CN1912675A - 光学元件的定位夹具,定位方法及光学元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学元件的定位夹具，定位方法，光学元件，光扫描装置及粘接方法。光学元件5具有至少一个被复制面25，从若干光源2发出光，被偏转，用该被偏转的光束进行光扫描，定位夹具11将光轴中心23和光学元件的长度方向的曲率半径中心定位在同轴上。不用极端地提高光学元件的精度，能实现沿扫描方向的高精度对位，使用通用的光学元件，能简易地实现光学元件多层配置定位。

Description

光学元件的定位夹具，定位 方法及光学元件

本申请是申请号为200410085722.8、申请日为2004年10月15日、申请人为株式会社理光、发明名称为“光学元件的定位夹具，定位方法及光学元件”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及光学元件的定位夹具，定位方法，光学元件，光扫描装置及粘接方法。上述光学元件的定位夹具，光学元件及光扫描装置装在如复印机，激光打印机，传真机等电子照相方式的图像形成装置的写入组件中。

背景技术

以往，在设有用于使得若干激光束成像的透镜的光学系统中，与各激光束对应能多层简易叠合的塑料制成像透镜，该透镜的多层叠合方法，使用该方法的光扫描装置为人们所公知，可以参照例如特开平4-127115号(以下简记为“专利文献1”)，特开平10-3052号(以下简记为“专利文献2”)，特开2000-141413号(以下简记为“专利文献3”)，特开平11-028745号(以下简记为“专利文献4”)等公报。

在彩色图像装置的光扫描装置中，从若干激光光源射出各光束，通过偏转手段及成像手段，将上述各光束分别导向感光体，在该感光体上根据图像信息形成图像。

近年，为了与彩色图像形成装置的高速化，高画质相对应，数字式复印机或激光打印机得到了实用化，将四个感光体鼓沿着输出纸的输送方向配列，用与各感光体鼓对应的光束同时曝光，在色各异(例如黄，品红，青黑)的显影器进行显影，顺序进行转印，叠合，形成彩色图像。

在这种图像形成装置中进行光扫描时，使用若干扫描手段，为了配置这些扫描手段，需要较大空间，引起装置整体大型化，在上述专利文献1中公开了以下配置方法：将若干光束射入单一的偏转器进行扫描，将成像透镜沿副扫描方向层状叠合构成一体。

作为将光学元件沿副扫描方向层状叠合构成一体的配置方法的实现手段，提出了在框体上设置第2层及以后层的安装基准的叠层方法，如上述专利文献2所示，公开了在光学元件上设置基准的叠层方法。在上述方法中，将第2层及以后层的光学元件的安装基准设在某部位，对光学元件进行定位，能得到良好的图像。

在上述先有技术中，在框体上设置第2层及以后层的安装基准的叠层方法，由于没有在光学元件上设置定位机构，第1层和第2层不能均一地沿副扫描方向对位，对位很费时间，生产成本增加。

在上述专利文献2中，在光学元件本身上设置基准的叠层方法，通过在光学元件上设置基准，第1层和第2层能均一地沿副扫描方向实现高精度对位，但在第1层和第2层不能使用同一结构的光学元件。

因此，由于多层叠合，不得不制作长度方向形状不同的光学元件，生产成本增加。

发明内容

本发明就是为解决上述先有技术所存在的问题而提出来的，本发明的目的在于，提供光学元件的定位夹具，定位方法，光学元件，光扫描装置及粘接方法，不用极端地提高光学元件的精度，能实现沿副扫描方向的高精度对位，使用通用的光学元件，能简易地实现光学元件多层配置定位。

为了实现上述目的，本发明提出以下方案：

(1)一种光学元件的定位夹具，光学元件具有至少一个被复制面，从至少一个光源发出光，被偏转，用该被偏转的光束进行光扫描；其特征在于：将光轴中心和光学元件的长度方向的曲率半径中心定位在同轴上。

(2)一种光学元件的定位方法，光学元件具有至少一个被复制面，从至少一个光源发出光，被偏转，用该被偏转的光束进行光扫描，对上述光学元件进行定位；其特征在于：

将光轴中心和光学元件的长度方向的曲率半径中心定位在同轴上，用同一的定位夹具对第1层光学元件及第1层以后层光学元件进行定位。

(3)在上述(1)的光学元件的定位夹具中，其特征在于，设有靠近中央机构，使得光学元件靠近光轴中心侧进行定位，使得上述光学元件的长度方向中心部与上述光束的光轴中心一致。

(4)在上述(3)的光学元件的定位夹具中，其特征在于，上述靠近中央机构由左右臂及回转体构成，上述左右臂分别与光学元件的长度方向两端部嵌合，上述回转体用于使得上述各臂同步，作等距离移动。

(5)在上述(4)的光学元件的定位夹具中，其特征在于，在上述回转体的周面形成弹性体。

(6)在上述(3)的光学元件的定位夹具中，其特征在于，上述靠近中央机构设有限位部件，限制上述各臂的可移动范围。

(7)在上述(6)的光学元件的定位夹具中，其特征在于，上述靠近中央机构在上述各臂上设有挡条。

(8)在上述(1)的光学元件的定位夹具中，其特征在于，构成压缩弹簧式的推压夹具，用于上述光束的光轴方向的定位。

(9)一种光学元件，具有至少一个被复制面，从至少一个光源发出光，被偏转，用该被偏转的光束进行扫描，其特征在于，在透镜面的端部形成棱，用于长度方向定位。

(10)在上述(9)的光学元件中，其特征在于，在透镜面端部形成的用于长度方向定位的棱比其他棱突出。

(11)在上述(9)的光学元件中，其特征在于，以上述形成在透镜面端部的用于长度方向定位的棱为基准，将第1层光学元件和第1层以后的光学元件层状叠合。

(12)在上述(9)的光学元件中，其特征在于，上下方向的基准面具有第一基准面和第二基准面，沿着厚度方向平行，形成被复制面。

(13)在上述(12)的光学元件中，其特征在于，上述上下方向的基准面中，第二基准面的局部形成凹形状部。

(14)在上述(13)的光学元件中，其特征在于，上述凹形状部通过分隔成形形成。

(15)在上述(13)的光学元件中，其特征在于，上述上下方向的基准面中，第一基准面由至少三个基准突起形成。

(16)在上述(15)的光学元件中，其特征在于，第一基准面由三个圆柱状凸形状的基准突起形成，分别形成在长度方向中央部以及长度方向两端部。

(17)在上述(11)的光学元件中，其特征在于，上述第1层以后的光学元件和上述第1层光学元件形状相同。

(18)在上述(9)-(17)任一个的光学元件中，其特征在于，上述光学元件由塑料部件构成。

(19)在上述(9)-(17)任一个的光学元件中，其特征在于，上述光学元件是f-θ透镜，将光束补正为等速度。

(20)在上述(9)-(17)任一个的光学元件中，其特征在于，在镜面模块和模具镶块的交界面上设有基准棱槽，用于形成基准棱。

(21)在上述(9)-(17)任一个的光学元件中，其特征在于，在凹形状以外的长度方向中央附近，涂布粘接剂固定。

(22)一种光扫描装置，其特征在于，设有上述(9)-(21)任一个中所述的光学元件。

(23)一种粘接方法，其特征在于，对于上述(9)-(21)任一个中所述的光学元件，粘接剂是光硬化型粘接剂。

(24)在上述(23)的粘接方法中，其特征在于，将上述光学元件以层状叠合，顺序叠合粘接。

(25)在上述(23)的粘接方法中，其特征在于，将上述光学元件以层状叠合，将叠合的光学元件全部汇集粘接。

按照本发明，光轴中心位置和透镜面的长度方向的曲率半径中心定位在相同位置，且使用通用的光学元件，能简单地实行若干级配置定位，缩短对位等调整时间，能实现小型化及低成本化。

按照本发明，在任意位置设定不完全复制部，很容易得到确保形状精度及光学精度等的塑料成形品，得到高精度的光扫描装置，能减少向主扫描方向的写入位置偏移(扫描位置偏移)。

附图说明

图1是本发明的光扫描装置的一实施例的概略俯视图；

图2表示图1的光扫描装置的概略侧面图；

图3是本发明的光扫描装置的另一实施例的概略俯视图；

图4表示图3的光扫描装置的概略侧面图；

图5表示定位夹具的俯视图；

图6是靠近中央机构截面图；

图7是图6的靠近中央机构的前视图；

图8是本发明的光学元件斜视图；

图9是从另一侧看的光学元件斜视图，在光学元件上形成不完全复制部；

图10表示用于说明镜面模块和模具镶块的概略图；

图11表示图10的镜面模块和模具镶块的局部放大图。

图12是对臂和光学元件安装放大表示的概略图；

图13是用于说明从臂的光学元件两端向光轴中心方向移动的概略图；

图14是用于说明复制面的长度方向中央部附近的粘接剂涂布的概略图；

图15是用于说明设置光源使得粘接剂硬化结合的概略图。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明实施例。在此，在实施例中使用两层式进行说明，但本发明内容并不依赖于层数，不受此局限。

图1和图2表示本发明的光扫描装置的一种型式，图3和图4表示本发明的光扫描装置的另一种型式，其用于形成彩色图像。

图1是本发明的光扫描装置的一实施例的概略俯视图，图2表示图1的光扫描装置的概略侧面图。在图1和图2所示的光扫描装置100中，框体1由树脂构成，在上述框体1中，设有激光光源2及圆柱形透镜3，从激光光源2发出激光，上述圆柱形透镜3将该激光集光在作为偏转器的多面镜扫描组件4上。

回转多面镜4a组装在该多面镜扫描组件4中，其以等角速度使得激光偏转。然后，上述被偏转的激光通过叠层光学元件5，反光镜6等成像在框体1外部的感光体7上，以等速度进行扫描。

如图2所示，激光光源2中设有的半导体激光器的数并不限定为一个，可以是二个或二个以上。

图3是本发明的光扫描装置的另一实施例的概略俯视图，图4表示图3的光扫描装置的概略侧面图，图3和图4表示的光扫描装置用于形成彩色图像。

在图3和图4所示的光扫描装置200中，从若干激光光源2发出激光，使用一个多面镜扫描组件4使得激光偏转，叠层光学元件5与各激光光源2相对应，配置为与上述多面镜扫描组件4对向，通过上述光学元件5，反光镜6等成像在框体1外部的感光体7上，以等速度进行扫描。

与图1的光扫描装置同样，激光光源2中设有的半导体激光器的数并不限定为一个，可以是二个或二个以上。

图5表示定位夹具的俯视图，该定位夹具用于将光学元件5等定位在光扫描装置的合适处。

图5所示的定位夹具11具有凹形状(“コ”字状)，在凹形中央部设有靠近中央机构12，从该靠近中央机构12两端形成L字形状的臂14，15，臂14，15的前端成为突起部13，具有方形状。在突起部13的横侧形成压缩弹簧推压部16以及压缩弹簧16a。

即，从靠近中央机构12两端分别延伸形成L字形状的臂14，15，整体呈“コ”形状。各臂14，15由靠近中央机构12支承基端部，能沿光学元件5的长度方向进退。

图6放大了图5所示靠近中央机构，表示平面横截面图，图7是图6的靠近中央机构的正面图。参照图6和图7说明靠近中央机构12。

如图6所示，靠近中央机构12呈长方形形状，具有基准基座21，其成为靠近中央的基准，在该基准基座21的中央部上面突出形成倒梯形形状的滑轨19，形成为一体。标号20表示滑台，当使得滑台20以及支承在其上的部件沿光轴方向进退时，上述滑轨19成为导向件。在该基准基座21的上侧，配置上述滑台20，通过上述滑轨19，滑台20能沿光轴方向进退，在上述滑台20的下侧中央部，形成梯形状的滑动槽20a，与基准基座21的滑轨19嵌合相接，能实现滑动。

如图7的正面图所示，在基准基座21的下侧，在三处形成圆柱状的基准销22，以便使得基准基座21能与位于下面的框体1的面定位。

上述三个基准销22分别设在基准基座21的中央部的上侧(光轴方向一端侧)及两端部的下侧(光轴方向另一端侧)，相对光轴中心23，基准基座21的中央部上侧的基准孔22的中心轴形成在同轴上的位置。基准基座21的两端部下侧的基准孔22的中心轴相对光轴中心23，形成为平行状。

在与上述滑轨19中央部相当的滑台20的内壁，装有圆柱状回转体18，在该回转体18的外周设有弹性体18a，相对光轴中心23，形成在同轴上的位置。

臂14，15与回转体18的前后侧接触，在臂14，15的前端部设有挡条14a，15a，在上述滑台20的与挡条14a，15a的左右方向侧相当处，设有挡销17。

在各臂14，15与回转体外周的弹性体18a之间，通过摩擦力传递驱动力。

通过回转体18的回转动作，臂14，15发生左右滑动动作，通过挡条14a，15a与挡销17的结构，控制臂左右滑动方向的移动距离。

即，在本例中，靠近中央机构由左右臂以及回转体构成，上述左右臂分别与光学元件的长度方向两端部嵌合，上述回转体用于使得各臂同步，作等距离移动。

图8是本发明的光学元件斜视图，图9是从另一侧看的光学元件斜视图，在光学元件上形成不完全复制部，在图8和图9中，光学元件5由塑料形成。

在光学元件5中，设有透镜面(被复制面)25a，25b，其中透镜面25b在中央形成厚壁，呈弯曲状。

在长度方向两端部，形成凸缘部28，在该凸缘部28的下面，设有组装时成为基准的平面状的安装基准面(被复制面)24，制作成不等壁形状。

上述透镜面25a，25b的侧面为26a，26b，其与光束透过方向平行。在上述侧面26a，在透镜长度方向中央部以及长度方向两端部，形成呈圆柱形状的凸状第一基准面(被复制面)27。在上述侧面26b，在长度方向形成凹形状的不完全复制部30b，不完全复制部30b以外的面形成为平面30a(被复制面)，在本实施例中，称为第二基准面。

在上述弯曲的透镜面25b的短方向两端及长度方向两端形成外形棱29。为了提高光学元件5的长度方向的定位精度，在光学元件5的长度方向两端部，形成比其他棱突出的基准棱29a。

下面对光学元件5的成形方法作简单说明。

在专利文献3及4中，提出了用于形成包含凹部的面的一部分型腔模块设为滑动自如。准备一对金属模，通过复制面及型腔模块构成至少一个型腔。

将上述金属模加热到树脂的软化温度未满程度保持着，将加热到软化温度以上的熔融树脂注射充填到上述型腔内，接着，使树脂压力发生于上述复制面，使得树脂与复制面密接后，将该树脂冷却到软化温度以下。

这时，使得上述设为滑动自如的型腔模块滑动，离开树脂，通过在树脂与型腔模块之间强制形成空隙，在复制面以外的一部分面上形成凹形状，通过这种方法得到塑料光学元件。

图10表明用于说明镜面模块和模具镶块的概略图，图11表示图10的镜面模块和模具镶块的局部放大图。在图10和图11中，33表示镜面模块，31表示模具镶块，32是模具镶块线，表示镜面模块33与模具镶块31的相接部即交界面。由镜面模块33与模具镶块31形成基准棱槽34，这样，能得到镜面模块33的曲率半径的中心位置被高精度复制的光学元件。

说明图5中上述定位夹具11的定位光学元件5的方法。将光学元件5载置在框体1上，圆柱状的基准销22设在基准基座21的下侧，将定位夹具11的上述基准销22与框体1的基准孔嵌合，得到定位。

在本实施例中，多层叠合场合，第1层光学元件5的侧面26a即第一基准面27位于下侧，包含第二基准面30a的侧面26b位于上侧，其成为第2层光学元件5的基准面。第2层光学元件5的侧面26a位于上侧，即第2层光学元件5的第一基准面27与上述第1层光学元件5的第二基准面30a相接，实现叠层。多层叠合依此类推。

图12是对臂和光学元件安装部放大表示的概略图，图13是用于说明从臂的光学元件两端向光轴中心方向移动的概略图。

参照图5及图12，详细说明靠近中央机构12动作。

在本实施例中，如上所述，在突起部13的横侧形成压缩弹簧推压部16(以下简记为“推压部”)，该推压部设为能相对臂14伸缩滑动，通常，压缩弹簧16a的弹力推压该推压部16，其前端伸出到超过上述突起部13的顶端。

在滑轨19上，使得靠近中央机构12朝光学元件5侧移动，使得光学元件5的凸缘部28与上述推压部16相接。推压部16受到凸缘部28的阻力，局部会缩入臂14，压缩弹簧16a被压缩，弹力增强，以至于达到能推动凸缘部28，这样，通过压缩弹簧16a的弹力推压上述推压部16，将光学元件5的凸缘部28推向形成在框体1上的框体侧定位件37，使得光学元件5的安装基准面24与该框体侧定位件37相接，沿着光束透过方向，得到定位。

接着，使得形成在臂14前端部的突起部13的侧面与形成在光学元件5两侧的基准棱29a的壁面相接。如图13所示，若使得某一方的臂例如14从光学元件5的两端朝光轴中心23方向(箭头方向)移动，则臂14的滑动传递到回转体18(参照图6)，成为回转运动，该回转运动使得另一臂例如15滑动。

通过该回转体18，能以同一速度操作臂14，15，能使光学元件5的长度方向的曲率半径中心相对光轴中心23位于同轴上，能高精度地实现扫描方向的对位。

通过将弹性体18a设置在回转体18的周向壁面上，能以同一速度高精度地操作，缩短对位等的调整时间，通过使用相同的通用光学元件，能实现小型化，降低成本。

在光学元件5多层状叠合场合，在用于成形的金属模中，通过镜面模块33与模具镶块31形成基准棱槽34，这样，能得到镜面模块33的曲率半径的中心位置被高精度复制的光学元件5。

这样，若以同一突起部13进行定位，即使叠合多层，光学元件5的曲率半径的中心位置也能高精度地得到定位。由于光学元件5是同一形状，不管多少层，能使用相同光学元件5，也能容易地得到定位。

图14是用于说明长度方向中央部附近的粘接剂涂布的概略图，图15是用于说明设置光源使得粘接剂硬化结合的概略图。光学元件5使用光硬化型粘接剂结合得到保持。

光学元件5易因周围环境温度等发生热膨胀，对成像等光学特性产生影响。因此，例如可以在长度方向中央部附近涂布粘接剂，以便不受该热膨胀的影响。

如图15所示，设置光源39用于使得粘接剂硬化，照射光(UV)，使得粘接剂38硬化而结合。不管是层状叠合状态还是光学元件一个一个地粘合都能结合。

通过在光学元件5的侧面26的长度方向中央部附近进行固定，能抑制沿长度方向及光束透过方向的定位偏离等，能抑制对成像等光学特性的影响。

层状叠合粘接固定，第2层及以后的光学元件5也具有与第1层光学元件5同样的热膨胀率，因此，即使多层叠合也能抑制因热膨胀影响引起的对成像等光学特性或长度方向定位崩溃等影响。

沿着模具镶块线32，镜面模块33与模具镶块31形成基准棱槽34，通过设置该基准棱槽34，镜面模块33的曲率半径的中心位置能高精度复制。接合时，光学元件5与光扫描装置的框体1的接合面，光学元件5之间的接合面，预先涂布粘接剂38，对透镜面25的长度方向的曲率半径中心位置进行定位，且通过多层配置定位，能高精度粘接固定。

上面参照附图说明了本发明的实施例，但本发明并不局限于上述实施例。在本发明技术思想范围内可以作种种变更，它们都属于本发明的保护范围。

例如，在上述实施例中，例举了在回转体18外周设有弹性体18a，通过摩擦力将驱动力传递到臂，但本发明并不局限于此，也可以通过其他驱动方式例如齿轮传动方式实现传递。

再有，在上述实施例中，例举了在臂14，15前端设置压缩弹簧推压机构，但本发明并不局限于此，也可以例如使得上述推压部16由弹性体构成，而不使用压缩弹簧16a。

再有，在上述实施例中，例举了形成呈圆柱形状的凸状第一基准面27，但本发明并不局限于此，也可以例如形成四方柱形状，或三角形状等。数量也并不局限于三个，也可以是四个或四个以上。

再有，在上述实施例中，例举了在上述侧面26b，在长度方向形成凹形状的不完全复制部30b，不完全复制部30b以外的面形成为平面30a，但本发明并不局限于图9中所示30b的形状，也可以是其他形状，只要多层叠合时第一基准面27位于平面30a之内就行。

再有，在上述实施例中，例举了在侧面26a形成第一基准面27，在侧面26b形成第二基准面30a，但本发明并不局限于此，也可以例如在侧面26a和侧面26b都形成呈凸状的第一基准面27或第二基准面30a。

再有，在上述实施例中，例举了多层叠合时，第1层光学元件5的第一基准面27位于下侧，包含第二基准面30a的侧面26b位于上侧，其成为第2层光学元件5的基准面，但本发明并不局限于此，也可以使得第1层光学元件5的第二基准面30a位于下侧，第一基准面27位于上侧。

再有，在上述实施例中，例举了通过挡销17限制臂14，15的移动范围，但本发明并不局限于此，也可以设置其他形式的限位部件，限制上述各臂的可移动范围。

Claims (17)

1.一种光学元件，具有至少一个被复制面，从至少一个光源发出光，被偏转，用该被偏转的光束进行扫描，其特征在于，在透镜面的端部形成棱，用于长度方向定位。

2.根据权利要求1中所述的光学元件，其特征在于，在透镜面端部形成的用于长度方向定位的棱比其他棱突出。

3.根据权利要求1中所述的光学元件，其特征在于，以上述形成在透镜面端部的用于长度方向定位的棱为基准，将第1层光学元件和第1层以后的光学元件层状叠合。

4.根据权利要求1中所述的光学元件，其特征在于，上下方向的基准面具有第一基准面和第二基准面，沿着厚度方向平行，形成被复制面。

5.根据权利要求4中所述的光学元件，其特征在于，上述上下方向的基准面中，第二基准面的局部形成凹形状部。

6.根据权利要求5中所述的光学元件，其特征在于，上述凹形状部通过分隔成形形成。

7.根据权利要求5中所述的光学元件，其特征在于，上述上下方向的基准面中，第一基准面由至少三个基准突起形成。

8.根据权利要求7中所述的光学元件，其特征在于，第一基准面由三个圆柱状凸形状的基准突起形成，分别形成在长度方向中央部以及长度方向两端部。

9.根据权利要求3中所述的光学元件，其特征在于，上述第1层以后的光学元件和上述第1层光学元件形状相同。

10.根据权利要求1-9中任一个所述的光学元件，其特征在于，上述光学元件由塑料部件构成。

11.根据权利要求1-9中任一个所述的光学元件，其特征在于，上述光学元件是f-θ透镜，将光束补正为等速度。

12.根据权利要求1-9中任一个所述的光学元件，其特征在于，在镜面模块和模具镶块的交界面上设有基准棱槽，用于形成基准棱。

13.根据权利要求1-9中任一个所述的光学元件，其特征在于，在凹形状以外的长度方向中央附近，涂布粘接剂固定。

14.一种光扫描装置，其特征在于，设有上述权利要求1-13任一个中所述的光学元件。

15.一种粘接方法，其特征在于，对于上述权利要求1-131任一个中所述的光学元件，粘接剂是光硬化型粘接剂。

16.根据权利要求15中所述的粘接方法，其特征在于，将上述光学元件以层状叠合，顺序叠合粘接。

17.根据权利要求15中所述的粘接方法，其特征在于，将上述光学元件以层状叠合，将叠合的光学元件全部汇集粘接。

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