JP2004205875A - 樹脂レンズ、走査光学装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】樹脂成形の際にフローマークの発生や内部ひずみの急激な変化といった不良が存在せず、かつ、取付けが容易で高精度な位置決めの可能なレンズと、それを搭載した走査光学装置をおよび画像形成装置を提供すること。
【解決手段】樹脂レンズで、レンズ部21と一体に形成されたレンズ枠22を、
入射側と出射側の各辺についてレンズ部21のレンズ面の曲率に沿ってレンズ面の外側に形成させる。
【選択図】 図2
【解決手段】樹脂レンズで、レンズ部21と一体に形成されたレンズ枠22を、
入射側と出射側の各辺についてレンズ部21のレンズ面の曲率に沿ってレンズ面の外側に形成させる。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高精度で信頼性の高い樹脂成形のレンズと、それを搭載した走査光学装置をおよび画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子複写機やレーザビームプリンタやレーザファクシミリ等の画像形成装置に用いられる走査光学装置は一般的に、図12(a)にその模式平面図を、図12(b)にそれを構成している走査レンズの斜視図を、それぞれ示したような構造が用いられている。
【0003】
すなわち、走査光学装置は、図12(a)に示すように、半導体レーザやコリメータレンズをユニット化した光源ユニット1と、これから発生された平行光束の光であるレーザ光L1を偏向走査する走査手段である回転多面鏡2と、この回転多面鏡2によって偏向走査された走査光を折り返えしミラー3を経て回転ドラム(不図示)の表面の感光体に結像させる走査レンズ4を有し、回転多面鏡2や走査レンズ4は筐体である光学箱5に収容され、また、前記光源ユニット1は光学箱5の側壁等に組み付けられる。
【0004】
光学箱5の上部開口は、光学箱5内に必要部品をすべて組み込んだうえで、図示しない蓋によって閉塞される。なお、光学箱5の底壁には回転多面鏡2の走査光を外部の回転ドラムに向かって取り出すための窓6が設けられる。
【0005】
光源ユニット1の半導体レーザから発生されたレーザ光L1はコリメータレンズによって平行化され、シリンドリカルレンズ1aによって回転多面鏡2の反射面2aに線状に集光され、走査レンズ4を経て折り返えしミラー3によって反射され、光学箱5の窓6から回転ドラム(不図示)に向かって取り出される。このようにして回転ドラム上の感光体に結像する走査光は、回転多面鏡2による主走査と回転ドラムの回転による副走査に伴なって静電潜像を形成する。
【0006】
走査レンズ4は、上記のように感光体に結像する点像の歪み等を補正するいわゆるfθ機能を有するもので、その光軸に対して非対称の非走査用球面レンズであり、プラスチックによって一体成形される。
【0007】
図12(b)に示すように、走査レンズ4の底部には両側面にそれぞれ突出するフランジ4xが設けられ、走査レンズ4の頂部にも同様のフランジ4yが設けられ、底部と頂部のフランジ4x,4yの間に走査レンズ4のレンズ面(有効面)4cが配設されている。加えて走査レンズ4は、一方の側面に突出する底部と頂部のフランジ4x,4yの長さ方向の中央から光軸方向にそれぞれ突出する一対の突出部11を有し、一方の突出部11が、光学箱5の底壁から突出する一対の位置決めピン16a、16bの間に係合して走査レンズ4の主走査方向の位置決めを行なっている。
【0008】
また、走査レンズ4の底面13は、位置決め用の水平基準面として高い平坦度に仕上げられており、光学箱5の底壁から突出する図示しない一対の水平台座に当接されて走査レンズ4の副走査方向の位置決めに用いられる。
【0009】
走査レンズ4の両側縁には、その光軸に垂直な基準面を有する一対の位置決め部材である位置決めリブ14,15が配設され、これらを光学箱5の側壁や隔壁に設けられた位置決め部である一対の垂直面5cに当接することで走査レンズ4の光軸方向の位置決めが行なわれる。
【0010】
すなわち、光学箱5に対する走査レンズ4の組み付けにおいては、走査レンズ4の第1の突出部11のうちの一方を光学箱5の底壁の位置決めピン16aと16bの間に係合させ、走査レンズ4の底面13の水平基準面を光学箱5の水平台座に当接し、さらに走査レンズ4の位置決めリブ14、15をそれぞれ光学箱5の垂直面5cに当接することで、主走査方向と副走査方向と光軸方向の位置決めをそれぞれ行なったうえで、接着あるいはバネ等を用いる公知の方法によって走査レンズ4を光学箱5の底壁に固定する。走査光学装置の組立工程においては、このようにして回転多面鏡2に対する走査レンズ4の主走査方向と副走査方向と光軸方向の位置を厳密に管理することが、良好な画像を得るために極めて重要である(特許文献1)。
【0011】
また、走査レンズ4の変形例として、図13(a)に正面図を、図13(b)平面図を示すように、走査レンズ4aの中心部もしくは光学設計上の原点近くに、平行部を有する形状の位置決め用の突起11aを片方の面のみに設け、主走査方向両端の平行部25aを光学箱(不図示)に設けられているピン等によって、所定方向に規制することにより位置決めを行う場合もある。
【0012】
また、図14(a)に平面図を、図14(b)正面図を示すように、レンズ部18の周囲にレンズ枠19を設けたレンズ枠構造を形成し、このレンズ枠構造で、レンズの走査方向中心部もしくは光学設計上の原点近くに突起11aを設け、この突起11aを用いて位置決めする方法も知られている。なお、このレンズ枠構造は、搬送時のレンズ面の保護を行なうとともに、レンズの側面からの吸湿によりレンズ特性が変化するのを防止する機能も果たしている。
【0013】
【特許文献1】
特開平9−329755号公報 (段落番号0023〜0031 図1)
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
上述に示した走査レンズの場合、図13(a)および(b)に示したようなレンズの構造では、搬送時のレンズ面の保護を行なうことが困難であり、また、レンズの側面からの吸湿によりレンズ特性が変化するのを防止するのにも難がある。
【0015】
また、図14(a)および(b)に示したようなレンズ形状および位置決め方法では、次の問題がある。
【0016】
まず、図14(a)および(b)に示すようなレンズ枠をレンズに設けた場合、走査方向のレンズ部18の肉厚が不均一であるのに対し、レンズ枠19の肉厚は一定である。そのため、走査方向の断面を比較すると、レンズ中央部の断面に対して走査方向の端部の断面ではレンズ部18に対するレンズ枠19の部分の面積が相対的に大きくなる。
【0017】
そのような断面関係で、樹脂成形の際に、図15に樹脂の流動の説明図を示すと、ゲートGの位置からから樹脂を充填して所定の圧力を印加すると、ゲートGより注入された樹脂は流動し、その走査方向の流れが先端部で一様に流れず、走査方向の端部と中心部とでは異なる。例えば、走査方向の端部ではレンズ枠の部分がレンズ部18より先に流れ、レンズ部18の肉厚が厚い中心部では、レンズ枠19の部分よりもレンズ部18の中心部が先に流れる。このように流動先端が変化して一様でない場合、フローマークFMや内部ひずみの急激な変化などが発生し、レンズの光学的な特性を劣化させる問題が発生する。
【0018】
また、図13(a)、(b)、および、図14(a)、(b)に示す位置決め用の突起11aを設けた場合、レンズの幅が大きくなり、光学ユニットの高さが高くなるという問題も存在する。
【0019】
本発明はこれらの事情に基づきなされたもので、樹脂成形の際にフローマークの発生や内部ひずみの急激な変化といった不良が存在せず、かつ、取付けが容易で高精度な位置決めの可能なレンズと、それを搭載した走査光学装置をおよび画像形成装置を提供することを目的としている。
【0020】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明による手段によれば、所定方向に走査される入射光を入射側から入射させて出射側から出射させ、前記走査方向に所定の曲率によるレンズ面が形成されたレンズ部と、このレンズ部の外側に該レンズ部を囲むように該レンズ部と一体に成形されたレンズ枠を具備した樹脂レンズであって、
前記レンズ枠は、前記入射側と出射側の各辺が前記レンズ部のレンズ面に沿って前記レンズ面の外側に形成されていることを特徴とする樹脂レンズである。
【0021】
また請求項2の発明による手段であれば、所定方向に走査される光が入射する第1のレンズ面と、この入射面から入射した前記光が出射する第2のレンズ面とを備えるレンズ部と、
前記第1のレンズ面の周縁部の少なくとも一部に、前記第1のレンズ面に対して突出して形成される第1の枠部と、前記第2のレンズ面の周縁部の少なくとも一部に、前記第2のレンズ面に対して突出して形成される第2の枠部とを備え、前記レンズ部と一体成形により形成されるレンズ枠とを具備した樹脂レンズであって、
前記第1の枠部の前記第1のレンズ面に対する突出量は、前記第1のレンズ面の周縁に沿ってほぼ同じ長さで形成されており、
前記第2の枠部の前記第2のレンズ面に対する突出量は、前記第2のレンズ面の周縁に沿ってほぼ同じ長さで形成されていることを特徴とする樹脂レンズ。
【0022】
また請求項3の発明による手段によれば、前記レンズ枠の前記入射側と出射側の両辺は、両端部に比べて中央部が凹んで形成されていることを特徴とする樹脂レンズである。
【0023】
また請求項4の発明による手段によれば、前記レンズ枠の前記入射側と出射側の両辺は、前記光の走査方向と平行な平行部が形成されていることを特徴とする樹脂レンズである。
【0024】
また請求項5の発明による手段によれば、前記レンズ枠の前入射側の中央部には位置決め用の突起が設けられ、この突起は前記平行部よりも突出していないことを特徴とする樹脂レンズである。
【0025】
また請求項6の発明による手段によれば、前記位置決め用の突起の両脇に、走査方向と平行な平面を有する平面部が設けられていることを特徴とする樹脂レンズである。
【0026】
また請求項7の発明による手段によれば、光源部から出射した光ビームを結像光学系を介して、偏向手段を用いて偏向させた後、走査レンズ系を介して被走査面に走査する走査光学装置において、
前記走査レンズ系に上記のいずれかに記載の樹脂レンズを用いていることを特徴とする走査光学装置である。
【0027】
また請求項8の発明による手段によれば、走査光学装置から出射された光ビームを被走査面に走査して、該被走査面に画像を形成する画像形成装置において、
前記走査光学装置に上記の走査光学装置を用いていることを特徴とする画像形成装置である。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0029】
走査レンズが搭載される走査光学装置の構造自体は、走査レンズの構造とそれに対応する取付け部を除くと、従来の技術の項で図12に示し説明した構造と同様であるので、重複説明を避けるために走査光学装置の説明は省略する。
【0030】
ただし、図12におけるfθ特性を有する走査レンズ系(結像光学系)を構成している走査レンズ4については、場合によって、図1に示すように2つの樹脂レンズ4n、4mで形成することがある。その際の2つのレンズは、正の屈折力を有する走査用球面レンズ4n(θ1レンズ)と、主走査方向と副走査方向とで互いに異なる屈折力を有する樹脂性(プラスチック性)の非球面トーリックレンズ4m(θ2レンズで、一般には、単に「走査レンズ」とも称すことがある)とにより構成されており、光偏向器である回転多面鏡(ポリゴンミラー)2によって偏向反射された画像情報に基づく光束を、被走査面としての感光ドラム(感光体)9の面上に結像させ、かつ、回転多面鏡2の偏向面の面倒れを補正をおこなっている。
【0031】
なお、以下の説明で用いる走査方向とは、走査レンズ4が走査光学装置に搭載された際に、光源からの光を走査する方向を意味している。
【0032】
上述のように走査レンズ4は安価なプラスチックレンズ(PNMA等)で、例えば、感光体に結像する点像の走査速度を均一にするいわゆるfθ機能を有する複合レンズである。図12に示したように、走査レンズ4は回転多面鏡2の走査光の光路に対して厳密な位置決めのうえで光学箱5に接着等により固定されている。
【0033】
以下、本発明の走査光学装置の走査レンズ系を構成する各レンズについて説明する。
【0034】
走査レンズ4は、図2(a)に平面図を、図2(b)に正面図を示すように、レンズ部21とレンズ枠22とで一体に樹脂成形されて形成されている。
【0035】
図2(b)に走査レンズ4の正面図を示すように、レンズ部21は中心部が端部に比べて肉厚が大きく、レンズ面は入射側(第1のレンズ面)23と出射側(第2のレンズ面)24がそれぞれ所定の曲率で形成されている。レンズ枠22は正面形状がレンズ部21の正面断面の形状とほぼ相似状で光の走査方向に長手に形成され、レンズ部21の曲率に沿ってレンズ部21よりやや大きく形成されている。すなわち、レンズ枠22の曲率は、レンズ部21の入射側23に対応する側の辺(第1の枠部)がレンズ部21の曲率よりやや小さく、レンズ部21の出射側24に対応する側の辺(第2の枠部)がレンズ部21の曲率よりやや大きく、それぞれ曲線により形成されている。レンズ枠22の曲線は円弧状又は楕円形状等である。すなわち、第1の枠部の第1のレンズ面に対する突出量は、第1のレンズ面の周縁に沿ってほぼ同じ長さで形成されており、また、第2の枠部の第2のレンズ面に対する突出量は、第2のレンズ面の周縁に沿ってほぼ同じ長さで形成されている。
【0036】
それにより、走査レンズ4は走査方向の中央部と端部とで、断面におけるレンズ部21とレンズ枠22との面積比の変化幅が所定の領域内になり、大きな変化はしない。従って、成形時の樹脂充填の際に、充填された樹脂は金型内を先端部が一様に進行して金型内を充填し、成形品の一部であるレンズ部21について、フローマークの発生を防止したり、内部ひずみの急激な変化を防止することでき、光学特性の良好なレンズを形成することができる。
【0037】
また、レンズ枠22の両端部の入射側23には、図2(b)に矢印Aで示した走査方向と平行な平行部25が形成されている。この平行部25は垂直な方向が光軸方向となるので、この平行部25を案内面として取付けることにより走査レンズ4を取付ける際に、レンズ部21を光学的に正確に位置決めすることができる。
【0038】
また、レンズの走査方向の中央部もしくは光学設計上の原点に相当するレンズ枠22の走査方向の中央部には、位置決め用の突起26が設けられている。この位置決め用の突起26は、図2(a)に示すように、レンズ枠22の最高部(両端部)よりは突出しない高さに形成されている。したがって、レンズの光軸(矢印B)方向の高さを、レンズ枠22の大きさまで小さくすることができ、走査レンズ4のユニットの高さを小さくすることがでる。それにより、走査レンズ4のコンパクト化が実現できると共に、レンズの位置決めを正確に行なうことができる。
【0039】
なお、レンズの位置決めは、突起26とレンズ枠22の端部に設けられた平行部25とを案内として用いることにより、より正確におこなうことができる。また、突起26の高さを、レンズ枠22の端部の平行部25と同一にすれば、取付け側のハウジングの構造が簡単になり、かつ、両部25、26を案内として用いて走査レンズ4を取付けることにより、同様にレンズの位置決めをより正確に行なうことができる。
【0040】
次に、上述の走査レンズ4の実施の形態の変形例について説明する。なお、以下の変形例において、レンズ部21の形状は上述の実施の形態と同一である。
【0041】
(変形例1)
図3に平面図を示している。上述の走査レンズ4のレンズ枠22は、上述の実施の形態では平面形状がレンズ部21の平面形状とほぼ相似状で、レンズ部21の曲率に沿って、レンズ部21の入射側23に対応する側がレンズ部21の曲率よりやや小さく、レンズ部21の出射側24に対応する側がレンズ部21の曲率よりやや大きく、それぞれ曲線により形成されているが、この変形例では、レンズ枠22aの入射側23と出射側24との辺の形状を、レンズ部21の曲率に近似した多角形で形成した形状にしている。すなわち、レンズ部21の入射側23に対応する側がレンズ部21の曲率よりやや小さい多角形で、一方、レンズ部21の出射側24に対応する側の辺がレンズ部21の曲率よりやや大きい多角形で形成している。それにより、走査レンズ4aを成形するための、金型の加工が容易になり、金型のコスト削減が可能になる。
【0042】
また、この変形例の場合も、走査レンズ4aは走査方向の中央部と端部とで、断面におけるレンズ部21とレンズ枠22aとの面積比の変化幅が所定の領域内になり、大きな変化はしない。従って、成形時の樹脂充填の際に、充填された樹脂は金型内を先端部が一様に進行して金型内を充填し、成形品の一部であるレンズ部21について、フローマークの発生を防止したり、内部ひずみの急激な変化を防止することでき、光学特性の良好な走査レンズ4aを形成することができる。
【0043】
また、レンズ枠22aの両端部には走査方向と平行な平行部25が形成されている。この平行部25は垂直な方向が光軸(矢印B)方向となるので、この平行部25を案内面として取付けることにより走査レンズ4aを取付ける際に、レンズ部21を光学的に正確に位置決めすることができる。
【0044】
また、レンズの走査方向の中央部もしくは光学設計上の原点に相当するレンズ枠22の走査方向の中央部には、位置決め用の突起26が設けられている。この位置決め用の突起26は、図3に示すように、レンズ枠22aの最高部(平行部25)よりは突出しない高さに形成されている。したがって、レンズの光軸方向の高さを、レンズ枠22の大きさまで小さくすることができ、走査レンズ4aのユニットの高さを小さくすることがでる。それにより、走査レンズ4aのコンパクト化が実現できると共に、レンズの位置決めを正確に行なうことができる。
【0045】
(変形例2)
図4は、この変形例の平面図を示している。上述の(変形例1)では、レンズ枠22aの平面形状を、レンズ部21の曲率に近似した多角形で形状しているが、この変形例では、レンズ枠22bの平面形状を、レンズ部21の曲率に段階的に近似した階段状の形状により形成している。すなわち、レンズ部21の入射側23に対応する側の辺がレンズ部21の曲率よりやや小さい階段状の形状で、一方、レンズ部21の出射側24に対応する側の辺がレンズ部21の曲率よりやや大きい階段状の形状で形成している。それにより、走査レンズ4bを成形するための、金型の加工が容易になり、金型のコスト削減が可能になる。
【0046】
また、レンズの走査方向の中央部もしくは光学設計上の原点に相当するレンズ枠22bの走査方向の中央部に設けられている位置決め用の突起26の両脇は、走査方向と平行な平面部28が形成されている。
【0047】
この変形例の場合も、走査レンズ4bは走査方向の中央部と端部とで、断面におけるレンズ部21とレンズ枠22bとの面積比の変化幅が所定の領域内になり、大きな変化はしない。従って、成形時の樹脂充填の際に、充填された樹脂は金型内を先端部が一様に進行して金型内を充填し、成形品の一部であるレンズ部21について、フローマークの発生を防止したり、内部ひずみの急激な変化を防止することでき、光学特性の良好な走査レンズ4bを形成することができる。
【0048】
また、レンズ枠22bの両端部には走査方向と平行な平行部25が形成されている。この平行部25は垂直な方向が光軸方向となるので、この平行部25を案内面として取付けることにより走査レンズ4bを取付ける際に、レンズ部21を光学的に正確に位置決めすることができる。
【0049】
また、位置決め用の突起26の両脇に走査方向と平行な平面部28設けられているので、走査レンズ4bを固定するユニットのハウジングの寸法精度の影響を低減でき、かつ、ハウジングの寸法誤差によるレンズの傾きや変形を防止できる。
【0050】
(変形例3)
図5(a)に平面図を、図5(b)に両端部の拡大平面図を示している。この場合は、レンズ枠22cの端部の形状に特徴があり、レンズ部21とレンズ枠22cの形状については、レンズ枠22bの端部の形状を除いて、上述の実施の形態、(変形例1)および(変形例2)のいずれの場合にも適用することができる。
【0051】
レンズ枠22bの端部の形状は、平行部25が形成された位置案内用のフランジ27は一方のみで、他方には位置案内用のフランジ27は設けていない。このフランジ27は入射側23については位置合わせ面となっているので、所定面積の平面で形成されている。出射側24については、特定の形状である必要はなく、例えば、円弧状のままで良い。
【0052】
この場合、フランジ27の入射側23に位置合わせ用の平面(平行部25)が形成されているので、この面をハウジングユニット(不図示)の取付け面と対面させることにより、走査レンズ4cを光学的に精度のよい位置合わせをおこなうことができる。
【0053】
(変形例4)
図6(a)に平面図を、図6(b)に側面図を示している。この場合は、レンズ枠22dの入射側23の形状に特徴があり、走査レンズ4dのレンズ部21とレンズ枠22dの形状については、レンズ枠22dの入射側23の形状を除いて、上述の実施の形態、(変形例1)および(変形例2)のいずれの場合にも適用することができる。符号についてはそれらを一部援用している。
【0054】
この走査レンズ4d場合は、レンズ枠22dの入射側23については平面に形成されている。したがって、成形用の金型の製作が容易になり、コストダウンが可能になる。なお、レンズ枠22の出射面側については、レンズの曲率に合わせて形成している。
【0055】
次に、正の屈折力を有する走査用球面レンズ(θ1レンズ)について説明する。この場合、比較のために、図7に比較例の走査用球面レンズの形状を斜視図で示す。この走査用球面レンズ10の基本形状は、従来の技術の項の図14(a)および(b)で示した走査レンズ4と同様である。すなわち、レンズ部31の周囲にレンズ枠32を設けたレンズに枠構造を形成している。このレンズ枠32は正面形状が台形状で、出射面側の辺が入射面側の辺よりも長く形成されている。また、レンズの走査方向中心部もしくは光学設計上の原点近くに突起33が設けられており、この突起33を用いて取付けの際に位置決めされている。
【0056】
図8は、本発明の走査用球面レンズ(θ1レンズ)10aの形状を示す斜視図である。レンズ部31は中心部が端部に比べて肉厚が大きく、入射側23と出射側24がそれぞれ所定の曲率で形成されている。レンズ枠32aは正面形状がレンズ部21の正面断面の形状とほぼ相似状で、レンズ部31の曲率に沿ってレンズ部31よりやや大きく形成されている。すなわち、レンズ枠32aの曲率は、レンズ部31の入射側23に対応する側がレンズ部31の曲率よりやや小さく、レンズ部31の出射側24に対応する側がレンズ部31の曲率よりやや大きく、それぞれ曲線により形成されている。
【0057】
それにより、走査用球面レンズ10aは走査方向の中央部と端部とで、断面におけるレンズ部31とレンズ枠32aとの面積比の変化幅が所定の領域内になり、大きな変化はしない。従って、成形時の樹脂充填の際に、充填された樹脂は金型内を先端部が一様に進行して金型内を充填し、成形品の一部であるレンズ部31について、フローマークの発生を防止したり、内部ひずみの急激な変化を防止することでき、光学特性の良好なレンズを形成することができる。
【0058】
また、レンズ枠32aの片方の端部(あるいは両端部)には、走査方向と平行な平行部34が形成されている。この平行部34は垂直な方向が光軸(矢印B)方向となるので、この平行部34を案内面として取付けることにより走査用球面レンズ10aを取付ける際に、レンズ部31を光学的に正確に位置決めすることができる。
【0059】
また、レンズの走査方向の中央部もしくは光学設計上の原点に相当するレンズ枠32aの走査方向の中央部には、位置決め用の突起34が設けられている。この位置決め用の突起33は、レンズ枠32よりも突出しない高さに形成されている。したがって、レンズの光軸方向の高さ小さくすることができ、走査用球面レンズ10aのユニットの高さを小さくすることができ、走査用球面レンズ10aのコンパクト化が実現できると共に、レンズの位置決めを正確に行なうことができる。なお、レンズの位置決めは、突起33とレンズ枠32aの端部に設けられた平行部34を案内として用いることにより、より正確におこなうことができる。また、突起33の高さを、レンズ枠32aの端部の平行部34と同一にすることにより、取付け側のハウジングの構造が簡単になり、かつ、両部を案内として用いて走査用球面レンズ10aを取付けることにより、同様にレンズの位置決めをより正確に行なうことができる。
【0060】
図9は、上述の走査用球面レンズ10bの変形例の形状を示す斜視図である。上述の走査用球面レンズ10aでは、レンズ枠32bの形状を入射側23及び出射側24ともにレンズの曲率に合わせて形成したが、この場合は、入射側23についてはレンズの曲率に合わせて形成しているが、出射側24については直線で形成している。したがって、成形用の金型の製作が容易になり、コストダウンが可能になる。
【0061】
次に、上述の走査光学装置を搭載した光学装置の一例について説明する。
【0062】
図10は、電子複写機の概略構造を示す断面側面図で、図11はその光学系のレンズ周辺部分の平面図である。
【0063】
図10に示すように、複写する原稿を載置する原稿台41の下方に個の原稿台41に沿って移動する図示しない光源を搭載したスキャナ42が設けられている。さらに、このスキャナ42の下方にはスキャナ42で照射された原稿からの反射光をデジタル処理する画像処理部43とレーザ光学系が設置されている。レーザ光学系は図11に示すように、画像処理部43で処理されたデジタル信号を感光体ドラム44にデジタル光信号として印加する。そのために、光の進む順に光軸上に順次、レーザダイオード45、コリメートレンズ46、折り返しミラー47、シリンダレンズ48、ポリゴンミラー49、fθ1レンズ50、fθ2レンズ51および感光体ドラム44で構成されている。この場合、fθ1レンズ50、fθ2レンズ51については、上述のレンズが用いられている。
【0064】
感光体ドラム44は、予め帯電チャージャ52で一様に帯電され所定の静電電位を表面電位としてを有している。この状態で、レーザダイオード45の光が照射され箇所は、感光体ドラム44の感光体が光導電性物質であるために抵抗値が変わり、表面電位が感光体ドラム44の裏面のアース側に流れて電位が減衰する。それにより、感光体ドラム44に光の照射に応じた静電電位による電気潜像が形成される。その後、感光体ドラム44が回転して、感光体ドラム44の電気潜像は感光体ドラム44の周囲に設けられた現像部53で磁性を有する現像剤(トナー)がファーブラシ等によって供給され、応じて電気潜像に応じて選択的に現像剤が吸引されて現像される。なお、感光体ドラム44の周囲には感光体ドラム44をクリーニングするクリーナ57も設けられている。
【0065】
一方、給紙カセット54から図示しない制御部からの信号により、感光体ドラム44の回転と同期して、感光体ドラム44の周囲に設けられたベルト転写部55に送られた複写紙は、ベルト転写部で複写紙の背面から高電圧が印可される。それにより、感光体ドラム44の表面に形成されていた現像画像の現像剤が複写紙に吸引されて転写される。この複写紙の表面に転写された画像の現像剤は、定着器56のロールヒータにより加熱されて複写紙に熱定着される。
【0066】
なお、上述の電子複写機の場合は、原稿からの入力であるので画像処理部43により入力信号をデジタル処理し、その後に、可視像化処理していたが、レーザプリンタの場合は、デジタル信号として入力された信号を光学系に伝達すればよく、光学系以降のパスは上述の電子複写機の場合と同様である。
【0067】
これらの装置では、上述の走査光学装置や、レンズが搭載されているので、極めて精度よく光学系を組み込むことができる。
【0068】
以上、本発明の一実施の形態について述べたが、本発明はこれ以外にも本発明の趣旨に応じて種々変形可能である。
【0069】
【発明の効果】
本発明によれば、樹脂による高精度のレンズと、それを搭載した位置決め精度の良好な走査光学装置をおよび画像形成装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】走査光学系を2つのレンズで形成した説明図。
【図2】(a)は、本発明の走査レンズの平面図、(b)はその正面図。
【図3】本発明の走査レンズの変形例の平面図。
【図4】本発明の走査レンズの変形例の平面図。
【図5】(a)本発明の走査レンズの平面図、(b)その両端部の拡大平面図。
【図6】(a)本発明の走査レンズの平面図、(b)その側面図。
【図7】比較例の走査用球面レンズの形状を斜視図。
【図8】本発明の走査用球面レンズの斜視図。
【図9】本発明の走査用球面レンズの変形例の斜視図。
【図10】電子複写機の概略構造を示す断面側面図。
【図11】電子複写機の光学系のレンズ周辺部分の平面図。
【図12】(a)走査光学装置の模式平面図、(b)それを構成している走査レンズの斜視図。
【図13】(a)従来の走査レンズの変形例の正面図、(b)その平面図。
【図14】(a)従来の走査レンズの変形例の平面図、(b)その正面図。
【図15】樹脂成形の際の流動の説明図。
【符号の説明】
1…光源ユニット、2…回転多面鏡、4、4a、4b、4c、4d…走査レンズ、5…光学箱、10、10a、10b…走査用球面レンズ、11…突起、21…レンズ部、22、22a、22b、22c、22d…レンズ枠、25…平行部、26…突起、27…フランジ、28…平面部、31…レンズ部、32…レンズ枠、33…平行部、34…突起
【発明の属する技術分野】
本発明は、高精度で信頼性の高い樹脂成形のレンズと、それを搭載した走査光学装置をおよび画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子複写機やレーザビームプリンタやレーザファクシミリ等の画像形成装置に用いられる走査光学装置は一般的に、図12(a)にその模式平面図を、図12(b)にそれを構成している走査レンズの斜視図を、それぞれ示したような構造が用いられている。
【0003】
すなわち、走査光学装置は、図12(a)に示すように、半導体レーザやコリメータレンズをユニット化した光源ユニット1と、これから発生された平行光束の光であるレーザ光L1を偏向走査する走査手段である回転多面鏡2と、この回転多面鏡2によって偏向走査された走査光を折り返えしミラー3を経て回転ドラム(不図示)の表面の感光体に結像させる走査レンズ4を有し、回転多面鏡2や走査レンズ4は筐体である光学箱5に収容され、また、前記光源ユニット1は光学箱5の側壁等に組み付けられる。
【0004】
光学箱5の上部開口は、光学箱5内に必要部品をすべて組み込んだうえで、図示しない蓋によって閉塞される。なお、光学箱5の底壁には回転多面鏡2の走査光を外部の回転ドラムに向かって取り出すための窓6が設けられる。
【0005】
光源ユニット1の半導体レーザから発生されたレーザ光L1はコリメータレンズによって平行化され、シリンドリカルレンズ1aによって回転多面鏡2の反射面2aに線状に集光され、走査レンズ4を経て折り返えしミラー3によって反射され、光学箱5の窓6から回転ドラム(不図示)に向かって取り出される。このようにして回転ドラム上の感光体に結像する走査光は、回転多面鏡2による主走査と回転ドラムの回転による副走査に伴なって静電潜像を形成する。
【0006】
走査レンズ4は、上記のように感光体に結像する点像の歪み等を補正するいわゆるfθ機能を有するもので、その光軸に対して非対称の非走査用球面レンズであり、プラスチックによって一体成形される。
【0007】
図12(b)に示すように、走査レンズ4の底部には両側面にそれぞれ突出するフランジ4xが設けられ、走査レンズ4の頂部にも同様のフランジ4yが設けられ、底部と頂部のフランジ4x,4yの間に走査レンズ4のレンズ面(有効面)4cが配設されている。加えて走査レンズ4は、一方の側面に突出する底部と頂部のフランジ4x,4yの長さ方向の中央から光軸方向にそれぞれ突出する一対の突出部11を有し、一方の突出部11が、光学箱5の底壁から突出する一対の位置決めピン16a、16bの間に係合して走査レンズ4の主走査方向の位置決めを行なっている。
【0008】
また、走査レンズ4の底面13は、位置決め用の水平基準面として高い平坦度に仕上げられており、光学箱5の底壁から突出する図示しない一対の水平台座に当接されて走査レンズ4の副走査方向の位置決めに用いられる。
【0009】
走査レンズ4の両側縁には、その光軸に垂直な基準面を有する一対の位置決め部材である位置決めリブ14,15が配設され、これらを光学箱5の側壁や隔壁に設けられた位置決め部である一対の垂直面5cに当接することで走査レンズ4の光軸方向の位置決めが行なわれる。
【0010】
すなわち、光学箱5に対する走査レンズ4の組み付けにおいては、走査レンズ4の第1の突出部11のうちの一方を光学箱5の底壁の位置決めピン16aと16bの間に係合させ、走査レンズ4の底面13の水平基準面を光学箱5の水平台座に当接し、さらに走査レンズ4の位置決めリブ14、15をそれぞれ光学箱5の垂直面5cに当接することで、主走査方向と副走査方向と光軸方向の位置決めをそれぞれ行なったうえで、接着あるいはバネ等を用いる公知の方法によって走査レンズ4を光学箱5の底壁に固定する。走査光学装置の組立工程においては、このようにして回転多面鏡2に対する走査レンズ4の主走査方向と副走査方向と光軸方向の位置を厳密に管理することが、良好な画像を得るために極めて重要である(特許文献1)。
【0011】
また、走査レンズ4の変形例として、図13(a)に正面図を、図13(b)平面図を示すように、走査レンズ4aの中心部もしくは光学設計上の原点近くに、平行部を有する形状の位置決め用の突起11aを片方の面のみに設け、主走査方向両端の平行部25aを光学箱(不図示)に設けられているピン等によって、所定方向に規制することにより位置決めを行う場合もある。
【0012】
また、図14(a)に平面図を、図14(b)正面図を示すように、レンズ部18の周囲にレンズ枠19を設けたレンズ枠構造を形成し、このレンズ枠構造で、レンズの走査方向中心部もしくは光学設計上の原点近くに突起11aを設け、この突起11aを用いて位置決めする方法も知られている。なお、このレンズ枠構造は、搬送時のレンズ面の保護を行なうとともに、レンズの側面からの吸湿によりレンズ特性が変化するのを防止する機能も果たしている。
【0013】
【特許文献1】
特開平9−329755号公報 (段落番号0023〜0031 図1)
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
上述に示した走査レンズの場合、図13(a)および(b)に示したようなレンズの構造では、搬送時のレンズ面の保護を行なうことが困難であり、また、レンズの側面からの吸湿によりレンズ特性が変化するのを防止するのにも難がある。
【0015】
また、図14(a)および(b)に示したようなレンズ形状および位置決め方法では、次の問題がある。
【0016】
まず、図14(a)および(b)に示すようなレンズ枠をレンズに設けた場合、走査方向のレンズ部18の肉厚が不均一であるのに対し、レンズ枠19の肉厚は一定である。そのため、走査方向の断面を比較すると、レンズ中央部の断面に対して走査方向の端部の断面ではレンズ部18に対するレンズ枠19の部分の面積が相対的に大きくなる。
【0017】
そのような断面関係で、樹脂成形の際に、図15に樹脂の流動の説明図を示すと、ゲートGの位置からから樹脂を充填して所定の圧力を印加すると、ゲートGより注入された樹脂は流動し、その走査方向の流れが先端部で一様に流れず、走査方向の端部と中心部とでは異なる。例えば、走査方向の端部ではレンズ枠の部分がレンズ部18より先に流れ、レンズ部18の肉厚が厚い中心部では、レンズ枠19の部分よりもレンズ部18の中心部が先に流れる。このように流動先端が変化して一様でない場合、フローマークFMや内部ひずみの急激な変化などが発生し、レンズの光学的な特性を劣化させる問題が発生する。
【0018】
また、図13(a)、(b)、および、図14(a)、(b)に示す位置決め用の突起11aを設けた場合、レンズの幅が大きくなり、光学ユニットの高さが高くなるという問題も存在する。
【0019】
本発明はこれらの事情に基づきなされたもので、樹脂成形の際にフローマークの発生や内部ひずみの急激な変化といった不良が存在せず、かつ、取付けが容易で高精度な位置決めの可能なレンズと、それを搭載した走査光学装置をおよび画像形成装置を提供することを目的としている。
【0020】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明による手段によれば、所定方向に走査される入射光を入射側から入射させて出射側から出射させ、前記走査方向に所定の曲率によるレンズ面が形成されたレンズ部と、このレンズ部の外側に該レンズ部を囲むように該レンズ部と一体に成形されたレンズ枠を具備した樹脂レンズであって、
前記レンズ枠は、前記入射側と出射側の各辺が前記レンズ部のレンズ面に沿って前記レンズ面の外側に形成されていることを特徴とする樹脂レンズである。
【0021】
また請求項2の発明による手段であれば、所定方向に走査される光が入射する第1のレンズ面と、この入射面から入射した前記光が出射する第2のレンズ面とを備えるレンズ部と、
前記第1のレンズ面の周縁部の少なくとも一部に、前記第1のレンズ面に対して突出して形成される第1の枠部と、前記第2のレンズ面の周縁部の少なくとも一部に、前記第2のレンズ面に対して突出して形成される第2の枠部とを備え、前記レンズ部と一体成形により形成されるレンズ枠とを具備した樹脂レンズであって、
前記第1の枠部の前記第1のレンズ面に対する突出量は、前記第1のレンズ面の周縁に沿ってほぼ同じ長さで形成されており、
前記第2の枠部の前記第2のレンズ面に対する突出量は、前記第2のレンズ面の周縁に沿ってほぼ同じ長さで形成されていることを特徴とする樹脂レンズ。
【0022】
また請求項3の発明による手段によれば、前記レンズ枠の前記入射側と出射側の両辺は、両端部に比べて中央部が凹んで形成されていることを特徴とする樹脂レンズである。
【0023】
また請求項4の発明による手段によれば、前記レンズ枠の前記入射側と出射側の両辺は、前記光の走査方向と平行な平行部が形成されていることを特徴とする樹脂レンズである。
【0024】
また請求項5の発明による手段によれば、前記レンズ枠の前入射側の中央部には位置決め用の突起が設けられ、この突起は前記平行部よりも突出していないことを特徴とする樹脂レンズである。
【0025】
また請求項6の発明による手段によれば、前記位置決め用の突起の両脇に、走査方向と平行な平面を有する平面部が設けられていることを特徴とする樹脂レンズである。
【0026】
また請求項7の発明による手段によれば、光源部から出射した光ビームを結像光学系を介して、偏向手段を用いて偏向させた後、走査レンズ系を介して被走査面に走査する走査光学装置において、
前記走査レンズ系に上記のいずれかに記載の樹脂レンズを用いていることを特徴とする走査光学装置である。
【0027】
また請求項8の発明による手段によれば、走査光学装置から出射された光ビームを被走査面に走査して、該被走査面に画像を形成する画像形成装置において、
前記走査光学装置に上記の走査光学装置を用いていることを特徴とする画像形成装置である。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0029】
走査レンズが搭載される走査光学装置の構造自体は、走査レンズの構造とそれに対応する取付け部を除くと、従来の技術の項で図12に示し説明した構造と同様であるので、重複説明を避けるために走査光学装置の説明は省略する。
【0030】
ただし、図12におけるfθ特性を有する走査レンズ系(結像光学系)を構成している走査レンズ4については、場合によって、図1に示すように2つの樹脂レンズ4n、4mで形成することがある。その際の2つのレンズは、正の屈折力を有する走査用球面レンズ4n(θ1レンズ)と、主走査方向と副走査方向とで互いに異なる屈折力を有する樹脂性(プラスチック性)の非球面トーリックレンズ4m(θ2レンズで、一般には、単に「走査レンズ」とも称すことがある)とにより構成されており、光偏向器である回転多面鏡(ポリゴンミラー)2によって偏向反射された画像情報に基づく光束を、被走査面としての感光ドラム(感光体)9の面上に結像させ、かつ、回転多面鏡2の偏向面の面倒れを補正をおこなっている。
【0031】
なお、以下の説明で用いる走査方向とは、走査レンズ4が走査光学装置に搭載された際に、光源からの光を走査する方向を意味している。
【0032】
上述のように走査レンズ4は安価なプラスチックレンズ(PNMA等)で、例えば、感光体に結像する点像の走査速度を均一にするいわゆるfθ機能を有する複合レンズである。図12に示したように、走査レンズ4は回転多面鏡2の走査光の光路に対して厳密な位置決めのうえで光学箱5に接着等により固定されている。
【0033】
以下、本発明の走査光学装置の走査レンズ系を構成する各レンズについて説明する。
【0034】
走査レンズ4は、図2(a)に平面図を、図2(b)に正面図を示すように、レンズ部21とレンズ枠22とで一体に樹脂成形されて形成されている。
【0035】
図2(b)に走査レンズ4の正面図を示すように、レンズ部21は中心部が端部に比べて肉厚が大きく、レンズ面は入射側(第1のレンズ面)23と出射側(第2のレンズ面)24がそれぞれ所定の曲率で形成されている。レンズ枠22は正面形状がレンズ部21の正面断面の形状とほぼ相似状で光の走査方向に長手に形成され、レンズ部21の曲率に沿ってレンズ部21よりやや大きく形成されている。すなわち、レンズ枠22の曲率は、レンズ部21の入射側23に対応する側の辺(第1の枠部)がレンズ部21の曲率よりやや小さく、レンズ部21の出射側24に対応する側の辺(第2の枠部)がレンズ部21の曲率よりやや大きく、それぞれ曲線により形成されている。レンズ枠22の曲線は円弧状又は楕円形状等である。すなわち、第1の枠部の第1のレンズ面に対する突出量は、第1のレンズ面の周縁に沿ってほぼ同じ長さで形成されており、また、第2の枠部の第2のレンズ面に対する突出量は、第2のレンズ面の周縁に沿ってほぼ同じ長さで形成されている。
【0036】
それにより、走査レンズ4は走査方向の中央部と端部とで、断面におけるレンズ部21とレンズ枠22との面積比の変化幅が所定の領域内になり、大きな変化はしない。従って、成形時の樹脂充填の際に、充填された樹脂は金型内を先端部が一様に進行して金型内を充填し、成形品の一部であるレンズ部21について、フローマークの発生を防止したり、内部ひずみの急激な変化を防止することでき、光学特性の良好なレンズを形成することができる。
【0037】
また、レンズ枠22の両端部の入射側23には、図2(b)に矢印Aで示した走査方向と平行な平行部25が形成されている。この平行部25は垂直な方向が光軸方向となるので、この平行部25を案内面として取付けることにより走査レンズ4を取付ける際に、レンズ部21を光学的に正確に位置決めすることができる。
【0038】
また、レンズの走査方向の中央部もしくは光学設計上の原点に相当するレンズ枠22の走査方向の中央部には、位置決め用の突起26が設けられている。この位置決め用の突起26は、図2(a)に示すように、レンズ枠22の最高部(両端部)よりは突出しない高さに形成されている。したがって、レンズの光軸(矢印B)方向の高さを、レンズ枠22の大きさまで小さくすることができ、走査レンズ4のユニットの高さを小さくすることがでる。それにより、走査レンズ4のコンパクト化が実現できると共に、レンズの位置決めを正確に行なうことができる。
【0039】
なお、レンズの位置決めは、突起26とレンズ枠22の端部に設けられた平行部25とを案内として用いることにより、より正確におこなうことができる。また、突起26の高さを、レンズ枠22の端部の平行部25と同一にすれば、取付け側のハウジングの構造が簡単になり、かつ、両部25、26を案内として用いて走査レンズ4を取付けることにより、同様にレンズの位置決めをより正確に行なうことができる。
【0040】
次に、上述の走査レンズ4の実施の形態の変形例について説明する。なお、以下の変形例において、レンズ部21の形状は上述の実施の形態と同一である。
【0041】
(変形例1)
図3に平面図を示している。上述の走査レンズ4のレンズ枠22は、上述の実施の形態では平面形状がレンズ部21の平面形状とほぼ相似状で、レンズ部21の曲率に沿って、レンズ部21の入射側23に対応する側がレンズ部21の曲率よりやや小さく、レンズ部21の出射側24に対応する側がレンズ部21の曲率よりやや大きく、それぞれ曲線により形成されているが、この変形例では、レンズ枠22aの入射側23と出射側24との辺の形状を、レンズ部21の曲率に近似した多角形で形成した形状にしている。すなわち、レンズ部21の入射側23に対応する側がレンズ部21の曲率よりやや小さい多角形で、一方、レンズ部21の出射側24に対応する側の辺がレンズ部21の曲率よりやや大きい多角形で形成している。それにより、走査レンズ4aを成形するための、金型の加工が容易になり、金型のコスト削減が可能になる。
【0042】
また、この変形例の場合も、走査レンズ4aは走査方向の中央部と端部とで、断面におけるレンズ部21とレンズ枠22aとの面積比の変化幅が所定の領域内になり、大きな変化はしない。従って、成形時の樹脂充填の際に、充填された樹脂は金型内を先端部が一様に進行して金型内を充填し、成形品の一部であるレンズ部21について、フローマークの発生を防止したり、内部ひずみの急激な変化を防止することでき、光学特性の良好な走査レンズ4aを形成することができる。
【0043】
また、レンズ枠22aの両端部には走査方向と平行な平行部25が形成されている。この平行部25は垂直な方向が光軸(矢印B)方向となるので、この平行部25を案内面として取付けることにより走査レンズ4aを取付ける際に、レンズ部21を光学的に正確に位置決めすることができる。
【0044】
また、レンズの走査方向の中央部もしくは光学設計上の原点に相当するレンズ枠22の走査方向の中央部には、位置決め用の突起26が設けられている。この位置決め用の突起26は、図3に示すように、レンズ枠22aの最高部(平行部25)よりは突出しない高さに形成されている。したがって、レンズの光軸方向の高さを、レンズ枠22の大きさまで小さくすることができ、走査レンズ4aのユニットの高さを小さくすることがでる。それにより、走査レンズ4aのコンパクト化が実現できると共に、レンズの位置決めを正確に行なうことができる。
【0045】
(変形例2)
図4は、この変形例の平面図を示している。上述の(変形例1)では、レンズ枠22aの平面形状を、レンズ部21の曲率に近似した多角形で形状しているが、この変形例では、レンズ枠22bの平面形状を、レンズ部21の曲率に段階的に近似した階段状の形状により形成している。すなわち、レンズ部21の入射側23に対応する側の辺がレンズ部21の曲率よりやや小さい階段状の形状で、一方、レンズ部21の出射側24に対応する側の辺がレンズ部21の曲率よりやや大きい階段状の形状で形成している。それにより、走査レンズ4bを成形するための、金型の加工が容易になり、金型のコスト削減が可能になる。
【0046】
また、レンズの走査方向の中央部もしくは光学設計上の原点に相当するレンズ枠22bの走査方向の中央部に設けられている位置決め用の突起26の両脇は、走査方向と平行な平面部28が形成されている。
【0047】
この変形例の場合も、走査レンズ4bは走査方向の中央部と端部とで、断面におけるレンズ部21とレンズ枠22bとの面積比の変化幅が所定の領域内になり、大きな変化はしない。従って、成形時の樹脂充填の際に、充填された樹脂は金型内を先端部が一様に進行して金型内を充填し、成形品の一部であるレンズ部21について、フローマークの発生を防止したり、内部ひずみの急激な変化を防止することでき、光学特性の良好な走査レンズ4bを形成することができる。
【0048】
また、レンズ枠22bの両端部には走査方向と平行な平行部25が形成されている。この平行部25は垂直な方向が光軸方向となるので、この平行部25を案内面として取付けることにより走査レンズ4bを取付ける際に、レンズ部21を光学的に正確に位置決めすることができる。
【0049】
また、位置決め用の突起26の両脇に走査方向と平行な平面部28設けられているので、走査レンズ4bを固定するユニットのハウジングの寸法精度の影響を低減でき、かつ、ハウジングの寸法誤差によるレンズの傾きや変形を防止できる。
【0050】
(変形例3)
図5(a)に平面図を、図5(b)に両端部の拡大平面図を示している。この場合は、レンズ枠22cの端部の形状に特徴があり、レンズ部21とレンズ枠22cの形状については、レンズ枠22bの端部の形状を除いて、上述の実施の形態、(変形例1)および(変形例2)のいずれの場合にも適用することができる。
【0051】
レンズ枠22bの端部の形状は、平行部25が形成された位置案内用のフランジ27は一方のみで、他方には位置案内用のフランジ27は設けていない。このフランジ27は入射側23については位置合わせ面となっているので、所定面積の平面で形成されている。出射側24については、特定の形状である必要はなく、例えば、円弧状のままで良い。
【0052】
この場合、フランジ27の入射側23に位置合わせ用の平面(平行部25)が形成されているので、この面をハウジングユニット(不図示)の取付け面と対面させることにより、走査レンズ4cを光学的に精度のよい位置合わせをおこなうことができる。
【0053】
(変形例4)
図6(a)に平面図を、図6(b)に側面図を示している。この場合は、レンズ枠22dの入射側23の形状に特徴があり、走査レンズ4dのレンズ部21とレンズ枠22dの形状については、レンズ枠22dの入射側23の形状を除いて、上述の実施の形態、(変形例1)および(変形例2)のいずれの場合にも適用することができる。符号についてはそれらを一部援用している。
【0054】
この走査レンズ4d場合は、レンズ枠22dの入射側23については平面に形成されている。したがって、成形用の金型の製作が容易になり、コストダウンが可能になる。なお、レンズ枠22の出射面側については、レンズの曲率に合わせて形成している。
【0055】
次に、正の屈折力を有する走査用球面レンズ(θ1レンズ)について説明する。この場合、比較のために、図7に比較例の走査用球面レンズの形状を斜視図で示す。この走査用球面レンズ10の基本形状は、従来の技術の項の図14(a)および(b)で示した走査レンズ4と同様である。すなわち、レンズ部31の周囲にレンズ枠32を設けたレンズに枠構造を形成している。このレンズ枠32は正面形状が台形状で、出射面側の辺が入射面側の辺よりも長く形成されている。また、レンズの走査方向中心部もしくは光学設計上の原点近くに突起33が設けられており、この突起33を用いて取付けの際に位置決めされている。
【0056】
図8は、本発明の走査用球面レンズ(θ1レンズ)10aの形状を示す斜視図である。レンズ部31は中心部が端部に比べて肉厚が大きく、入射側23と出射側24がそれぞれ所定の曲率で形成されている。レンズ枠32aは正面形状がレンズ部21の正面断面の形状とほぼ相似状で、レンズ部31の曲率に沿ってレンズ部31よりやや大きく形成されている。すなわち、レンズ枠32aの曲率は、レンズ部31の入射側23に対応する側がレンズ部31の曲率よりやや小さく、レンズ部31の出射側24に対応する側がレンズ部31の曲率よりやや大きく、それぞれ曲線により形成されている。
【0057】
それにより、走査用球面レンズ10aは走査方向の中央部と端部とで、断面におけるレンズ部31とレンズ枠32aとの面積比の変化幅が所定の領域内になり、大きな変化はしない。従って、成形時の樹脂充填の際に、充填された樹脂は金型内を先端部が一様に進行して金型内を充填し、成形品の一部であるレンズ部31について、フローマークの発生を防止したり、内部ひずみの急激な変化を防止することでき、光学特性の良好なレンズを形成することができる。
【0058】
また、レンズ枠32aの片方の端部(あるいは両端部)には、走査方向と平行な平行部34が形成されている。この平行部34は垂直な方向が光軸(矢印B)方向となるので、この平行部34を案内面として取付けることにより走査用球面レンズ10aを取付ける際に、レンズ部31を光学的に正確に位置決めすることができる。
【0059】
また、レンズの走査方向の中央部もしくは光学設計上の原点に相当するレンズ枠32aの走査方向の中央部には、位置決め用の突起34が設けられている。この位置決め用の突起33は、レンズ枠32よりも突出しない高さに形成されている。したがって、レンズの光軸方向の高さ小さくすることができ、走査用球面レンズ10aのユニットの高さを小さくすることができ、走査用球面レンズ10aのコンパクト化が実現できると共に、レンズの位置決めを正確に行なうことができる。なお、レンズの位置決めは、突起33とレンズ枠32aの端部に設けられた平行部34を案内として用いることにより、より正確におこなうことができる。また、突起33の高さを、レンズ枠32aの端部の平行部34と同一にすることにより、取付け側のハウジングの構造が簡単になり、かつ、両部を案内として用いて走査用球面レンズ10aを取付けることにより、同様にレンズの位置決めをより正確に行なうことができる。
【0060】
図9は、上述の走査用球面レンズ10bの変形例の形状を示す斜視図である。上述の走査用球面レンズ10aでは、レンズ枠32bの形状を入射側23及び出射側24ともにレンズの曲率に合わせて形成したが、この場合は、入射側23についてはレンズの曲率に合わせて形成しているが、出射側24については直線で形成している。したがって、成形用の金型の製作が容易になり、コストダウンが可能になる。
【0061】
次に、上述の走査光学装置を搭載した光学装置の一例について説明する。
【0062】
図10は、電子複写機の概略構造を示す断面側面図で、図11はその光学系のレンズ周辺部分の平面図である。
【0063】
図10に示すように、複写する原稿を載置する原稿台41の下方に個の原稿台41に沿って移動する図示しない光源を搭載したスキャナ42が設けられている。さらに、このスキャナ42の下方にはスキャナ42で照射された原稿からの反射光をデジタル処理する画像処理部43とレーザ光学系が設置されている。レーザ光学系は図11に示すように、画像処理部43で処理されたデジタル信号を感光体ドラム44にデジタル光信号として印加する。そのために、光の進む順に光軸上に順次、レーザダイオード45、コリメートレンズ46、折り返しミラー47、シリンダレンズ48、ポリゴンミラー49、fθ1レンズ50、fθ2レンズ51および感光体ドラム44で構成されている。この場合、fθ1レンズ50、fθ2レンズ51については、上述のレンズが用いられている。
【0064】
感光体ドラム44は、予め帯電チャージャ52で一様に帯電され所定の静電電位を表面電位としてを有している。この状態で、レーザダイオード45の光が照射され箇所は、感光体ドラム44の感光体が光導電性物質であるために抵抗値が変わり、表面電位が感光体ドラム44の裏面のアース側に流れて電位が減衰する。それにより、感光体ドラム44に光の照射に応じた静電電位による電気潜像が形成される。その後、感光体ドラム44が回転して、感光体ドラム44の電気潜像は感光体ドラム44の周囲に設けられた現像部53で磁性を有する現像剤(トナー)がファーブラシ等によって供給され、応じて電気潜像に応じて選択的に現像剤が吸引されて現像される。なお、感光体ドラム44の周囲には感光体ドラム44をクリーニングするクリーナ57も設けられている。
【0065】
一方、給紙カセット54から図示しない制御部からの信号により、感光体ドラム44の回転と同期して、感光体ドラム44の周囲に設けられたベルト転写部55に送られた複写紙は、ベルト転写部で複写紙の背面から高電圧が印可される。それにより、感光体ドラム44の表面に形成されていた現像画像の現像剤が複写紙に吸引されて転写される。この複写紙の表面に転写された画像の現像剤は、定着器56のロールヒータにより加熱されて複写紙に熱定着される。
【0066】
なお、上述の電子複写機の場合は、原稿からの入力であるので画像処理部43により入力信号をデジタル処理し、その後に、可視像化処理していたが、レーザプリンタの場合は、デジタル信号として入力された信号を光学系に伝達すればよく、光学系以降のパスは上述の電子複写機の場合と同様である。
【0067】
これらの装置では、上述の走査光学装置や、レンズが搭載されているので、極めて精度よく光学系を組み込むことができる。
【0068】
以上、本発明の一実施の形態について述べたが、本発明はこれ以外にも本発明の趣旨に応じて種々変形可能である。
【0069】
【発明の効果】
本発明によれば、樹脂による高精度のレンズと、それを搭載した位置決め精度の良好な走査光学装置をおよび画像形成装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】走査光学系を2つのレンズで形成した説明図。
【図2】(a)は、本発明の走査レンズの平面図、(b)はその正面図。
【図3】本発明の走査レンズの変形例の平面図。
【図4】本発明の走査レンズの変形例の平面図。
【図5】(a)本発明の走査レンズの平面図、(b)その両端部の拡大平面図。
【図6】(a)本発明の走査レンズの平面図、(b)その側面図。
【図7】比較例の走査用球面レンズの形状を斜視図。
【図8】本発明の走査用球面レンズの斜視図。
【図9】本発明の走査用球面レンズの変形例の斜視図。
【図10】電子複写機の概略構造を示す断面側面図。
【図11】電子複写機の光学系のレンズ周辺部分の平面図。
【図12】(a)走査光学装置の模式平面図、(b)それを構成している走査レンズの斜視図。
【図13】(a)従来の走査レンズの変形例の正面図、(b)その平面図。
【図14】(a)従来の走査レンズの変形例の平面図、(b)その正面図。
【図15】樹脂成形の際の流動の説明図。
【符号の説明】
1…光源ユニット、2…回転多面鏡、4、4a、4b、4c、4d…走査レンズ、5…光学箱、10、10a、10b…走査用球面レンズ、11…突起、21…レンズ部、22、22a、22b、22c、22d…レンズ枠、25…平行部、26…突起、27…フランジ、28…平面部、31…レンズ部、32…レンズ枠、33…平行部、34…突起
Claims (8)
- 所定方向に走査される入射光を入射側から入射させて出射側から出射させ、前記走査方向に所定の曲率によるレンズ面が形成されたレンズ部と、このレンズ部の外側に該レンズ部を囲むように該レンズ部と一体に成形されたレンズ枠を具備した樹脂レンズであって、
前記レンズ枠は、前記入射側と出射側の各辺が前記レンズ部のレンズ面に沿って前記レンズ面の外側に形成されていることを特徴とする樹脂レンズ。 - 所定方向に走査される光が入射する第1のレンズ面と、この入射面から入射した前記光が出射する第2のレンズ面とを備えるレンズ部と、前記第1のレンズ面の周縁部の少なくとも一部に、前記第1のレンズ面に対して突出して形成される第1の枠部と、前記第2のレンズ面の周縁部の少なくとも一部に、前記第2のレンズ面に対して突出して形成される第2の枠部とを備え、前記レンズ部と一体成形により形成されるレンズ枠とを具備した樹脂レンズであって、
前記第1の枠部の前記第1のレンズ面に対する突出量は、前記第1のレンズ面の周縁に沿ってほぼ同じ長さで形成されており、
前記第2の枠部の前記第2のレンズ面に対する突出量は、前記第2のレンズ面の周縁に沿ってほぼ同じ長さで形成されていることを特徴とする樹脂レンズ。 - 前記レンズ枠の前記入射側と出射側の両辺は、両端部に比べて中央部が凹んで形成されていることを特徴とする請求項1に記載の樹脂レンズ。
- 前記レンズ枠の前記入射側と出射側の両辺は、前記光の走査方向と平行な平行部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の樹脂レンズ。
- 前記レンズ枠の前入射側の中央部には位置決め用の突起が設けられ、この突起は前記平行部よりも突出していないことを特徴とする請求項4に記載の樹脂レンズ。
- 前記位置決め用の突起の両脇に、走査方向と平行な平面を有する平面部が設けられていることを特徴とする請求項5に記載の樹脂レンズ。
- 光源部から出射した光ビームを結像光学系を介して、偏向手段を用いて偏向させた後、走査レンズ系を介して被走査面に走査する走査光学装置において、
前記走査レンズ系に請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の樹脂レンズを用いていることを特徴とする走査光学装置。 - 走査光学装置から出射された光ビームを被走査面に走査して、該被走査面に画像を形成する画像形成装置において、
前記走査光学装置に請求項7記載の走査光学装置を用いていることを特徴とする画像形成装置。
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