JP3819157B2

JP3819157B2 - 光学装置

Info

Publication number: JP3819157B2
Application number: JP23081298A
Authority: JP
Inventors: 直太郎中田; 晃久吉田
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1998-08-17
Filing date: 1998-08-17
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2018-08-17
Also published as: JP2000066128A; US6597486B2; US6320689B1; US20020008893A1

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は光学装置に関し、特にたとえばケース内に収容された半導体レーザから出射されたレーザ光をケースに設けられた窓を通してコリメータレンズに与えるようにした、レーザビームプリンタやディジタルＰＰＣ等のような光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に示すこの種の従来の光学装置としてのレーザビームプリンタ１は、半導体レーザユニット２から出射されたレーザ光をコリメータレンズ３，シリンダレンズ４，ポリゴンミラー５，ｆθレンズ６ａおよび６ｂ，反射ミラー７等を通して感光体ドラム８に照射して静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー現像した後、トナー像を記録紙に転写するものである。
【０００３】
このレーザビームプリンタ１に適用される半導体レーザユニット２は、図７に示すように、窓２ａを有するケース２ｂを含み、ケース２ｂ内には、ヒートシンク２ｃが設けられる。そして、ヒートシンク２ｃの側面にはサブマウント２ｄを介して半導体レーザ２ｅが取り付けられ、窓２ａの内側にはガラス等のような透明材料からなるカバー２ｆが装着される。また、コリメータレンズ３は、鏡筒３ａの一方端部に取り付けられ、鏡筒３ａの他方端部は半導体レーザユニット２の窓２ａに臨まされる。したがって、半導体レーザ２ｅから出射されたレーザ光は、窓２ａおよび鏡筒３ａを通してコリメータレンズ３に与えられ、さらにシリンダレンズ４を通してポリゴンミラー５に与えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術では、半導体レーザ２ｅから出射されたレーザ光が窓２ａおよび鏡筒３ａを通してコリメータレンズ３に与えられていたため、レーザ光の一部が窓２ａや鏡筒３ａの内面で反射されて、本来の経路からずれて感光体ドラム８に与えられるおそれがあった。そして、たとえば、レーザ光の一部がポリゴンミラー５からずれて駆動モータ５ａ等で反射された場合には、そのレーザ光は感光体ドラム８に対して静止ビームとなるため、不所望な印字（縦の直線）を生じるおそれがあった。
【０００５】
それゆえにこの発明の主たる目的は、トラブル光による不所望な印字を防止して画質を向上できる、光学装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、半導体レーザと、半導体レーザを収容するかつ半導体レーザから出射されたレーザ光を通す窓を有するケースと、窓を通過したレーザ光を平行光束化するコリメータレンズと、半導体レーザとコリメータレンズとの間に窓を通過したレーザ光を通すピンホールを有する遮光部材と、平行光束化されたレーザ光を主走査方向へ偏向する偏向器と、偏向されたレーザ光を走査面上に集光する集光器とを備える、光学装置において、ピンホールの内面で反射された後にコリメータレンズに直接入射するレーザ光を全て偏向器に与えることを特徴とする、光学装置である。
【０００７】
【作用】
半導体レーザの光軸から所定の角度以上に拡がったレーザ光や、ケースに設けられた窓の内面で反射されたレーザ光の大部分は遮光部材のピンホールを通過しない。また、窓の内面やピンホールの内面で反射されたレーザ光の大部分は反射により減衰される。さらに、ピンホールの内面で反射された後にコリメータレンズに直接入射するレーザ光は、偏向器によって全て主走査方向に偏向されるので、走査面上の一点に集光されることを防止できる。したがって、不所望な印字の原因となるトラブル光は生じない。
【０００８】
【発明の効果】
この発明によれば、不所望な印字を防止できるので、画質を向上できる。
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【０００９】
【実施例】
図１に示すこの実施例の光学装置としてのレーザビームプリンタ１０は、感光体ドラム１２の表面を走査するための走査部１４，感光体ドラム１２の表面に形成された静電潜像をトナー現像するための現像装置およびトナー像を記録紙に転写するための転写装置等を含む。ただし、現像装置および転写装置は周知のものをそのまま適用できるため、図示および説明は省略する。
【００１０】
走査部１４は、半導体レーザユニット１６を含み、半導体レーザユニット１６から出射されたレーザ光がコリメータレンズ１８，シリンダレンズ２０，ポリゴンミラー２２，ｆθレンズ２４ａおよび２４ｂ，反射ミラー２６を通して感光体ドラム１２の表面に集光される。
半導体レーザユニット１６は、図２に示すように、窓２８を有するケース３０を含み、ケース３０内には、ヒートシンク３２が設けられる。そして、ヒートシンク３２の側面にはサブマウント３４を介して半導体レーザ３６が取り付けられ、窓２８の内側にはガラス等のような透明材料からなるカバー３８が装着される。
【００１１】
コリメータレンズ１８は、図３に示すように、鏡筒４０の一方端部に固定され、コリメータレンズ１８の入射側の面にはビームスポット形状を規定するための楕円形のビームアパーチャ４２が設けられる。そして、鏡筒４０の他方端部は半導体レーザユニット１６の窓２８に臨まされ、鏡筒４０（コリメータレンズ１８）と半導体レーザユニット１６との間にはトラブル光を遮断するための遮光部材４４が設けられる。
【００１２】
遮光部材４４は、図２に示すように、プラスチック等からなる円盤状の本体４６を含み、本体４６の中央部にはピンホール４８が形成される。また、本体４６の半導体レーザユニット１６側の側面には円錐状に傾斜された反射面５０が形成される。なお、このような遮光部材４４は、光を吸収し易くするために黒色材料で形成されることが望ましいが、黒色の塗料で塗装されてもよい。
【００１３】
このようなレーザビームプリンタ１０において、半導体レーザ３６に電流を付与すると、その端面から楕円形断面のレーザ光が出射され、このレーザ光が、窓２８，ピンホール４８，鏡筒４０を通してコリメータレンズ１８に与えられ、コリメータレンズ１８によって平行光束化される。そして、平行光束化されたレーザ光がシリンダレンズ２０を通してポリゴンミラー２２に与えられ、ポリゴンミラー２２によって主走査方向へ偏向される。さらに、偏向されたレーザ光がｆθレンズ２４ａおよび２４ｂならびに反射ミラー２６を通して感光体ドラム１２の表面に集光されて、その表面に静電潜像が形成される。そして、この静電潜像が図示しない現像装置によってトナー現像された後、トナー像が図示しない転写装置によって記録紙上に転写される。
【００１４】
半導体レーザ３６から出射されたレーザ光がコリメータレンズ１８に直接与えられた場合には、そのレーザ光（以下、「主レーザ光」という。）はシリンダレンズ２０を通してポリゴンミラー２２の反射面に正確に入射されて偏向される。しかし、半導体レーザ３６から出射されたレーザ光は、半導体レーザ３６の光軸Ａに対して所定の角度で拡がって出射されるため、その一部は、遮光部材４４の反射面５０で反射されて、光軸Ａから遠ざかる方向へ逃がされる。また、他の一部は、窓２８やピンホール４８の内面で反射されながらコリメータレンズ１８へ向けて進行する。
【００１５】
後者の場合、反射回数が２回以上になれば、反射による減衰効果によってレーザ光の強度が大幅に弱まるため、トラブル光の問題はほとんど生じなくなるが、たとえば図４に示すように、ピンホール４８の内面で１回だけ反射された場合には、そのレーザ光（以下、「反射レーザ光」という。）は十分には減衰されず、しかも、主ビームに対してθ〔θ＝ｔａｎ^-1（ａ／２ｆ）、ａ：ピンホール４８の口径、ｆ：コリメータレンズ１８の焦点距離〕の角度でずれて進行するため、従来と同様に、ポリゴンミラー２２の駆動モータ２２ａ等で反射されて感光体ドラム１２の表面に静止ビームとして集光されるおそれがある。
【００１６】
そこで、この実施例では、反射レーザ光の全てがポリゴンミラー２２の反射面に入射され得るように、コリメータレンズ１８とポリゴンミラー２２との距離やポリゴンミラー２２における反射面のサイズ等が設定される。このように設定すると、反射レーザ光の全てが主走査方向へ偏向されるので、反射レーザ光が感光体ドラム１２の表面の一点に集光されるのを防止でき、１回の反射によってある程度減衰されることと相まって、不所望な印字を防止できる。
【００１７】
また、遮光部材４４におけるピンホール４８の口径を大きくし過ぎると、トラブル光を遮断する効果を十分に発揮できず、一方、ピンホール４８の口径を小さくし過ぎると、主レーザ光もが遮断されてしまうため、十分な解像度を得ることができない。そこで、この実施例では、解像度の低下を招くことなくトラブル光を確実に遮断し得るように、ピンホール４８の口径ａがピンホール４８の位置における主レーザ光のスポット径ｂ（図２）の２倍以上で、かつ窓２８の口径ｃ以下になるように設定される（２ｂ≦ａ≦ｃ）。この条件は、発明者等が実験により求めたものである。
【００１８】
なお、図５は、スポット径ｂを０．１ｍｍとし、窓２８の口径ｃを１．６ｍｍとし、コリメータレンズ１８の先方に仮想像面を配置した場合における、ピンホール４８の口径と仮想像面上のスポット形状との関係を示したものである。図５からも、２ｂ≦ａの条件を満足するときに十分な解像度を得られることがわかる。
【００１９】
この実施例によれば、トラブル光による不所望な印字を防止できるので、画質を向上できる。
なお、上述の実施例では、この発明をレーザビームプリンタに適用した場合を示したが、この発明は、ディジタルＰＰＣ等のような他の光学装置にも同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示す図解図である。
【図２】半導体レーザユニットと遮光部材とを示す図解図である。
【図３】レーザ光の経路を示す図解図である。
【図４】反射レーザ光の経路を示す図解図である。
【図５】ピンホールの口径とスポット形状との関係を示す図解図である。
【図６】従来技術を示す図解図である。
【図７】従来技術におけるレーザ光の経路を示す図解図である。
【符号の説明】
１０ …レーザビームプリンタ
１２ …感光体ドラム
１６ …半導体レーザユニット
１８ …コリメータレンズ
２０ …シリンダレンズ
２２ …ポリゴンミラー
２４ａ，２４ｂ …ｆθレンズ
２６ …反射ミラー
２８ …窓
４０ …鏡筒
４２ …ビームアパーチャ
４４ …遮光部材
４８ …ピンホール
５０ …反射面

Claims

半導体レーザと、前記半導体レーザを収容するかつ前記半導体レーザから出射されたレーザ光を通す窓を有するケースと、前記窓を通過した前記レーザ光を平行光束化するコリメータレンズと、前記半導体レーザと前記コリメータレンズとの間に前記窓を通過した前記レーザ光を通すピンホールを有する遮光部材と、平行光束化された前記レーザ光を主走査方向へ偏向する偏向器と、偏向された前記レーザ光を走査面上に集光する集光器とを備える、光学装置において、
前記ピンホールの内面で反射された後に前記コリメータレンズに直接入射する前記レーザ光を全て前記偏向器に与えることを特徴とする、光学装置。
前記遮光部材における前記ピンホールの周囲に前記レーザ光を光軸から遠ざかる方向へ反射する反射面を設けた、請求項１記載の光学装置。
前記ピンホールの口径は、半導体レーザから前記コリメータレンズへ直接与えられる前記レーザ光の前記ピンホール位置におけるスポット径の２倍以上に設定される、請求項１または２記載の光学装置。