(57)【要約】【課題】半導体レーザの光軸調整感度が高いため、半導体レーザなどの光源とコリメータレンズの保持、調整のための部品点数が多いと、調整後の温度変化や振動などで、半導体レーザなどの光源とコリメータレンズの位置関係がずれてしまうという問題がある。【解決手段】光源と結像レンズ系は、光束の進行方向に調整可能とし、かつ整形レンズ系に含まれる少なくとも１つの球面レンズを、走査方向と副走査方向の２つの方向へ、もしくは、整形レンズ系に含まれる少なくとも１つの走査方向に曲率を有するレンズを走査方向へ、少なくとも１つの副走査方向に曲率を有するレンズを副走査方向へ調整可能としたことを特徴とする。【選択図】図１
2004258565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源からの光束をコリメートする結像レンズ系と、該結像レンズ系から出射した光束の幅を変化させる機能を有しかつ少なくとも１枚の球面レンズを含む整形レンズ系と、該整形レンズ系から出射した光束を偏向走査する光偏向手段と、該光偏向手段によって偏向された光束を被走査媒体に結像させる走査レンズ系とを備えた光走査装置において、前記光源と前記結像レンズ系は、光束の進行方向に調整可能、かつ前記整形レンズ系に含まれる少なくとも１つの球面レンズを走査方向と副走査方向の２つの方向へ調整可能としたことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
光源と、前記光源からの光束をコリメートする結像レンズ系と、該結像レンズ系から出射した光束の幅を変化させる機能を有しかつ少なくとも１枚の走査方向に曲率を有するレンズと、副走査方向に曲率を有するレンズを含む整形レンズ系と、該整形レンズ系から出射した光束を偏向走査する光偏向手段と、該光偏向手段によって偏向された光束を被走査媒体に結像させる走査レンズ系とを備えた光走査装置において、前記光源と前記結像レンズ系は、光束の進行方向に調整可能、かつ前記整形レンズ系に含まれる少なくとも１つの走査方向に曲率を有するレンズを走査方向へ少なくとも１つの副走査方向に曲率を有するレンズを副走査方向へ調整可能としたことを特徴とする光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザプリンタ等に用いられる光走査装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
図１１、図１２は、従来の半導体レーザ等の光源ホルダの一例を示す。図１１において、半導体レーザ２５が固定され、コリメートレンズ４１は半導体レーザ２５から射出されるレーザビームを通過させる筒状のレンズ保持体６５内に進退自在に配置されている。半導体レーザ２５に対するコリメートレンズ４１の位置決めを行ったら、接着剤流動溝６６から接着剤を注入しレンズ保持体６５内でコリメートレンズ４１を固定することで、半導体レーザ２５に対するコリメートレンズ４１の位置決めが完了する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図１２において、半導体レーザから出力されるレーザビームをコリメートレンズの光軸と一致させる調整と半導体レーザとコリメートレンズの間隔の調整とを簡単に行うものである。構成はコリメートレンズユニット９１にコリメートレンズ４１が固定されており、半導体レーザ２５を光軸方向に調整自在に配置されたＬＤ取付部材８１が、光軸と垂直な平面内で調整自在な状態でこのコリメートレンズユニット９１に取りつけている。この調整でレーザビームを光軸と一致させ、半導体レーザ２５とコリメートレンズ４１の間隔調整は、半導体レーザ２５と間隔部材９６を介して接触する調整ネジ８６を進退させることによって行うようになっている。
【０００４】
図３はさらに他の例を示す。図３において、半導体レーザなどの光源１は、半導体レーザ固定ネジ４によって半導体レーザホルダ３へ固定される。半導体レーザホルダ３には、通すネジの軸より十分大きい穴２があけてある。
【０００５】
図４は、従来の半導体レーザホルダとコリメータレンズホルダを示す図である。半導体レーザホルダ固定ネジ７は半導体レーザホルダ３の穴２をとおりコリメータレンズ１０を固定しているコリメータレンズホルダ５のねじ穴６へ入り、半導体レーザホルダ３とコリメータレンズホルダ５を一体化させる。この時半導体レーザホルダ３の穴２は大きいので光軸に垂直な平面内で自由にコリメータレンズホルダ５と半導体レーザホルダ３の位置を変化させ固定することができる。
【０００６】
図５は、走査光学系の走査方向のレンズ構成例を示す図である。半導体レーザなどの光源１から光束は発生し、コリメータレンズ１０で平行光にされる。このあと光束はシリンドリカルレンズ１１、球面レンズ１２を通って光偏向手段１３上へ導かれる。光偏向手段１３で偏向走査された光束はＦθレンズ１４を通って被走査媒体１５へ結像する。なお、シリンドリカルレンズ１１へ入る光束はシリンドリカルレンズ１１と球面レンズ１２によって、平行なビームを、幅の異なる平行なビームに変化させられる。そのため、コリメータレンズ１０の焦点距離をａ、シリンドリカルレンズ１１の焦点距離をｂ、球面レンズ１２の焦点距離をｃとしたときに、半導体レーザなどの光源１とコリメータレンズ１０の距離をａ、シリンドリカルレンズ１１と球面レンズ１２の距離をｂ＋ｃ、球面レンズ１２と光偏向手段１３の距離をｃとしている。
【０００７】
図６は走査光学系の副走査方向の構成例を示す図である。半導体レーザなどの光源１から光束は発生し、コリメータレンズ１０を通り、シリンドリカルレンズ１１を通過し、球面レンズ１２で光偏向手段１３に絞り込まれる。その後偏向走査された光束は、Ｆθレンズ１４によって、被走査媒体１５へ結像される。Ｆθレンズ１４は、光偏向手段１３の所定の場所へ所定の入射角度で導かれた場合に、走査全域にわたり小さなスポット径で走査できるような特性になっている。よって、半導体レーザなどの光源１から発生し、コリメータレンズ１０、シリンドリカルレンズ１１、球面レンズ１２を通ってくる光束を正確に目標の位置へ所定の入射角度で導く必要がある。図７はこれを示した図である。図７の直線１７と直線１８の交点へ所定の入射角度で到達させることが、Ｆθレンズ１４で、走査全域にわたり小さなスポット径で走査できるために必要なことである。所定の入射角度とは、Ｆθレンズによる走査の中央の光束と半導体レーザから光偏向手段の並びのなす角度である。
【０００８】
従来は、光偏向手段１３の所定の場所へ所定の入射角度で導くように、図３、図４のような構造で半導体レーザなどの光源１とコリメータレンズ１０の走査方向、副走査方向の位置を調整していた。
【特許文献１】
実開昭５９−１５１２０７号公報
【特許文献２】
特開平５−２９７３０３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
コリメータレンズ１０の焦点距離をａ、シリンドリカルレンズ１１の焦点距離をｂ、球面レンズ１２の焦点距離をｃ、光偏向手段１３の所定の場所の許容範囲を±ｄ、所定の入射角度とのずれの許容範囲を±θとする。このとき、半導体レーザなどの光源１の走査方向の許容範囲は（ａ＊ｃ＊ｔａｎθ）／ｂ、副走査方向の許容範囲はａｄ／ｃとなる。
【００１０】
例えばａ＝５ｍｍ、ｂ＝３０ｍｍ、ｃ＝１２０ｍｍ、ｄ＝±０．２ｍｍ、θ＝±０．０９５４９度とすると、半導体レーザなどの光源１の走査方向の許容調整範囲は±０．０３３ｍｍ、副走査方向の許容調整範囲は±０．００８３ｍｍとなる。この場合、特に副走査方向の調整範囲が小さいため調整が困難である。この調整が適正にできない場合、Ｆθレンズ１４で走査全域にわたり、小さなスポット径で走査できなくなってしまうので問題であった。また、半導体レーザなどの光源１とコリメータレンズ１０を保持、調整するための部品点数が多いため、調整後の温度変化や振動などで、半導体レーザなどの光源１とコリメータレンズ１０の位置関係がずれてしまう問題もあった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、光源と、前記光源からの光束をコリメートする結像レンズ系と、前記結像レンズ系から出射した光束の幅を変化させる機能を有しかつ少なくとも１枚の球面レンズを含む、もしくは、走査方向に曲率を有するレンズと、副走査方向に曲率を有するレンズを含む整形レンズ系と、前記整形レンズ系から出射した光束を偏向走査する光偏向手段と、前記光偏向手段によって偏向された光束を被走査媒体に結像させる走査レンズ系とを備えた光走査装置において、
前記光源と結像レンズ系は、光束の進行方向に調整可能とし、かつ整形レンズ系に含まれる少なくとも１つの球面レンズを、走査方向と副走査方向の２つの方向へ、もしくは、整形レンズ系に含まれる少なくとも１つの走査方向に曲率を有するレンズを走査方向へ、少なくとも１つの副走査方向に曲率を有するレンズを副走査方向へ調整可能にすることによって解決される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明を、実施例によって説明する。図１は本発明の全体図を示す。半導体レーザなどの光源１から発生した光束は、結像レンズ系であるコリメータレンズ１０で光束を平行光にされ、光束を整形し、かつ、光偏向手段１３へ導くための整形レンズ系であるシリンドリカルレンズ１１、球面レンズ１２をとおり、光偏向手段１３へ導かれる。このあと光偏向手段１３で偏向された光束は、被走査媒体１５の上に結像させる走査レンズ系であるＦθレンズ１４で、被走査媒体１５の上に結像される。このとき、整形レンズのひとつである球面レンズ１２を図２に示すような、走査方向、副走査方向へ調整できるレンズホルダ２２に実装する。レンズホルダ２２の内側には２つの押し付けバネ２１があり、これで球面レンズ１２を押し付け、また、ネジ２０でバネの反対方向から球面レンズ１２を押し付ける量を変化させることで走査方向、副走査方向への調整が可能である。コリメータレンズ１０の焦点距離をａ、シリンドリカルレンズ１１の焦点距離をｂ、球面レンズ１２の焦点距離をｃ光偏向手段１３の所定の場所の許容範囲を±ｄ、所定の入射角度とのずれの許容範囲を±θとする。このとき、球面レンズ１２の走査方向の許容範囲は±ｃ＊ｔａｎθ、副走査方向の許容範囲は±ｄとなる。例えばａ＝５ｍｍ、ｂ＝３０ｍｍ、ｃ＝１２０ｍｍ、ｄ＝±０．２ｍｍ、θ＝±０．０９５４９度とすると、球面レンズ１２の許容範囲は走査方向、副走査方向とも±０．２ｍｍとなる。走査方向は従来の６倍、副走査方向は従来の２４倍の許容範囲となる。よって、従来よりも許容調整範囲が広くなるため調整しやすい光走査装置となるので好ましい。
【００１３】
走査方向、副走査方向の位置を調整しない場合、半導体レーザなどの光源１とコリメータレンズ１０のずれは機械精度と半導体レーザ等の光源の外形と発光点との位置精度で決定する。機械精度の限界、および半導体レーザ等の光源の外形と発光点の位置精度はそれぞれ約±０．０５ｍｍである。前記のａ＝５ｍｍ、ｂ＝３０ｍｍ、ｃ＝１２０ｍｍ、の光学系の場合、走査方向は０．１＊３０／５から０．６ｍｍ、副走査方向は０．１＊１２０／５から２．４ｍｍ、光偏向手段１３の位置でずれてしまうことになる。この場合、許容量ｄおよびｃ＊ｔａｎθは±０．２ｍｍなので、スポット径が絞れないなどの影響が出る見込みである。本発明によれば、球面レンズ１２を走査方向に０．６ｍｍ、副走査方向に２．４ｍｍ調整すれば良いので、光束は光偏向手段１３の位置の最適な範囲に移動させることができる。
【００１４】
また本発明では、半導体レーザなどの光源１と、コリメータレンズ１０の走査方向、副走査方向の調整が不要となるため、光源部の部品点数を少なくできる。図８にその実施例を示す。従来は半導体レーザなどの光源ホルダ３とコリメータレンズホルダ５は２つの部品からなっていたが、本発明の場合光源ユニット２３として一体化できる。半導体レーザなどの光源１はネジ２０で、光源ユニット２３へ固定され、また、コリメータレンズ１０は光束の進行方向へ調整可能であり、ネジ２０で固定できる構造としている。これにより、従来問題となっていた、調整後の温度変化や振動などで、半導体レーザなどの光源１とコリメータレンズ１０の位置関係がずれてしまうという現象も小さくすることができる。
【００１５】
図９、図１０は、本発明の他の構成の光学系他への実施例を示す。図９が走査方向の図で、図１０が副走査方向の図である。この場合、３つのシリンドリカルレンズ３０、３１、３２からなる整形レンズ系を用いている。この場合、まず、走査方向に曲率を有する、シリンドリカルレンズ３０もしくはシリンドリカルレンズ３１の少なくとも１つを走査方向に調整、固定可能な構成とすれば良い。具体的には図２のような構成で、副走査方向調整機構を取り除いたもので良い。その他、副走査方向に曲率を有する、シリンドリカルレンズ３２を副走査方向に調整、固定可能な構成とすれば良い。具体的には図２のような構成で、走査方向調整機構を取り除いたもので良い。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、従来と異なり光軸調整感度の高いコリメータレンズを用いずに別の光軸調整感度の低いレンズを用いて光軸を調整するため、従来よりも短時間で高精度に光学系の調整を済ませることができる。また、半導体レーザなどの光源の光軸調整機構が不要であり、部品点数を減らすことができる。これによって、従来問題となっていた調整後の温度変化や振動などで、半導体レーザなどの光源とコリメータレンズの位置関係がずれるという現象も小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる光走査装置の全体図である。
【図２】レンズの調整機構を示す図である。
【図３】従来の半導体レーザ等の光源のホルダを示す図である。
【図４】従来の半導体レーザ等の光源のホルダとコリメータレンズホルダを示す図である。
【図５】走査方向の光学系構成の例を示す図である。
【図６】副走査方向の光学系構成の例を示す図である。
【図７】光偏向手段の所定の場所を示す図である。
【図８】本発明の光源とコリメータレンズの固定方法を示す図である。
【図９】走査方向の光学系構成の他の例を示す図である。
【図１０】副走査方向の光学系構成の他の例を示す図である。
【図１１】従来の半導体レーザ等の光源のホルダを示す図である。
【図１２】従来の半導体レーザ等の光源のホルダを示す図である。
【符号の説明】
１    半導体レーザなどの光源
２    穴
３    半導体レーザなどの光源ホルダ
４    半導体レーザなどの光源を固定するネジ
５    コリメータレンズホルダ
６    ネジ穴
７    半導体レーザホルダ固定ネジ
１０    コリメータレンズ
１１，３０，３１，３２    シリンドリカルレンズ
１２    球面レンズ
１３    光偏向手段
１４    Ｆθレンズ
１５    被走査媒体
１６    調整機構
１７，１８    直線
２０    ネジ
２１    おしつけバネ
２２    レンズホルダ
２３    光源ユニット
【図１】
2004258565.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2004258565.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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