(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束を発生する光源部と、光源部からの光束を線状に結像させる第一の結像光学系と、結像位置付近に反射面を有する回転多面鏡と、回転多面鏡で偏向された光束を被走査体に結像する第二の光学系とが、光学箱に配設される光走査装置において、
前記光源部は、
光学箱に固定され、軸線が前記第１の光学系の光軸と一致する筒状の保持部材と、
前記保持部材にスライド可能に挿入されるとともに、該保持部材の軸線回りに位置決めされ、光源の光軸が保持部材の軸線と一致するとともに、端面から光源の発光点までの光軸上の距離が一定となるように、光源が位置決め固定された支持部材と、
前記支持部材を光源の光軸方向に位置決めして前記保持部材に固定する固定手段と、
を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記支持部材の外周面に形成された嵌合部と、
前記保持部材の内周面に形成された被嵌合と、
を嵌合させて、
前記光源を光軸回りに位置決めすることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記固定手段が、前記保持部材の一端に設けられ前記支持部材を保持部材内へ押圧する弾性部材と、
前記保持部材の他端に設けられ、保持部材と螺合して前記支持部材を保持部材内に押し込む締結手段と、
で構成され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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光走査装置に係わり、一層詳細には光源である半導体レーザユニットの着脱を容易にした光走査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、レーザビームを走査して画像の記録を行なうレ−ザビームプリンタやディジタル複写機などの画像記録装置が広く使用されている。以下、従来の画像記録装置に用いられる光走査装置について概略説明する。
【０００３】
光走査装置では、半導体レーザユニットから出射されたレーザビームが第１結像光学系を介して回転多面鏡の反射面近傍に線状に結像されると共に、回転多面鏡の反射面によって反射されたレーザビームが、第２結像光学系を介して感光体の被走査面に走査露光するように構成されたものである。
【０００４】
このような光走査装置を内蔵するレーザビームプリンタやディジタル複写機などの画像記録装置には、光源として半導体レーザが用いられている。半導体レーザは、一般的に静電気、過電流等に非常に弱く、保護回路を備えているレーザビームプリンタ等においても光走査装置の他の部品よりも故障率、劣化率等が高い。
【０００５】
半導体レーザが故障した場合、半導体レーザユニットだけを光学箱から取り外し、交換すると、光学箱内において半導体レーザと他の光学部品との光軸合わせや焦点位置合わせを再度行わなければならない。この煩雑さを避けるために、光走査装置が配設された光学箱自体の交換を行う。
【０００６】
したがって、半導体レーザの故障にも拘わらず交換の必要の無い光学部品も交換しなければならないという問題があった。
【０００７】
このような問題を解決するために、半導体レーザあるいは半導体レーザユニットのみを簡便に位置決め（交換）する提案が既に行われている。
【０００８】
半導体レ−ザユニットの装着に関しては、例えば、特開平８−８２７５９号公報に開示されている。
【０００９】
図９に示すように、光学箱１００の側壁１００ａの取付孔１０２に挿入された半導体レーザ１０４は、台座１０６上に配設されたコリメータレンズ１０８の光軸と一致するように、ＸＹ平面上を移動調節させて接着剤１１０で側壁１００ａに固定される。
【００１０】
コリメータレンズ１０８と半導体レーザ１０４の焦点距離（光軸方向：Ｚ方向）の調整は、コリメータレンズ１０８を台座１０６上で光軸方向に平行移動することにより行う。
【００１１】
他の実施例として、図８に示すように、図示しない半導体レーザが装着された回路基板１１２が光学箱１００の側壁１００ａに固定され、半導体レーザが図示しない取付孔１０２（図９参照）に装着されたものがある。この装着の際に、図９の場合と同様にして回路基板１１２をＸＹ平面上で移動調節することにより、半導体レーザの光軸とコリメータレンズ１０８の光軸とを一致させる。
【００１２】
一方、半導体レーザユニットの着脱を容易にしたものが特開平５−２１０２８４号公報に開示されている。
【００１３】
図１０に示すように、この構成では、半導体レーザユニットｌ２４の位置決め突起部１２６を光学箱の側壁１２０に形成された位置決め穴１２２に嵌合密着させることにより、光軸合わせの調節を行う。そして、ネジ１２８を半導体レーザユニット１２４の孔部１３０に挿通させて光学箱側面１２０のネジ穴１３２に螺入することによって半導体レーザユニット１２４を光学箱側面１２０に簡単に装着できると共に、半導体レーザユニット１２４の取り外しも容易にできるとしている。
【００１４】
また、図１１に示すように、半導体レーザユニット１２４は、その背面に装着されている駆動プリント板１３４が取付ネジ１３６によって簡単に着脱できるため、半導体レーザユニット１２４に格納されている半導体レーザ１３８のみを取り出すことも可能である。
【００１５】
このように、半導体レーザユニット１２４は、位置決め突起部１２６を光学箱側面１２０の位置決め穴１２２に嵌合密着させることにより、半導体レーザユニット１２４の位置決めが簡単にできる。しかも、ネジ１２８によって、半導体レーザユニット１２４を簡単に着脱（交換）することができる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平８−０８２７５９号公報に開示された従来技術では、図９に示すように、光学箱１００における光軸調整を半導体レ−ザ１０４、もしくは半導体レーザ１０４が装着された回路基板１１２（図８参照）のＸＹ平面上の移動によって行なっているため、半導体レ−ザ１０４を交換すると、光学箱１００における光軸調整が再度必要となり容易に交換ができないという問題点がある。
【００１７】
また、特開平５−２１０２８４号公報で開示された従来技術では、図１０に示すように、被走査体の主副走査方向の位置決め（光軸合わせ）に関しては前記位置決め穴１２２で規制されるが、光軸回りについては規制されない。
【００１８】
すなわち、図１２のように仮に半導体レーザユニット１２４の孔部１３０の内径と取付ネジ１２８の外径の差（ガタ分）ａが０・５ｍｍ、取付ネジ中心と位置決め穴中心の距離ｄを１５ｍｍとした場合に、θ＝ｔａｎ-1（（０．５／１５）＝１．９（度）となり、半導体レーザユニット１２４から出射されたビームは光軸回りにθ＝１．９度傾いたビ−ムとなり、被走査面上でのスポットサイズの悪化により画質劣化等の間題が発生する。
【００１９】
また、半導体レーザ１３８を半導体レーザユニット１２４の内部で位置決めする方法については当該公報では何も言及されていない。半導体レーザユニット１２４内部で半導体レーザ１３８の位置がずれた（半導体レーザ１３８とコリメータレンズの光軸がずれた）場合、光学箱内において光路移動が生じてしまい、光学部品のアパチャー外れ等が起こり面質劣化等の間題が発生する。
【００２０】
このように、従来の技術においては、光学箱上で光軸調整を行うため交換が煩雑であるか、あるいは半導体レーザユニットの位置決めが不十分であるため、半導体レ−ザユニットを正確に位置決めし、しかも容易に交換することができなかった。
【００２１】
そこで、本発明は上記の課題を解決するために、半導体レーザユニットを正確に位置決めし、容易に交換可能な光走査装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明は、光束を発生する光源部と、光源部からの光束を線状に結像させる第一の結像光学系と、結像位置付近に反射面を有する回転多面鏡と、回転多面鏡で偏向された光束を被走査体に結像する第二の光学系とが、光学箱に配設される光走査装置において、前記光源部は、光学箱に固定され、軸線が前記第１の光学系の光軸と一致する筒状の保持部材と、前記保持部材にスライド可能に挿入されるとともに、該保持部材の軸線回りに位置決めされ、光源の光軸が保持部材の軸線と一致するとともに、端面から光源の発光点までの光軸上の距離が一定となるように、光源が位置決め固定された支持部材と、前記支持部材を光源の光軸方向に位置決めして前記保持部材に固定する固定手段と、を有することを特徴とする。
【００２３】
請求項１に係る本発明の作用を以下に説明する。
この光走査装置では、光学箱に筒状の保持部材が固定されている。この保持部材の軸線は、第１の結像光学系の光軸と一致している。一方、保持部材には、スライド可能に支持部材が挿入されている。この支持部材には、光軸が保持部材の軸線と一致するとともに、端面から光源の発光点までの光軸上の距離が一定になるように光源が位置決め固定されている。
【００２４】
また、支持部材が保持部材の軸線回りに位置決めされるとともに、固定手段によって支持部材が光源の光軸方向に位置決めされる。
【００２５】
このため、保持部材に支持部材を挿入するだけで、第１の結像光学系の光軸と光源の光軸が一致する。さらに、光源の光軸回りの位置決め、光軸方向の焦点位置の位置決めも同時に行われることになる。
【００２６】
このように、光源が故障したときは、光源が組み込まれた支持部材をユニットとして取り替えるだけで、簡単に光源の位置決め・交換ができる。
【００２７】
請求項２記載の本発明は、請求項１記載の発明において、前記支持部材の外周面に形成された嵌合部と、前記保持部材の内周面に形成された被嵌合と、を嵌合させて、前記光源を光軸回りに位置決めすることを特徴とする。
【００２８】
請求項２に係る本発明の作用を以下に説明する。
この光走査装置では、支持部材の外周面に嵌合部が形成されており、支持部材が保持部材へ挿入されたとき、保持部材の内周面に形成され被嵌合部と嵌合して、光源を光軸回りに位置決めする。このため、支持部材を保持部材へ挿入するだけで、簡単に光源の光軸回りの位置決めが完了する。
【００２９】
請求項３記載の本発明は、請求項１または請求項２記載の発明において、前記固定手段が、前記保持部材の一端に設けられ前記支持部材を保持部材内へ押圧する弾性部材と、前記保持部材の他端に設けられ、保持部材と螺合して前記支持部材を保持部材内に押し込む締結手段と、で構成されたことを特徴とする。
【００３０】
請求項３に係る本発明の作用を以下に説明する。
この光走査装置では、保持部材の一端に弾性部材が設けられており、保持部材に挿入された支持部材を、保持部材の他端側へ押圧している。また、保持部材の他端には締結手段が螺合している。この締結手段の螺合量を調整することで、保持部材内への支持部材の押し込み量が変わる。
【００３１】
このように、締結手段を旋回させるだけで、支持部材が光軸方向へ移動するので、簡単に光源の焦点位置を調整することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
先ず、本発明の実施形態に係る光走査装置の概略説明を図１を参照して行う。
【００３３】
図１に示すように、光走査装置１０は、半導部材レーザユニット１４と、半導体レーザユニット１４からの光束を線状に結像させる第１結像光学系１６と、結像位置近くに反射面を有する回転多面鏡１８と、回転多面鏡１８で偏向された光束を被走査面上に結像する第２結像光学系２０とから構成され、光学箱１２の内部に配設されている。
【００３４】
第１結像光学系１６は、この半導体レーザユニット１４から射出された光束を平行光束とするコリメ−タレンズ２２と、スリット２４と、シリンドリカルレンズ２６から構成される。
【００３５】
第２結像光学系２０は、回転多面鏡１８によって偏向された光を集光するｆ−θレンズ２８と、光路を折り返す反射ミラー３０と、シリンドリカルミラ−３２から構成される。
【００３６】
このように構成される光学装置１０は、画像情報信号に対応して半導体レーザユニット１４を駆動することにより、レーザビームを放出する。このレ−ザビームは、コリメータレンズ２２により平行光束にされ、スリット２４、シリンドリカルレンズ２６、反射ミラー２７を介して回転多面鏡１８の反射面上に線状に結像される。矢印方向に回転する回転多面鏡１８によって偏向されたレーザビ−ムはｆ−θレンズ２８によって集光され、反射ミラー３０によって光路を折り曲げられ、シリンドリカルミラー３２によって回転多面鏡１８の反射面のばらつきによる感光体３４上の走査位置のずれを補正（所謂、面倒れ補正）され、被走査面となる感光体３４上に結像される。
【００３７】
この時、ｆ−θレンズ２８は、感光体３４上における走査速度が等速度になるように補正する。これによって感光体３４上に上記画像情報に対応する潜像が形成される。
【００３８】
また、上述した光走査装置１０には、上記構成の他に回転多面鏡１８による主走査の基準位置（タイミング）を検出するための同期検知手段（ＳＯＳセンサ）３６、ＳＯＳレンズ３８、及びＳＯＳピックアップミラー４０が配設されている。
【００３９】
なお、感光体３４の周囲には、帯電、現像、転写、クリーニング手段等の周知の画像形成プロセス機器が配置されている。
【００４０】
次に、本実施形態の要部である半導体レーザユニット１４について、図２〜図５を参照して詳細に説明する。
【００４１】
半導体レーザユニット１４は、図２に示すように、光源となる半導体レーザ５０と、半導体レーザ５０を内部に収納する円筒形の支持部材５２と、支持部材５２を内部に位置決め保持する保持部材５４と、保持部材５４の内部において支持部材５２（半導体レーザー５０）の光軸方向の調整を行う調整部材５６と、支持部材５２を保持部材５４に固定する係止部材５８とから構成される。
【００４２】
支持部材５２は円筒形に形成されており、図４に示すように、その軸方向（矢印Ｚ方向、以下、Ｚ方向という）に貫通する孔部６０が形成されている。孔部６０の内周面には、その周方向に複数の凸部６２が形成されており、この孔部６０に挿入される半導体レーザ５０のスカート部６４が凸部６２に当接される。
【００４３】
この状態で半導体レーザ５０は、図示しない調整装置によって支持部材５２との位置関係を調整される。例えば、孔部６０の中心軸と半導体レーザ５０の光軸が一致する、あるいは設計上の基準位置となる支持部材５２の端面５３から半導体レーザ５０の発光点（図示せず）までの光軸上の距離が所定距離になるように調整する。この調整後、接着剤８０によって支持部材５２に固着される。これにより、半導体レーザ５０自体がもつ特性値（光軸の倒れ等）によらず、支持部材５２において半導体レーザ５０が一定の特性（孔部６０の中心軸と半導体レーザ５０の光軸が一致、支持部材５２の端面５３から半導体レーザ５０の発光点までの光軸上の距離が一定）を有するように設定される。
【００４４】
このようにして半導体レーザ５０が固定された支持部材５２は、保持部材５４の孔部６８に挿入され、Ｚ１方向端部のネジ孔６６に螺着された調整部材５６に当接する。この際、孔部６８の内径と支持部材５２の外径は一致しており、支持部材５２は孔部６８をガタつくことなく、Ｚ方向に摺動する。
【００４５】
なお、支持部材５２の外周面には、図５に示すように、Ｚ方向に延びる断面三角形のガイド溝９０が設けられており、保持部材５４の孔部６８の内周面に形成されたＺ方向に延びる断面三角形の凸部９２と嵌合する。これにより、孔部６８内における支持部材５２の光軸回りの回転を防止するとともに、光軸回りの設計上の基準位置に支持部材５２（半導体レーザ５０）を位置決めする。
【００４６】
保持部材５４のＺ２方向の端面には、円板状の係止部材５８がネジ７０によって螺着される。これによって、係止部材５８の一方の面に突設された板バネとして作用する爪７６が所定の弾性力をもって支持部材５２をＺ１方向に常時付勢する。
【００４７】
保持部材５４は、円筒部６５の外周面にＺ方向に垂直なＸ方向に突設された取付部７２を形成しており、孔部７４を挿通するネジ８２によって光学箱１２に螺着される。
【００４８】
このように構成される半導体レーザユニット１４は、次のようにして半導体レーザ５０とコリメータレンズ２２の光軸を一致させる光軸調整および半導体レーザ５０のコリメータレンズ２２に対する距離を調整する焦点位置調整を行う。
【００４９】
光軸調整は、以下のように行う。すなわち、図４に示すように、光学箱１２の側壁に設けられた孔部８１に保持部材５４の円筒部６５を挿入し、取付部７２を側壁に当接させる。取付部７２の取付孔７４にネジ８２を挿通させて側壁に螺入する。これにより、保持部材５４を光学箱１２の側壁に仮固定する。
【００５０】
ここで、取付孔７４の内径は、ネジ８２の外径よりも大きく形成されているとともに、光学箱１２の側壁に設けられた孔部８１の内径も円筒部６５の外径よりも大きく形成されている。そこで、この内外径差によって、保持部材５４を光軸（Ｚ方向）に垂直なＸＹ平面上を移動させ、コリメータレンズ２２の光軸と半導体レーザ５０の光軸が一致するように調整する。調整後、保持部材５４を光学箱１２の側壁にネジ８２で本固定する。
【００５１】
焦点位置調整は、以下のように調整部材５６を回動して行う。すなわち、調整部材５６を第１方向に回動させてネジ孔６６に一層螺入することにより、支持部材５２をＺ２方向に押圧する。これにより、支持部材５２が係止部材５８の爪７６を押圧してＺ２方向に摺動させられる。逆に、調整部材５６を第１方向と反対の第２方向に回動させることにより、調整部材５６がＺ１方向に移動する。これにより、係止部材５８の爪７６によってＺ１方向に付勢されている支持部材５２もＺ１方向に摺動する。
【００５２】
このように、半導体レーザ５０（支持部材５２）のコリメータレンズ２２に対する光軸（Ｚ）方向の（焦点）距離を調整部材５６の回転方向と回転量によって調整することができる。
【００５３】
このように調整された半導体レーザユニット１４において、半導体レーザ５０を故障等の不具合によって交換する場合について説明する。
【００５４】
この場合には、半導体レーザ５０と支持部材５２を一体的に交換する。すなわち、取付ネジ７０を外すことにより係止部材５８を保持部材５４のＺ２方向端面から取り外し、支持部材５２を保持部材５４の孔部６８から抜き出す。ここで、半導体レーザ５０が予め位置調整されて固着されている支持部材５２を保持部材５４の孔部６８に挿入し、係止部材５８を保持部材５４のＺ２方向端面に螺着することによって、位置決め調整無しで支持部材５２（半導体レーザ５０）の交換が完了する。
【００５５】
このように調整不要となるのは、保持部材５４の孔部６８の中心軸がコリメータレンズ２２の光軸と一致しているため、予め光軸調整が行われた支持部材５２を保持部材５４の孔部６８に挿入するだけでコリメータレンズ２２の光軸と半導体レーザ５０の光軸を一致させることができるためである。
【００５６】
また、支持部材５２のガイド溝９０を孔部６８の凸部９２に嵌合させて支持部材５２を孔部６８に挿入するだけで、光軸回りの基準位置に半導体レーザ５０が位置決めされるためである。
【００５７】
さらに、焦点距離もすでに調整部材５６によって調整済みなので、半導体レーザ５０がその発光点から端面５３までの光軸上の距離を一定に位置決め固定されている支持部材５２を、調整部材５６に当接するまで孔部６８に挿入するだけで光軸方向の正確な位置に半導体レーザ５０が位置決めされるためである。
【００５８】
このように、保持部材５４の孔部６８に支持部材５２を挿入して係止部材５８によって固定するだけで、煩雑な光軸調整や焦点位置調整等をすることなく半導体レーザ５０を容易に交換ができるとともに、正確に位置決めできる。
【００５９】
なお、本実施形態では、半導体レーザ５０を接着剤８０によって支持部材５２に固定したが、図６に示すように、支持部材５２のＺ２方向端面にネジ９８によって係止部材９６を螺着することにより、半導体レーザ５０を固定することもできる。
【００６０】
次に本発明の第２実施形態に係る光走査装置をついて、図７を参照して説明する。なお、第１実施形態で説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００６１】
図７に示すように、支持部材５２の外周面及び保持部材５４の孔部６８の内周面には、互いに嵌合するＺ方向に延びる断面三角形のガイド溝９０と凸部９２以外に周方向の異なる位置に互いに嵌合するＺ方向に延びる断面四角形のガイド溝９３と凸部９４が形成されている。
【００６２】
このように、互いに嵌合するガイド溝と凸部を周方向に複数設けることで、支持部材５２（半導体レーザ５０）を反対向きに孔部６８に挿入する前後反転といった組立てミスを防止できる。なお、ガイド溝および凸部の断面形状は、簡単な形状であれば三角形、四角形に限定されない。
【００６３】
【発明の効果】
以上述べてきたように本発明の光走査装置は、半導体レーザユニットを容易に交換できるとともに、正確に位置決めできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光走査装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る半導体レーザユニットの分解斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る半導体レーザユニットの斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る半導体レーザユニットの側断面図である。
【図５】図４に示した装置のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る半導体レーザユニットの変形例の側断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る半導体レーザユニットの断面図である。
【図８】従来例に係る半導体レーザの位置決め状態を示す斜視図である。
【図９】従来例に係る半導体レーザの位置決め状態を示す断面図である。
【図１０】従来例に係る半導体レーザユニットの斜視図である。
【図１１】従来例に係る半導体レーザユニットの分解斜視図である。
【図１２】従来例に係る半導体レーザユニットの動作説明図である。
【符号の説明】
１０    光走査装置
１２    光学箱
１４    半導体レーザユニット（光源部）
１６    第１結像光学系
１８    回転多面鏡
２０    第２結像光学系
５０    半導体レーザ（光源）
５２    支持部材
５３    端面（基準端面）
５４    保持部材
５６    調整部材（固定手段）
５８    係止部材（固定手段）
９０    ガイド溝    
９２    凸部    
【図１】
0003697879.tif 000002
【図２】
0003697879.tif 000003
【図３】
0003697879.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0003697879.tif 000007
【図７】
0003697879.tif 000008
【図８】
0003697879.tif 000009
【図９】
0003697879.tif 000010
【図１０】
0003697879.tif 000011
【図１１】
0003697879.tif 000012
【図１２】
0003697879.tif 000013