(57)【要約】【課題】  本発明は、ビーム間隔を小さくできる多段のマルチビームユニットを長尺化でき、かつ被記録体の速度差によるドット位置ずれを生じにくい光書込みビーム発生装置を製造できる。【解決手段】  本発明の光書込みビーム発生装置の製造方法によれば、基準ビームの光軸に基準位置を一致させる工程と、光学ユニットの焦点位置を中心にして光学ユニットの並び方向と直角方向に光学ユニットを自在に回動して光学ユニットによるビームの角度を変え、光学ユニットによるビームの位置やビーム形状を計測して基準位置に基づき光学ユニットを取り付ける所望の取付け位置を探索する工程と、光学ユニットを探索した所望の取付け位置に固定する工程とを有している。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と集光レンズを含む光学ユニットを多段に配列して構成され、複数の光書込みビームを発生する光書込みビーム発生装置を製造する光書込みビーム発生装置の製造方法において、
基準ビームの光軸に基準位置を一致させる工程と、
光学ユニットの焦点位置を中心にして光学ユニットの並び方向と直角方向に光学ユニットを自在に回動して光学ユニットによるビームの角度を変え、光学ユニットによるビームの位置やビーム形状を計測して前記基準位置に基づき光学ユニットを取り付ける所望の取付け位置を探索する工程と、
光学ユニットを探索した所望の取付け位置に固定する工程と
を有することを特徴とする光書込みビーム発生装置の製造方法。
【請求項２】
光源と集光レンズを含む光学ユニットを多段に配列して構成され、複数の光書込みビームを発生する光書込みビーム発生装置を製造する光書込みビーム発生装置の製造装置において、
基準ビームに一致した光学ユニットの焦点位置を中心にして光学ユニットの並び方向と直角方向に光学ユニットを自在に回動可能として光学ユニットによるビームの角度を可変する光学ユニット回動手段と、
光学ユニットによるビームの焦点位置やビーム形状を計測する計測手段と、
該計測手段による計測結果と前記基準位置に基づき、光学ユニットを取り付ける所望の取付け位置を探索し検出する取付け位置検出手段と、
光学ユニットを探索した所望の取付け位置に固定する光学ユニット固定手段と
を有することを特徴とする光書込みビーム発生装置の製造装置。
【請求項３】
前記計測手段は、発光素子と、光学ユニットを介したビームの位置を計測するビーム位置測定器と、光学ユニットを介したビームの形状を計測するビームプロファイラとを有する請求項２記載の光書込みビーム発生装置の製造装置。
【請求項４】
前記発光素子と、前記ビーム位置測定器及び前記ビームプロファイラとのそれぞれの間に減光フィルタを設けた請求項３記載の光書込みビーム発生装置の製造装置。
【請求項５】
前記発光素子と、前記ビーム位置測定器及び前記ビームプロファイラとのそれぞれの間に拡大光学系を設けた請求項３又は４に記載の光書込みビーム発生装置の製造装置。
【請求項６】
ＸＹ方向に自在に回動及び固定可能なビームスプリッタを有する請求項２記載の光書込みビーム発生装置の製造装置。
【請求項７】
前記ビームプロファイラは、光ビームに対しＸＹ方向に自在に移動及び固定可能である請求項３記載の光書込みビーム発生装置の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光書込みビーム発生装置の製造方法及びその装置に関し、詳細には複数の半導体レーザから出射するマルチビームにより印刷するレーザプリンタ等の光書込み用のマルチビームを発生するマルチビーム発生装置の製造方法とその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリンタ市場においては、高速かつ高精細なレーザプリンタの要求が高いため、レーザプリンタの光学系では、感光体上でのレーザビームの光走査速度の高速化が図られている。しかし、１本のレーザビームで光走査するレーザプリンタでは高速印刷を行う場合、光変調速度、回転多面鏡の回転速度が大きくなり、実現が困難になる。そのため、複数の半導体レーザを用いて形成される複数のレーザ光（以下マルチビーム光と称す）によって、複数の並列なる光走査線を感光体ドラム上に形成するマルチビーム光記録方式がいくつか提案されている。その一つとして、特許文献１には、光ファイバをＶ溝に整列して固定させ、更に光ファイバの光軸を高精度に位置修正してアレイ配列された光ファイバアレイを用いたマルチビーム発生装置が提案されている。また、特許文献２には、１本のビームを発光する発光チップをそれぞれ備えた複数のパッケージを所定の配列で一体に固定するパッケージ取付け部分と、各ビームをそれぞれ平行光にする複数の光学系とを所定の配列で一体に固定する光学系取付け部分とを備え、更にパッケージ取付け部分と光学系取付け部分との間に空隙部を有する固定部材とからなり、空隙部においてビーム焦点位置を検知しながら光学系に接して光学系の光軸に沿って光学系の位置を調整する光源ユニットが提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１６７１６７号公報
【特許文献２】特開平５−１１３５４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記いずれの特許文献によれば、ビーム数が少なく、１００ないし２００ビームと言った長尺の光記録ヘッドを製造することは困難であった。また、半導体製造技術によりマルチ化を図ることもできるが、長尺ヘッドを一気に作れるほどの大きさのウェーハを作ることができないので、複数のマルチビームユニットをつなぐことになり、このようなヘッドでは１ビームが破損するとそのユニット全てが使用不能になるという欠点を有している。更に、実印字でドット形状の観察やドット位置精度の評価ができない。
【０００４】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、ビーム間隔を小さくできる多段のマルチビームユニットを長尺化でき、かつ被記録体の速度差によるドット位置ずれを生じにくい光書込みビーム発生装置を製造できる、光書込みビーム発生装置の製造方法及びその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記問題点を解決するために、光源と集光レンズを含む光学ユニットを多段に配列して構成され、複数の光書込みビームを発生する、本発明の光書込みビーム発生装置の製造方法によれば、基準ビームの光軸に基準位置を一致させる工程と、光学ユニットの焦点位置を中心にして光学ユニットの並び方向と直角方向に光学ユニットを自在に回動して光学ユニットによるビームの角度を変え、光学ユニットによるビームの位置やビーム形状を計測して基準位置に基づき光学ユニットを取り付ける所望の取付け位置を探索する工程と、光学ユニットを探索した所望の取付け位置に固定する工程とを有している。よって、ビーム間隔を小さくできる多段のマルチビームユニットを長尺化でき、かつ被記録体の速度差によるドット位置ずれを生じにくい光書込みビーム発生装置を製造できる。
【０００６】
また、別の発明としての光書込みビーム発生装置の製造装置は、光学ユニット回動手段と計測手段と取付け位置検出手段と光学ユニット固定手段とを有している。光学ユニット回動手段は、基準ビームに一致した光学ユニットの焦点位置を中心にして光学ユニットの並び方向と直角方向に光学ユニットを自在に回動可能として光学ユニットによるビームの角度を可変する。計測手段は、光学ユニットによるビームの焦点位置やビーム形状を計測する。取付け位置検出手段は、計測手段による計測結果と基準位置に基づき、光学ユニットを取り付ける所望の取付け位置を探索し検出する。光学ユニット固定手段は、光学ユニットを探索した所望の取付け位置に固定する。よって、ビームの角度を変えることにより、従来のように一列ではなく多段にできるのでビーム間隔を小さくでき書込みの高速化が図れ、被記録体上でのビームの照射位置はビームの並び方向の同一線上にあるので、平行光型よりも被記録体の速度差によるドット位置ずれを生じにくい光書込みビーム発生装置を製造できる。
【０００７】
更に、計測手段は、発光素子と、光学ユニットを介したビームの位置を計測するビーム位置測定器と、光学ユニットを介したビームの形状を計測するビームプロファイラとを有する。よって、ビームプロファイルとビーム位置を同時に調整することが可能になる。
【０００８】
また、発光素子と、ビーム位置測定器及びビームプロファイラとのそれぞれの間に減光フィルタを設けることにより、実記録レベルの光強度で調整が可能になり、計測器の破損を防ぐことができる。
【０００９】
更に、発光素子と、ビーム位置測定器及びビームプロファイラとのそれぞれの間に拡大光学系を設けることにより、焦点位置での空中像を拡大できるのでビームプロファイルを詳細に観測でき、ビーム位置調整精度を大幅に改善することができる。
【００１０】
また、ＸＹ方向に自在に回動及び固定可能なビームスプリッタを有することにより、基準位置を示すビームを検知した時にＸＹのゼロ位置調整が容易にできる。
【００１１】
更に、ビームプロファイラは、光ビームに対しＸＹ方向に自在に移動及び固定可能であることにより、基準位置を示すビームを検知した時にＸＹのゼロ位置調整が容易にできる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の光書込みビーム発生装置の製造方法及びその装置によれば、ビーム間隔を小さくできる多段のマルチビームユニットを長尺化でき、かつ被記録体の速度差によるドット位置ずれを生じにくい光書込みビーム発生装置を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明の一実施の形態例に係る光書込みビーム発生装置の製造の構成を示す構成図である。同図に示す本実施の形態例の光書込みビーム発生装置の製造装置１００は、レンズをアレイ状に配列させるためにレンズの位置をＸ方向へ移動させるＸ方向位置調整機構１１、レンズを多段に配列させるためにＹ方向の角度を調整するＹ方向角度調整機構１２、基準ビームを照射する基準ビームユニット１３、レンズのＸＹＺ位置を変更するためのレンズ位置調整用ＸＹＺステージ１４、必要に応じてビームを減光する減光フィルタ１５−１，１５−２、ビームプロファイルを詳細に観測するために、かつビーム位置調整精度を上げるために焦点位置の空中像を拡大する拡大レンズ１６、ＸＹ方向に自在に回動及び固定可能である、光ビームを分割するビームスプリッタ１７、ＸＹ方向に自在に回動及び固定可能である、ビーム形状を計測するビームプロファイラ１８、ビーム位置２０を計測するビーム位置測定器１９、テスト印字をするためのテストプリント用プラテン２１を有している。また、制御端末装置２００は、Ｘ方向位置調整機構１１、Ｙ方向角度調整機構１２、レンズ位置調整用ＸＹＺステージ１４を制御する位置調整信号２２を出力し、かつビーム形状をビームプロファイラ１８に表示するためのビームプロファイル計測信号２３やビーム位置２０の計測結果をビーム位置測定器１９に表示するためのビーム位置計測信号２４を出力する。
【００１４】
ここで、本実施例の製造装置１００によって製造する光書込みビーム発生装置の構成について当該光書込みビーム発生装置の構成を示す図２を用いて説明する。図２に示すように、光ビームの配置間隔をできるだけ狭めるためにレンズ２５は上下交互に配置されている。よって、上下それぞれの光ビームは図１のＹ方向角度調整機構１２の回転中心線上で焦点を結ぶ。なお、書込まれた画像の位置を電気的に補正するならば、ビームを交差させる位置は書込み位置と必ずしも一致させる必要はない。図２に示す例では、レンズユニット２６−１〜２６−８はそれぞれ１２個のレンズ２５からなり、１レンズユニットあたり１２ビームでレンズユニット数は８個であるので、総ビーム数は９６である。なお、レンズユニットにおけるビーム数は都合の良い数にすれば良く必ずしも１２にする必要はない。
【００１５】
図３は本実施の形態例の光書込みビーム発生装置の製造装置による奇数列のレンズ取付けの様子を示す側面図であり、図４は偶数列のレンズ取付けの様子を示す側面図である。両図において、図１と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。両図において、Ｙ方向角度調整機構１２には、ヘッド基板２７を支持するヘッド基板支持部２８が設けられている。このヘッド基板支持部２８には、ヘッド基板２７の位置決めを行う位置決めピン溝２９と、ヘッド基板２７をネジ等で取り付けるためのヘッド基板取付け孔３０が設けられている。ヘッド基板２７には、基準ビーム３４を中心にして対称となる位置に発光素子３１が取り付けられ、レンズ２５を取り付けるためのレンズホルダ３２が設けられている。また、レンズホルダ３２には、基準ビーム３４上にレンズを取り付けるレンズ受け３３が設けられている。このような構成を有する製造装置１００によれば、図３に示す奇数列のレンズ取付け工程時においては、図１の制御端末装置２００からの位置調整信号２２に基づいて駆動するＹ方向角度調整機構１２により基準ビーム３４に対して所定の角度であるビーム傾斜角を−α°となるようにヘッド基板２７のＹ方向の角度が調整される。一方、図４に示す偶数列のレンズ取付け工程時においては、図１の制御端末装置２００からの位置調整信号２２に基づいて駆動するＹ方向角度調整機構１２により基準ビーム３４に対して所定の角度であるビーム傾斜角を＋α°となるようにヘッド基板２７のＹ方向の角度が調整される。そして、所定の角度のビーム傾斜角に調整された後ＵＶ光硬化型の接着剤３５を介してレンズ２５をレンズ受け３３に取り付ける際、発光素子３１から照射されたレーザ光がレンズ２５を通り、減光フィルタ１５−１、拡大レンズ１６、減光フィルタ１５−２、ビームスプリッタ１７を介してビーム形状をビームプロファイラ１８により計測して表示し、またビーム位置測定器１９によりビーム位置を計測して表示する。そして、奇数列及び偶数列のレンズ取付け時のビーム形状及びビーム位置が互いに一致する状態で、ＵＶ光３６を照射して接着剤３５を硬化させて各レンズを取付けていく。
【００１６】
次に、本実施の形態例の光書込みビーム発生装置の製造装置による製造工程について当該製造工程フローを示す図５に従って説明する。ここでは、簡単のため二段ビーム構成のヘッドの製造をフロー例に従って説明するものとする。また、ヘッド基板には既に光源を搭載した必要な数のユニットが設けられていることを前提として説明する。
【００１７】
先ず、ヘッド基板を治具上にセットする（ステップＳ１０１）。この時の治具のヘッド基板２７とヘッド基板支持部２８との位置関係は図６の通りである。治具には上述した位置決めピン溝２９が設けてあり、ヘッド基板２７にはそれに対応したピン穴があり、図示していない位置決めピンにより容易にヘッド基板２７の位置出しができる。位置決めピンによって位置決めされたヘッド基板２７は図６に示すヘッド基板固定ネジ孔３７に勘合するネジによって固定される。この時基準ビーム位置３８はＮｏ．１ビーム位置から、奇数、偶数ビーム間の寸法Ｌ０の整数倍（Ｌ１＝ｍ×Ｌ０、Ｌ２＝ｎ×Ｌ０、ｍ，ｎは正の整数）、又は奇数、偶数同列のビーム間隔の整数倍であると作業が非常にやりやすくなる。この後に図１の制御端末装置２００を立ち上げてＸ方向位置調整機構１１をホームポジションに戻す。
【００１８】
そして、基準位置出しを行う際には図２に示すビーム傾斜角を０度とする。その後、図６の基準光ビーム位置３８を予め設定された位置まで移動し、ビーム位置のＸとＹ双方が調整基準位置にあることを確認し、あっていない場合には位置調整を行う（ステップＳ１０２）。そして、光ビームのプロファイルや位置を計測するには、その光ビームが測定系の光軸と一致している必要があるので、図２のようにＹ方向角度調整機構１２を動かしてヘッド基板を所定の角度であるビーム傾斜角を−α°にセットする（ステップＳ１０３；ＹＥＳ、ステップＳ１０４、ステップＳ１０５；ＹＥＳ）。このようにすれば、奇数列の光ビームの光軸を測定系の光軸と一致させることができる。ここでは、奇数列から組付けることにしているが、偶数列からでもかまわない。また、この装置では光源側の角度を変更して計測器側の光軸との一致を図っているが、図７に示すように計測器ユニット側の角度を変更して光軸を合わせるように構成しても良い。
【００１９】
次に、基準位置から最初のレンズ接着位置までは、ビームピッチの整数倍にしてあるので位置の設定は非常に簡単である。ビーム移動量は図１の制御端末装置２００に予め設定されており、移動開始ＳＷを押下するだけの作業である。ＳＷを押下するとヘッド基板は所定のレンズ組付け位置まで移動し停止する（ステップＳ１０６）。その後、所定の位置に移動が完了したら図３のレンズ２５に適量の接着剤３５を塗布してレンズをセットする（ステップＳ１０７，Ｓ１０８）。ここではＵＶ光硬化型の接着剤を用いているが、レンズ位置調整中は硬化せず必要なときに硬化させられるタイプの接着剤であれば何でも良い。次に、レンズ２５の位置を粗調整して光ビームがビームプロファイラ１８とビーム位置測定器１９に捕捉されるようにする。更に、レンズ位置を微調整してビームプロファイルとビーム位置を所定の形状と位置に合わせる（ステップＳ１０９〜Ｓ１１１）。この調整時に光源が例えば高出力のレーザダイオードであると、ビームプロファイラ１８の許容入力値を超えて検知部を破損する恐れがあるときには、図１，図３及び図４のように減光フィルタ１５−１，１５−２を入れると良い。また、ビームプロファイルとビーム位置が所定の値にならない場合は調整作業を繰返す（ステップＳ１１２；ＮＯ、ステップＳ１０９〜Ｓ１１１）。
【００２０】
次に、レンズの位置調整が完了したら（ステップＳ１１２；ＹＥＳ）、図３のようにＵＶ光３６を照射して接着剤３５を硬化させる（ステップＳ１１３）。なお、レンズ単体の場合はＵＶ光３６がレンズ中を通り抜けて接着剤３５に到達するので問題はないが、レンズが鏡筒に入れられている場合は、鏡筒は透明であるか、孔などを設けてＵＶ光３６を接着剤３６に透過させるような構造でなければならない。以上の製造工程で１つのレンズの調整及び位置固定が完了するが、奇数列の所定数のレンズを製造する場合には所定数のレンズに対してレンズの調整及び位置固定が完了するまで、ステップＳ１０６からステップＳ１１３までの製造工程を繰り返すこととする。
【００２１】
その後、偶数列のレンズの接着を行うが、その前にＸ方向位置調整機構１１を動かし偶数列の組付け位置へ移動させ、更にＹ方向角度調整機構１２によってヘッド基板を所定の角度であるビーム傾斜角を＋α°にセットする（ステップＳ１１５、ステップＳ１１６；ＹＥＳ）。しかる後は、上述したステップＳ１０６〜Ｓ１２５と同様に製造工程を繰返して偶数列のレンズを固定していく。但し、奇数列ではレンズ２５を下から接着したので接着剤３５はレンズ２５上に塗布したが、偶数列の場合はレンズ２５を上から接着するので、接着剤３５はレンズ２５上ではなくレンズ受け３３上に塗布する点が異なる。
【００２２】
このようにして完成した光書込みヘッドは実印字においてビーム位置を計測できることが好ましい。ビームの相対位置が計測できれば良いので、図１において、計測したいユニットをプラテン位置まで移動して実際にドットを描かせ、しかる後にドット間の寸法を測定すれば良い。例えば図６でビームのピッチが５ｍｍであると仮定して、最初の位置でＮｏ．１ビームのドットを描きＮｏ．２ビームのドットは４．９ｍｍ移動させて描くとＮｏ．１とＮｏ．２のドット間隔は０．１ｍｍとなる、同様にその位置から４．９ｍｍ移動させてＮｏ．３ビームのドットを描けばＮｏ．２ビームのドットとの間隔は０．１ｍｍである。このようにしてドットを描かせれば拡大してピッチを評価することが可能になり非常に好都合である。
【００２３】
次に、図８は奇数列レンズを固定するレンズキャッチャの構成を示す図であり、同図の（ａ）は正面図、同図の（ｂ）は側面図である。図９は偶数列レンズを固定するレンズキャッチャの構成を示す図であり、同図の（ａ）は正面図、同図の（ｂ）は側面図である。両図に示すレンズキャッチャ４０において、レンズ２５は片側が平面のレンズキャッチャ部材４１と回動可能な凹状のレンズキャッチャ部材４２で挟み込まれている。レンズ２５は凹状の稜線で把持されるため光軸ずれを起こすことなく把持される。稜線が確保できれば、レンズキャッチャ部材４２の断面形状はＶ字でも半円形状でも良い。更に、レンズキャッチャ部材４２にはマグネット保持アーム４３が固定されており、その先端にはレンズの上下左右の倒れを防ぐためのマグネット４４が固定されている。マグネット４４の下には吸引板４５が固定してありこの吸引力でレンズ２５は把持されている。把持力は把持力調整ギャップ４６を変更することで対応できる。また、このレンズキャッチャ４０はＸＹＺの３方向に自在に移動が可能である。よって、ビームプロファイルとビーム位置を同時に調整することが可能になる。更に、レンズは接着剤の硬化収縮につれてレンズ受けの方に移動する。その際にレンズキャッチャ部材４１の溝部から抜けようとする。そのためレンズキャッチャ部材４１とレンズキャッチャ部材４２の間隔は広げられると同時にマグネット４４と吸引板４５との距離が大きくなっていくと、吸引力は急速に小さくなる。つまり、収縮することはすなわち硬化が始まったことを意味しており、把持力が大きいことは接着を阻害する要因になり得るので、接着が進むにつれて把持力は減少することが望ましい。
【００２４】
なお、本発明は上記実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施の形態例に係る光書込みビーム発生装置の製造の構成を示す構成図である。
【図２】光書込みビーム発生装置の構成を示す斜視図である。
【図３】本実施の形態例の光書込みビーム発生装置の製造装置による奇数列のレンズ取付けの様子を示す側面図である。
【図４】本実施の形態例の光書込みビーム発生装置の製造装置による偶数列のレンズ取付けの様子を示す側面図である。
【図５】本実施の形態例の光書込みビーム発生装置の製造装置による製造工程を示すフローチャートである。
【図６】治具のヘッド基板とヘッド基板支持部との位置関係を示す図である。
【図７】計測器ユニット側の角度変更によって光源の光軸と計測器側の光軸とを合わせる様子を示す図である。
【図８】奇数列レンズを固定するレンズキャッチャの構成を示す図である。
【図９】偶数列レンズを固定するレンズキャッチャの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１１；Ｘ方向位置調整機構、１２；Ｙ方向角度調整機構、
１３；基準ビームユニット、１４；レンズ位置調整用ＸＹＺステージ、
１５−１，１５−２；減光フィルタ、１６；拡大レンズ、
１７；ビームスプリッタ、１８；ビームプロファイラ、
１９；ビーム位置測定器、２０；ビーム位置、
２１；テストプリント用プラテン、
１００；光書込みビーム発生装置の製造装置、２００；制御端末装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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