JPH06308412A - 走査光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 同軸調整及び焦点位置調整が容易にでき、か
つ焦点位置を調整しても同軸度がずれない焦点位置調整
機構を有する走査光学装置を提供することにある。 【構成】 １個の圧電素子７は光軸上であって、ＬＤ１
の後方に、調整ネジ１９と共に配置されている。ＬＤ保
持板２４の変位部２４ａは光軸に対して点対称に形成さ
れている。このため、前記圧電素子７に制御電圧を印加
した時、光軸に対して平行に移動する。また、コリメー
トレンズユニットに関係なくＬＤユニットの焦点位置調
整機構が機能するので、初期調整時や、プリンタ動作中
の焦点位置調整時でコリメートレンズとＬＤの光軸の同
軸度が狂うことがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光源から発したレー
ザ光束を偏向器およびレンズ等を介して被走査面に結像
し、かつ走査する走査光学装置に関し、特に温度等の環
境変化に起因する被走査面上のレーザ光束の結像スポッ
トの焦点位置ずれを検出して調整する機構を備えた走査
光学装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】走査光学装置は、画像信号に応じて変調
されたレーザ光を偏向器で偏向させ、走査集光レンズ系
によって被走査面上にスポット像を結像して走査し記録
を行うものであり、例えば、レーザビームプリンタ等に
一般的に使用されている。

【０００３】この様な走査光学装置では、温度等の環境
変化に起因してレンズ系及び光源装置等を構成する各部
材が熱変形等を起こし、被走査面上のレーザ光の収束位
置がずれることによりビーム径が変化して画質が低下す
るという問題があった。

【０００４】従来は、この問題を解決するために、被走
査面上を走査するレーザ光の一部を受光して焦点位置ず
れを検出する検出手段と、焦点位置ずれを調整するため
に、レーザダイオード（以下、ＬＤ）またはコリメート
レンズを動かすための移動装置とを設けたレーザプリン
タが提案されている。この種のレーザプリンタは、例え
ば、特開昭５９−１１６６０３号公報、特開昭６２−１
１２１２３号公報、及び特開平２−２５００２２号公報
等に開示されている。

【０００５】前記特開昭５９−１１６６０３号公報で
は、図４（ａ），（ｂ）に示されているように、平板状
のバネからなるＬＤ１の支持板２４に複数個の圧電素子
７を固着し、これらに電圧を印加して生ずる歪みを利用
してＬＤ１が発したレーザ光の焦点位置ずれを調整して
いる。なお、調整ネジ１９によって焦点位置ずれを粗調
整する。ここに、図４（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ断面
図である。

【０００６】前記特開平２−２５００２２号公報では、
図５に示されているように、ステッピングモータ３０と
その回転軸に設けられたリードネジ３１、コリメートレ
ンズ２に形成された雌ネジによってコリメートレンズ２
を矢印Ｃの方向へ駆動し、ＬＤ１が発したレーザ光の焦
点位置ずれの調整を行っている。

【０００７】前記特開昭６２−１１２１２３号公報で
は、図６に示されているように、ＬＤ１の光軸方向の移
動量を大きくするために圧電素子７を積層型とし、これ
に電圧を印加してＬＤ１の位置を光軸方向に移動させ、
その移動量によって焦点位置ずれの調整を行っている。
なお、コリメートレンズ２によって、平行光に変換され
たレーザ光は、ｆ−θレンズ４により被走査面５（感光
ドラム）上に結像される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来は
下記に示すような問題点がある。前記図４の光源装置で
は、ＬＤ１を光軸方向に移動させるために、複数個の圧
電素子７が使用されている。そのため、該圧電素子７の
個々の特性のばらつきによってＬＤ１の位置や方向がず
れ、ＬＤ１とコリメートレンズ２との光軸の同軸度が狂
ってしまうという問題点がある。

【０００９】前記図５の光源装置では、ステッピングモ
ータ３０、リードネジ３１及びコリメートレンズ２に形
成された雌ネジによって該コリメートレンズ２を動かす
ことにより、前記焦点位置ずれの調整をしている。この
時、該リードネジ３１とコリメートレンズ２に形成され
た雌ネジとの間にバックラッシュが生じ、これをなくす
ることができず、微調整ができないという問題点があ
る。また、構造が複雑になりコストが高くなるという問
題もある。

【００１０】前記図６の光源装置では、複数個の圧電素
子７が積み重ねられている。一般に、個々の圧電素子は
その特性に違いがあるため、このような積層された圧電
素子７に電圧を印加すると、個々の変形量や変形々状の
違いが積み重なり増幅されることになる。このため積層
された該圧電素子７は光軸方向に正しく伸縮せず、これ
に取付けられたＬＤ１が光軸上から外れる。ゆえに、光
軸の同軸度が狂いやすいという問題点がある。また、圧
電素子７を複数個使用するため、コストが高くなるとい
う問題点もある。

【００１１】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点を解決し、同軸度調整及び焦点位置調整が容易にで
き、かつ焦点位置を調整しても同軸度がずれない焦点位
置調整機構を有する走査光学装置を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、画像情報によって変調されたレーザ光を
被走査面上に収束し、かつ走査する走査光学装置におい
て、光軸上に置かれ、制御電圧を印加された時に該光軸
方向に伸縮する圧電変位手段と、光軸に対し点対称に形
成された弾性部材（変位部）によってレーザ光源を光軸
上に保持するレーザ光源保持手段と、該圧電変位手段の
変位を前記レーザ光源保持手段の弾性部材に伝える光軸
に対して点対称な間隔部材とを具備し、該圧電変位手段
に制御電圧を印加することにより、該レーザ光の被走査
面上における焦点位置を補正するようにしたことに特徴
がある。

【００１３】

【作用】本発明によれば、ＬＤユニットの組立て後に、
調整ネジによって、レーザ光の焦点の粗調整（初期調
整）が行われる。ここで、弾性体で形成されているＬＤ
保持板の変位部及び間隔部材は、光軸に対して点対称に
形成されており、圧電素子やＬＤと共に一体的に光軸方
向に向かって平行移動して、粗調整が行われる。また、
前記ＬＤ保持板の弾性力による適度な力が前記圧電素
子、ＬＤ及び間隔部材に印加されるため、調整ネジによ
るバックラッシュの影響がなくなり、高精度な調整を行
うことができる。

【００１４】次に、プリンタ動作時等の光源装置の作動
中には、制御部から出力された制御電圧は、信号線を介
して圧電変位手段である圧電素子に印加される。これに
より、該圧電素子は光軸方向に伸縮され、レーザ光源は
同じ方向に微動する。この結果、該レーザ光の被走査面
上における焦点位置ずれが補正される。本発明によれ
ば、前記圧電素子が最低１個あれば、ＬＤの焦点位置調
整機構を構成できるため、安価に構成でき、また複数個
の圧電素子を使用した時に起こる個々の特性のばらつき
の影響を受けることがなくなる。

【００１５】また、該焦点位置調整機構がＬＤユニット
単独で機能するので、焦点位置ずれを補正してもコリメ
ートレンズとＬＤの同軸度が狂わない。このため、設計
通りに焦点位置ずれ補正をすることができる。

【００１６】

【実施例】以下に、図面を参照して、本発明の一実施例
を詳細に説明する。図１は本実施例の走査光学装置の構
成を示す概略図である。図において、レーザダイオード
１（以下、ＬＤ）はレーザドライバ８にＬＤ信号線１２
を介して接続されており、画像処理部９から出力される
画像信号に基づいてレーザ光Ｌ_１を発光する。コリメー
トレンズ２は前記ＬＤ１から発したレーザ光Ｌ_１を平行
なレーザ光束Ｌ_２に変換する。回転多面鏡３は前記レー
ザ光束Ｌ_２を偏向する偏向器である。

【００１７】ｆ−θレンズ群４ａ，４ｂ，４ｃは、前記
回転多面鏡３のレーザ光束Ｌ_２の進行側に設けられてい
る。該回転多面鏡３によって偏向されたレーザ光束Ｌ_２
は該ｆ−θレンズ群４ａ，４ｂ，４ｃで収束されてレー
ザ光束Ｌ_３となり、被走査面に結像される。この時、前
記ｆ−θレンズ群４ａ，４ｂ，４ｃは、前記レーザ光束
Ｌ_３の被走査面すなわち感光ドラム５上において、走査
速度が等速度になるように走査すると共に、該感光ドラ
ム５上と回転多面鏡３の反射面との距離が走査線上の位
置によって起きる焦点位置ずれを修正する。

【００１８】光検出素子６はレーザ光束Ｌ_３の収束状態
を検出する光検出手段である。該光検出素子６は、例え
ば格子状チャートを透過するレーザ光束Ｌ_３を受光す
る。前記光検出素子６は検出されたレーザ光束Ｌ_３の収
束状態に応じた検出信号を制御部１０に出力する。

【００１９】前記制御部１０は光検出素子６からの信号
に基づいてコントラストの大小からレーザ光束Ｌ_３の収
束状態を検出し、焦点位置ずれを補正する制御電圧を生
成する。そしてこの制御電圧を信号線１１を介して、圧
電変位手段である圧電素子７に印加する。前記制御電圧
の大きさに応じて圧電素子７は歪むので、この歪みを利
用して前記ＬＤ１の光軸方向の位置調整、すなわち前記
被走査面上のレーザ光束Ｌ２の焦点位置の微調整が行わ
れる。

【００２０】前記感光ドラム５の周辺部には、図示され
ていない現像器、帯電器、定着器、クリーナ等が配置さ
れ、該感光ドラム５の表面に形成された静電潜像を周知
の技術によって転写材に転写する構成になっている。

【００２１】図２は図１の光源装置の分解斜視図であ
り、図３（ａ），（ｂ）は図２を組立てて完成した光源
装置の背面図及びそのＧ−Ｇ断面図である。図２，３に
おいて、光源装置はＬＤユニットＡとコリメートレンズ
ユニットＢから構成されている。

【００２２】前記ＬＤユニットＡは、ＬＤ１の保持部
と、ＬＤ１の光軸方向の位置調整部から構成されてい
る。ＬＤ１の保持部は、ＬＤ保持板２４、位置決め板２
５、固定スプリング１４等から構成されている。ＬＤ保
持板２４は弾性体で形成され、その中央部に変位部２４
ａが配置されている。該変位部２４ａにＬＤ１が、位置
決め板２５及び固定スプリング１４と共に固定ネジ１５
によって固定される。前記変位部２４ａは光軸に対して
点対称に形成されている。前記光軸方向の位置調整部
は、圧電素子７、間隔部材１７、調整ネジ１９等から構
成されている。

【００２３】前記間隔部材１７は光軸に対して点対称に
形成されており、前記変位部２４ａに固定ネジ２２で固
定される。前記圧電素子７は調整ネジ１９と前記間隔部
材１７に挟まれるように配置されている。この調整ネジ
１９は、保持板２４に固定ネジ２１で固定された調整ネ
ジ保持部材１８に取付けられている。

【００２４】前記コリメートレンズユニットＢは固定ネ
ジ２０で光学シャーシ２３に固定されている。前記ＬＤ
ユニットＡのＬＤ保持板２４は、上下左右に動かされて
光軸の同軸度を調整され、その後に固定ネジ１３でコリ
メートレンズユニットＢに固定される。なお、ＬＤ保持
板２４に形成された前記固定ネジ１３と対応する孔は、
少し大きめに作られている。

【００２５】ＬＤユニットＡの組立て後に、前記調整ネ
ジ１９によって、レーザ光Ｌ_１の焦点の粗調整（初期調
整）が行われる。この時、圧電素子７、ＬＤ１、間隔部
材１７及び変位部２４ａは一体的に光軸方向に向かって
平行移動する。一方、微調整は、プリンタ動作時等の光
源装置の作動中に行われる。すなわち、前記制御部４２
から出力された制御電圧を信号線１１を介して圧電素子
７に印加し、該圧電素子７を変形させることによって微
調整する。

【００２６】本実施例では、前記ＬＤユニットＡとコリ
メートレンズユニットＢとの同軸度を調整後、前記調整
ネジ１９によって、該ＬＤユニットＡの組立て時にレー
ザ光Ｌ_１の焦点の粗調整を行い、次いで被走査面でのレ
ーザ光束Ｌ_３の収束状態を検出し、その結果によって前
記圧電素子７に制御電圧を印加して該ＬＤ１の焦点位置
の微調整を行う。

【００２７】以上の説明から明らかなように、本実施例
によれば、１個の圧電素子７は光軸上であって、ＬＤ１
の後方に配置され、かつＬＤ保持板２４の変位部２４ａ
が光軸に対して点対称に形成されているので、該圧電素
子７に制御電圧が印加された時に、ＬＤ１は光軸に対し
て平行に移動し、同軸度がずれることはない。また、コ
リメートレンズユニットＢに関係なくＬＤユニットＡの
焦点位置調整機構が機能するので、初期調整時やプリン
タ動作中の焦点位置調整時に、コリメートレンズ２とＬ
Ｄ１の光軸の同軸度が狂うことがなく、当初の設計通り
に焦点位置調整が容易に行える。

【００２８】また、本実施例によれば、１個の圧電素子
が使用されているので、複数個の圧電素子を使用したこ
とによるばらつきの影響やその形状の制限がない。この
ため低コストの焦点位置調整機構を有する走査光学装置
を提供することができる。

【００２９】なお、本実施例は、前記ＬＤ保持板２４に
形成された変位部２４ａ及び間隔部材１７は光軸に対し
て点対称であったが、本発明はこれに限定されず、該変
位部２４ａ及び間隔部材１７が、圧電素子７とＬＤ１共
に一体的に光軸方向に向かって平行移動するものであれ
ば、他の構成であってもよい。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、圧電素子が最低１個あ
れば、ＬＤの焦点位置調整機構を構成できる。このた
め、複数個の圧電素子を使用した時に起こる個々の特性
のばらつきの影響を受けず、また、形状の制限もなく低
コストで焦点位置調整機構を提供することができる。

【００３１】ＬＤ保持板を弾性体で形成し、さらに該Ｌ
Ｄ保持板の変位部及び間隔部材を光軸に対して点対称に
形成したことによって、前記圧電素子、ＬＤ、間隔部材
及び変位部は一体的に光軸方向に向かって平行移動す
る。このため、圧電素子に制御電圧を印加して、ＬＤの
焦点位置の微調整をしても、ＬＤの同軸度がずれること
がない。

【００３２】また、前記ＬＤ保持板の弾性力による適度
な力が前記圧電素子、ＬＤ及び間隔部材に印加されるた
め、従来装置のように調整ネジによるバックラッシュの
影響がなく、高精度な調整をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の走査光学装置の構成を示
す概略図である。

【図２】 本実施例の光源装置の分解斜視図である。

【図３】 光源装置の背面図及びそのＧ−Ｇ断面図であ
る。

【図４】 第１の従来例の光源装置の断面図である。

【図５】 第２の従来例の光源装置の側面図である。

【図６】 第３の従来例の走査光学装置の概念図であ
る。

【符号の説明】

１…レーザダイオード（ＬＤ）、２…コリメートレン
ズ、３…回転多面鏡、４ａ，４ｂ，４ｃ…ｆ−θレンズ
群、５…感光ドラム、６…光検出素子、７…圧電素子、
８…レーザドライバ、９…画像処理部、１０…制御部、
１１…信号線、１２…ＬＤ信号線、１３…ＬＤユニット
固定ネジ、１４…ＬＤ固定スプリング、１５…ＬＤ固定
ネジ、１７…間隔部材、１８…調整ネジ保持部材、１９
…調整ネジ、２０…コリメートレンズユニット固定ネ
ジ、２１…調整ネジ保持部材固定ネジ、２２…間隔部材
固定ネジ、２３…光学シャーシ、２４…ＬＤ保持板、２
４ａ…変位部、２５…ＬＤ位置決め板、３０…ステッピ
ングモータ、３１…リードネジ、Ａ…ＬＤユニット、Ｂ
…コリメートレンズユニット、Ｌ_１…レーザ光、Ｌ_２，
Ｌ_３…レーザ光束。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像情報によって変調されたレーザ光を被
   走査面上に収束し、かつ走査する走査光学装置におい
   て、 光軸上に置かれ、制御電圧を印加された時に該光軸方向
   に伸縮する圧電変位手段と、 光軸に対し点対称に形成された弾性部材によってレーザ
   光源を光軸上に保持するレーザ光源保持手段と、 前記圧電変位手段の変位を前記レーザ光源保持手段の弾
   性部材に伝える光軸に対して点対称な間隔部材とを具備
   し、 前記圧電変位手段に制御電圧を印加することにより、前
   記レーザ光の被走査面上における焦点位置を補正するよ
   うにしたことを特徴とする走査光学装置。