JPH0387809A - 走査式光学装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明はレーザプリンタ等の装置に用いられる走査式
光学装置、特に、半導体レーザ素子からの光ビームを平
行にする或いは集束して焦点位置で集光するための鏡筒
の改良に関する。

（従来の技術） 一般に、レーザプリンタなどの装置に組込まれる走査式
光学装置においては、光源からの光ビームは第一結像光
学系（レンズ群）によって集束され、その集束された光
ビームは光偏向器によって反射され、ｆθレンズ等を含
む第二結像光学系を介して感光体などの走査対象物に対
して等速度で走査される。

第一結像光学系は、非球面ガラスレンズ、プラスチック
製コリメートレンズなどの組合わせによって構成され、
発散性である光ビームを平行光・１或いは集束光に変換
する。

光偏向器は、所定の方向に回転する回転多面鏡であって
、前記光ビームを等角速度で走査対象物に向かって反射
し、これによって、走査対象物の面上即ち感光体の表面
が光ビームによって走査される。

第二結像光学系は、ｆθレンズ、コリメートレンズなど
で構成され、回転多面鏡と走査対象物の間に配置されて
回転多面鏡によって反射された光ビームを感光体に結像
させている。

実開昭８０−２６０１４号には複数の球面レンズとレン
ズホルダからなるレンズ群又は屈折率分布型レンズと半
導体レーザ素子とを間接的に支持する鏡筒（第一結像光
学系）を、弾性部材を介して前記光ビームを平行にする
或いは集光するために：ｌｊｌ整し、その後、即効性接
着剤で固定する例が開示されている。。

（発明が解決しようとする課題） 上述実特開昭６０−２６０１４号の考案によれば、屈折
率分布型レンズを用いた場合には、主走査方向において
像面上のビーム径を小さくする必要があり、回転反射鏡
から反射した光ビームの集光角を大きくしなければなら
ず、そのため大口径のレンズが要求され、装置かの大型
化すると共にコストが高くなるという問題がある。また
、比較的簡単に大口径かえられるレンズ群を用いた場合
には、コリメータレンズ用のレンズホルダが必要となり
、レンズ群における誤差やレンズ群と鏡筒との間の誤差
が加算されて誤差の累積が生じ調整が複雑になるととも
にコストも高くなるという点で問題である。この発明は
上述問題点に基づき成されたもので、フランジ部を備え
た非球面ガラスモールドレンズを用いて、このレンズを
ねじ部を有する部材により直接或いは間接的に弾性部材
を介して鏡筒へ圧接することによって、容易に焦点調整
が可能でしかも簡単な構成であり、精度の出た走査式光
学装置の鏡筒を提供することを目的とするものである。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） この発明は、上述問題点に基づきなされたもので、光ビ
ームを平行光或いは集束光にし光偏向器に導く第一結像
光学系と、前記光偏向器で反射された光ビームを走査対
象物の面上に結像させる第二結像光学系と、この光ビー
ムを走査対象物に対して走査する光偏向器を備えた走査
式光学装置において、前記第一結像光学系は、光ビーム
の入射する側に配置された非球面単ガラスレンズと、前
記レンズを光偏向器の側から前記レンズを弾性部材を介
して支持する鏡筒に固定する固定手段を含んで構成され
ることを特徴とする走査式光学装置が提供される。

（作用） この発明によれば、非球面ガラスモールド単レンズを用
いるためレンズの口径が自由に設定でき、このレンズと
別の部品からなるねじ部を有する部材によってレンズを
弾性部材を介して鏡筒へ圧接することにより、レンズの
傾き及び光軸のズレを最小にすることが可能になる。ま
た、ねじ部を有する部材は弾性部材により常にレンズか
ら圧力を受けているため、ねじ山の隙間によるガタッキ
が吸収される。さらに、ねじ部を一体的に有する部材の
円筒部或いはねじ部と円筒部を別々に有する部材の円筒
部を十分に長くすることによってレンズの傾きをより低
減することが可能になる。

（実施例） 図面を用いて以下にこの発明の詳細な説明する。

第１Ａ図及び第１Ｂ図には、この発明の折り返しミラー
、鏡筒及びハウジングを省略したレーザプリンタなどに
用いられる光学装置の展開図が示されている。第１Ａ図
は平面図、第１Ｂ図は、副走査方向における偏向角０°
の状態を示す断面図である。この光学装置は、半導体レ
ーザ素子２、有限レンズ４、第１プラスチツクレンズ６
及び第２プラスチツクレンズ８からなる第一結像光学系
、第３プラスチツクレンズ１２及び防塵ガラス１４から
なる第二結像光学系、前記有限レンズ４と前記第１プラ
スチツクレンズ６の間に配置される絞り３０゜第一結像
光学系と第二結像光学系の間に配置される偏向反射鏡ｌ
Ｏ及び水平同期検出用反射ミラー１８を備えている。

半導体レーザ素子２（以下ＬＤとする）から放射された
光ビームは、１枚の非球面ガラスレンズである有限レン
ズ４によって集束光或いは平行光にされ、絞り３０によ
って所定のビームスポットに制限されて、主走査方向へ
は負のパワーを有し副走査方向へは僅かに正のパワーを
有する第１プラスチツクレンズ６へ導かれる。レンズ６
を通過した光ビームは、主走査方向へは平行光に副走査
方向へは集束光にされ、主走査方向へは正のパワーを有
し副走査方向へは負のパワーを有する第２プラスチツク
レンズ８へ導かれる。レンズ８を通過した光ビームは、
主走査方向及び副走査方向ともに集束光にされて、主走
査方向の断面が凸で内接円半径Ｒの円筒面の一部を鏡面
として有する回転多面鏡である偏向反射鏡１０へ導かれ
る。回転多面ｙｔｌＯへ導かれた光ビームは、第２結像
光学系の面倒れを補正する一種のｆθレンズである第３
プラスチツクレンズ１２へ向かって反射される。レンズ
１２を通過した光ビームは、光学系ハウジング（図示し
ない）内のレンズなどを密閉するための防塵ガラス１４
を介して、情報記録媒体即ち感光体１６へ導かれる。レ
ンズ１２は、主走査方向へは反射面の回転角θに対して
像高を比例させたｈ−ｆθを満たす形状が、副走査方向
へは主走査方向への偏向角が大きくなるに連れてパワー
が小さくなる曲率が与えられた一種のｆθレンズであっ
て、主走査方向では前記光ビームの像面湾曲の影響を低
減し歪曲収差を適切な値にし、副走査方向では前２７光
ビームが感光体ｉ８に照射される際の感光体のすべての
面上における面倒れ補正面を一致させる。尚、レンズ４
は光学ガラスＢＫ７によって製造され、鏡筒及び押え部
材への取付用フランジを備えている。レンズ６、８．１
２はガラス製ではなく、プラスチック例えば、ＰＭＭＡ
　（ポリメチルメタクリル）によって製造され、鏡筒及
び押え部材への取付用フランジがその周囲に形成され、
位置決め用の突起又は凹みが主走査方向のほぼ中心に形
成されている。

回転多面鏡１０は、ダイレクトベアリング２４を備えた
アキシャルギャップ型のスキャナモータ２２のロータ上
に配置され、止め輪２８によって固定されて所定の方向
に回転される。

感光体１６は図示しない他の駆動源によって駆動され所
定の方向に回転し、その外周面に画像が露光される。こ
の感光体１６に露光された画像は、図示しない顕像手段
によって現像され転写用材料に転写される。また、一種
のｆθレンズ１２を通過した光ビームの一部は、主走査
方向におけるスキャン毎に水平同期検出用反射ミラーｉ
８へ導かれ、同期信号検出器２０へ向かって反射されて
水平同期が検出される。

第２Ａ図は、第１Ａ図及び第１Ｂ図に示した走査式光学
装置に用いられる鏡筒部分（図示しない）の側面図、第
２Ｂ図は第２Ａ図の線Ａ−Ａにおける断面図である。第
２Ａ図及び第２Ｂ図には、ＬＤ２、レンズ４及び絞り３
０を固定する構造が示されている。

ＬＤ２は、ねじ４０によってＬＤホルダ３２に固定され
ている。レンズ４は、ウェーブワッシャ３６を介して押
え部材３８によって鏡筒３４へ固定されている。このレ
ンズ４は、押え部材３８が回転されることで矢印Ｂの方
向の所定の位置に配置される。また、レンズ４は凸状の
フランジを有し押え部材３８とは線接触するので、押え
部材３８を回転するためのトルクが小さくでき、また、
押え部材３８及びレンズ４の表面の凹凸によりレンズが
傾くこ′とが防止できる。押え部材３８は、その長さ方
向に円筒部とねじ部を有し、円筒部によって光軸に対し
て押え部材自身が傾くことを防止するとともに、レンズ
４が傾くことを防止している。この押え部材３８は、専
用工具のための穴４６を有し、この穴４６に工具が押入
されて回転されることでレンズ４が締付られる。また、
この押え部材のねじ部は、弾性体（ウェーブワッシャ）
３Ｂによって常にレンズと反対の方向へ力を受けるので
、ねじ部のねじ山の隙間によってガタが生じることが防
止できる。絞り８０は、鏡筒３４におけるレンズ４の後
側焦点の位置に接着によって固定されている。ＬＤホル
ダ３２は、鏡筒３４に対して矢印Ｃ或いはＤの方向に任
意に調整可能で、ＬＤ２から放射される光ビームの光軸
調整を可能にしている。

第３図には、第２Ｂ図に示した鏡筒３４及び押え部材３
８によってレンズ４の倒れが低減される原理が示されて
いる。一般に、機械加工部品を組立てるに際し、その組
立て精度を向上させるには、位置決め部材と固定部材と
は別々に用意する必要がある。従来の例によれば、レン
ズがモールドされているレンズ鏡筒に直接ねじが設けら
れていたため、光軸の倒れを除去し精度良く組立てるこ
とが困難であり、光軸を調整するための装置が別に設け
られていた。この発明の実施例によれば、レンズ４は、
ねじ部ｎと円筒部りを有する押え部材３８のねじ部ｎに
よって圧接固定される。機械加工部品においては、ねじ
部ｎよりも円筒部ｇのほうが加工精度が良いのでレンズ
４は精度良く固定される。ここでレンズ４の倒れは、押
え部材３８の円筒部りの長さと直径り、及び鏡筒３４の
穴部の直径Ｄ２によって決まり倒れ角ａは、 ａ　−ｔ　ａ　ｎ−”　（Ｄ２−Ｄ＋　）　／ｊ！で示
される。従って、円筒部ｇの長さが長く直径Ｄ１と穴径
Ｄ２の差が小さければ小さいほど精度良く固定できる。

第４図には、絞り３０をレンズ４の後側焦点位置に配：
置する理由が示されている。第４図には、ＬＤ２の発光
点が仮想的に符合４８．４８−で示されている。絞り３
０がレンズ４の後側焦点位置よりも離れた位置、例えば
、−点鎖線３０″で示される位置に配置されたならば、
ＬＤ２の僅かなズレ即ち発光点４８が４８″にズレるこ
とによって、光ビームの光量が大きく変化してしまう。

第３図に示された位置では、光量は、約１／２になる。

従って、絞り８０をレンズ４の後側焦点位置に配置する
ことで、ＬＤ２から放射される光ビームの光軸調整時に
、光量がばらつくことを防ぐことができる。上述のよう
に、レンズ４は簡単な構造の押付は部材によって所定の
位置に配置されるとともに、確実にしかも精度よく鏡筒
３４に固定される。

この方式は、フランジ部を持たない単玉有限・、レンズ
にも有効であり、非球面単ガラスレンズ或いはガラス球
面レンズにプラスチック非球面が密着または接着されて
いる形式のレンズに対しても応用可能である。

（発明の効果） この発明によれば、簡単な構造で、しかも組立精度が容
易に得られる半導体レーザ素子からの光ビームを平行に
する或いは集束する走査式光学装置の鏡筒部が提供され
る。

【図面の簡単な説明】

ｉｌＡ図は、この発明の折り返しミラー、鏡筒及びハウ
ジングを省略したレーザプリンタなどに用いられる光学
装置の平面図、第１Ｂ図は、第１Ａ図に示した光学装置
の副走査方向における偏向角０°の状態を示す断面図、
第２Ａ図は、ＬＤ２、レンズ４及び絞り３０を固定する
構造を示す側面図、第２Ｂ図は、第２Ａ図に示した鏡筒
の線Ａ−Ａにおける断面図、第３図は、第２Ｂ頭に示さ
れている鏡筒３４及び押え部材３８によってレンズ４の
倒れが低減される原理を示す概略図、第４図は、絞り３
０をレンズ４の後側焦点位置に配置する理由を示す概略
図である。 ２・・・半導体レーザ素子、４・・・ガラスレンズ、６
・・・第１プラスチツクレンズ、８・・・第２プラスチ
ツクレンズ、１０・・・回転多面鏡、１２・・・第３プ
ラスチツクレンズ、１４・・・防塵ガラス、１８・・・
感光体、３０・・・絞り、３２・・・ＬＤホルダ、８４
・・・鏡筒、３Ｂ・・・ウェーブワッシャ、３８・・・
押え部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ビームを平行光或いは集束光にし光偏向器に導
   く第一結像光学系と、前記光偏向器で反射された光ビー
   ムを走査対象物の面上に結像させる第二結像光学系と、
   この光ビームを走査対象物に対して走査する光偏向器を
   備えた走査式光学装置において、 前記第一結像光学系は、光ビームの入射する側に配置さ
   れた非球面単ガラスレンズと、前記レンズを光偏向器の
   側から前記レンズを弾性部材を介して支持する鏡筒に固
   定する固定手段を含んで構成されることを特徴とする走
   査式光学装置。
2. （２）前記固定手段は、前記鏡筒に対し角度、位置を規
   定するための円筒部とこの円筒部を押込むねじ部とを有
   する押え部材によって構成されることを特徴とする請求
   項１に記載の走査式光学装置。