JPH07318839A - レーザビーム走査光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザビーム走査光学装置のレーザダイオー
ドに波長変動が発生しても焦点光学素子の焦点距離に変
動が生じないようにする。 【構成】 コリメーターミラーには、放物回転面１３の
一部を反射ミラーとし、レーザダイオード１の発光点は
放物回転面１３の焦点位置とする。反射ミラーの反射角
はレーザビームの波長に影響されないので、波長変動が
あってもレーザダイオード１から放射されたレーザビー
ム２の反射後のレーザビーム２ａは平行光となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ピックアップ等のレ
ーザダイオードから放射されたレーザビームを集光する
光学素子を有する光学装置、特にデジタル複写機、レー
ザプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置の画像書き
込み用ヘッドとして使用されるレーザビーム走査光学装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】レーザ
ダイオードを光源とするレーザビーム走査光学装置にお
いては、レーザダイオードから広がり角で放射されたレ
ーザビームを平行光または収束光に集光するための集光
光学素子を有している。この集光光学素子はコリメータ
ーレンズと呼ばれ、従来球面または非球面レンズ、フレ
ネルレンズ、セルフォックレンズ等の透過型のレンズを
用いるのが通常である。

【０００３】図４により、従来のレーザビーム走査光学
装置を説明する。レーザダイオード１から一定の広がり
角で水平方向に放射されたレーザビーム２は、コリメー
ターレンズ３に入射する。コリメーターレンズ３を通過
したレーザビーム２は、コリメーターレンズ３の作用に
より平行光もしくは収束光に集光され、集光されたレー
ザビーム２ａは、モータ５により図中矢印ａ方向に等速
で回転しているポリゴンミラー４に入射する。ポリゴン
ミラー４により反射されたレーザビーム２ａは、ｆθレ
ンズ６を通過することにより感光体７上を等速で図中矢
印ｂ方向に走査される。これを主走査と呼ぶ。なお、ｆ
θレンズ６はコリメーターレンズ３と合わせて感光体７
上でレーザビームを微小スポット径にする働きもある。

【０００４】一方、感光体７は図中矢印ｃ方向に等速で
回転している。これを副走査と呼ぶ。この主、副両走査
とレーザダイオード１の変調動作により、感光体７上に
画像、即ち静電潜像を形成する。ここで、レーザダイオ
ード１の変調動作と光量制御を行なうのがレーザダイオ
ード駆動基板８であり、モータ５の定速駆動を行なうの
がモータ駆動基板９である。

【０００５】ところで、透過型のレンズは、そこに入射
するレーザビームの波長によりその焦点距離が変化する
特性を有している。従来の様に透過型のレンズをコリメ
ーターレンズ３として用いた場合の問題点として、レー
ザダイオード１の温度変化により生じる波長変動がコリ
メーターレンズ３に焦点距離変動を生じさせることがあ
げられる。コリメーターレンズ３に焦点距離の変動が生
じると、感光体７の位置でのデフォーカスが発生し、感
光体７上でのビームスポット径が変動し、良好な画像を
書き込む事ができなくなる。

【０００６】上記従来のコリメーターレンズを使用した
場合の問題点を図５、図６を用いて説明する。図５、図
６は、コリメーターレンズ３とレーザダイオード１の関
係を示す。図５は、レーザダイオード１の発光点をコリ
メーターレンズ３の焦点距離ｆだけ離れた位置に配置し
たものである。この場合、コリメーターレンズ３より出
射されるレーザビーム２ａは平行光となる。また、図６
の様にｆ＋αだけ離れた位置に配置した場合は収束光と
なり、距離ｌだけ離れた位置にビームウエストを結ぶ。

【０００７】ここで、レーザダイオード１は温度上昇し
た場合に発振波長が長波長側にシフトする特性を有して
いる。また、コリメーターレンズ３は入射するレーザビ
ームの波長が変化するとその焦点距離が変化する。

【０００８】一般的にレンズは入射するビームの波長が
変化すると、その焦点距離が変化する特性がある。これ
は、レンズ材料の屈折率が波長により変化することに起
因する。入射面と出射面の屈折を利用する透過型レンズ
はこの特性を有するのは当然のことになる。従って図５
において、レーザダイオード１の温度上昇により発振波
長が変化した場合、コリメーターレンズ３の焦点距離は
ｆ’となり、レーザダイオード１とコリメーターレンズ
３の距離はｆのままであるため、レーザビームは破線の
様な光軸に対して△θで拡散する拡散光に変化する。ま
た、図６においては、同様に△ｌのウエスト位置ずれと
なる。いずれの場合においても、感光体７上でのビーム
スポット径の変化につながり、レーザビーム走査光学装
置として好ましくない。

【０００９】このような問題を解決する手段として、特
開昭６１−１６２０１４号や特開平４−２４９２０８号
に示される技術が提案されている。特開昭６１−１６２
０１４号公報には、レーザダイオードとコリメータレン
ズを位置決めする保持部材の線膨張係数を特定すること
により、レーザダイオードの温度による発振波長変動を
補正する装置が開示され、特開平０４−２４９２０８号
公報には、レーザダイオードとフルネルレンズを位置決
めする保持部材の構造及び線膨張係数を特定することに
より、レーザダイオードの温度による発振波長変動を補
正する装置が開示されている。しかしながらいずれの場
合においても、中間保持部材は特定の形状や材質に限定
され、コリメーターレンズにおいても特定の焦点距離に
限定され、従って汎用性がなくなり、コストも高くなる
ことが予測される。

【００１０】また従来のレーザビーム走査光学装置にお
いては、上述のようにレーザダイオード１を駆動するた
めのレーザダイオード駆動基板８とポリゴンミラー４を
回転させるためのモータ駆動基板９の２つのプリント基
板が必要である。レーザダイオード１は微小電流で動作
を行ない、しかも高速で変調を行なうため、レーザダイ
オード駆動基板８はレーザダイオード１の足に直接半田
付けすることが望ましい。また、モータ駆動基板９は鉄
製の基板等を利用してモータ５と一体型とするのが安価
な方法として知られている。

【００１１】ところでレーザビーム走査光学装置におい
て、集光光学素子としてコリメータレンズ３を用いた場
合は、ポリゴンミラー４の回転軸に対し垂直にレーザビ
ーム２を入射させなければならない関係上、レーザダイ
オード１を横向きに設けるのが通常である。従って、レ
ーザダイオード駆動基板８は垂直に設置することにな
り、モータ駆動基板９は水平に設置することになる。こ
れらの２つのプリント基板８、９を統一して１つのプリ
ント基板とすることが装置全体のコストダウンとして考
えられるが、先に述べたように各プリント基板の向きに
制約が有り、統一することは困難である。もし、プリン
ト基板を統一する場合はレーザダイオード１とプリント
基板を接続するためのハーネスを設置するか、レーザダ
イオード１をプリント基板に上向きに直接に付けた上で
ポリゴンミラー４との間に４５°反射ミラーを設置しな
ければならず、いずれの場合にも部材が追加になり、コ
スト上不利になる。また、ハーネスを設置する方法で
は、レーザダイオード１を駆動する場合にノイズの影響
を受けやすく、品質上も好ましくはない。

【００１２】本発明は上記従来の問題点に鑑みてなした
もので、レーザダイオードに波長変動が発生しても集光
光学素子に焦点距離変動が発生しない高精度なレーザビ
ーム走査光学装置を提供すること、及び、余分な部材を
追加することなしにレーザダイオードを上向きに設置で
き、プリント基板統一することにより、安価で品質も安
定したレーザビーム走査光学装置を提供することを目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係るレーザビー
ム走査光学装置は上記目的を達成するために、レーザダ
イオードから一定の広がり角で放射されたレーザビーム
を平行光または収束光に集光する集光光学素子を有し、
集光されたレーザビームをポリゴンミラー、ｆθレンズ
等を介して感光体上を走査するレーザビーム走査光学装
置において、上記集光光学素子を、放物回転面を有する
反射ミラーとしたものである。

【００１４】本発明に係るレーザビーム走査光学装置
は、上記集光光学素子を、楕円回転面を有する反射ミラ
ーとすることもできる。

【００１５】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。図１は、本発明に係るレーザビーム走査光学装置の
一実施例を示す。なお以下では従来と共通する部分には
共通する符号を付して説明する。

【００１６】レーザダイオード１より一定の広がり角を
有し、垂直方向に放射されたレーザビーム２はコリメー
ターミラー１０に入射される。コリメーターミラー１０
はレーザビーム２を平行光もしくは収束光に集光し、水
平方向に反射する。集光されたレーザビーム２ａはポリ
ゴンミラー４入射し、従来のレーザビーム走査光学装置
と同様の動作を行ない感光体７上に静電潜像を形成す
る。

【００１７】図中１１は、光学駆動基板でレーザダイオ
ード１とモータ５の両方の駆動を行なう。レーザダイオ
ード１は光学駆動基板１１に直接半田付けされ、安定し
た変調動作及び光量制御を行なえるようになっている。
また、光学駆動基板１１はモータ５とも一体となってい
る。

【００１８】図２は本発明によるコリメーターミラー１
２の動作を示す。コリメーターミラー１２は放物回転面
１３の一部を反射ミラーとしているもので、レーザダイ
オード１の発光点を放物回転面１３の焦点に設置するこ
とにより、レーザダイオード１より放射されたレーザビ
ーム２は水平方向に反射され、平行光となり、レーザビ
ーム２ａとなる。

【００１９】図３はコリメーターミラー１２の変形例を
示す。コリメーターミラー１２は楕円回転面１４の一部
を反射ミラーとしてあり、レーザダイオード１の発光点
を楕円回転面１４の第一焦点に設置することにより、レ
ーザダイオード１より放射されたレーザビーム２は水平
方向に反射され、収束光のレーザビーム２ａとなり、楕
円回転面１４の第２焦点にウエストを結ぶ。

【００２０】即ち、集光光学素子にレンズを用いた場合
は先に述べたように、屈折率は対象となるレーザビーム
の波長に影響され、焦点距離が変化するが、反射ミラー
を集光光学素子に用いた場合は、反射角はレーザビーム
の波長に影響されないため、その焦点距離が変化するこ
とはなく、従って上記のような結果となる。

【００２１】

【発明の効果】本発明に係るレーザビーム走査光学装置
は以上説明してきたように、レーザダイオードから一定
の広がり角を有し放射されたレーザ・ビームを平行光ま
たは収束光に集光する集光光学素子に、放物回転面もし
くは楕円回転面を有するコリメーターミラーを用いたの
で、レーザダイオードの発振波長変動による感光体上の
ビームスポット径の変化が少なく、高精度なレーザビー
ム走査光学装置が得られ、また余分な部材を追加するこ
となくプリント基板の統一が図れ、安価なレーザビーム
走査光学装置が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るレーザビーム走査光学装置の一実
施例を示す斜視図である。

【図２】図１の実施例の動作を示す図である。

【図３】本発明の他の実施例における動作を示す図であ
る。

【図４】従来のレーザビーム走査光学装置の一例を示す
斜視図である。

【図５】図４の装置のレーザダイオードの発振波長変動
の影響を示す図である。

【図６】図４の装置のコリメートレンズの焦点距離変動
の影響を示す図である。

【符号の説明】 １ レーザダイオード ２、２ａ レーザビーム ３ コリメーターレンズ ７ 感光体 ８ レーザダイオード駆動基板 ９ モータ駆動基板 １０ コリメーターミラー １１ 光学駆動基板 １２ コリメーターミラー １３ 放物回転面 １４ 楕円回転面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザダイオードから一定の広がり角で
   放射されたレーザビームを平行光または収束光に集光す
   る集光光学素子を有し、集光されたレーザビームをポリ
   ゴンミラー、ｆθレンズ等を介して感光体上を走査する
   レーザビーム走査光学装置において、上記集光光学素子
   を、放物回転面を有する反射ミラーとしたことを特徴と
   するレーザビーム走査光学装置。
2. 【請求項２】 上記集光光学素子を、楕円回転面を有す
   る反射ミラーとしたことを特徴とする請求項１のレーザ
   ビーム走査光学装置。