JP2007127793A - Laser scanning optical apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a laser scanning optical apparatus, and more particularly to a laser scanning optical apparatus for forming an electrostatic latent image on a photosensitive member incorporated in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or printer.
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レンズなど長尺状の光学素子を備えており、これらの光学素子はハウジングに位置精度よく固定されていた。レーザ走査光学装置の小型化、低コスト化のために、これらの光学素子をハウジングに接着固定することが一般的に行われている。 Conventionally, in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, a laser scanning optical device for forming an electrostatic latent image on a photosensitive member has a long optical element such as a lens. The position was fixed with high accuracy. In order to reduce the size and cost of laser scanning optical devices, it is common practice to bond and fix these optical elements to a housing.
ところで、図18(A)に示すように、長尺状の光学素子55を両端部で接着剤56により強固にハウジング50に接着固定すると、光学素子55の線膨張整数がハウジング50のそれよりも大きいため、図18(B)に示すように、機内温度の上昇によって光学素子55がハウジング50よりも伸張してしまい、光学素子55が山型に歪み、光学性能に悪影響を及ぼしていた。
By the way, as shown in FIG. 18A, when the long
そこで、従来では、図19(A)に示すように、光学素子55をばね部材57によってハウジング50に形成したリブ51上に弾性的に押圧固定し、温度上昇などで発生した光学素子55の歪みは光学素子55をハウジング50とばね部材57との間で滑らせて逃がす(図19(B)参照)構造が採用されていた。
Therefore, conventionally, as shown in FIG. 19A, the
また、特許文献1には、接着剤の弾性を利用して、線膨張係数の差を接着剤の変形で吸収して光学素子の歪みを解消することが記載されている。特許文献2には、ハウジングの光学素子固定部を囲むように穴を設け、ハウジングに弾性を持たせることで光学素子の歪みを解消することが記載されている。
Further,
しかしながら、図19に示したばね部材57を用いる構造では、部品点数が増加し、コストアップとなり、かつ、光学素子55の歪みを矢印Y方向に逃がすことはできるが、それと直交するZ方向に逃がすことまでも制御できず、描画ラインのスキューなどが発生するおそれがある。
However, in the structure using the
また、特許文献1に記載(図20(A)参照)のように接着剤56の変形で光学素子55の歪みを解消する構造でも、図20(B)に示すように、光学素子55の歪みを矢印Y方向に逃がすことはできるが、それと直交するZ方向に逃がすことまでも制御できず、描画ラインにスキューなどが発生するおそれがある。
Further, as described in Patent Document 1 (see FIG. 20A), even in a structure in which the distortion of the
なお、光学素子が矢印Z方向に変位することはハウジングにガイド部材を設けることによって規制することが可能である。しかし、光学素子の変位量は数十μmオーダーであり、このような微小な変位量をガイド部材で規制することは精度的に困難である。
そこで、本発明の目的は、温度変化などによる長尺状の光学素子の歪みを簡単な構成で解消することのできるレーザ走査光学装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a laser scanning optical device that can eliminate distortion of a long optical element due to a temperature change or the like with a simple configuration.
以上の目的を達成するため、第1の発明は、長尺状の光学素子をハウジングに接着固定したレーザ走査光学装置において、前記光学素子又は前記ハウジングの接着固定部分に光学素子の長手方向に延在する凸部を設けたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, in a laser scanning optical apparatus in which a long optical element is bonded and fixed to a housing, the optical element or an adhesive fixing portion of the housing extends in the longitudinal direction of the optical element. It is characterized in that an existing convex portion is provided.
第2の発明は、長尺状の光学素子をハウジングに接着固定したレーザ走査光学装置において、前記光学素子又は前記ハウジングの接着固定部分に光学素子の長手方向に延在する凹部を設けたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the laser scanning optical apparatus in which a long optical element is bonded and fixed to a housing, a concave portion extending in the longitudinal direction of the optical element is provided in the optical element or an adhesive fixing portion of the housing. Features.
第3の発明は、長尺状の光学素子をハウジングに接着固定したレーザ走査光学装置において、前記光学素子及び前記ハウジングの接着固定部分にそれぞれ光学素子の長手方向に延在する凸部を設け、それぞれの凸部は互いに接触していないことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the laser scanning optical apparatus in which the long optical element is bonded and fixed to the housing, the optical element and the adhesive fixing portion of the housing are each provided with a convex portion extending in the longitudinal direction of the optical element, The respective convex portions are not in contact with each other.
第4の発明は、長尺状の光学素子をハウジングに接着固定したレーザ走査光学装置において、前記光学素子及び前記ハウジングの接着固定部分にそれぞれ光学素子の長手方向に延在し、かつ、互いに対向する凸部及び凹部を設けたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the laser scanning optical apparatus in which the long optical element is bonded and fixed to the housing, the optical element and the bonding fixed portion of the housing respectively extend in the longitudinal direction of the optical element and face each other. Protruding portions and recessed portions are provided.
本発明は、光学素子及び/又はハウジングに凹部及び/又は凸部を形成するという簡単な構成からなる。光学素子とハウジングとの接着固定部に凹部及び/又は凸部が形成されていると、光学素子の歪みに起因する接着剤の内部応力による剪断方向の延びを凹部及び/又は凸部にて制御することができる。即ち、凹部及び/又は凸部は光学素子の長手方向(Y方向)に延在するため、接着剤は長手方向(Y方向)の剪断力に対しては変形して歪みを解消する。一方、長手方向と直交するZ方向の剪断力に対して接着剤は凹部及び/又は凸部で圧縮変形する状態となり、変形させるには剪断変形力よりも非常に大きな力を必要とし、容易には変形しない。即ち、光学素子はその長手方向とは直交するZ方向にはほとんど変位することなく、描画ラインにスキューなどが発生するおそれはない。 The present invention has a simple configuration in which concave portions and / or convex portions are formed in the optical element and / or the housing. When the concave and / or convex portions are formed in the adhesive fixing portion between the optical element and the housing, the extension in the shearing direction due to the internal stress of the adhesive caused by the distortion of the optical element is controlled by the concave and / or convex portions. can do. That is, since the concave portion and / or the convex portion extend in the longitudinal direction (Y direction) of the optical element, the adhesive is deformed by the shearing force in the longitudinal direction (Y direction) to eliminate the distortion. On the other hand, the adhesive is in a state of compressive deformation at the concave portion and / or the convex portion with respect to the shearing force in the Z direction perpendicular to the longitudinal direction. Does not deform. That is, the optical element is hardly displaced in the Z direction perpendicular to the longitudinal direction, and there is no possibility that a skew or the like occurs in the drawing line.
なお、本発明において、接着剤は凹部及び/又は凸部と接触してそれらの全体を覆うように塗布されていなければ十分な効果を発揮することができない。 In the present invention, the adhesive cannot exert a sufficient effect unless it is applied so as to come into contact with and cover the concave portions and / or convex portions.
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、以下に示す第1〜第6実施例においては同じ部材には同じ符号を付し、重複した説明は省略する。 Embodiments of a laser scanning optical apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, in the 1st-6th Example shown below, the same code | symbol is attached | subjected to the same member and the overlapping description is abbreviate | omitted.
(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ダレンズからなる第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を介して矢印方向Aに回転駆動される感光体ドラム10上を主走査方向Yに露光する。
(Schematic configuration of laser scanning optical device, see FIG. 1)
FIG. 1 shows a schematic configuration of a laser scanning optical apparatus according to the present invention. The laser scanning
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。
The configuration and operation of each optical element of this type of laser scanning
(第1実施例、図2及び図3参照)
第1実施例において、図2及び図3に示すように、ハウジング20は高剛性樹脂からなり、長尺状のレンズ7は光学用樹脂から成形されている。ハウジング20にはビーム透過用のスリット21が形成され、かつ、該スリット21の両端部に隣接する位置にレンズ7の長手方向Yに沿って凸部22が形成されている。レンズ7は凸部22にその周囲を含めて塗布された接着剤30によって両端部においてハウジング20上に接着固定されている。
(Refer to the first embodiment, FIG. 2 and FIG. 3)
In the first embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the
以上の構成において、レーザ走査光学装置1はプリンタの稼働状態に応じてポリゴンミラー4の駆動モータ(図示せず)の発熱やプリンタの内部温度の上昇に伴って温度が上昇する。ハウジング20の線膨張係数はおよそ3×10-5、レンズ7の線膨張係数は6〜9×10-5であり、レンズ7はハウジング20よりも伸張しようとし、接着剤30に対してレンズ7の長手方向Yやそれに直交するZ方向の剪断変形力を作用させる。
In the above configuration, the temperature of the laser scanning
しかし、本第1実施例では、レンズ7とハウジング20との接着固定部に凸部22が形成されており、該凸部22はレンズ7の長手方向Yに延在しているため、接着剤30は長手方向(Y方向)の剪断力に対しては変形してレンズ7の歪みを解消する。その結果、レンズ7の光学性能が劣化することはない。一方、長手方向Yと直交するZ方向の剪断力に対して接着剤30は凸部22で圧縮変形する状態となり、変形させるには剪断変形力よりも非常に大きな力を必要とし、容易には変形しない。即ち、レンズ7はZ方向にほとんど変位することはなく、描画ラインにスキューなどが発生するおそれはない。なお、レンズ7の両端部下面側に凸部22を形成しても、同様の作用効果を得ることができる。この点は以下の変形例、実施例でも同様である。
However, in the first embodiment, the
(第1実施例の変形例、図4〜図6参照)
図4に示す変形例1は、ハウジング20上に凸部22を2本形成したものである。前記実施例1の作用効果が一段と向上する。図5に示す変形例2は、ハウジング20上に細い凸部22を複数本形成したものである。凸部22の間は細い凹部が形成され、この凹凸部によってレンズ7のZ方向への変位を防止する。この変形例2はレンズ7の接着固定部の長手方向Yの寸法が短い場合に有効である。図6に示す変形例3は、ハウジング20上に設けた凸部22の断面を三角形としたものである。なお、凸部22の断面は矩形、三角形以外に、台形など種々の形状であってもよい。
(Modification of the first embodiment, see FIGS. 4 to 6)
In
(第2実施例、図7参照)
第2実施例は、図7に示すように、前記第1実施例の構成に加えて、ハウジング20にレンズ7の長手方向Yの中央部に対向する突片25を設け、該突片25とレンズ7の中央部側面とを接着剤にて接着固定したものである。突片25には長手方向Yに延在する凸部26が形成されており、レンズ7の中央部を接着剤が凸部26を覆った状態で突片25に接着固定する。凸部26が長手方向Yに延在していることで、レンズ7の中央部がZ方向及びX方向に変位することを規制できる。さらに、突片25とスリット21を挟んで対向する部分にも同様の突片を設けてレンズ7の両側面を接着固定することで、Z方向及びY方向の変位をより効果的に規制することができる。
(Refer to the second embodiment, FIG. 7)
In the second embodiment, as shown in FIG. 7, in addition to the configuration of the first embodiment, the
(第3実施例、図8及び図9参照)
第3実施例は、図8及び図9に示すように、ハウジング20に前記第1実施例と同様に凸部22を形成し、レンズ7にその長手方向(Y方向)に延在する凸部7a,7aを形成した。凸部22と凸部7a,7aは互いにZ方向に位置がずれた状態で形成され、互いに対向することはなく、凸部22は凸部7a,7aの間の凹部7bと対向している。接着剤30は凸部22と凹部7bの間から凸部7a,7aの外側にわたって充填され、レンズ7を両端部においてハウジング20上に接着固定している。
(Refer to the third embodiment, FIGS. 8 and 9)
In the third embodiment, as shown in FIGS. 8 and 9, a
本第3実施例においても、レンズ7とハウジング20との接着固定部に形成された凸部22,7a,7aはレンズ7の長手方向Yに延在しているため、接着剤30は長手方向(Y方向)の剪断力に対しては変形してレンズ7の歪みを解消する。その結果、レンズ7の光学性能が劣化することはない。一方、長手方向Yと直交するZ方向の剪断力に対して接着剤は凸部22,7a,7aで圧縮変形する状態となり、変形させるには前記第1実施例よりも大きな剪断変形力を必要とし、容易には変形しない。即ち、レンズ7はZ方向にほとんど変位することはなく、描画ラインにスキューなどが発生するおそれはない。
Also in the third embodiment, since the
(第4実施例、図10及び図11参照)
第4実施例は、図10及び図11に示すように、ハウジング20に前記第1〜第3実施例と同様に凸部22を形成し、レンズ7にその長手方向(Y方向)に延在する若干幅広の凹部7cを形成した。接着剤30は凸部22と凹部7cとの間から凹部7cの外側にわたって充填され、レンズ7を両端部においてハウジング20上に接着固定している。
(Refer to the fourth embodiment, FIGS. 10 and 11)
In the fourth embodiment, as shown in FIGS. 10 and 11, a
本第4実施例においても、レンズ7とハウジング20との接着固定部に形成された凸部22及び凹部7cはレンズ7の長手方向Yに延在しているため、接着剤30は長手方向(Y方向)の剪断力に対しては変形してレンズ7の歪みを解消する。その結果、レンズ7の光学性能が劣化することはない。一方、長手方向Yと直交するZ方向の剪断力に対して接着剤は凸部22及び凹部7cで圧縮変形する状態となり、変形させるには前記第1実施例よりも大きな剪断変形力を必要とし、容易には変形しない。即ち、レンズ7はZ方向にほとんど変位することはなく、描画ラインにスキューなどが発生するおそれはない。
Also in the fourth embodiment, since the
(第5実施例、図12参照)
第5実施例は、図12に示すように、ハウジング20には、スリット21の一端に隣接して前記第1実施例と同様の凸部22を形成し、スリット21の他端に隣接してY方向及びZ方向に延在する凸部23,24,24を形成した。即ち、他端の凸部23,24,24において、接着剤はY方向及びZ方向に変形が規制されるため、レンズ7は他端において位置が固定され、一端の凸部22で接着剤がY方向に変形することで温度上昇によるレンズ7の歪みが解消される。
(Refer to the fifth embodiment, FIG. 12)
In the fifth embodiment, as shown in FIG. 12, the
このようにレンズ7を他端において位置固定したのは、並置された4本の感光体ドラムに、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)の画像を形成し、これらの画像を中間転写体上に1次転写して合成し、さらに、記録紙上に2次転写する、いわゆるタンデム形式の画像形成装置に対応するレーザ走査光学装置として構成したことによる。このようなレーザ走査光学装置では、ハウジングに4本のレンズ7を並設することになるが、それぞれのレンズ7の光学性能を保障するのみならず、それぞれのレンズ7の相対的な光学性能のずれも抑える必要がある。そこで、タンデム型対応のレーザ走査光学装置にあっては、各レンズ7の他端を基準として光学性能の相対的なずれを軽減することとした。
The
(第5実施例の変形例、図13及び図14参照)
図13に示す変形例は、スリット21の他端に隣接して円形の複数の凸部31を形成したものである。スリット21の一端に隣接した位置には凸部22が形成されている。この変形例においても第5実施例と同様にレンズ7を他端においてY方向及びZ方向の変位を規制することができる。この変形例はレンズ7の端部がZ方向に幅狭であるときに有効である。
(Refer to the modified example of the fifth embodiment, FIG. 13 and FIG. 14)
In the modification shown in FIG. 13, a plurality of circular
なお、レンズ7の他端を固定して光学性能の相対的なずれを軽減するためには、図14(A)〜(C)に示す様々な形状の凸部32〜34を形成してもよい。また、図14(D)に示すように、レンズ7の他端裏面にY方向及びZ方向の変位を規制可能な凸部7dなどを形成してもよい。
Note that in order to reduce the relative shift in optical performance by fixing the other end of the
(第6実施例、図15参照)
第6実施例は、前記第5実施例と同様にタンデム型対応のレーザ走査光学装置であって、図15に示すように、レンズ7の長手方向の中央部をY方向に変位しない基準位置として機能させたものである。即ち、レンズ7の両端部は凸部22にてY方向には変位可能かつZ方向への変位を規制されている。さらに、ハウジング20にレンズ7の長手方向Yの中央部に対向する突片27を設け、該突片27とレンズ7の中央部側面とを接着剤にて接着固定する。突片27には垂直方向Xに延在する凸部28が形成されており、レンズ7の中央部を接着剤が凸部28を覆った状態で突片27に接着固定する。凸部28が垂直方向Xに延在しているので、レンズ7の中央部がY方向及びZ方向に変位することが規制される。さらに、突片27とスリット21を挟んで対向する部分にも同様の突片を設けてレンズ7の両側面を接着固定することで、基準位置としての機能を高めることができる。
(See the sixth embodiment, FIG. 15)
As in the fifth embodiment, the sixth embodiment is a tandem type laser scanning optical apparatus, and as shown in FIG. 15, the central portion in the longitudinal direction of the
(第7実施例、図16参照)
第7実施例は、図16に示すように、ハウジング20に一対の突片35,35を設け、該突片35,35上に長尺状のレンズ7を接着固定したものである。この場合、突片35、35上にレンズ7の長手方向Yに延在する凸部22を設けた点は前記第1実施例と同様である。勿論、突片35,35やレンズ7に第2〜第5実施例と同様の凸部や凹部を設けてもよい。
(Refer to the seventh embodiment, FIG. 16)
In the seventh embodiment, as shown in FIG. 16, a pair of projecting
(第8実施例、図17参照)
第8実施例は、図17に示すように、前記第7実施例の構成に加えて、ハウジング20にレンズ7の長手方向Yの中央部側面に対向して凸部29を設け、該凸部29を覆った状態で接着固定したものである。凸部29はY方向に延在しており、レンズ7の中央部がX方向に変位することを規制する。なお、凸部29をX方向に延在するように設ければ、レンズ7の中央部をY方向に変位することが規制され、前記第6実施例と同様に、レンズ7を中央部基準で変位させることができる。
(Refer to the eighth embodiment, FIG. 17)
In the eighth embodiment, as shown in FIG. 17, in addition to the configuration of the seventh embodiment, a
(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。
(Other examples)
The laser scanning optical device according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified within the scope of the gist thereof.
例えば、レンズやハウジングにレンズの長手方向に延在する凹部を形成したものであってもよい。また、前記実施例ではハウジングに接着固定した長尺状のレンズの歪みを解消するものを示したが、レンズ以外にも長尺状の折返しミラーの歪みを解消するものであってもよい。 For example, a lens or a housing formed with a recess extending in the longitudinal direction of the lens may be used. Further, in the above-described embodiment, the one that eliminates the distortion of the long lens bonded and fixed to the housing is shown, but the distortion of the long folding mirror other than the lens may be eliminated.
さらに、前記実施例で示したハウジングやレンズの材料はあくまで一例であり、種々の材料を使用できることは勿論である。ハウジングとしてアルミニウムなどの金属材といった線膨張係数の異なる材料を使用できる。レンズやミラーなどの光学素子の線膨張係数がハウジングの線膨張係数よりも小さい場合であってもよい。また、レンズなどの長尺状の光学素子はホルダを介してハウジング本体に取り付けられていてもよい。この場合、光学部材はホルダに接着固定されることになる。 Furthermore, the materials of the housing and the lens shown in the above embodiments are merely examples, and it is needless to say that various materials can be used. As the housing, materials having different linear expansion coefficients such as a metal material such as aluminum can be used. The linear expansion coefficient of optical elements such as lenses and mirrors may be smaller than the linear expansion coefficient of the housing. Further, a long optical element such as a lens may be attached to the housing body via a holder. In this case, the optical member is bonded and fixed to the holder.
また、本発明において、凸部や凹部は種々の形状を採用することができる。要は、接着剤が光学素子の長手方向への剪断力に対して変形して光学素子の歪みを解消でき、長手方向とは直交する方向に対しては容易に変形しない形状であればよい。 In the present invention, various shapes can be adopted for the convex portions and the concave portions. The point is that the adhesive may be deformed with respect to the shearing force in the longitudinal direction of the optical element to eliminate the distortion of the optical element, and may be any shape that does not easily deform in the direction orthogonal to the longitudinal direction.
1…レーザ走査光学装置
7…長尺状レンズ
7a…凸部
7b,7c…凹部
20…ハウジング
21…スリット
22〜24,31〜34…凸部
30…接着剤
DESCRIPTION OF
Claims (4)
In the laser scanning optical apparatus in which a long optical element is bonded and fixed to a housing, a convex portion and a concave portion that extend in the longitudinal direction of the optical element and are opposed to each other are bonded to the optical element and the adhesive fixing portion of the housing, respectively. A laser scanning optical device provided.
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