JPH10206770A

JPH10206770A - 光偏向走査装置

Info

Publication number: JPH10206770A
Application number: JP2318497A
Authority: JP
Inventors: Shin Mogi; 伸茂木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-01-22
Filing date: 1997-01-22
Publication date: 1998-08-07

Abstract

(57)【要約】【課題】光偏向走査装置の部品点数を減らし製造コス
トを下げる。【解決手段】光学箱２１の一部に側壁２１ａ〜２１ｄ
を有するレーザー収容室３１を設け、半導体レーザーチ
ップ３５を備えたレーザー回路基板３２をレーザー収容
室３１に配置する。レーザーチップ３５から出射したレ
ーザー光L1の進行方向にコリメータレンズ２３を配置
し、コリメータレンズ２３を透過したレーザー光L2の進
行方向にシリンドリカレンズ２４とポリゴンミラー２５
を配置し、ポリゴンミラー２５を駆動モータ２６により
駆動する。レーザー回路基板３２は基台３３上に方向Ｘ
と方向Ｙに微動自在に設け、位置決め後にねじ３４によ
り固定する。コリメータレンズ２３は絞り部４１を有す
るレーザー収容室３１の前壁２１ａに方向Ｚに微動自在
に設け、位置決め後に固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザープリンタ
やデジタル複写機等の電子写真方式の画像形成に使用さ
れる光偏向走査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の光偏向走査装置では、例
えば図８に示すように光学箱１の所定位置にレーザーユ
ニット２が取り付けられており、レーザーユニット２か
ら出射されたレーザー光の進行方向には、シリンドリカ
ルレンズ３とポリゴンミラー４が順次に配置され、ポリ
ゴンミラー４は駆動モータ５に支持されている。ポリゴ
ンミラー４により偏向された大部分のレーザー光の進行
方向には、結像レンズ６と折返しミラー７が順次に配置
されている。折返しミラー７で折り返され、光学箱１の
窓部１ａを通過したレーザー光の進行方向には、図示し
ない感光体ドラムが配置されている。また、ポリゴンミ
ラー４により偏向された一部のレーザー光の進行方向に
は光検出ミラー８が配置され、光検出ミラー８の反射方
向には光検出センサ９が配置されている。これらの部材
２〜９は、光学箱１に図示しない規準ピン等により寸法
公差内に位置決め固定されている。

【０００３】この際に、ポリゴンミラー４のミラー面４
ａにはシリンドリカルレンズ３によって線像が形成さ
れ、ポリゴンミラー４のミラー面４ａと感光体ドラムの
表面とは共役とされることにより、ミラー面４ａの傾斜
誤差による位置ずれが補正されるようになっている。ま
た、ポリゴンミラー４からのレーザー光は、結像レンズ
６によって感光体ドラムの幅内に絞り込まれ、感光体ド
ラムにはポリゴンミラー４の回転による主走査と、感光
体ドラムの回転による副走査とが行われながら静電潜像
が形成されるようになっている。更に、感光体ドラムに
書き込みを開始する位置ずれは、光検出センサ９からの
信号により補正されるようになっている。

【０００４】そして、上述のレーザーユニット２は図９
に示すように構成されており、発光点１１を有する金属
パッケージ型の半導体レーザー素子１２は、金属製の基
台１３にレーザー回路基板１４と共に取り付けられてい
る。基台１３のレーザー回路基板１４の反対側にはホル
ダ１５が取り付けられており、ホルダ１５の孔１５ａに
はレンズ枠１６が嵌合されている。レンズ枠１６の内部
ではコリメータレンズ１７が押さえ環１８により押さえ
られている。レンズ枠１６はホルダ１５に滴下口１５ｂ
から滴下された接着剤により固定され、ホルダ１５は基
台１３にねじ１９により固定されている。

【０００５】このようなレーザーユニット２を組み立て
る際には、レーザー光を発光点１１から出射させなが
ら、発光点１１の光軸とコリメータレンズ１７の光軸を
一致させるように基台１３とホルダ１５を相対的に方向
Ｙ−Ｙ’と方向Ｚ−Ｚ’に調整し、光軸を一致させたと
ころでねじ１９を締め付ける。次に、コリメータレンズ
１７を透過したレーザー光を平行光にするように、レン
ズ枠１６を光軸方向つまり方向Ｘ−Ｘ’に移動させ、発
光点１１に対するピントが合ったところで接着剤を滴下
口１５ｂから滴下し、ホルダ１５にレンズ枠１６を固定
する。

【０００６】一方、この種の光偏向走査装置が取り付け
られる画像形成装置には、感光体ドラムやトナー内蔵カ
ートリッジを着脱するため、或いは紙づまりを解消する
ためにカバーが設けられている。また、画像形成装置に
はカバーを開閉した際にレーザー光が外部に漏れること
を機械的に防止するため、図示しないシャッタが設けら
れている。このシャッタは例えば折返しミラー７の近傍
の窓部１ａの外側、或いはコリメータレンズ１７とポリ
ゴンミラー４の間に設置されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来例には次のような問題点がある。 (1) レーザーユニット２は基台１３、ホルダ１５、レン
ズ枠１６等の鏡筒部材を必要とするため、部品点数が多
く製造コストが高い。 (2) 汎用の金属パッケージ型の半導体レーザー素子１２
を使用するので、部品点数が多く製造コストが高い。 (3) シャッタを光学箱１の窓部１ａの外側に設置した場
合には、大型になり製造コストが高くなる。 (4) シャッタをコリメータレンズ１７とポリゴンミラー
４の間に設置した場合には、レーザー光に反射や散乱に
よるフレアが発生する。

【０００８】本発明の第１の目的は、部品点数を削減し
製造コストを低減した光偏向走査装置を提供することに
ある。

【０００９】また第２の目的は、金属パッケージ型の半
導体レーザー素子を使用しない光偏向走査装置を提供す
ることにある。

【００１０】更に、第３の目的は、そしてシャッタによ
るフレアを防止し得る小型で安価な光偏向走査装置を提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る光偏向走査装置は、レーザー光を出射す
るレーザー素子と、該レーザー素子を備えたレーザー回
路基板と、前記レーザー素子からのレーザー光を平行光
に変換するコリメータレンズと、該コリメータレンズか
らのレーザー光を偏向する偏向器と、該偏向器からのレ
ーザー光を感光体に結像させる結像レンズとを光学箱に
具備し、該光学箱にカバーを被せた光偏向走査装置にお
いて、前記レーザー回路基板を前記光学箱の一部に取り
付け、前記コリメータレンズを前記光学箱の他部に取り
付けたことを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明を図１〜図７に図示の実施
例に基づいて詳細に説明する。図１は実施例の要部断面
図、図２は要部斜視図であり、光学箱２１の所定位置に
はレーザーユニット２２が配置され、レーザーユニット
２２から出射されたレーザー光L1の光軸方向にはレーザ
ー光L1を平行光に変換するコリメータレンズ２３と、コ
リメータレンズ２３を透過したレーザー光L2を線状に集
光するシリンドリカルレンズ２４と、シリンドリカルレ
ンズ２４により集光されたレーザー光L2を偏向するポリ
ゴンミラー２５とが順次に配置され、ポリゴンミラー２
５は駆動モータ２６に支持され、高速で回転駆動される
ようになっている。

【００１３】ポリゴンミラー２５により偏向走査された
レーザー光L2の進行方向には、図示しない結像レンズ、
折返しミラー等が配置されると共に、走査開始位置のず
れを補正する信号を得るための光検出ミラー、光検出セ
ンサ等が配置されている。そして、光学箱２１には図示
しないカバーが被せられ、レーザー光L1、L2が外部へ漏
れることや、塵埃が内部に侵入することが防止されてい
る。

【００１４】ここで、光学箱２１は例えばガラス繊維入
りの合成樹脂材料により成形され、光学箱２１にはレー
ザーユニット２２の側方を囲む側壁２１ａ〜２１ｄを有
するレーザー収容室３１が設けられている。レーザーユ
ニット２２のレーザー回路基板３２は、光学箱２１に一
体に形成された例えば４個の基台３３に方向Ｘと方向Ｙ
に微動自在に載置され、方向Ｘと方向Ｙの位置が調整さ
れた後に固定ねじ３４により基台３３に固定されてい
る。

【００１５】レーザー回路基板３２の上面には、図示し
ない発光点を有しレーザー光L1を発散光として出射する
半導体レーザーチップ３５と、レーザーチップ３５の背
面光を受光するモニタ用のフォトダイオード３６と、レ
ーザーチップ３５を駆動する駆動用ＩＣ３７と、図示し
ない抵抗等とが設けられている。そして、レーザー回路
基板３２にはケーブル３８がコネクタ３９を介して接続
され、電源電圧や画像信号が供給されるようになってい
る。

【００１６】また、コリメータレンズ２３はレーザー収
容室３１の前壁２１ａに形成された凹陥部４０に取り付
けられている。凹陥部４０の底壁には絞り部４１が形成
され、レーザー光L2の形状つまり断面方向の大きさが決
定されるようになっている。コリメータレンズ２３は凹
陥部４０に方向Ｚに微動自在に配置され、方向Ｚに位置
決めされた後に例えば紫外線硬化接着剤により前壁２１
ａに固定されている。レーザーチップ３５はコリメータ
レンズ２３側のレーザー回路基板３２に、ハンダ等によ
り固定されている。この際に、コリメータレンズ２３や
レーザーチップ３５は、図示しない画像形成装置に対し
てもμｍ単位の高い精度で位置決めされている。

【００１７】レーザーユニット２２やコリメータレンズ
２３の位置決めに際しては、レーザーチップ３５から出
射され、絞り部４１で整形され、コリメータレンズ２３
により平行光に変換されたレーザー光L2が使用される。
このレーザー光L2は図示しないＣＣＤセンサ等の光セン
サにより監視されるか、ポリゴンミラー２５で偏向され
結像レンズを通過した後に光センサで監視されるか、或
いはポリゴンミラー２５が一時的に取り外され、他の監
視系により監視される。そして、レーザー回路基板２５
が方向Ｘに移動されることにより、コリメータレンズ２
３とレーザーチップ３５の間隔つまりピントが調整さ
れ、レーザー回路基板２５が方向Ｙに移動されることに
より、書込み走査方向つまり主走査方向の光軸が調整さ
れる。また、コリメータレンズ２３が方向Ｚへ移動され
ることにより、書込み走査方向に垂直な方向つまり副走
査方向の光軸が調整される。

【００１８】このような構成により、レーザーチップ３
５から発散したレーザー光L1は、絞り部４１により形状
が決定され、コリメータレンズ２３により平行なレーザ
ー光L2に変換される。コリメータレンズ２３を透過した
レーザー光L2は、シリンドリカルレンズ２４により線状
に集光され、ポリゴンミラー２５に入射する。ポリゴン
ミラー２５は駆動モータ２６により回転駆動され、ポリ
ゴンミラー２５に入射したレーザー光L2は偏向走査さ
れ、結像レンズ、折返しミラーを透過して感光体ドラム
に結像する。このとき、ポリゴンミラー２５により偏向
された一部のレーザー光L2が図示しない光検出センサに
より検出され、感光体ドラムにおける書き込み開始位置
のずれが補正される。

【００１９】この第１の実施例では、レーザーチップ３
５を有するレーザーユニット２２を光学箱２１のレーザ
ー収容室３１に設け、コリメータレンズ２３をレーザー
収容室３１の前壁２１ａに設けたので、従来のレーザー
ユニットに必要とされた基台、ホルダ、レンズ枠等の鏡
筒部材を省略することができ、部品点数を削減し製造コ
ストを低減することが可能となる。また、従来の金属パ
ッケージを持つ半導体レーザー素子を使用しないので、
従来では必要とされた金属パッケージに付属する通電端
子の向きや、レーザー光の出射方向が大幅に規制する必
要がなくなると共に、通電端子が曲げられたり全体を保
持する保持部材を不要とし、製造コストの低減が可能と
なる。そして、レーザーチップ３５を側壁２１ａ〜２１
ｄとカバーにより密閉したので、レーザー光L1がフレア
となって結像レンズや感光体ドラムに漏出することを防
止できる。

【００２０】図３は第２の実施例の要部斜視図、図４は
部分断面図であり、レーザーユニット２２’のレーザー
チップ３５は、レーザー回路基板３２にサブマウント５
１を介して固定されている。レーザーチップ３５には、
開口５２ａを有し断面コ字状のキャップ５２が被せられ
ている。キャップ５２は例えば合成樹脂材料により成形
され、フォトダイオード３６はキャップ５２の内面の傾
斜した奥壁に取り付けられている。そして、キャップ５
２の前部の開口５２ａはガラス５３により塞がれ、キャ
ップ５２の内部には窒素等の不活性ガス５４が充填され
ている。

【００２１】この際に、サブマウント５１はシリコンや
種々の金属により、表面の凹凸等が少なくレーザーチッ
プ３５を容易に位置決めできるように形成されている。
また、ガラス５３は透明な合成樹脂材料により薄板状に
形成され、温度変化に伴う屈折によるピント変化するこ
とが防止されている。そして、キャップ５２をレーザー
回路基板３２に取り付ける際には、不活性ガスの雰囲気
の中で位置決めした後に接着剤等により固着される。

【００２２】この第２の実施例では、第１の実施例と同
様な効果を得ることができる上に、レーザーチップ３５
やフォトダイオード３６をキャップ５２とガラス５３に
より密閉したので、レーザーチップ３５やフォトダイオ
ード３６が塵埃により劣化することを防止できる。ま
た、キャップ５２内に窒素ガス５４を充填したので、露
出したアルミニウム等の金属電極を有するレーザーチッ
プ３５やフォトダイオード３６が、湿度により劣化する
ことを防止できる。更に、窒素ガス５４に換えて湿度を
低く押さえた乾燥空気であってもほぼ同様の防湿効果が
期待できる。また、キャップ５２を極めて簡素な構造に
成形できるため、従来例の金属パッケージ型の半導体レ
ーザー素子を使用する場合と比較しても、部品点数を削
減でき、コストを低減することが可能となる。更に、キ
ャップ５２によりレーザー光L1のフレアをより確実に防
止できる。なお、レーザーチップ３５やフォトダイオー
ド３６はキャップ５２に埋設されたわけでないので、そ
れらに機械的ストレスや光学的な屈折が発生することは
ない。

【００２３】図５は第２の実施例によるキャップ５２の
変形例であり、キャップ５５の開口５５ａはガラス５３
により塞がれ、キャップ５５の内面は反射面５５ｂとさ
れ、フォトダイオード３６はレーザー回路基板３２に上
向きに設けられている。キャップ５５は例えば白色とさ
れ、反射面５５ｂは例えば円弧状とされている。

【００２４】この変形例ではフォトダイオード３６を上
向きに設置したので、レーザーチップ３５を他の電気部
品と共にワイヤーボンドやハンダ付け等により固定する
ことができ、組立作業性を向上させることができる。ま
た、キャップ５５を白色としその反射面５５ｂを円弧状
としたので、反射面５５ｂの集光率を向上させてフォト
ダイオード３６の検知光量を増大させることができる。

【００２５】図６は上述のキャップ５２の他の変形例で
あり、キャップ５６の開口５６ａはガラス５３により塞
がれ、キャップ５６の下部にはつば部５６ｂが設けられ
ている。つば部５６ｂは透明樹脂により成形されてい
る。この変形例では、レーザー回路基板３２とつば部５
６ｂの間に紫外線硬化接着剤を塗布してキャップ５６を
位置決めし、その後に紫外光を照射して固着することが
可能となる。また、キャップ５６を位置決めした後に紫
外光により固着できるので、接着時間の短縮や組付作業
性の向上が可能となる。

【００２６】図７は第３の実施例の要部断面図であり、
光学箱２１のレーザー収容室３１には第２の実施例と同
様なレーザーユニット２２’が配置され、コリメータレ
ンズ２３とレーザーチップ３５の間には、シャッタ５７
がレーザーチップ３５に可能な限り接近させて設けられ
ている。シャッタ５７は方向Ａに移動自在とされ、画像
形成装置のトナー内蔵カートリッジの交換や紙づまりの
処理等の際に開閉する図示しない外装カバーに機械的に
連結され、外装カバーの開閉に従動するようになってい
る。即ち、外装カバーが開かれた際には、レーザーユニ
ット２２’への通電が停止される上に、シャッタ５７が
光路内に移動してレーザーチップ３５からのレーザー光
L1を遮ぎる。一方、外装カバーを閉じた際には、シャッ
タ５７は光路外に移動してレーザー光L1を支障なく進行
させる。

【００２７】この第３の実施例は、第２の実施例と同様
な効果を得ることができる上に、シャッタ５７をレーザ
ーチップ３５に可能な限り近設できるので、レーザー光
L1の進行を確実に遮光することができると共に、装置の
小型化が可能となる。

【００２８】なお、上述の第１〜第３の実施例におい
て、コリメータレンズ２３を紫外線硬化接着剤により固
定したが、他種の接着剤やねじ等により固定することも
できる。また、レーザー回路基板３２をねじ２６により
固定したが、光学箱２１の一部を用いて方向Ｘ、Ｙ、Ｚ
に移動可能かつ分離自在に固着すれば、ねじ２６に代え
て接着剤により接着することも可能である。そして、絞
り部４１に代えて別体の絞りをコリメータレンズ２３と
共に方向Ｚに微動可能に設けることができるが、この場
合には、絞りからレーザー光L1を漏出させないように設
ける必要がある。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る光偏向
走査装置は、半導体レーザー素子を有するレーザー回路
基板を光学箱の一部に取り付け、コリメータレンズを光
学箱の他部に取り付けたので、従来の基台、ホルダ、レ
ンズ枠等の鏡筒部材を不必要とし、部品点数を削減でき
製造コストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の要部断面図である。

【図２】要部斜視図である。

【図３】第２の実施例の要部斜視図である。

【図４】部分断面図である。

【図５】キャップの変形例の断面図である。

【図６】キャップの他の変形例の断面図である。

【図７】第３の実施例の要部断面図である。

【図８】従来例の斜視図である。

【図９】従来例のレーザーユニットの断面図である。

【符号の説明】

２１光学箱２１ａ〜２１ｄ側壁２２、２２’ レーザーユニット２３コリメータレンズ２５ポリゴンミラー２６駆動モータ３１レーザー収容室３２レーザー回路基板３５半導体レーザーチップ３６フォトダイオード５２、５５、５６キャップ５４不活性ガス５５ｂ反射面５７シャッタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザー光を出射するレーザー素子と、
該レーザー素子を備えたレーザー回路基板と、前記レー
ザー素子からのレーザー光を平行光に変換するコリメー
タレンズと、該コリメータレンズからのレーザー光を偏
向する偏向器と、該偏向器からのレーザー光を感光体に
結像させる結像レンズとを光学箱に具備し、該光学箱に
カバーを被せた光偏向走査装置において、前記レーザー
回路基板を前記光学箱の一部に取り付け、前記コリメー
タレンズを前記光学箱の他部に取り付けたことを特徴と
する光偏向走査装置。
【請求項２】前記レーザー素子を前記レーザー回路基
板に直接固定した請求項１に記載の光偏向走査装置。
【請求項３】前記レーザー素子の周囲を前記光学箱に
一体に形成した側壁により囲んだ請求項１又は２に記載
の光偏向走査装置。
【請求項４】前記レーザー回路基板をピント方向及び
前記偏向器の走査方向である主走査方向に調整可能とす
ると共に、前記コリメータレンズを前記主走査方向に直
角な方向である副走査方向に調整可能とした請求項１〜
３のうちの何れか１つの請求項に記載の光偏向走査装
置。
【請求項５】前記レーザー素子からのレーザー光を透
過させる部分を有するキャップにより前記レーザー素子
を覆った請求項１〜４のうちの何れか１つの請求項に記
載の光偏向走査装置。
【請求項６】前記キャップの内部に不活性ガス又は乾
燥空気を充填した請求項５に記載の光偏向走査装置。
【請求項７】前記キャップの内部にモニタ用のフォト
ダイオードを配置した請求項５又は６に記載の光偏向走
査装置。
【請求項８】前記フォトダイオードを前記キャップの
壁面に設けた請求項７に記載の光偏向走査装置。
【請求項９】前記キャップにはレーザー光を前記フォ
トダイオードに反射する反射面を設けた請求項７に記載
の光偏向走査装置。
【請求項１０】前記レーザー素子と前記コリメータレ
ンズの間には前記レーザー素子からのレーザー光を遮る
シャッタを設けた請求項１〜９のうちの何れか１つの請
求項に記載の光偏向走査装置。