JP2005091597A

JP2005091597A - 光源ユニット

Info

Publication number: JP2005091597A
Application number: JP2003323174A
Authority: JP
Inventors: Hideji Yamada; 秀司山田
Original assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd
Current assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd
Priority date: 2003-09-16
Filing date: 2003-09-16
Publication date: 2005-04-07

Abstract

【課題】画像形成装置等の走査光学系に用いられる光源ユニットとして、これまで、縮小レンズホルダの一方の側に縮小レンズユニットを取り付け、他方の側にレーザ光源との光軸調整を済ませたコリメートレンズセルユニットを取り付けていた。この方法では、コリメートレンズと縮小レンズユニットの光軸の不一致が生じやすく、その調整が難しかった。
【解決手段】精度の高い光軸合わせを必要とするコリメートレンズセル１５と縮小ユニット１７を、縮小レンズホルダ２０の一方の側から同時加工によって形成された筒状部２０ｃに挿入して取り付ける。元々光軸合わせの調整が必須の半導体レーザホルダ１２は縮小レンズホルダ２０の他方の側の平面部２０ｅに、光軸調整しながらネジ止めする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、デジタルラボなどの画像形成装置に用いられる走査光学系における光源ユニットに関するものである。

図２は複写機に使われる走査光学系の一例の概要を説明するための図である。
同図において符号１は光源ユニット、２は変調素子モジュール、５は折り返しミラー、７は面倒れ補正光学素子、８は回転多面鏡、９はｆθレンズ、１０は被走査面をそれぞれ示す。
光源ユニット１から出た光束は、変調素子モジュール２によって画像情報に対応した変調を受け、折り返しミラー５によって回転多面鏡８の所定の反射位置へ向けられる。光束は回転多面鏡８の回転によって、偏向方向を変えられながらｆθレンズ９を経て、被走査面１０に達し主走査を行う。感光体からなる被走査面１０は紙面に対し垂直な方向に副走査を行うことで画像の潜像が形成される。
光源１から面倒れ補正光学素子７の間に、ビーム整形用のアパーチャが置かれる場合もある。
図示は省略したが、デジタルラボに使われる走査光学系の場合は、３原色用の３個の光源ユニットとその関連の光学系を用い、被走査面として印画紙を用いる。

被走査面上に光束の微小なスポットを形成するため、光源ユニットにおける光源と光学系の位置関係等は高い精度を必要とする。そのため、光源ユニットには、調整用の機構を設けるか部品精度を高くする必要があり、ユニットの組み付けにも調整工程が入ったりして部品コスト、組み付けコスト高くなっていた。
光源とレンズを一体化したユニットと、その他の光学系を、相異なるベース上に取り付けて後、相互の光学調整をする構成がある（例えば、特許文献１参照。）。この構成は、光軸を合わせるべき光学系相互の間に他の部材がいくつも介在するので、当然、部品精度にのみ頼ることはできない。特許文献１では具体的な調整手段の記載は省略されているが、調整を行うについても、光軸をその垂直断面内で２次元的に動かさなければならず、装置の複雑化は免れない。

図３は従来の光源ユニットの他の例の構造を示す図である。同図（ａ）は一部分解断面図、同図（ｂ）は組み立て斜視図である。
同図において符号１１は半導体レーザ（ＬＤ）、１２はＬＤホルダ、１３は遮熱板、１４はコリメートレンズ、１５はコリメートレンズセル、１６はコリメートレンズホルダ、１７は縮小レンズユニット、１８は縮小レンズホルダ、１９は縮小レンズユニット押さえをそれぞれ示す。
従来の構成では、コリメートレンズ１４を取り付けたコリメートレンズセル１５を、コリメートレンズホルダ１６の一方側から取り付け、同ホルダの他方の側から、半導体レーザ（以下単にＬＤと称す）１１を組み込んだＬＤホルダ１２を、遮熱板１３を介して取り付けて１つのユニットＵ１としていた。縮小レンズユニット１７は縮小レンズホルダ１８に一方の側から組み付け、縮小レンズユニット押さえ１９で固定してユニットＵ２とする。ユニットＵ２の縮小レンズホルダ１８の他方の側に、先に示したＬＤとコリメートレンズのユニットＵ１を組み込み、ＬＤを点灯させ、光軸調整をしてからねじで固定していた。しかしながら、このような構成では、光軸を一致させるべきコリメートレンズ１４と縮小レンズユニット１７が、それぞれ別体のホルダに取り付けられて後、組み合わせられるため、よほど部品精度を高く保たない限り、光軸の不一致が発生しやすい。部品精度を高く保つことは非常にコストがかかる。部品精度は特に高くしない代わり、調整で光軸を合わせる方法もあるが、調整の手間と時間がかかりコストアップの要因になる。

特開２０００−３１４８４４号公報（第６、７頁、第６図）

解決しようとする問題点は、部品精度をことさら高くしないで、且つ、手間のかかる調整をしなくても目標の光軸精度が出せるようにすることである。

請求項１に記載の発明は、レーザ光源と、複数の光学部材と、該複数の光学部材を保持する筒状ホルダ部材とを有し、前記レーザ光源と前記複数の光学部材とを１つの光軸に沿って配置し、前記レーザ光源からのビームのビーム径を制御する光源ユニットにおいて、前記複数の光学部材を前記筒状ホルダ部材の一方から挿入し、該筒状ホルダ部材の他方の端面を平面部とし、該平面部に前記レーザ光源を取り付けたことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光源ユニットにおいて、前記複数の光学部材の前記レーザ光源に近い側の光学部材は前記ビームをほぼ平行光にするコリメートレンズであり、他の光学部材は前記ビーム径を縮小する光学ユニットであることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の光源ユニットにおいて、前記ビーム径を縮小する光学ユニットは少なくとも１個のレンズを含む縮小レンズホルダにより構成され、該縮小レンズホルダを熱伝導率の比較的低い金属材料で形成したことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の光源ユニットにおいて、前記縮小レンズホルダの素材としてＳＵＳを用いたことを特徴とする。

本発明によれば、部品の精度を特に高くせず、調整工程も必要としないで、コリメートレンズと縮小レンズ系の光軸が所定の精度内に収まる光源ユニットを得ることができる。

精度の高い光軸合わせを必要とするコリメートレンズセルと縮小レンズユニットを、縮小レンズホルダの一方の側から同時加工によって形成された筒状部に挿入して取り付ける。元々光軸合わせの調整が必須のレーザ光源は、縮小レンズホルダの他方の側に、光軸調整しながらネジ止めする。

図１は本発明の実施形態を説明するための図である。同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は組み立て斜視図である。
同図において符号２０は縮小レンズホルダ、２１は止めネジ、２２は光源ユニット基板、２３は冷却素子をそれぞれ示す。その他の符号は図３に準ずる。
縮小レンズホルダ２０は、貫通穴２０ａを有し光源ユニット基板２２に取り付けるための大径部２０ｂと、その一方の側に伸びる筒状部２０ｃを有する小径部２０ｄとからなる。筒状部２０ｃには、コリメートレンズセル１５と縮小レンズユニット１７がこの順で挿入され取り付けられる。コリメートレンズセル１５はねじ込みにより位置を決められ、コンプレッサレンズユニット１７は高い精度の嵌合によって落とし込まれ、止めネジ２１で所定の位置に止められる。
大径部の他方の側にはＬＤホルダ１２を取り付けるための平面部２０ｅが用意されており、ＬＤを点灯させ、ＬＤ１１とコリメートレンズ１４の光軸を合わせながらＬＤホルダ１２を縮小レンズホルダ２０に取り付ける。ＬＤホルダ１２には、同図（ｂ）に示すように、例えばペルチェ素子のような冷却素子２３をつけることもできる。
このような構成にすると、光軸合わせの精度を要するコリメートレンズと縮小レンズの取り付け部が、縮小レンズホルダ２０の一方の側から同時加工することができ、非常に高い精度を得ることができ、光軸調整をしなくとも、所定の公差内に収めることができる。
説明の都合上、縮小レンズホルダが大径部と小径部からなるものとして説明したが、これらの関係は取り付けやすさによって決めればよい問題で、必須の関係ではない。

縮小レンズホルダ２０は、上記のように高い加工精度を要するので、素材としては金属を用いるが、本発明では特に熱伝導率の低い素材を選んでいる。これは、環境温度の変化が直ちに縮小レンズユニット１７の温度変化に反映しないようにするためである。縮小レンズユニット１７の急激な温度変化は鏡胴の部分的な伸縮をもたらし、微妙な光軸変化等が発生するからである。この目的のためには縮小レンズユニット１７は縮小レンズホルダ２０になるべく深く落とし込めるようにした方がよい。その方が光軸の精度も出しやすい。
光学系のホルダとして使いやすい金属材料といえば、アルミ、黄銅、ステンレススチール等が有る。また、比較的熱伝導率の低い金属素材としては、一般に鉛系、ニッケル系、鉄系等の金属が用いられるので、本発明としてもこれらの材料を用いればよい。特にＳＵＳと称されているステンレススチールが他の金属材料に比べて格段に熱伝導率が低く、本発明の用途に適している。
縮小レンズホルダ２０を熱伝導率の低い材料で形成することによって、図３における遮熱板１３を省略することができ、構造の簡素化にも寄与できる。

本発明の実施形態を説明するための図である。（実施例１）複写機に使われる走査光学系の一例の概要を説明するための図である。従来の光源ユニットの一例の構造を示す図である。

符号の説明

１光源ユニット
１１半導体レーザ
１２ＬＤホルダ
１４コリメートレンズ
１５コリメートレンズセル
１７縮小レンズユニット
２０縮小レンズホルダ
２２光源ユニット基板

Claims

レーザ光源と、複数の光学部材と、該複数の光学部材を保持する筒状ホルダ部材とを有し、前記レーザ光源と前記複数の光学部材とを１つの光軸に沿って配置し、前記レーザ光源からのビームのビーム径を制御する光源ユニットにおいて、前記複数の光学部材を前記筒状ホルダ部材の一方から挿入し、該筒状ホルダ部材の他方の端面を平面部とし、該平面部に前記レーザ光源を取り付けたことを特徴とする光源ユニット。
請求項１に記載の光源ユニットにおいて、前記複数の光学部材の前記レーザ光源に近い側の光学部材は前記ビームをほぼ平行光にするコリメートレンズであり、他の光学部材は前記ビーム径を縮小する光学ユニットであることを特徴とする光源ユニット。
請求項２に記載の光源ユニットにおいて、前記ビーム径を縮小する光学ユニットは少なくとも１個のレンズを含む縮小レンズホルダにより構成され、該縮小レンズホルダを熱伝導率の比較的低い金属材料で形成したことを特徴とする光源ユニット。
請求項３に記載の光源ユニットにおいて、前記縮小レンズホルダの素材としてＳＵＳを用いたことを特徴とする光源ユニット。