(57)【要約】【課題】光源ユニットの光軸に沿ったＸ軸位置及び光軸を中心とする回転位置を容易にかつ精度よく調整できるレーザビーム走査装置、その調整装置及び調整方法を得る。【解決手段】光源ユニット２を光軸に沿ったＸ軸位置、主走査方向に沿ったＹ軸位置、副走査方向に沿ったＺ軸位置及び光軸を中心とする回転位置を位置決めして配置したレーザビーム走査装置。ホルダ１１のクランプ用突起１４を一対のクランプヘッド３１，３１で挟み込み、ホルダ１１の円弧形状をなす外周面を台座のＶ溝形状部に圧接させ、Ｙ軸位置及びＺ軸位置を位置決めする。さらに、クランプヘッド３１，３１をＸ軸方向に移動させてＸ軸位置を調整し、クランプヘッド３１，３１を光軸を中心として回転させて回転位置を調整する。【選択図】図５
2009014787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、該発光素子から放射されたビームを集光する集光光学素子とをホルダに固定した光源ユニットと、
前記ホルダを光軸に沿ったＸ軸位置、主走査方向に沿ったＹ軸位置、副走査方向に沿ったＺ軸位置及び光軸を中心とする回転位置を位置決めして配置するための台座と、
を備えたレーザビーム走査装置であって、
前記ホルダは光軸を中心とする円弧形状をなす外周面を有するとともに、該外周面から下方に突出したクランプ用突起を有し、
前記台座は前記ホルダの円弧形状の外周面を載せるための光軸方向に延在するＶ溝形状部を有するとともに、前記クランプ用突起が挿通する逃がし穴を有し、
前記クランプ用突起には前記台座の裏面から突出する下部に、Ｙ軸−Ｚ軸平面に角度を持つ一対の位置決め用斜面がＸ軸方向に対称に形成されていること、
を特徴とするレーザビーム走査装置。
【請求項２】
前記集光光学素子はコリメータ機能とシリンドリカルレンズ機能を一体化したものであることを特徴とする請求項１に記載のレーザビーム走査装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のレーザビーム走査装置の調整装置であって、
前記クランプ用突起に形成した一対の位置決め用斜面にＸ軸方向から当接する一対のクランプヘッドと、
前記クランプヘッドをＸ軸方向に移動させてＸ軸位置を位置決めするＸ軸方向調整機構と、
前記クランプヘッドを光軸を中心として回転させて回転位置を位置決めする回転調整機構と、
を備えたことを特徴とする調整装置。
【請求項４】
前記クランプヘッドは前記位置決め用斜面にＸ軸方向から当接する円弧形状部を有することを特徴とする請求項３に記載の調整装置。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載のレーザビーム走査装置の調整方法であって、
前記ホルダの円弧形状をなす外周面を前記台座のＶ溝形状部に載せ、前記クランプ用突起を前記逃がし穴から台座の裏面に突出させる工程と、
前記クランプ用突起に形成した一対の位置決め用斜面に一対のクランプヘッドをＸ軸方向から当接させ、前記ホルダをＹ軸方向及びＺ軸方向に位置決めする工程と、
前記クランプヘッドをＸ軸方向に位置調整する工程と、
前記クランプヘッドを光軸を中心として回転させて回転位置を調整する工程と、
を備えたことを特徴とする調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザビーム走査装置、特に、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置において感光体上に静電潜像を形成するために搭載されるレーザビーム走査装置、その調整装置及び調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に搭載されるレーザビーム走査装置において、その光源部は発光素子（レーザダイオード）と集光光学素子（コリメータレンズとシリンドリカルレンズ）とで構成されており、これらの素子をホルダに組み付けてユニットとし、この光源ユニットをハウジングの台座上に固定している。この光源ユニットは、それとは独立してハウジングに固定される偏向器、走査レンズ、光路折返しミラーなどの位置決め誤差によって発生する感光体面上でのピントずれやビーム形状の崩れなどに対する調整が必要となる。
【０００３】
前記ピントずれやビーム形状の崩れを調整するには、光源ユニットを台座上に搭載した状態で、光源ユニットを光軸に沿ったＸ軸位置及び光軸を中心とする回転位置を精度よく、かつ、効率的に調整することが必要となる。また、この調整の前提として、光源ユニットを主走査方向に沿ったＹ軸位置及び副走査方向に沿ったＺ軸位置に正確に位置決めしておくことが必要となる。
【０００４】
従来では、専用の調整装置を用いて、全ての光学素子をハウジングに組み込んだ状態で、感光体仮想位置に配置されたＣＣＤカメラにレーザビームを映し出し、レーザビームの重心位置や大きさを計測しながら光源ユニットを台座に押し付けつつ前記調整を行っていた。しかし、これでは、光源ユニットの押し付けを解除して、新たに光源ユニットの固定用カバーを装着する際に台座に歪みなどが発生し、光学性能が狂ってしまう問題点を有していた。
【０００５】
特許文献１には、光源ユニットを保持するホルダを台座のＶ溝上に搭載し、該ホルダの突出部を工具でＹ軸方向に移動させてレーザ発光素子の回転位置を調整することが記載されている。但し、特許文献１には、光源ユニットのＸ軸位置の調整については言及されておらず、光源ユニットのＸ軸位置及び回転位置を簡単な装置で効率よく調整することは未解決である。
【特許文献１】特開２００４−３４６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、光源ユニットの光軸に沿ったＸ軸位置及び光軸を中心とする回転位置を容易にかつ精度よく調整できるレーザビーム走査装置、その調整装置及び調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の目的を達成するため、第１の発明は、
発光素子と、該発光素子から放射されたビームを集光する集光光学素子とをホルダに固定した光源ユニットと、
前記ホルダを光軸に沿ったＸ軸位置、主走査方向に沿ったＹ軸位置、副走査方向に沿ったＺ軸位置及び光軸を中心とする回転位置を位置決めして配置するための台座と、
を備えたレーザビーム走査装置であって、
前記ホルダは光軸を中心とする円弧形状をなす外周面を有するとともに、該外周面から下方に突出したクランプ用突起を有し、
前記台座は前記ホルダの円弧形状の外周面を載せるための光軸方向に延在するＶ溝形状部を有するとともに、前記クランプ用突起が挿通する逃がし穴を有し、
前記クランプ用突起には前記台座の裏面から突出する下部に、Ｙ軸−Ｚ軸平面に角度を持つ一対の位置決め用斜面がＸ軸方向に対称に形成されていること、
を特徴とする。
【０００８】
第２の発明は、
前記第１の発明であるレーザビーム走査装置の調整装置であって、
前記クランプ用突起に形成した一対の位置決め用斜面にＸ軸方向から当接する一対のクランプヘッドと、
前記クランプヘッドをＸ軸方向に移動させてＸ軸位置を位置決めするＸ軸方向調整機構と、
前記クランプヘッドを光軸を中心として回転させて回転位置を位置決めする回転調整機構と、
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
第３の発明は、
前記第１の発明であるレーザビーム走査装置の調整方法であって、
前記ホルダの円弧形状をなす外周面を前記台座のＶ溝形状部に載せ、前記クランプ用突起を前記逃がし穴から台座の裏面に突出させる工程と、
前記クランプ用突起に形成した一対の位置決め用斜面に一対のクランプヘッドをＸ軸方向から当接させ、前記ホルダをＹ軸方向及びＺ軸方向に位置決めする工程と、
前記クランプヘッドをＸ軸方向に位置調整する工程と、
前記クランプヘッドを光軸を中心として回転させて回転位置を調整する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、ホルダの円弧形状をなす外周面を台座のＶ溝形状部に載せ、クランプ用突起を逃がし穴から台座の裏面に突出させ、該クランプ用突起の位置決め用斜面に一対のクランプヘッドをＸ軸方向から当接させることで、ホルダの外周面がＶ溝形状部に圧接され、ホルダがＶ溝形状部によってＺ軸方向及びＹ軸方向に位置決めされる。このとき、感光体仮想位置でレーザビームをモニタしつつ、クランプヘッドをＸ軸方向に移動させてＸ軸位置を調整するとともに、光軸を中心とする回転位置を調整する。
【００１１】
以上の工程によって、光源ユニットを容易に、かつ、精度よく調整することができる。調整後は、ホルダを台座に接着することで狂いなく固定することができる。接着剤としては光硬化型接着剤、特に、紫外線硬化型接着剤を好適に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係るレーザビーム走査装置、その調整装置及び調整方法の実施例について、添付図面を参照して説明する。
【００１３】
（全体構成、図１及び図２参照）
図１に、本発明に係るレーザビーム走査装置の一実施例を示す。このレーザビーム走査装置１は、概略、光源ユニット２と、ポリゴンミラー６と、走査レンズ７（２枚のレンズ７ａ，７ｂからなる）と、ウインドウガラス８と、これらの部材を保持するためのハウジング１０とで構成されている。
【００１４】
光源ユニット２は、レーザダイオード３と、集光素子として機能するコリメータレンズ４及びシリンドリカルレンズ５とを以下に説明するホルダ１１に予め所定の精度で取り付けたものである。レーザダイオード３から放射されたビームは、発散光であり、コリメータレンズ４で平行光にされ、シリンドリカルレンズ５で副走査方向Ｚにほぼ集光された状態でポリゴンミラー６に入射する。
【００１５】
ポリゴンミラー６に入射したビームは主走査方向Ｙに等角速度に偏向され、走査レンズ７ａ，７ｂを透過することで収差を補正され、ウインドウガラス８を透過して感光体ドラム４０上で結像する。感光体ドラム４０は所定速度で回転駆動され、レーザビームによる主走査とドラム４０の回転による副走査にて２次元の画像（静電潜像）が形成される。
【００１６】
図２の下段には、各光学素子及び感光体ドラム４０におけるレーザビームのスポット形状を示している。
【００１７】
（集光素子の一例、図３参照）
光源ユニット２には、前記コリメータレンズ４及びシリンドリカルレンズ５に代えて、図３に示す集光光学素子９（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）を用いてもよい。この光学素子９は、レーザダイオード３から放射された光を、主走査方向Ｙについてはほぼ平行光にし、副走査方向Ｚについてはポリゴンミラー６のミラー面近傍で集光させる機能を有している。光学素子９は樹脂で一体成形されており、回転対称軸を持たない二つの反射面Ｓ２，Ｓ３と、回折面であってもよい二つの透過面Ｓ１，Ｓ４とを有している。複数機能を有する光学素子９を用いればコンパクトな光源ユニット２を構成できる。このような光学素子９の具体的な構成は、特開２００２−２８７０６２号公報に詳しく記載されている。以下、図４〜図９を参照した実施例の説明では、集光光学素子９を含む光源ユニット２を示す。
【００１８】
（光源ユニットの調整装置及び調整方法、図４〜図９参照）
光源ユニット２は、図４及び図５に示すように、ビーム透過口１２を有するホルダ１１の後端面１１ａにレーザダイオード３を放熱板３ａを介して圧入などで固定し、ホルダ１１の前端傾斜面１１ｂに前述した集光光学素子９を接着固定したものである。
【００１９】
図６にホルダ１１を図示し、図７に台座２０を図示し、いずれも樹脂材にて成形されている。ホルダ１１はその下面側に光軸Ｘを中心とする円弧形状をなす外周面１３を有するとともに、該外周面１３から下方に突出したクランプ用突起１４を有している。一方、台座２０は光源ユニット２を保持するためのもので、それ自体がハウジング１０の一部を構成し、あるいは、ハウジングに固定される。この台座２０はホルダ１１の外周面１３を載せるために光軸方向Ｘに延在する一対の斜面２１ａ，２１ａからなるＶ溝形状部２１を有するとともに、前記クランプ用突起１４が挿通する逃がし穴２２を有している。
【００２０】
前記クランプ用突起１４には台座２０の裏面から突出する下部に、主走査方向ＹをＹ軸及び副走査方向ＺをＺ軸としたとき、Ｙ軸−Ｚ軸平面に所定の角度（例えば、４５°）を持つ一対の位置決め用斜面１５，１５がＸ軸方向に対称に形成されている。
【００２１】
調整装置３０は、図５、図８に示すように、クランプヘッド３１，３１、チャック機構３２、Ｘ軸方向調整機構３３、回転調整機構３４を備えている。クランプヘッド３１，３１は、前記クランプ用突起１４に形成した一対の位置決め用斜面１５，１５にＸ1方向及びＸ2方向からから当接する円弧形状部３１ａを有している。チャック機構３２はこのクランプヘッド３１，３１をＸ1方向及びＸ2方向に移動させて円弧形状部３１ａで斜面１５を押圧させ、クランプヘッド３１，３１にてホルダ１１を保持させる。
【００２２】
Ｘ軸方向調整機構３３は一般的にＸステージと称されている従来周知の精密位置調整機構である。また、回転調整機構３４は一般的にスイベルステージあるいはゴニオステージと称されている従来周知の精密回転位置調整機構である。回転調整機構３４はその回転中心が光源ユニット２の光軸Ｘに設定されている。
【００２３】
光源ユニット２の位置調整は次の工程を経ることで行われる。まず、ホルダ１１にレーザダイオード３及び集光光学素子９を高精度に位置決めして固定した光源ユニット２を用意する。ホルダ１１の外周面１３を台座２０のＶ溝形状部２１に載せ、クランプ用突起１４を逃がし穴２２から台座２０の裏面に突出させる。なお、このときハウジング１０には前記ポリゴンミラー６、走査レンズ７などの光学素子が組み込まれ、感光体仮想位置にはモニタ用のＣＣＤカメラがセットされる。
【００２４】
次に、チャック機構３２を作動させ、一対のクランプヘッド３１，３１をＸ1方向及びＸ2方向に移動させ、クランプ用突起１４の下部を挟み込む。これにて、円弧形状部３１ａがクランプ用突起１４の位置決め用斜面１５に当接・押圧し、ホルダ１１がクランプ用突起１４とともに下方に付勢される。そして、ホルダ１１の外周面１３が台座２０のＶ溝形状部２１に圧接され、ホルダ１１はＹ軸方向及びＺ軸方向に位置決めされる。即ち、光源ユニット２のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置決めは円弧形状をなす外周面１３とＶ溝形状部２１によって行われることになる。
【００２５】
次に、Ｘ軸方向調整機構３３を作動させ、クランプヘッド３１，３１をＸ軸方向に移動させ、ホルダ１１をＸ軸方向に位置調整する。このとき、レーザビームのビーム径を前記ＣＣＤカメラでモニタし、所定のビーム径が得られるようにＸ軸方向に調整する。
【００２６】
また、回転調整機構３４を作動させ、クランプヘッド３１，３１を光軸Ｘを中心とするθｘ回転位置（図４の矢印θｘ参照）を調整する。このときも、レーザビームの傾きを前記ＣＣＤカメラでモニタし、ビームの傾きが正常になるようにθｘ回転位置を調整する。
【００２７】
前記調整装置３０を用いて以上の工程を経ることによって、光源ユニット２のＸ軸方向の位置（ピントずれ）及び光軸Ｘを中心とするθｘ回転位置（ビーム形状の崩れ）を容易にかつ精度よく調整することができる。なお、台座２０に形成した逃がし穴２２は調整時にクランプ用突起１４と干渉しない大きさであることは勿論である。
【００２８】
以上の調整が終了すると、ホルダ１１を台座２０に接着する。この接着には、ホルダ１１ないし台座２０の所定箇所に光硬化型接着剤（紫外線硬化型を用いることが好ましい）を塗布し、光（紫外線）を照射して硬化させる。具体的には、図１０に示すように、台座２０の斜面２１ａ，２１ａとホルダ１１の外周面１３に形成された隙間Ａに接着剤を塗布する。また、光源ユニット２に図示しない上面カバーを取り付けてもよい。この場合、上面カバーは光（紫外線）を透過する素材からなるものを使用するか、上面カバーに光（紫外線）透過用の窓部を設けておけばよい。また、光硬化型接着剤を調整前に所定箇所に塗布しておき、調整後に光を照射して硬化させてもよい。他の種類の接着剤を使用してもよい。また、塗布位置は前記隙間Ａに限定するものではない。
【００２９】
（他の実施例）
なお、本発明に係るレーザビーム走査装置、その調整装置及び調整方法は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
【００３０】
特に、レーザビーム走査装置の光路を構成する各種光学素子の種類、配置などは任意である。また、光源として複数の発光点を有するレーザダイオードを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係るレーザビーム走査装置の一実施例を示す概略斜視図である。
【図２】前記レーザビーム走査装置における副走査方向断面の光路及び各光学素子でのビーム形状を示す説明図である。
【図３】集光光学素子の一例を示す斜視図である。
【図４】台座上に載せた光源ユニットを示す斜視図である。
【図５】光源ユニットと調整装置を示す断面図である。
【図６】ホルダを示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は正面図である。
【図７】台座を示す斜視図である。
【図８】光源ユニットと調整装置を示す斜視図である。
【図９】クランプ用突起とクランプヘッドの係合状態を示す拡大図である。
【図１０】固定用接着剤の塗布位置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…レーザビーム走査装置
２…光源ユニット
３…レーザダイオード
９…集光光学素子（ＤＯＥ）
１１…ホルダ
１３…外周面
１４…クランプ用突起
１５…位置決め用斜面
２０…台座
２１…Ｖ溝形状部
２２…逃がし穴
３０…調整装置
３１…クランプヘッド
３２…チャック機構
３３…Ｘ軸方向調整機構
３４…回転調整機構
【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】
2009014787.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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