JPH01235910A - 光源ユニツト - 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、光源としてレーザ光源等を用いて、記録媒体
上に文字や画像を記録する装置や記録されている文字や
画像の読み取りを行う装置の光源ユニットに関するもの
である。

［従来の技術］ 従来より、光源として半導体レーザを用いて記録媒体上
に文字や画像を記録する装置としてレーザプリンタかあ
る。第７図は、レーザ光源から出射された光ビームを記
録媒体であるところの感光トラムに走査する構成図を示
すものである。情報信号により変調されたレーザ光が半
導体レーザ１より出射し、コリメータレンス２により平
行光とされて回転多面鏡１０に入射される。この回転多
面鏡は駆動モータ１１により図示矢印方向に回転しレー
ザ光は走査され、この走査光か結像レンス１２ａ、１２
ｂを介１ノて感光ドラム１３に照射されて像を形成する
。

この構成におけるレーザ光源ユニット １０１について第８図を用いて詳述する。半導体レーザ
１から出射される光ビームはレーザ制御回路１０２から
の情報信号によって変調され、この変調された光ビーム
かコリメータレンス２に入射されて平行光となる。この
とき、半導体レーザはコリメータレンスの焦点位置に位
置し、この取り伺は精度は極めて高い精度か要求され治
具により調整して固定される。しかしなから、コリメー
タレンズの許容焦点−度は極めて浅いため、環境変化に
伴って半導体レーザを保持゛←てか′塾、保持部材６ａ
や６ｂ、更、：（ミコリ　“メータレンズの綽憧７か熱
膨張し、半導体レー慨とコリメータレンズ間の距離が僅
かに変わっ　“てしまい、とントズレが生じ所望のビー
ム径か、　。

得られなくなる。という欠点かあった。　・　　　゛　
　′従来、その対策として、半導体レーザ素子の温度調
整を行うための電熱体（ヒータ）３０を用いて、レーザ
光源ユニット全体の温度調整も　□併せて行う方法が考
案されている。

［発明が解決しようと゛している問題点］しかしなから
、更に光ビームの径゛を綾・へ゛走査光学装置を用いた
場合には、開口比Ｆか小さくなりコリメータレンズの許
容焦点深度は更に浅くなり、半導体レーザとコリメータ
レンズの距離は、より周りの環境変化を受けやすくなり
、わずかな温度変化てピントズレか生しるという欠点か
あった。

［問題を解決するための手段］ 、５木、発町ヨおいては、半導体レーザやコリメータレ
ンズを保持している部材に、発熱体と該発熱′体］の・
熱２により伸縮する伸縮部材を具備し、該伸縮部材の熱
膨張や収縮を利用して半導体レーザとコリメータレンズ
の距離を可変して、結果として光ビームのピントを調整
するように構成したものである。

［実施例］ 本発明の実施例を図面に基づいて説明□する。

第１図は采発明によるところのレーザ光源ユニットの断
面図を示したものである。同図において、ｌは半導体レ
ーザてあって、該半導体レーケを出射した光ビームは広
がり角αを持ってい　、るか、２の□コリメータレンズ
によって平行光とされる構成をなしている。第１図にお
いて、７はコリメータレンズを保持している鏡筒てあっ
て、７１の位置決め部により、コリメータレンズを位置
決め保持していて、該鏡筒は保持部材６Ｃとの間て光軸
方向に移動可能てあって、コリメータレンズと半導体レ
ーザ間の距離Ｌ４かコリメータレンズの焦点距離に配置
され□るように治具により調整され、接着剤なとて固定
されている。゛ 更に、第１図において、６ａや６ｃはレーザ光源ユニッ
トの外枠を形成している部材てあって、保持部材６ａは
半導体レーザの保持部材である６ｂが、保持部材６ｃは
コリメータレンズの鏡筒７を各々□保′持してし゛−ザ
光源ユニットを形成している。　　　　°　　　　　　
　′以下、前記保持部材およびその周辺部材について詳
細に述□へる。

まず、保持部材６ａのなかに示すＢ部は、回転多面鏡な
どの偏向手段や結像レンズ群などを有している光学フレ
ームに取り付けるための嵌合部゛である。レーザ光源ユ
ニットが正規の位置に取り伺けられずに光学フレームに
対して傾いて取り伺けられたときには、光ビームは結像
レンズ群の中心に入射すす、結果として走査線か曲かる
などの現象となって現れる。従って、Ｂ部はレーザ光源
ユニットを光学フレームに対して精度良く取り付けるた
めの゛嵌合部てあって、ネジ（図示せず）などにより光
学フレームに固着される。

更に、保持部材６ａと６０の間にある４は、半導体レー
ザとコリメータレンズの位置スレによる光ビームのとン
トスレを補正するための部材である。開口比Ｆの小さい
レンス群を使用したとき、□コリメータレンズの許容焦
魚探度は数ル以下となる。従って、レーザ□光源ユニッ
トの周辺あ温度が変化した場合にも、半導体レーザとコ
リメータレンズ間の距離Ｌ４の変化を、前記許容焦点深
度内に抑える機能を４の□補正部ｉは有している。

例えば、レーザビームプーリンタなとては、プリンタ機
内に画像を紙なとの転写材に定着する定着装装置を′有
していて゛、定着装置内のヒータの影響てプリンタ機内
はかなり温度か上昇する。

レーザ光源ユニットにおいても４５°Ｃ程度まて昇温す
ることかある。この時、保持部材６ａ。

６’ｂ、’６’ｃおよび門−７は熱膨張し、半導体レー
ザとコリメータレンズの位置スレが生しることになる。

このため本発明の実施例においては、保持部材や鏡筒と
は熱膨張の異なる部材を、補正部材として設け、あらか
じめ３のヒ；りて温めて熱呻張させておき、レーザ光源
ユニットの周辺温度か上って保持部材などの熱膨張が生
じたときには、ヒータの温度を下けて補正部材を収縮さ
せて半導体レーザとコリメータレンズ間の位置を制御す
る構成となっている。例えば、保持部材６ａ、６ｂ、６
ｃおよび鏡筒７か鉄てあったとき、鉄の熱膨張係数はお
よそ１．２Ｘ１０−５てあって、レーザ光源ユニットの
周辺温度か２０°Ｃ上昇したときには、半導体レーザと
コリメータレンズ間の距離の変化量ａＬ、は δＬ　４−２０　Ｘ　：１．２’＜　１０−”　Ｘ　（
４＋　＋ｔ２−Ｌ　２）である。但し、ここて文、は半
導体レーザのケースの長さてあって、文、が小さい場合
には文、の変化量も小さいものとみなしている。そこて
、補正部材にアルミニ、ラムを用いたとき、アルミニウ
ムの熱膨張係数はおよそ２．４×１０−５であるのて、
ヒータの温度を例えば１０００ｃから６０°Ｃまて下け
て、 ａＬ４　＝４０Ｘ２’、４ｘ　１０−５Ｘｕ３と生るよ
うに補正部材あ長さ父３を設定すれは、半導体レーザと
コリメータレンズ間の距離の変化か解消される。ここて
、８はヒータの温度が保持部材６ａや６Ｃに伝わること
を防く断熱部材て、例えはセラミックなどを用いると、
セ？ミックの熱膨張係数はおよそ０．３×１０−５であ
って、幅文、を短くした場合には、前記ａＬ、に比較し
てこの断熱部材の及はす影響は少ケ、曾＼。

ところて、前記ヒータ３の制御手段としてレーザ光源ユ
ニットの周辺温度を温度検出素子で検知してヒータにフ
ィードパ１ヒクをかける制御手段を用０゛る２ともてき
る力゛・未発−て（よ・先に本出願人か特公昭６．０７
９４２３号て記載しているところの水平同期信号を出力
しているビー１デイテクタを用０゛て光ヒ’−ＡＯピン
トズレを検出する手段を利用して、３のヒータにフィー
ドバックをかける方法について第２図を用いて詳述する
。

画像書き出し位置の同期をとるビームディテクタ２０は
第２図（ｂ）のような構成をしている。２０１はスリッ
トであって、このスリットは光ビームの焦点位置、つま
り感光ドラム相当位置に設置されているのか望ましい。

弓のスリッ杼を光ビームか図中矢印方向に走査されると
き、光ビームの光量を検知して出力するセンサ２０３（
例えは’Ｐ　Ｉ　Ｎフォトセンサ）からの出力信号は第
２図（ｃ）に示すようになる。この信号の立ち上かりて
トリガをかけ、て画像書き出しの同期をとっている。そ
のため、この信号の波形の立ち上がりが同図（ア）のよ
うに鋭利であるほど同期は正確に、得られる・−〇″′
Ｃ光８゛−ムか焦点を結んているほうがデイフォーカス
されているものく同図（つ）の信号）よりも立ち上かり
が鋭利になるので、ビー１デイテクタは感光ドラム相当
位置に設置されている。なお、２０２のレンズは光ビー
ムをＰＩＮフォトセンサに集光させるための集光レンズ
である。

そこて、このＰＩＮフォトセンサから出力される一号を
用いて光ビームのティフォーカスを調、へることかてき
る。光ビームかデイフォーカスされたとき、スリットを
通過するビーム径か大きくなるため、信号は第２図、（
Ｃ）の（イ）のように立ち上かりが鈍化する。更に、ビ
ーム強度も弱くなるため、同図（つ）のような出力信号
になる。したかって、このＰＩＮフォトセンサの出力信
号が同図（ア）のような最適な４号になるように信号波
形検出回路２２とヒータの制御回路３１によりし、−ザ
光源ユニットの杷−夕３にフィードバックをかけて光ビ
ー”のピントズレを防ぐことかてきる。（第２図（ａ）
参照）この方法は実際に光ビームのビーム径を検出して
いるため、温度検出素子を用いてレーザ光源ユニットの
雰囲気温度を検知してヒータにフィードバックをかける
よりも、より正確に光ビームのビン１〜スレを防くこと
かてきる。第２図（ａ）中の２１は、光ビームをビーム
ディテクタ２０に導く反射ミラーである。

なおこの制御は画像書き出し位置の同期を行うビームデ
ィテクタを利用しているものであるため、第３図に示す
ように画像情報が送られてくる時間（図中６０）の間の
空白時間（図中７０）て行うほうか同期信号に影響を及
ぼさないためより好ましい。

更に、光ビームの径を検出する方法としてＣＣＤセンサ
などの光電変換素子を用いた構成を第４図に示す。第４
図において、８はシリンドリカルレンズてあって、この
レンズによって光ビームの副走査方向のビーム径を調整
している。このような走査光学装置においては、コリメ
ータレンズの位置ズレは主走査方向のビーム径のピント
スレに大きな影響を及ぼす。従って、非画像領域にＣＣ
Ｄセンサ５０を設けて、例えばＣＣＤセンサか光ビーム
の焦点位置の途中の位置にあって主走査方向のビーム径
を検出し、半導体レーザとコリメータレンズの最適位置
におけるビーム径と雰囲気温度の変化によって変化した
ビーム径の大小を比較してコリメータレンズ２の位置ス
レをビーム径検出装置５１て検出し、例えばＣＣＤセン
サて検出したビーム径が正規の場合よりも大きいときに
は、ヒータ制御回路３１によってヒータ３の温度を上げ
て補正部材４を熱膨張させ、半導体レーザとコリメータ
レンズ間の距離をひろげて光ビームのピントか正規にな
るように補正する構成となっている。

なお、本実施例において、保持部材６ａ。

６ｂ、６ｃ及び鏡筒７に鉄を、補正部材４にはアルミニ
ウムを、さらζｉ断熱郁材８としてセラミックを用いた
場合について説明したか、本発明はこれらの例に限るも
のではなく同様な効果を有するものてあれば他の材質の
ものてもよい。

第５図に示す実施例は、前記第１図の実施例に、半導体
レーザの温度調整を行う部材３０を設けだものである。

感光トラムは、光ビームの発振波長などによって、表面
電位が変化し画像に影響を及ぼすのであるが、半導体レ
ーザの発振波長は、１°Ｃ当たり０．２ｒ＋ｍ　〜０．
３ｎｍ変化するために、大きな温度変化は画像ムラを導
くことになる。従って、半導体レーザの許容温度範囲内
て、ヒータなどの電熱体３０を用いて温めサーミスタな
どの温度検出素子４０て半導体レーザの温度を検出して
、制御を行う方がより安定した画像が得られる。尚、３
０はヒータなどの電熱体に限るものてはなく、例えばベ
ルチェ素子など温度制御の可能な部材てあれば同様の効
果か得られる。

第６図における実施例は、半導体レーザを保持している
部材６ｂと半導体レーザとの間に補正部材４を介在させ
て３のヒータて制御することにより、半導体レニザとコ
リメータレンズ間の距離か一定になるように、半導体レ
ーザを光軸方向に移動可能としたものである。ここて８
は半導体レーザに３のヒータの熱が伝わることを防ぐ断
熱部材である。

［発明の効果］ 以上説明したように、制御可能な発熱体と発熱体により
伸縮する部材を半導体レーザの保持部材やコリメータレ
ンズの鏡筒の周辺の部材に設けることにより、各保持部
材の熱膨張や収縮を補正し、常に半導体レーザとコリメ
ータレンズの位置か一定となってピントスレか起こらず
、品質の良い記録画像を得ることがてきる。

また、必要に応して、ビーム径を大きくする場合におい
ても、ヒータ３を制御することにより、所望のビーム形
状に容易に変えることかてきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例であるレーザ光源ユニットの断
面図 第２図（ａ’）はビームディテクタでビーム径を検出し
て発熱体の制御を行うところのレーザ走査装置の概略構
成図 第２図（ｂ）はビームディテクタの構成図第２図（Ｃ）
はＰ　Ｉ’　Ｎフォトセンサより得られる信号波形 第３図は光ビームを検出するレーザ発光のタイミンクを
示す図 、第４図はＣＣＤセンサでビーム径を検出して発熱体の
制御を行うところのレーザ走査装置の概略構成図 第５図及び第６図は本発明の他の実施例であるレーザ光
源ユニットの断面図 第７図は従来のレーザ走査装置の概略構成図第８図は従
来のレーザ光源ユニットの断面図である。 １は半導体レーザ、２はコリメータレンズ、３は電熱体
（ヒータ）、４は補正部材、６ａ。 、　　６ｂ、６ｃは保持部材、７は鏡筒、８は断熱部材
である。 第２図 （ｂ） （Ｃ）　　　′ 呼量 第３′図 ｂ−ｒＪ！Ｇ：ｔｍ＝４；　　’　　　、　、−ヶヮヵ
５−１、横９４−」１１すＩ、　　　　ｔ）ＦＦ　　Ｏ
Ｎ７ρ ■（胎匍　　　　　１ アヶヮエ　　　　　　１ ４．１ 置 Ｚρ ■ ・　　…■１ π／６ｂ Ｌ？ 手続補正書（白側 昭和６３年　５月２４日 特許庁長官　　小　川　邦　夫　　殿 １　事件の表示 昭和６３年特許願第６２６８９号 ２　発明の名称 光源ユニット ３　補正をする者 事件との関係　　　　　特許出願人 住所　東京都大田区下丸子３−３０−２名称　（’１０
０　）　　キャノン株式会社代表者　賀　　来　　龍　
三　部 ４代理人 居所　〒１４６東京都大田区下丸子３−３０−２５、補
正の対象 図　　　　　面 ６、補正の内容 第１図及び第５図を別紙添付の通り補正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源と該光源から出射したビームを整形する光学
   素子とを内部に有する光源ユニットにおいて、 前記光源を保持している保持部材と前記光学素子を保持
   している保持部材のうちの少なくとも一つの保持部材に
   、発熱体と該発熱体の熱により伸縮する伸縮部材を具備
   していることを特徴とする光源ユニット。