと、前記第1半導体レーザからの光をビームに変換する第1カップリングレンズと、前記第2半導体レーザからの光をビームに変換する第2カップリングレンズと、前記第1カップリングレンズからのビームおよび前記第2カップリングレンズからのビームを偏向するポリゴンミラーと、前記第1カップリングレンズが固定された座面を有し、前記第1カップリングレンズを保持する第1保持部材と、前記第2カップリングレンズを保持する第2保持部材と、を備え、前記第2半導体レーザは、前記第1半導体レーザに対して前記ポリゴンミラーの回転軸線方向に並び、前記第2保持部材は、前記第2カップリングレンズを、前記第1カップリングレンズに対して前記回転軸線方向に並んだ位置に保持する走査光学装置の製造方法である。
走査光学装置の製造方法は、前記第1半導体レーザに対して前記第1カップリングレンズの位置を調整し、前記第1カップリングレンズを前記第1保持部材の前記座面に接着固定する第1接着工程と、前記第2半導体レーザに対して前記第2カップリングレンズの位置を調整し、前記第2カップリングレンズが取り付けられた前記第2保持部材を前記第1保持部材に接着固定する第2接着工程と、備える。
走査光学装置の製造方法は、前記第1半導体レーザに対して前記第1カップリングレンズの位置を調整し、前記第1カップリングレンズを前記第1保持部材の前記座面に接着固定する第1接着工程と、前記第2半導体レーザに対して前記第2カップリングレンズの位置を調整し、前記第2カップリングレンズが取り付けられた前記第2保持部材を前記第1保持部材に接着固定する第2接着工程と、備える。
この製造方法によれば、所定方向から第1カップリングレンズを第1保持部材の座面に取り付けた後、第2カップリングレンズを保持する第2保持部材を所定方向から第1保持部材に取り付けることができるので、複数のカップリングレンズを同一方向から取り付けることができ、製造工程が複雑化するのを抑制できる。
また、前記第1接着工程において、前記第1カップリングレンズと前記座面との間に光硬化樹脂を配置し、前記第1カップリングレンズの位置調整を行った後、光硬化樹脂に光を当てることで前記第1カップリングレンズを前記座面に接着固定し、前記第2接着工程において、前記第2保持部材と前記第1保持部材との間に光硬化樹脂を配置し、前記第2カップリングレンズの位置調整を行った後、光硬化樹脂に光を当てることで前記第2保持部材を前記第1保持部材に接着固定してもよい。
また、前記第1半導体レーザの光軸方向および前記回転軸線方向に直交した直交方向に前記第1カップリングレンズを挟む治具を用いて、前記第1カップリングレンズの位置調整を行ってもよい。
また、前記治具で前記第2保持部材を前記直交方向から挟んで、前記第2カップリングレンズの位置調整を行ってもよい。
本発明によれば、複数のカップリングレンズを同一方向から取り付けることができるので、製造工程が複雑化するのを抑制することができる。
図1~図3に示すように、走査光学装置1は、フレームFと、入射光学系Liと、偏向器50と、走査光学系Loとを備える。走査光学装置1は、電子写真式の画像形成装置に適用される。以下の説明では、図3に示すポリゴンミラー51の回転軸線X1に沿った方向を、「第1方向」と称する。また、第1方向に直交する方向であって、図3に示すポリゴンミラー51と第1走査レンズ60が並ぶ方向を、「第2方向」と称する。また、第1方向および第2方向に直交する方向を「第3方向」と称する。なお、第3方向は、後述する第1半導体レーザ10Yの光軸方向および走査光学系Loにおける主走査方向に相当する。第1方向は、副走査方向に相当する。第2方向は、回転軸線方向と光軸方向に直交する直交方向に相当する。また、図面における各方向を示す矢印は、各方向における「一方側」を指すこととする。
図2に示すように、入射光学系Liは、4つの半導体レーザ10と、4つのカップリングレンズ20と、絞り板30と、集光レンズ40(図1参照)とを備える。
半導体レーザ10は、光を出射する装置である。半導体レーザ10は、走査光学装置1が走査露光する4つの感光ドラム200(図5参照)に対応して4つ設けられている。各感光ドラム200には、それぞれ異なる色のトナー像が形成される。
なお、本実施形態では、第1色を「イエロー(Y)」、第2色を「マゼンタ(M)」、第3色を「シアン(C)」、第4色を「ブラック(K)」とする。以下の説明では、第1色に対応した部品の名称の頭に「第1」を付し、第1色に対応した部品の符号の末尾に「Y」を付して区別する場合がある。また、第2色、第3色、第4色に対応した部品ついても同様に、名称の頭に「第2」、「第3」、「第4」を付し、符号の末尾に「M」、「C」、「K」を付して区別する場合がある。
第1半導体レーザ10Yは、第2半導体レーザ10Mに対して第1方向に間隔を空けて並んでいる。第1半導体レーザ10Yは、第2半導体レーザ10Mに対して第1方向の一方側に位置する。
第3半導体レーザ10Cは、第2半導体レーザ10Mに対して第2方向に間隔を空けて並んでいる。第3半導体レーザ10Cは、第2半導体レーザ10Mに対して第2方向の他方側に位置する。第4半導体レーザ10Kは、第1方向において第3半導体レーザ10Cと間隔を空けて並び、かつ、第2方向において第1半導体レーザ10Yと間隔を空けて並んでいる。
カップリングレンズ20は、半導体レーザ10からの光をビームに変換するレンズである。各色に対応したカップリングレンズ20Y,20M,20C,20Kは、対応する半導体レーザ10Y,10M,10C,10Kと対向する位置に配置されている。カップリングレンズ20は、入射面、出射面ともに軸対称の光学面を有し、屈折パワーと回折パワーを持つ樹脂製のレンズである。
図1に示すように、絞り板30は、カップリングレンズ20からのビームが通過する開口絞り31を有する部位であり、フレームFに一体に形成されている。絞り板30は、カップリングレンズ20と集光レンズ40の間に位置している。絞り板30は、複数の半導体レーザ10Y,10M,10C,10Kに対応した数の複数の開口絞り31Y,31M,31C,31Kを有している。
集光レンズ40は、カップリングレンズ20からのビームを副走査方向においてポリゴンミラー51に集光するレンズである。集光レンズ40は、絞り板30に対してカップリングレンズ20とは反対側に位置している。言い換えると、集光レンズ40は、開口絞り31とポリゴンミラー51の間に配置されている。
図3に示すように、偏向器50は、ポリゴンミラー51と、モータ52とを有する。ポリゴンミラー51は、集光レンズ40からのビームを主走査方向に偏向するミラーである。ポリゴンミラー51は、回転軸線X1から等距離に設けられた5つのミラー面を有している。モータ52は、ポリゴンミラー51を回転させるモータである。モータ52は、フレームFに固定されている。
走査光学系Loは、偏向器50に偏向されたビームを、像面としての感光ドラム200の表面に結像する光学系である。走査光学系Loは、フレームFに固定されている。図5に示すように、走査光学系Loは、イエローに対応した第1走査光学系LoYと、マゼンタに対応した第2走査光学系LoMと、シアンに対応した第3走査光学系LoCと、ブラックに対応した第4走査光学系LoKとを有する。
第1走査光学系LoYおよび第2走査光学系LoMは、第2方向において、ポリゴンミラー51の一方側に配置されている。第3走査光学系LoCおよび第4走査光学系LoKは、第2方向において、ポリゴンミラー51の他方側に配置されている。各走査光学系LoY,LoM,LoC,LoKには、ポリゴンミラー51によって主走査方向に偏向されたビームが入射する。
第1走査光学系LoYは、第1走査レンズ60YMと、第2走査レンズ70Yと、反射ミラー81Yとを有する。
第1走査レンズ60YMは、偏向器50で偏向されたビームBY,BMを主走査方向に屈折させて像面に結像させるレンズである。また、第1走査レンズ60YMは、偏向器50によって等角速度で走査された光を、像面において等速度となるようにするfθ特性を有する。第1走査レンズ60YMは、第1走査光学系LoYのうちポリゴンミラー51に最も近い走査レンズである。
反射ミラー81Yは、第1走査レンズ60YMからのビームBYを像面に向けて反射するミラーである。
第2走査レンズ70Yは、反射ミラー81Yで反射されたビームBYを副走査方向に屈折させて像面に結像させるレンズである。第2走査レンズ70Yは、ポリゴンミラー51に対して第1方向の一方側の位置に配置されている。第2走査レンズ70Yは、第1走査光学系LoYのうち像面に最も近い走査レンズである。
第2走査レンズ70Yは、反射ミラー81Yで反射されたビームBYを副走査方向に屈折させて像面に結像させるレンズである。第2走査レンズ70Yは、ポリゴンミラー51に対して第1方向の一方側の位置に配置されている。第2走査レンズ70Yは、第1走査光学系LoYのうち像面に最も近い走査レンズである。
第2走査光学系LoMは、第1走査レンズ60YMと、第2走査レンズ70Mと、反射ミラー81Mと、ミラー82Mとを有する。
第1走査レンズ60YMは、第1走査光学系LoYと共用されている。第2走査レンズ70Mおよび反射ミラー81Mは、第1走査光学系LoYの第2走査レンズ70Yおよび反射ミラー81Yと同様の機能を有する。ミラー82Mは、第1走査レンズ60YMからのビームBMを反射ミラー81Mに反射するミラーである。
第3走査光学系LoCは、ポリゴンミラー51の回転軸線X1に対して、おおむね第2走査光学系LoMと線対称の構造となっている。具体的に、第3走査光学系LoCは、第2走査光学系LoMの各部材と同様の機能を有する、第1走査レンズ60CK、第2走査レンズ70C、反射ミラー81Cおよびミラー82Cを有する。
第4走査光学系LoKは、ポリゴンミラー51の回転軸線X1に対して、おおむね第1走査光学系LoYと線対称の構造となっている。具体的に、第4走査光学系LoKは、第1走査光学系LoYの各部材と同様の機能を有する、第1走査レンズ60CK、第2走査レンズ70Kおよび反射ミラー81Kを有する。
図4に示すように、各半導体レーザ10Y,10M,10C,10Kから出射された光は、対応する各カップリングレンズ20Y,20M,20C,20Kを通ることでビームBY,BM,BC,BKに変換される。ビームBY,BM,BC,BKは、絞り板30の対応する開口絞り31Y,31M,31C,31Kを通った後、集光レンズ40を通って、ポリゴンミラー51に入射される。集光レンズ40は、ビームBY,BM,BC,BKが共通して通過するレンズであり、入射面が円筒面、出射面が平面で構成される。
図5に示すように、ポリゴンミラー51は、ビームBY,BM,BC,BKを、対応する走査光学系LoY,LoM,LoC,LoKに向けて偏向する。第1走査光学系LoYに向かうビームBYは、第1走査レンズ60YMを通った後、反射ミラー81Yで反射され、第2走査レンズ70Yを通って第1方向の一方側の像面に向けて出射される。ビームBYは、第1方向と所定の角度をなして第2走査レンズ70Yから出射される。ビームBYは、第1感光ドラム200Yの表面に結像され、主走査方向に走査される。
第2走査光学系LoMに向かうビームBMは、第1走査レンズ60YMを通った後、ミラー82Mおよび反射ミラー81Mで反射され、第2走査レンズ70Mを通って第1方向の一方側の像面に向けて出射される。ビームBMは、第1方向と所定の角度をなして第2走査レンズ70Mから出射される。ビームBMは、第2感光ドラム200Mの表面に結像され、主走査方向に走査される。なお、ビームBC,BKも、同様に、対応する走査光学系LoC,LoKによって、第1方向の一方側の像面に向けて出射されて、対応する感光ドラム200C,200Kの表面に結像され、主走査方向に走査される。
フレームFは、樹脂製であり、成形によって一体に造られている。フレームFは、図3に示す第1凹部CP1と、図1に示す第2凹部CP2とを有する。第1凹部CP1は、第1方向の一方側に開口する。第2凹部CP2は、第1方向の他方側に開口する。図5に示すように、第1凹部CP1内には、偏向器50と、走査光学系Loの一部とが配置されている。具体的には、走査光学系Loのうち各反射ミラー81を除く部材が、第1凹部CP1内に配置されている。図2に示すように、第2凹部CP2内には、カップリングレンズ20、絞り板30および集光レンズ40(図1参照)が配置されている。
図1に示すように、フレームFは、第1凹部CP1の底に位置する第1ベース壁Fb1と、第2凹部CP2の底に位置する第2ベース壁Fb2とを有する。
第1ベース壁Fb1および第2ベース壁Fb2は、第1方向に交差する壁である。詳しくは、第1ベース壁Fb1および第2ベース壁Fb2は、厚み方向が第1方向に沿っている壁である。つまり、第1ベース壁Fb1および第2ベース壁Fb2は、第1方向に直交する平面を有する壁である。
第2ベース壁Fb2は、第1ベース壁Fb1に対して、第1方向の一方側にずれた位置に位置する。図5に示すように、第1ベース壁Fb1には、偏向器50と走査光学系Loの前述した一部が、直接または間接的に第1方向の一方側から取り付けられている。そのため、偏向器50と走査光学系Loの一部は、第1ベース壁Fb1に対して、第1方向の一方側に位置する。図2に示すように、半導体レーザ10、カップリングレンズ20および絞り板30は、第2ベース壁Fb2に対して、第1方向の他方側に位置する。また、図1に示すように、集光レンズ40および反射ミラー81も、第2ベース壁Fb2に対して、第1方向の他方側に位置する。
反射ミラー81は、第1ベース壁Fb1付近に配置され、第1ベース壁Fb1に対して、第1方向の他方側に露出している。言い換えると、第1ベース壁Fb1は、反射ミラー81の第1方向の他方側に位置する部分を有していない。これにより、反射ミラー81は、第1ベース壁Fb1で隠されることなく第1方向の他方側に露出して、フレームFに対して、第1方向の他方側から取付可能となっている。
フレームFは、各凹部CP1,CP2を囲う略矩形の枠を構成する第1側壁F41、第2側壁F42、第3側壁F43および第4側壁F44をさらに有する。
第1側壁F41は、偏向器50に対して半導体レーザ10とは反対側に位置する。第1側壁F41は、第1ベース壁Fb1から第1方向の一方側に突出する。
第2側壁F42は、偏向器50に対して第1側壁F41とは反対側に位置する。詳しくは、第2側壁F42は、カップリングレンズ20に対して偏向器50とは反対側に位置する。第2側壁F42は、第2ベース壁Fb2から第1方向の他方側に突出する。
第3側壁F43は、第1走査レンズ60YMに対して偏向器50とは反対側に位置する。第3側壁F43は、第1側壁F41、第1ベース壁Fb1、第2ベース壁Fb2および第2側壁F42の第2方向における一方側の端部に接続されている。第3側壁F43の一部は、第1ベース壁Fb1から第1方向の一方側に突出し、他部は、第2ベース壁Fb2から第1方向の他方側に突出する。
第4側壁F44は、第1走査レンズ60CKに対して偏向器50とは反対側に位置する。第4側壁F44は、第1側壁F41、第1ベース壁Fb1、第2ベース壁Fb2および第2側壁F42の第2方向における他方側の端部に接続されている。第4側壁F44の一部は、第1ベース壁Fb1から第1方向の一方側に突出し、他部は、第2ベース壁Fb2から第1方向の他方側に突出する。
図2に示すように、走査光学装置1は、第1保持部材の一例としての第1レーザホルダH11および第2レーザホルダH12と、第2保持部材の一例としての第1レンズホルダH21および第2レンズホルダH22とをさらに備えている。第1レーザホルダH11、第2レーザホルダH12、第1レンズホルダH21および第2レンズホルダH22は、樹脂からなっている。第1レンズホルダH21および第2レンズホルダH22は、光硬化樹脂を硬化するための光が透過可能な材料からなっている。
第1レーザホルダH11は、第1半導体レーザ10Y、第2半導体レーザ10Mおよび第1カップリングレンズ20Yを保持する断面視L字形状の部材である。第1カップリングレンズ20Yは、光硬化樹脂によって第1レーザホルダH11に固定されている。第1カップリングレンズ20Yは、第1方向の他方側から第1レーザホルダH11に取付可能となっている。第1レーザホルダH11は、フレームFに固定されている。第1レーザホルダH11の構造については、後で詳述する。なお、第2レーザホルダH12は、第1レーザホルダH11とは保持する対象が異なるだけであり、その他の点は、第1レーザホルダH11と同様に構成されるため、説明は省略する。
第1レンズホルダH21は、第2カップリングレンズ20Mを、第1カップリングレンズ20Yに対して第1方向に並んだ位置に保持する部材である。第1レンズホルダH21は、光硬化樹脂によって第1レーザホルダH11に固定されている。第1レンズホルダH21は、第1方向の他方側から第1レーザホルダH11に取付可能となっている。第1レンズホルダH21の構造については、後で詳述する。なお、第2レンズホルダH22は、第1レンズホルダH21とは保持する対象や、固定先が第2レーザホルダH12に変わるだけであり、その他の点は、第1レンズホルダH21と同様に構成されるため、説明は省略する。
図6(a)に示すように、第1レーザホルダH11は、第1部分111と、第2部分112と、2つの第3部分113と、第1ホルダ位置決め部114と、第2ホルダ位置決め部115とを有する。
第1部分111は、厚み方向が第1方向に沿った板状の部位であり、第3方向の寸法が第2方向の寸法よりも大きい。第1部分111は、座面Hfを有する。座面Hfは、第1座面Hf1と、第2座面Hf2とを有する。第1座面Hf1および第2座面Hf2は、第1方向に直交する平面である。第1座面Hf1および第2座面Hf2は、第1方向の他方側に向いている。図6(c)に示すように、第1部分111は、第1方向におけるフレームFとの間に隙間を空けて配置されている。
第1座面Hf1は、第1カップリングレンズ20Yが光硬化樹脂によって固定される座面である。第1座面Hf1は、第1部分111の第3方向における一方側の端部に位置している。
第2座面Hf2は、第1レンズホルダH21が光硬化樹脂によって固定される座面である。第2座面Hf2は、第1部分111の第2方向における各端部に1つずつ設けられている。第2座面Hf2は、第1座面Hf1よりも第1方向の他方側に位置している。
図6(a)に示すように、第2部分112は、第1部分111の第3方向における他方側の端から第1方向の他方側に向けて延びている。第2部分112は、第1半導体レーザ10Yを保持する第1保持部112Aと、第2半導体レーザ10Mを保持する第2保持部112Bとを有する。第1保持部112Aおよび第2保持部112Bは、それぞれ、第3方向に貫通する孔と、孔の周縁から第3方向の他方側に延びる半円筒状の一対のリブとを有する。半導体レーザ10は、一対のリブ間に圧入されることで保持される。
第3部分113は、第1部分111から第1方向の一方側に向けて延びている。第3部分113は、第1部分111の第2方向における各端に1つずつ設けられている。第3部分113は、第1部分111の第3方向の他方側の端から所定範囲にわたって形成されている。第1部分111は、第3部分113よりも第3方向の一方側に突出している。
図6(b),(c)に示すように、第1ホルダ位置決め部114は、第1レーザホルダH11をフレームFに対して位置決めするための部分である。第1ホルダ位置決め部114は、第1部分111から第1方向の一方側に向けて延びている。第1ホルダ位置決め部114は、2つの第3部分113の間に位置し、2つの第3部分113に接続されている。第1ホルダ位置決め部114は、第1レーザホルダH11を第3方向に位置決めするための面114Aと、第1ホルダ位置決め部114を第1方向および第2方向に位置決めするための穴114Bとを有する。
図6(c)に示すように、フレームFは、第1接触部の一例としてのボスF51を有している。ボスF51は、第3方向の他方側に向けて凸となる円筒形状を有する。ボスF51は、第3方向において第1ホルダ位置決め部114の面114Aと接触する接触面F511と、穴114Bに嵌まる突起F512とを有する。突起F512は、接触面F511の中心から突出している。
突起F512の先端面の中心には、ネジNが挿入される穴F513(図7参照)が形成されている。第1ホルダ位置決め部114は、第3方向において、フレームFにネジNで固定されている。詳しくは、第1ホルダ位置決め部114は、ネジNの頭とボスF51の接触面F511との間で挟まれている。
図6(b)に示すように、第2ホルダ位置決め部115は、第1レーザホルダH11がボスF51を中心に回転するのを規制する部分である。第2ホルダ位置決め部115は、第2部分112の第1方向の他方側の端から第3方向の他方側に延びた後、第1方向の他方側に延びている。第2ホルダ位置決め部115は、第1レーザホルダH11の回転を規制するための溝115Aを有している。溝115Aは、第3方向に貫通するとともに、第1方向の他方側に開口する。
フレームFは、第2接触部の一例としての接触リブF52を有している。接触リブF52は、第1方向の一方側に向けて凸となるとともに、第3方向の他方側に向けて凸となる形状を有する(図7参照)。第1レーザホルダH11がフレームFに取り付けられた状態において、接触リブF52は、第2ホルダ位置決め部115の溝115A内に入っている。接触リブF52は、第2方向において、溝115Aと接触する。第2ホルダ位置決め部115とフレームFの第1方向の間には、熱膨張逃がすための隙間が形成されている。
第1ホルダ位置決め部114、第1保持部112A、第2保持部112Bおよび第2ホルダ位置決め部115は、第1方向の一方側から、この順で並んでいる。第1保持部112Aおよび第2保持部112Bは、第1方向において、第1ホルダ位置決め部114と第2ホルダ位置決め部115の間に位置する。また、前述した第1部分111は、第1方向において、第1保持部112Aと第1ホルダ位置決め部114の間に位置する。
そのため、各半導体レーザ10Y,10Mが第1レーザホルダH11に取り付けられた状態では、第1ホルダ位置決め部114、第1半導体レーザ10Y、第2半導体レーザ10Mおよび第2ホルダ位置決め部115は、各半導体レーザ10Y,10Mの配列方向において、この順に並ぶ。また、各半導体レーザ10Y,10Mが第1レーザホルダH11に取り付けられた状態において、各半導体レーザ10Y,10Mは、配列方向において、第1ホルダ位置決め部114と第2ホルダ位置決め部115の間に位置する。また、各半導体レーザ10Y,10Mが第1レーザホルダH11に取り付けられた状態において、第1半導体レーザ10Yは、配列方向において、第2半導体レーザ10Mと第1ホルダ位置決め部114の間に位置する。また、各半導体レーザ10Y,10Mが第1レーザホルダH11に取り付けられた状態において、第1部分111は、配列方向において、第1半導体レーザ10Yと第1ホルダ位置決め部114の間に位置する。
図7に示すように、フレームFは、前述したボスF51および接触リブF52を有する位置決め部F50を2つ有している。第2方向の一方側の位置決め部F50は、第1レーザホルダH11を位置決めし、第2方向の他方側の位置決め部F50は、第2レーザホルダH12を位置決めする。各ボスF51は、フレームFの第2ベース壁Fb2から第3方向の他方側に向けて突出している。各ボスF51は、第2方向に間隔を空けて並んでいる。
第2側壁F42は、各ボスF51に対して偏向器50とは反対側に位置している(図1参照)。第2側壁F42は、各開口絞り31Y,31M,31C,31Kおよび各ボスF51を外部に臨ませるための開口F421を有している。
開口F421は、第3方向に貫通するとともに、第1方向の一方側に開口している。開口F421の縁のうち第1方向の他方側の縁には、各接触リブF52が形成されている。各接触リブF52は、開口F421の縁から第1方向の一方側に突出する。
これにより、図8(a)に示すように、フレームFに他の部材が取り付けられていない状態において、開口絞り31Y,31M,31C,31Kと位置決め部F50は、第3方向から視認可能となっている。開口絞り31Y,31Mと、第2方向の一方側の位置決め部F50は、第3方向から見て、第1方向に沿った直線上に並んでいる。開口絞り31C,31Kと、第2方向の他方側の位置決め部F50は、第3方向から見て、第1方向に沿った直線上に並んでいる。
開口絞り31Y,31Mは、第1方向において、第2方向の一方側のボスF51と接触リブF52の間に位置する。開口絞り31C,31Kは、第1方向において、第2方向の他方側のボスF51と接触リブF52の間に位置する。
図8(b)に誇張して示すように、開口絞り31を形成する孔32は、集光レンズ40から遠い側の開口よりも集光レンズ40に近い側の開口が小さい。なお、開口絞り31は、孔32の集光レンズ40に近い側の開口である。
図9(a)に示すように、第1レンズホルダH21は、レンズ取付部211と、脚部212とを有する。レンズ取付部211は、第2カップリングレンズ20Mが取り付けられる部位である。レンズ取付部211は、円筒状であり、第3方向の一方側の端部に、第2カップリングレンズ20Mが嵌合により取り付けられている。レンズ取付部211は、脚部212に対して第3方向の一方側に突出している。
脚部212は、第1脚部212Aと、第2脚部212Bとを有する。第1脚部212Aおよび第2脚部212Bは、レンズ取付部211から第1方向の一方側に延びている。これにより、図9(b)に示すように、第1レンズホルダH21が第1レーザホルダH11に取り付けられた状態において、脚部212は、レンズ取付部211から第2座面Hf2に向けて延びている。第1脚部212Aおよび第2脚部212Bは、第2方向に離れている。第1脚部212Aおよび第2脚部212Bは、それぞれ、光硬化樹脂によって第2座面Hf2に固定されている。
第1レンズホルダH21の第1脚部212Aおよび第2脚部212Bは、第1半導体レーザ10Yからの光の光路を跨ぐように配置されている。これにより、第1半導体レーザ10Yから第1カップリングレンズ20Yへ進行する光は、第1脚部212Aと第2脚部212Bの間を通るようになっている。
次に、走査光学装置1の製造方法について説明する。まず、最初に、カップリングレンズ20のフレームFへの取付方法を説明し、最後にフレームFの成形方法を説明する。
図7に示すように、カップリングレンズ20をフレームFに取り付ける場合には、まず、半導体レーザ10を保持した状態のレーザホルダH11,H12をフレームFにネジNで取り付ける。その後、図10(a),(b)に示す第1接着工程を行った後、図10(c),(d)に示す第2接着工程を行う。
図10(a)に示すように、第1接着工程では、まず、第1カップリングレンズ20Yを第2方向から挟む治具Jを用いて、第1カップリングレンズ20Yを把持する。次いで、第1カップリングレンズ20Yと第1レーザホルダH11の第1座面Hf1との間に未硬化状態の光硬化樹脂Pを配置する。なお、図では、第1レーザホルダH11の第1座面Hf1に光硬化樹脂Pを塗布した後に第1カップリングレンズ20Yを第1座面Hf1に近づける例を示す。
次に、治具Jを第1方向の一方側に移動させることで、第1カップリングレンズ20Yを第1方向の他方側から第1座面Hf1に近づけていき、第1カップリングレンズ20Yと第1座面Hf1の間で光硬化樹脂Pを挟む。その後、治具Jを第1方向、第2方向、第3方向に動かすことで、第1半導体レーザ10Yに対して第1カップリングレンズ20Yの位置を調整する。
位置の調整後、光硬化樹脂Pに光を当てることで、図10(b)に示すように、第1カップリングレンズ20Yを第1レーザホルダH11の第1座面Hf1に接着固定する。第4カップリングレンズ20Kについても、第1カップリングレンズ20Yの取付方法と同じ方法で、第2レーザホルダH12に接着固定する。本実施形態では、光硬化樹脂Pは紫外線硬化樹脂であり、硬化させるための光は紫外線である。
図10(c)に示すように、第2接着工程では、まず、第2カップリングレンズ20Mを保持した状態の第1レンズホルダH21を、治具Jによって第2方向から挟んで把持する。次いで、第1レンズホルダH21と第1レーザホルダH11の第2座面Hf2との間に未硬化状態の光硬化樹脂Pを配置する。なお、図では、第1レーザホルダH11の第2座面Hf2に光硬化樹脂Pを塗布した後に第1レンズホルダH21を第2座面Hf2に近づける例を示す。
次に、治具Jを第1方向の一方側に移動させることで、第1レンズホルダH21を第1方向の他方側から第2座面Hf2に近づけていき、第1レンズホルダH21と第2座面Hf2の間で光硬化樹脂Pを挟む。その後、治具Jを第1方向、第2方向、第3方向に動かすことで、第2半導体レーザ10Mに対して第2カップリングレンズ20Mの位置を調整する。
位置の調整後、光硬化樹脂Pに光を当てることで、図10(d)に示すように、第1レンズホルダH21を第1レーザホルダH11の第2座面Hf2に接着固定する。この際、光硬化樹脂Pを硬化させるための光を、透明な第1レンズホルダH21を通して光硬化樹脂Pに当てることができるので、光硬化樹脂Pの全体を確実に硬化させることができる。第3カップリングレンズ20Cについても、第2カップリングレンズ20Mの取付方法と同じ方法で、第2レンズホルダH22を介して第2レーザホルダH12に固定する。
図12に示すように、フレームFの成形方法では、第1型M1と、第2型M2と、入子M3とを有する射出成型用の金型Mを用いて、フレームFを射出成形することで、各開口絞り31と位置決め部F50をフレームFに一体に形成している。第1型M1は、第1方向におけるフレームFの一方の面を形成する型である。第2型M2は、第1方向におけるフレームFの他方の面を形成する型である。第1型M1および第2型M2の少なくとも一方は、第1方向に移動可能となっている。
入子M3は、フレームFの位置決め部F50と開口絞り31を形成するための型である。入子M3は、第3方向に移動可能となっている。
図11に示すように、入子M3は、第1造形面M31と、2つの第2造形面M32,M33とを一体に有している。第1造形面M31は、4つの開口絞り31を形成するための面である。第1造形面M31は、4つの開口絞り31、詳しくは4つの孔32(図8参照)を形成するための4つの突起M311を有している。突起M311は、第3方向に投影したときの先端部の面積が、第1造形面M31に近い部分の断面積よりも小さく構成されている。これにより、孔32の集光レンズ40に近い側の開口を小さく形成することが可能であるとともに、入子M3を、第3方向に移動させてフレームFから離すことが容易となる。
第2造形面M32は、2つのボスF51を形成するための面である。第2造形面M32は、2つのボスF51を形成するための2つの凹部M321を有している。第2造形面M33は、2つの接触リブF52(図8参照)を形成するための面である。第2造形面M33は、2つの接触リブF52を形成するための2つの凹部M331を有している。
フレームFの成形方法は、第1工程と、第2工程と、第3工程とを有する。
図12に示すように、第1工程では、第1型M1、第2型M2および入子M3を組み合わせた状態の金型Mに樹脂を注入することで、フレームFを形成する。
図12に示すように、第1工程では、第1型M1、第2型M2および入子M3を組み合わせた状態の金型Mに樹脂を注入することで、フレームFを形成する。
第2工程では、フレームFの形成後に、第1型M1および第2型M2の少なくとも一方を、第1方向に移動させて、フレームFから離す。第3工程では、フレームFの形成後に、入子M3を、第3方向に移動させて、フレームFから離す。以上のような工程を経ることで、各開口絞り31と位置決め部F50をフレームFに一体に形成することができる。
以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
第1方向の他方側から第1カップリングレンズ20Yを第1座面Hf1に取り付けた後、第2カップリングレンズ20Mを保持する第1レンズホルダH21を第1方向の他方側から第2座面Hf2に取り付けることができるので、複数のカップリングレンズ20を同一方向から取り付けることができ、製造工程が複雑化するのを抑制できる。
第1方向の他方側から第1カップリングレンズ20Yを第1座面Hf1に取り付けた後、第2カップリングレンズ20Mを保持する第1レンズホルダH21を第1方向の他方側から第2座面Hf2に取り付けることができるので、複数のカップリングレンズ20を同一方向から取り付けることができ、製造工程が複雑化するのを抑制できる。
第1レンズホルダH21がレンズ取付部211から延びる脚部212を有するので、レンズ取付部211が第1カップリングレンズ20Yと干渉するのを抑制することができる。
第1レンズホルダH21の2つの脚部212A,212Bが第1レーザホルダH11に固定されるので、第2カップリングレンズ20Mを第1レンズホルダH21で安定して保持することができる。
第1レンズホルダH21を第1レーザホルダH11に固定する際に、透明な第1レンズホルダH21に光を通して光硬化樹脂Pを硬化させることができるので、第1レンズホルダH21の第1レーザホルダH11への固定を容易に行うことができる。
第1半導体レーザ10Yを保持する第2部分112と第1カップリングレンズ20Yを固定する座面Hfとを一体化するので、第1半導体レーザ10Yに対する第1カップリングレンズ20Yの位置精度を向上させることができる。
第1レーザホルダH11と第1レンズホルダH21がともに樹脂からなることで、第1レーザホルダH11と第1レンズホルダH21の線膨張率を揃えることができるので、第1レーザホルダH11と第1レンズホルダH21が熱膨張したときに第1カップリングレンズ20Yと第2カップリングレンズ20Mの位置がずれるのを抑えることができる。また、第1レーザホルダH11と第1レンズホルダH21の線膨張率を利用して、温度変動に伴う第1カップリングレンズ20Yおよび第2カップリングレンズ20Mの屈折パワー、回折パワーの変化を補償する構成とすることができる。
各ホルダ位置決め部114,115と各半導体レーザ10Y,10Mが配列方向に並ぶので、公差の管理を容易にすることができる。
第1半導体レーザ10Yと第2半導体レーザ10Mが副走査方向に配列されるので、異なる像面を露光する第1半導体レーザ10Yと第2半導体レーザ10Mを、1つの第1レーザホルダH11に取り付けることができる。
フレームFが、第3方向において第1ホルダ位置決め部114と接触するボスF51を有するので、フレームFに対して第1レーザホルダH11を第3方向に位置決めすることができる。
フレームFが、第2方向において第2ホルダ位置決め部115と接触する接触リブF52を有するので、フレームFに対して第1レーザホルダH11が回動するのを抑えることができる。
第1カップリングレンズ20Yが光硬化樹脂によって座面Hfに固定されるので、第1カップリングレンズ20Yを第1半導体レーザ10Yに対して調整した後に光硬化樹脂に光を当てることで、位置調整された第1カップリングレンズ20Yを座面Hfに固定することができる。
第1部分111が、第1方向におけるフレームFとの間に隙間を空けて配置されるので、座面Hfが、フレームFと第1レーザホルダH11の互いの公差の影響を受けない。
第1レーザホルダH11が樹脂からなるので、第1レーザホルダH11の形状の自由度を高くすることができるとともに、線膨張率の設定範囲を広くすることができる。
開口絞り31と位置決め部F50を同じ入子M3で形成するので、開口絞り31と位置決め部F50の位置精度を向上させることができる。
開口絞り31を形成する孔32を、集光レンズ40から遠い側の開口よりも集光レンズ40に近い側の開口が小さくなるように形成するので、集光レンズ40に近い開口である開口絞り31の大きさを、基準の大きさにすることができる。
第2側壁F42を設けることによりフレームFの剛性を高めることができるとともに、第2側壁F42に開口F421を形成することで開口絞り31と位置決め部F50を同じ入子M3で形成することができる。
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。
前記実施形態では、第1保持部材をレーザホルダとしたが、本発明はこれに限定されず、第1保持部材は、例えば走査光学装置のフレームであってもよい。この場合、半導体レーザは、フレームに取り付けられるレーザホルダで保持されていてもよいし、フレームで保持されていてもよい。
前記実施形態では、第2保持部材を、第1保持部材の座面に光硬化樹脂によって固定したが、本発明はこれに限定されず、例えば、第2保持部材を、第1保持部材の座面以外の部分に光硬化樹脂によって固定してもよい。また、第2保持部材の脚の数は、1または3つ以上であってもよい。
前記実施形態では、光硬化樹脂を用いてカップリングレンズ等を座面に固定したが、本発明はこれに限定されず、例えば、光硬化樹脂以外の接着剤を用いてカップリングレンズ等を座面に固定してもよい。
前記実施形態では、第1レンズホルダおよび第2レンズホルダを透明な樹脂で構成したが、本発明はこれに限定されず、透明な樹脂以外の光硬化樹脂を硬化させるための光が通過する材料を用いることが可能である。また、第1レンズホルダと第2座面の間、第2レンズホルダと第2座面との間に光が到達可能な構造を設けてもよい。
前記実施形態では、位置決め部を凸形状としたが、本発明はこれに限定されず、位置決め部は、光軸方向に凹となる形状であってもよい。
前記実施形態では、第1接触部をボスとし、ボスが入る穴を第1ホルダ位置決め部に形成したが、本発明はこれに限定されず、第1ホルダ位置決め部をボスとし、ボスが入る穴を第1接触部に形成してもよい。
半導体レーザ10は、複数の発光点を有する構成としてもよい。これにより半導体レーザ10からの複数の光が、1つのカップリングレンズ20によって複数のビームに変換され、複数のビームが対応する走査光学系Loによって感光ドラム200の表面に結像されるよう構成してもよい。このように構成した場合、前記実施形態のビームBY,BM,BC,BKがそれぞれ複数のビームを含む構成となる。
前記した実施形態および変形例で説明した各要素を、任意に組み合わせて実施してもよい。
1 走査光学装置
10Y 第1半導体レーザ
10M 第2半導体レーザ
20Y 第1カップリングレンズ
20M 第2カップリングレンズ
51 ポリゴンミラー
H11 第1レーザホルダ
H21 第1レンズホルダ
Hf 座面
P 光硬化樹脂
X1 回転軸線
10Y 第1半導体レーザ
10M 第2半導体レーザ
20Y 第1カップリングレンズ
20M 第2カップリングレンズ
51 ポリゴンミラー
H11 第1レーザホルダ
H21 第1レンズホルダ
Hf 座面
P 光硬化樹脂
X1 回転軸線
Claims (11)
- 光を出射する第1半導体レーザと、
光を出射する第2半導体レーザと、
前記第1半導体レーザからの光をビームに変換する第1カップリングレンズと、
前記第2半導体レーザからの光をビームに変換する第2カップリングレンズと、
前記第1カップリングレンズからのビームおよび前記第2カップリングレンズからのビームを偏向するポリゴンミラーと、
前記第1カップリングレンズが光硬化樹脂によって固定された座面を有し、前記第1カップリングレンズを保持する第1保持部材と、
前記第2カップリングレンズを保持する第2保持部材と、を備え、
前記第2半導体レーザは、前記第1半導体レーザに対して前記ポリゴンミラーの回転軸線方向に並び、
前記第2保持部材は、前記第2カップリングレンズを、前記第1カップリングレンズに対して前記回転軸線方向に並んだ位置に保持し、かつ、前記第1保持部材に光硬化樹脂によって固定されていることを特徴とする走査光学装置。 - 前記座面は、前記回転軸線方向に直交する平面であることを特徴とする請求項1に記載の走査光学装置。
- 前記第2保持部材は、
前記第2カップリングレンズが取り付けられるレンズ取付部と、
前記レンズ取付部から前記座面に向けて延びる脚部と、を有し、
前記脚部は、光硬化樹脂によって前記座面に固定されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の走査光学装置。 - 前記脚部は、
第1脚部と、
前記第1脚部から、前記回転軸線方向と前記第1半導体レーザの光軸方向とに直交した直交方向に離れた第2脚部と、を有し、
前記第1半導体レーザから前記第1カップリングレンズへ進行する光は、前記第1脚部と前記第2脚部の間を通ることを特徴とする請求項3に記載の走査光学装置。 - 前記第2保持部材は、光硬化樹脂を硬化するための光が透過可能な材料からなることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の走査光学装置。
- 前記第1保持部材は、
前記座面を有する第1部分と、
前記第1部分から前記回転軸線方向に延びる第2部分であって、前記第1半導体レーザおよび前記第2半導体レーザを保持する第2部分と、を有することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の走査光学装置。 - 前記第1保持部材および前記第2保持部材は、樹脂からなることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の走査光学装置。
- 光を出射する第1半導体レーザと、
光を出射する第2半導体レーザと、
前記第1半導体レーザからの光をビームに変換する第1カップリングレンズと、
前記第2半導体レーザからの光をビームに変換する第2カップリングレンズと、
前記第1カップリングレンズからのビームおよび前記第2カップリングレンズからのビームを偏向するポリゴンミラーと、
前記第1カップリングレンズが固定された座面を有し、前記第1カップリングレンズを保持する第1保持部材と、
前記第2カップリングレンズを保持する第2保持部材と、を備え、
前記第2半導体レーザは、前記第1半導体レーザに対して前記ポリゴンミラーの回転軸線方向に並び、
前記第2保持部材は、前記第2カップリングレンズを、前記第1カップリングレンズに対して前記回転軸線方向に並んだ位置に保持する走査光学装置の製造方法であって、
前記第1半導体レーザに対して前記第1カップリングレンズの位置を調整し、前記第1カップリングレンズを前記第1保持部材の前記座面に接着固定する第1接着工程と、
前記第2半導体レーザに対して前記第2カップリングレンズの位置を調整し、前記第2カップリングレンズが取り付けられた前記第2保持部材を前記第1保持部材に接着固定する第2接着工程と、備えることを特徴とする走査光学装置の製造方法。 - 前記第1接着工程において、
前記第1カップリングレンズと前記座面との間に光硬化樹脂を配置し、
前記第1カップリングレンズの位置調整を行った後、光硬化樹脂に光を当てることで前記第1カップリングレンズを前記座面に接着固定し、
前記第2接着工程において、
前記第2保持部材と前記第1保持部材との間に光硬化樹脂を配置し、
前記第2カップリングレンズの位置調整を行った後、光硬化樹脂に光を当てることで前記第2保持部材を前記第1保持部材に接着固定することを特徴とする請求項8に記載の走査光学装置の製造方法。 - 前記第1半導体レーザの光軸方向および前記回転軸線方向に直交した直交方向に前記第1カップリングレンズを挟む治具を用いて、前記第1カップリングレンズの位置調整を行うことを特徴とする請求項8または請求項9に記載の走査光学装置の製造方法。
- 前記治具で前記第2保持部材を前記直交方向から挟んで、前記第2カップリングレンズの位置調整を行うことを特徴とする請求項10に記載の走査光学装置の製造方法。
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