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【発明の名称】 レーザ走査光学装置
【発明者】 【氏名】草野 秀昭

【氏名】難波 克宏

【氏名】長岡 敦

【要約】 【課題】走査レンズを3次元的に移動させて位置調整した後、温度変化が生じたとしても、走査レンズの位置を適正に保持でき、光学性能の劣化を極力回避できるレーザ走査光学装置を得る。

【構成】レーザダイオードから放射されたレーザビームをポリゴンミラーにより等角速度で偏向し、走査レンズ7を介して感光体上を露光するレーザ走査光学装置。走査レンズ7はハウジング20上で主走査方向Y、副走査方向Z及び光軸方向Xの3次元的に位置調整された後に、ハウジング20に接着固定される。走査レンズ7の接着固定箇所は、主走査方向Y、副走査方向Z及び光軸方向Xのうち少なくとも2方向に垂直な複数の面に設けられている。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光源から放射されたレーザビームを偏向器により等角速度で走査し感光体上を露光するレーザ走査光学装置において、
前記偏向器の後段に配置した走査レンズは、主走査方向、副走査方向及び光軸方向の3次元的に位置調整された後にハウジングに接着固定されており、
前記走査レンズの接着固定箇所は、主走査方向、副走査方向及び光軸方向のうち少なくとも2方向に垂直な複数の面に設けられていること、
を特徴とするレーザ走査光学装置。
【請求項2】
前記走査レンズに生じる歪みを逃がすために、主走査方向、副走査方向及び光軸方向のうちいずれか1方向に関して歪みを逃がす方向の面には接着固定箇所を設けないことを特徴とする請求項1に記載のレーザ走査光学装置。
【請求項3】
前記走査レンズに主走査方向に生じる歪みを逃がすために、主走査方向の両面のうち少なくとも1面には接着固定箇所を設けないことを特徴とする請求項1に記載のレーザ走査光学装置。
【請求項4】
前記走査レンズの接着面と前記ハウジングの接着面との間には、少なくとも走査レンズの3次元的位置調整のために走査レンズが移動可能な隙間が開いており、接着剤は該隙間に充填されていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
【請求項5】
前記ハウジングには前記走査レンズを囲む筒状をなす保持部が形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
【請求項6】
前記ハウジングには前記走査レンズの両端部を囲むように走査レンズの両端部に対応した保持部が形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、レーザ走査光学装置、特に、電子写真法による複写機やプリンタなどの画像形成装置に組み込まれ、感光体上に静電潜像を形成するためのレーザ走査光学装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、複写機やプリンタなどの画像形成装置において、感光体上に静電潜像を形成するためのレーザ走査光学装置はポリゴンミラーの後段にfθ性などの収差を補正するための長尺状の走査レンズを備えており、該走査レンズは必要な光学性能を保持するように位置調整したうえでハウジングに接着固定される。
【0003】
即ち、走査レンズを光軸方向に平行移動させることで主走査方向の倍率を調整し、光軸を中心に回転させることで感光体上での走査線のスキュー補正を行い、光軸に対して垂直方向に移動させることで部分的な倍率や照射高さを調整することになる。
【0004】
ところで、走査レンズは前述の調整を行った後、ハウジングに接着固定されることになるが、同じ樹脂製であってもハウジングと走査レンズとでは線膨張係数が異なる(ハウジングは約2〜4×10-5、走査レンズは約6〜9×10-5)。従って、露光動作による温度変化が生じると、単に接着固定しているだけでは、接着固定箇所に生じる内部応力で走査レンズが変形していまい、光学性能に悪影響を及ぼすことになる。
【0005】
図9〜図11を参照して走査レンズ100の一般的な固定構造とその問題点について説明する。図9及び図10に示すように、ハウジング110に副走査方向Zの高さを規制するための突起111が設けられており、走査レンズ100は突起111上に載せて接着剤120にて接着固定される。この固定構造では、走査レンズ100を光軸方向X及び主走査方向Yには位置調整可能であるが、副走査方向Zには調整ができない。即ち、スキューなどの調整を走査レンズ100で行うことができない。
【0006】
図11は、前記突起111を省略し、走査レンズ100をハウジング110上に接着剤120のみで固定したものである。この構造では、常温では何ら問題は生じないが、環境温度が変化した場合などには光学性能の劣化が生じる。
【0007】
ハウジング110に使用される樹脂は線膨張係数が2〜4×10-5程度であるのに対して、走査レンズ100に使用される光学樹脂は線膨張係数が6〜9×10-5程度である。走査レンズ100は主走査方向Yに100mm以上の長さを有しているため、高温環境で長時間動作させると、接着固定時よりも20〜30℃も温度上昇が生じ、主走査方向Yに両者の線膨張長さは100μm以上の差が発生する。
【0008】
接着剤120は、ヤング率が100MPa程度と大きい場合、剪断方向にはほとんど変形しないので、線膨張の差を走査レンズ100が吸収することになる。このことは、走査レンズ100が歪んだり、湾曲することになり、走査レンズ100の断面積が小さい場合などは、レンズ両端間で1〜2mm程度のずれを生じ、光学性能が劣化する。さらに、接着剤120にも10N/mm以上の剪断力が発生し、剥がれを引き起こすおそれもある。
【0009】
一方、接着剤120のヤング率が1MPa程度と小さい場合には、両者の線膨張の差が接着剤120にて吸収され、走査レンズ100に歪みや湾曲、剥がれが生じないものの、走査レンズ100が副走査方向Z以外の主走査方向Y及び光軸方向Xに変位することを規制できない。それゆえ、走査レンズ100の位置ずれが生じ、光学性能が劣化する。
【0010】
ハウジング110と走査レンズ100の線膨張係数を合わせることで前述の不具合を解消することが可能ではあるが、両者の材料が制約されることになり、実際的ではない。
【0011】
特許文献1には、走査レンズを主走査方向にシフトさせ、かつ、主走査方向軸を中心に回転させる調整機構が記載され、接着面は走査レンズの中央部で1箇所とされている。中央部のみで接着固定することでハウジングとの間で熱変形が生じにくいという利点を有している。しかし、ストレートな棒状の走査レンズに効果的ではあるが、主走査方向に湾曲した走査レンズでは、端面の半円形状を構成することが難しく、実現性が低いという問題点を有している。
【0012】
特許文献2には、走査レンズを主走査方向及び副走査方向にシフトさせ、かつ、光軸方向を中心に回転させる調整機構が記載され、接着面は光軸に垂直な面で走査レンズの中央部と両端部の計4箇所とされている。しかし、これでは主走査方向に熱変形を逃がすことは困難である。
【特許文献1】特開2002−116397号公報
【特許文献2】特開2003−222814号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
そこで、本発明の目的は、走査レンズを3次元的に移動させて位置調整した後、温度変化が生じたとしても、走査レンズの位置を適正に保持でき光学性能の劣化を極力回避できるレーザ走査光学装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0014】
以上の目的を達成するため、本発明は、光源から放射されたレーザビームを偏向器により等角速度で走査し感光体上を露光するレーザ走査光学装置において、
前記偏向器の後段に配置した走査レンズは、主走査方向、副走査方向及び光軸方向の3次元的に位置調整された後にハウジングに接着固定されており、
前記走査レンズの接着固定箇所は、主走査方向、副走査方向及び光軸方向のうち少なくとも2方向に垂直な複数の面に設けられていること、
を特徴とする。
【0015】
本発明に係るレーザ走査光学装置によれば、走査レンズは主走査方向、副走査方向及び光軸方向に3次元的に位置調整されるため、十分な光学性能を発揮するように正確に位置調整される。そして、ハウジングに対する接着固定箇所は、主走査方向、副走査方向及び光軸方向のうち少なくとも2方向に垂直な複数の面に設けられているため、温度変化時には他の一方向には走査レンズに生じる変形を逃がすことができ、光学性能の劣化を回避することができる。
【0016】
本発明に係るレーザ走査光学装置において、走査レンズに生じる歪みを逃がすために、主走査方向、副走査方向及び光軸方向のうちいずれか1方向に関して歪みを逃がす方向の面には接着固定箇所を設けないようにしてもよい。特に、走査レンズに主走査方向に生じる歪みを逃がすために、主走査方向の両面のうち少なくとも1面には接着固定箇所を設けなくてもよい。
【0017】
また、走査レンズの接着面とハウジングの接着面との間には、少なくとも走査レンズの3次元的位置調整のために走査レンズが移動可能な隙間が開いており、接着剤は該隙間に充填されていることが好ましい。
【0018】
また、ハウジングには走査レンズを囲む筒状をなす保持部が形成されていてもよく、あるいは、ハウジングには走査レンズの両端部を囲むように走査レンズの両端部に対応した保持部が形成されていてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
以下、本発明に係るレーザ走査光学装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施例において同じ部材、部分には共通する符号を付し、重複する説明は省略する。
【0020】
(レーザ走査光学装置の概略構成、図1参照)
図1に本発明に係るレーザ走査光学装置の概略構成を示す。このレーザ走査光学装置1は、レーザダイオード2から放射されたレーザビームをコリメータレンズやシリンドリカルレンズからなる第1光学系3でポリゴンミラー4の反射面に集光し、該ポリゴンミラー4の回転に基づいてレーザビームを主走査方向Yに等角速度で偏向し、さらに、収差補正機能を有する走査レンズ6,7などからなる第2光学系5で結像/走査し、防塵ガラス8を介して矢印A方向に回転駆動される感光体ドラム10上を主走査方向に露光する。
【0021】
電子写真法による画像の形成に際して使用されるこの種のレーザ走査光学装置1の各光学素子の構成や動作は周知であり、詳細な説明は省略する。なお、走査レンズ6,7はfθレンズとも称され、1枚で構成する場合、あるいは、3枚以上で構成する場合がある。
【0022】
(走査レンズの位置調整、図2参照)
本発明においては、走査レンズ6又は7の位置を以下にハウジング20(図3参照)上で光学的に調整した後、走査レンズ6又は7を該ハウジング20に接着固定する。例えば、走査レンズ7を例にすると、走査レンズ7以外の他の光学素子をハウジング20に固定した状態で、走査レンズ7を保持治具により所定位置に配置し、感光体ドラム10と等価面にエリアセンサ9a,9b,9c(図2参照)を配置した状態で位置調整を行う。
【0023】
即ち、レーザダイオード2を発光させるとともに、ポリゴンミラー4を回転させる。図示しないSOS(スタート位置検出用)センサをレーザビームが通過後、所定のタイミングでレーザビームを点滅させる。この点滅を前記エリアセンサ9a,9b,9cで検出し、検出位置と本来あるべき位置との差に基づいて走査レンズ7の位置を調整し、その後ハウジングに走査レンズ7を接着固定する。この場合、走査レンズ7は、主走査方向Y、副走査方向Z及び光軸方向Xの3次元的に位置調整される。
【0024】
(第1実施例、図3〜図5参照)
第1実施例は、図3に示すように、ハウジング20に走査レンズ7を筒状に囲む保持部21を形成したものである。即ち、走査レンズ7はハウジング20の表面部分20a、保持部21の天板部21a、主走査方向Yの両端垂直面部21b,21c及び光軸方向Xの両端垂直面部21d,21eにて囲われている。
【0025】
走査レンズ7は、前記保持部21内において、図2を参照して説明したように3次元的に位置調整され、調整後にハウジング20及び保持部21と走査レンズ7との隙間に接着剤25a〜25iを注入することにより固定される。
【0026】
図4及び図5に示すように、接着剤25a,25bは走査レンズ7の中央部分であってその上下面に、表面部分20aとの隙間及び天板部21aとの隙間に充填される。接着剤25c,25dは走査レンズ7の左端部であってその上下面に、表面部分20aとの隙間及び天板部21aとの隙間に充填される。接着剤25e,25fは走査レンズ7の右端部であってその上下面に、表面部分20aとの隙間及び天板部21aとの隙間に充填される。接着剤25g,25hは走査レンズ7の両端部と垂直面部21d,21eとの隙間に充填される。接着剤25iは走査レンズ7の左端面と垂直面部21bとの隙間に充填される。
【0027】
走査レンズ7は光学樹脂にて成形され、その線膨張係数は6〜9×10-5程度である。ハウジング20はポリカーボネートなどの樹脂にて成形され、その線膨張係数は2〜4×10-5程度である。また、接着剤25a〜25iは1〜100MPa程度のヤング率のものを任意に選択して用いることができる。接着剤25a〜25iは塗布厚みが0.1〜0.2mm程度と薄く、温度変化による厚みの変動は実際上無視することができる。
【0028】
本第1実施例において、走査レンズ7は、副走査方向Zに関しては接着剤25a,25b,25c,25d,25e,25fによって接着固定され、光軸方向Xに関しては接着剤25g,25hによって接着固定され、主走査方向Yに関しては接着剤25iによって接着固定されている。それゆえ、走査レンズ7は主走査方向Y、副走査方向Z及び光軸方向Xに対する変位が抑えられる。
【0029】
また、環境温度が変化したとき、ハウジング20と走査レンズ7の線膨張係数の相違により走査レンズ7に内部応力が発生して歪みを生じようとする。しかし、本第1実施例では主走査方向Yに対しては走査レンズ7の右端面と垂直面部21cは接着固定されず隙間aが形成されているので、走査レンズ7に発生する主走査方向Yの歪みを逃がすことができる。なお、接着剤25a〜25iは剪断方向に関しては伸縮する。また、光軸方向Xに関しても、走査レンズ7の出射面側は接着固定されていないので、温度変化時における走査レンズ7に発生する光軸方向Xの歪みを逃がすことができる。これにて、温度変化時における走査レンズ7の光学性能の劣化を抑えることができる。
【0030】
なお、本第1実施例において、接着剤25b,25d,25fを省略してもよい。この場合、走査レンズ7に発生する副走査方向Zの歪みを逃がすことができる。
【0031】
(第2実施例、図6参照)
第2実施例は、図6に示すように、ハウジング20に走査レンズ7の両端部を囲むように走査レンズ7の両端部に対応した保持部22を形成したものである。保持部22は、天板部22a、主走査方向Yの両端垂直面部22b,22c及び光軸方向Xの両端垂直面部22d,22eを有している。
【0032】
走査レンズ7はハウジング20の表面部分20a上であって両端部を保持部22に挿入した状態で図2を参照して説明したように3次元的に位置調整され、調整後にハウジング20及び保持部22と走査レンズ7との隙間に接着剤25c,25d,25e,25f,25g,25h,25iを注入することにより固定される。
【0033】
接着剤25c,25dは走査レンズ7の左端部であってその上下面に、表面部分20aとの隙間及び天板部22aとの隙間に充填される。接着剤25e,25fは走査レンズ7の右端部であってその上下面に、表面部分20aとの隙間及び天板部22aとの隙間に充填される。接着剤25g,25hは、図6では図示しないが図5に示したのと同様に、走査レンズ7の両端部と垂直面部22d,22eとの隙間に充填される。接着剤25iは走査レンズ7の左端面と垂直面部22bとの隙間に充填される。また、主走査方向Yに対しては走査レンズ7の右端面と垂直面部22cは接着固定されずに隙間が形成されている。
【0034】
本第2実施例は、前記第1実施例と比較して走査レンズ7の中央部を接着固定する接着剤25a,25bを省略したものであるが、第1実施例と同様の作用効果を奏する。なお、走査レンズ7の中央部下面と表面部分20aとの隙間にも接着剤を充填してもよい。また、接着剤25d,25fは省略してもよい。
【0035】
(第3実施例、図7参照)
第3実施例は、図7に示すように、ハウジング20に走査レンズ7の両端部を囲むように走査レンズ7の両端部に対応した保持部23を形成したものである。保持部23は、主走査方向Yの両端垂直面部23b,23c及び光軸方向Xの両端垂直面部23d,23eを有している。
【0036】
走査レンズ7は、ハウジング20の表面部分20a上であって両端部を保持部23に上方から挿入した状態で図2を参照して説明したように3次元的に位置調整され、調整後に接着固定される。本第3実施例における接着固定箇所は、走査レンズ7の両端部下面と表面部分20aとの間、走査レンズ7の両端部光軸方向Xの前後面と垂直面部23d,23eとの間、走査レンズ7の左端面と垂直面部23bとの間である。そして、前記第1及び第2実施例と同様に、主走査方向Yに対しては走査レンズ7の右端面と垂直面部23cは接着固定されずに隙間が形成されている。
【0037】
本第3実施例の作用効果は、基本的には前記第1実施例と同様である。なお、走査レンズ7の中央部下面と表面部分20aとの隙間にも接着剤を充填してもよい。また、光軸方向Xを規制するために垂直面部23d,23eと走査レンズ7との間に充填される接着剤はいずれか一方を省略してもよい。
【0038】
(第4実施例、図8参照)
第4実施例は、図8に示すように、ハウジング20の表面部分20aに対して光軸方向Xが垂直に位置する関係に配置したレーザ走査光学装置である。ハウジング20にはレーザビームが通過するためのスリット26が形成されており、かつ、走査レンズ7を保持するための箱形状の保持部24が形成されている。
【0039】
保持部24は、上下水平面部24a,24b、主走査方向Yの両端垂直面部24c,24d及び光軸方向Xの両端垂直面部24e,24fを有している。走査レンズ7は保持部24に挿入した状態で図2を参照して説明したように3次元的に位置調整され、調整後に接着固定される。
【0040】
本第4実施例における接着固定箇所は、走査レンズ7両端部上下面と水平面部24a,24bとの間、走査レンズ7の両端部光軸方向Xの前後面と垂直面部24e,24fとの間、走査レンズ7の左端面と垂直面部24cとの間である。そして、前記第1、第2及び第3実施例と同様に、主走査方向Yに対しては走査レンズ7の右端面と垂直部24dは接着されずに隙間が形成されている。
【0041】
本第4実施例の作用効果は、前記第1実施例と同様である。なお、走査レンズ7の中央部下面と表面部分20aとの隙間にも接着剤を充填してもよい。
【0042】
(他の実施例)
なお、本発明に係るレーザ走査光学装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。
【0043】
特に、前記実施例では走査レンズ7の調整、接着固定構造について説明したがいま一つの走査レンズ6についても同様に調整、接着固定することができる。また、実施例で示した数値はあくまで一例である。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【図1】本発明に係るレーザ走査光学装置の概略構成を示す斜視図である。
【図2】図1に示したレーザ走査光学装置における走査レンズの位置調整を説明するための斜視図である。
【図3】第1実施例においてハウジングの一部と走査レンズを示す斜視図である。
【図4】第1実施例においてハウジングに走査レンズを接着固定した状態の正面図である。
【図5】第1実施例において走査レンズをハウジングに接着固定した状態の垂直断面図である。
【図6】第2実施例において走査レンズをハウジングに接着固定した状態の正面図である。
【図7】第3実施例においてハウジングの一部と走査レンズを示す斜視図である。
【図8】第4実施例においてハウジングの一部と走査レンズを示す斜視図である。
【図9】走査レンズをハウジングに接着固定する従来の構造を示す斜視図である。
【図10】図9に示した構造の正面図である。
【図11】図9に示した構造の垂直断面図である。
【符号の説明】
【0045】
7…走査レンズ
20…ハウジング
20a…表面部分
21,22,23,24…保持部
X…光軸方向
Y…主走査方向
Z…副走査方向
【出願人】 【識別番号】303000372
【氏名又は名称】コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社
【出願日】 平成18年6月20日(2006.6.20)
【代理人】 【識別番号】100091432
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 武一


【公開番号】 特開2008−3145(P2008−3145A)
【公開日】 平成20年1月10日(2008.1.10)
【出願番号】 特願2006−170173(P2006−170173)