JPH10197816A - 光学走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 走査面におけるビーム集束位置を連続的に変
化させ、該ビーム集束位置の高精度の調整を実現するこ
と。 【解決手段】 光源１と偏向器４と走査面６に結像させ
る結像レンズ５とから成る光学走査装置において、前記
光源１と前記走査面６との間に光学硝子ユニット２が配
設され、該光学硝子ユニット２の光軸方向の厚さを連続
的に変化させ、前記走査面６上のビーム集束位置を連続
的に調整する集束位置調整手段７が、所定の透過率およ
び屈折率より成る透明な流体媒体の収容スペースの前記
光学硝子ユニット２の光軸方向の長さを調整する第１の
調整手段７１によって構成されている光学走査装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザプリンタや
デジタル複写機等の画像記録装置に使用される光学走査
装置に係り、光源と偏向器と走査面に結像させる結像レ
ンズとから成る光学走査装置において、前記光源と前記
走査面との間に光学硝子ユニットが配設され、該光学硝
子ユニットの透明媒体の光軸方向の厚さを連続的に変化
させ、前記走査面上のビーム集束位置を連続的に調整す
る集束位置調整手段を備え、前記走査面におけるビーム
集束位置を連続的に変化させ、該ビーム集束位置の高精
度の調整を実現する光学走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光学走査装置は、図８に示される
ように厚さまたは屈折率の異なる複数の硝子板Ｇを光源
ＬＰとコリメータレンズＣ、偏向器Ｔおよび結像レンズ
Ｌとの間に配置し、走査面Ｐにおけるビームの集束位置
を調整するものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の光学走査装
置は、図８に示されるように厚さまたは屈折率の異なる
複数の硝子板Ｇを前記光源ＬＰと前記走査面Ｐとの間に
配置し、ビームの集束位置を調整するものであるので、
前記硝子板Ｇの厚さまたは屈折率が段階的に変化するも
のであるため、図９に示されるようにビームの集束位置
が不連続かつ段階的にしか調整することが出来ないとと
もに、ビームの集束位置の調整精度に悪影響を与え、精
度を上げることは不可能であるという問題があった。

【０００４】また従来の光学走査装置は、高精度化しよ
うとすると、異なる種類の屈折率または板厚の異なるガ
ラスの数を多数増やす必要があり、装置の大型化、高価
格化につながるという問題があった。

【０００５】そこで本発明者らは、光源と偏向器と走査
面に結像させる結像レンズとから成る光学走査装置にお
いて、前記光源と前記走査面との間に配設された光学硝
子ユニットの光軸方向の厚さを連続的に変化させること
により、前記走査面上のビーム集束位置を連続的に調整
するという本発明の技術的思想に着眼し、さらに研究開
発を重ねた結果、前記走査面におけるビーム集束位置を
連続的に変化させ、該ビーム集束位置の高精度の調整を
実現するという目的を達成する本発明に到達したもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明（請求項１に記載
の第１発明）の光学走査装置は、光源と偏向器と走査面
に結像させる結像レンズとから成る光学走査装置におい
て、前記光源と前記走査面との間に光学硝子ユニットが
配設され、該光学硝子ユニットの透明媒体の光軸方向の
厚さを連続的に変化させ、前記走査面上のビーム集束位
置を連続的に調整する集束位置調整手段を備えているも
のである。

【０００７】本発明（請求項２に記載の第２発明）の光
学走査装置は、前記第１発明において、前記集束位置調
整手段が、所定の透過率および屈折率より成る流体媒体
の収容スペースの前記光学硝子ユニットの光軸方向の長
さを調整する第１の調整手段によって構成されているも
のである。

【０００８】本発明（請求項３に記載の第３発明）の光
学走査装置は、前記第１発明において、前記集束位置調
整手段が、所定の透過率および屈折率より成る固体媒体
の前記光学硝子ユニットの光軸方向の長さを調整する第
２の調整手段によって構成されているものである。

【０００９】本発明（請求項４に記載の第４発明）の光
学走査装置は、前記第２発明において、前記第１の調整
手段が、前記収容スペースを構成する収容容器に収容さ
れる前記流体媒体の収容量を調整して、該収容容器の光
学硝子ユニットの光軸方向の長さを調整する容器長調整
手段によって構成されているものである。

【００１０】本発明（請求項５に記載の第５発明）の光
学走査装置は、前記第３発明において、前記第２の調整
手段が、前記光学硝子ユニットの光軸方向に対して所定
の角度で傾斜している傾斜面を備えた前記固体媒体を、
光軸に対して交差する方向に移動させることにより、前
記固体媒体の厚さを調整する厚さ調整手段によって構成
されているものである。

【００１１】

【発明の作用および効果】上記構成より成る第１発明の
光学走査装置は、光源と偏向器と走査面に結像させる結
像レンズとから成る光学走査装置において、前記集束位
置調整手段が、前記光源と前記走査面との間に配設され
た前記光学硝子ユニットの前記透明媒体の光軸方向の厚
さを連続的に変化させるので、前記走査面上のビーム集
束位置を連続的に調整するとともに、ビーム集束位置の
高精度の調整を実現するという効果を奏するものであ
る。

【００１２】上記構成より成る第２発明の光学走査装置
は、前記第１発明において、前記集束位置調整手段を構
成する前記第１の調整手段が、所定の透過率および屈折
率より成る流体媒体の収容スペースの前記光学硝子ユニ
ットの光軸方向の長さを調整するので、前記走査面上の
ビーム集束位置を連続的に調整するとともに、ビーム集
束位置の高精度の調整を実現するという効果を奏するも
のである。

【００１３】上記構成より成る第３発明の光学走査装置
は、前記第１発明において、前記集束位置調整手段を構
成する前記第２の調整手段が、所定の透過率および屈折
率より成る固体媒体の前記光学硝子ユニットの光軸方向
の長さを調整するので、前記走査面上のビーム集束位置
を連続的に調整するとともに、ビーム集束位置の高精度
の調整を実現するという効果を奏するものである。

【００１４】上記構成より成る第４発明の光学走査装置
は、前記第２発明において、前記第１の調整手段を構成
する前記容器長調整手段が、前記収容スペースを構成す
る収容容器に収容される前記流体媒体の収容量を調整し
て、該収容容器の光学硝子ユニットの光軸方向の長さを
調整するので、前記流体媒体の吸排により前記走査面上
の任意の位置にビーム集束位置を迅速に調整することが
出来るという効果を奏するものである。

【００１５】上記構成より成る第５発明の光学走査装置
は、前記第３発明において、前記第２の調整手段を構成
する前記厚さ調整手段が、前記光学硝子ユニットの光軸
方向に対して所定の角度で傾斜している傾斜面を備えた
前記固体媒体を、光軸に対して交差する方向に移動させ
ることにより、前記固体媒体の厚さを調整するので、簡
単な機構により前記走査面上の任意の位置にビーム集束
位置を調整することが出来るという効果を奏するもので
ある。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につき、
図面を用いて説明する。

【００１７】（第１実施形態）本第１実施形態の光学走
査装置は、図１および図２に示されるように光源１と偏
向器４と走査面６に結像させる結像レンズ５とから成る
光学走査装置において、前記光源１と前記走査面６との
間に光学硝子ユニット２が配設され、該光学硝子ユニッ
ト２の光軸方向の厚さを連続的に変化させ、前記走査面
６上のビーム集束位置を連続的に調整する集束位置調整
手段７が、所定の透過率および屈折率より成る透明な流
体媒体１２の収容スペースの前記光学硝子ユニット２の
光軸方向の長さを調整する第１の調整手段７１によって
構成されているものである。

【００１８】前記光源１は、図１に示されるようにレー
ザ光を照射する半導体レーザ１０によって構成され、前
記光学硝子ユニット２を照射する。

【００１９】前記光学硝子ユニット２は、図２に示され
るように前記半導体レーザ１０からのレーザ光を通過さ
せるための開口２０１、２０２が両端に形成された中空
円筒体２０と、該中空円筒体２０の一端に介挿されたコ
イルスプリング２１と、該コイルスプリング２１に当接
する充分な厚さを有する円盤上の透明の第１のガラスプ
レート２２と、中空円筒体２０の一端に介挿された円盤
上の透明の第２のガラスプレート２３と、前記第１およ
び第２のガラスプレート２２、２３との間に前記流体媒
体１０の収容スペースとしての収容容器２４とから成
る。

【００２０】前記第１の調整手段７１が、前記収容スペ
ースを構成する前記収容容器２４内に収容される前記流
体媒体１２の収容量を調整して、該収容容器の光学硝子
ユニットの光軸方向の長さを調整する容器長調整手段７
１１によって構成されている。

【００２１】前記容器長調整手段７１１は、前記第１お
よび第２のガラスプレート２２、２３との間に収容スペ
ースとして形成される前記収容容器２４内に、所定の透
過率および屈折率より成る前記流体媒体１２を供給およ
び排出するポンプ７１２および吸排の切換弁（図示せ
ず）によって構成され、前記コイルスプリング２１の変
形により前記光学硝子ユニット２の光軸方向である前記
流体媒体１２が収容された前記収容容器２４の軸方向の
長さ（図２中ｌ）が連続的に制御されるように構成され
ている。

【００２２】前記光学硝子ユニット２と前記偏向器４と
の間には、前記光学硝子ユニット２を通過してきたレー
ザ光を平行光線束に変換して前記偏向器４に供給するコ
リメータレンズ３が配設されている。

【００２３】前記偏向器４は、回転多角柱体の外周壁に
多数の平面の反射面が形成され、前記偏向器４からの前
記平行光線束の方向を偏向して結像レンズ５に供給する
ように構成されている。

【００２４】前記結像レンズ５は、前記偏向器４と前記
走査面６との間に配設され、該走査面６上に結像される
ように構成されている。

【００２５】前記走査面６は、感光ドラム６０によって
構成され、前記結像レンズ５によって該感光ドラム６０
の外周壁によって構成される感光面に結像されるように
構成されている。

【００２６】すなわち本第１実施形態の前記集束位置調
整手段７における前記走査面６上のビーム集束位置を連
続的に調整する原理について、図３を用いて説明する。

【００２７】図３に示されるように、像面１Ｐ（物体面
−走査面）とレンズ１Ｌの間に屈折率ｎおよび厚さｄの
透明物体Ｃを挿入することによって生じる結像位置の変
位Δｘは、以下の数式で表すことが出来る。 Δｘ＝ｄ（１−１／ｎ）

【００２８】上記数式から明かなように、前記物体Ｃの
厚みを連続的に変化させることにより、前記結像位置も
連続的に変化させることが出来ることが容易に理解出来
る。

【００２９】本第１実施形態においては、前記ポンプ７
１２および吸排弁によって前記収納容器２４内の前記流
体媒体の流入量および流出量を制御することにより、前
記流体媒体の光軸方向長さｌを連続的に変化させること
により、結像位置（ビーム集束位置）を連続的に変化さ
せることが可能となる。

【００３０】上記構成より成る第１実施形態の光学走査
装置は、図１および図２に示されるように前記光源１を
構成する前記半導体レーザ１０が、前記光学硝子ユニッ
ト２の前記コイルスプリングが配設された一方の開口２
０１にレーザ光を照射する。

【００３１】前記容器長調整手段７１１を構成する前記
ポンプ７１２および吸排の切換弁（図示せず）によっ
て、所定の透過率および屈折率より成る前記流体媒体の
前記収容容器２４への供給および排出が制御され、前記
コイルスプリング２１の変形により前記光学硝子ユニッ
ト２の光軸方向である前記流体媒体１２が収容された前
記収容容器２４の軸方向の長さｌが連続的に制御されて
いる。

【００３２】したがって、前記光学硝子ユニット２の一
方の開口２０１に照射されたレーザ光は、所定の透過率
および屈折率より成る前記流体媒体１２が収容された前
記収容容器２４の軸方向の長さｌに応じて屈折され、前
記他方の開口２０２を介して前記コリメータレンズ３に
供給される。

【００３３】前記光学硝子ユニット２を通過して屈折さ
れたレーザ光は、前記光学硝子ユニット２と前記偏向器
４との間に配設された前記コリメータレンズ３によっ
て、平行光線束に変換され、前記偏向器４に供給され
る。

【００３４】前記偏向器４は、回転多角柱体の外周壁に
形成された多数の平面の前記反射面によって、前記偏向
器４からの前記平行光線束の方向を偏向して結像レンズ
５に供給する。

【００３５】前記偏向器４と前記走査面６との間に配設
された前記結像レンズ５は、前記偏向器４によって方向
が偏向された前記平行光線束を該走査面６上のビーム集
束位置に結像させる。

【００３６】前記走査面６は、前記光学硝子ユニット２
の前記収容容器２４の前記長さｌに応じて屈折されたレ
ーザ光に基づき、前記結像レンズ５によって該感光ドラ
ム６０の外周壁によって構成される感光面の前記屈折に
応じたビーム集束位置に結像される。

【００３７】上記作用を奏する第１実施形態の光学走査
装置は、前記集束位置調整手段７を構成する前記第１の
調整手段７１が、前記光源１と前記走査面６との間に配
設された前記光学硝子ユニット２の所定の透過率および
屈折率より成る流体媒体１２の収容スペースの前記光学
硝子ユニット２の光軸方向の長さを連続的に調整するの
で、図４に示されるように前記走査面６上のビーム集束
位置を連続的に調整するとともに、ビーム集束位置の高
精度の調整を実現するという効果を奏するものである。

【００３８】また第１実施形態の光学走査装置は、前記
第１の調整手段を構成する前記容器長調整手段７１が、
前記収容スペースを構成する前記収容容器２４に収容さ
れる前記流体媒体１２の収容量を調整して、該収容容器
２４の前記光学硝子ユニット２の光軸方向の長さを調整
するので、前記流体媒体１２の吸排により前記走査面６
上の任意の位置にビーム集束位置を迅速に調整すること
が出来るという効果を奏するものである。

【００３９】さらに第１実施形態の光学走査装置は、前
記ポンプ７１２によって前記流体媒体１２の前記収容容
器２４への供給および排出を制御するものであるため、
該ポンプ７１２の設置の自由度が高く、光学走査装置内
の空スペースを有効に活用出来るとともに、光学硝子ユ
ニット自体の小型化も可能になるという効果を奏する。

【００４０】（第２実施形態）本第２実施形態の光学走
査装置は、図５および図６に示されるように前記集束位
置調整手段７が、所定の透過率および屈折率より成る透
明な固体媒体７２１の前記光学硝子ユニットの光軸方向
の長さを調整する第２の調整手段７２によって構成され
ている点が、前記第１実施形態との基本的相違点であ
り、以下相違点を中心に説明する。

【００４１】前記第２の調整手段７２は、前記光学硝子
ユニット２の光軸方向に対して所定の角度で傾斜してい
る傾斜面７２３を備えた可動する第１の固体媒体７２１
を、光軸に対して傾斜した横方向に移動させることによ
り、前記固体媒体７２１の厚さを調整する厚さ調整手段
７２０によって構成されている。

【００４２】前記第１の固体媒体７２１は、直角二等辺
三角形状の所定の透過率および屈折率より成る透明ガラ
ス部材より成り、前記光学硝子ユニット２の光軸方向に
対して直角な入力面７２５と前記光軸に対する傾斜角θ
が４５度の傾斜面７２３（カット面）より成る出力面と
を備えている。

【００４３】第２の固体媒体７２２は、前記第１の固体
媒体７２１の前記傾斜面に対向当接する傾斜面７２４
（カット面）が形成された略台形状の所定の透過率およ
び屈折率より成る透明ガラス部材より成り、その長手軸
を前記光学硝子ユニット２の光軸に対して一致させて配
設されている。

【００４４】また、前記第１の固体媒体７２１の下面に
はラック７２６が形成され、駆動源としてのモータ７２
７の軸の先端に配設されたピニオン７２８の回転によ
り、前記傾斜面７２３、７２４に沿って横方向に移動す
るように構成されている。

【００４５】上記構成より成る第２実施形態の光学走査
装置は、図６から明かなように駆動源としての前記モー
タ７２７の回転駆動による前記ピニオン７２８の回転に
より、前記ラックを介して前記第１の固体媒体７２１が
前記傾斜面に沿って横方向に移動するので、その移動量
に応じて前記光学硝子ユニット２の光軸方向の長さΔｌ
を連続的に変化させるものである。

【００４６】したがって、前記第１実施形態と同様に前
記光学硝子ユニット２の前記収容容器２４の前記長さｌ
に応じて屈折されたレーザ光に基づき、前記結像レンズ
５によって該感光ドラム６０の外周壁によって構成され
る感光面の前記屈折に応じたビーム集束位置に結像され
る。

【００４７】上記作用を奏する第２実施形態の光学走査
装置は、前記集束位置調整手段７を構成する前記第２の
調整手段７２が、所定の透過率および屈折率より成る固
体媒体の前記光学硝子ユニット２の光軸方向の長さを調
整するので、図４に示されるように前記走査面６上のビ
ーム集束位置を連続的に調整するとともに、ビーム集束
位置の高精度の調整を実現するという効果を奏するもの
である。

【００４８】また第２実施形態の光学走査装置は、前記
第２の調整手段７２を構成する前記厚さ調整手段７２０
が、前記光学硝子ユニット２の光軸方向に対して所定の
角度で傾斜している傾斜面を備えた前記固体媒体７２１
を、光軸に対して傾斜した横方向に移動させることによ
り、前記光軸方向における前記固体媒体の厚さを調整す
るので、簡単な機構により前記走査面６上の任意の位置
にビーム集束位置を調整することが出来るという効果を
奏するものである。

【００４９】さらに第２実施形態の光学走査装置は、前
記第１および第２の固体媒体７２１、７２２の２枚のガ
ラスでよいため、多数のガラスが必要な従来の装置に比
べて、装置の小型化および低価格化が可能になるという
効果を奏する。

【００５０】上述の実施形態は、説明のために例示した
もので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無
く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記
載から当業者が認識することができる本発明の技術的思
想に反しない限り、変更および付加が可能である。

【００５１】上述の第１実施形態において、一例として
コイルスプリング２１によって付勢力に抗して第１およ
び第２のガラスプレート２２、２３との間に形成され前
記流体媒体１２が収容される前記収容容器２４の前記光
学硝子ユニット２の光軸方向における軸方向の長さ（図
２中ｌ）を連続的に制御する例について説明したが、本
発明としてはそれらに限定されるものでは無く、図７に
示されるようなコイルスプリングをゴムのような軟質弾
性材より成る中空円筒体に変更する実施形態を採用する
ことが出来るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の光学走査装置を示す斜
視図である。

【図２】本第１実施形態における光学硝子ユニットおよ
び集束位置調整手段を示す断面図である。

【図３】本第１実施形態における走査面上のビーム集束
位置を調整する原理を説明する説明図である。

【図４】本第１実施形態における光学硝子ユニットの厚
さとビーム集束位置との関係を示す線図である。

【図５】本発明の第２実施形態の光学走査装置の要部を
示す斜視図である。

【図６】本第２実施形態における厚さ調整手段の固体媒
体の移動と厚さの調整原理を示す説明図である。

【図７】本発明のその他の実施形態の要部を示す断面図
である。

【図８】従来の光学走査装置を示す斜視図である。

【図９】従来における光学硝子ユニットの厚さとビーム
集束位置との関係を示す線図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ 光学硝子ユニット ４ 偏向器 ５ 結像レンズ ６ 走査面 ７ 集束位置調整手段 １２ 流体媒体 ７１ 第１の調整手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と偏向器と走査面に結像させる結像
   レンズとから成る光学走査装置において、 前記光源と前記走査面との間に光学硝子ユニットが配設
   され、 該光学硝子ユニットの透明媒体の光軸方向の厚さを連続
   的に変化させ、前記走査面上のビーム集束位置を連続的
   に調整する集束位置調整手段を備えていることを特徴と
   する光学走査装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記集束位置調整手段が、所定の透過率および屈折率よ
   り成る流体媒体の収容スペースの前記光学硝子ユニット
   の光軸方向の長さを調整する第１の調整手段によって構
   成されていることを特徴とする光学走査装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、 前記集束位置調整手段が、所定の透過率および屈折率よ
   り成る固体媒体の前記光学硝子ユニットの光軸方向の長
   さを調整する第２の調整手段によって構成されているこ
   とを特徴とする光学走査装置。
4. 【請求項４】 請求項２において、 前記第１の調整手段が、前記収容スペースを構成する収
   容容器に収容される前記流体媒体の収容量を調整して、
   該収容容器の光学硝子ユニットの光軸方向の長さを調整
   する容器長調整手段によって構成されていることを特徴
   とする光学走査装置。
5. 【請求項５】 請求項３において、 前記第２の調整手段が、前記光学硝子ユニットの光軸方
   向に対して所定の角度で傾斜している傾斜面を備えた前
   記固体媒体を、光軸に対して交差する方向に移動させる
   ことにより、前記固体媒体の厚さを調整する厚さ調整手
   段によって構成されていることを特徴とする光学走査装
   置。