JP2008145956A - 画像形成装置および走査光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コストを増大させることなく、接着剤硬化にともなう光学箱の熱変形起因の照射位置ずれやピントずれを抑制し、走査光学装置の光学品質を向上させる。画像形成装置に搭載したときの印字品質を向上させ、画像品質を向上させる。
【解決手段】 光ビームを発する光源と、光ビームを結像させる光学素子と、光学素子を収容する光学箱を有し、光源が位置調整された後に光学箱の側壁に設けた支持部に接着によって支持固定される走査光学装置において、光源を支持固定する側壁が、光源と略同一な高さで光学箱の水平面と接続する。
あるいは、光ビームを発する光源と、光源を保持する保持部材と、光ビームを結像させる光学素子と、光学素子を収容する光学箱を有し、光源を一体化した保持部材が移動調整された後に光学箱の側壁に設けた接着部に接着固定される走査光学装置において、光学箱の接着部に連なる側壁が光源と略同一な高さで光学箱の水平面と接続する。
【選択図】 図２

Description

本発明はレーザービームプリンターやデジタル複写機等の画像形成装置、およびそれに搭載される走査光学装置に関するものである。

例えば特開平０８−０８２７５９に示されるように、レーザービームプリンターやデジタル複写機等の画像形成装置に用いられる走査光学装置は、光ビームを発する光源手段や、光源手段からの光ビームを偏向走査する偏向走査手段や、光ビームを感光体表面に結像させる光学素子、およびこれらを組み込み固定する光学箱によって構成されている。

１つの構成として、光源である半導体レーザーやコリメーターレンズ等をホルダーに組み付けてユニット化した光源ユニットを光学箱に組み込む方法がある。

これに対して特開平０８−０８２７５９では、光源である半導体レーザーやコリメーターレンズを光学箱に設けられた孔や台座といった支持手段に個別に固定することで部品点数を削減し、組立を簡略化して製造コストを低減する方法が提案されている。特開平０８−０８２７５９に記載された実施形態によれば、半導体レーザーやコリメーターレンズが光学箱の側壁に取り付けられていて、コリメーターレンズは圧入あるいは接着されて、一方、半導体レーザーは光軸合わせと焦点合わせの調整工程を経た後に接着されて、それぞれ固定されている。
特開平０８−０８２７５９号公報

従来技術によれば、半導体レーザーやコリメーターレンズが光学箱の側壁に取り付けられるが、特開平０８−０８２７５９に図解されているのは光学箱側壁が最下部で光学箱底面と接続した、断面がＬ字形になった形状である。

また、少なくとも光源である半導体レーザーが接着剤によって固定され、その接着剤は数種類が挙げられているが、組立工数削減によりコストダウンを目指す状況下、接着剤としては硬化時間が短く、部品に対する弊害作用のないＵＶ（紫外線）硬化型接着剤が選択されることが多い。

ＵＶ硬化型接着剤を用いる場合、パワーの強いＵＶ光を照射することによって、短時間で硬化させることができる一方で照射を受ける部品は多量の熱を受ける。また接着剤の反応熱も発生し、これらの熱によって光学箱は熱変形を起こすことになる。

ＵＶ硬化型でない接着剤であっても、硬化時の反応熱が大きければ光学箱が熱変形を起こすおそれがある。

光学箱の側壁が最下部で底面と接続したＬ字形状では、側壁の熱変形は図１０および図１１に示すように、接続したＬ字の角部（Ｐ３）を起点にして、側壁（１５１）が外側あるいは内側に傾くように起こると考えられ、実際に観測もされる。

光源（１０１）を取り付けた側壁が傾くと、光源から発するビーム光路（Ｌ２）の向きが変動（Δθ）して照射位置ずれが発生し、発光点（１０１ａ）位置が変位（Δχ）することで像面までの距離が変動してピント位置ずれが発生する。

走査光学装置の製造工程において、光学箱側壁の熱変形が発生しているときに光源を位置調整して照射位置およびピントを調整したならば、その後、冷えて光学箱側壁が元に戻ったときに照射位置やピントにずれが発生する。出荷される走査光学装置の照射位置やピントが本来の調整値からずれてしまうことが問題となる。

その結果として、このような走査光学装置を上位装置である画像形成装置に搭載してプリント出力したとき、画像上で印字ずれやビームスポット不良による濃度異常を引き起こすおそれがある。

防止策として、熱変形を発生させないために長い時間をかけてＵＶ照射を行う方法や、出荷品の特性を保証するために充分に冷えてから再測定する方法が考えられるが、いづれにしても組立工数の増加となって製造コストが増大することになる。

本発明の目的は、以上のような課題に対処するため、光源を位置調整して接着固定する走査光学装置において、光源を取り付ける光学箱側壁の熱変形を抑制することであり、照射位置やピントのずれから引き起こされる画像不具合をなくして画像品質を向上させること、および製造コストを抑制することである。

上記目的を達成するため、本出願に係る発明は、
光ビームを発する光源と、光ビームを結像させる光学素子と、光学素子を収容する光学箱を有し、光源が位置調整された後に光学箱の側壁に設けた支持部に接着によって支持固定される走査光学装置において、
光源を支持固定する側壁が、光源と略同一な高さで光学箱の水平面と接続することを特徴とする。

あるいは、光ビームを発する光源と、光源を保持する保持部材と、光ビームを結像させる光学素子と、光学素子を収容する光学箱を有し、光源を一体化した保持部材が移動調整された後に光学箱の側壁に設けた接着部に接着固定される走査光学装置において、
光学箱の接着部に連なる側壁が光源と略同一な高さで光学箱の水平面と接続することを特徴とする。

また、光学箱の画像形成装置に対する取付部が、光源と略同一な高さであることを特徴とする。

また、光源の接着が、光源の外周であって、かつ光源の中心について対称となる複数の接着箇所でなされることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、
光学箱側壁の熱変形が抑制されて、照射位置やピントのずれを低減できることから、画像品質を向上できる効果がある。また、ＵＶ照射や再測定にかかる時間を短縮することで製造コストを抑制できる効果がある。

（実施例１）
図１および図２は本発明の第一の実施例を示す、走査光学装置の模式図である。

図１は走査光学装置の平面図、図２は図１のＡ−Ａ断面である。

これらの図において、１は光源である半導体レーザー、２はコリメータレンズ、３は回転多面鏡、４はシリンドリカルレンズ、５は光学箱である。５１は光学箱の側壁である。

半導体レーザーやコリメータレンズは従来例と同様に、光学箱側壁に設けた支持部５２に取り付けられる。ここでは円筒形状としている。

コリメータレンズは圧入または接着によって支持部に固定される。

半導体レーザーは位置調整され、接着剤８で支持部に固定される。接着剤は先にも述べたようにＵＶ硬化型接着剤を用いることで生産性を高められる。

Ｌ１は半導体レーザーから発して回転多面鏡へ向かうビームの光路である。

光学箱の水平面５３は光源である半導体レーザーの高さで側壁５１と接続されている。ただしビームを遮らないようにしている。

図３は図２のＢ部の部分拡大図であり、光源部すなわち半導体レーザーおよびコリメータレンズを取り付ける光学箱側壁部分を示す。

半導体レーザーが位置調整された後、接着剤を硬化させるためにＵＶ光が照射される。円筒状になった支持部の内部において硬化させるために、横方向から複数のＵＶ光源（Ｕ）によって照射する。

コリメータレンズをＵＶ接着剤で固定する場合は、同様なＵＶ光源によって上方向からＵＶ光を照射することになる。

このとき、光学箱の側壁は照射されるＵＶ光の熱を受け、さらに接着剤の反応熱を受けることになり、微小であるが熱変形を起こす。

図４は熱変形による変動を説明する図である。

光源部（半導体レーザーおよびコリメータレンズ）を取り付けた側壁が傾くとビームの向きが変化したり発光点１ａの位置が変位したりして照射位置やピントのずれを引き起こすが、本実施例においては側壁の傾きが光源部高さの位置Ｐ１を起点にして発生するので、ビーム光軸方向の発光点位置はほとんど変化せず、Δχ≒０であることからピントずれは無視できることになる。

また側壁形状は光源部の上側と下側で対称形状に近いことから、熱を受けても傾き量は少なく、ビームの傾き（おじぎ）Δθは抑制される。すなわち照射位置ずれが抑制されることになる。

これらの図に示した形状は水平面５３を光源部高さと同一に描いているが、光学箱の構造や部品配置の都合で高さの差が多少できることは許容される。

また支持部は図５（ａ）に示すような円筒形状に限定するものではない。例えば図５（ｂ）のように軸対称の複数の突起状にすれば、光源の偏心を引き起こすことなく、接着剤に対するＵＶ光照射が効果的になされるであろう。

このように本実施例においては、光学箱側壁を光源と同じ高さで水平面と接続することで、熱変形による側壁の傾きが抑制され、照射位置ずれ、ピントずれを低減して、走査光学装置の光学品質を向上させることができる。

（実施例２）
図６は本発明の第二の実施例を示す、走査光学装置の断面図である。記号は第一の実施例と同様である。ただし１１は光源である半導体レーザーを保持するホルダーである。

この例では半導体レーザー１をホルダー１１に圧入する。ただし接着剤による固定やその他の固定方法を制限するものではない。

半導体レーザーを一体化したホルダーを位置調整し、照射位置やピントを調整した後に、光学箱側壁の接着部５４とホルダーの接着部１１ａを接着剤８によって固定する。

ホルダーを用いると半導体レーザー単体に比べて取り扱いが容易になる。すなわち位置調整の工程において、把持する治具を微細にする必要がなく、また接着剤を塗布する場所と明確に区別して把持する場所を確保できるので、調整動作がスムーズに実行できる。

この図では光学箱側壁の接着部５４が内側にあり、その外側にホルダーの接着部１１ａがあるが、内側と外側を逆にすることも可能である。

接着剤は先にも述べたようにＵＶ硬化型接着剤を用いるのがよい。

ホルダー１１はＵＶ光を透過する透明材料を用いるとよい。あるいは２色樹脂成形を行ってホルダーの接着部１１ａをＵＶ光が透過する透明材とすることでもよく、接着固定に問題はない。

ホルダーを用いるとき、部品寸法の大きさによって光学箱との接着面積を大きくとれるので、第一の実施例に比べて接着固定力を向上できるメリットもある。

側壁５１は第一の実施例と同様に、光源部の高さで水平面５３と接続する。

このようにして、第一の実施例と同様に、ＵＶ接着剤硬化にかかる熱変形の影響を抑えて、照射位置ずれやピントずれを低減することができ、走査光学装置の光学品質を向上させることができる。

（実施例３）
図７から図９は本発明の第三の実施例を示す走査光学装置の図である。

図７は走査光学装置の平面図、図８はＣ方向の側面図、図９はＤ−Ｄ断面を表す。

図中の記号は先の実施例と同様である。ただし５５から５８は光学箱を上位装置である画像形成装置の取付板に固定する固定足である。

半導体レーザー１やコリメータレンズ２を取り付ける光学箱側壁の支持部５２に近いところに、固定足５５が配置されている形態である。固定足の取付面５５ａを光源部と同じ高さ（Ｈ１）にしている。

一般的に走査光学装置の調整工程では、上位装置に取り付けるのと同じ条件にするため固定足を押さえる。つまり固定足の取付面を調整治具に載せて固定する。このような状態で固定足に近い箇所にパワーを持ったＵＶ光を横から照射すると、熱を受けた光学箱側面には固定足の取付面の高さを起点にした傾きが発生する。固定足が光学箱の底面付近に配置されているときは図１０、図１１の例と同様に底部を起点とした傾きが発生することになり、先に課題として述べたような照射位置ずれやピントずれの問題を引き起こすことになる。

本実施例では、固定足の取付面５５ａの高さ（Ｈ１）を光源部高さと同じにすることで、光源部を取り付けた側壁がＵＶ光照射によって熱変形するとき、傾きの起点Ｐ２が光源部高さとなるので、先の実施例と同様にビームの変動および発光点の変位を抑制することができる。

本実施例では固定足の取付面を全て同じ高さとしている（Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３）。走査光学装置を搭載する上位装置である画像形成装置の取付板は平面度だけを規定すればよく、精度出しが容易で部品コストを低減できるためである。ただし、光源部を取り付ける光学箱側壁に影響を及ぼす距離にある固定足について上記の条件を満たせばめざす効果が得られるので、固定足の取付面が段違いとなる形態を排除するものではない。

ちなみに、回転多面鏡３を取り付けたモーター３ａを光学箱５の裏側から基板固定することにすれば光学箱は薄型なる。

このようにして本実施例においても、先の実施例と同様にＵＶ接着剤硬化にかかる熱変形の影響を抑えて、照射位置ずれやピントずれを低減することができ、走査光学装置の光学品質を向上させることができるのである。

本発明の第一の実施例に係る走査光学装置の平面図。 本発明の第一の実施例に係る走査光学装置の断面図。 本発明の第一の実施例に係る走査光学装置の部分図。 本発明の第一の実施例に係る、変動を説明する図。 支持部の形状を説明する図。 本発明の第二の実施例に係る走査光学装置の断面図。 本発明の第三の実施例に係る走査光学装置の平面図。 本発明の第三の実施例に係る走査光学装置の側面図。 本発明の第三の実施例に係る走査光学装置の断面図。 従来例の課題となる光学箱形状を説明する部分図。 従来例の、変動を説明する図。

符号の説明

１ 半導体レーザー
１ａ 発光点
２ コリメータレンズ
３ 回転多面鏡
３ａ モーター
４ シリンドリカルレンズ
５ 光学箱
５１ 側壁
５２ 支持部
５３ 水平面
５４ 接着部
５５〜５８ 固定足
５５ａ 取付面
６ 走査レンズ
７ 折り返しミラー
８ 接着剤
１１ ホルダー
１１ａ 接着部
Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３ 取付面高さ
Ｌ１、Ｌ２ ビーム光路
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 傾きの起点
Ｕ ＵＶ照射器

Claims (4)

1. 光ビームを発する光源と、光ビームを結像させる光学素子と、光学素子を収容する光学箱を有し、光源が位置調整された後に光学箱の側壁に設けた支持部に接着によって支持固定される走査光学装置において、
   光源を支持固定する側壁が、光源と略同一な高さで光学箱の水平面と接続することを特徴とする走査光学装置。
2. 光ビームを発する光源と、光源を保持する保持部材と、光ビームを結像させる光学素子と、光学素子を収容する光学箱を有し、光源を一体化した保持部材が移動調整された後に光学箱の側壁に設けた接着部に接着固定される走査光学装置において、
   光学箱の接着部に連なる側壁が光源と略同一な高さで光学箱の水平面と接続することを特徴とする走査光学装置。
3. 光学箱の画像形成装置に対する取付部が、光源と略同一な高さであることを特徴とする請求項１または２記載の走査光学装置。
4. 光源の接着が、光源の外周であって、かつ光源の中心について対称となる複数の接着箇所でなされることを特徴とする請求項１から３いずれか記載の走査光学装置。

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