JPH08292390A

JPH08292390A - 光走査装置

Info

Publication number: JPH08292390A
Application number: JP7096795A
Authority: JP
Inventors: Takao Iwasaki; 岳雄岩崎
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1995-04-21
Filing date: 1995-04-21
Publication date: 1996-11-05
Anticipated expiration: 2017-05-13
Also published as: JP3281507B2; US5701191A

Abstract

(57)【要約】【目的】光走査装置の部品点数を減少させてシンプル
な構成とすると共に、製造工数をも減少させて組立を容
易にする。【構成】半導体レーザ４とコリメータレンズ５とコリ
メータレンズ５を保持する鏡筒７とは、筺体２と一体に
形成されている円筒開口部６に固定されている。円筒開
口部６は筺体２の一部位として一体に形成されており、
円筒開口部６の内径と半導体レーザ４の外径と鏡筒７の
外径とは、すべて略同一の径を持つべく構成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子計算機から送られ
てくるコード化された信号を高速に印字出力する電子写
真方式の記録装置において、レーザビーム等のビームを
電子計算機等からの信号に応じて偏向、変調制御する光
走査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子計算機からの画像情報の記録
を担う記録装置として、電子写真方式による記録装置が
用いられている。このような記録装置においては、感光
ドラム上に画像情報を露光するための手段として、レー
ザビームを偏向して感光ドラムの表面を走査する方式を
利用した光走査装置が用いられている。

【０００３】以下、このような記録装置に用いられる従
来の光走査装置について図８及び図９を用いて説明す
る。

【０００４】図８は従来の光走査装置４１を示す上面図
である。

【０００５】筐体４２には、記録媒体である感光ドラム
３を照射するに必要なレーザビームを形成する全ての部
材が配置されている。

【０００６】半導体レーザ４４は後述するとおりコリメ
ータレンズ４９と一体にユニット化されており、レーザ
ユニット４３を構成している。

【０００７】この半導体レーザ４４はレーザビームを水
平方向に発振するものであり、その発振されたレーザビ
ームはコリメータレンズ４９に入射する。コリメータレ
ンズ４９を通過したレーザビームは、コリメータレンズ
４９の光軸と一致した平行ビームとなる。

【０００８】そして、コリメータレンズ４９より平行光
にて出射されたレーザビームは、シリンドリカルレンズ
４７によって、６面の反射面を有するポリゴンミラー４
６の反射面上に、そのポリゴンミラー４６の回転軸方向
のみ一旦集束するようにして入射される。

【０００９】ポリゴンミラー４６は高精度の軸受けに支
えられた軸に取りつけられ、定速回転する図示しないモ
ータにより駆動される。このモータの駆動により回転す
るポリゴンミラー４６の反射面でレーザビームが反射さ
れることにより、レーザビームはほぼ水平に掃引されて
等角速度で偏向される。

【００１０】なお、ポリゴンミラー４６は主にアルミニ
ウムを材料として形成されており、その作成の際には一
般に切削加工法が用いられる。

【００１１】また、上記軸受けの種類は、モータの回転
数が１００００ｒｐｍ以下の場合には玉軸受けを用いる
ことが多い。それ以上の回転数で使用する場合は特公昭
５７−４９８８９号公報に記載されているような、スラ
スト方向に磁気軸受けおよびラジアル方向に空気軸受け
を備えた動圧軸受けが好適に用いられる。これは、高速
回転時には玉軸受けの耐久性に問題があるためである。

【００１２】また、モータの種類としては、公知のヒス
テリシスシンクロナスモータ、ＤＣサーボモータ等が挙
げられる。これらは、磁気駆動力により回転力を得るこ
とから、コイルの巻線や鉄板を含む磁気回路をモータ内
に形成することが必要となるため、その容積は比較的大
きなものとなる。

【００１３】さて、ここでポリゴンミラー４６の加工精
度及びモータへの取り付け精度に関連して次に示す問題
点がある。第１にポリゴンミラー４６に角度分割誤差が
あると、得られる走査線がその走査方向に位置ずれを生
じることである。第２に、ポリゴンミラー４６の各反射
面の間に平行度の誤差があると、得られる走査線がその
走査方向と直角な方向に位置ずれを生じること、すなわ
ち走査線のピッチムラを生じることである。

【００１４】前者の補正手段としては、特公昭５８−３
２５４５号公報あるいは特公昭６１−１１０１８号公報
に記載してあるように、記録情報に用いるクロック周波
数に対して、例えばそのＮ倍の基準周波数を用意してお
き、後述のビーム検出器の検出信号によってクロック周
波数の計数を開始するような方法が取られている。これ
によると、走査線がその走査方向に位置ずれを生じる
量、つまり計数開始誤差はＮ分の１に抑えることができ
るものである。

【００１５】後者の光学的補正手段としては、ポリゴン
ミラー４６の鏡面にレーザビームを反射方向についての
み一旦集束させることにより、鏡面の傾斜が走査位置の
誤差として影響されないようにすることができるもので
ある。

【００１６】ポリゴンミラー４６によりほぼ水平に掃引
されて出射したレーザビームはｆθ特性を有する結像レ
ンズ４８により前記感光ドラム３上にスポット光として
結像される。

【００１７】ポリゴンミラー４６により掃引されたレー
ザビームは、画像領域を妨げない範囲に設けられたビー
ム検出ユニット５８に導かれる。ビーム検出器ユニット
５８は１個の反射ミラー５５と小さな入射スリットを有
するスリット板５６と応答速度の速い光電変換素子基板
５７から成る。このビーム検出ユニット５８に装着され
ている光電変換素子基板５７が掃引されるレーザビーム
の位置を検出することにより検出信号が発生し、この検
出信号により感光ドラム３上に所望の画像情報に応じた
光情報を与えるための半導体レーザ４４への入力信号の
スタートタイミングを制御している。しかし、光電変換
素子は周囲電気ノイズによって誤動作を起こしやすい欠
点を有する。そこで、本装置においては光電変換素子基
板５７の周囲を電気的にシールドし誤動作を防止してい
る。

【００１８】上記のごとく変調されたレーザビームは、
光走査装置４１の筐体４２内に配置された各光学素子を
介して感光ドラム３に照射され、公知の電子写真プロセ
スにより顕像化された後普通紙等より成る転写材上に転
写定着されハードコピーとして出力される。

【００１９】次いで、上述した光走査装置４１を構成す
るレーザユニット４３について図９を用いて説明する。

【００２０】図９は従来のレーザユニット４３の構成を
示す断面図である。

【００２１】従来、特開昭６１−１６２０１４号公報、
特開昭５５−４３５７７号公報、特開昭６１−２１２８
６１号公報等に開示されているように、レーザユニット
４３は、そのユニットとして光走査装置４１の筺体４２
へ着脱可能な部品として構成されており、一般的に以下
の基本構成を持つことによってなる。

【００２２】図９に示すとおり、レーザユニット４３は
レーザ保持具４５と鏡筒５０と鏡筒保持具５２とからな
り、レーザ保持具４５は半導体レーザ４４を保持し、鏡
筒５０はコリメータレンズ４９とレーザビームの形状を
規制するスリット５１とを保持し、鏡筒保持具５２は鏡
筒５０を保持している。鏡筒保持具５２はその入射側端
面５２ａがレーザ保持具４５の出射側端面４５ａと当接
してネジ５９により固着されている。このとき、レーザ
保持具４５の出射側端面４５ａは、半導体レーザ４４と
コリメータレンズ４９の光軸に対して垂直方向の位置あ
わせのために、光軸に垂直な平面にて構成されている。

【００２３】レーザ保持具４５は半導体レーザ４４を密
接保持している。密接のための方法として、この装置で
はレーザ保持具４５の円筒開口へ半導体レーザ４４を圧
入させる方法を採用しているが、他には板バネにより半
導体レーザ装置をレーザ保持具に圧接させる方法や、熱
伝導率の比較的高い接着剤にてレーザ保持具の円筒開口
と半導体レーザとの隙間を充填する方法等が知られてい
る。

【００２４】円筒状の鏡筒５０はその内部にコリメータ
レンズ４９を保持している。コリメータレンズ４９は、
鏡筒５０のレンズ保持部位に接着または、リングネジに
より固定される。

【００２５】また、鏡筒５０は鏡筒保持具５２に設けら
れている円筒形状の開口とスキマバメにて嵌合され、半
導体レーザ４４とコリメータレンズ４９の光軸方向の位
置合わせのために光軸方向に摺動可能に構成されてい
る。鏡筒保持具５２と鏡筒５０とを固定するための方法
としては、接着剤によって固定する方法や、ネジにて固
定する方法等が知られている。接着剤としては瞬間接着
剤が用いられることが多いが、エポキシ系の接着剤等の
高粘度の接着剤も用いられることがある。

【００２６】スリット５１は、コリメータレンズ４９か
ら出射したあるビームパターンをもつ平行レーザビーム
を、感光ドラム３にスポット光として結像するに適した
ビームパターンをもつレーザビームに成形するために挿
入されるものであり、鏡筒５０の出射側に接着により取
り付けられている。

【００２７】鏡筒保持具５２と鏡筒５０との固定方法
は、接着剤によって固定する方法、ネジにて固定する方
法等が知られている。接着剤は、瞬間接着剤が用いられ
ることが多いが、エポキシ系の接着剤等、高粘度の物も
用いられている。

【００２８】そして、これら各部材より構成されるレー
ザユニット４３は、まずレーザユニット４３が各部材を
精密に組み合わせることにより高精度に組み立てらる。
次に、そのレーザユニット４３を光走査装置４１の筐体
４２に組み付けてポリゴンミラー４６や結像レンズ４８
等との間で光軸合わせをすることにより光走査装置４１
が完成する。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の光走査装置４１においては、レーザユニット４
３は、半導体レーザ４４、レーザ保持具４５、コリメー
タレンズ４９、鏡筒５０、スリット５１、鏡筒保持具５
２から構成されているため部品点数が多く、組付けに手
間がかかるいう問題点があった。

【００３０】また、レーザユニット４３単体を精密に位
置合わせして組み立てた後に、そのレーザユニット４３
をさらに筺体４２に組み込んで光軸合わせ等の調整作業
を経ることで、ようやく光走査装置４１が完成するとい
うように製造工数が多く、製造に携わる人の手間がかか
り、生産効率の向上を妨げる原因ともなるという問題点
があった。

【００３１】本発明は、上述した種々の問題点を解決す
るためになされたものであり、部品点数を減少させてシ
ンプルな構成とすると共に、製造工数をも減少させて組
立を容易ならしめる光走査装置を提供することを目的と
する。

【００３２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明に係る光走査装置は、光ビームを発する光源
と、その光源から発せられる前記光ビームの進行方向を
制御し、光軸を決定する光軸光学系と、その光軸光学系
を経て前記光軸上に沿って進行する前記光ビームを放射
状に偏向する偏向手段と、その偏向手段により放射状に
偏向された前記光ビームを被走査媒体上に結像させるた
めの結像光学系と、前記光源と前記光軸光学系のうちの
少なくとも一方を支持するための支持部材を一体成型し
てなると共に、前記偏向手段及び結像光学系を取り付け
可能な樹脂製の筐体とから構成されたものである。

【００３３】また、前記光軸光学系を保持する光軸光学
系保持手段をさらに設け、前記支持手段には、前記光源
と前記光軸光学系のうちの少なくとも一方が支持されて
もよい。

【００３４】また、前記支持部材は円筒状に形成されて
おり、その円筒内面に前記光源の外周面または前記光軸
光学系保持手段の外周面が支持されてもよい。

【００３５】また、前記光源または前記光軸光学系保持
手段は接着剤を介して前記円筒内面に支持されてもよ
い。

【００３６】また、前記光源または前記光軸光学系保持
手段は圧入により前記円筒内面に支持されてもよい。

【００３７】また、前記支持部材は円筒状に形成されて
おり、その円筒内面に前記光軸光学系が当接支持されて
もよい。

【００３８】また、前記光軸光学系は接着剤を介して前
記円筒内面に支持されてもよい。

【００３９】また、前記光軸光学系は圧入により前記円
筒内面に支持されるてもよい。

【００４０】また、前記支持部材は断面Ｖ字状の溝を含
んで形成され、前記光軸光学系または前記光軸光学系保
持手段を前記溝上に支持してもよい。

【００４１】また、前記Ｖ字状の溝に、前記光軸光学系
または前記光軸光学系保持手段の位置を決定するための
係止部を設けてもよい。

【００４２】また、前記偏向手段により偏向された前記
レーザビームを検出するセンサを設け、そのセンサは前
記光源と同一の基板に取り付けてもよい。

【００４３】また、前記支持部材の実効的な線膨張係数
をＬ［１／℃］、前記コリメータレンズの縦方向色収差
をＡ［ｍ／ｎｍ］、前記半導体レーザ素子の波長温度係
数をＢ［ｎｍ／℃］、前記結像光学系のバックフォーカ
ス温度係数をＣ［ｍ／℃］、前記偏向手段による偏向方
向の総光学系縦倍率をＤ、前記光源の発光点と、前記光
軸光学系を前記支持手段で支持した際の光軸方向におけ
る支持基準面との間の距離をＥ［ｍ］としたとき、条件
式 −０．０００４＜Ｃ−Ｄ×（Ｅ×Ｌ−Ａ×Ｂ）＜０．０
００４を満たすように構成してもよい。

【００４４】また、前記光源は半導体レーザであっても
よい。

【００４５】また、前記光軸光学系はコリメータレンズ
であってもよい。

【００４６】

【作用】上記の構成を有する本発明の光走査装置におい
ては、光源は光ビームを発するものである。光軸光学系
は、その光源から発せられる光ビームの進行方向を制御
し、光軸を決定するものである。偏向手段は、その光軸
光学系を経て光軸上に沿って進行する光ビームを放射状
に偏向する。結像光学系は、その偏向手段により放射状
に偏向された光ビームを被走査媒体上に結像させる。筐
体は、光源と光軸光学系のうちの少なくとも一方を支持
するための支持部材を一体成型してなると共に、偏向手
段及び結像光学系を取り付け可能とするために樹脂にて
形成されたものである。

【００４７】よって、光走査装置を構成する筺体に設け
られた支持部材に、光源と光軸光学系のうちの少なくと
も一方を支持しているので、光走査装置の組立が容易で
ある。

【００４８】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。

【００４９】図１は、本発明にかかる光走査装置１を示
す平面図である。これを用いて、本実施例の光走査装置
の構成及び動作を詳細に説明する。一部は本実施例の構
成を説明するため、平面に投影した断面図となってい
る。

【００５０】光走査装置１の筐体２は樹脂にて一体成形
されたものであり、被記録媒体である感光ドラム３を照
射するに必要なレーザビームを形成する全ての部材が配
置されている。

【００５１】図中に斜線が施してある筺体２の一部にお
いて、半導体レーザ４とコリメータレンズ５とコリメー
タレンズ５を保持する鏡筒７とは、筺体２と一体に形成
されている円筒開口部６に固定されている。

【００５２】光源としての半導体レーザ４は基板１５に
半田付けにて取り付けられており、外部から画像入力信
号を受けて強弱に変調されたレーザビームを放射し、コ
リメータレンズ５に入射させる。なお、光源として、半
導体レーザ４の他に、通常のＬＥＤや導波路型のＬＥＤ
を用いてもよい。

【００５３】光軸光学系としてのコリメータレンズ５は
円柱形状のガラスレンズからなり、半導体レーザ４から
放射されたレーザビームを受けて、平行光として鏡筒７
の開口から出射させる作用をする。このような円柱形状
のレンズとしては、円柱軸と垂直な方向に屈折率分布を
持ったＧＲＩＮレンズが知られている。なお、この実施
例の光軸光学系ではレーザビームを平行光としている
が、近年では平行光ではなく円錐状に絞られたりあるい
は広げられたりしたレーザビームをコリメータレンズ５
のビーム進行方向下流側に出射せしめるための光軸光学
系も提案されているので、各光学パラメータを適宜設定
することにより、それを用いることもできる。

【００５４】また、通常、半導体レーザ４の発光点に対
し、その発光点とコリメータレンズ５の芯との延長線上
に沿ってレーザビームは進行する。そして、この延長線
のことを光軸と称する。このように、コリメータレンズ
５はその光源に対する設置位置に応じて光軸が一意に決
定されるので、このような光学系を光軸光学系と称す
る。

【００５５】鏡筒７は樹脂成型品からなり、コリメータ
レンズ５を、鏡筒７の外径円周面の中心軸と、コリメー
タレンズ５の光軸とがほぼ一致するように保持するもの
である。

【００５６】円筒開口部６は筺体２の一部位として同一
の樹脂にて一体成型することにより設けられており、円
筒開口部６の内径と半導体レーザ４の外径と鏡筒７の外
径とは、すべて略同一の径を持つべく構成されている。
このように構成することによって、筺体２の樹脂成型時
に、半導体レーザ４の保持部位と鏡筒７の保持部位とを
形成するために共通の１本の円筒金型を用いることがで
きるので、金型の構造や成形工程が簡易になるという効
果が得られるものである。

【００５７】半導体レーザ４とコリメータレンズ５と
は、半導体レーザ４の発光点がコリメータレンズ５の光
軸に略一致し、また半導体レーザ４の発光点がコリメー
タレンズ５の焦点位置に一致するように調整される。こ
れらを調整することにより、半導体レーザ４より放射さ
れたレーザビームはコリメータレンズ５を通過後、コリ
メータレンズ５の光軸と略一致した平行ビームとして鏡
筒７の出射口より出射される。シリンドリカルレンズ８
は、単玉の略直方体形状のプラスチックレンズからな
り、鏡筒７より出射された平行ビームを受けてポリゴン
ミラー９中の鏡面１１近傍に、モータ１０の回転軸に垂
直な方向に長い線像として一方向的に収束する作用をす
る。

【００５８】ポリゴンミラー９はモータ（図示せず）の
回転軸上に回転可能に取り付けられており、このモータ
は駆動基板１０上に取り付けられている。そして、駆動
基板１０が筺体２に周知のネジ止め等の方法で配設され
ている。ポリゴンミラー９は正六角柱形状のアルミ切削
品であり、レーザビームを反射する反射面たる側面は鏡
面加工されている。鏡面１１の表面精度としては、結像
時のビーム形状を乱さないようにλ／４程度のものが用
いられる。また、ポリゴンミラー９の回転軸方向の厚み
は通常３〜４ｍｍである。

【００５９】モータの駆動方式は、公知のＤＣサーボモ
ータの一種であるＤＣブラシレス構造をとり、その回転
速度変動は０．０１％程度に抑えられている。そして、
モータの駆動に伴うポリゴンミラー９の回転により、入
射レーザビームは順次偏向作用を受け、水平方向に掃引
される。

【００６０】Ｆθレンズ１２は、２枚玉の偏平状のプラ
スチックレンズからなり、図示しない板バネにより筐体
２に取り付けられている。その取付方法としては、例え
ば特開昭５８−１５３９０７号公報に記載の方法が用い
られる。このＦθレンズ１２は、偏向作用を受けたレー
ザビームを感光ドラム３上に結像させ、さらに感光ドラ
ム３上にて走査線が等速で移動するようにＦθ特性を有
している。

【００６１】一般の結像レンズでは、光線の入射角がθ
の時、像面上での結像する位置ｒについて、ｒ＝ｆ・ｔ
ａｎθ（ｆは結像レンズの焦点距離）となる関係があ
る。ところで、本実施例のように定速回転するポリゴン
ミラー９により反射されるレーザビームは、結像レンズ
への入射角θが時間と共に一時関数的に変化する。従っ
て、一定時間間隔でレーザビームをＯＮにしてレーザビ
ームによるスポット列を感光ドラム３に結像させると、
それらスポットの間隔は両端が中央部に比較して広くな
る。この現象を避けるため、結像レンズがｒ＝ｆ・θな
る特性を有し、走査線が等速で移動するべく設計され
る。このような結像レンズをＦθレンズと称する。

【００６２】そして、Ｆθレンズ１２より出射されたレ
ーザビームは感光ドラム３上への照射を妨げない領域内
で折り返しミラー１３にて光路を折り返されて、筺体２
と一体に形成されているナイフエッジ１８を通過してビ
ーム検出器１４へと導かれる。

【００６３】ビーム検出器１４はｐｉｎフォトダイオー
ド等の光電変換素子からなり、掃引される光ビームの位
置を検出するためのものである。このビーム検出器１４
から発せられる検出信号により感光ドラム３上に所望の
光情報を与えるための半導体レーザ４への入力信号のス
タートタイミングを制御している。

【００６４】このようにタイミングを制御することによ
り、ポリゴンミラー９の各反射面の分割精度の誤差及
び、回転ムラによる水平方向の信号の同期ずれを大幅に
軽減でき、質のよい画像が得られると共にポリゴンミラ
ー９及びポリゴンミラー９を回転させるためのモータに
要求される精度の許容範囲が大きくなるものである。

【００６５】また、ビーム検出器１４は、半導体レーザ
４と同一の基板１５平面上に半田付けにて配設されてい
る。このように半導体レーザ４とビーム検出器１４とを
同一の基板１５に取り付けることにより、電気信号の経
路を短くすることができ、回路系が周囲電気ノイズによ
って誤動作を起こす可能性を低くすることができる。ま
た、この効果ばかりでなく、ビーム検出器１４と半導体
レーザ４が同一の基板１５平面上に配設されることによ
り両者の駆動回路が基板１５上に共存しているため、基
板１５の枚数が低減できると共に両者の駆動基板間を結
線するハーネス（図示せず）の数を低減することもでき
るという効果をも合わせ持っている。

【００６６】基板１５は、ネジ６０により筺体２に固定
されており、ハーネスまたは直接の外力により基板が力
を受けて半導体レーザ４が筺体２から抜けてしまった
り、その位置がずれてしまったりするのを防いでいる。

【００６７】ナイフエッジ１８は樹脂にて筺体２と一体
成型されたものであり、ビーム検出器１４に入射するレ
ーザビームのエッジをシャープにするものである。ナイ
フエッジ１８を介してレーザビームをビーム検出器１４
に入射させることにより、走査されるレーザビームが所
定の位置に達したことを確実に検出できるのである。な
お、通常はナイフエッジ１８の代わりに、薄い金属を打
ち抜き加工した矩形スリット上の部品を、取付位置の調
整を行いつつネジ等で筐体２に固定していた。本実施例
のようにナイフエッジ１８を筐体２と一体に形成するこ
とにより、部品点数を低減することができ、さらに、光
走査装置１の組立に要する工程を少なくすることがで
き、組立が容易となるという効果が得られる。

【００６８】また、筐体２は広く用いられているガラス
繊維入りポリカーボネートで形成されており、各構成要
素を位置精度よく担持すると共に、振動による歪が小さ
いことが必要である。

【００６９】上記のごとく光走査装置１にて偏向された
レーザビームは筺体２の一部位である窓１７から筺体２
外に射出され、感光ドラム３上に照射され、公知の電子
写真プロセスにより顕像化された後、普通紙または特殊
紙より成る転写材上に転写定着されハードコピーとして
出力される。

【００７０】図２は本発明をさらに詳細に説明するた
め、筺体２の一部を拡大した断面図である。

【００７１】図２（ａ）に示すように、筐体２に設けら
れた円筒開口部６には半導体レーザ４が圧入されてい
る。ところで、一般に半導体レーザ４は電流駆動される
ことにより発熱する。発熱によりレーザの発振波長が変
化する等の異常が起こるため、適度な放熱効果を持たせ
ることが必要となる。本実施例では放熱機能を効率よく
担うために、半導体レーザ４の外周面を円筒開口部６へ
シマリバメにて圧入させ、半導体レーザ４と円筒開口部
６が密接するよう構成されている。このため、円筒開口
部６の内径は半導体レーザ４の外径より若干小さめに構
成するのがよい。また、半導体レーザ４の圧入を容易に
するため、円筒開口部６の入り口付近にはテーパ状の面
トリ部２０が形成されている。

【００７２】鏡筒７は一方の端部にフリンジ部２２を有
する円筒状に形成されており、その小径部分２１が上述
した円筒開口部６に半導体レーザ素子４とは逆の方向よ
り挿入保持されている。この鏡筒７の中心軸には半導体
レーザ４から発せられたレーザビームを透過させるため
の開口２６が貫通形成されている。その開口２６の小径
部分２１側の端部には円柱状のコリメータレンズ５を保
持するためのレンズ保持部２７が、開口２６と同心状に
形成されている。そのため、このレンズ保持部２７にコ
リメータレンズ５を保持することにより、開口２６の中
心軸とコリメータレンズ５の光軸２４とは略一致する。

【００７３】また、鏡筒７は円筒開口部６とスキマバメ
にて嵌合されると共に、半導体レーザ４とコリメータレ
ンズ５との間の距離をコリメータレンズ５の焦点距離と
一致させるために、光軸２４方向に摺動可能に構成され
ている。このため、鏡筒７の円筒外形２１の外径は、円
筒開口部６の内径より若干小さめに構成するのがよい。
さらに、この鏡筒７の小径部分２１側の端部における開
口２６にはコリメータレンズ５の挿入を容易にするため
のテーパ状の面トリ加工が施され、円筒開口部６のレー
ザビーム出射側の端部には鏡筒７の挿入を容易にするた
めのテーパ状の面トリ加工が施されている。

【００７４】コリメータレンズ５は、上述した鏡筒７の
レンズ保持部２７に接着剤２８にて接着固定される。こ
の接着剤２８としては、通常、コリメータレンズ５の表
面に接着剤の揮発成分が付着しないようにするために、
紫外線の照射により硬化するいわゆるＵＶ接着剤が用い
られる。また、鏡筒７は、筐体２の円筒開口部６に対し
て瞬間接着剤２９にて接着される。これは、コリメータ
レンズ５の位置を正確に合わせるためには、鏡筒７を円
筒開口部６に精密に配置する必要があるため、粘度が低
く固化時間の短い瞬間接着剤が最も好適であると考えら
れるからである。

【００７５】鏡筒７のフリンジ部２２の端面にはスリッ
ト部２３が鏡筒７と一体に設けられている。このスリッ
ト部２３は、コリメータレンズ５から出射して開口２６
を通過した所定の断面ビームパターンをもつ平行レーザ
ビームを、感光ドラム３にスポット光として結像するに
適したビームパターンをもつレーザビームに規制するた
めに挿入されるものである。この場合、好適なビームパ
ターンは、光軸２４方向から見た角が曲線となった長方
形である。

【００７６】いま、平行光を結像レンズでスポット状に
結像させる場合、そのスポット最小径ｄｍｉｎは、ｄｍ
ｉｎ＝ｆλ／Ａ（ｆ：結像レンズの焦点距離、λ：光の
波長、Ａ：結像レンズの入射開口）で与えられ、ｆ，λ
が一定の場合Ａを大きくすればより小さいスポット径ｄ
ｍｉｎが得られる。さきに述べたスリット部２３は、こ
の効果を与えるために用いられる。

【００７７】また、鏡筒７に設けられているフリンジ部
２２は、光走査装置１の製造時に鏡筒７位置調整を行う
際、生産設備のハンドにより上面側から掴まれるための
部位であり、ハンドによる掴み安さを考慮して、フリン
ジ部２２の上面から見た光軸垂直方向の幅が、円筒開口
部外形３０より大きく形成されている。さらに、このフ
リンジ部２２は図２（ｂ）に示すように、両端に直線状
の回転規制部２５が形成されている。上記ハンドにより
回転規制部２５を両側より掴むことで、鏡筒７を円筒開
口部６に挿入して光軸方向の位置決めを行う際に鏡筒７
が回転することがなくなる。従って、鏡筒７の回転に伴
うスリット部２３の角度のズレを防止することができ
る。言い換えれば、上記ハンドにより回転規制部２５を
両側より掴んで鏡筒７を円筒開口部６に挿入すること
で、スリット部２３の角度が自ずと決定されるのであ
る。

【００７８】ついで、この様に構成された光走査装置１
の光学系の温度による焦点位置変動について、図１を用
いて詳細に説明する。

【００７９】光学系の各種主要設計パラメータから、半
導体レーザ４〜コリメータレンズ５間の媒体の最適線膨
張係数Ｌ［１／℃］を求める方法について説明する。

【００８０】コリメータレンズ５の縦方向色収差をＡ
［ｍ／ｎｍ］、半導体レーザ４の波長温度係数をＢ［ｎ
ｍ／℃］、Ｆθレンズ１２のバックフォーカス温度係数
をＣ［ｍ／℃］、偏向方向の総光学系縦倍率をＤ、半導
体レーザ４の発光点とコリメータレンズ５の光軸方向取
り付け基準面との間の距離をＥ［ｍ］、とすれば、最適
線膨張係数Ｌ［１／℃］は、Ｃ＝Ｄ×（Ｅ×Ｌ−Ａ×
Ｂ）の式を解くことによって求められる。

【００８１】具体的な数値例を挙げると、コリメータレ
ンズ５に円筒レンズであるＧＲＩＮレンズ（商品名：セ
ルフォックレンズ（日本板硝子（株）の商標）／同社
製）を用いたとき、Ａ＝１.３μ［ｍ／ｎｍ］となり、
他のパラメータを市販のレーザプリンタ（商品名：ＨＬ
−６３０／ブラザー工業（株）製）搭載の光走査装置に
用いられている数値として、最適線膨張係数Ｌ［１／
℃］を求めると、Ｌ＝３９μ［１／℃］となった。

【００８２】従って、この線膨張係数をもつ材料を半導
体レーザ４〜コリメータレンズ５間の媒体、つまりは筺
体２の材料として用いればよいから、Ｌ＝３９μ［１／
℃］を概略満たす材料として、工業分野にて広く一般的
に用いられている樹脂である、ガラス繊維４０％混入ポ
リカーボネート（例えばＧＥプラスチック（株）製）を
選択すればよい。このように、コリメータレンズ５の色
収差を適切に選ぶことによって、半導体レーザ４〜コリ
メータレンズ５間の媒体、つまりは筺体２の材料に、工
業分野にて広く一般的に用いられている安価な樹脂を選
ぶことができるという効果がある。

【００８３】これに対して、たとえば当該分野で広く用
いられている公知の一枚玉ガラスモールドコリメータレ
ンズ（例えば松下電器産業（株）製）を用いると、Ａ＝
０.４μ［ｍ／ｎｍ］と小さくなり、他のパラメータを
同様に市販のレーザプリンタ（商品名：ＨＬ−６３０／
ブラザー工業（株）製）搭載の光走査装置に用いられて
いる数値として、最適線膨張係数Ｌ［１／℃］を求める
と、Ｌ＝２５μ［１／℃］と小さくなった。

【００８４】この線膨張係数をもつ材料としては、アル
ミを代表とする金属類もしくは一部の高品位グレードの
エンジニアプラスチックが挙げられ、これらは、先の汎
用グレードの樹脂に対して高価にならざるを得ないとい
った問題点がある。

【００８５】もし、最適な線膨張係数から大きくはずれ
た材料を半導体レーザ４〜コリメータレンズ５間の媒
体、つまり筐体２の材料として選ぶと、半導体レーザ４
の駆動により発生する熱により生じる筐体２の温度変化
により光走査装置１の焦点位置が光軸方向にずれてしま
い、仕様特性を満たさなくなってしまう、具体的には感
光体３上でのビームスポット径が大きくなってしまい、
画像出力の精鋭性に劣ってしまうという問題点を引き起
こしてしまう。

【００８６】本出願人の実験によれば、このような精鋭
性に劣ってしまう問題点を引き起こさない為の条件は、
焦点位置の光軸方向のズレが、温度１℃あたり±０．０
００４ｍ以下に収まればよいと言うものであった。この
条件は、先ほどの最適線膨張係数を求める式から、−
０．０００４＜Ｃ−Ｄ×（Ｅ×Ｌ−Ａ×Ｂ）＜０．００
０４と記述できる。この式を満たすことによって、本発
明にかかる光走査装置４１は、温度の変化によっても、
実用上、光走査装置１の仕様特性を満たし、画像出力の
精鋭性を劣化させないといった効果が得られるのであ
る。

【００８７】以上説明したとおり、本実施例の光走査装
置１によれば、従来の図８及び図９に示すような光走査
装置４１において必要であった以下の工程が削減できる
という効果が得られる。

【００８８】つまり、従来では、レーザ保持具４５と鏡
筒保持具５２とを位置合わせし固定する工程、半導体レ
ーザ４４の円筒形保持部と鏡筒５０の円筒形保持部の内
径が各々違うことから生じる別々にレーザ保持具４５と
鏡筒保持具５２とを形成する工程、レーザユニット４３
を単独にてある調整生産設備にて調整固定及び検査する
工程、調整されたレーザユニット４３を筺体４２に固定
するために別の光走査装置４１の検査設備にて再び装置
全体の調整固定及び検査をする工程が必要であった。言
い換えれば、一旦レーザユニット４３を組み立てるとき
に光軸調整等の精密な調整を行い、そのレーザユニット
４３を筐体４２に組み付けるときに、もう一度に光軸調
整等の調整を行うというように、二重の調整を行ってい
た。

【００８９】しかし、本実施例のように光走査装置１を
構成することにより、これらの工程を省くことができる
ので、製造が容易になると共に生産の効率も大幅に向上
するという効果がある。さらに、光走査装置１の部品点
数を従来よりも減少させることができるので、コストメ
リットについても極めて大である。

【００９０】ついで、このような光走査装置１の動作に
ついて図１及び図２を用いて以下に説明する。

【００９１】半導体レーザ４は画像信号に基づき点滅し
てレーザビームを発しており、このレーザビームはコリ
メータレンズ５によって平行ビームにされたのち、鏡筒
７の出射口に設けられた開口２３により整形作用を受け
て出射される。レーザビームは、さらにシリンドリカル
レンズ８により一方向的に収束作用を受けポリゴンミラ
ー９の鏡面近傍に線像として入射される。ポリゴンミラ
ー９は、モータによって等速回転しているため、レーザ
ビームは等角速度にて偏向作用を受ける。ポリゴンミラ
ー９により偏向作用を受けたレーザビームは、さらにＦ
θレンズ１２によって感光ドラム３上に結像されるべく
収束作用を受ける。また、同時に等角速度で偏向された
レーザビームが感光ドラム３上を等速度にて走査される
様な光路屈折作用を受ける。

【００９２】結像レンズ１２により収束作用を受けたレ
ーザビームは感光ドラム３上に結像し、順次等速走査さ
れる。また、画像走査範囲外にて、レーザビームは折り
返しミラー１３により屈折され、ビーム検出器１４に導
かれ、掃引されるレーザビームの位置を検出し、この検
出信号を出力する。

【００９３】画像情報による光走査作用を受けた感光ド
ラム３は公知の電子写真プロセス等により顕像化された
後普通紙または特殊紙より成る転写材上に転写定着され
ハードコピーとして出力される。

【００９４】尚、本発明は上述した実施例に限定される
ものではなく、適宜変更を加えることが可能である。

【００９５】例えば、図３に示すように光走査装置の断
面図（ａ）および光軸方向からみた側面図（ｂ）のごと
く、鏡筒７を保持するための鏡筒保持具６１を別途設け
て光走査装置を形成しても良い。この場合、半導体レー
ザ４の発光点とコリメータレンズ５光軸の光軸垂直方向
の位置調整が可能となり、より厳密にレーザビームの出
射角度や感光ドラム３上のビーム位置を規定してなる光
走査装置１が提供できる物である。

【００９６】このような場合、ネジ６０によって、基板
１５、筺体２、鏡筒保持具６１を一体化して固定するこ
とが可能であり、個別にネジで固定していた従来の方法
に対して部品点数及び組立工数の減少という面で効果が
ある。

【００９７】また、図４に示すように、光走査装置の筺
体２にＶ溝６２を一体に立設し、そのＶ溝６２上にコリ
メータレンズ５を直接載置して接着剤２８にて固定して
も良い。この接着前には、コリメータレンズ５はＶ溝６
２に沿って光軸方向に容易に摺動可能となるので位置調
整が容易である。このように構成して、円筒形状のコリ
メータレンズ５を用いることにより、前述の鏡筒７さえ
も省略することができ、更に部品点数の低減に効果を得
ることができる。

【００９８】また、図５に示すように、上記Ｖ溝６２に
段差からなる係止部６３を設ければ、その係止部６３に
コリメータレンズ５を押圧した状態で接着剤２８で固定
することにより、コリメータレンズ５の位置を規定する
ことができる。このように係止部６３を設けることによ
りコリメータレンズ５の位置決めが容易になる。さら
に、同時に筺体２の一部位にピン６６を介してスリット
板６５を配設することでスリット部６４を形成すること
により、図１及び図２に示した光走査装置１と同等の機
能を得ることができる。このような場合、図７を参照し
て後述する如く、半導体レーザ４を光軸方向に移動させ
ることで、光軸方向の位置調整を行う必要がある。

【００９９】さらに、この図４及び図５に示す実施例で
は、コリメータレンズ５をＶ溝６２に直接載置する構成
をとったが、コリメータレンズ５を鏡筒７に取り付けて
その鏡筒７をＶ溝６２に載置保持することも可能であ
る。このようにすることにより、コリメータレンズ５に
キズがついたり埃の影響を受けることによる画像への影
響を防止することができる。ただし、部品点数の低減効
果を得るためにはコリメータレンズ５を直接Ｖ溝６２に
載置する方が望ましい。

【０１００】また、図６に示すごとく、基板１５に取り
付けられた半導体レーザ４をレーザ保持具７０に圧入保
持して光源ユニットとし、この光源ユニットと筺体２と
をネジ６０にて固定することも可能である。このような
場合にも、前述の通り、半導体レーザ４の発光点とコリ
メータレンズ５光軸の光軸垂直方向の位置調整が可能と
なり、より厳密にレーザビームの出射角度や感光ドラム
３上のビーム位置を規定できるという効果を持った光走
査装置１を提供できる。

【０１０１】また、図７に示すごとく、半導体レーザ４
を筺体２の円筒開口部６に対してスキマバメとし、コリ
メータレンズ５との光軸方向および光軸垂直方向の位置
合わせをおこなってから、接着剤６７にて固定するよう
に構成することもできる。接着剤６７には、半導体レー
ザ４の出射側のガラス窓を白化させず、かつ、調整によ
り半導体レーザ４の位置が決まったら瞬時にその位置で
固化させる必要があることから、ＵＶ接着剤を用いるの
がよい。この図７に示す例の場合には、コリメータレン
ズ５は、筺体２上に上記円筒開口部６と一体に設けられ
た円筒穴６８に形成されたレンズ係止部６８ａに接着剤
にて固定されることが好適である。

【０１０２】さらに、筺体２上のレーザビームの光軸上
には、コリメータレンズ５を透過したレーザビームを整
形するための平板スリット（図示せず）を保持するため
の陥没穴６９ａを備えたスリット保持部６９を持つこと
が望ましい。そしてその陥没穴６９ａに光学系の光軸に
合わせて平板スリットを固定することにより光走査装置
１としての動作が可能となる。

【０１０３】なお、本実施例では、感光ドラム３に画像
情報に基づいてレーザビームを露光するという、いわゆ
る書き込み型の光走査装置について説明したが、原稿上
の情報を読みとって原稿に応じた画像情報を作成するた
めの読み取り型の光走査装置として実現することも可能
である。

【０１０４】その他、本発明の趣旨を越えない範囲で様
々な変更が可能である。

【０１０５】

【発明の効果】以上詳述したことから明らかなように、
本発明の光走査装置によれば、少なくとも光源と光軸光
学系のうちの少なくとも一方を樹脂製の筐体に一体成型
された支持部材に支持しているので、従来よりも光走査
装置を構成する部品点数を減少させることができ、光走
査装置の構成が簡易になるという効果がある。さらに、
光源や光軸光学系を直接筐体に支持しているので、光軸
や焦点位置を合わせるための作業を簡略化することがで
き、その結果、製造工数が減少することにより光走査装
置の生産効率を向上させることができるという効果もあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した光走査装置の上面図であ
る。

【図２】本実施例の光走査装置の一部上断面図である。

【図３】別の実施例の光走査装置の一部上断面図（ａ）
及びその右側面図（ｂ）である。

【図４】別の実施例の光走査装置の一部上断面図（ａ）
及びその右側面図（ｂ）である。

【図５】別の実施例の光走査装置の一部上面図（ａ）及
びその右側面図（ｂ）である。

【図６】別の実施例の光走査装置の一部上断面図（ａ）
及びその右側面図（ｂ）である。

【図７】別の実施例の光走査装置の一部上断面図（ａ）
及びその右側面図（ｂ）である。

【図８】従来の光走査装置の上面図である。

【図９】従来の光走査装置の一部上断面図である。

【符号の説明】

１光走査装置２筺体４半導体レーザ５コリメータレンズ６円筒開口部９ポリゴンミラー１２Ｆθレンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ビームを発する光源と、その光源から発せられる前記光ビームの進行方向を制御
し、光軸を決定する光軸光学系と、その光軸光学系を経て前記光軸上に沿って進行する前記
光ビームを放射状に偏向する偏向手段と、その偏向手段により放射状に偏向された前記光ビームを
被走査媒体上に結像させるための結像光学系と、前記光源と前記光軸光学系のうちの少なくとも一方を支
持するための支持部材を一体成型してなると共に、前記
偏向手段及び結像光学系を取り付け可能な樹脂製の筐体
とから構成されたことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】前記光軸光学系を保持する光軸光学系保
持手段をさらに設け、前記支持手段には、前記光源と前
記光軸光学系のうちの少なくとも一方を支持することを
特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】前記支持部材は円筒状に形成されてお
り、その円筒内面に前記光源の外周面または前記光軸光
学系保持手段の外周面が支持されることを特徴とする請
求項２に記載の光走査装置。
【請求項４】前記光源または前記光軸光学系保持手段
は接着剤を介して前記円筒内面に支持されることを特徴
とする請求項３に記載の光走査装置。
【請求項５】前記光源または前記光軸光学系保持手段
は圧入により前記円筒内面に支持されることを特徴とす
る請求項３に記載の光走査装置。
【請求項６】前記支持部材は円筒状に形成されてお
り、その円筒内面に前記光軸光学系が当接支持されるこ
とを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項７】前記光軸光学系は接着剤を介して前記円
筒内面に支持されることを特徴とする請求項６に記載の
光走査装置。
【請求項８】前記光軸光学系は圧入により前記円筒内
面に支持されることを特徴とする請求項６に記載の光走
査装置。
【請求項９】前記支持部材は断面Ｖ字状の溝を含んで
形成され、前記光軸光学系または前記光軸光学系保持手
段を前記溝上に支持することを特徴とする請求項１また
は請求項２に記載の光走査装置。
【請求項１０】前記Ｖ字状の溝に、前記光軸光学系ま
たは前記光軸光学系保持手段の位置を決定するための係
止部を設けたことを特徴とする請求項９に記載の光走査
装置。
【請求項１１】前記偏向手段により偏向された前記レ
ーザビームを検出するセンサを設け、そのセンサは前記
光源と同一の基板に取り付けられてなることを特徴とす
る請求項１に記載の光走査装置。
【請求項１２】前記支持部材の実効的な線膨張係数を
Ｌ［１／℃］、前記コリメータレンズの縦方向色収差を
Ａ［ｍ／ｎｍ］、前記半導体レーザ素子の波長温度係数
をＢ［ｎｍ／℃］、前記結像光学系のバックフォーカス
温度係数をＣ［ｍ／℃］、前記偏向手段による偏向方向
の総光学系縦倍率をＤ、前記光源の発光点と、前記光軸
光学系を前記支持手段で支持した際の光軸方向における
支持基準面との間の距離をＥ［ｍ］としたとき、条件式 −０．０００４＜Ｃ−Ｄ×（Ｅ×Ｌ−Ａ×Ｂ）＜０．０
００４を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光走査装
置。
【請求項１３】前記光源は半導体レーザであることを
特徴とする請求項１から請求項１２に記載の光走査装
置。
【請求項１４】前記光軸光学系はコリメータレンズで
あることを特徴とする請求項１から請求項１２に記載の
光走査装置。