JPH04179913A - 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、レーザビームプリンタ等に用いられる光学
装置、特に、半導体レーザからの光ビームをレンズ群及
び光偏向装置を介して走査対象物へ導く光学装置に関す
る。

（従来の技術） 一般に、レーザビームプリンタ等の画像形成装置に組込
まれる光学装置では、光ビームを発生する半導体レーザ
から発生された光ビームは、複数のレンズを有する第一
の光学系を介して平行光或いは集束光に変換される。第
一の光学系によって変換された光ビームは、回転可能に
形成された複数の反射面を有する光偏向装置によって所
望の方向に偏向される。この偏向された光ビームは、光
ビームを整形するレンズを有する第二の光学系を介して
断面形状が所望の形状に整形されるとともに走査対象物
即ち感光体上の所望の位置に結像される。

上記第一の光学系は、半導体レーザからの光ビームをコ
リメートする非球面ガラスレンズ、上記光ビームに集束
性を与えるプラスチックレンズ等が組合わせられている
とともに、例えば鏡筒などの保持部材を介して一体に組
立てられている。また、上記光偏向装置は、モータ等を
介して回転可能に形成された平面或いは曲面に規定され
ている複数の反射面（多面鏡）を有している。一方、上
記第二の光学系は、上記光偏向装置を介して偏向される
上記光ビームの反射角と上記感光体上に結像される上記
光ビームの主走査方向に関する位置とを比例させるｆθ
レンズを含んでいる。

（発明が解決しようとする課題） 上述した光学装置では、半導体レーザからの光ビームの
ビーム径を最適な形状に維持するために、上記第一の光
学系に含まれるレンズ群の少なくとも１枚のレンズは、
鏡筒部材等を介して光軸方向に移動可能に形成されてい
る。また、上記鏡筒部材が半導体レーザを一体に有する
場合には、温度或いは湿度の変化に伴う光ビームのビー
ム径の変動等が低減される。

ところで、上記鏡筒部材は、光学装置のベース或いは鏡
筒部材を固定するために配置される固定部材に対してね
じ等を介して固定されている。しかしながら、上記鏡筒
部材は、移動可能に形成されていることから、鏡筒部材
自身及び光学装置に対して僅かな振動或いは衝撃が加え
られることで、或いは、プリンタ装置が乱暴に移動され
ることで、上記鏡筒部材が固定されている位置が変動す
る虜れがある。この場合、出力された文字或いは図形等
の画像情報に対して、例えば、解像力の低下、文字の変
形、或いは図形の歪み等を生じさせる問題がある。また
、上記鏡筒部材の移動が生じた場合には、通常、多くの
検査用機器を介して光学装置を再組立てしなければなら
ないことから、プリンタ装置が長時間に亘ってを使用不
能になる問題がある。一方、上記光学装置の再組立てに
換えて光学装置全体を交換する場合には、光学装置は非
常に高価であることから、プリンタ装置のランニングコ
ストが大幅に増大する問題がある。

この発明は、振動或いは衝撃に強く、移動も容易なプリ
ンタ装置を提供できる光学装置を提供することを目的と
する。また、この発明は、組立て精度が高く、且つラン
ニングコストのかからないプリンタ装置を提供できる光
学装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （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
ームを発生する光源と、この光源からの光ビームに所望
の特性を与える光学手段と、この光学手段を所望の位置
に一方向に付勢して固定する弾性体手段とを有する光学
装置を提供するものである。また、この発明によれば、
光ビームを発生する光源と、この光源からの光ビームに
所望の特性を与える光学手段と、この光学手段を所望の
位置に固定する、接着剤を含む固定手段とを有する光学
装置が提供される。

（作　用） この発明によれば、光源からの光ビームに対して所望の
特性を与えるレンズを、所望の特性を与えるための位置
に確実に固定できる。また、所望の特性を得るための正
確な位置決めができることから、安定した光学特性を有
する光学装置が得られる。

（実施例） 以下、図面を用いてこの発明の一実施例を説明する。

第１図によれば、光学装置２は、半導体レーザ素子（以
下レーザとする）　１０及びこのレーザｌＯからの光ビ
ームＬを後述する走査対象物即ち感光体に７０に結像さ
せる様々な光学部材が配置される外装ハウジング４、及
び、図示しないレーザビームプリンタ装置を形成する部
材の一部であってこの外装ハウジング４に対して蓋状に
配置され、光学装置２を密閉する支持部材６を有してい
る。外装ハウジング４には、光ビームＬを発生する上記
レーザ１０及び光ビームＬのビーム径を変換するレンズ
群即ち偏向前売学系２０を一体に有するレンズハウジン
グ８、光ビームＬを所望の方向に偏向させる光偏向装置
４０、及び、偏向された光ビームＬを後述する走査対象
物即ち感光体に７０に結像させる結像レンズ群即ち偏向
後光学系ＢＯが配置されている。この場合、レンズハウ
ジング８と外装ハウジング４とは、一体に形成されても
良い。また、上記光学装置２は、上記偏向前売学系２０
及び偏向後光学系６０を介して導かれるとともに感光体
７０に向かって反射される先ビームＬに関する主走査方
向における水平同期をモニタする図示しないモニタ光学
装置を含んでいる。

偏向前売学系２０は、レーザ１０から発生された光ビー
ムＬに集束性を与えるガラスレンズ２２、このガラスレ
ンズ２２を介して集束光或いは平行光に変換された光ビ
ームＬに所望の集束性をさらに与える第１プラスチツク
レンズ２４及び第２プラスチツクレンズ２６を有してい
る。ガラスレンズ２２は、円筒状の鏡筒３０によって保
持されている。鏡筒３０は、鏡筒押さえ３２を介して一
方向に付勢され、上記レンズハウジング８にねじ止めに
よって固定されている。また、鏡筒３０とレンズハウジ
ング８との間には、接着剤Ｆが流し込まれる。この接着
剤Ｆは、上記鏡筒押さえ３２と上記レンズハウジング８
との間に流し込まれても良い。上記第１プラスチツクレ
ンズ２４及び第２プラスチツクレンズ２Ｇは、上記レン
ズハウジング８に接着されている。尚、ガラスレンズ２
２即ち鏡＠３０と第１プラスチツクレンズ２４との間に
は、レーザｌＯからの光ビームＬのビーム径を制限する
絞りＩ２が配置されている。この絞り１２は、上記レン
ズハウジング８上であって、上記レンズ２２における後
側焦点の近傍に配置されている。また、上記レンズ２４
とレンズ２６との間には、レーザｌＯからの光ビームＬ
を折曲げ、光学装置２の大きさを低減させる折返しミラ
ー２８が配置されている。

光偏向装置４０は、光ビームＬを所望の方向に反射する
反射面４４を有する回転多面鏡４２を含んでいる。この
反射面４４は、主走査方向における断面形状が凸状に形
成されている。

偏向後光学系６０は、光ビームＬを感光体７０に結像さ
せる第３プラスチツクレンズ６２及び上記光学装置２に
収容されている上記光学部材を密閉且つ防塵するととも
に、光ビームＬを透過する防塵カバー６４を有している
。尚、上記レンズ６２と感光体７０との間には、光ビー
ムＬを折曲げ、光学装置２の大きさを低減させる折返し
ミラー６６が配置されている。

第２Ａ図及び第２Ｂ図によれば、レーザ１０から発生さ
れた光ビームＬは、ガラスレンズ２２に入射される。こ
のガラスレンズ２２は、光学ガラス例えばＢＩ３によっ
て製造される非球面レンズであって、光ビームＬに集束
性を与え、光ビームＬを集束光或いは平行光に変換させ
る。この変換された光ビームＬは、所望の開口を有する
絞り１２を介して所望の大きさの断面形状に制限される
。絞り１２を通過した光ビームＬは、第１プラスチツク
レンズ２４へ入射される。このレンズ２４は、プラスチ
ック例えばＰＭＭＡ−ポリメチルメタクリルて製造され
るレンズであって、主走査方向は負、副走査方向は僅か
に負の屈折力を有するトーリック面を含んでいる。また
、第１プラスチツクレンズ２４は、レンズハウジング８
に対して接着固定されることから、少なくとも１面が平
面に形成されているフランジ部を有している。レンズ２
４に入射された光ビームＬは、主走査方向においては平
行光に且つ副走査方向では集束光に変換され、第２プラ
スチツクレンズ２６へ導かれる。第２プラスチツクレン
ズ２６は、上記第１プラスチツクレンズ２４と同様に例
えばＰＭＭＡによって製造されるレンズであって、主走
査方向は正、副走査方向は負の屈折力を有するトーリッ
ク面を含んでいる。この第２プラスチツクレンズ２６も
、レンズ２４と同様に少なくとも１面が平面に形成され
ているフランジ部を有している。レンズ２６へ導かれた
先ビームＬは、主走査方向及び副走査方向ともに集束光
に変換される。尚、（第１図に示されているように）上
記レンズ２４と上記レンズ２６との間には、光学装置２
の大きさを低減させる折返しミラー２８が配置されてい
ることから、レンズ２４からレンズ２６へ向かう光ビー
ムＬは、実際には、−度折曲げられる。

上記先ビームＬは、複数の反射面４４が回転可能に形成
されている回転反射鏡４２を有する光偏向装置４０へ導
かれる。反射面４４は、主走査方向における断面形状が
凸状であって、半径Ｒで規定される内接円の円周の一部
として、且つ副走査方向における断面形状が平面に形成
されている。光ビームＬは、この反射面４４を介して非
等角速度で偏向される。

非等角速度で偏向された先ビームＬは、一種のｆθレン
ズである第３プラスチツクレンズ６２へ入射される。こ
のレンズ６２は、主走査方向には光偏向装置ｆ４０にお
ける反射面４４の回転角θと感光体７゜の外周面に結像
される光ビームＬの主走査方向における光軸中心から光
ビームＬが反射される点までの距離Ｈとを比例させる“
Ｈ−ｆθ”を満たす形状の面を含み、副走査方向には正
の屈折力を有し、主走査方向における偏向角φが大きく
なるにつれて上記屈折力が小さくなるような曲率を有し
ている。このレンズ６２は、第１及び第２プラスチック
レンズ２４．２８と同様に例えばＰＭＭＡによって製造
されている。レンズ６２を通過した先ビームは、主走査
方向においては、波打ち或いは揺れが低減され、副走査
方向では、予め規定されている直線上に一致するよう特
性が整えられえて、光学ガラス即ちＢＩ３、フィルター
ガラス或いはＰＭＭＡ等によって製造され、２〜３ＩＩ
Ｉ１１の厚さを有する透明な平板に形成されている防塵
カバー６４を介して感光体７０へ結像される。尚、（第
１図から明らかなように）上記レンズ６２から感光体７
０へ向かう光ビームＬは、みら６６を介して一度折曲げ
られる。

このようにして感光体７０へ導かれた光ビームＬは、感
光体７０の外周面に文字或いは図形等の光学的情報を供
給する。この結果、感光体７０の外周面に静電潜像が形
成される。一方、第二光学系６０を通過した光ビームＬ
の一部は、主走査方向における走査毎に、図示しない水
平同期検出用ミラーを介して反射され、図示しない同期
信号検出器に導かれて水平同期の検出に利用される。

第３図によれば、ガラスレンズ２２即ち鏡筒３０は、弾
性を有する材料、例えば、銅板、ばね用燐青銅、ばね用
ステンレス鋼によって形成される、鏡筒押さえ３２によ
って一方向に付勢され、上記レンズハウジング８へ固定
される。この場合、鏡筒３０を固定する押さえ部材３２
は、図示しない専用工具（例えば、マイクロヘッド機構
等）を介して微動され、ねじ３４を介して正確に固定さ
れる。従って、ガラスレンズ２２の焦点位置が規定され
るともに、第１及び第２プラスチックレンズ２４．２８
との光軸が正確に一致される。この後、鏡筒３０と上記
レンズハウジング８との間及び押さえ部材３２とレンズ
ハウジング８との間に接着剤Ｆか流込まれ、鏡筒３ｏは
確実に固定される。この場合、鏡筒３ｏとハウジング８
との間に、例えば、ポリウレタン或いはゴム等によって
形成されるシート状の弾性体３８が配置されても良い。

ところで、レーザ１０は、レーザホルダ３６に接着によ
って固定されている。一方、レーザホルダ３Ｂは、ガラ
スレンズ２２即ち鏡筒３０に対して光軸と直交する面内
を任意の方向に移動可能に形成されている。このことか
ら、レーザ１ｏから発生される光ビームＬの主光線とガ
ラスレンズ２２の光軸とが容易に一致できる。

第４Ａ図及び第４Ｂ図によれば、上記鏡筒３ｏを固定す
る押さえ部材８０は、鏡筒３ｏにおける長手方向に延出
されている爪８２を有している。この爪８２は、鏡筒３
０を確実に挾み込むことから、上記押さえ部材３２は、
鏡筒３０の位置をレンズホルダ８に対して正確に規定で
きる。尚、爪８２は、鏡筒３０における全長即ち長手力
向長さに対して十分な幅を有するテーパ状に形成される
。従って、鏡筒３０の長さが加工上の理由或いは温度の
変化で変動した場合であっても確実に固定できる。また
、爪８２は、例えば、第５図に示されているように、鏡
筒３０を挟み込む部分に弾性の低いゴム８４等が配置さ
れても良い。

（効　果） 以上説明したように、この発明によれば、光源からの光
ビームに所望の特性を与えるレンズは、所望の特性が得
られる位置に対して正確にしかも確実に固定されること
から、安定な光学特性を有する光学装置が提供される。

従って、解像力の低下、文字の変形、或いは図形の歪み
等の少ないプリンタ装置を提供できる光学装置が得られ
る。また、光学装置の組立てコストも低減される。同時
に、この発明の光学装置が組込まれることで、例えばプ
リンタ装置では、ランニングコストの低減が可能になる
。

【図面の簡単な説明】 ゛第１図は、この発明の実施例に係り、レーザビームプ
リンタ装置等に利用される光学装置を示す平面図、第２
Ａ図は、第１図に示されている光学装置における光ビー
ムの光路を示す平面展開図、第２Ｂ図は、第２Ａ図に示
されている光学装置を主走査方向における光軸に沿って
切断した副走査方向断面光路展開図、第３図は、ガラス
レンズ及びレーザを固定する鏡筒部材の周辺部を示す拡
大図、第４Ａ図は、第３図に示されている鏡筒部材を固
定する押さえ部材の変形例を示す平面図、第４Ｂ図は、
第４Ａ図に示されている押さえ部材の形状を示す側面図
、第５図は、第３図に示されている押さえ部材の別の変
形例を示す概略図である。 ２・・・光学装置、４・・・外装ハウジング、６・・・
支持部材、８・・・レンズハウジング、ＩＯ・・・半導
体レーザ素子、１２・・・絞り、２０・・・偏向後光学
系、２２・・・ガラスレンズ、２４・・・第１プラスチ
ツクレンズ、２６・・・第２プラスチツクレンズ、３０
・・・鏡筒、３２・・・押え部材、３６・・・レーザホ
ルダ、４０・・・光偏向装置、４２・・・回転多面鏡、
６０・・・偏向後光学系、６２・・・第３プラスチツク
レンズ、６４・・・防塵ガラス、７０・・・感光体、Ｆ
・・・接着剤。 出願人代理人　弁理士　鈴江　武彦 第３図 〃３８ｉ 第４Ｂ図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ビームを発生する光源と、この光源からの光ビ
   ームに所望の特性を与える光学手段と、この光学手段を
   所望の位置に一方向に付勢して固定する弾性体手段とを
   有する光学装置。
2. （２）光ビームを発生する光源と、この光源からの光ビ
   ームに所望の特性を与える光学手段と、この光学手段を
   所望の位置に固定する、接着剤を含む固定手段とを有す
   る光学装置。