JPH08160272A - Optical device - Google Patents
Optical deviceInfo
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- JPH08160272A JPH08160272A JP30205594A JP30205594A JPH08160272A JP H08160272 A JPH08160272 A JP H08160272A JP 30205594 A JP30205594 A JP 30205594A JP 30205594 A JP30205594 A JP 30205594A JP H08160272 A JPH08160272 A JP H08160272A
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- light
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- Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、たとえば、レーザビ
ームプリンタ装置などの画像形成装置において、画像情
報に対応する記録レーザビームを出力する光学装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical device for outputting a recording laser beam corresponding to image information in an image forming apparatus such as a laser beam printer.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、画像形成装置、たとえば、レー
ザビームプリンタ装置では、画像が形成される感光体に
対して記録すべき画像情報を提供するための光学装置、
たとえば、ビーム走査式レーザ露光装置が利用される。2. Description of the Related Art Generally, in an image forming apparatus, for example, a laser beam printer apparatus, an optical device for providing image information to be recorded to a photoconductor on which an image is formed,
For example, a beam scanning type laser exposure device is used.
【０００３】レーザ露光装置、すなわち、走査式光学装
置を介して感光体に形成された潜像(画像) は、現像装
置から供給されるトナーにより現像され、記録用紙上に
出力される。A latent image (image) formed on a photoconductor through a laser exposure device, that is, a scanning optical device is developed with toner supplied from a developing device and is output on recording paper.
【０００４】走査式光学装置は、レーザビームを発生す
る半導体レーザ素子と、レーザ素子からのレーザビーム
を平行光あるいは集束光に変換する光変換レンズと、光
変換レンズを通過されたレーザビームを感光体に対して
走査する偏向装置と、偏向装置で偏向されたレーザビー
ムを感光体の所定の位置に結像させる結像レンズなどを
有している。A scanning optical device is a semiconductor laser element that generates a laser beam, a light conversion lens that converts the laser beam from the laser element into parallel light or focused light, and a laser beam that has passed through the light conversion lens. It has a deflecting device for scanning the body and an image forming lens for forming an image of the laser beam deflected by the deflecting device on a predetermined position of the photosensitive member.
【０００５】今日、半導体レーザ素子と光変換レンズと
を一体化した発光ユニットが利用されている。発光ユニ
ットは、一般に、レーザ素子を保持するレーザホルダと
光変換レンズを保持するレンズホルダとがねじあるいは
接着剤などにより相互に固定される。多くの場合、レー
ザホルダおよびレンズホルダの双方は、アルミあるいは
亜鉛などの金属のダイカストにより形成されている。こ
のように金属が利用される理由としては、 ａ) プラスチック材料に比較して寸法精度が高い ｂ) 経時変化が少ない (後述する問題点を含む場合があ
る) ｃ) プラスチック材料に比較して剛性が高い の３つを上げることができる。Today, a light emitting unit in which a semiconductor laser device and a light conversion lens are integrated is used. In the light emitting unit, generally, a laser holder holding a laser element and a lens holder holding a light conversion lens are fixed to each other with a screw or an adhesive. In many cases, both the laser holder and the lens holder are formed by die casting of a metal such as aluminum or zinc. The reasons why metals are used are as follows: a) Higher dimensional accuracy than plastic materials b) Less change over time (may include problems described below) c) Rigidity compared to plastic materials You can raise three, which is high.
【０００６】その一方で、今日、図９ (ａ) ないし
(ｃ) および図９ (ｄ) に示すように、発光ユニットの
一部すなわちレンズホルダを樹脂により成形する方法が
提案されている。On the other hand, today, as shown in FIG.
As shown in FIGS. 9C and 9D, there has been proposed a method of molding a part of the light emitting unit, that is, a lens holder with resin.
【０００７】図９ (ａ) ないし (ｃ) を参照すれば、筒
状 (鏡筒状) に形成されたレンズホルダ１０１は、内部
に、フランジ付レンズ (またはレンズ単体) １０２を収
容している。レンズ１０２は、レンズホルダ１０１の内
側に形成されたねじ部１０３ａとねじ部１０３ａに対応
されるナット１０３ｂとを介して、レンズホルダ１０１
の所定の位置に固定される。なお、レンズホルダ１０１
は、一般に、ＢＭＣなどの熱硬化性樹脂により形成され
る。また、ねじ部１０３ａとナット１０３ｂとの間に
は、たとえば、ウエーブワッシャ１０４などの弾性体が
挿入され、レンズ１０２の芯出しおよび振動の吸収に利
用されている。Referring to FIGS. 9A to 9C, a lens holder 101 formed in a cylindrical shape (a lens barrel shape) accommodates a lens with a flange (or a single lens) 102 therein. . The lens 102 is configured such that the lens holder 101 is provided with a screw portion 103a formed inside the lens holder 101 and a nut 103b corresponding to the screw portion 103a.
Fixed in place. The lens holder 101
Is generally formed of a thermosetting resin such as BMC. An elastic body such as a wave washer 104 is inserted between the screw portion 103a and the nut 103b, and is used for centering the lens 102 and absorbing vibration.
【０００８】レンズホルダ１０１は、レンズホルダ固定
板１０５とホルダ内に固定されたレンズ１０２の光軸と
が直交するよう、固定板１０５に接着される。一方、レ
ーザ素子１１１は、制御回路基板１１２に固定された状
態でレーザホルダ１１３に、たとえば、ねじ１１４によ
り固定され、レーザホルダ１１３と固定板１０５ (レン
ズホルダ１０１) が、たとえば、ねじ１０６により固定
される。The lens holder 101 is bonded to the fixing plate 105 so that the lens holder fixing plate 105 and the optical axis of the lens 102 fixed in the holder are orthogonal to each other. On the other hand, the laser element 111 is fixed to the laser holder 113 while being fixed to the control circuit board 112, for example, with a screw 114, and the laser holder 113 and the fixing plate 105 (lens holder 101) are fixed with a screw 106, for example. To be done.
【０００９】また、図９ (ｄ) に示すように、レンズホ
ルダ１０１の筒状 (胴) 部分からフィン状の固定部１２
１を延出させて、たとえば、ねじ１２２などにより、レ
ンズホルダ１０１をハウジング１００に固定する方法も
提案されている。Further, as shown in FIG. 9 (d), the cylindrical (body) portion of the lens holder 101 to the fin-shaped fixing portion 12 is formed.
There is also proposed a method of extending 1 and fixing the lens holder 101 to the housing 100 with, for example, a screw 122 or the like.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属ダ
イカストによるレーザホルダおよびレンズホルダが利用
される光学装置では、ａ) の寸法精度については、特に
アルミダイカストの場合(亜鉛ダイカストの場合は、寸
法精度は良いとされている) に、ダイカストによる成形
のみでは精度が確保されにくいことから、実際には、機
械加工による後加工が必要となる。この後加工は、機械
加工に特有の問題である精度のバラツキすなわち個体誤
差を生じるばかりでなく、後加工による加工ひずみも生
じることが知られている。また、成形と後加工の２つの
工程が必要であることから、コストが増大される問題が
ある。なお、近年、後加工の不要なアルミダイカストも
提案されているが、後加工を前提としたダイカストに比
較してコストが低減可能というものであることから、ダ
イカスト自身のコストは、一般的なダイカストに比較し
て増大される (後加工の少ない形状では、この方法は逆
にコスト増となる) ことがある。However, in the optical device using the laser holder and the lens holder by the metal die casting, the dimensional accuracy of a) is particularly high in the case of aluminum die casting (in the case of zinc die casting, the dimensional accuracy is However, since it is difficult to ensure accuracy only by die-casting, post-processing by machining is actually required. It is known that this post-processing not only causes a precision variation, that is, an individual error, which is a problem peculiar to machining, but also causes a processing strain due to the post-processing. Further, since two steps of molding and post-processing are required, there is a problem that cost is increased. In recent years, aluminum die castings that do not require post-processing have been proposed, but the cost of die castings can be reduced compared to die castings that require post-processing. Can be increased compared to (for shapes with less post-processing, this method is conversely costly).
【００１１】一方、ｂ) の経時変化について言及する
と、たとえば、亜鉛ダイカストは、成形性および初期の
寸法精度の点で有益であり、しかも、薄肉化に適してい
るが、(腐食などに起因する) 経時変化が大きく、数年
の期間で形状が変化してしまうことが知られている。こ
のことから、亜鉛ダイカストを、たとえば、レンズホル
ダに使用した場合には、焦点ずれを生ずる虞れがある。
なお、アルミダイカストは、経時変化も少なく実績とし
ても十分あることは公知である。On the other hand, referring to the change with time in b), for example, zinc die casting is advantageous in terms of formability and initial dimensional accuracy, and is suitable for thinning, but (for example, due to corrosion) ) It is known that the shape changes over time and the shape changes within a period of several years. Therefore, when zinc die casting is used for a lens holder, for example, defocusing may occur.
It is well known that aluminum die casting has little change over time and has a satisfactory track record.
【００１２】ｃ) の剛性については、近年、ガラス入り
のプラスチック材料 (エンジニアリングプラスチック)
の開発が進んでいるが、金属に比較して十分なレベルが
確保されているという見方はできない。Regarding the rigidity of c), in recent years, glass-containing plastic materials (engineering plastics)
However, it cannot be said that sufficient level is secured compared with metal.
【００１３】なお、金属ダイカストによるレンズホルダ
は、プラスチック材料によるホルダに比較して設計上の
(形状の) 自由度が少ない、比重がプラスチック材料の
１．４倍以上であることに起因して装置全体の重量を増
大させる、及び、材料のコストが高いなどの公知の問題
点を含むことは、いうまでもない。A lens holder made of metal die casting is designed in comparison with a holder made of plastic material.
Including known problems such as low degree of freedom (of shape), increase in weight of the entire device due to specific gravity being 1.4 times or more that of plastic material, and high material cost. Needless to say.
【００１４】また、図９ (ａ) ないし (ｃ) に示されて
いるプラスチック製のレンズホルダが利用されている例
では、レンズ１０２を通るレーザビームの主光線すなわ
ちレーザ素子１１１からのレーザビームとレンズ１０２
に固有の光軸 (系の光軸) は、正確に一致されなければ
ならないことから、固定板１０５とレンズホルダ１０１
とを接着により固定する方法では、ホルダ１０２の端面
と軸方向の間に高い直角度が必要となるとともに、ホル
ダ１０２自身の平行度が要求される。また、この方法で
は、ハウジング (光学ユニット本体) １００の構造、特
に、レーザ素子１１１を固定する機構が複雑になる問題
がある。なお、固定板１０５とレンズホルダ１０１とを
一体に成形する場合には、ホルダ１０２の軸方向と固定
板１０５の直角度が十分に得られにくいばかりでなく、
成形用の型が大型化される問題が生じる。In the case where the plastic lens holder shown in FIGS. 9A to 9C is used, the principal ray of the laser beam passing through the lens 102, that is, the laser beam from the laser element 111 is used. Lens 102
Since the optical axis (optical axis of the system) peculiar to the optical axis must be accurately aligned, the fixing plate 105 and the lens holder 101
In the method of fixing and by adhesive, a high perpendicularity is required between the end surface of the holder 102 and the axial direction, and the parallelism of the holder 102 itself is required. Further, this method has a problem that the structure of the housing (optical unit main body) 100, particularly the mechanism for fixing the laser element 111, becomes complicated. When the fixed plate 105 and the lens holder 101 are integrally formed, not only is it difficult to obtain a sufficient perpendicularity between the axial direction of the holder 102 and the fixed plate 105, but also
There is a problem that the molding die becomes large.
【００１５】一方、図９ (ｄ) の構造では、樹脂材料の
強度不足に起因して、ハウジング１００へのねじ１２２
による固定時に、フィン状部１２１に、ひずみあるいは
ひび割れなどが生じる問題がある。この場合、光軸ずれ
あるいは光軸の傾き (倒れ)もしくは焦点ずれなどが発
生しやすくなる問題がある。On the other hand, in the structure shown in FIG. 9D, the screw 122 to the housing 100 is caused by the insufficient strength of the resin material.
There is a problem that the fin-shaped portion 121 is distorted or cracked when it is fixed. In this case, there is a problem that an optical axis shift, an optical axis tilt (tilt), a focus shift, or the like is likely to occur.
【００１６】また、図９ (ａ) ないし (ｃ) および図９
(ｄ) に示した構造上の問題点の他に、レーザ素子１１
１を保持するレーザホルダ１１３が金属製でレンズ１０
２を保持するレンズホルダ１０１がプラスチック製であ
る場合の特有の問題として、レンズホルダ１０１との間
の熱膨張率の差に起因する温度変化が生じた際のレンズ
１０２の焦点ずれが顕著になる問題がある。なお、熱膨
張率の差による問題点を取り除くために、レーザホルダ
１１３を単にプラスチック材料に置き換えることは、レ
ーザ素子１１１により生じる熱を放熱できなくなるとい
う新たな問題を引き起こす。この場合、レーザホルダ１
１３が異状に高温に加熱されて、レーザ素子１１１が損
傷される問題がある。Further, FIGS. 9 (a) to 9 (c) and FIG.
In addition to the structural problems shown in (d), the laser device 11
The laser holder 113 for holding the lens 1 is made of metal and the lens 10
As a peculiar problem when the lens holder 101 holding 2 is made of plastic, the defocus of the lens 102 when the temperature change occurs due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the lens holder 101 and the lens holder 101 becomes remarkable. There's a problem. It should be noted that simply replacing the laser holder 113 with a plastic material in order to eliminate the problem caused by the difference in the coefficient of thermal expansion causes a new problem that the heat generated by the laser element 111 cannot be radiated. In this case, the laser holder 1
There is a problem that the laser element 111 is damaged by abnormally heating the laser element 13 to a high temperature.
【００１７】また、レーザホルダ１１３がプラスチック
により形成される場合には、静電気などによるレーザ素
子１１１の損傷に対する保護が必要となる。この発明の
目的は、光源としてのレーザ素子からのレーザビームの
ビーム断面形状の変動を防止可能であって、しかも、軽
量かつ高い組み立て精度が容易に得られるビーム走査式
光学装置を提供することにある。When the laser holder 113 is made of plastic, it is necessary to protect the laser element 111 from damage due to static electricity or the like. An object of the present invention is to provide a beam scanning optical device capable of preventing a change in the beam cross-sectional shape of a laser beam from a laser element as a light source, and being lightweight and easily obtaining high assembly accuracy. is there.
【００１８】[0018]
【課題を解決するための手段】この発明は、上記問題点
に基づきなされたもので、光源と、この光源からの光を
平行化あるいは集束させる変換光学手段と、この変換光
学手段から導かれる光を走査対象物に対して走査する光
走査手段と、この光走査手段で走査された光を前記走査
対象物の所定の位置に結像させる結像光学手段と、少な
くとも前記変換光学手段、前記光走査手段および前記結
像光学手段を一体的に支持する支持手段とを有し、前記
光源と前記変換光学手段は、同一の平面に配置された多
角形により規定される多角形の全ての頂点を結んだ線の
内側の領域内に前記支持手段との接触部を有する保持手
段により一体に保持され、さらに、前記接続部を介して
前記支持手段に固定されることを特徴とする光学装置を
提供するものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made based on the above-mentioned problems, and includes a light source, a conversion optical means for collimating or focusing light from the light source, and a light guided from the conversion optical means. Scanning means for scanning the scanning object, imaging optical means for imaging the light scanned by the optical scanning means at a predetermined position of the scanning object, at least the conversion optical means, and the light The light source and the conversion optical means have all the vertices of a polygon defined by polygons arranged in the same plane. Provided is an optical device, which is integrally held by a holding means having a contact portion with the supporting means in an area inside the connected line, and is further fixed to the supporting means via the connecting portion. To do .
【００１９】また、この発明によれば、光源と、この光
源からの光を平行化あるいは集束させる変換光学手段
と、この変換光学手段から導かれる光を走査対象物に対
して走査する光走査手段と、この光走査手段で走査され
た光を前記走査対象物の所定の位置に結像させる結像光
学手段と、少なくとも前記変換光学手段、前記光走査手
段および前記結像光学手段を一体的に支持する支持手段
とを有し、前記光源と前記変換光学手段は、同一の平面
に配置された多角形により規定される多角形の全ての頂
点を結んだ線の内側の領域内に前記支持手段との複数の
接触部を有する保持手段により一体に保持され、さら
に、前記複数の接続部のそれぞれに対応される固定手段
を介して前記支持手段に固定されることを特徴とする光
学装置が提供される。さらに、この発明によれば、光源
と、この光源を保持する第１の保持手段と、前記光源か
らの光を平行化あるいは集束させる変換光学手段と、こ
の変換光学手段を保持する第２の保持手段と、前記変換
光学手段から導かれる光を走査対象物に対して走査する
光走査手段と、この光走査手段で走査された光を前記走
査対象物の所定の位置に結像させる結像光学手段とを有
し、前記光源と前記変換光学手段の前側主点との間の距
離をＬG1、前記変換光学手段の焦点距離をｆ、前記変換
光学手段の線膨張係数をαG 、前記第１の保持手段の線
膨張係数をαLD、前記第２の保持手段の線膨張係数をα
C 、前記変換光学手段の屈折率をｎ、前記光源から出射
される光の波長をλ、温度をＴ、ＬG1の長さのうち前記
第２の保持部材の部分をＬGC、及び、前記変換光学手段
の焦点深度をβ、とするとき、Further, according to the present invention, the light source, the conversion optical means for collimating or focusing the light from the light source, and the light scanning means for scanning the light guided from the conversion optical object with respect to the scanning object. And an image forming optical means for forming an image of the light scanned by the light scanning means on a predetermined position of the object to be scanned, and at least the converting optical means, the light scanning means and the image forming optical means. Supporting means for supporting the light source and the converting optical means, the supporting means being in a region inside a line connecting all apexes of the polygon defined by the polygons arranged in the same plane. An optical device is provided, which is integrally held by a holding means having a plurality of contacting parts with and is further fixed to the supporting means via a fixing means corresponding to each of the plurality of connecting parts. To be done. Furthermore, according to the present invention, the light source, the first holding means for holding the light source, the conversion optical means for collimating or focusing the light from the light source, and the second holding means for holding the conversion optical means. Means, optical scanning means for scanning the light guided from the conversion optical means with respect to the scanning object, and imaging optics for forming an image of the light scanned by the optical scanning means on a predetermined position of the scanning object. Means, the distance between the light source and the front principal point of the conversion optical means is L G1 , the focal length of the conversion optical means is f, the linear expansion coefficient of the conversion optical means is α G , the first The linear expansion coefficient of the first holding means is α LD , and the linear expansion coefficient of the second holding means is α LD .
C , the refractive index of the conversion optical means is n, the wavelength of the light emitted from the light source is λ, the temperature is T, the second holding member portion of the length L G1 is L GC , and When the depth of focus of the conversion optical means is β,
【００２０】[0020]
【数３】 が満足されることを特徴とする光学装置が提供される。
またさらに、この発明によれば、半導体レーザからなる
光源と、この光源を保持する金属製の第１の保持手段
と、前記光源からの光を平行光あるいは集束光に変換す
るレンズと、このレンズと前記第１の保持手段を一体に
保持する第２の保持手段と、前記レンズを通過された光
を走査対象物に対して走査する光走査手段と、この光走
査手段で走査された光を前記走査対象物の所定の位置に
結像させる結像光学手段とを有し、前記第２の保持手段
は、少なくとも１面が多角形または円状の平面に形成さ
れた樹脂製の構造体であって、前記レンズの光軸が前記
平面と平行に形成され、かつ、前記レンズを前記光軸に
沿って移動可能に保持するレンズ保持部と、前記平面に
おける前記多角形の全ての頂点を結ぶ線あるいは前記円
の内側に作用点が位置されるよう形成された複数の固定
部と、前記平面に直交して配置され、前記第１の保持部
を保持する第１および第２の結合面と、を有し、前記レ
ンズ保持部は、前記レンズの長手方向に沿って、かつ、
前記平面と平行に延出された第１の保持面と、この第１
の保持面に対し前記光軸と直交する面内で前記第１の保
持面と垂直あるいは非平行に配置される第２の保持面と
を有し、さらに、前記第１の保持面の前記光軸に沿って
延出される方向の幅をｄおよび前記第２の保持面の前記
光軸に沿って延出される方向の幅をＤとするとき、 Ｄ ＞ ｄ が満足されることを特徴とする光学装置が提供される。
さらにまた、この発明によれば、半導体レーザからなる
光源と、この光源を保持する金属製の第１の保持手段
と、前記光源からの光を平行光あるいは集束光に変換す
るレンズと、このレンズと前記第１の保持手段を一体に
保持する第２の保持手段と、前記レンズを通過された光
を走査対象物に対して走査する光走査手段と、この光走
査手段で走査された光を前記走査対象物の所定の位置に
結像させる結像光学手段とを有し、前記第２の保持手段
は、少なくとも１面が多角形または円状の平面に形成さ
れた樹脂製の構造体であって、前記レンズの光軸が前記
平面と平行に形成され、かつ、前記レンズを前記光軸に
沿って移動可能に保持するレンズ保持部と、前記平面に
おける前記多角形の全ての頂点を結ぶ線あるいは前記円
の内側に作用点が位置されるよう形成された複数の固定
部と、前記平面に直交して配置され、前記第１の保持部
を保持する第１および第２の結合面と、を有し、前記レ
ンズ保持部は、前記レンズの長手方向に沿って、かつ、
前記平面と平行に延出された第１の保持面と、この第１
の保持面に対し前記光軸と直交する面内で前記第１の保
持面と垂直あるいは非平行に配置される第２の保持面と
を有し、さらに、前記第１の保持面の前記光軸に沿って
延出される方向の幅をｄおよび前記第２の保持面の前記
光軸に沿って延出される方向の幅をＤとするとき、 Ｄ ＞ ｄ が満足されるとともに、前記光源と前記レンズの前側主
点との間の距離をＬG1、前記レンズの焦点距離をｆ、前
記レンズの線膨張係数をαG 、前記第１の保持手段の線
膨張係数をαLD、前記第２の保持手段の線膨張係数をα
C 、前記レンズの屈折率をｎ、前記光源から出射される
光の波長をλ、温度をＴ、ＬG1の長さのうち前記第２の
保持部材の部分をＬGC、及び、前記レンズの焦点深度を
β、とするとき、(Equation 3) There is provided an optical device characterized in that
Furthermore, according to the present invention, a light source composed of a semiconductor laser, a first holding means made of metal for holding the light source, a lens for converting the light from the light source into parallel light or focused light, and this lens And second holding means for integrally holding the first holding means, optical scanning means for scanning the light passing through the lens with respect to the scanning object, and light for scanning by the optical scanning means. An image forming optical unit for forming an image on a predetermined position of the scanning object, and the second holding unit is a resin structure having at least one surface formed in a polygonal or circular flat surface. And an optical axis of the lens is formed parallel to the plane, and a lens holding unit that holds the lens movably along the optical axis and all the vertices of the polygon in the plane are connected. The point of action is inside the line or the circle And a plurality of fixing portions formed so as to be orthogonal to the plane, and first and second coupling surfaces that hold the first holding portion, and the lens holding portion includes: Along the longitudinal direction of the lens, and
A first holding surface extending parallel to the plane, and the first holding surface.
A second holding surface arranged perpendicularly or non-parallel to the first holding surface in a plane orthogonal to the optical axis with respect to the holding surface of When the width in the direction extending along the axis is d and the width in the direction extending along the optical axis of the second holding surface is D, D> d is satisfied. An optical device is provided.
Furthermore, according to the present invention, a light source composed of a semiconductor laser, a first holding means made of metal for holding the light source, a lens for converting the light from the light source into parallel light or focused light, and this lens And second holding means for integrally holding the first holding means, optical scanning means for scanning the light passing through the lens with respect to the scanning object, and light for scanning by the optical scanning means. An image forming optical unit for forming an image on a predetermined position of the scanning object, and the second holding unit is a resin structure having at least one surface formed in a polygonal or circular flat surface. And an optical axis of the lens is formed parallel to the plane, and a lens holding unit that holds the lens movably along the optical axis and all the vertices of the polygon in the plane are connected. The point of action is inside the line or the circle And a plurality of fixing portions formed so as to be orthogonal to the plane, and first and second coupling surfaces that hold the first holding portion, and the lens holding portion includes: Along the longitudinal direction of the lens, and
A first holding surface extending parallel to the plane, and the first holding surface.
A second holding surface arranged perpendicularly or non-parallel to the first holding surface in a plane orthogonal to the optical axis with respect to the holding surface of When the width in the direction extending along the axis is d and the width in the direction extending along the optical axis of the second holding surface is D, D> d is satisfied and the light source is The distance from the front principal point of the lens is L G1 , the focal length of the lens is f, the linear expansion coefficient of the lens is α G , the linear expansion coefficient of the first holding means is α LD , and the second The linear expansion coefficient of the holding means of
C , the refractive index of the lens is n, the wavelength of the light emitted from the light source is λ, the temperature is T, the second holding member portion of the length L G1 is L GC , and the lens is When the depth of focus is β,
【００２１】[0021]
【数４】 が満足されることを特徴とする光学装置が提供される。[Equation 4] There is provided an optical device characterized in that
【００２２】[0022]
【作用】この発明の請求項１記載の発明によれば、光源
と変換光学手段は、同一の平面に配置された多角形によ
り規定される多角形の全ての頂点を結んだ線の内側の領
域内に配置された接触部を有する保持手段により一体に
保持されるとともに、支持手段に固定される。これによ
り、保持手段の強度が高められ、支持手段への取付時に
保持手段がひずんだり変形することが防止される。According to the first aspect of the present invention, the light source and the conversion optical means are regions inside the line connecting all the vertices of the polygon defined by the polygons arranged in the same plane. It is integrally held by a holding means having a contact portion disposed inside and is fixed to the supporting means. This increases the strength of the holding means and prevents the holding means from being distorted or deformed when attached to the support means.
【００２３】この発明の請求項２記載の発明によれば、
光源と変換光学手段は、同一の平面に配置された多角形
により規定される多角形の全ての頂点を結んだ線の内側
の領域内に配置された複数の接触部を有する保持手段に
より一体に保持されるとともに、支持手段に固定され
る。これにより、保持手段の強度が高められるととも
に、変換光学手段を支持手段に取り付ける場合の、保持
手段を形成する際の保持手段の変形あるいは傾きの影響
が防止される。According to the invention of claim 2 of the present invention,
The light source and the conversion optical means are integrally formed by a holding means having a plurality of contact portions arranged in a region inside a line connecting all the vertices of the polygon defined by the polygons arranged in the same plane. It is held and fixed to the support means. As a result, the strength of the holding means is increased, and when the conversion optical means is attached to the support means, the influence of deformation or inclination of the holding means when forming the holding means is prevented.
【００２４】この発明の請求項３および４記載の発明に
よれば、第１の保持手段と第２の保持手段および変換光
学手段の温度の変化に対応するそれぞれの膨脹に対応し
て変換光学手段と光源との間の距離を補正可能に形成さ
れる。従って、温度の変化にともなう変換光学手段の焦
点ずれを抑止できる。According to the third and fourth aspects of the present invention, the conversion optical means responds to the respective expansions of the first holding means, the second holding means, and the conversion optical means that correspond to changes in temperature. It is formed so that the distance between the light source and the light source can be corrected. Therefore, it is possible to prevent the defocus of the conversion optical means due to the temperature change.
【００２５】この発明の請求項５記載の発明によれば、
レンズ保持部の第１の保持面と第２の保持面は、第１の
保持面の光軸に沿って延出される方向の幅をｄおよび第
２の保持面の光軸に沿って延出される方向の幅をＤとす
るとき、Ｄ ＞ ｄが満足されるよう配置されることか
ら、レンズ (第２の) 保持手段とレンズとの位置決めな
らびに組み立て作業性が向上される。According to the invention of claim 5 of the present invention,
The first holding surface and the second holding surface of the lens holding portion have a width d in the direction in which the first holding surface extends along the optical axis and the second holding surface extends along the optical axis of the second holding surface. Assuming that the width in the direction indicated by D is D such that D> d is satisfied, positioning and assembling workability between the lens (second) holding means and the lens are improved.
【００２６】この発明の請求項６記載の発明によれば、
第１および第２の保持手段は、温度の変化に対応するそ
れぞれの膨脹に対応して変換光学手段と光源都の間の距
離を補正可能に形成され、また、レンズ保持部の第１の
保持面と第２の保持面は、第１の保持面の光軸に沿って
延出される方向の幅をｄおよび第２の保持面の光軸に沿
って延出される方向の幅をＤとするとき、Ｄ ＞ ｄが
満足されるよう配置される。このことから、レンズ保持
手段とレンズとの位置決めならびに組み立て作業性が向
上されるとともに、温度の変化にともなうレンズの焦点
ずれすなわち光源からの光の断面形状の変動の少ない光
学装置が提供される。According to the invention of claim 6 of the present invention,
The first and second holding means are formed so as to be able to correct the distance between the conversion optical means and the light source corresponding to the respective expansions corresponding to changes in temperature, and the first holding means of the lens holding portion. The surface and the second holding surface have a width d in a direction extending along the optical axis of the first holding surface and a width D in a direction extending along the optical axis of the second holding surface. At this time, it is arranged so that D> d is satisfied. As a result, it is possible to provide an optical device in which the positioning and assembling workability between the lens holding means and the lens are improved, and the defocus of the lens, that is, the variation in the cross-sectional shape of the light from the light source due to the temperature change is reduced.
【００２７】[0027]
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例に
ついて説明する。図１および図２は、たとえば、普通紙
ファクシミリ装置あるいはレーザビームプリンタ装置な
どの画像形成装置に組み込まれるビーム走査式光学装置
を示す、概略平面図および概略断面図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 are a schematic plan view and a schematic sectional view showing a beam scanning optical device incorporated in an image forming apparatus such as a plain paper facsimile machine or a laser beam printer.
【００２８】図１および図２を参照すれば、ビーム走査
式光学装置 (以下、単に、光学装置とする) １０は、レ
ーザビーム (光) を発生する発光ユニット (光源) ２
０、発光ユニット２０からのレーザビームを、所定の位
置、たとえば、図示しない画像形成装置の (図示しな
い) 感光体ドラムにむけておおむね直線状にかつ連続的
に反射する (すなわち偏向する) 光偏向部 (走査手段)
３０、及び、光偏向部３０により走査されたレーザビー
ムを、図示しない感光体ドラムに、所定の結像条件で結
像させる結像光学部４０などを有している。なお、発光
ユニット２０、光偏向部３０および結像光学部４０は、
それぞれ、光学装置１０の本体すなわちハウジング１１
の所定の位置に固定されている。Referring to FIGS. 1 and 2, a beam scanning optical device (hereinafter, simply referred to as an optical device) 10 includes a light emitting unit (light source) 2 for generating a laser beam (light).
0, a laser beam emitted from the light emitting unit 20 is reflected linearly and continuously (that is, deflected) toward a predetermined position, for example, a photosensitive drum (not shown) of an image forming apparatus (not shown). Department (scanning means)
30 and an image forming optical unit 40 for forming an image of the laser beam scanned by the light deflecting unit 30 on a photosensitive drum (not shown) under predetermined image forming conditions. The light emitting unit 20, the light deflection section 30, and the imaging optical section 40 are
The main body of the optical device 10, that is, the housing 11
Is fixed in place.
【００２９】次に、図１および図２に示した光学装置の
発光ユニット、光偏向部、及び、結像光学部について、
詳細に説明する。図３を参照すれば、発光ユニット２０
は、記録 (出力) すべき画像情報に対応して強度変調さ
れたレーザビームを発生する半導体レーザ素子 (以下、
レーザ素子とする) ２１、レーザ素子２１から放射され
たレーザビームを集束光あるいは平行光に変換する第１
レンズ (光変換光学系) ２２、第１レンズ２２を通過さ
れたレーザビームの断面形状を所望の形状に整える絞り
２３、及び、絞り２３を出射されたレーザビームの後述
する主走査方向または主走査方向と直交する副走査方向
のいづれか一方に関して、さらに、所定の光学特性を与
える第２レンズ２４などを有している。なお、第１レン
ズ２２および第２レンズ２４は、それぞれ、光学ガラス
(たとえば、ＢＫ７) あるいは、プラスチック (たとえ
ば、アクリル樹脂) によって製造される。また、第２レ
ンズ２４は、この例では、後述する主走査方向に関して
パワーを持たないシリンドリカルレンズである。Next, with respect to the light emitting unit, the light deflection section, and the imaging optical section of the optical device shown in FIGS. 1 and 2,
The details will be described. Referring to FIG. 3, the light emitting unit 20.
Is a semiconductor laser element that generates a laser beam whose intensity is modulated corresponding to image information to be recorded (output) (hereinafter,
A laser element) 21, a first for converting a laser beam emitted from the laser element 21 into focused light or parallel light
A lens (light conversion optical system) 22, a diaphragm 23 that adjusts the cross-sectional shape of the laser beam that has passed through the first lens 22 to a desired shape, and a main scanning direction or a main scan described later of the laser beam that is emitted from the diaphragm 23. Further, it has a second lens 24 or the like which gives a predetermined optical characteristic to either one of the sub-scanning directions orthogonal to the direction. The first lens 22 and the second lens 24 are made of optical glass, respectively.
(Eg, BK7) or plastic (eg, acrylic resin). The second lens 24 is, in this example, a cylindrical lens having no power in the main scanning direction described later.
【００３０】レーザ素子２１は、たとえば、Ａｌ (アル
ミダイカスト) などに代表される金属製のレーザホルダ
２５に保持されている。また、第１レンズ２２、絞り２
３および第２レンズ２４は、たとえば、ＰＰＳ (ポリフ
ェニレンサルファイド) などのプラスチックによって製
造されるレンズホルダ２６により保持されている。The laser element 21 is held by a metal laser holder 25 represented by Al (aluminum die casting), for example. In addition, the first lens 22 and the diaphragm 2
The third lens 24 and the second lens 24 are held by a lens holder 26 made of plastic such as PPS (polyphenylene sulfide).
【００３１】第１レンズ２２は、たとえば、鏡筒状 (筒
状) のフランジが一体に形成されたフランジ付レンズで
あって、レンズホルダ２６の後述するレンズ保持部によ
り所定の位置に保持されるとともに、たとえば、ばね用
ステンレスあるいは燐青銅ばねなどにより形成されたば
ね２７がねじ２８によりホルダ２６に締め付けられるこ
とで、レンズホルダ２６に圧接固定される。The first lens 22 is, for example, a flanged lens integrally formed with a lens barrel (cylindrical) flange, and is held at a predetermined position by a lens holding portion of the lens holder 26 described later. At the same time, the spring 27 formed of, for example, stainless steel for spring or phosphor bronze spring is fastened to the holder 26 by the screw 28, so that the spring 27 is pressed and fixed to the lens holder 26.
【００３２】第２レンズ２４および絞り２３は、レンズ
ホルダ２６に、たとえば、接着により固定される。な
お、第２レンズ２４は、ハウジング１１に、直接固定さ
れてもよい。The second lens 24 and the diaphragm 23 are fixed to the lens holder 26, for example, by adhesion. The second lens 24 may be directly fixed to the housing 11.
【００３３】レーザホルダ２５は、図示しないねじある
いは接着剤によりレンズホルダ２６の所定の位置に固定
される。再び、図１および図２を参照すれば、光偏向部
３０は、スキャナモータ３１の回転軸３１ａと一体的に
配置されているロータ３１ｂに固定され、高速度で回転
可能に形成された複数の平面鏡 (反射面、この例では８
面) ３２ａないし３２ｈを有する偏向反射鏡３２により
構成される。なお、発光ユニット２０と光偏向部３０の
偏向反射鏡３２との間には、光偏向部３０の周囲を防塵
するための防塵ガラス (またはプラスチック) ２９が配
置されている。また、偏向反射鏡３２と後述する第１の
ｆθレンズとの間には、同様に機能する防塵ガラス (ま
たはプラスチック) ３３が配置されている。The laser holder 25 is fixed to a predetermined position of the lens holder 26 by a screw or an adhesive (not shown). Referring again to FIGS. 1 and 2, the light deflector 30 is fixed to a rotor 31b that is integrally arranged with a rotation shaft 31a of a scanner motor 31, and is configured to rotate at a high speed. Plane mirror (reflecting surface, 8 in this example)
Surface 32a to 32h. A dust-proof glass (or plastic) 29 for dust-proofing the periphery of the light deflector 30 is arranged between the light emitting unit 20 and the deflection mirror 32 of the light deflector 30. Further, a dustproof glass (or plastic) 33 having a similar function is arranged between the deflecting reflecting mirror 32 and a first fθ lens described later.
【００３４】スキャナモータ３１は、ロータ３１ｂを回
転させるためのステータを含む固定部３１ｃを有し、図
示しない固定手段 (ねじ止めあるいは接着) により固定
部３１ｃと予め結合されているモータベース３１ｄを介
して、ハウジング１１の所定の位置に、ねじ止めなどの
手法により固定されている。なお、偏向反射鏡３２の回
転にともなってそれぞれの反射面で反射されたレーザビ
ームが移動する方向を主走査方向とする。また、スキャ
ナーモータ３１は、たとえば、アキシャルギャップ型の
スキャナーモータ、ラジアルタイプのスキャナーモータ
で動圧軸受を利用したものあるいは磁性流体軸受を利用
したものであってもよい。The scanner motor 31 has a fixed portion 31c including a stator for rotating the rotor 31b, and a motor base 31d which is preliminarily coupled to the fixed portion 31c by a fixing means (screw fastening or adhesion) not shown. And is fixed to a predetermined position of the housing 11 by a method such as screwing. The main scanning direction is the direction in which the laser beam reflected by each reflecting surface moves along with the rotation of the deflecting / reflecting mirror 32. The scanner motor 31 may be, for example, an axial gap type scanner motor, a radial type scanner motor using a dynamic pressure bearing, or a magnetic fluid bearing.
【００３５】同様に、図１および図２を参照すれば、結
像光学部４０は、光偏向部３０の偏向反射鏡３２のそれ
ぞれの反射面３２ａないし３２ｈを介して偏向されたレ
ーザビームに所定の光学特性を与える第１のｆθレンズ
４１、第１のｆθレンズ４１を通過されたレーザビーム
を折り返す折り返しミラー４３、折り返しミラー４３に
より折り返されたレーザビームに、さらに、所定の光学
特性を与える第２のｆθレンズ４５、第２のｆθレンズ
４５を通過されたレーザビームを、結像面すなわち図示
しない感光体ドラムに向かって案内する出射ミラー４
７、及び、ハウジング１１内に、たとえば、トナーある
いは紙かすなどが侵入することを阻止するための防塵ガ
ラス４９を有している。Similarly, referring to FIGS. 1 and 2, the image forming optical unit 40 determines a laser beam deflected through the respective reflecting surfaces 32a to 32h of the deflecting mirror 32 of the light deflecting unit 30. The first fθ lens 41 that gives the optical characteristics of the first fθ lens 41, the return mirror 43 that returns the laser beam that has passed through the first fθ lens 41, and the laser beam that is returned by the return mirror 43. The emission mirror 4 that guides the laser beam that has passed through the second fθ lens 45 and the second fθ lens 45 toward an image forming surface, that is, a photosensitive drum (not shown).
7 and the housing 11 has a dustproof glass 49 for preventing, for example, toner or paper dust from entering.
【００３６】第１のｆθレンズ４１は、偏向反射鏡３２
のそれぞれの反射面３２ａないし３２ｈにより反射され
たレーザビームを図示しない感光体ドラムに対して結像
させる際に歪曲収差および像面湾曲を所定の範囲内に補
正できるよう、所定の光学特性が与えられている。な
お、第１のｆθレンズ４１は、たとえば、ＰＭＭＡ (ポ
リメチルメタクリル) などのプラスチックによって製造
される。また、第１のｆθレンズ４１は、ハウジング１
１の所定の位置に配置された固定用ガイド部材４２ａお
よび４２ｂならびに可視光硬化性樹脂接着剤により、ハ
ウジング１１に固定されている。The first fθ lens 41 is composed of a deflecting reflecting mirror 32.
Predetermined optical characteristics are given so that the distortion aberration and the field curvature can be corrected within a predetermined range when the laser beams reflected by the respective reflection surfaces 32a to 32h are imaged on a photosensitive drum (not shown). Has been. The first fθ lens 41 is made of plastic such as PMMA (polymethylmethacryl). In addition, the first fθ lens 41 includes the housing 1
1 is fixed to the housing 11 by fixing guide members 42a and 42b arranged at a predetermined position and a visible light curable resin adhesive.
【００３７】折り返しミラー４３は、主走査方向に延出
された平面ミラーであって、第１のｆθレンズ４１を通
過されたレーザビームを図示しない感光体ドラムに向か
って案内するとともに、光学装置１０の大きさを低減す
るために利用される。なお、ミラー４３は、ハウジング
１１の所定の位置に配置された固定用ガイド部材４４ａ
および４４ｂならびに可視光硬化性樹脂接着剤により、
(第１のｆθレンズ４１と同様に) ハウジング１１に固
定されている。The folding mirror 43 is a plane mirror extending in the main scanning direction, and guides the laser beam passed through the first fθ lens 41 toward a photoconductor drum (not shown), and at the same time, the optical device 10 is provided. Is used to reduce the size of The mirror 43 has a fixing guide member 44a arranged at a predetermined position of the housing 11.
And 44b and visible light curable resin adhesive,
It is fixed to the housing 11 (similar to the first fθ lens 41).
【００３８】第２のｆθレンズ４３は、第１のｆθレン
ズ４１と共働して、感光体ドラムに案内されるレーザビ
ームの歪曲収差および像面湾曲を所定の範囲内に補正す
る。また、第２のｆθレンズ４５は、第１のｆθレンズ
４１と同一のプラスチックによって製造される。なお、
第２のｆθレンズ４５は、ハウジング１１の所定の位置
に配置された固定用ガイド部材４６ａおよび４６ｂなら
びに可視光硬化性樹脂接着剤により、ハウジング１１に
固定されている。The second fθ lens 43 cooperates with the first fθ lens 41 to correct distortion and field curvature of the laser beam guided to the photoconductor drum within a predetermined range. The second fθ lens 45 is made of the same plastic as the first fθ lens 41. In addition,
The second fθ lens 45 is fixed to the housing 11 by fixing guide members 46a and 46b arranged at a predetermined position of the housing 11 and a visible light curable resin adhesive.
【００３９】出射ミラー４７は、主走査方向に延出され
た平面ミラーであって、第２のｆθレンズ４５を通過さ
れたレーザビームを図示しない感光体ドラムに向けてさ
らに折り返すとともに、光学装置１０の大きさを低減す
るために寄与する。また、出射ミラー４７は、ハウジン
グ１１の所定の位置に配置された固定用ガイド部材４８
ａおよび４８ｂならびに可視光硬化性樹脂接着剤によ
り、ハウジング１１に固定されている。The emitting mirror 47 is a plane mirror extending in the main scanning direction, and further folds back the laser beam passed through the second fθ lens 45 toward a photoconductor drum (not shown), and at the same time, the optical device 10 Contribute to reduce the size of. Further, the emission mirror 47 has a fixing guide member 48 arranged at a predetermined position of the housing 11.
It is fixed to the housing 11 with a and 48b and a visible light curable resin adhesive.
【００４０】一方、第１のｆθレンズ４１および第２の
ｆθレンズ４３を通って図示しない感光体ドラムへ向か
う光軸 (すなわち偏向反射鏡３２の各反射面３２ａない
し３２ｈから感光体ドラムへ向かう光軸) Ｏ2 と、レー
ザ素子２１ (発光ユニット２０) から偏向反射鏡３２の
各反射面３２ａないし３２ｈ (光偏向部３０) へ向かう
レーザビームの光軸Ｏ1 とは、おおむね、同一の平面に
配置される。On the other hand, through the first fθ lens 41 and the second fθ lens 43, the optical axis toward the photoconductor drum (not shown) (that is, the light traveling from the respective reflecting surfaces 32a to 32h of the deflecting mirror 32 toward the photoconductor drum). The axis O 2 and the optical axis O 1 of the laser beam from the laser element 21 (light emitting unit 20) toward each of the reflecting surfaces 32a to 32h (light deflector 30) of the deflecting mirror 32 are generally on the same plane. Will be placed.
【００４１】また、第１のｆθレンズ４１および第２の
ｆθレンズ４３は、主走査方向に関し、偏向反射鏡３２
の各反射面３２ａないし３２ｈの回転角をθとすると
き、この回転角θに対する結像面 (すなわち、図示しな
い上記感光体ドラムの所定の位置) での像高 (光軸Ｏ2
と実際にレーザビームが到達される結像面上の位置との
間の距離) をｈと第１のｆθレンズ４１および第２のｆ
θレンズ４３により提供される合成焦点距離ｆとの間に
ｈ＝ｆθを満たすよう、所定の曲率半径あるいは屈折率
などの光学パラメータが規定されている。なお、第１の
ｆθレンズ４１および第２のｆθレンズ４３は、互いに
組み合わせられた状態で、主走査方向では偏向反射鏡３
２の各反射面３２ａないし３２ｈから反射されたレーザ
ビームの像面湾曲の影響を低減するとともに、歪曲収差
を適切な値にし、副走査方向ではレーザビームが図示し
ない感光体ドラムのすべての面上における面倒れ補正面
を一致させるように形成されている。Further, the first fθ lens 41 and the second fθ lens 43 are arranged in the main scanning direction by the deflection reflecting mirror 32.
When the rotation angle of each of the reflecting surfaces 32a to 32h is θ, the image height (optical axis O 2 ) at the image plane (that is, a predetermined position of the photosensitive drum (not shown)) with respect to this rotation angle θ.
Between the position on the image plane where the laser beam actually reaches) and h and the first fθ lens 41 and the second f
Optical parameters such as a predetermined radius of curvature or a refractive index are defined so as to satisfy h = fθ between the combined focal length f provided by the θ lens 43. The first fθ lens 41 and the second fθ lens 43 are combined with each other, and in the main scanning direction, the deflection reflecting mirror 3 is included.
2 reduces the influence of the curvature of field of the laser beam reflected from each of the reflecting surfaces 32a to 32h of 2 and sets the distortion aberration to an appropriate value so that the laser beam in the sub-scanning direction is on all surfaces of the photosensitive drum not shown. Are formed so as to match the surface tilt correction surfaces.
【００４２】ところで、ハウジング１１の所定の位置に
は、第１および第２のｆθレンズ４１および４３などの
光学部材に加えて、レーザ素子２１から出射され、偏向
反射鏡３２の各反射面３２ａないし３２ｈにより偏向さ
れるレーサビームの主走査方向に関する水平同期を検出
するための水平同期検出器５１が設けられている。By the way, at a predetermined position of the housing 11, in addition to the optical members such as the first and second fθ lenses 41 and 43, the light is emitted from the laser element 21 and the respective reflecting surfaces 32a to 32a of the deflecting reflecting mirror 32. A horizontal sync detector 51 for detecting horizontal sync in the main scanning direction of the laser beam deflected by 32h is provided.
【００４３】水平同期検出器５１は、偏向反射鏡３２の
各反射面３２ａないし３２ｈで反射されたレーザミーム
の主走査方向に関し、プリントすべき画像となるレーザ
ビームの領域よりも外側の領域であって、レーザビーム
を確実に検出できる位置に、配置される。The horizontal sync detector 51 is an area outside the area of the laser beam to be an image to be printed in the main scanning direction of the laser memes reflected by the reflecting surfaces 32a to 32h of the deflecting reflecting mirror 32. , Is placed at a position where the laser beam can be reliably detected.
【００４４】次に、図４ (および図３) を参照して、図
１および図２に示した光学装置に適した発光ユニット
を、より詳細に説明する。既に説明したように、発光ユ
ニット２０のレーザ素子２１は、たとえば、アルミダイ
カストなどの金属製のレーザホルダ２５に固定されてい
る。また、少なくとも、第１レンズ２２および絞り２３
は、たとえば、ＰＰＳ (ポリフェニレンサルファイド)
、ＰＣ＋Ｇｒ (ガラスあるいはフィラー入りポリカー
ボネイト) 、変性ＰＰＯ (へんせい−ポリフェニレンオ
キシド) 、あるいは、液晶ポリマーなどに代表される樹
脂材料により形成されたレンズホルダ２６に固定されて
いる。Next, with reference to FIG. 4 (and FIG. 3), a light emitting unit suitable for the optical device shown in FIGS. 1 and 2 will be described in more detail. As described above, the laser element 21 of the light emitting unit 20 is fixed to the laser holder 25 made of metal such as aluminum die casting. Further, at least the first lens 22 and the diaphragm 23
Is, for example, PPS (polyphenylene sulfide)
, PC + Gr (polycarbonate containing glass or filler), modified PPO (hensei-polyphenylene oxide), or a lens holder 26 formed of a resin material typified by a liquid crystal polymer.
【００４５】レンズホルダ２６は、ハウジング１１に密
着される第１の基準面 (ベース面)２６ａとベース面２
６ａと直交する第２の基準面２６ｂとを有している。な
お、第２の基準面２６ｂは、ホルダ２６の所定の位置に
配置される第１レンズ２２の光軸 (すなわちレーザ素子
２１から出射されるレーザビームの主光線) とも直交す
るよう規定される。The lens holder 26 includes a first reference surface (base surface) 26a and a base surface 2 which are closely attached to the housing 11.
6a and the 2nd reference plane 26b which intersects perpendicularly. The second reference surface 26b is defined to be orthogonal to the optical axis of the first lens 22 arranged at a predetermined position of the holder 26 (that is, the principal ray of the laser beam emitted from the laser element 21).
【００４６】以下、レンズホルダ２６の第１の基準面す
なわちベース面２６ａについて詳細に説明する。ベース
面２６ａは、相互に所定の距離をおいて配置され、第１
レンズ２２の光軸 (すなわちレーザ素子２１からの主光
線) と平行な、少なくとも２つのべース平面部２６P1お
よび２６P2 (必要に応じて２６P3) を有している (図３
(ａ) および (ｂ) 及び図４ (ｂ) ないし (ｅ) 参照)
。なお、ベース平面部２６P1および２６P2は、ベース
面２６ａを規定する多角形 (あるいは円) により規定さ
れる多角形の各頂点を結んだ線 (あるいは円) の内側の
領域内に形成される。The first reference surface, that is, the base surface 26a of the lens holder 26 will be described in detail below. The base surfaces 26a are arranged at a predetermined distance from each other, and
It has at least two base planes 26 P1 and 26 P2 (26 P3 if necessary) parallel to the optical axis of the lens 22 (that is, the chief ray from the laser element 21) (FIG. 3).
(See (a) and (b) and FIG. 4 (b) to (e))
. The base plane portions 26 P1 and 26 P2 are formed in the area inside the line (or circle) connecting the vertices of the polygon defined by the polygon (or circle) defining the base surface 26a. .
【００４７】べース平面部２６P1および２６P2は、たと
えば、レンズホルダ２６が接着によりハウジング１１に
固定される場合の「接着しろ」として利用される。な
お、レンズホルダ２６が図示しないねじなどによりハウ
ジング１１に固定される場合には、べース平面部２６P1
および２６P2内の作用点２６f1および２６f2が、ベース
面２６ａを規定する多角形 (あるいは円) の多角形の各
頂点を結んだ線 (あるいは円) の内側の領域内に位置さ
れる。The base flat portions 26 P1 and 26 P2 are used as “bonding margins” when the lens holder 26 is fixed to the housing 11 by adhesion, for example. When the lens holder 26 is fixed to the housing 11 by screws (not shown), the base flat surface portion 26 P1
The points of action 26 f1 and 26 f2 in and 26 P2 are located within the area inside the line (or circle) connecting the vertices of the polygon (or circle) defining the base surface 26a.
【００４８】また、レンズホルダ２６のベース面２６ａ
の側の面であって、べース平面部２６P1および２６P2以
外の領域２６ｃは、ホルダ２６を成形する際の「にげ」
として利用される比較的精度を必要としない面であっ
て、ベース面２６ａよりも第１レンズ２２側に、実質的
に、凹部として形成される。The base surface 26a of the lens holder 26
The area 26c on the side other than the base flat surface portions 26 P1 and 26 P2 is a “brush” when the holder 26 is molded.
Is a surface that does not require relatively high precision and is formed substantially as a recess on the first lens 22 side with respect to the base surface 26a.
【００４９】このように、レンズホルダ２６とハウジン
グ１１との固定に利用される接着位置またはねじ止めの
ための作用点を、ベース面２６ａを規定する多角形 (あ
るいは円) の多角形の各頂点を結んだ線 (あるいは円)
の内側の領域に配置することにより、レンズホルダ２６
が樹脂材料によって形成された場合であっても、固定時
のひずみあるいは変形が抑止できる。また、レンズホル
ダ２６を成形する際に生じることの多い「そり」が低減
されるとともに寸法精度が向上される。なお、べース平
面部２６P1および２６P2を含むベース面２６ａは、実質
的に、多面体の１つの面として形成されることから、レ
ンズホルダ２６の剛性も十分に確保できる。従って、第
１レンズ２２の光軸ずれまたは焦点ずれにともなう、画
質の劣化を防止できる。As described above, the bonding position used for fixing the lens holder 26 and the housing 11 or the action point for screwing is defined by the vertices of a polygon (or a circle) defining the base surface 26a. Line (or circle) connecting
The lens holder 26
Even when is formed of a resin material, it is possible to suppress strain or deformation during fixing. Further, “warpage” that often occurs when the lens holder 26 is molded is reduced, and dimensional accuracy is improved. The base surface 26a including the base over scan plane part 26 P1 and 26 P2 is substantially from being formed as a single face of the polyhedron, the rigidity of the lens holder 26 can be sufficiently secured. Therefore, it is possible to prevent the image quality from being deteriorated due to the optical axis shift or the focus shift of the first lens 22.
【００５０】次に、レンズホルダ２６の第２の基準面す
なわちレーザホルダ結合面２６ｂについて詳細に説明す
る。第２の基準面２６ｂは、相互に所定の距離をおいて
配置された少なくとも２つのレーザホルダ結合部２６V1
および２６V2を有している。なお、レーザホルダ結合部
２６V1および２６は、第２の基準面２６ｂを規定する多
角形 (あるいは円)により規定される多角形の各頂点を
結んだ線 (あるいは円) の内側の領域内に形成される。Next, the second reference surface of the lens holder 26, that is, the laser holder coupling surface 26b will be described in detail. The second reference surface 26b has at least two laser holder coupling portions 26 V1 arranged at a predetermined distance from each other.
And 26 V2 . The laser holder coupling parts 26 V1 and 26 are located within the area inside the line (or circle) connecting the vertices of the polygon (or circle) defined by the polygon defining the second reference surface 26b. It is formed.
【００５１】また、レーザホルダ結合部２６V1および２
６V2は、それぞれ、第１の長さＬV1と第２の長さＬV2を
有している (図４ (ｂ) ないし (ｄ) 参照) 。この第１
および第２の長さＬV1およびＬV2は、第２の基準面２６
ｂの最も第１の基準面から遠い位置と第１の基準面 (ベ
ース面) ２６ａとの間の距離をＬとするとき、 ０．８Ｌ ＝ ＬV1 ＋ ＬV2， ＬV1 ≦ ０．５Ｌ、かつ、 ＬV2 ≦ ０．５Ｌ の関係が満足されるよう規定される。Further, the laser holder coupling parts 26 V1 and 2
6 V2 has a first length L V1 and a second length L V2 , respectively (see FIGS. 4 (b) to (d)). This first
And the second lengths L V1 and L V2 are equal to the second reference plane 26
When the distance between the position farthest from the first reference surface of b and the first reference surface (base surface) 26a is L, 0.8L = L V1 + L V2 , L V1 ≤ 0.5L, In addition, it is specified that the relationship of L V2 ≤ 0.5L is satisfied.
【００５２】なお、第２の基準面２６ｂのレーザホルダ
結合部２６V1および２６V2以外の領域２６ｄは、ホルダ
２６を成形する際の「にげ」として利用される比較的精
度を必要としない面であって、第２の基準面２６ｂより
も第１レンズ２２側に、実質的に、凹部として形成され
る。The region 26d of the second reference surface 26b other than the laser holder coupling portions 26 V1 and 26 V2 is a surface used as a “brush” when molding the holder 26 and does not require relatively high precision. In addition, it is substantially formed as a concave portion on the first lens 22 side with respect to the second reference surface 26b.
【００５３】このように、レンズホルダ２６とレーザホ
ルダ２５との固定に利用される接着位置またはねじ止め
のための作用点を、第２の基準面２６ｂを規定する多角
形あるいは円により規定される多角形の各頂点を結んだ
線あるいは円の内側の領域内に配置することで、レンズ
ホルダ２６を成形する際に生じることの多い「そり」が
低減されるとともに寸法精度が向上される。また、レン
ズホルダ２６とレーザホルダ２５とが接触される領域の
大きさ (長さ) を、少なくとも、第２の基準面の全長Ｌ
に比較して８０％以上確保することで、レーザホルダ２
５がレンズホルダ２６に、安定に固定できる。その一方
で、レーザホルダ結合部２６V1および２６V2のそれぞれ
の面積が大きくなりすぎると、それぞれの面の平面度が
劣化しやすいことから、それぞれの結合部２６V1および
２６V2の大きさ (長さ) は、好ましくは、第２の基準面
の全長Ｌに比較して、１／２以下に規定される。As described above, the bonding position used for fixing the lens holder 26 and the laser holder 25 or the action point for screwing is defined by the polygon or the circle defining the second reference surface 26b. By arranging the polygonal vertices in the region connecting the line connecting the vertices of the polygon or the inside of the circle, “warpage” that often occurs when the lens holder 26 is molded is reduced and dimensional accuracy is improved. The size (length) of the area where the lens holder 26 and the laser holder 25 are in contact with each other is at least the total length L of the second reference plane.
By securing 80% or more compared to
5 can be stably fixed to the lens holder 26. On the other hand, if the area of each of the laser holder coupling portions 26 V1 and 26 V2 becomes too large, the flatness of each surface easily deteriorates. Therefore, the size of each coupling portion 26 V1 and 26 V2 (long Is preferably defined to be 1/2 or less as compared with the total length L of the second reference surface.
【００５４】次に、レンズホルダ２６の第１レンズ２２
との接触部すなわちレンズ保持面２６ｅについて詳細に
説明する。レンズ保持面２６ｅは、第１レンズ２２の軸
方向に延出され、ベース面２６ａのべース平面部２６P1
および２６P2を含む面と実質的に平行に形成された第１
のレンズ保持部２６H1 (図４ (ａ) および (ｂ) 及び
(ｅ) 参照) と、第１の保持部２６H1との間に、レンズ
２２の軸方向と直交する面内で、第１の保持部２６H1に
対して所定の角度で配置された第２のレンズ保持部２６
H2 (図４ (ａ) ないし(ｃ) 及び (ｅ) 参照) とを有し
ている。なお、レンズ保持面２６ｅは、レンズ２２がべ
ース面２６ａに対向する側からレンズ保持部２６H1に向
かって挿入されるだけで、レンズ２２の光軸中心とレー
ザ素子２１からのレーザビームの主光線とが一致するよ
う形成されている。また、レンズ保持部２６H2を含む面
は、レンズ２２の軸方向と直交する面に関し、レンズ保
持部２６H1と接する位置での光軸中心と保持部２６H2を
含む面との間の距離ｄと、レンズ２２が挿入される側で
の光軸中心と保持部２６H2を含む面との間の距離Ｄが、 Ｄ ＞ ｄ となるよう形成されている。第１のレンズ保持部２６H1
は、レンズ２２の軸線と直交する方向に、１ないし３ミ
リメートルの幅Hdを有している (幅Hdが１ミリメートル
未満になると、レンズ２２を安定に保持できなくなる一
方で、幅Hdが３がミリメートルを越えると成形時の形状
誤差が大きくなる) 。また、保持部２６H1は、レンズ２
２の軸線と平行な方向に、レンズ２２の長さに比較し
て、レンズ２２が焦点調整により軸方向に移動されるこ
とを考慮した余裕分を含む長さHlを有している。さら
に、保持部２６H1は、レンズ２２の軸線と直交する面を
含む方向に、レンズ２２の外径部を保持する際に、レン
ズ２２の光軸とレーザ素子２１からのレーザビームの主
光線とが一致するよう、レンズ２２の光軸に向かって１
ミリメートル程度 (レンズの外径に応じて変化される)
突出された高さHhが与えられている。Next, the first lens 22 of the lens holder 26
The contact portion with, that is, the lens holding surface 26e will be described in detail. Lens holding surface 26e is extended in the axial direction of the first lens 22, the base surface 26a Nobesu flat portion 26 P1
And a first formed substantially parallel to the plane containing 26 P2
Lens holding portion 26 H1 (see FIGS. 4 (a) and (b) and
(e)) and the first holding portion 26 H1 in the plane orthogonal to the axial direction of the lens 22, and the second holding portion 26 H1 is arranged at a predetermined angle with respect to the first holding portion 26 H1 . Lens holder 26
H2 (see FIGS. 4 (a) to 4 (c) and (e)). It should be noted that the lens holding surface 26e is inserted only from the side where the lens 22 faces the base surface 26a toward the lens holding portion 26 H1 , and the optical axis center of the lens 22 and the laser beam from the laser element 21 are It is formed so as to coincide with the chief ray. Further, the surface including the lens holding portion 26 H2 is a surface orthogonal to the axial direction of the lens 22, and the distance d between the optical axis center at the position in contact with the lens holding portion 26 H1 and the surface including the holding portion 26 H2. And the distance D between the center of the optical axis on the side where the lens 22 is inserted and the surface including the holding portion 26 H2 is D> d. First lens holder 26 H1
Has a width Hd of 1 to 3 mm in a direction orthogonal to the axis of the lens 22 (when the width Hd is less than 1 mm, the lens 22 cannot be held stably, while the width Hd is 3). If it exceeds the millimeter, the shape error during molding will increase.) Further, the holding portion 26 H1 is used for the lens 2
In a direction parallel to the axis line of the second lens 22, a length Hl is included in comparison with the length of the lens 22 in consideration of moving the lens 22 in the axial direction by focus adjustment. Furthermore, the holding portion 26 H1 holds the optical axis of the lens 22 and the principal ray of the laser beam from the laser element 21 when holding the outer diameter portion of the lens 22 in a direction including a plane orthogonal to the axis of the lens 22. 1 toward the optical axis of the lens 22 so that
Mm (varies depending on the outer diameter of the lens)
Protruded height Hh is given.
【００５５】第２のレンズ保持部２６H2は、第１レンズ
２２との接着固定のための「接着しろ」として利用され
る突起部であって、レンズ２２の光軸を含む第１の基準
面２６ａと平行な面とレンズ保持面２６ｅとが交わる位
置より僅かに、たとえば、１ミリメートル程度、第１の
基準面２６ａから遠のく方向に位置されている。このこ
とは、第２のレンズ保持部２６H2しつつ、レンズ２２の
光軸中心の位置を正確に位置決めするために有益である
(光軸を含む面に位置された場合には、レンズ２２の外
径と第１のレンズ保持部２６H1が確実に接触できない虞
れがある) 。The second lens holding portion 26 H2 is a projection portion used as an “bonding margin” for adhesive fixing to the first lens 22, and is a first reference plane including the optical axis of the lens 22. It is located slightly away from the position where the surface parallel to 26a and the lens holding surface 26e intersect, for example, about 1 millimeter, away from the first reference surface 26a. This is useful for accurately positioning the center of the optical axis of the lens 22 while using the second lens holding portion 26 H2.
(When positioned on the surface including the optical axis, there is a possibility that the outer diameter of the lens 22 and the first lens holding portion 26 H1 may not surely come into contact with each other).
【００５６】また、第２のレンズ保持部２６H2は、図５
に示すように、第１のレンズ保持部２６H1に対して、
「Ｄ ＞ ｄ」が満足される領域内に位置されるととも
に、さらに、第１のレンズ保持部２６H1と光軸を含む面
とのなす角φが平行 (０°) から３０°の範囲に規定さ
れる。ここで、角度φが３０°を越えた場合には、第１
のレンズ保持部２６H1との間で確保されるレンズ保持力
が低減されることから、レンズ２２の軸線がずれたり傾
いたりする問題が生じる。The second lens holder 26 H2 is shown in FIG.
As shown in, for the first lens holder 26 H1 ,
In addition to being located in a region where "D>d" is satisfied, the angle φ formed by the first lens holding portion 26 H1 and the surface including the optical axis is in the range of parallel (0 °) to 30 °. Stipulated. Here, when the angle φ exceeds 30 °, the first
Since the lens holding force secured between the lens holding portion 26 H1 and the lens holding portion 26 H1 is reduced, there arises a problem that the axis line of the lens 22 is displaced or tilted.
【００５７】このように、レーザ素子２１からのレーザ
ビームが入射される第１レンズ２２を、 (レンズホルダ
２６の) 第１の基準面２６ａとの平行度および高さが精
度よく形成された第１のレンズ保持部２６H1 (および第
２のレンズ保持部２６H2) により保持することで、第１
レンズ２２の光軸とレーザビームの主光線とを容易に整
合できる。In this way, the first lens 22 on which the laser beam from the laser element 21 is incident is formed with a high degree of parallelism and height with the first reference surface 26a (of the lens holder 26). The first lens holder 26 H1 (and the second lens holder 26 H2 ) holds the first lens holder 26 H1 .
The optical axis of the lens 22 and the chief ray of the laser beam can be easily matched.
【００５８】次に、レンズホルダ２６を樹脂材料により
形成することにより生じる、レーザホルダ２５とレンズ
ホルダ２６との間の熱膨張率の差に起因する焦点ずれに
ついて説明する。Next, a description will be given of defocusing caused by the difference in the coefficient of thermal expansion between the laser holder 25 and the lens holder 26, which is caused by forming the lens holder 26 with a resin material.
【００５９】レーザ素子２１からのレーザビームを集束
光あるいは平行光に変換する第１レンズ２２を樹脂材料
により形成されたレンズホルダ２６により保持すること
は、レーザホルダ２５を介してレーザ素子２１から供給
される熱により、第１レンズ２２の焦点距離の変動が著
しく大きくなる問題を引き起こす。このことは、図示し
ない感光体ドラムに案内されるレーザビーム (記録情
報) の像面の変動 (実際には、感光体ドラムの受光面上
でのビーム断面径の変動) および収差の変動 (感光体ド
ラムの受光面でのレーザビームの到達位置のずれ) を、
許容範囲から逸脱させる問題がある。Holding the first lens 22 for converting the laser beam from the laser element 21 into focused light or parallel light with the lens holder 26 made of a resin material is supplied from the laser element 21 via the laser holder 25. The generated heat causes a problem that the fluctuation of the focal length of the first lens 22 becomes significantly large. This means that the fluctuation of the image plane of the laser beam (recording information) guided to the photosensitive drum (not shown) (actually, the fluctuation of the beam cross-sectional diameter on the light receiving surface of the photosensitive drum) and the fluctuation of the aberration (photosensitive information) Deviation of the laser beam arrival position on the light receiving surface of the body drum)
There is a problem of deviating from the allowable range.
【００６０】以下に、レーザ素子２１と第１レンズ２２
との間の距離を、レーザホルダ２５およびレンズホルダ
２６に固有の熱膨張を温度の変化分に対応させて変動さ
せることにより、像面および収差の変動を低減させる方
法について説明する。Below, the laser element 21 and the first lens 22
A method of reducing the variation in the image plane and the aberration by varying the distance between and by changing the thermal expansion specific to the laser holder 25 and the lens holder 26 in accordance with the change in temperature.
【００６１】図６から明らかなように、レーザ素子２１
の発光点と第１レンズ２２の前側主点との間の距離をＬ
G1、第１レンズ２２の後側主点と像面との間の距離をＬ
G2、及び、第１レンズ２２の焦点距離をｆとおくと、As is apparent from FIG. 6, the laser device 21
L is the distance between the light emitting point of and the front principal point of the first lens 22.
G1 , the distance between the rear principal point of the first lens 22 and the image plane is L
If G2 and the focal length of the first lens 22 are f,
【００６２】[0062]
【数５】 が満足される。ここで、第１レンズ２２の焦点距離ｆが
ｄｆだけ変化することによる距離ＬG1および距離ＬG2の
変化は、 (１) 式を微分することにより、(Equation 5) Is satisfied. Here, the change of the distance L G1 and the distance L G2 due to the change of the focal length f of the first lens 22 by df is obtained by differentiating the equation (1).
【００６３】[0063]
【数６】 で表される。(１) 式および (２) 式から、温度が変化
した場合であっても距離ＬG2が変化しない条件は、ｄＬ
G2＝０とおくことで、(Equation 6) It is represented by. From the equations (1) and (2), the condition that the distance L G2 does not change even if the temperature changes is dL
By setting G2 = 0,
【００６４】[0064]
【数７】 により求められる。(Equation 7) Required by.
【００６５】次に、温度の変動ｄＴに対する焦点距離の
変動ｄｆを求める。単レンズの薄肉レンズ近似公式を用
いれば、第１面の曲率半径をｒ1 、第２面の曲率半径を
ｒ2 、レンズの屈折率をｎ0 とすると、Next, the variation df of the focal length with respect to the variation dT of the temperature is obtained. Using the thin-lens approximation formula for a single lens, if the radius of curvature of the first surface is r 1 , the radius of curvature of the second surface is r 2 , and the refractive index of the lens is n 0 , then
【００６６】[0066]
【数８】 であるから、 (２) 式は、 (４) 式により、(Equation 8) Therefore, equation (2) is
【００６７】[0067]
【数９】 と変形される。ここで、第１レンズ２２の線膨張係数
を、αG ［／℃］とおくと、[Equation 9] Will be transformed. Here, if the linear expansion coefficient of the first lens 22 is α G [/ ° C.],
【００６８】[0068]
【数１０】 と書き表せるから、 (５) 式は、[Equation 10] Can be written as
【００６９】[0069]
【数１１】 と変形される。(７) 式において、[Equation 11] Will be transformed. In equation (7),
【００７０】[0070]
【数１２】 は、温度の変化に対する屈折率の変化を表すが、その要
因として、 ｉ) レンズ材料に固有の屈折率の変化、及び、 ii) レーザビームの波長変化による屈折率変化、 が挙げられる。ここで、レンズ材料に固有の屈折率をｎ
と書き直し、レーザビームの波長をλとすると、(Equation 12) Represents the change in the refractive index with respect to the change in temperature. The factors include i) the change in the refractive index specific to the lens material, and ii) the change in the refractive index due to the wavelength change of the laser beam. Here, the refractive index peculiar to the lens material is n
Rewriting as follows and the wavelength of the laser beam is λ,
【００７１】[0071]
【数１３】 が得られる。この (８) 式を、 (７) 式に代入すると、(Equation 13) Is obtained. Substituting equation (8) into equation (7),
【００７２】[0072]
【数１４】 に書き換えられる。従って、 (３) 式および (９) 式よ
り、[Equation 14] Can be rewritten as Therefore, from equations (3) and (9),
【００７３】[0073]
【数１５】 が導かれる。(Equation 15) Is guided.
【００７４】このことから、温度の変動ｄＴに対して
(１０) 式を満足するよう、ＬＧ1 をｄＬＧ1 に変動さ
せることで、温度の変化に対する第１レンズ２２の焦点
距離の変化にともなう像面および収差の変動を低減でき
る。From this fact, with respect to the temperature fluctuation dT,
By varying LG 1 to dLG 1 so as to satisfy the expression (10), it is possible to reduce the variation of the image plane and the aberration associated with the variation of the focal length of the first lens 22 with respect to the variation of the temperature.
【００７５】詳細には、 (１０) 式において、ｄＬＧ1
とｄｆは、実質的に、線形に近式できるから、レーザ素
子２１を保持するレーザホルダ２５および第１レンズ２
２を支持するレンズホルダ２６の熱膨張によりｄＬＧ1
を変動させることで、第１レンズ２２の焦点移動を相殺
することが可能となる。Specifically, in equation (10), dLG 1
And df can be approximated to be substantially linear, so the laser holder 25 holding the laser element 21 and the first lens 2
DLG 1 due to thermal expansion of the lens holder 26 supporting 2
It is possible to cancel the focal point movement of the first lens 22 by changing the.
【００７６】より詳細には、レーザホルダ２５の線膨張
係数をαLD、レンズホルダ２５の線膨張係数をαC ，第
１レンズ２２の前側主点位置とレンズホルダ２６の端部
の距離をＬGC (図７参照) と置き、温度の変動ｄＴに対
するレーザホルダ２５とレンズホルダ２６の膨張の和を
ｄＬU1とおくと、More specifically, the linear expansion coefficient of the laser holder 25 is α LD , the linear expansion coefficient of the lens holder 25 is α C , and the distance between the front principal point position of the first lens 22 and the end of the lens holder 26 is L. If GC (see FIG. 7) is set and the sum of expansions of the laser holder 25 and the lens holder 26 with respect to temperature fluctuation dT is set to dL U1 ,
【００７７】[0077]
【数１６】 と書き表せる。(１１) 式において、ｄＬＧ1 とｄＬU1
の差分ｄＬ1 は、光源側焦点深度±βに対応されること
から、 (１１) 式は、[Equation 16] Can be written as In equation (11), dLG 1 and dL U1
Since the difference dL 1 of is corresponding to the light source side depth of focus ± β, equation (11) is
【００７８】[0078]
【数１７】 に書き換えられる。[Equation 17] Can be rewritten as
【００７９】このことから、 (１２) 式が満足されるよ
うに、第１レンズ２２の材質 (屈折率) および曲率半径
を規定するとともに、レーザホルダ２５およびレンズホ
ルダ２６の材料を選択することで、温度の変化に対する
第１レンズ２２の焦点移動を相殺することが可能とな
る。From this fact, the material (refractive index) and the radius of curvature of the first lens 22 are specified and the materials of the laser holder 25 and the lens holder 26 are selected so that the expression (12) is satisfied. , The focus movement of the first lens 22 with respect to the temperature change can be canceled.
【００８０】以下、レーザホルダ２５を、αLD＝２３×
１０-6［／℃］のアルミニウム (アルミダイカスト) 、
及び、レンズホルダ２６を、αC ＝２．３×１０-6［／
℃］のＰＰＳをにより形成し、第１レンズ２２を、Ｎｂ
ＦＤ１５、ｆ＝７．９２７及びＬG1＝８．０４６とし
て、 (１２) 式により、温度補償可能な温度の変動範囲
ΔＴを算出すると、 ΔＴ＝±６１．８２℃、 (β＝±２マイクロメートルと
する) が得られる。Hereinafter, the laser holder 25 is set to α LD = 23 ×
Aluminum of 10 -6 [/ ° C] (aluminum die casting),
And, the lens holder 26 is set to α C = 2.3 × 10 −6 [/
C.] PPS, and the first lens 22 is made of Nb.
FD15, f = 7.927 and L G1 = 8.046, the temperature fluctuation compensating range ΔT is calculated by the equation (12). ΔT = ± 61.82 ° C., (β = ± 2 μm And) is obtained.
【００８１】図８は、 (１２) 式により温度補償可能と
判断された温度の範囲内で、光学装置１０が置かれるこ
とのある温度環境Ｔ＝６０℃に関し、この発明の温度補
償を実施した場合と、レンズホルダがアルミニウムで形
成されている比較例とについて、像面 (図示しない感光
体ドラムの受光面上) におけるビーム径の変動を示して
いる。FIG. 8 shows that the temperature compensation according to the present invention is performed with respect to the temperature environment T = 60 ° C. in which the optical device 10 may be placed within the temperature range determined to be temperature compensated by the equation (12). The variation of the beam diameter on the image surface (on the light receiving surface of the photosensitive drum (not shown)) is shown for the case and the comparative example in which the lens holder is made of aluminum.
【００８２】図８において、曲線ａは、定常時 (３０
℃、主走査方向) 、曲線ｂは、温度補償なし (比較例)
の温度変化時 (６０℃、主走査方向) 、曲線ｃは、温度
補償ありの温度変化時 (６０℃、主走査方向) 、曲線ｄ
は、定常時 (３０℃、副走査方向) 、曲線ｅは、温度補
償なし (比較例) の温度変化時 (６０℃、副走査方向)
および曲線ｆは、温度補償ありの温度変化時 (６０℃、
副走査方向) を、それぞれ、示している。In FIG. 8, the curve a is (30
(° C, main scanning direction), curve b has no temperature compensation (comparative example)
When the temperature changes (60 ° C, main scanning direction), the curve c shows the temperature change with temperature compensation (60 ° C, main scanning direction), the curve d.
Indicates steady state (30 ° C, sub-scanning direction), curve e indicates temperature change without temperature compensation (comparative example) (60 ° C, sub-scanning direction)
And the curve f are for a temperature change with temperature compensation (60 ° C,
Sub-scanning direction).
【００８３】図８からから明らかなように、主走査方向
のビーム断面径 (曲線ａと曲線ｃ)ならびに副走査方向
のビーム断面径 (曲線ｄと曲線ｆ) のそれぞれから、同
一の温度環境におけるビーム断面径の変動幅が低減され
ていることが認められる。As is clear from FIG. 8, the beam cross-sectional diameter in the main scanning direction (curve a and curve c) and the beam cross-sectional diameter in the sub-scanning direction (curve d and curve f) show the same temperature environment. It can be seen that the fluctuation width of the beam cross-sectional diameter is reduced.
【００８４】なお、 (１２) 式は、レーザホルダ２５お
よびレンズホルダ２６の双方が樹脂材料によって形成さ
れる場合にも適用可能である。しかしながら、レーザ素
子２１から発生される熱の影響を低減させるとともに、
静電気によるレーザ素子２１の損傷を防止するために、
レーザホルダ２５は、金属材料により形成されることが
好ましい。The expression (12) can be applied when both the laser holder 25 and the lens holder 26 are made of a resin material. However, while reducing the influence of heat generated from the laser element 21,
In order to prevent the laser element 21 from being damaged by static electricity,
The laser holder 25 is preferably made of a metal material.
【００８５】[0085]
【発明の効果】この発明によれば、半導体レーザ素子と
第１レンズは、同一の平面に配置された多角形により規
定される多角形の全ての頂点を結んだ線の内側の領域内
に配置された接触部を有するレンズホルダにより一体に
保持されるとともに、ハウジングに固定される。なお、
レンズホルダの接触部は、複数配置されることから、レ
ンズホルダを形成する際に問題となるレンズホルダ自身
の変形あるいは傾きの影響を受けにくい形状に成形され
る。According to the present invention, the semiconductor laser device and the first lens are arranged in the region inside the line connecting all the vertices of the polygon defined by the polygons arranged in the same plane. The lens holder having the contact portion is integrally held and fixed to the housing. In addition,
Since the plurality of contact portions of the lens holder are arranged, the contact portions of the lens holder are formed in a shape that is not easily affected by deformation or inclination of the lens holder itself, which is a problem when forming the lens holder.
【００８６】また、レンズホルダが樹脂により、レンズ
ホルダおよびレーザホルダの材質ならびにレンズの屈折
率を、温度の変化に対応して最適化することにより、レ
ンズホルダが樹脂により形成され、レーザ素子を保持す
るレーザホルダが金属により形成されるにもかかわら
ず、温度の変化に対応するそれぞれのホルダの膨脹およ
びレンズの膨脹を相殺できることから、レンズとレーザ
素子との間の距離を補正できる。また、レンズホルダが
樹脂により形成されることで、金属の経時変化にともな
うレンズとレーザ素子との間の距離も補正できる。Further, the lens holder is made of resin, and the material of the lens holder and the laser holder and the refractive index of the lens are optimized in accordance with the temperature change, so that the lens holder is made of resin and holds the laser element. Even if the laser holders are made of metal, the expansion of the holders and the expansion of the lenses corresponding to the temperature change can be offset, so that the distance between the lens and the laser element can be corrected. Further, since the lens holder is made of resin, it is possible to correct the distance between the lens and the laser element due to the change with time of the metal.
【００８７】従って、レーザ素子からのレーザビームの
ビーム断面形状の変動を防止可能であって、しかも、軽
量かつ高い組み立て精度が容易に得られ、また、長期に
亘って、ビーム径の変動の少ない光学装置が提供され
る。Therefore, it is possible to prevent the variation of the beam cross-sectional shape of the laser beam from the laser element, and it is possible to easily obtain a lightweight and high assembling accuracy, and to reduce the variation of the beam diameter over a long period of time. An optical device is provided.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】この発明の実施例が適用されるビーム走査式光
学装置のカバーを取り除いた状態の概略平面図。FIG. 1 is a schematic plan view of a beam scanning optical device to which an embodiment of the present invention is applied, with a cover removed.
【図２】図１に示した光学装置の概略断面図。2 is a schematic cross-sectional view of the optical device shown in FIG.
【図３】図１および図２に示した光学装置に組み込まれ
る発光ユニットを示す概略図であって、 (ａ) は、概略
平面図、及び、 (ｂ) は、概略側面図。3A and 3B are schematic diagrams showing a light emitting unit incorporated in the optical device shown in FIGS. 1 and 2, wherein FIG. 3A is a schematic plan view and FIG. 3B is a schematic side view.
【図４】図３に示した発光ユニットのレンズホルダ単体
を示す概略図であって、 (ａ)は平面図、 (ｂ) は正面
図、 (ｃ) は左側面図、 (ｄ) は右側面図、 (ｅ) は背
面図。4A and 4B are schematic views showing a single lens holder of the light emitting unit shown in FIG. 3, in which FIG. 4A is a plan view, FIG. 4B is a front view, FIG. 4C is a left side view, and FIG. Front view, (e) is a rear view.
【図５】図４に示したレンズホルダの第１および第２の
レンズ保持部を詳細に示す部分断面図。5 is a partial cross-sectional view showing in detail first and second lens holding portions of the lens holder shown in FIG.
【図６】図１および図２に示した光学装置において、発
光ユニットの温度補償が可能となる原理を説明するため
の概略図。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the principle of temperature compensation of the light emitting unit in the optical device shown in FIGS. 1 and 2.
【図７】図６に示した温度補償の原理を図３に示した発
光ユニットに適用するための条件を説明するための概略
図。7 is a schematic diagram for explaining conditions for applying the temperature compensation principle shown in FIG. 6 to the light emitting unit shown in FIG.
【図８】この発明の実施例である温度補償により提供さ
れる結像面での光ビームの断面ビーム径の変動を示すグ
ラフ。FIG. 8 is a graph showing variations in the cross-sectional beam diameter of a light beam on an image plane provided by temperature compensation according to an embodiment of the present invention.
【図９】従来例としての発光ユニットの例を示すもの
で、 (ａ) は第１の例の平面図、(ｂ) は第１の例の側
面図、 (ｃ) は第１の例の背面図、 (ｄ) は第２の例で
あって、レンズホルダの筒状部分の外周面からフィン状
の固定部が外向きに形成された例を示す側面図。9A and 9B show an example of a light emitting unit as a conventional example, where FIG. 9A is a plan view of the first example, FIG. 9B is a side view of the first example, and FIG. 9C is a side view of the first example. A rear view, (d) is a second example, and is a side view showing an example in which a fin-shaped fixing portion is formed outward from the outer peripheral surface of the cylindrical portion of the lens holder.
１０…走査式露光ユニット (光学装置) 、１１…ハウジ
ング、２０…発光ユニット、 ２１…
半導体レーザ素子 (光源) 、２２…第１レンズ、
２３…絞り、２４…第２レンズ、
２５…レーザホルダ、２６…レンズホル
ダ、 ２７…ばね、２８…ねじ、
２９…防塵ガラス、３０…光偏
向部 (偏向手段) 、 ３１…スキャナモータ、
３２…偏向反射鏡、 ３３…防塵ガ
ラス ４１…第１のｆθレンズ、 ４３…折り返
しミラー、４５…第２のｆθレンズ ４
７…出射ミラー、４９…防塵ガラス、
５１…水平同期検出器。10 ... Scanning exposure unit (optical device), 11 ... Housing, 20 ... Light emitting unit, 21 ...
Semiconductor laser element (light source) 22, 22 ... First lens,
23 ... Aperture, 24 ... Second lens,
25 ... Laser holder, 26 ... Lens holder, 27 ... Spring, 28 ... Screw,
29 ... Dust-proof glass, 30 ... Optical deflector (deflecting means), 31 ... Scanner motor,
32 ... Deflection reflector, 33 ... Dust-proof glass 41 ... 1st f (theta) lens, 43 ... Folding mirror, 45 ... 2nd f (theta) lens 4
7 ... Emitting mirror, 49 ... Dust-proof glass,
51 ... Horizontal sync detector.
Claims (6)
は集束させる変換光学手段と、この変換光学手段から導
かれる光を走査対象物に対して走査する光走査手段と、
この光走査手段で走査された光を前記走査対象物の所定
の位置に結像させる結像光学手段と、少なくとも前記変
換光学手段、前記光走査手段および前記結像光学手段を
一体的に支持する支持手段とを有し、 前記光源と前記変換光学手段は、同一の平面に配置され
た多角形により規定される多角形の全ての頂点を結んだ
線の内側の領域内に前記支持手段との接触部を有する保
持手段により一体に保持され、さらに、前記接続部を介
して前記支持手段に固定されることを特徴とする光学装
置。1. A light source, conversion optical means for collimating or focusing light from the light source, and light scanning means for scanning light guided from the conversion optical means with respect to an object to be scanned.
An image forming optical unit that forms an image of the light scanned by the optical scanning unit on a predetermined position of the scanning object, and at least the conversion optical unit, the optical scanning unit, and the image forming optical unit are integrally supported. Supporting means, the light source and the conversion optical means, in the region inside the line connecting all the vertices of the polygon defined by the polygons arranged in the same plane An optical device, which is integrally held by a holding means having a contact portion, and is further fixed to the supporting means via the connecting portion.
は集束させる変換光学手段と、この変換光学手段から導
かれる光を走査対象物に対して走査する光走査手段と、
この光走査手段で走査された光を前記走査対象物の所定
の位置に結像させる結像光学手段と、少なくとも前記変
換光学手段、前記光走査手段および前記結像光学手段を
一体的に支持する支持手段とを有し、 前記光源と前記変換光学手段は、同一の平面に配置され
た多角形により規定される多角形の全ての頂点を結んだ
線の内側の領域内に前記支持手段との複数の接触部を有
する保持手段により一体に保持され、さらに、前記複数
の接続部のそれぞれに対応される固定手段を介して前記
支持手段に固定されることを特徴とする光学装置。2. A light source, a conversion optical means for collimating or focusing the light from the light source, and an optical scanning means for scanning the light guided from the conversion optical element with respect to a scanning object.
An image forming optical unit that forms an image of the light scanned by the optical scanning unit on a predetermined position of the scanning object, and at least the conversion optical unit, the optical scanning unit, and the image forming optical unit are integrally supported. Supporting means, the light source and the conversion optical means, in the region inside the line connecting all the vertices of the polygon defined by the polygons arranged in the same plane An optical device, which is integrally held by a holding means having a plurality of contact portions, and is further fixed to the support means via fixing means corresponding to each of the plurality of connection portions.
する第１の保持部と、前記光源を保持する第２の保持部
を含み、前記第１の保持部は、前記複数の接続部が前記
支持手段と接触する全ての接触位置を含む第１の基準面
と、この第１の基準面と直交する第２の基準面とを有
し、 前記第２の基準面は、前記保持手段の前記第１の基準面
と前記第２の基準面とが交わる前記第２の基準面の一端
部から前記第２の基準面の残りの端部までの長さをＬと
したとき、 ０．８Ｌ ＜ Ｌ1 ＋Ｌ2 、Ｌ1 ≦ Ｌ／２、Ｌ2
≦ Ｌ／２ が満足されるＬ1 およびＬ2 の長さに規定され、前記第
２の保持部と密着されることで前記第２の保持部を保持
する第１および第２の接続面を有することを特徴とする
請求項２記載の光学装置。3. The holding means includes a first holding portion that holds the conversion optical means and a second holding portion that holds the light source, and the first holding portion includes the plurality of connecting portions. Has a first reference surface including all contact positions in contact with the supporting means, and a second reference surface orthogonal to the first reference surface, and the second reference surface is the holding means. When the length from one end of the second reference surface where the first reference surface and the second reference surface intersect to the remaining end of the second reference surface is L, 0. 8L <L 1 + L 2 , L 1 ≤ L / 2, L 2
The lengths of L 1 and L 2 are defined so that ≦ L / 2 is satisfied, and the first and second connecting surfaces holding the second holding portion are brought into close contact with the second holding portion so that The optical device according to claim 2, wherein the optical device comprises.
段と、前記光源からの光を平行化あるいは集束させる変
換光学手段と、この変換光学手段を保持する第２の保持
手段と、前記変換光学手段から導かれる光を走査対象物
に対して走査する光走査手段と、この光走査手段で走査
された光を前記走査対象物の所定の位置に結像させる結
像光学手段とを有し、 前記光源と前記変換光学手段の前側主点との間の距離を
ＬG1、 前記変換光学手段の焦点距離をｆ、 前記変換光学手段の線膨張係数をαG 、 前記第１の保持手段の線膨張係数をαLD、 前記第２の保持手段の線膨張係数をαC 、 前記変換光学手段の屈折率をｎ、 前記光源から出射される光の波長をλ、 温度をＴ、 ＬG1の長さのうち前記第２の保持部材の部分をＬGC、及
び、 前記変換光学手段の焦点深度をβ、とするとき、 【数１】 が満足されることを特徴とする光学装置。4. A light source, a first holding means for holding the light source, a conversion optical means for collimating or focusing the light from the light source, and a second holding means for holding the conversion optical means. An optical scanning means for scanning the light guided from the conversion optical means with respect to the scanning object, and an imaging optical means for imaging the light scanned by the optical scanning means at a predetermined position of the scanning object. L G1 , the distance between the light source and the front principal point of the conversion optical means, the focal length of the conversion optical means f, the linear expansion coefficient of the conversion optical means α G , the first holding The linear expansion coefficient of the means is α LD , the linear expansion coefficient of the second holding means is α C , the refractive index of the conversion optical means is n, the wavelength of the light emitted from the light source is λ, the temperature is T, L the portion of the second holding member of the length of the G1 L GC, and the converted light When the depth of focus of the means β, and, [number 1] An optical device characterized in that
ンズと、 このレンズと前記第１の保持手段を一体に保持する第２
の保持手段と、 前記レンズを通過された光を走査対象物に対して走査す
る光走査手段と、 この光走査手段で走査された光を前記走査対象物の所定
の位置に結像させる結像光学手段とを有し、 前記第２の保持手段は、少なくとも１面が多角形または
円状の平面に形成された樹脂製の構造体であって、前記
レンズの光軸が前記平面と平行に形成され、かつ、前記
レンズを前記光軸に沿って移動可能に保持するレンズ保
持部と、前記平面における前記多角形の全ての頂点を結
ぶ線あるいは前記円の内側に作用点が位置されるよう形
成された複数の固定部と、前記平面に直交して配置さ
れ、前記第１の保持部を保持する第１および第２の結合
面と、を有し、 前記レンズ保持部は、前記レンズの長手方向に沿って、
かつ、前記平面と平行に延出された第１の保持面と、こ
の第１の保持面に対し前記光軸と直交する面内で前記第
１の保持面と垂直あるいは非平行に配置される第２の保
持面とを有し、さらに、前記第１の保持面の前記光軸に
沿って延出される方向の幅をｄおよび前記第２の保持面
の前記光軸に沿って延出される方向の幅をＤとすると
き、 Ｄ ＞ ｄ が満足されることを特徴とする光学装置。5. A light source composed of a semiconductor laser, a first holding means made of metal for holding the light source, a lens for converting light from the light source into parallel light or focused light, the lens and the first light Second for integrally holding the holding means of
Holding means, an optical scanning means for scanning the light passing through the lens with respect to the scanning object, and an image forming an image of the light scanned by the optical scanning means at a predetermined position of the scanning object. An optical means, and the second holding means is a resin structure having at least one surface formed in a polygonal or circular flat surface, and the optical axis of the lens is parallel to the flat surface. The action point is located inside the line or the line that connects all the vertices of the polygon in the plane and the lens holding portion that is formed and holds the lens so as to be movable along the optical axis. A plurality of fixing parts formed, and a first and a second coupling surface that is arranged orthogonal to the plane and holds the first holding part, wherein the lens holding part is Along the longitudinal direction,
Further, the first holding surface extending parallel to the plane and the first holding surface are arranged perpendicular to or non-parallel to the first holding surface in a plane orthogonal to the optical axis with respect to the first holding surface. A second holding surface, and further, the width of the first holding surface in a direction extending along the optical axis is d, and the second holding surface is extended along the optical axis. An optical device, wherein D> d is satisfied, where D is the width in the direction.
ンズと、 このレンズと前記第１の保持手段を一体に保持する第２
の保持手段と、 前記レンズを通過された光を走査対象物に対して走査す
る光走査手段と、 この光走査手段で走査された光を前記走査対象物の所定
の位置に結像させる結像光学手段とを有し、 前記第２の保持手段は、少なくとも１面が多角形または
円状の平面に形成された樹脂製の構造体であって、前記
レンズの光軸が前記平面と平行に形成され、かつ、前記
レンズを前記光軸に沿って移動可能に保持するレンズ保
持部と、前記平面における前記多角形の全ての頂点を結
ぶ線あるいは前記円の内側に作用点が位置されるよう形
成された複数の固定部と、前記平面に直交して配置さ
れ、前記第１の保持部を保持する第１および第２の結合
面と、を有し、 前記レンズ保持部は、前記レンズの長手方向に沿って、
かつ、前記平面と平行に延出された第１の保持面と、こ
の第１の保持面に対し前記光軸と直交する面内で前記第
１の保持面と垂直あるいは非平行に配置される第２の保
持面とを有し、さらに、前記第１の保持面の前記光軸に
沿って延出される方向の幅をｄおよび前記第２の保持面
の前記光軸に沿って延出される方向の幅をＤとすると
き、 Ｄ ＞ ｄ が満足されるとともに、 前記光源と前記レンズの前側主点との間の距離をＬG1、 前記レンズの焦点距離をｆ、 前記レンズの線膨張係数をαG 、 前記第１の保持手段の線膨張係数をαLD、 前記第２の保持手段の線膨張係数をαC 、 前記レンズの屈折率をｎ、 前記光源から出射される光の波長をλ、 温度をＴ、 ＬG1の長さのうち前記第２の保持部材の部分をＬGC、及
び、 前記レンズの焦点深度をβ、とするとき、 【数２】 が満足されることを特徴とする光学装置。6. A light source composed of a semiconductor laser, a first holding means made of metal for holding the light source, a lens for converting light from the light source into parallel light or focused light, the lens and the first light Second for integrally holding the holding means of
Holding means, an optical scanning means for scanning the light passing through the lens with respect to the scanning object, and an image forming an image of the light scanned by the optical scanning means at a predetermined position of the scanning object. An optical means, and the second holding means is a resin structure having at least one surface formed in a polygonal or circular flat surface, and the optical axis of the lens is parallel to the flat surface. The action point is located inside the line or the line that connects all the vertices of the polygon in the plane and the lens holding portion that is formed and holds the lens so as to be movable along the optical axis. A plurality of fixing parts formed, and a first and a second coupling surface that is arranged orthogonal to the plane and holds the first holding part, wherein the lens holding part is Along the longitudinal direction,
Further, the first holding surface extending parallel to the plane and the first holding surface are arranged perpendicular to or non-parallel to the first holding surface in a plane orthogonal to the optical axis with respect to the first holding surface. A second holding surface, and further, the width of the first holding surface in a direction extending along the optical axis is d, and the second holding surface is extended along the optical axis. When the width in the direction is D, D> d is satisfied, the distance between the light source and the front principal point of the lens is L G1 , the focal length of the lens is f, and the linear expansion coefficient of the lens is Α G , the linear expansion coefficient of the first holding means α LD , the linear expansion coefficient of the second holding means α C , the refractive index of the lens n, the wavelength of light emitted from the light source, λ, the temperature is T, the portion of the second holding member of the length L G1 is L GC , and the depth of focus of the lens is If β, then An optical device characterized in that
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30205594A JPH08160272A (en) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | Optical device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30205594A JPH08160272A (en) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | Optical device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08160272A true JPH08160272A (en) | 1996-06-21 |
Family
ID=17904374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30205594A Withdrawn JPH08160272A (en) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | Optical device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08160272A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022514984A (en) * | 2019-01-30 | 2022-02-16 | イェノプティック オプティカル システムズ ゲーエムベーハー | Plastic athermal laser optical system |
-
1994
- 1994-12-06 JP JP30205594A patent/JPH08160272A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022514984A (en) * | 2019-01-30 | 2022-02-16 | イェノプティック オプティカル システムズ ゲーエムベーハー | Plastic athermal laser optical system |
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