JP2010096870A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光走査装置の小型化を図ると共に、光学箱と反射部材と結像光学手段の相関位置保証をより精度良く実施する光走査装置を提供する。
【解決手段】偏向走査された光ビームを被走査面上にスポットとして結像する結像光学手段８は、偏向走査された光ビームを通過させる第１レンズ８Ａと、第１レンズ８Ａを通過した光ビームを反射する反射部材９と、反射された光ビームを通過させる第２レンズ８Ｂとで構成されており、第１レンズ８Ａと第２レンズ８Ｂは、反射部材９に突き当てて配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタル複写機、レーザービームプリンタ等の画像形成装置に使用される光走査装置に関し、特に結像レンズの中間に反射部材を設けた光走査装置に関するものである。

従来の光走査装置では、光ビームを発生する光源手段から画像信号に応じて光変調され出射した光束を、例えば回転多面鏡（ポリゴンミラー）などの偏向手段を用いて周期的に偏向走査させる。次いで、ポリゴンミラーで偏向された光束を、ｆθ特性を有するｆθレンズ系によって、被走査面である感光性の記録媒体、例えば感光ドラム上にスポット状に結像させ、潜像を形成している。

例えば図７に示すように、光源１から出射されたレーザー光は、コリメータレンズ２によって平行光となり、シリンドリカルレンズ３を経て、アパーチャ４によって所定の大きさに整形される。この光ビームは、回転するポリゴンミラー５によって偏向走査され、結像レンズであるｆθレンズ系６（６ａ、６ｂ）によって、被走査面である感光ドラム上に結像されて光スポットを形成する。その光スポットが感光ドラム１００の回転方向に直交して直線走査されることにより潜像が形成される。

このような光走査装置において、偏向点より結像点までは、場合により３００ｍｍ程度必要となる。そのため光走査装置の投影面積は広い面積を要する。近年、光走査装置をコンパクト化するため、結像レンズ６ａ、６ｂ間に折り返しミラー７ａを設け、光路を折り返し、コンパクト化が図られてきた。

一方、前記のような結像レンズ６ａ、６ｂの配置は３次元的に０．１ｍｍ以下の高い位置精度が要求され、僅かでも加工誤差や歪みが生じると光スポットの不整形や結像位置のズレ、或いは、走査線が曲がる等により、画像品質を著しく劣化させる問題があった。また、光学系レンズは光学的な収差を納めるため２枚以上の複数のレンズで構成される場合が多く、前記の理由で結像レンズ６ａ、６ｂ間に折り返しミラー７ａを設けた場合、結像レンズ６ａ、６ｂと折り返しミラー７ａの相対位置も高い精度が要求される。

このような、光走査装置のコンパクト化、及び、結像光学系の位置精度確保の背景から、例えば特許文献１に記載されている方法は、結像レンズの間に折り返しミラーを設け、第１レンズと重なるように第２レンズを配置する方法が記載されている。

また、例えば特許文献２では、前群レンズと後群レンズの間に反射部材（直交ミラー）を設け、これらの相対位置を規制する手段を備えた固定部材で一体に固定する提案がなされている。
特開２００１−３３７２３号公報 特開平５−８８１０２号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載されている方法によると、第１レンズと第２レンズの位置精度は、両レンズ間に設けられた位置決め部材の出来に左右される、という問題点があった。

また、前記特許文献２で記載されている方法においても、両レンズと折り返しミラーの位置精度は、一体にする固定部材の出来に左右される、という問題点がある。さらに、一体にしたユニットをどのように光学箱に位置保証するかについての記載がない。この構成によれば、両レンズと折り返しミラーを直接光学箱に取り付けるよりも部材を１つ多く介しているため、誤差要因が１つ多い構造である。

そこで、本発明の目的は、光走査装置の小型化を図ると共に、光学箱と反射部材と結像光学手段の相関位置保証をより精度良く実施する光走査装置を提供することにある。

上記目的は本発明に係る光走査装置にて達成される。要約すれば、本発明は、光ビームを発生する光源と、
前記発生した光ビームを偏向走査する偏向手段と、
前記偏向走査された光ビームを被走査面上にスポットとして結像する結像光学手段と、
を有する光走査装置において、
前記結像光学手段は、前記偏向走査された光ビームを通過させる第１レンズと、前記第１レンズを通過した光ビームを反射する反射部材と、反射された光ビームを通過させる第２レンズとで構成されており、
前記第１レンズと前記第２レンズは、前記反射部材に突き当てて配置されることを特徴とする光走査装置である。

本発明によれば、光走査装置は、反射部材（折り返しミラー）の反射面に結像レンズ（第１、第２レンズ）を当接させて位置規制を行っている。そのため、従来例のように、両者の相対位置精度が別部品の出来に左右されることはなく、より信頼性が高い。

以下、本発明に係る光走査装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
図１、図２に、本発明に係る光走査装置１００の一実施例の概略構成断面を示す。本実施例にて、光走査装置１００は、ポリゴンミラー（偏向手段）５、２つの結像レンズ（第１、第２レンズ８Ａ、８Ｂ）が一体成形された結像レンズ（結像光学手段）８、折り返しミラー（反射部材）９を備えている。

尚、図１、図２には示されていないが、本実施例の光走査装置１００もまた、図７に示したように、ポリゴンミラー５へと光束を差し向けるための光学系、即ち、光源１、コリメータレンズ２、シリンドリカルレンズ３、及び、アパーチャ４等を備えている。

従って、本実施例の光走査装置１００によると、例えば図７に示すように、光源１から出射されたレーザー光は、コリメータレンズ２によって平行光となり、シリンドリカルレンズ３を経て、アパーチャ４によって所定の大きさに整形される。

この光ビームは、図２に示すように、回転するポリゴンミラー５によって偏向走査され、次いで、光ビームは、結像レンズ８の１つの屈折面８ａを透過し、次に屈折面８ｂを透過する。この光ビームは、折り返しミラー９の反射面９ａによって反射され、再度、結像レンズ８の屈折面８ｂを透過し、続いて屈折面８ｃを経て、最終的に被走査面であるドラム面上にスポットとして結像される。

このように、１つのレンズにおいて屈折面を３面（８ａ、８ｂ、８ｃ）以上有することにより、光走査装置１００のコンパクト化が図れるだけでなく、一体的に成形するため、屈折面間の相対的な位置精度が向上するメリットがある。

しかしながら、例えば、屈折面８ａと８ｃに副走査方向のパワーを持たせた場合、一体的に成形しているデメリットとして、次のことが考えられる。つまり、これら屈折面８ａと８ｃが独立しており位置調整が可能なレンズ構成と比較して、折り返しミラーの反射面９ａに対する相対位置は非常に高い精度が要求される。

そこで、本発明においては、高い相対位置精度を要する結像レンズ８と折り返しミラー９を当接させて配置することにより、画像品質の向上を図った。

図３は、結像レンズ８の斜視図である。

図３に示すように、結像レンズ８の両端部にリブ１０、リブ１１を設けると共に、突き当て部１０ａ、１０ｂと１１ａを設け、この３箇所の突き当て部１０ａ、１０ｂ、１１ａを折り返しミラー９の反射面９ａに当接させて取り付けることにより、両者の相対位置を精度良く保証することができる。

このように、位置精度が必要な部材同士を、別部材を介さずに当接して配置することに本発明の特徴はあるが、これを可能にしているのは、折り返しミラー９の反射面９ａが１面であり、直交ミラーでないことに起因する。

従って、本実施例の構成によれば、下側の第１レンズ８Ａを通過して反射面９ａに入射される光軸ＯＡと、反射されて上側の第２レンズ８Ｂを通過する光軸ＯＢは互いに平行でない。即ち、結像レンズ８を通過し反射面９ａに入射する光と、反射されて再度、結像レンズ８を通過する光は、反射面９ａから遠ざかるにつれ距離を持つこととなる。そのために、第１、第２レンズ８Ａ、８Ｂが一体成形された結像レンズ８は、必然的に反射面９ａの近くに配置されていた方が、レンズの小型化が達成できる。

図１は、本発明の一実施例である光走査装置１００の構成を示す断面図である。光走査装置の光学箱１３にポリゴンミラー５、結像レンズ８、折り返しミラー９が配置されている。上述のように、結像レンズ８は、端面に設けられたリブ１０、１１の突き当て部１０ａ、１０ｂと、図示されていない突き当て部１１ａを、折り返しミラー９の反射面９ａに当接して位置保証が成されている。

図４、図５、図６は、本実施例の構成を示す斜視図である。

上述のように、結像レンズ８は、折り返しミラー９の反射面９ａに当接され、その背面を板ばね１４、１５の押し当て部１４ａ、１５ａによって付勢されている。板ばね１４、１５はその反力を利用し、穴１４ｂ、１５ｂを光学箱１３に設けられた突起１６、１７に引っ掛けて固定されている。また、結像レンズ８の高さ方向の規制に関しては、光学箱１３に設けられた突起１８、１９に結像レンズ８の下面を当接させ、上面を板ばね１４、１５の押し当て部１４ｃ、１５ｃで付勢することで実現する。さらに、結像レンズ８のビーム走査方向への位置規制は、光学箱１３に設けられた長丸穴２０に、結像レンズ８の中央下部に設けられたボス１２を嵌合させることで実現する。

一方、折り返しミラー９の位置規制に関しては、反射面９ａを、光学箱１３に設けられた突き当て部２０、２１、２２の３点に当接させ、光学箱１３に取り付けられた板ばね２３、２４の押し当て部２３ａ、２４ａで付勢することで実現する。また、折り返しミラー９の下面を、光学箱１３に設けられた突起２５、２６に当接させ、上面を板ばね２３、２４の押し当て部２３ｂ、２４ｂで付勢して姿勢を保持している。

ただし、当然この構成においては、折り返しミラー９を付勢する板ばね２３、２４の押し当て部２３ａ、２４ａの力が、結像レンズ８を付勢する板ばね１４、１５の押し当て部１４ａ、１５ａより強いことが前提である。

以上、このような構成にすれば、折り返しミラー９の反射面９ａの位置が光学箱１３に対して保証される。それによって、折り返しミラー９と高い相関位置関係を持つ結像レンズ８の光学箱に対する位置も高い精度で保証でき、光走査装置のコンパクト化と画像品質の向上が期待できる。

また、光走査装置の組み立て時においても、このような簡単な突き当て構成にしておけば、従来のような時間のかかる位置調整をせずとも、高い相対位置精度が保たれ、作業効率が向上する。

本実施例においては、結像レンズ８は屈折面を３面有したレンズであるとして説明してきたが、従来通り屈折面を２面持つ独立した複数の結像レンズであってもよい。

以上説明してきたように、本発明による光走査装置１００は、折り返しミラー９の反射面９ａに結像レンズ８を当接させて位置規制を行っている。そのため従来例のように、両者の相対位置精度が別部品の出来に左右されることはなく、より信頼性が高い。

さらに、折り返しミラー９の反射面９ａを光学箱１３に当接させて位置規制を行っているため、光学箱１３と折り返しミラー９の相対位置精度も高い。総じて、光学箱１３と折り返しミラー９と結像レンズ８に高い相関位置精度が保たれ、従来の構成と比較して、走査露光の品質向上を図ることができる。

また、複数の結像レンズ（第１、第２レンズ８Ａ、８Ｂ）を上下に配置しているため、小型化が達成される。

本発明に係る光走査装置の一実施例における内部構成を示す概略構成断面図である。 図１に示した光走査装置の光路図の一部である。 図１に示した結像レンズの斜視図である。 図１に示した光走査装置の結像レンズ、折り返しミラー、板ばねの斜視図である。 図１に示した光走査装置の結像レンズ、折り返しミラー、板ばねの斜視図である。 図１に示した光走査装置の光学箱の斜視図である。 従来の光走査装置の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１ 光源
２ コリメータレンズ
３ シリンドリカルレンズ
４ アパーチャ
５ 回転多面鏡（偏向手段）
６ 結像レンズ（結像光学手段）
７ 折り返しミラー（反射部材）
８ 結像レンズ（結像光学手段）
８Ａ 第１レンズ
８Ｂ 第２レンズ
９ 折り返しミラー（反射部材）
１０、１１ リブ
１０ａ、１０ｂ、１１ａ 突き当て部
１３ 光学箱

Claims (4)

1. 光ビームを発生する光源と、
   前記発生した光ビームを偏向走査する偏向手段と、
   前記偏向走査された光ビームを被走査面上にスポットとして結像する結像光学手段と、
   を有する光走査装置において、
   前記結像光学手段は、前記偏向走査された光ビームを通過させる第１レンズと、前記第１レンズを通過した光ビームを反射する反射部材と、反射された光ビームを通過させる第２レンズとで構成されており、
   前記第１レンズと前記第２レンズは、前記反射部材に突き当てて配置されることを特徴とする光走査装置。
2. 前記反射部材の反射面は、光学箱に突き当てて配置されることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記第１レンズと前記第２レンズは、一体的に成形されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
4. 前記反射部材の反射面は１面であり、
   前記第１レンズを通過して反射面に入射される光軸と、反射されて前記第２レンズを通過する光軸が互いに平行でないことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の光走査装置。

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