JP2944085B2

JP2944085B2 - 光学ユニット

Info

Publication number: JP2944085B2
Application number: JP63112790A
Authority: JP
Inventors: 幹二和田; 達也江口; 勝也小田
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1988-05-10
Filing date: 1988-05-10
Publication date: 1999-08-30
Anticipated expiration: 2014-08-30
Also published as: JPH01282516A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、画像信号に応じてレーザー等の発光素子を
駆動して感光体上に潜像を形成するための光学ユニット
に関する。

（従来の技術）プリンタとして汎用されているレーザープリンタにお
いては、通常、半導体レーザーやポリゴンミラー等を含
む光学走査系がユニット化されて設置されている。この
種の光学ユニットにおいて、半導体レーザー素子は、外
部のイメージリーダーなどからの画像信号に応じてレー
ザービームを出射し、ポリゴンミラーは、レーザービー
ムを偏向させて、光学ユニットの外部に設置した感光体
ドラムを露光する。感光体ドラム上に形成された静電潜
像は電子写真法によって印字される。

第５図に示すように、上記光学ユニット（プリンタヘ
ッド）２は、例えばレーザープリンタ本体１内の上部に
設置される。第６図は、従来の光学ユニットの１例を示
す。プリントヘッド基台11上にプリントヘッドケース12
と半導体レーザー駆動回路用基板13とポリゴンミラー駆
動用の基板14が取り付けられる。プリントヘッドケース
12は、２つの凸部12a,12bを備えている。凸部12aの外側
には、半導体レーザー素子取付用の基板15が固定され
る。半導体レーザー素子（図示しない）から出射したレ
ーザービームは、凸部12aに設けた開口に取付けたコリ
メータレンズ16によって平行光に補正され、さらにシリ
ンドリカルレンズ17によってポリゴンミラー18の１つの
偏向面に集光される。偏向面に集光されたレーザービー
ムは、ポリゴンミラー18の回転に従って偏向され、光路
補正用のｆ−θレンズ19を通りミラー20で斜め下向きに
反射され、光学ユニットケース12の開口を通って外部へ
出ていく。一方、ポリゴンミラー18による偏向（走査）
の開始の同期信号を発生するための同期信号発生用の基
板22は、光学ユニット12の凸部12bに取り付けられる。
偏向の開始にあたり、ポリゴンミラー18から反射された
レーザービームは、ミラー21で反射され、基板22上のホ
トダイオード（図示せず）で検出される。

（発明が解決しようとする課題）従来のレーザープリンタの光学ユニットにおいては、
一般に、半導体レーザー素子、半導体レーザー駆動回路
用基板、同期信号検出素子および同期信号検出回路用基
板は、機構構成上で最も配置しやすい位置にそれぞれ配
置される。ポリゴンミラーから感光体までの光路長は、
ポリゴンミラーから同期検出用の光センサまでの光路長
とほぼ同じにする必要があるが、従来の光学ユニットは
大型であり、各回路を１つの基板に一体化することは、
光学的にも無理があった。

また、同期信号検出位置に光ファイバーの一端を設置
し、他端をプリンタ制御基板へ直接導き、制御基板に同
期信号検出回路を設けたものがある。この場合も、各回
路は別の基板に配置されている。

しかし、近年のプリント系の小型化およびレンズ性能
の向上により光学ユニットをコンパクトにすることが可
能になってきた。

各回路を基板に一体的に構成し光学ユニットに取付け
ることは、部品のコストを下げ、信頼性を向上するとい
う利点が生じる他、光学ユニットの小型化を容易にす
る。

本発明の目的は、コンパクトな光学ユニットを提供す
ることである。

（課題を解決するための手段）本発明に係る光学ユニットは、光ビームを放射する発
光素子と、前記発光素子から放射された光ビームを被走
査面に向けて偏向走査する偏向器と、偏向走査される光
ビームを直接受光し、被走査面での走査の同期のための
同期信号を検出する同期信号検出素子と、を有する光学
ユニットにおいて、発光素子と同期信号検出素子とを共
に保持した１つの基板を有し、発光素子から放射される
光ビームが同期信号検出素子の受光面に、光ビームの光
軸が受光面の法線に非平行の所定の角度をなして入射す
るとともに、前記発光素子から放射される光ビームの光
軸と前記受光面に入射する光ビームの光軸とが、非平行
の所定の角度をなすように同期信号検出素子が基板に保
持される。

好ましくは、前記偏向器から被走査面までの光路長
と、前記偏向器から前記受光素子までの光路長とは光学
的に同一である。

（作用）光学ユニットにおいて、受光素子と発光素子とを同じ
基板に保持し一体化する。これにより、光学ユニットの
信頼性がさらに向上し、光学ユニットがさらにコンパク
トにできる。

（実施例）以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

第１図は、本発明の実施例に係る光学ユニット100の
斜視図である。光学ユニットケース100内に、ポリゴン
ミラー102、シリンドリカルレンズ103、ｆ−θレンズ10
6、ミラー108、109および110（図示せず）が配置され
る。

光学ユニットケース101は、平面状底板部111と周囲の
壁部112とからなる。壁部112の上方は、図示しない平面
状蓋部により密閉される。壁部112は、光学ユニットケ
ース101をプリンタ本体に取付けるための取付用ブラケ
ット部113,113,…を備える。

光学ユニットケース101内では、ポリゴンミラー102か
らの反射光がｆ−θレンズ106を通ってミラー109で反射
されるようにポリゴンミラー102、ｆ−θレンズ106、ミ
ラー109を一列に配置する。ミラー109は、長方形であ
り、多角形状のポリゴンミラー102の回転に伴い長手方
向に偏向されるレーザービームを斜め下方に反射する。
この反射光は、光学ユニットケース101の底板部111に設
けたスリット114を通って、外側に出ていく。光学ユニ
ットケース101の壁部112は、これらの光学部品102,106,
109を収容できる形状を備える。

さらに、ポリゴンミラー102からミラー109への光路の
側方に、半導体レーザー素子（図示せず）201、コリメ
ータレンズ105、シリンドリカルレンズ103、ポリゴンミ
ラー102よりなるレーザービームの光路が設けられ、半
導体レーザー素子201の出射するレーザービームをポリ
ゴンミラー102の偏向面に集光して入射する。

このため、光学ユニットケース101の壁部112は、第１
図に右上側に示すように、平面部112aを備え、その外側
に基板104が取り付けられている。この基板104には、後
に説明するように、発光用の半導体レーザー素子（図示
せず）201と同期信号検出用のホトダイオード（受光素
子）203が取り付けられている。従って、レーザービー
ム露光に必要なすべての光電子部品201,203が同一基板1
04に取付けられている。基板上の部品201,203と光学ユ
ニットケース101の内部の光学部品との間で光学系を形
成するため、半導体レーザー素子201のビーム出射側と
ホトダイオード203のビーム入射側が、それぞれ、光学
ユニットケース101の平面部112aに開口した孔115,116を
とおって光学ユニットケース101の内部に面していて、
開口115には、コリメータレンズ105が取り付けられる。

同期信号検出のため、ミラー108が、ミラー109の走査
開始側端部の近傍に設けられ、さらに、ミラー108の反
射光を孔116へ反射するように、ミラー110（図示せず）
がミラー109の走査終了側端部の近傍に設けられる。

第２図に、光学ユニット100における光学系の作用を
示す。駆動信号に応じて半導体レーザー素子201から出
射されたレーザービームは、コリメータレンズ105とシ
リンドリカルレンズ103を通ってポリゴンミラー102の１
つの面に入射する。この面で反射されたビームは、ｆ−
θレンズ106を通ってミラー109で反射され、スリット11
4から光学ユニット100の外に出て、感光体ドラム202に
入射し、感光体ドラム202を露光する。ポリゴンミラー1
02の回転につれ、ポリゴンミラーの１つの面から反射さ
れるビームの出射方向が図に示すように変って感光体ド
ラム202を軸方向に走査する。この軸方向の走査の同期
をとるため走査開始時に、レーザービームは、ミラー10
8,110で反射され、開口116を通り、ホトダイオード203
に入射する。なお、光学系の配置に際し、ポリゴンミラ
ー102からホトダイオード203までの光路長がポリゴンミ
ラー102から感光体ドラム202への光路長にほぼ等しくな
るように、ミラー108,110、ホトダイオード203を配置す
る。従来は、半導体レーザー素子201の近傍に同期信号
検出素子を配置することは無理があった。しかし、近年
のプリント系（感光体ドラム202など）の小型化とレン
ズ性能の向上により、両光路長を等しく保ちつつ半導体
レーザー素子201と同期信号検出用ホトダイオード203を
近接して同一基板に配置することが可能になったのであ
る。

第３図は、基板104に構成された回路の図である。こ
の回路は、従来と同様な半導体レーザー駆動用回路と同
期信号検出用回路からなる他、電源回路を含むのが特徴
である。また、第４図は、各回路部品を取り付けた基板
104の斜視図を示す。

第３図の左上側の回路は、基板上の素子に＋5Vの定電
圧を供給する電源回路である。外部からコネクタ（第４
図参照）400を介して例えば＋12Vの電圧が供給され、電
圧は定電圧電源素子（たとえば３端子レギュレータ（78
05）（電圧仕様５±0.2V）301で安定化される。DC−Ｄ
コンバータなどの定電圧電源素子を用いてもよい。定電
圧電源素子301により＋5Vの電圧が供給される端子Ａ
は、図中の各端子Ａ′に、またGND端子Ｂは、図中の各
端子Ｂ′にそれぞれ接続されるが、第３図においては、
図面が繁雑になるのを避けるためこれらの接続線を省略
した。

基板104上に定電圧電源回路を設けたので、従来のよ
うにLCフィルタを取り付けなくても、電源ライン（＋12
V）から不用意なサージが基板104に侵入しても定電圧素
子301によって遮断される。従って、半導体レーザー素
子201が劣化することはない。また、レーザー光出力は
一定に保たれる。

また、プリンタ製造上においても、光学ユニット100
単体で基板104に外部の治具電源から電源を供給し、レ
ーザーの光出力を所定値に調整すれば、光学ユニット10
0をプリンタ本体（図示せず）に塔載し、プリンタ側か
ら電源を供給しても定電圧素子301により供給電圧は変
動しないので調整された光出力は所定値に維持される。

さらには、市場においても、何らかの要因（故障な
ど）によって光学ユニット100を交換する必要が生じた
場合に、既に光学ユニット100単体で調整され出荷され
たものに交換するだけで良くなり、市場における再調整
を行う手間が省けることになる。

第３図において、中央部は半導体レーザー素子201、
光量調整ボリューム320およびレーザー駆動IC300よりな
り、従来と同様なレーザー駆動用およびレーザー光量制
御用回路を構成する。半導体レーザー素子201は、レー
ザービームを外部に出射する半導体レーザーチップ310
の他に、半導体レーザーチップ310の発生する副レーザ
ービームの光量を検出するホトダイオード311を備え
る。半導体レーザー素子201の出力と電流との関係は温
度に著しく依存するので、ホトダイオード311を内部に
配置することにより自己発熱による出力低下を補正し出
力を安定化させるのである。

レーザー出力は、２つのトランジスタ306,307により
制御される。半導体レーザーチップ310のカソード端子
は、GND端子Ｂ′に接続され、他方の端子は、両トラン
ジスタ306,307のコレクタ端子に接続される。一方、両
トランジスタ306,307のプレート端子は、それぞれ、抵
抗を介して電源端子Ａ′に接続される。トランジスタ30
7は、画像信号ｄが高レベルのときに一定の電流を流
す。一方、他方のトランジスタ306には、画像信号ｄの
有無にかかわらず、常に電流を流しておく。トランジス
タ307のみで半導体レーザーチップ306に流す電流を０か
らスイッチングさせたのでは、光出力の過渡特性のため
光出力の応答性が劣化するためである。なお、トランジ
スタ306のみが電流を流すときは、感光体202に画像を描
画するには足りない低レベルの発光状態になるように設
定されている。

さらに、レーザー光出力を一定にする制御は、トラン
ジスタ306を流れる電流をホトダイオード311の受光量に
対応して増減することにより行う。ホトダイオード311
のカソード端子は、光量調整用ボリューム320を介して
電源端子Ａ′に接続され、また、オペアンプ302の＋入
力端子に接続される。一方、他方の端子はGND端子Ｂ′
に接続される。そして、ホトダイオード311の検出信号
は、オペアンプ302で増幅された後、アナログスイッチ3
03、CR回路304、オペアンプ305よりなるサンプルホール
ド回路を経てトランジスタ306のベースに印加される。
従って、アナログスイッチ303が閉じているとき、レー
ザー光出力が一定になるようにトランジスタ306を流れ
る電流が制御される。なお、電流量の基準は、ホトダイ
オード311に直列に接続される光量調整ボリューム320に
より調整される。また、アナログスイッチ303は、画像
記録領域外でサンプルホールド信号により閉じ光出力を
一定にし、画像記録領域内で開いて電流を一定にして、
画像記録領域で画像を記録するが、サンプル周期が短い
ので光出力は一定に保たれる。

第３図において右下側に示される同期信号検出回路に
おいて、ホトダイオード203の検出信号は、コンパレー
タ330に入力され、コンパレータ330の出力電圧が同期信
号としてプリンタ制御系に出力される。

定電圧電源素子を含む電源回路は、必ずしも半導体レ
ーザー駆動回路と実質的に一体化して同一基板104に組
み込む必要はないが、同一基板に組込むことにより、小
型化でき、かつ、低コスト化できる。さらに、光学ユニ
ットケース101に平面部112aを設け、この基板104を光学
ユニットケース101に実質的に一体化することにより、
光学ユニットの小型化に役立つ。

（発明の効果）各回路を基板に一体化するので、コストダウンが可能
になり、信頼性が向上する。さらに、基板を光学部品を
含む光学ユニットケースと実質的に一体化することによ
り、光学ユニットが小型化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、光学ユニットの斜視図である。第２図は、光学系の斜視図である。第３図は、基板に構成された回路の図である。第４図は、基板の斜視図である。第５図は、従来のプリンタの斜視図である。第６図は、従来の光学ユニットの斜視図である。 100……光学ユニット、 101……光学ユニットケース、 102……ポリゴンミラー、104……基板、 112a……平面部、115,116……開口、 203……同期信号検出素子、 201……半導体レーザー素子（発光素子）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者江口達也大阪府大阪市東区安土町２丁目30番地大阪国際ビルミノルタカメラ株式会社内 (72)発明者小田勝也大阪府大阪市東区安土町２丁目30番地大阪国際ビルミノルタカメラ株式会社内 (56)参考文献特開昭62−38657（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−172014（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−215227（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−261714（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−255314（ＪＰ，Ａ) 実開昭59−123826（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光ビームを放射する発光素子と、前記発光素子から放射された光ビームを被走査面に向け
て偏向走査する偏向器と、偏向走査される光ビームを直接受光し、被走査面での走
査の同期のための同期信号を検出する同期信号検出素子
と、を有する光学ユニットにおいて、発光素子と同期信号検出素子とを共に保持した１つの基
板を有し、発光素子から放射される光ビームが同期信号検出素子の
受光面に、光ビームの光軸が受光面の法線に非平行の所
定の角度をなして入射するとともに、前記発行素子から
放射される光ビームの光軸と前記受光面に入射する光ビ
ームの光軸とが、非平行の所定の角度をなすように同期
信号検出素子が基板に保持されることを特徴とする光学
ユニット。
【請求項２】前記偏向器から被走査面までの光路長と、
前記偏向器から前記受光素子までの光路長とは光学的に
同一であることを特徴とする請求項１記載の光学ユニッ
ト。