JP2009198679A - Fixing structure and fixing method for optical element, laser beam scanner, and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学素子の固定構造、特に、レーザダイオードなどの発光素子やコリメータレンズなどのビーム整形素子の固定構造及び固定方法、前記固定構造を備えたレーザビーム走査装置、及び、該レーザビーム走査装置を搭載した複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing structure of an optical element, in particular, a fixing structure and fixing method of a light shaping element such as a laser diode and a beam shaping element such as a collimator lens, a laser beam scanning apparatus including the fixing structure, and the laser beam scanning. The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile equipped with the apparatus.
複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に搭載されるレーザビーム走査装置において、その光源部は発光素子(レーザダイオード)とコリメータレンズなどの光学素子を備えている。 In a laser beam scanning apparatus mounted on an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile, the light source unit includes a light emitting element (laser diode) and an optical element such as a collimator lens.
この種の光学素子を位置決めして固定する構造としては、特許文献1,2に記載の技術が知られている。特許文献1,2には、レーザダイオードを取り付けた放熱板とレンズを取り付けたレンズホルダの間に中間ホルダを設け、放熱板と中間ホルダ、中間ホルダとレンズホルダをそれぞれ位置調整した後に接着固定する構造が記載されている。
As a structure for positioning and fixing this type of optical element, the techniques described in
しかしながら、特許文献1,2に記載の固定構造においては、レーザダイオードを取り付けた放熱板とレンズホルダとの間に中間ホルダを設けているために部品点数が増加するとともに、放熱板が中間ホルダに密着固定されているために放熱効果が十分でないという問題点を有している。特に、接着剤としては、精度よく素早く硬化させることのできる光硬化型接着剤を使用することが好ましい。しかし、これらの固定構造では接着部分に照射光が届かないので光硬化型接着剤を使用することができない、あるいは、完全な硬化が期待できず、製作には時間がかかり、その間の安定性が悪く精度を確保できないという問題点を有している。
However, in the fixing structures described in
また、接着固定に光硬化型の樹脂を使用した場合の問題点として位置調整した後に硬化させる際の収縮あるいは経時的な収縮を配慮する必要がある。結合する二つの面を密着させずに光の照射進路を確保できる隙間を形成すると、樹脂は柱状に設けられ、高さ方向に収縮する。光学系がこの収縮方向に光学的な感度を持つ場合、硬化前の調整状態を維持できず、光学系としての使用が困難になる。さらに、光学系として使用中の温度や湿度の変化により膨張や収縮が微量ではあるが発生し、光学性能の劣化を生じる。 In addition, it is necessary to consider the shrinkage or curing over time when curing after adjusting the position as a problem when using a photo-curing type resin for adhesive fixation. If a gap that can secure the irradiation path of light is formed without bringing the two surfaces to be bonded into close contact, the resin is provided in a columnar shape and contracts in the height direction. When the optical system has optical sensitivity in the shrinking direction, the adjustment state before curing cannot be maintained, and it becomes difficult to use the optical system. Furthermore, although the amount of expansion and contraction is small due to changes in temperature and humidity during use as an optical system, optical performance is deteriorated.
図14に示すように、レーザダイオード20を固定したホルダ26を、コリメータレンズ21を固定した基材30に柱状樹脂35で接着固定した場合、調整完了時点では、コリメータレンズ21を透過したビームは平行光aに整形されていても、硬化時に柱状樹脂35が光軸方向Xに収縮すると、レーザダイオード20が光軸方向Xに移動することになる。これにて、平行光aが発散光bになってしまう。
そこで、本発明の目的は、接着固定用の柱状樹脂を確実に硬化させることができ、かつ、特性の安定した光学素子の固定構造及び固定方法、レーザビーム走査装置、及び、画像形成装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical element fixing structure and fixing method, a laser beam scanning apparatus, and an image forming apparatus capable of reliably curing a columnar resin for adhesive fixing and having stable characteristics. There is to do.
以上の目的を達成するため、本発明の一形態である光学素子の固定構造は、
少なくとも一つの発光素子を保持するホルダと該ホルダを取り付けるための基材とを光硬化型の柱状樹脂で締結した光学素子の固定構造において、前記ホルダと前記基材のいずれか一方を他方で光軸方向に挟み込むように配置し、前記挟み込みによって形成された光軸方向の前後に位置する隙間に光硬化型の柱状樹脂が配置されており、一方の隙間に配置された柱状樹脂と他方の隙間に配置された柱状樹脂とは時間をずらせて硬化されていること、を特徴とする。
In order to achieve the above object, an optical element fixing structure according to an aspect of the present invention includes:
In a fixing structure of an optical element in which a holder for holding at least one light emitting element and a base material to which the holder is attached are fastened with a photo-curable columnar resin, one of the holder and the base material is lighted by the other. A photo-curable columnar resin is disposed in a gap located in the front and rear of the optical axis direction formed by the pinching, and the columnar resin arranged in one gap and the other gap. The columnar resin disposed in is characterized in that it is cured with a time lag.
前記光学素子の固定構造においては、柱状樹脂が適度な弾性を有している状態で光学素子を3軸方向(調芯及び光軸方向)に調整され、その後一方の隙間に配置された柱状樹脂と他方の隙間に配置された柱状樹脂とが時間をずらせて硬化される。時間的に先に硬化させた樹脂の収縮による一方向の変位が後に硬化させた樹脂の収縮による他方向への変位によって打ち消される。換言すれば、柱状樹脂の硬化収縮が光軸方向にプラス側及びマイナス側にほぼ均等に作用し、結果として光学素子が光軸方向に位置変化することが防止される。 In the fixing structure of the optical element, the columnar resin is adjusted in three axial directions (alignment and optical axis direction) with the columnar resin having appropriate elasticity, and then disposed in one gap. And the columnar resin disposed in the other gap are cured with a time lag. The displacement in one direction due to the shrinkage of the resin cured earlier in time is canceled by the displacement in the other direction due to the shrinkage of the resin cured later. In other words, the curing shrinkage of the columnar resin acts substantially equally on the plus side and the minus side in the optical axis direction, and as a result, the optical element is prevented from changing its position in the optical axis direction.
本発明の他の形態である光学素子の固定方法は、少なくとも一つの光学素子を保持するホルダと該ホルダを取り付けるための基材とを光硬化型の柱状樹脂で締結する光学素子の固定方法において、前記ホルダと前記基材のいずれか一方を他方で光軸方向に挟み込むように配置するステップと、前記挟み込みによって形成された光軸方向の前後に位置する隙間に未硬化状態の光硬化型の柱状樹脂を配置するステップと、前記光学素子の位置を調整するステップと、一方の隙間に配置された柱状樹脂と他方の隙間に配置された柱状樹脂とを時間をずらせて硬化させるステップと、を備えたことを特徴とする。 An optical element fixing method according to another aspect of the present invention is an optical element fixing method in which a holder for holding at least one optical element and a base material for mounting the holder are fastened with a photo-curable columnar resin. A step of placing either one of the holder and the base material so as to be sandwiched in the optical axis direction on the other side, and a photo-curing type in an uncured state in a gap located in the front and rear of the optical axis direction formed by the sandwiching Arranging the columnar resin; adjusting the position of the optical element; and curing the columnar resin arranged in one gap and the columnar resin arranged in the other gap over time. It is characterized by having.
本発明のさらに他の形態であるレーザビーム走査装置は、前記光学素子の固定構造を備えたことを特徴とする。本発明のさらに他の形態である画像形成装置は、前記レーザビーム走査装置を搭載したことを特徴とする。 A laser beam scanning apparatus according to still another embodiment of the present invention is characterized by including the optical element fixing structure. According to still another aspect of the present invention, an image forming apparatus includes the laser beam scanning device.
以下、本発明に係る光学素子の固定構造及び固定方法、レーザビーム走査装置、及び、画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。 Embodiments of an optical element fixing structure and fixing method, a laser beam scanning apparatus, and an image forming apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
(全体構成、図1及び図2参照)
図1及び図2に、本発明に係るレーザビーム走査装置及び画像形成装置の一実施例を示す。このレーザビーム走査装置1は、概略、光源ユニット2と、ポリゴンミラー3と、走査レンズ4a,4bと、カバーガラス5と、これらの部材を保持するためのハウジング10とで構成されており、画像形成装置100に搭載されている。
(See the overall configuration, Fig. 1 and Fig. 2)
1 and 2 show an embodiment of a laser beam scanning apparatus and an image forming apparatus according to the present invention. The laser
画像形成装置100は、いわゆる4サイクル方式のカラープリンタであり、感光体ドラム50の周囲に、帯電器102、レーザビーム走査装置1、YMCKの4色のトナーを内蔵したロータリ式の現像器103、中間転写ベルト104などを配置した周知のものである。レーザビーム走査装置1によって感光体ドラム50上にYMCKの静電潜像が順次形成され、該静電潜像は現像器103で所定の色に現像され、中間転写ベルト104に順次1次転写されて合成される。合成されたトナー像は、給紙部105から1枚ずつ給紙される用紙上に、2次転写ローラ106から付与される電界によって2次転写される。続いて、この用紙は、定着器107でトナー像の加熱定着を施され、プリンタ本体の上面に排出される。
The
光源ユニット2から放射されたビームは、主走査方向Yにほぼ平行な光に整形されており、ポリゴンミラー3に入射する。ポリゴンミラー3に入射したビームは主走査方向Yに等角速度に偏向され、走査レンズ4a,4bを透過することで収差を補正され、カバーガラス5を透過して感光体ドラム50上で結像する。感光体ドラム50は所定速度で回転駆動され、ビームによる主走査とドラム50の回転による副走査にて2次元の画像(静電潜像)が形成される。
The beam emitted from the
(光源ユニットの調整、図3及び図4参照)
ここで、光源ユニット2の調整について説明する。光源ユニット2は、図3に示すように、概略、レーザダイオード20とレンズホルダ25に保持されたコリメータレンズ21とシリンドリカルレンズ22とで構成されている。これらの素子は従来から周知のものである。
(Adjustment of light source unit, see FIGS. 3 and 4)
Here, adjustment of the
ここで、コリメータレンズ21とシリンドリカルレンズ22とが個別に取り付けられている場合の調整について図4を参照して説明する。なお、この調整自体は従来行われていた方法である。
Here, adjustment when the
まず、レーザダイオード20の中心とコリメータレンズ21の光軸を位置合わせする調芯作業が行われる。これは副走査方向Z及び主走査方向Yの調整であり、図4(A)において点線から実線へコリメータレンズ21を移動させた状態を示している。さらに、レーザダイオード20とコリメータレンズ21との間隔を調整し、コリメータレンズ21からのビームが主走査方向Y及び副走査方向Zで光軸方向Xに沿った平行光となるように調整する。平行光であるため、コリメータレンズ21から光軸方向Xには、ビームの状態はほとんど変化しない。そのため、ここまでの調整は後段のシリンドリカルレンズ22などには影響されない。
First, an alignment operation for aligning the center of the
このような平行光発生部では、通常、レーザダイオード20の位置を基準にしてコリメータレンズ21の位置を調整するため、レーザダイオード20の位置調整は不要で、従来では、少なくともレーザダイオード20に対して光軸方向Xに自由度を持たせた調整を行っていない。
In such a parallel light generation unit, the position of the
一方、図4(B)に示すように、シリンドリカルレンズ22の位置調整は、ポリゴンミラー3の反射面から所定の距離だけ離れた位置に、機械的精度で傾きや芯ズレがないように行われる。シリンドリカルレンズ22は、主走査方向Yには光学的なパワーを持たず、副走査方向Zの光学的なパワーもコリメータレンズ21よりも光軸方向Xのズレの感度が小さいため、機械的精度でも十分配置できる。この調整もコリメータレンズ21に左右されることなく調整される。
On the other hand, as shown in FIG. 4B, the position adjustment of the
その後、先に調整したコリメータレンズ21の軸とシリンドリカルレンズ22の軸を調芯して集光部分の調整が完了する。このとき、コリメータレンズ21とシリンドリカルレンズ22の距離に精度は不要であるため、基本的にコリメータレンズ21の光軸方向Xの調整は不要である。
Thereafter, the axis of the
ところで、本実施例においては、集光光学素子として、コリメータレンズ21のみを有していても、あるいは、コリメータレンズ21とシリンドリカルレンズ22を単一のレンズホルダ25に固定した構成のいずれであってもよい。あるいは、コリメータレンズ機能とシリンドリカルレンズ機能を合わせ持ったDOE(Diffractive Optical Element)を用いてもよい。
By the way, in this embodiment, either the
以下に、光源ユニット2におけるレーザダイオード20及びコリメータレンズ21の様々な固定構造及び固定方法の実施例について説明する。なお、各実施例を示す各図において同じ部材、部分には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
Hereinafter, various examples of fixing structures and fixing methods of the
(第1実施例、図5〜図7参照)
第1実施例である光源ユニット2は、図5及び図6に示すように、レーザダイオード20を保持するホルダ26(放熱板)と該ホルダ26を取り付けるための基材30と該基材30に接着固定されたコリメータレンズ21とで構成されている。レーザダイオード20から放射されたビームはコリメータレンズ21で平行光に整形され、かつ、図示しないシリンドリカルレンズにて副走査方向Zに集光される。
(Refer 1st Example and FIGS. 5-7)
As shown in FIGS. 5 and 6, the
ホルダ26は、例えばステンレスからなり、レーザダイオード20のフランジ部を延伸した状態の平板形状をなしている(図7参照)。レーザダイオード20はホルダ26に形成した図示しない穴に圧入することでホルダ26に固定されている。基材30は樹脂成形品であり、ホルダ26をその両主面を挟み込むように配置された二対の突片31と、コリメータレンズ21を保持するための突片32とを有している。
The
ホルダ26の両主面と突片31との隙間T,T’には柱状に形成された樹脂35が左右上下に都合8箇所に配置されている。柱状樹脂35は、例えば、紫外線硬化タイプの光硬化型接着剤である。所定の位置に塗布された柱状樹脂35が未硬化常温状態(25℃)にあるとき、樹脂材料の張力を利用して、予め基材30に固定されているコリメータレンズ21に対するレーザダイオード20の調芯や光軸方向の位置を3軸方向(主走査方向Y、副走査方向Z、光軸方向X)に調整した後、紫外線を照射して柱状樹脂35を硬化させる。これにて、光源ユニット2が精度よく製作されることになる。その後、光源ユニット2は、基材30をハウジング10に位置調整したうえで固定される。
In the gaps T and T ′ between both main surfaces of the
より詳しくは、ホルダ26の両主面と基材30の突片31とは光軸方向Xに直交する方向で向かい合い、隙間T,T’に柱状樹脂35が未硬化状態で介在した状態で、ホルダ26を光軸方向Xに移動させることによりビームの整形状態を調整し、さらにホルダ26を光軸方向Xに直交する方向に移動させることにより調芯状態を調整する。その後、柱状樹脂35に紫外線を照射して硬化させる。
More specifically, both main surfaces of the
従来では、図14に示したように、ホルダ26を基材30の一面に樹脂35で接着する構造が一般的である。しかし、この固定構造では、樹脂35の硬化収縮や経時変化による膨張収縮に伴うレーザダイオード20の光軸方向Xの変位による光学性能の劣化を解消できない。
Conventionally, as shown in FIG. 14, a structure in which the
これに対して、第1実施例においては、ホルダ26を基材30の突片31にて光軸方向Xに挟み込むように配置し、この挟み込みによって形成された光軸方向Xのマイナス側の隙間Tとプラス側の隙間T’に柱状樹脂35を配置している。隙間T,T’は、例えば、0.5mmであり、光軸方向Xの調整代は0.1mm程度を見込んでいる。
On the other hand, in the first embodiment, the
調整後に、隙間T,T’の一方に配置した柱状樹脂35を先に硬化させ、その後、他方に配置した柱状樹脂35を硬化させる。例えば、隙間T’に配置した柱状樹脂35を先に硬化させると、その硬化収縮によってホルダ26は光軸方向Xのプラス側に若干変位する。この時点で隙間Tに配置した柱状樹脂35は未硬化である。次に、隙間Tに配置した柱状樹脂35を硬化させる。これにて、光軸方向Xのプラス側に変位したホルダ26がマイナス側に変位する。先の硬化条件と後の硬化条件とでは、それぞれの柱状樹脂35に作用する規制力や硬化開始時点での樹脂35の高さ、断面積などが異なるために差を有するものの、図14に示したように片面にのみ樹脂35を配置した固定構造に比べて、調整後の位置ずれを効果的に抑制することができる。隙間Tに配置した柱状樹脂35を先に硬化させた場合も同様であることは勿論である。
After the adjustment, the
この光源ユニット2を備えたレーザビーム走査装置1が画像形成装置100に搭載され、実際の使用時に温度上昇すると柱状樹脂35は膨張し、冷えると収縮する。しかし、その膨張や収縮はホルダ26に対しては光軸方向Xにプラス側及びマイナス側にほぼ均等に作用し、膨張力や収縮力が打ち消し合うように作用するので、レーザダイオード20は調整時の位置が実用上問題のない範囲で維持される。
The laser
ところで、柱状樹脂35の断面積は、樹脂の塗布量と隙間T,T’(樹脂の高さ)によって決まる。このことは、柱状樹脂35が一面に複数箇所配置されている場合であっても同様である。複数箇所配置の場合は合計の総断面積を考慮する必要がある。硬化収縮力は、柱状樹脂35の断面積と相関関係にあり、収縮量は硬化時に加えられる規制力が大きいほど小さくなる。隙間T,T’に配置された柱状樹脂35それぞれの硬化に時間差を設けることは、硬化時の規制力を変えることになり、先に硬化した樹脂35が後で硬化する樹脂35に対する規制力になるため、後で硬化させる樹脂35の硬化収縮力をより大きくする条件に設定すれば、ホルダ26(レーザダイオード20)の変位の抑制効果を高めることができる。
By the way, the cross-sectional area of the
そのため、隙間T,T’における柱状樹脂35の総断面積を異なるように設定することが好ましく、総断面積が小さいほうの柱状樹脂35を先に硬化させることがより好ましい。隙間T,T’における総断面積を異ならせる方法としては、(1)隙間T,T’を同じ寸法にして、隙間T,T’への樹脂の塗布量を変えるか、(2)隙間T,T’に寸法差を設けた場合は、塗布量を同じにすればよい。いずれの場合も、完全な光学的調整位置から微妙にずれる可能性が残るものの、従来の固定構造と比較すると位置ずれは十分に抑制される。抑制効果をより高めるには、収縮させたい側の樹脂35の総断面積を大きくするとか、再硬化させてもよい。
Therefore, it is preferable to set the total cross-sectional areas of the
また、柱状樹脂35は、一方の隙間T及び他方の隙間T’において、光軸方向Xに対称に配置することにより硬化収縮力の方向がバランスされ、レーザダイオード20の変位を効果的に防止できる。
In addition, the
また、レーザダイオード20を保持するホルダ26を隙間T,T’をもって配置することにより、放熱性が向上し、描画の高速化によるレーザダイオード20の高出力化に伴う温度上昇の影響を抑えることができる。なお、レーザダイオード20をホルダ26に固定するには、圧入以外に溶接や接着などであってもよい。コリメータレンズ21は基材30に対して必ずしも事前に固定されている必要はなく、適宜手段で仮固定しておき、レーザダイオード20との位置関係を調整する際に、調芯調整を実施してから基材30に対して固定してもよい。
Further, by disposing the
(第2実施例、図8及び図9参照)
第2実施例である光源ユニット2は、図8及び図9に示すように、レーザダイオード20を保持したホルダ26に設けた突片26a,26bにて、基材30の一端に設けた突片33を光軸方向Xに挟み込むように配置し、隙間T,T’に光硬化型の柱状樹脂35を配置したものである。他の構成は前記第1実施例と同様である。また、作用効果は第1実施例と同様である。
(Refer to the second embodiment, FIGS. 8 and 9)
As shown in FIGS. 8 and 9, the
本第2実施例では、隙間Tには1個の柱状樹脂35が配置され、隙間T’には2個の柱状樹脂35が配置され、隙間T,T’における柱状樹脂35の総断面積を異ならせ、総断面積が小さいほうの柱状樹脂35を先に硬化させている。但し、隙間T,T’において柱状樹脂35の総断面積を異ならせることが必ずしも要求されるわけではない。
In the second embodiment, one
(第3実施例、図10参照)
第3実施例である光源ユニット2は、図10に示すように、コリメータレンズ21を保持するホルダ39を基材40に設けた突片42間に前記第1実施例と同様の構造にて柱状樹脂35で接着固定した。レーザダイオード20を保持するホルダ26も基材40に設けた突片41間に前記第1実施例と同様に柱状樹脂35にて固定されている。さらに、レーザビーム走査装置1のハウジング10に突片11を設け、該突片11にて基材40を光軸方向Xに挟み込み、突片11と基材40の両端面の間に形成された隙間T,T’に柱状樹脂35が配置されている。
(Refer to the third embodiment, FIG. 10)
As shown in FIG. 10, the
本第3実施例によれば、レーザダイオード20及びコリメータレンズ21がそれぞれの柱状樹脂35によって変位なく位置を維持されるとともに、基材40自体も柱状樹脂35によって変位なく位置を維持される。
According to the third embodiment, the positions of the
(柱状樹脂に要求される特性)
ところで、前記固定構造において、隙間T,T’としては、ホルダ26及び基材30の加工誤差を少なくとも0.1mmと想定すると、それ以上の寸法に設定する必要がある。この隙間に未硬化状態の樹脂を柱状に形成する場合、樹脂にはある程度の粘度が求められる。隙間の寸法や組立て工程に応じて求められる粘度は異なってくる。隙間を0.1〜1.0mmに想定すると、常温環境下(25℃)で、6,000〜30,000ミリパスカル秒は必要である。また、柱状樹脂が硬化時に発生する応力を緩和することを考慮すると、樹脂のガラス転移点は低いことが望ましい。一方、常温使用環境を想定すると、ガラス転移点は60℃程度あるいはそれ以上が望ましい。さらに、過酷環境をも想定すると、ガラス転移点があまりにも高いと、剥がれの原因になる。これらのことから、柱状樹脂の材料に求められるガラス転移点は110℃以下であることが望ましい。
(Characteristics required for columnar resin)
By the way, in the fixed structure, it is necessary to set the gaps T and T ′ to a dimension larger than that assuming that the processing error of the
ところで、接着剤は、通常、二つの物品を平面的に密着させて締結するために使用されるのであるが、本固定構造において柱状樹脂には、空中接着機能、即ち、物品(ホルダと基材)を所定の間隔に保持するスペーサとしての機能あるいは構造体としての機能を持たせている。本発明者は、本願発明に至る各種実験の結果、この機能を持たせるためには、以下のような各種条件が存在する旨の知見を有するに至った。 By the way, the adhesive is usually used for fastening two articles in close contact with each other in a plane, but in this fixing structure, the columnar resin has an air bonding function, that is, an article (a holder and a substrate). ) At a predetermined interval as a spacer or a structure. As a result of various experiments leading to the present invention, the present inventor has found that the following various conditions exist in order to provide this function.
まず、(1)ホルダと基材のいずれに対しても親和力(接着力)があること、(2)ホルダと基材との線膨張差に耐えられること、つまり、必要な弾性を有し、ホルダと基材の中間的な線膨張にすること、あるいは、弾性の比較的小さいホルダと同等以上の硬さで比較的弾性の大きい基材の変形を規制できること、(3)未硬化状態である程度の形状を保持する粘度を有すること、(4)不可逆変形(クリープ)が小さいこと、を満たす必要がある。 First, (1) there is an affinity (adhesive force) for both the holder and the substrate, (2) it can withstand the linear expansion difference between the holder and the substrate, that is, it has the necessary elasticity. The linear expansion is intermediate between the holder and the substrate, or the deformation of the substrate having a relatively large elasticity can be regulated with a hardness equal to or higher than that of a holder having a relatively small elasticity. (3) To some extent in an uncured state It is necessary to satisfy the following requirements: (4) low irreversible deformation (creep).
通常の接着剤を部材に未硬化状態で肉盛り塗布すると、例えば、初期に直径3mm、高さ1mmであっても、数分で直径7mm以上、高さ0.5mm程度まで拡がり、柱状に形成することは困難である。より粘度の高い樹脂を使用して高さを維持する方法が考えられるが、粘度が高いことが原因となり、塗布量の制御が困難になる。そこで、以下の塗布方法を用いることにより、柱状樹脂の高さを維持できる。 When an ordinary adhesive is applied to the member in an uncured state, for example, even if it is initially 3 mm in diameter and 1 mm in height, it expands to a diameter of 7 mm or more and a height of about 0.5 mm in a few minutes, forming a columnar shape. It is difficult to do. Although a method of maintaining the height by using a resin having a higher viscosity is conceivable, it is difficult to control the coating amount due to the high viscosity. Therefore, the height of the columnar resin can be maintained by using the following coating method.
(1)一方の部材に樹脂を肉盛り塗布し、他方の部材を直ちに該樹脂に接触させて所望の間隔になるようにゆっくりと隙間を広げて張力を発生させ、樹脂の連結(柱状)を維持する。(2)それぞれの部材に樹脂を肉盛り塗布し、互いの樹脂を接触させて張力を発生させ、樹脂の連結(柱状)を維持する。(3)両部材間に隙間を設けた状態で一方の部材から他方の部材に伝わるように端部において樹脂を塗布し、連結させる。この場合、柱状樹脂の形成位置は部材の端部である。 (1) Resin is applied to one member, the other member is immediately brought into contact with the resin, and a gap is slowly widened to form a desired interval to generate tension, thereby connecting the resin (columnar shape). maintain. (2) Resin is applied to each member, and the resin is brought into contact with each other to generate a tension to maintain the resin connection (columnar shape). (3) Resin is applied and connected at the end so as to be transmitted from one member to the other member with a gap provided between both members. In this case, the columnar resin is formed at the end of the member.
本発明者らの実験の結果、前記(1),(2),(3)のいずれの方法でも樹脂の粘度に頼って高さを維持させる方法に比べて、広い間隔を持たせて柱状を維持できた。特に前記(2),(3)の方法が好ましく、常温環境下(25℃)で、6,000〜30,000ミリパスカル秒の粘度において、間隔1.0mm程度まで柱状に形成できた。 As a result of the experiments by the present inventors, in any of the methods (1), (2), and (3), the columnar shape is provided with a wider interval than the method of maintaining the height by relying on the viscosity of the resin. I was able to maintain it. In particular, the above methods (2) and (3) are preferable, and in a room temperature environment (25 ° C.), a viscosity of 6,000 to 30,000 millipascal seconds can be formed in a columnar shape with an interval of about 1.0 mm.
また、図6(B)に示すように、突片31又はホルダ26の端部から柱状樹脂35の中心までの距離Dと隙間Tとは、T≧0.2×Dの関係を満足することが好ましい。柱状樹脂35として光硬化型接着剤を用いる場合、距離Dが大きくなれば隙間Tを比例的に大きくして、柱状樹脂35に光を有効に照射して硬化させることが必要となる。光源ユニット2の組立ての都合上、例えば、矢印E方向から傾斜して光を照射する場合、距離Dが大きくて柱状樹脂35が奥側に隠れてしまうと、光が柱状樹脂35に届かなくなることを回避するためである。例えば、隙間Tを0.1mm、寸法Dを0.5mmとする。
Further, as shown in FIG. 6B, the distance D from the end of the protruding
柱状樹脂としては、紫外線硬化タイプの光硬化型接着剤を用いることが好ましい。この種の樹脂は位置調整後短時間で接合状態を形成でき、硬化するまでの調整ズレを防止することができるうえ、短い時間での生産が容易になる。また、紫外線硬化用の単色のLED型照射器が容易に入手でき、発熱などを抑えて硬化させることが可能である。 As the columnar resin, it is preferable to use an ultraviolet curable photocurable adhesive. This type of resin can form a joined state in a short time after position adjustment, can prevent misalignment until it is cured, and facilitates production in a short time. In addition, a monochromatic LED type irradiator for UV curing can be easily obtained, and can be cured while suppressing heat generation.
(柱状樹脂を配置するための構造、図11〜図13参照)
図11は、前記基材30の突片31に柱状樹脂35を配置するための窪み31aを形成したものである。この窪み31aは柱状樹脂35の直径よりも小さく形成されているが、同じ直径であってもあるいは大きい直径であってもよい。窪み31aは樹脂を塗布する際の目印になり、かつ、未硬化状態での垂れを防止できる。さらに、同じ投影面積でも柱状樹脂35の接地面積が増加し、接合強度が高くなる。また、窪み31aは樹脂35に硬化収縮が生じても未硬化樹脂を供給する作用をするため、硬化時の剥離が防止される。なお、窪み31aを前記ホルダ26に形成しても同様の効果が得られる。
(Structure for arranging columnar resin, see FIGS. 11 to 13)
In FIG. 11, a
図12は、前記ホルダ26に柱状樹脂35を配置するための突起26cを形成したものである。この突起26cは柱状樹脂35の直径よりも小さく形成されているが、同じ直径であってもあるいは大きい直径であってもよい。突起26cは前記窪み31aと同じく塗布時の目印になるとともに、硬化のために光を進入させる隙間を大きく形成することができる。隙間が大きくなれば、硬化用光照射器の位置決めを高精度にすることなく、安定した光硬化を実現できる。なお、突起26cを基材30の突片31に形成しても同様の効果が得られる。
In FIG. 12, the
図13は、基材30の突片31及びホルダ26に柱状樹脂35の直径よりも小さい穴31b,26dを形成したものである。その作用効果は前記窪み31aと同様であり、さらに、光照射の窓部としても機能する。また、この穴31bから樹脂を注入することも可能である。
In FIG. 13, holes 31 b and 26 d smaller than the diameter of the
(実施例のまとめ)
前記光学素子の固定構造及び固定方法において、一方の隙間に配置された光硬化型の柱状樹脂と他方の隙間に配置された光硬化型の柱状樹脂は、それぞれの総断面積が異なっていてもよい。この場合、総断面積が小さいほうの柱状樹脂を先に硬化させることが好ましい。また、柱状樹脂は、一方の隙間及び他方の隙間において、光軸方向に対称に配置されていることが好ましい。
(Summary of Examples)
In the optical element fixing structure and fixing method, the photocurable columnar resin disposed in one gap and the photocurable columnar resin disposed in the other gap may have different total cross-sectional areas. Good. In this case, it is preferable to harden the columnar resin having the smaller total cross-sectional area first. Moreover, it is preferable that columnar resin is arrange | positioned symmetrically in an optical axis direction in one clearance gap and the other clearance gap.
光学素子としては、発光素子又はビーム整形素子であってもよい。発光素子であれば、そのホルダは隙間を有して基材に固定されるので、放熱性が良好になる。ホルダは発光素子とビーム整形素子を保持するものであってもよい。この場合、ホルダはレーザビーム走査装置のハウジングに取り付けられることになる。 The optical element may be a light emitting element or a beam shaping element. If it is a light emitting element, since the holder has a clearance gap and is fixed to a base material, heat dissipation becomes favorable. The holder may hold the light emitting element and the beam shaping element. In this case, the holder is attached to the housing of the laser beam scanning device.
柱状樹脂としては、紫外線硬化型接着剤を好適に用いることができる。紫外線硬化型接着剤は塗布から硬化までの間にほとんど変質することがない。未硬化状態で柱状を維持し、剥離や垂れなどが生じないために、柱状樹脂はガラス転移点が110℃以下であること、未硬化常温状態(25℃)における粘度が6,000〜30,000ミリパスカル秒であり、高さ寸法が0.1〜1.0mmであることが好ましい。 As the columnar resin, an ultraviolet curable adhesive can be suitably used. The ultraviolet curable adhesive hardly changes in quality from application to curing. The columnar resin has a glass transition point of 110 ° C. or lower and a viscosity in an uncured normal temperature state (25 ° C.) of 6,000 to 30, in order to maintain the columnar shape in an uncured state and prevent peeling or sagging. 000 millipascal seconds and a height dimension of 0.1 to 1.0 mm is preferred.
ホルダ又は基材の端部から柱状樹脂の中心までの距離Dと該端部での前記隙間Tとが、T≧0.2×Dの関係を満足することにより、即ち、距離Dが大きくなれば隙間を比例的に大きくすることにより、柱状樹脂に光を効果的に照射して安定した光硬化を実現できる。 The distance D from the end of the holder or base material to the center of the columnar resin and the gap T at the end satisfy the relationship of T ≧ 0.2 × D, that is, the distance D can be increased. For example, by increasing the gap proportionally, it is possible to effectively irradiate the columnar resin with light and realize stable photocuring.
ホルダ及び基材の少なくとも一方には、柱状樹脂を配置するための窪み又は突起が形成されていてもよく、あるいは、柱状樹脂が配置される箇所に該柱状樹脂の基部よりも小さい穴が形成されていてもよい。窪みや突起は樹脂を塗布する際の目印になり、未硬化状態での垂れを防止できる。さらに、同じ投影面積でも柱状樹脂の接地面積が増加し、接合強度が高くなる。特に、窪みは硬化時の収縮に際して未硬化樹脂を供給する働きをするため、硬化時の剥離を防止できる。突起はその上に柱状樹脂が形成されることにより、実質的な間隔を大きくでき、硬化のための光の進路が広がる。 At least one of the holder and the base material may be provided with a recess or protrusion for arranging the columnar resin, or a hole smaller than the base of the columnar resin is formed at a position where the columnar resin is arranged. It may be. The depressions and protrusions serve as marks when the resin is applied, and can prevent dripping in an uncured state. Furthermore, even if the projection area is the same, the contact area of the columnar resin increases, and the bonding strength increases. In particular, the depression serves to supply an uncured resin when shrinking during curing, so that peeling during curing can be prevented. By forming the columnar resin on the protrusion, the substantial interval can be increased, and the path of light for curing is widened.
なお、本発明に係る光学素子の固定構造、固定方法、レーザビーム走査装置及び画像形成装置は前述した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することができる。 The optical element fixing structure, fixing method, laser beam scanning apparatus, and image forming apparatus according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified within the scope of the gist thereof.
例えば、柱状樹脂の配置や形状は任意である。また、光源ユニット以外の構成は任意であることは勿論であり、複数の光源ユニットを備えたマルチビーム方式のレーザビーム走査装置であってもよい。 For example, the arrangement and shape of the columnar resin are arbitrary. The configuration other than the light source unit is of course arbitrary, and may be a multi-beam type laser beam scanning device including a plurality of light source units.
特に、第1実施例において、ホルダ26は単純な平板形状ではなく、部分的に突起や段差部が形成されていてもよい。また、前記ホルダ26は放熱性を考慮して金属製(ステンレス製)としたが、放熱性に問題がなければ金属以外の樹脂成形品であってもよい。さらに、前記ホルダ26はレーザダイオード20と一体的に構成されたものであってもよい。
In particular, in the first embodiment, the
1…レーザビーム走査装置
2…光源ユニット
10…ハウジング
20…レーザダイオード
21…コリメータレンズ
26…ホルダ
26c…突起
26d…穴
30,40…基材
31a…窪み
31b…穴
35…柱状樹脂
T,T’…隙間
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記ホルダと前記基材のいずれか一方を他方で光軸方向に挟み込むように配置し、
前記挟み込みによって形成された光軸方向の前後に位置する隙間に光硬化型の柱状樹脂が配置されており、
一方の隙間に配置された柱状樹脂と他方の隙間に配置された柱状樹脂とは時間をずらせて硬化されていること、
を特徴とする光学素子の固定構造。 In a fixing structure of an optical element in which a holder for holding at least one optical element and a base material for attaching the holder are fastened with a photocurable columnar resin,
Arranged so that either the holder or the base material is sandwiched in the optical axis direction on the other side,
A photo-curable columnar resin is arranged in a gap located in the front and rear of the optical axis direction formed by the sandwiching,
The columnar resin disposed in one gap and the columnar resin disposed in the other gap are cured over time,
An optical element fixing structure.
前記ホルダと前記基材のいずれか一方を他方で光軸方向に挟み込むように配置するステップと、
前記挟み込みによって形成された光軸方向の前後に位置する隙間に未硬化状態の光硬化型の柱状樹脂を配置するステップと、
前記光学素子の位置を調整するステップと、
一方の隙間に配置された柱状樹脂と他方の隙間に配置された柱状樹脂とを時間をずらせて硬化させるステップと、
を備えたことを特徴とする光学素子の固定方法。 In a fixing method of an optical element, in which a holder for holding at least one optical element and a base material for attaching the holder are fastened with a photo-curable columnar resin,
Arranging one of the holder and the base material so as to be sandwiched in the optical axis direction on the other side;
Arranging an uncured photo-curable columnar resin in a gap located before and after the optical axis direction formed by the sandwiching;
Adjusting the position of the optical element;
Curing the columnar resin disposed in one gap and the columnar resin disposed in the other gap over time; and
An optical element fixing method comprising the steps of:
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