JPH0353215A - 射出光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業状の利用分野Ｊ 本発明は，画像信号により変調されたレーザービームを
記録媒体上に走査して画像を記録する装置などに用いら
れるレーザービームコリメータユニットや半導体レーザ
ーを用いた光ディスク用のピックアップユニットなどの
射出光学装置に関する． 〔従来の技術］ 近年、レーザービームを走査して画像の記録を行なうレ
ーザービームプリンタ等の記録装置が広く使用されてい
る． 以下，従来の画像記録装置に用いられているレーザー走
査装置について第１４図に沿って説明する． 第１４図の概略構成図において．４１は半導体レーザー
，４２はコリメーターレンズ、４３は偏向器であるポリ
ゴンミラー、４４は結像光学系、４５は２［ｌ！録媒体
である感光ドラムであり，画像信号により変調された半
導体レーザー４ｌからのビームはコ・リメーターレンズ
４２により平行光とされ、偏向器４３により偏向されて
結像レンズ４４によって記録媒体４５上に結像して走査
される． ここにおいて、半導体レーザー４１の光導波路のＩＩＩ
造は第１５図に示す如くなっており、レーザービームの
出射パターンは方向性（すなわち横方向分布より縦方向
分布の方が長い）を持っている．従って、汎用の半導体
レーザー４ｌの出射パターンは楕円錘状に広がり、そし
てレーザービームの広がり角にはバラツキがある． よって、第１４図に示す如き構成のレーザービームプリ
ンタに、何の工夫もなしにこうした半導体レーザーを光
源として用いると、光ビームの広がり角度のバラッキに
より結像スポットの大きさもバラッキを有することにな
るので、これを防ぐべくコリメーターレンズ４２の後に
ビーム整形用の開口４８を設けている． 上記の如き従来の構成において、開口４８は第ｌ６図に
示す様に、楕円断面形状の光ビームの横方向光量分布（
楕円の短径方向）の半値幅以下の円形開口とするのが一
般的である． ［発明が解決しようとする課題］ しかし乍ら、こうした従来構成では、円形開口４８が第
ｌ６図（ｂ）から分かる様にビームの縦方向分布（楕円
の長径方向）のがなりの部分を遮蔽することになり，光
ビームの光量ロスは相当なものとなる． こうした光量ロスは、特に高速印字出力が要求されるレ
ーザービームプリンタなどで問題となる。すなわち、光
ビームの走査スピードが速くなり、感光体ドラムの感度
に限界がある場合、半導体レーザーの光量を上げる必要
があるが、量産の半導体レーザーの定格出力値は５ｍＷ
であるのでこれには限界がある．よって、半導体レーザ
ーからのビームの光量ロスは出来る限り少なくするのが
望ましいのである． 他方，光量ロスを少なくする為に円形開口４８の開口径
を光ビームの縦方向分布（楕円の長径方向）の径よりも
大きくすると、光量のロスは確かに抑えられるが，感光
ドラム４５上で所定のビームスポット径に収める為には
、光ビームの横方向分布の広がり角のバラツキが開口で
は補正出来なくなっているのでこのベラツキを厳しく制
限しなければならなくなる．こうしたことは，前述した
様に、仲々困難であり、そもそも開口を設けた意義が半
減されてしまう． 更に，第１７図で示す様に，半導体レーザー４１の取り
付け角度が光ビームの主走査方向に対してバラックと，
結像スポット径も第１７図（ａ）の如く傾き，製品毎に
、走査ラインの太さ（ｄやａｃｏｓθで示す）のバラツ
キが生じて問題になる。

従一）で．本発明の目的は、上記課題を解決すべく、光
量ロスを抑えつつ光源からの光束の広がり角度のバラツ
キによる結像スポット径の大きさのバラツキをなくした
射出光？装置を提供することにある。

また、更に射出ビームの回転位相を制御出来る様にした
射出光学装置を提供することち本発明の目的である． ［３題を解決する為の千段ｊ 上記目的を達成する為の本発明では、半導体レーザーな
どの光源とこの光源からのビームを平行光ビームとする
光学系を有する射出光学装置において，光源による射出
ビームの略半値幅に対応する開口が設けられ、光源によ
る射出ビームの広がり角度分布のバラツキによる被照射
体上のスポット径の大きさのバラツキを規制している． 開口が設けられる個所としては種々あり得て、コリメー
ターレンズ上に直接設けたり、鏡筒や、コリメーターレ
ンズを鏡簡内に固定する押え■＝などに設けられたりす
る。

［作用】 本発明の構成では、半導体レ・−ザーなどの光源のファ
ーフィールドパターン（広がり角度分布）の略半値幅に
対応する開口で射出ビームの広がり角度分布のバラツキ
を規制しているので、光量ロスを抑えると共に、被照射
体上の結像スポット径の大きさのバラツキを開口の精度
で規制することを可能にしている［実施例】 第１図は本発明の第１実施例を示す．このレーザー射出
装置の概略構成図において、ｌは半導体レーザー、２は
コリメーターレンズ，３は平導体レーザー１を支持する
基台、４は半導体レーザー１を基台３に固定するバネ、
５はコリメーターレンズ２を支持する鏡筒、６は鏡筒５
を支持するホルダー，７は走査光学装置の一部である． バネ４はネジ１０によって基台３に固定され，バネ４の
爪４ａに半導体レーザーｌの位置決め溝１ａが係合する
ことで該レーザーの位相が決定される．固定バネ４゛の
位相は基台３に設けられた位置決めピン３ａで決定され
る． コリメーターレンズ２と半導体レーザーｌはビントｍ整
が必要である為，鏡筒５はホルダー６の内部で光軸方向
（Ｚ方向）に移動可能であり，調整後、鏡筒５はホルダ
ー６に対して接着剤によって固定されるｓ６ａはこの接
着剤の注大穴である．また，コリメーターレンズ２と半
導体レーザーｌは，光軸同志の合わせ込みの調整が必要
であり、その為に基台３とホルダー６はｘＹ面内で移動
可能であり、ａ整後、基台３とボルダー６はネジ１３で
固定される． コリメーターレンズ２の光ビーム射出側には、真空Ｍｌ
により開口ｌ４が形成されている．開口ｌ４は半導体レ
ーザー１に対して位相を決めなければならないので、コ
リメーターレンズ２の形状はレンズ２の非有効領域がＤ
字型にカットされている．そして、鏡筒５にもコリメー
ターレンズ２のＤ字型と嵌合するＤ字型の穴が形成され
て、コリメーターレンズ２との間で位相決めが行なわれ
、結局、開口１４と半導体レーザーｌとの間の位相決め
が行なわれる様になっている． 更に、レーザー射出装置２０を走査光学装置７に固定す
る為に、基台３とホルダー６には、夫々，貫通穴３ｂ，
６ｂが設けられている．これらの穴３ｂ．６ｂを固定ネ
ジｌ５が通り更に走査光学装置７に螺入されることで、
レーザー射出装置２０が走査光学装置７に固定される． レーザー射出装置２０の位置決めは、位置決めビンｌ６
がホルダー６の穴６ｃと基台３の穴３Ｃに嵌合されるこ
とで行なわれる．以上の瞬成の第１実施例において，開
口ｌ４と半導体レーザーｌどの位相決めは、コリメータ
ーレンズの調整ジグ（不図示）によって行なわれる．即
ち、レーザー射出装置ｌをコリメーターレンズのＡ整ジ
グに固定するには、射出装置ｌの貫通穴３ｂ．・６ｂに
ネジを通して固定する。位置決めは、コリメーターレン
ズの調整ジグに設けられた位置決めビンとホルダー６の
穴６ｃによって行なわれる。

以上により、半導体レーザー１が既にホルダー６に対し
て位相決めされているので、該レーザーｌはコリメータ
ーレンズの調整ジグに対して位相が決められる． 一方，開口ｌ４のコリメーターレンズの調整ジグに対す
る位相決めは次の様に行なわれる．コリメーターレンズ
２のピント調整は、鏡筒５を光軸方向に調整ジグのアク
チュエーターによって移動することで行なわれるが，こ
のアクチュエーターのＭ筒５とのアタッチメント部に、
鏡筒５の溝５ａの形状と嵌合する突起を設けることで，
開口ｌ４のコリメーターレンズの調撃ジグに対する位相
が決められる。

以上により，コリメーターレンズの調整ジグを媒介とし
て半導体レーザーｌと開口ｌ４の位相が決定されること
になる． 上記間口ｌ４は、第２図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）に示す
様に、半導体レーザー１のファーフィールドパターン（
広がり角度分布）の略半｛ｄｉ幅以内に対応する方形ス
リット状、丸長穴状、楕円状の形状を有し、これにより
光量ロスを抑えつつ上記広がり角度のバラツキによる被
照射体上の結像スポット径の大きさのバラッキが開口１
４の精度で規制されることになる． 上記実施例では、蒸着で開口ｌ４を形成していたが，第
３図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）で示す様な他の方法でも形
成され得る．即ち、第３図（ａ）では，開口ｌ４を、ガ
ラスレンズ２の面の中央部を研磨によって仕上げること
で形成し，その外側を地肌面のままにしている．こうし
て開ロ一体のコリメーターレンズ２を形成している． 第３１Ｅ　（ｂ）では、コリメーターレンズ２を樹脂モ
ールド成型する場合において、開口ｌ４の外側にシボ打
ち仕上を施している。第３図（Ｃ）では、開口ｌ４を持
つ部材をアウトサート成型で作成することで、開口ｌ４
を形成している． 上記第１と第２実施例では開口ｌ４とコリメーターレン
ズ２を一体に形成していたが、第４図の第３実施例では
これらは別体に構成されている． 第４図において、２３はコリメーターレンズ２を鏡筒５
に固定する為の押え環であり、鏡筒５の内部に形成され
た突き当て部（不図示冫にコリメーターレンズ２の球面
形状面と反対側の面を押し当てることによりコリメータ
ーレンズ２を固定する。コリメーターレンズ２は一般に
球面レンズの場合が多く、開口ｌ４側は球面形状となっ
ている。従って，開口ｌ４が楕円形状の場合，そのまま
、コリメーターレンズ２と押え環２３の開口ｌ４を当接
させると，２点接触となってコリメーターレンズ２の固
定が不安定となるので，楕円開口の場合は、その周囲に
円形の・面取り加工部２４を形成してコリメーターレン
ズ２が安定して固定される様にしている． 鏡筒５に対して押え環２３を固定する方法としては，押
え環２３の外径部と鏡筒５の内径部にネジ加工を施して
ネジ固定でもよいし、接着剤による接着固定でもよい．
また、材質を樹脂モールドにして、弾性によって鏡筒５
と押え環２３を固定してもよい． 尚、第４図において、２３ａは前述の調整ジグのアクチ
ュエータのアタッチメント部と係合する溝である．他の
点は第１図の第１実施例と同じである． 第５図はレーザー射出装置の第４実施例を示す． 開口ｌ４の１法は被照射体上の結像スポット径に影響し
、高い寸法精度が必要となる．更に，開口ｌ４の形状が
楕円などの非円形状の場合、高度な加工が必要となる。

そこで、第４実施例では鏡筒を樹脂モールドで一体成型
するものである． しかし、樹脂は熱膨張率が大きくレーザー射出装置を取
り巻く温度環境の変化でビントずれを起こす危険性が高
い．従って，第４実施例では、開口ｌ４の周りの部分だ
け樹脂モールド部材２７で作り、その外周を金属部材２
８でアウトサート成型している．これにより、鏡筒全体
を樹脂モールドで形成するのに比して性能が更に安定す
る． この樹脂モールド部材２７は金属部材２８に接着固定し
たり、或は弾性を利用して固定しても良い． コリメーターレンズ２を金属部材２８に固定する方法と
しては、第４図に示すような押さえ環方式でもよいし、
瞬間接着剤や紫外線硬化型接着剤などによる接着固定で
ちよい。

この場合、接着剤のコリメーターレンズ２の機能部への
回り込みを防止する為に、第６図に示すように鏡筒を構
成する金属部材２８に接着溝２８ａを設けると良い．こ
の接着溝２８ａは第７図に示す様にコリメ・一ターレン
ズ２に段部を設けてコリメーターレンズ２側に設けても
良い． 第８図はレーザー射出装置の第５実施例を示す．第５実
施例では，開口３０を半導体レーザーｌのカバーガラス
に形成している．半導体レーザー１より射出される光ビ
ームは楕円錐状に広がっているのであるが，このカバー
ガラスに、光ビームの広がりを円錐状に補正する開口３
０を設けることによってビーム整形をしている．開口３
０は，カバーガラスにエッチング，蒸着してもよいし、
或はキャップ部材によって形成しても良い． 第９図は第６実施例を示す．この実施例では，開口ｌ４
をコリメーターレンズ２の押さえ環３２に形成している
．開口ｌ４とコリメーターレンズ２の同軸度は被明射体
上の結像スポット径に影響し，高い寸法精度が必要であ
るので、第６実施例では、押さえ環３２にガイド部３２
ａを設け、このガイド部３２ａを鏡筒本体部３３の内径
部に形゛成した円筒六部３３ａに嵌合させることにより
、開口ｌ４とコリメーターレンズ２の同軸度を保証して
いる． 第１０図は第７実施例を示す．この実施例では、楕円開
口は加工が難しいので，開口ｌ４をプレス部品３５に形
成して仕上げられている．この場合，開口１４の形成さ
れたプレス部品３５とコリメーターレンズ２の同軸度を
保証する為に，鏡筒本体部３６側にコリメーターレンズ
２とプレス部品３５の取り付け固定部が形成されている
．コリメーターレンズ２と開口ｌ４のあるプレス部品３
５は、鏡筒に対して、接着固定されても良いし、押さえ
環３７によって押さえ込んでち良い。

第１１図は第８実施例を示す．この実流例では、開口１
４を鏡筒３８に形成し、コリメーターレンズ２の押さえ
環３９を光入射側に組み込んでいる．開口ｌ４の厚さｔ
は内壁での反射を防止する上からも薄いことが望ましい
． ところで，レーザービームプリンタなどでは紙の送り方
向（副走査方向）に送りムラが生じ易いので，円形ビー
ムのままでは第ｌ２図に示す様に走査ビッチムラが生じ
る．そこで、第１３図に示す様に、紙の送り方向（副走
査方向）の結像スポット径を主走査方向の径に対して大
きくすることが考えられる．これは、半導体レーザーｌ
のファーフィールドパターン（広がり角度分布）と開口
ｌ４の方向を規制し，結像スポット位置で，紙の送り方
向（副走査方向）の結像スポット径を主走査方向の径に
対して大きくして，紙の送り方向（副走査方向）に生じ
る送りムラを目立たなくするものである． 上記実廁例は、レーザー光の主走査方向に対して，半導
体レーザーｌの広がり角度及び開口ｌ４の回転方向を規
制する手段を有している．即ち、射出光学装置から射出
される楕円ビームの、該装置を取り付けるハウジングに
対する回転位相決めをする手・段が、コリメーターレン
ズまたはコリメーターレンズの鏡筒（第１図に示す満５
ａなど）、または鏡簡の押さえ環（第４図に示す溝２３
ａなど）、または鏡筒の開口部の一部に設けられ、更に
鏡筒のホルダー（第１図の穴６ｂなど）や半導体レーザ
ー（第１図の満１ａなど）や半導体レーザーの基台（第
１図の穴３ｂなど）に設けられている． ［発明の効果］ 以上説明した様に、・本発明によれば，コリメーターレ
ンズの光ビーム出射側に、半導体レーザーなどの光源の
ファーフィールドパターン（広がり角度分布）の略半値
幅以内に対応する高精度な開口（楕円、丸長大、方形ス
リット状等）を設けるので、広がり角度分布のバラツキ
による結像スポット径の大きさのバラツキを光量ロス少
なく抑えられる．また，広がり角度分市と開口の方向を
主走査方向に対し．て規制し、結像スボッ１・の傾きを
規制してバラツキの少ないスポット径を得られる様にし
ている． 更に、楕円開口によって、結像位置において紙の送り方
向（副走査方向）の結像スポット径を主走査方向の径に
対して大きくすることにより．紙の送り方向（副走査方
向）に生じる送りムラを目立たなくしている．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の概略構成分解図、第２図は開
口の形態を示す図、第３図乃至第１１図は他の実施例の
説明図、第１２図と第１３図は紙送り方向の送りムラを
目立たなくする方法を説明する図、第１４図は従来例の
概略説明図，第ｌ５図は半導体レーザーの広がり角度分
布を示す図，第１６図は従来の開口による結像スポット
径の大きさのバラツキを抑える様子を示す図、第ｌ７図
は結像スポットの傾きを説明する図である． ｌ・・・・・半導体レーザー、２・・・・・コリメータ
ーレンズ．３・・・・・基台、４・・・・・固定バネ、
５，２８・、３３．３６，３８・・・・・鏡筒、６・・
・・・ホルダｌ４・・・・・開口、２３、３２、３７，
３９・・・・・押さえ環

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源と該光源からのビームを平行光ビームとする光
   学系を有する射出光学装置において、光源による射出ビ
   ームの略半値幅に対応する開口が設けられ、光源による
   射出ビームの広がり角度分布のバラツキによる被照射体
   上のスポット径の大きさのバラツキを規制している射出
   光学装置。 ２、前記開口は略楕円形状である請求項１記載の射出光
   学装置。 ３、前記開口は丸長穴状である請求項１記載の射出光学
   装置。 ４、前記開口は方形スリット状である請求項１記載の射
   出光学装置。 ５、射出光学装置から射出される略楕円ビームの、該射
   出光学装置を取り付けるハウジングに対する回転位相決
   めをする手段を更に有する請求項１記載の射出光学装置
   。