JPH01172813A - レーザーユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、レーザービームを利用する装置、例えばデジ
タル複写機、レーザービームプリンタ等に適用可能なレ
ーザーユニットに関する。

（従来の技術） 従来、この種の装置としては、第５図に示すようなもの
が知られている。すなわち、このレーザーユニット１０
０は、半導体レーザー素子１０１を備えており、このレ
ーザー素子１０１の発光チップ１０２から放射されたレ
ーザービームを金属製のコリメータ鏡筒１０３内に保持
されたコリメータレンズ１０４により平行ビームとする
。このレーザー素子１０１は、素子ホルダー１０５によ
りレーザー基板１０６上に保持されており、またコリメ
ータ鏡筒１０３は、素子ホルダー１０５上に固定された
鏡筒ホルダー１０７により保持固定されている。

このレーザービーム）１００を用いて画像露光を行う場
合には、第６図に示すような光学系を構成する。すなわ
ち、この光学系にあっては、レーザーユニットｌＯＯか
ら射出されたレーザービームをシリンドリカルレンズ１
０８及び所定形状に形成された絞り１０９を介して矢印
Ｇ１方向に回転するポリゴンミラー１１０に照射し、ポ
リゴンミラー１１０にて反射されたビームをトーリック
レンズ１１１を介して不図示の感光ドラム等に導く、こ
こで、絞り１０９を設けであるのは、レーザービームを
絞り１０９の開口部の形状に規制し、感光ドラム等上に
円等のスポット状に照射するためである。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、近年においては、レーザービームを感光ドラ
ム等に照射する際、該ビームをその走査方向に対して縦
長のスポット状とし、画像記録の解像力を向上させる装
置が案出されている。すなわち、この装置にあっては、
前記絞り１０９の開口部を例えば楕円に形成し、その開
口部の形状にレーザービームを規制してドラム表面の単
位長さ当りに照射するビームの数を増加することにより
解像力向上を図っている。従って、斯かる従来例を用い
て画像を形成する装置にあっては、高画質維持のため前
記絞り１０９をずれることなく正確に配設することが望
ましい、しかし、この目的を達成するためには、治具等
を用いて絞り１０９の位置を調整しなければならないの
で、組立工程が複雑化してコストアップしてしまうとい
う問題点がある。

一方、この問題点を解決するためには、前記コリメータ
鏡筒１０３を加工してレーザービームの絞りを形成する
ことも考えられるが、通常コリメータ鏡筒１０３はレー
ザー放射による熱を放熱するため金属で構成されている
ので、微小な絞りを所定の形状に形成することは困難で
ある。さらに、仮にそのような絞りを一体に形成マきた
としても、コリメータ鏡筒１０３はその外周に密接する
鏡筒ホルダー１０７内に回転自在に保持され、該ホルダ
ー１０７に接着剤で固定して組み立てるので、その組立
工程の際にコリメータ鏡筒１０３が回転し易く、非円形
の絞り開口部を所定の角度に正確に固定することは困難
である。従って、角度調整用の特殊治具及び調整工程を
新たに必要とするため、生産効率が悪く、コストアップ
につながってしまうという問題点を有している。

また、上記絞り開口部が円形の場合にあっても、コリメ
ータ鏡筒１０３により保持されるコリメータレンズ１０
４の光軸の位置はレンズによって多少の誤差があり、該
レンズ１０４の光軸とコリメータ鏡筒１０３の回転軸と
は必ずしも一致しナイため、ユニット１００を組み立て
る際にコリメータ鏡筒１０３が回転してしまうと、該ユ
ニット１００から射出されるビームにわずかながらずれ
が生じてしまうおそれがある。加えて、コリメータレン
ズ１０４として用いるレンズは、屈曲率分布形であるか
否かを問わずレンズ性能として完全に回転対称に作製す
ることは不可能であり、回転に対し微小な誤差を有して
いるため、このことも上記ずれの一因となる。

そこで、本発明は上記従来技術の問題点を解決するため
になされたもので、その目的とするところは、ユニット
を組み立てる際にコリメータレンズの回転を防止して、
所定形状のレーザービームを正確に射出し得るレーザー
ユニットを安価に提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明にあっては、レーザー
発光素子と、該レーザー素子から放射されるレーザービ
ームを平行光にするコリメータレンズと、該コリメータ
レンズを保持するレンズ保持部及び該レンズ保持部を保
持する中間保持部を有する保持組立体とを備えたレーザ
ーユニットにおいて、前記保持組立体のうち少なくとも
前記レンズ保持部を樹脂にて構成すると共に、前記レー
ザー素子からのレーザービームを所定のスポット形状に
規制する絞り部を前記レンズ保持部に一体的に形成し、
さらに該レンズ保持部に、前記中間保持部に設けた係止
部と係合する係止部を設けたことを特徴とする。

（作　　　用） 上記構成を有する本発明にあっては、少なくともレンズ
保持部を樹脂にて構成したことにより。

該保持部の加工性が良く、容易に所定の開口形状を有す
る絞り部を一体的に形成し得る。また、レンズ保持部に
一体的に絞り部を形成したことにより、レーザービーム
の光軸に対して絞り部を正確に配設でき、レーザービー
ムは絞り部により正確に規制されて射出される。

ざらに、レンズ保持部と中間保持部とに係止部を設け、
両係上部を係止させてユニットの組み立てを行うことに
より、レンズ保持部の組立時の回転が防止される。

（実　施　例） 以下本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例に係るレーザーユニットの構
成を示すものである。同図において、１はレーザー基板
であり、樹脂等の板部材が用い　・られる、このレーザ
ー基板１上には、レーザービームを出射するレーザー発
光素子としてのレーザー素子２及びレーザー素子２を保
持する素子ホルダー３を取り付ける。レーザー素子２は
、素子基板２０を有し、該素子基板２０上には円筒状で
銅製の基台２１を取り付け、さらに該基台２１上には、
レーザービームを放射する発光チップ２２を設けである
。また、素子基板２０上には、基台２１及び発光チップ
２２をほこり等から保護するカバ一部２３を設け、前記
発光チップ２２と対向する前面には、透明なカバーガラ
ス２４を設けである。さらに、素子基板２０の底面には
レーザー基板１と当接する突部２５を設け、素子基板２
０とレーザー基板ｌとの間にはスプリングワッシャー２
６を嵌入しである。従って、レーザー素子２は、レーザ
ー基板１に対して微小な角度調整が可能となっている。

素子ホルダー３は亜鉛（Ｚｎ）製の略円板であり、その
中央部には異なる内径を有する開口部３０を設けてなり
、レーザー素子２が開口部３０にちょうど嵌合し、開口
部３０内の係止面３１とレーザー素子２の素子基板２０
の上面とが面接触するようになっている。従って、素子
ホルダー３をレーザー基板１に取り付けた場合、レーザ
ー素子２は、スプリングワッシャー２６によって素子ホ
ルダー３の係止面３１に突当てられ、その正確な位置決
め、すなわちレーザー素子２を光軸に対して直角に保持
することが可能となる。

尚、素子ホルダー３のレーザー基板ｌ上への固定は、複
数のねしく図示せず）により行う。

４はガラス製のコリメータレンズ５を保持する保持組立
体としてのコリメータ鏡筒であり、該鏡筒４の外周に同
心的に取り付けられる保持組立体としての亜鉛（Ｚｎ）
製の鏡筒ホルダー６によって素子ホルダー３に対して固
定される。このコリメータ鏡筒４は、一体成形加工が行
い易いように樹脂からなり、本実施例にあってはＰＥＳ
　（ポリエーテルサルホン）が用いられる。また、他の
樹脂としてはＰＰＳ　（ポリフェニレンサルファイド）
も使用可能である。このコリメータ鏡筒４の一端側即ち
前記発光チップ２２側には、コリメータレンズ５を同心
的に固定するための円筒状の凹部４０を設け、中央部近
傍から他端部にかけては、レーザービームを射出するた
めの前記凹部　□４０より大きい径を有する円筒状の凹
部４１を設けである。さらに、凹部４０，４１の間には
レーザービームを所望のスポー、ト状に規制するだめの
絞り部４２を一体成形により設けである。

第２図は、レーザービーム）ＬＵを第１図の矢印Ａ方向
すなわちレーザービームが射出される方向から見たもの
である。同図から構成される装置に、前記絞り部４２の
開口部４２ａの形状は横長の略楕円形であり、その長袖
の径は凹部４０の内径よりも小さい。この絞り部４２の
開口形状は必ずしも楕円でなくとも良く、例えば円形、
回転対称形又は非回転対称形でもよいが、本実施例にお
いて絞り部４２の開口形状として楕円を採用しているの
は、後述する感光体ドラムＣ表面にスポット状のレーザ
ービームを照射した際に、ビーム走査方向の解像力を向
上させるためである。

第１図及び第２図において示すように、コリメータ鏡筒
４の開口端部側の外周には、該鏡筒４の鏡筒ホルダー６
内における回転を防止するための係止部としての直方体
状ストッパ４３を一体的に形成し、鏡筒ホルダー６の内
周の所定位置に設けた、ス）−／パ４３と略同形状の係
止部としての係止溝６０と係合するようになっている。

コリメータ鏡筒４、鏡筒ホルダー６及び素子ホルダー３
を組み立てる場合には、まず鏡筒ホルダー６の基部６１
を素子ホルダー３上の所定位置にレーザー基板を貫通す
る複数のねじ（図示せず）を用いて固定する。そして、
コリメータ鏡筒４のストッパ４３と鏡筒ホルダー６の係
合溝６０とを合わせ、コリメータ鏡筒４を矢印Ａ方向か
ら鏡筒ホルダー６内に挿入し、レーザーチップ２２とコ
リメータレンズ５とのギャップ調整を行った後、鏡筒ホ
ルダー６の胴部６１に設けた接着用孔６２に接着剤を流
入することにより、該ホルダー６の内周面にコリメータ
鏡筒４を固定する。

このように本実施例にあっては、レーザー素子２及びコ
リメータレンズ５をコリメータ鏡筒４、鏡筒ホルダー６
及び素子ホルダー３という３つの部材の組立体により保
持する構成とし、レーザーユニッ）ＬＵの組立精度の向
上を図っている。すなわち、組立工程において、素子ホ
ルダー３に対して鏡筒ホルダー６の位置を前記ねじを用
いて調整することにより、レーザービームとコリメータ
レンズ５の光軸とを一致させ、Ｘ−Ｙ調整を行うと共に
、鏡筒ホルダー６に対してコリメータ鏡筒４の位置を調
整することにより、発光チップ２２とコリメータレンズ
５とのギャップを調整することができる。

第３図は本実施例を適用した画像形成装置の一実施例を
示すものであり、同図において、Ａは第１光学系、Ｂは
第２光学系、Ｃは感光体ドラムである。

第１光学系Ａは、原稿台１０上に載置された原稿を照明
するランプ１１と、ミラー１２，１３゜１４と、レンズ
１５と、ミラー１６．１７゜１８とを有しており、原稿
からの反射光をミラー１２．１３．１４を介し、レンズ
１５を通過させ、さらにミラー１６，１７．１８を介し
て感光体ドラムＣ上に導く。

第２光学系Ｂは、第４図（ａ）に示すように、前記レー
ザー二二ッ）ＬＵと、シリンドリカルレンズＳＬと、モ
ータＭと、モータＭに直結され矢印Ｇ方向に回転するポ
リゴンミラーＰＭと、トーリックレンズ（ｆθレンズ）
Ｌとを有しており、レーザーユニッ）ＬＵから絞り部４
２により規制され射出されたレーザービームをポリゴン
ミラーＰＭで走査して、トーリックレンズＬ及びミラー
１９を介して感光体ドラムＣ上に導く。

上記構成において、本発明の一実施例としてのレーザー
チップ）ＬＵの働きと構成について説明すると、先ず第
１にはコンピュータやワードプロセッサー等の出力に接
続することによってユニットを潜像形成手段として機能
させ、第１光学系によって形成される画像との合成画像
を形成する用い方がある。また、第２には画像の先端部
の余白形成や、転写紙と次の転写紙の間に対応する感光
体ドラム３上の領域の不要な電荷の消去を行なう用い方
がある。さらに、第３にはデジタイザー等の座標入力手
段と組合せて第１光学系ｌによって形成される原稿画像
の不要部分を消去するマスキング機能やトリミング機能
を果すために用いる場合がある。さらにまた、第４には
第１光学系の光路の一部を遮断してその部分に日付やペ
ージ等の原稿画像に記されていない情報を付加するアド
オン機能を用いる場合もある。

そして、上記いずれの用途においてもレーザーユニット
ＬＵによる走査ビームの主走査方向と感光体ドラムＣの
母線に高い平行度を維持しなければならない、さらに、
第１光学系Ａによるアナログ露光との組合せのためにト
リミング、マスキング、アドオンの各機能を果たす場合
には、走査ビームは感光体ドラムＣの母線に対してだけ
ではなく、第１光学系Ａからの入射光に対しても常時高
い平行度が要求される。

ところで、上記レーザービーム）ＬＵから射出されたレ
ーザービームは、コリメータ鏡筒４に一体的に形成した
絞り部４２により規制されて、シリンドリカルレンズＳ
Ｌ、ポリゴンミラーＰＭ。

及びトーリックレンズＬを介して感光体ドラムＣ表面に
照射され、所定の画像形成が行われる。そして、その画
像形成の際の解像力を高めるためには、ドラムＣ表面を
照射するビームの形状をビーム走査方向Ｓに対して縦長
にすることが望ましい。従って、本実施例のレーザーユ
ニットＬＵにあっては、この要望に応えるため、前記絞
り部４２の開口部４２ａの形状を楕円形に形成し、第４
図（ｂ）に示すように感光体ドラムＣ上に長袖。

短軸の長さが１１．１２のビームズボッ）Ｑを形成する
ようにする。

しかし、この場合、レーザーユニットＬＵから射出され
るビームが走査平面に対して平行な方向に長軸な楕円形
であれば、シリンドリカルレンズＳＬ、ポリゴンミラー
ＰＭ、）−リックレンズＬを介してドラムに照射される
ビームは、ドラム回転方向に対して長軸な楕円になるこ
とが知られているので、感光体ドラムＣ表面において、
ビーム走査方向Ｓに対しビームスポットの楕円の長軸が
該走査方向Ｓに対し直交するようにしなければならない
、従って本実施例においては、第２図に示す如く、コリ
メータ鏡筒４に設けた楕円形開口部４２ａの短軸の延長
線上に前記ストッパ４３及び係合溝６０を設け、横長の
スポット形を有するレーザービームを射出することとし
ている。

以上述べたように本実施例にあっては、コリメータ鏡筒
４をＰＥＳ等の樹脂にて構成したことにより、その加工
性が良く、容易に微小な絞り部４２を該鏡筒４に一体成
形し得る。従って、本実施例のレーザービーム）ＬＵを
適用したデジタル複写機等を組み立てる際、絞りを別に
組み立てる必要がなく、部品点数を減少するとともに正
確な位置調整等の工程を省略することができるので、コ
ストダウンを図ることができるという効果がある。″ま
た、コリメータ鏡筒４に絞り部４２を一体的に形成した
ことにより、絞り部４２をレーザービームの光軸に対し
て精度良く配設することができ、より正確にレーザービ
ームを規制することが可能となるため、デジタル複写機
、レーザービームプリンタ等に適用した場合に質の高い
画像を形成することができるという効果がある。

さらに、本実施例にあっては、絞り部４２の開口部４２
ａ形状を楕円としたことにより、感光体ドラムＣに画像
を形成する場合、特にバックグラウンドスキャンをする
際にその解像力が向上するという効果がある。

さらにまた、コリメータ鏡筒４にストッパ４３を設ける
と共に鏡筒ホルダー６にストッパ４３と係合する係合溝
６０を設けたことにより、組立の際、レーザービームに
対し開口部４２ａの角度を正確に設定することができ、
感光体ドラムＣ表面に楕円等縦長のビームスポットを照
射する角度を正確に設定できるので、高解像力を維持す
ることができるという効果がある。加えて、絞り部４２
の開口形状を円とした場合にあっても、コリメータ鏡筒
４が組立時に回転してしまうことがなく、コリメータレ
ンズ５の光軸にずれが生ずることがないので、レーザー
ビームを正確に射出し得るという効果がある。

尚、本実施例にあっては、コリメータ鏡筒４のみをＰＥ
Ｓ等の樹脂にて構成したが、鏡筒ホルダー６もＰＥＳ等
の樹脂にて構成するようにしても良い、この場合、樹脂
は加工性が高いので係合溝６０の形成が容易になる。た
だし、コリメータレンズ５及び発光チップ２２間のギャ
ップ量の温度による変化及びレーザーの発熱に対する放
熱効果を考慮すると、コリメータ鏡筒４のみを樹脂にて
構成することが望ましい。

（発明の効果） 以上の構成及び作用を有する本発明にあっては、保持組
立体のうち少なくともコリメータレンズを保持する保持
部を樹脂にて構成したことにより、その加工性が良く、
容易に微小な絞り部を該保持部に一体成形し得る。従っ
て、本発明に係るレーザーユニットを適用したデジタル
複写機等を組み立てる際、絞りを別に設ける必要がなく
、部品点数を減少して光学系を簡素化するとともに調整
等の工程を省略することができ、装置の小型化及びコス
トダウンを図ることができる。

また、保持部に絞り部を一体的に形成したことにより、
絞り部をレーザービームの光軸に対して精度良く配設す
ることができ、より正確にレーザービームを規制するこ
とが可能となるため、デジタル複写機、レーザービーム
プリンタ等に適用した場合に質の高い画像を形成するこ
とができるという効果を奏する。

さらに、レンズ保持部と該レンズ保持部を保持する中間
保持部とに互いに係合可能な係止部を設けたことにより
、ユニットを組み立てる際、レンズ保持部の回転が防止
される。この結果、レンズ保持部に設けた絞り部の開口
形状を楕円等の回転対称形とした場合には、絞り部の設
定角度にずれがなく感光体上に高解像力で画像を形成す
ることができる。一方、絞り部の開口形状を円とした場
合にあっても、レンズ保持部が組立時に回転してしまう
ことがなく、コリメータレンズの光軸のずれを防止して
レーザービームを正確に射出し得るという効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るレーザーユニットの一実施例を示
す縦断面図、第２図は同実施例を第１図の矢印Ａ方向か
ら見た拡大図、第３図は同実施例を適用した画像形成装
置の概略構成を示す縦断面図、第４図（ａ）は第３図の
装置の第２光学系を示す拡大平面図、第４図（ｂ）は感
光体ドラム上に照射されるレーザービームの形状を示す
説明図、第５図は従来のレーザーユニットを示す縦断面
図、第６図は従来のレーザーユニットにより構成される
光学系の一例を示す平面図である。 符号の説明 ２・・・レーザー素子（レーザー発光素子）２２・・・
発光チップ ４・・・コリメータ鏡筒（保持組立体、レンズ保持部） ４２・・・絞り部　　　　　４２ａ・・・開口部４３・
・・ストッパ（係止部） ５・・・コリメータレンズ ６・・・鏡筒ホルダー（保持組立体、中間保持部）６０
・・・係合溝（係上部） 第２図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザー発光素子と、該レーザー素子から放射さ
   れるレーザービームを平行光にするコリメータレンズと
   、該コリメータレンズを保持するレンズ保持部及び該レ
   ンズ保持部を保持する中間保持部を有する保持組立体と
   を備えたレーザーユニットにおいて、 前記保持組立体のうち少なくとも前記レンズ保持部を樹
   脂にて構成すると共に、前記レーザー素子からのレーザ
   ービームを所定のスポット形状に規制する絞り部を前記
   レンズ保持部に一体的に形成し、さらに該レンズ保持部
   に、前記中間保持部に設けた係止部と係合する係止部を
   設けたことを特徴とするレーザーユニット。
2. （２）前記絞り部の開口形状を回転対称形としたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザーユニッ
   ト。
3. （３）前記絞り部の開口形状を非回転対称形状としたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザーユ
   ニット。
4. （４）前記絞り部の開口形状を楕円としたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のレーザーユニット。
5. （５）前記樹脂にて構成するレンズ保持部は、コリメー
   タ鏡筒であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のレーザーユニット。