JP2023083744A - 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付可能とすることで、製造工程が複雑化するのを抑制すること。【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を有する偏向器と、偏向器が固定されるフレームF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第1座面Hf1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が光硬化樹脂Pによって固定される第2座面Hf21を有する第2保持部材(レンズホルダH2)を備える。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、フレームFに固定されている。【選択図】図12
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を有する偏向器と、前記偏向器が固定されるフレームと、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第1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が光硬化樹脂によって固定された第2座面を有し、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、前記フレームに固定されている。
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、前記フレームに固定されている。
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保持部材をフレームに取り付け、その後、所定方向から第2カップリングレンズを第2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座面および前記第2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座面を有するベース部と、前記ベース部から前記第2座面の反対側に向けて延びる脚部と、を有し、前記脚部は、前記フレームに固定されていてもよい。
この構成によれば、第2保持部材がベース部から延びる脚部を有するので、ベース部が第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つの脚部がフレームに固定されるので、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1保持部材は、前記第1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第1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、前記フレームは、前記第1保持部材を第1所定方向に位置決めする第1位置決め面と、前記第2保持部材を前記第1所定方向に位置決めする第2規制部と、を有し、前記第2規制部は、前記第1位置決め面を含む第1平面と交差してもよい。
この構成によれば、第1所定方向において第2規制部が第1位置決め面と略同じ位置に配置されるので、第1所定方向への各保持部材の熱膨張の影響を軽減することができる。
また、前記フレームは、前記第1保持部材を第2所定方向に位置決めする第1規制部と、前記第2保持部材を前記第2所定方向に位置決めする第2位置決め面と、を有し、前記第1規制部は、前記第2位置決め面を含む第2平面と交差してもよい。
この構成によれば、第2所定方向において第1規制部が第2位置決め面と略同じ位置に配置されるので、第2所定方向への各保持部材の熱膨張の影響を軽減することができる。
また、前記第2保持部材は、前記フレームにネジで固定されていてもよい。
また、前記走査光学装置は、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する直交方向において前記第2半導体レーザと並ぶ第3半導体レーザと、前記直交方向において前記第1半導体レーザと並び、かつ、前記回転軸線方向において前記第3半導体レーザと並ぶ第4半導体レーザと、前記第3半導体レーザからの光をビームに変換する第3カップリングレンズと、前記第4半導体レーザからの光をビームに変換する第4カップリングレンズと、をさらに備え、前記第3カップリングレンズは、前記第2座面に光硬化樹脂によって固定されていてもよい。
この構成によれば、第2保持部材の第2座面に第2カップリングレンズと第3カップリングレンズを固定するので、例えば、第2保持部材とは別の部材に第3カップリングレンズを固定する構造と比べ、部品点数を削減することができる。
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を有する偏向器と、前記偏向器が固定されるフレームと、前記第1カップリングレンズが固定された第1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が固定された第2座面を有し、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、前記フレームに固定されてい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保持部材の前記第1座面に接着固定する第1接着工程と、前記第2保持部材を前記フレームに取り付ける取付工程と、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を前記第2保持部材の前記第2座面に接着固定する第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保持部材の前記第1座面に接着固定する第1接着工程と、前記第2保持部材を前記フレームに取り付ける取付工程と、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を前記第2保持部材の前記第2座面に接着固定する第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保持部材をフレームに取り付け、その後、所定方向から第2カップリングレンズを第2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第1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第1座面に接着固定し、前記第2接着工程において、前記第2カップリングレンズと前記第2座面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カップリングレンズを前記第2座面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カップリングレンズ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レンズホルダH2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およびレンズホルダH2は、樹脂からなっている。
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。
レンズホルダH2は、第2カップリングレンズ20Mおよび第3カップリングレンズ20Cを保持する部材である。具体的には、レンズホルダH2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。また、レンズホルダH2は、第3カップリングレンズ20Cを、第4カップリングレンズ20Kに対して第1方向に並んだ位置に保持する。
レンズホルダH2は、ネジN1によってフレームFの第2ベース壁Fb2に固定されている。レンズホルダH2は、第1方向の他方側から第2ベース壁Fb2に取付可能となっている。レンズホルダH2の構造については、後で詳述する。
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、第1座面Hf1を有する。第1座面Hf1は、第1方向に直交する平面である。第1座面Hf1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。
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ボスF51を有している。第1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。第1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と接触する第1位置決め面F511と、穴114Bに嵌まる突起F512とを有する。第1位置決め面F511は、第1レーザホルダH11を、第1所定方向の一例としての第3方向に位置決めするための面である。突起F512は、第1規制部の一例であり、第1レーザホルダH11を、第2所定方向の一例としての第1方向と、第2方向とに位置決めするための部位である。突起F512は、第1位置決め面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の頭と第1ボスF51の第1位置決め面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が第1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、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、前述した第1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。各第1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。各第1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、各第1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および各第1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。
図8に示すように、レンズホルダH2は、ベース部H21と、脚部H22とを有する。ベース部H21は、2つの第2座面Hf21,Hf22を有する。2つの第2座面Hf21,Hf22は、第2方向に間隔を空けて並んでいる。第2方向の一方側の第2座面Hf21は、第2カップリングレンズ20Mが光硬化樹脂によって固定される座面である。第2方向の他方側の第2座面Hf22は、第3カップリングレンズ20Cが光硬化樹脂によって固定される座面である。2つの第2座面Hf21,Hf22は、第1方向に直交する平面である。ベース部H21は、脚部H22に対して第3方向の一方側に突出している。ベース部H21は、第1カップリングレンズ20Yおよび第4カップリングレンズ20Kを第1方向の他方側から覆っている(図2参照)。
脚部H22は、第1脚部H22Aと、第2脚部H22Bとを有する。第1脚部H22Aおよび第2脚部H22Bは、第2方向に離れている。第1脚部H22Aおよび第2脚部H22Bは、ベース部H21から第1方向の一方側に延びている。言い換えると、第1脚部H22Aおよび第2脚部H22Bは、ベース部H21から第2座面Hf21,Hf22の反対側に向けて延びている。また、第1脚部H22Aおよび第2脚部H22Bは、ベース部H21から第1方向の一方側に延びた後、互いに離れる方向に延びている。
2つの第2座面Hf21,Hf22は、第2方向において、第1脚部H22Aと第2脚部H22Bの間に位置する。図2に示すように、第1脚部H22Aおよび第2脚部H22Bは、それぞれ、ネジN1によってフレームFの第2ベース壁Fb2に固定されている。
レンズホルダH2の第1脚部H22Aおよび第2脚部H22Bは、第1半導体レーザ10Yおよび第4半導体レーザ10K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へ進行する光と、第4半導体レーザ10Kから第4カップリングレンズ20Kへ進行する光は、第1脚部H22Aと第2脚部H22Bの間を通るようになっている。
第1脚部H22Aおよび第2脚部H22Bは、それぞれ、レンズホルダH2を第1方向に位置決めするための面H23と、レンズホルダH2を第3方向に位置決めするための穴H24とを有する。
図9および図10に示すように、フレームFの第2ベース壁Fb2は、レンズホルダH2を第1方向に位置決めするための第2位置決め面F61と、レンズホルダH2を第3方向に位置決めするための円筒状の第2ボスF62とを2つずつ有している。第2位置決め面F61は、第1方向の他方側を向いている。レンズホルダH2をフレームFに取り付けた状態において、第2位置決め面F61は、レンズホルダH2の面H23と接触する。
第2ボスF62は、第2規制部の一例であり、第2位置決め面F61から第1方向の他方側に突出している。レンズホルダH2をフレームFに取り付けた状態において、第2ボスF62は、レンズホルダH2の穴H24に嵌まる。
第2ボスF62の先端面の中心には、ネジN1が挿入される穴F621が形成されている。レンズホルダH2をフレームFに取り付けた状態において、脚部H22の先端部は、ネジN1の頭と第2位置決め面F61との間で挟まれている(図12(a),(b)参照)。
図9に示すように、第2ボスF62および第2位置決め面F61は、前述した第1位置決め面F511を含む第1平面PF1と交差している。詳しくは、第1平面PF1は、第1位置決め面F511を延長したような平面であり、第1位置決め面F511と平行、かつ、第1位置決め面F511を通っている。本実施形態では、第2位置決め面F61は、第1平面PF1と直交している。また、第1平面PF1は、第2ボスF62の中心を通っている。
図10に示すように、第1ボスF51の突起F512と第1位置決め面F511は、第2位置決め面F61を含む第2平面PF2と交差している。詳しくは、第2平面PF2は、第2位置決め面F61を延長したような平面であり、第2位置決め面F61と平行、かつ、第2位置決め面F61を通っている。本実施形態では、第1位置決め面F511は、第2平面PF2と直交している。また、第2平面PF2は、第1ボスF51の中心を通っている。
次に、走査光学装置1の製造方法について説明する。詳しくは、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11(a),(b)に示す第1接着工程を行った後、図12(a),(b)に示す取付工程を行い、その後、図12(b),(c)に示す第2接着工程を行う。
図11(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11(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12(a),(b)に示すように、取付工程では、レンズホルダH2をフレームFにネジN1で取り付ける。レンズホルダH2の取付とネジN1の締結は、作業者の手によって行ってもよいし、専用のマシンによって行ってもよい。
図12(b)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、治具Jによって第2方向から挟んで把持する。次いで、第2カップリングレンズ20MとレンズホルダH2の第2座面Hf21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、レンズホルダH2の第2座面Hf21に光硬化樹脂Pを塗布した後に第2カップリングレンズ20Mを第2座面Hf21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2カップリングレンズ20Mを第1方向の他方側から第2座面Hf21に近づけていき、第2カップリングレンズ20Mと第2座面Hf21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12(c)に示すように、第2カップリングレンズ20MをレンズホルダH2の第2座面Hf21に接着固定する。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、レンズホルダH2の第2座面Hf22に接着固定する。
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。
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るので、製造工程が複雑化するのを抑制できる。
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るので、製造工程が複雑化するのを抑制できる。
レンズホルダH2がベース部H21から延びる脚部H22を有するので、ベース部H21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。
レンズホルダH2の2つの脚部H22A,H22BがフレームFに固定されるので、第2カップリングレンズ20MをレンズホルダH2で安定して保持することができる。
第1半導体レーザ10Yを保持する部分と第1カップリングレンズ20Yを固定する第1座面Hf1とを一体化したので、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2ボスF62が第1平面PF1と交差することで、第3方向において第2ボスF62と第1位置決め面F511が略同じ位置に配置されるので、第3方向への各ホルダH11,H12,H2の熱膨張の影響を軽減することができる。
また、前記フレームは、前記第1保持部材を第2所定方向に位置決めする第1規制部と、前記第2保持部材を前記第2所定方向に位置決めする第2位置決め面と、を有し、前記第1規制部は、前記第2位置決め面を含む第2平面と交差してもよい。
第1ボスF51の突起F512が第2平面PF2と交差することで、第1方向において突起F512と第2位置決め面F61が略同じ位置に配置されるので、第1方向への各ホルダH11,H12,H2の熱膨張の影響を軽減することができる。
レンズホルダH2の第2座面Hf21,Hf22に第2カップリングレンズ20Mと第3カップリングレンズ20Cを固定するので、例えば、第2カップリングレンズを保持する部材とは別の部材に第3カップリングレンズを固定する構造と比べ、部品点数を削減することができる。
第1レーザホルダH11、第2レーザホルダH12およびレンズホルダH2がいずれも樹脂からなることで、第1レーザホルダH11、第2レーザホルダH12およびレンズホルダH2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、第2レーザホルダH12およびレンズホルダH2が熱膨張したときに4つのカップリングレンズ20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、第2レーザホルダH12およびレンズホルダH2の線膨張率を利用して、温度変動に伴う4つのカップリングレンズ20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。
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2保持部材のフレームへの固定方法は、前記実施形態のようなネジに限らず、例えば、接着剤や嵌合などにより固定してもよい。
第1座面および第2座面の向きは、前記実施形態に限定されず、第1座面および第2座面は、例えば第2方向に直交していてもよい。
前記実施形態では、第1規制部として突起F512、第2規制部として第2ボスF62を例示したが、本発明はこれに限定されず、各規制部は、凹部や穴であってもよい。また、第1所定方向および第2所定方向は、前記実施形態と異なる方向であってもよい。
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。
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。
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
50 偏向器
51 ポリゴンミラー
F フレーム
H2 レンズホルダ
H11 第1レーザホルダ
Hf1 第1座面
Hf21 第2座面
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
50 偏向器
51 ポリゴンミラー
F フレーム
H2 レンズホルダ
H11 第1レーザホルダ
Hf1 第1座面
Hf21 第2座面
X1 回転軸線
Claims (13)
- 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を有する偏向器と、
前記偏向器が固定されるフレームと、
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第1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が光硬化樹脂によって固定された第2座面を有し、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、前記フレームに固定されていることを特徴とする走査光学装置。 - 前記第1座面および前記第2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座面を有するベース部と、
前記ベース部から前記第2座面の反対側に向けて延びる脚部と、を有し、
前記脚部は、前記フレームに固定され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1保持部材は、
前記第1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4のいずれか1項に記載の走査光学装置。 - 前記フレームは、
前記第1保持部材を第1所定方向に位置決めする第1位置決め面と、
前記第2保持部材を前記第1所定方向に位置決めする第2規制部と、を有し、
前記第2規制部は、前記第1位置決め面を含む第1平面と交差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。 - 前記フレームは、
前記第1保持部材を第2所定方向に位置決めする第1規制部と、
前記第2保持部材を前記第2所定方向に位置決めする第2位置決め面と、を有し、
前記第1規制部は、前記第2位置決め面を含む第2平面と交差す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。 - 前記第2保持部材は、前記フレームにネジで固定されていることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の走査光学装置。
- 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する直交方向において前記第2半導体レーザと並ぶ第3半導体レーザと、
前記直交方向において前記第1半導体レーザと並び、かつ、前記回転軸線方向において前記第3半導体レーザと並ぶ第4半導体レーザと、
前記第3半導体レーザからの光をビームに変換する第3カップリングレンズと、
前記第4半導体レーザからの光をビームに変換する第4カップリングレンズと、をさらに備え、
前記第3カップリングレンズは、前記第2座面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請求項1から請求項8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を有する偏向器と、
前記偏向器が固定されるフレームと、
前記第1カップリングレンズが固定された第1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が固定された第2座面を有し、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、前記フレームに固定されてい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保持部材の前記第1座面に接着固定する第1接着工程と、
前記第2保持部材を前記フレームに取り付ける取付工程と、
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を前記第2保持部材の前記第2座面に接着固定する第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第1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第1座面に接着固定し、
前記第2接着工程において、
前記第2カップリングレンズと前記第2座面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カップリングレンズを前記第2座面に接着固定する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。 - 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10または請求項11に記載の走査光学装置の製造方法。
- 前記治具で前記第2カップリングレンズ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12に記載の走査光学装置の製造方法。
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