JP2656427B2 - レーザプリンタの光学装置およびこの光学装置に用いられるレンズ - Google Patents

レーザプリンタの光学装置およびこの光学装置に用いられるレンズ

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばレーザビーム
プリンタの光学装置およびこの光学装置に用いられる補
正レンズに関する。
【0002】
【従来の技術】図6は、このレーザビームプリンタに用
いられる走査式光学装置の要部を示す概略構成図であ
る。図中1はこの光学装置のケーシングである。このケ
ーシング1内には、レーザビーム(光ビーム)を発生す
る半導体レーザ素子およびこのレーザ素子からのレーザ
ビームの断面形状を所望の形状にするレンズ群を一体に
有する発光ユニット2と、所定の速度で回転することで
この発光ユニット2から出射されたレーザビームLを偏
光(走査)するポリゴンミラー3(回転ミラー)と、こ
のポリゴンミラー3を介して偏光されたレーザビームL
´を反射ミラー4に導く第1、第2の補正レンズ5、6
とを具備する。上記反射ミラー4で反射したレーザビー
ムL´´はこのケーシング外に導かれ、図示しない感光
体(感光ドラム)の記録面に略直線状に結像する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記第1、
第2の補正レンズ5、6のうち上記ポリゴンミラー3に
近い側に位置する第1の補正レンズ5は、図5(a)に
示すように、曲面状部と平面状部とからなるものであ
り、この平面状部を上記ポリゴンミラー3に対向させて
配設されている。そして、この第1の補正レンズ5と上
記ポリゴンミラー3との距離は、所定の寸法uに設定さ
れている。
【0004】この第1の補正レンズ5とポリゴンミラー
3との距離uを小さくすることができれば、この光学装
置の小形化を図れるのであるが、この距離を図5(a)
に示す寸法u以下に小さくすると、上記レンズ5の縁部
5aが上記発光ユニット2からのレーザ光Lの光路を妨
げることとなる。このため、上記第1の補正レンズ5と
ポリゴンミラー3との距離uを小さくしてこの光学装置
の小形化を図ることには一定の限界があった。
【0005】また、図6に5で示す第1の補正レンズの
ように、曲面と平面とで構成されるレンズは、一方の面
を平面にすることで、曲面側の成形、研磨等が容易にな
るため、このような光学装置に広く用いられる。
【0006】しかし、このレンズ5を射出成形で成形す
る場合、高精度の平面を得ることは困難である。すなわ
ち、高精度の平面を有する型を用いても、冷却固化時の
収縮により、歪み(凹凸)が生じることとなる。例え
ば、上述の補正レンズ5の場合(図7(a))、製品で
あるレンズ5の平面側Aの光軸方向の縮尺を拡大してみ
ると、図7(b)に示すように、収縮によって大きく湾
曲し凹部および凸部が生じている。
【0007】このような凹凸部が生じる場合には、レ−
ザビ−ムL´の入射位置によって、その屈折方向が異な
ることになる。特に高精度が要求される光学装置におい
ては、レ−ザビ−ムの入射位置により出射性能にばらつ
きが生じることは非常に不都合である。
【0008】この発明は、上述したような事情に鑑みて
成されたもので、その目的とするところは、第1に、補
正レンズとポリゴンミラーとの距離を小さくすることで
レーザプリンタの光学装置の小形化を図ることにある。
また第2に面と球面とから構成されるものであって扱い
易く性能にばらつきのないレンズを供給することにあ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】第1に、レーザビームを
出射する発光ユニットと、この発光ユニットから出射さ
れたレーザビームを偏光する回転ミラーと、この回転ミ
ラーによって偏光されたレーザビームを補正して対象物
に対して直線状に結像させるレンズとを有するレーザプ
リンタの光学装置において、上記レンズのうち、上記回
転ミラーに近い側に位置するレンズは、射出成形により
両端部に縁部を一体に有するように形成されており、上
記回転ミラーによる回転方向に沿う一方の縁部に、上記
発光ユニットから出射され上記回転ミラーへ向かうレー
ザビームの光路を区画する傾斜部が設けられていること
を特徴とする光学装置である。
【0010】第2に、上記レンズの縁部に設けられた傾
斜部の傾斜角度は、上記回転ミラーへの上記レーザビー
ムの入射角度と略平行であることが好ましい。第3に、
上記レンズは、射出成形で成形され、平面状部と球面状
部からなるレンズであって、上記平面状部は、射出成形
の熱収縮後、全面に亘って凸あるいは凹となるように形
成されていることが好ましい。
【0011】第4に、レーザプリンタに用いられ、発光
ユニットから出射され回転ミラーによって偏光されたレ
ーザビームを補正して対象物に対して直線状に結像させ
るレンズにおいて、上記レンズは射出成形により両端部
に縁部を一体に有するように形成されており、上記縁部
の一方に上記発光ユニットから出射され上記回転ミラー
へ向かうレーザビームの光路を区画する傾斜部を形成し
たことを特徴とするレンズである。
【0012】第5に、このレンズは、射出成形で成形さ
れ、平面状部と球面状部からなるレンズであって、上記
平面状部は、射出成形の熱収縮後、全面に亘って凸ある
いは凹となるように形成されていることが好ましい。
【0013】
【作用】このような構成によれば、上記射出成形によっ
て形成されたレンズの一方の縁部に設けられた傾斜部に
沿って上記発光ユニットから回転ミラーへ向かうレーザ
ビームを通すことができるので、その分、上記補正レン
ズを上記回転ミラーに近付けることができる。
【0014】また、このような構成によれば、射出成形
の熱収縮後、全面に亘って凸あるいは凹となるように形
成された平面状部を有するレンズを得ることができ、こ
のレンズの熱収縮後、平面状部に凹凸が生じることを有
効に防止することができる。
【0015】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を参照して
説明する。この発明の光学装置は、図6に示す光学装置
において、2つの補正レンズ5、6のうち、ポリゴンミ
ラー3に近い側に位置する補正レンズ5の形状を改良
し、この補正レンズと上記ポリゴンミラー3との距離を
縮めることでこの光学装置全体の小形化を図ったもので
ある。
【0016】すなわち、この発明の光学装置では、補正
レンズ10として、図5(b)および図4に示す形状の
ものを用いる。この補正レンズ10は、図に示すよう
に、ポリゴンミラー3に対向する平面状部Aと、この図
には図示しないもう一方の補正レンズに対向する曲面状
部Bとから構成され、上記ポリゴンミラー3の回転方向
に沿う両端部には、縁部10aが設けられている。
【0017】そして、この縁部10aのうち、上記発光
ユニット2から上記ポリゴンミラー3へ向かうレーザビ
ームLが通る側(一端部)には、図4および図5(b)
に20で示す傾斜部が設けられている。
【0018】この傾斜部20があることで、図6を引用
して示す光学装置の小型化が図れる。すなわち、前述し
たように、従来の光学装置において小形化を図るには、
図5(a)に示すように、上記ポリゴンミラー3と第1
の補正レンズ5の距離uを小さくすることが必要であ
る。しかし、この距離を小さくしていくと、上記補正レ
ンズ5の縁部5aが上記発光ユニット2からのレーザビ
ームLの光路を妨げるということが考えれる。
【0019】しかし、図5(b)に示すように、上記傾
斜部20を有するこの実施例のレンズ10を用いれば、
この傾斜部20によって切り欠かれた部分を通して上記
レーザビームLを通すことができる。したがって、図に
寸法u´で示すように、上記レンズ10を従来(u)と
比較してポリゴンミラー3に接近させることができる
(u´<u)。このことにより、この光学装置の小形化
を図ることができる効果がある。
【0020】なお、図5(b)に示すように、上記傾斜
部20の傾きは上記レーザビームLの光路と略平行であ
ることが好ましい。次に、この補正レンズ10の好まし
い形成方法について説明する。
【0021】この発明のレンズ10は、例えば熱可塑性
樹脂を射出成形用金型内に射出することによって成形さ
れる。上記射出成形用金型は、例えば、図2および図3
に示すように、レンズ10の曲面側を成形する下型11
(以下、「曲面側オプティカル入子11」という)と平
面状部Aを成形する上型12(以下、「平面側オプティ
カル入子12」という)とからなる。
【0022】上記曲面側オプティカル入子11は、図3
に示すように、ブロック状の本体13と、この本体13
の上面部を所定の幅Hで削ることで凹陥部として形成さ
れたレンズ10の曲面側を成形するための曲面部14
と、レンズ10の縁(図1に示す10a)を形成するた
めの縁部15と、後述する平面側オプティカル入子12
の平面部18の下面が嵌まり込み上記曲面側オプティカ
ル入子11と、平面側オプティカル入子12の位置合わ
せをする位置合せ部16とからなる。
【0023】一方、上記平面側オプティカル入子12
は、ブロック状の本体17と、この本体17の下面に、
上記曲面側オプティカル入子11の曲面部14等の幅H
よりも若干小さい幅hで形成され、上記レンズ10の平
面状部Aを形成するための平面部18を有する。上記平
面部18は、上記曲面側オプティカル入子11の凹陥部
内に嵌挿され、上記位置合せ部16と当接し、上記曲面
部14および縁部15と共に溶融樹脂が射出される空間
(キャビティ)を区画する。
【0024】そして、上記曲面側オプティカル入子11
の位置合せ部16に設けられたゲート21を介してこの
キャビティ内に溶融樹脂を射出し、この樹脂を冷却し固
化させることで上記レンズ10を得ることができる。
【0025】ところで、図2に示すように、上記平面側
オプティカル入子12の平面部18の上記レンズ10の
平面状部Aに対応する長さlの部分は、正確にいえば平
面ではなく、例えば上記平面部18の長さl=75ミリ
とすると、曲率半径r=約10000ミリ以上の凹面と
して形成される。以下、この曲率半径rの決定の方法に
ついて、図1(b)を参照して詳しく説明する。
【0026】この曲率半径rの決定は、シュミレーショ
ンで行う。例えば、上記平面側オプティカル入子12の
平面部18を比較的精度の良い平面にした場合(曲率を
無限大にした場合)、成形されるレンズ10の平面状部
Aは、従来例で説明したように収縮によって図1(b)
に一点鎖線で示すように凹部および凸部が生じたものと
なる。
【0027】シュミレーションにより、この状態から平
面側オプティカル入子12の平面部18の曲率半径rを
段々と小さくして行くと、上記凹凸部の凹部の部分の占
める部分が小さくなり、最終的には、図に実線で示すよ
うに、凹部がなくなり凸部だけになる。この臨界の曲率
半径rを、この発明では、平面側オプティカル入子12
の平面部18の曲率半径rとして用いる。
【0028】このようにして決定された曲率半径rは、
r=10000ミリ以上と非常に大きなものとなる。こ
の平面側オプティカル入子12で成形されるレンズ10
(図1(a))の平面状部Aは、正確にいえば平面では
ないが、曲率半径rが非常に大きいために、性能的には
光学設計で得られる平面と同じ特性が得られる。
【0029】したがって、このような構成によれば、形
成後に熱収縮が生じた場合でも、このレンズ10の平面
状部Aは一方の側にのみ湾曲しており、凹凸が生じると
いうことがないので、得られる性能はレーザビームの入
射部位によらず略均一化する。
【0030】したがって、このレンズ10に合わせるた
めの他の光学装置の調整も容易になる。したがって、非
常に扱いやすいレンズ10となる。さらに、上記下型と
上型(曲面側、平面側オプティカル入子11、12)
は、入り子式にし、かつ位置合せ部を設けたので、この
レンズ10の曲面側と平面状部Aの光学軸とがずれてし
まうということが有効に防止される。
【0031】なお、この発明は、上記一実施例に限定さ
れるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で種々
変形可能である。例えば、上記一実施例では、レ−ザビ
−ムプリンタに用いられるレンズ10をこの発明のレン
ズ装置の例として挙げたが、少なくとも一面側が平面状
部で構成されるレンズであれば、他の用途、例えば光学
的測定機等に用いられるものであっても良い。
【0032】また、上記一実施例では、上記平面状部A
を凸形状に形成したが、凹形状であっても同様の効果を
得ることができる。要は、射出成形の熱収縮後、上記平
面状部Aが全面に亘って凹あるいは凸となるような形状
であれば良い。さらに、上記一実施例では、球面状部は
曲面であったが、球面でもよく、また非球面であっても
良い。
【0033】
【発明の効果】以上述べたような構成によれば、レンズ
に設けた傾斜部に沿って発光ユニットから出射されたレ
ーザビームを通すことができるので、その分、このレン
ズを回転ミラーに近付けることができる。したがって、
このレンズを適用することによって光学装置の小形化を
図ることができる効果がある。
【0034】また、このような構成によれば、平面状部
と球面状部とから構成される射出成形により形成された
レンズであっても、熱収縮後、平面状部に凹凸が生じる
ことがないので、入射光の入射位置によらず出射光の性
質が安定しかつ、扱い易いレンズを得ることができる効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)はこの発明の一実施例を示す縦断面図、
(b)は、平面状部の形状を拡大して示すグラフ。
【図2】同じく、射出成形用金型を示す縦断面図。
【図3】同じく、射出成形用金型を示す斜視図。
【図4】同じく、縁部の形状を示す斜視図。
【図5】(a)、(b)は、同じく、レンズの配置を示
す概略構成図。
【図6】レーザビームプリンタに用いられる走査式光学
装置の内部構造を示す斜視図。
【図7】(a)は、従来例のレンズを示す縦断面図、
(b)は、平面状部の形状を拡大して示すグラフ。
【符号の説明】
2…発光ユニット、3…ポリゴンミラー(回転ミラ
ー)、10…レンズ、10a…縁部(一端部)、20…
傾斜部、A…平面状部、L…発光ユニットからポリゴン
レンズに向かうレーザビーム。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // B29L 11:00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザビームを出射する発光ユニット
    と、この発光ユニットから出射されたレーザビームを偏
    光する回転ミラーと、この回転ミラーによって偏光され
    たレーザビームを補正して対象物に対して直線状に結像
    させるレンズとを有するレーザプリンタの光学装置にお
    いて、 上記レンズのうち、上記回転ミラーに近い側に位置する
    レンズは、射出成形により両端部に縁部を一体に有する
    ように形成されており、上記回転ミラーによる回転方向
    に沿う一方の縁部に、上記発光ユニットから出射され上
    記回転ミラーへ向かうレーザビームの光路を区画する傾
    斜部が設けられていることを特徴とする光学装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の光学装置において、上記
    レンズの縁部に設けられた傾斜部の傾斜角度は、上記回
    転ミラーへの上記レーザビームの入射角度と略平行であ
    ることを特徴とする光学装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の光学装置において、上記
    レンズは、射出成形で成形され、平面状部と球面状部か
    らなるレンズであって、 上記平面状部は、射出成形の熱収縮後、全面に亘って凸
    あるいは凹となるように形成されていることを特徴とす
    る光学装置。
  4. 【請求項4】 レーザプリンタに用いられ、発光ユニッ
    トから出射され回転ミラーによって偏光されたレーザビ
    ームを補正して対象物に対して直線状に結像させるレン
    ズにおいて、 上記レンズは射出成形により両端部に縁部を一体に有す
    るように形成されており、上記縁部の一方に上記発光ユ
    ニットから出射され上記回転ミラーへ向かうレーザビー
    ムの光路を区画する傾斜部を形成したことを特徴とする
    レンズ。
  5. 【請求項5】 請求項4記載のレンズにおいて、 射出成形で成形され、平面状部と球面状部からなるレン
    ズであって、上記平面状部は、射出成形の熱収縮後、全
    面に亘って凸あるいは凹となるように形成されているこ
    とを特徴とするレンズ。
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