JP2012053259A - レンズの固定構造，光走査装置，画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズの側周面とレンズ保持面との間に介在する接着剤により該レンズが前記レンズ保持面に接触しない状態で固定されるレンズの固定構造におけるレンズの位置決め精度を高めること。
【解決手段】コリメータレンズ１３の側周面１３ｃとレンズ保持面３１との間に介在する光硬化性樹脂２０により該コリメータレンズ１３が前記レンズ保持面３１に接触しない状態で固定されてなるレンズの固定構造であって，前記レンズ保持面３１における前記コリメータレンズ１３の側周面１３ｃとの対向領域の一部に，前記レンズ保持面３１の前記コリメータレンズ１３と反対側に空隙を形成するための開口部３２が形成されてなり，少なくとも前記開口部３２の前記コリメータレンズ１３側が前記光硬化性樹脂２０で覆われている。
【選択図】図２

Description

本発明は，レンズの側周面とレンズ保持面との間に介在する接着剤により該レンズが前記レンズ保持面に接触しない状態で固定されてなるレンズの固定構造に関し，特に，接着剤の硬化時の収縮変形に起因するレンズの位置ずれを防止するための技術に関するものである。

プリンタ装置や複写機，ファクシミリ装置，これらの機能を有する複合機などの電子写真方式の画像形成装置には光走査装置が搭載される。この光走査装置には，レーザ光を照射するレーザ光源やレーザ光を走査させるポリゴンミラーの他，レーザ光源から照射されたレーザ光を平行光束にするコリメータレンズやその平行光束をポリゴンミラーに結像させるシリンドリカルレンズなどが設けられる。
ここで，例えば特許文献１には，コリメータレンズの固定方法として，紫外線の照射により硬化する光硬化性樹脂（接着剤の一例）によりコリメータレンズを固定することが記載されている。ここに，図６は，光硬化性樹脂によりコリメータレンズを固定する従来手法を説明するための模式図である。
まず，図６（ａ）に示すように，コリメータレンズ１０１は，その側周面１０１ａとレンズ保持面１０２との間に光硬化性樹脂１０３が介在するように，該レンズ保持面１０２に載置される。なお，このときコリメータレンズ１０１は不図示のロボットアームなどによって固定されている。この状態で紫外線が照射されることにより，光硬化性樹脂１０３が硬化してコリメータレンズ１０１はレンズ保持面１０２に固定される。

特開２００８−５１９７９号公報

しかしながら，光硬化性樹脂１０３は，硬化する際に収縮変形を伴うため，図６（ｂ）に示すように，コリメータレンズ１０１に対してレンズ保持面１０２側に引き寄せられる方向（矢印方向）の力が作用する。
そのため，光硬化性樹脂１０３が硬化した後，前記ロボットアームによるコリメータレンズ１０１の固定を解除したときに，図６（ｃ）に示すように，コリメータレンズ１０１がレンズ保持面１０２側に引っ張られて該コリメータレンズ１０１の上下の位置が変化するという問題が生じる。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，レンズの側周面とレンズ保持面との間に介在する接着剤により該レンズが前記レンズ保持面に接触しない状態で固定されるレンズの固定構造におけるレンズの位置決め精度を高めることにある。

上記目的を達成するために本発明は，レンズの側周面とレンズ保持面との間に介在する接着剤により該レンズが前記レンズ保持面に接触しない状態で固定されてなるレンズの固定構造であって，前記レンズ保持面における前記レンズの側周面との対向領域の一部又は全部に，前記レンズ保持面の前記レンズと反対側に空隙を形成するための開口部が形成されてなり，少なくとも前記開口部の前記レンズ側が前記接着剤で覆われていることを特徴とするレンズの固定構造である。なお，前記レンズは，例えば入射されるレーザ光を平行光束に変換する円柱状のコリメータレンズである。
本発明によれば，前記レンズの側周面に付着した前記接着剤の硬化時に，該接着剤の前記開口部側を前記レンズ側に収縮変形させることにより，前記レンズが前記レンズ保持面側に引き寄せられる力が軽減されるため，該レンズの位置決め精度を高めることができる。
ここに，前記接着剤は，例えば光照射により硬化する光硬化性樹脂である。この場合，前記開口部は，前記レンズ保持面の前記レンズと反対側から照射される光を通過させる貫通開口であることが望ましい。これにより，前記貫通開口側から前記接着剤に対して光を照射して硬化させることができ，該接着剤に対して上方のみから光を照射させる場合に比べて硬化収縮のムラを防止することができる。
また，前記接着剤は，前記レンズの側周面の円周方向において少なくとも前記開口部に対向する領域よりも広い範囲に連続的に付着してなることが望ましい。これにより，前記レンズの直下部に前記開口部が形成されている構成であっても該レンズの固定強度を確保することができる。
さらに，本発明は，前述したようなレンズの固定構造を有する光走査装置や画像形成装置に係る発明として捉えてもよい。

本発明によれば，前記レンズの側周面に付着した前記接着剤の硬化時に，該接着剤の前記開口部側を前記レンズ側に収縮変形させることにより，前記レンズが前記レンズ保持面側に引き寄せられる力が軽減されるため，該レンズの位置決め精度を高めることができる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置に搭載された光走査装置の平面図。 本発明の実施の形態に係るレンズの固定構造の一例を説明するための模式図。 光硬化性樹脂に対する光照射の例を説明するための模式図。 レンズの固定構造の他の例を説明するための模式図。 レンズの固定構造の製造方法を説明するための模式図。 従来のレンズの固定構造の一例を説明するための模式図。

以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
まず，図１を参照しつつ，本発明に係るレンズの固定構造を有する光走査装置Ｘの概略構成について説明する。前記光走査装置Ｘは，プリンタ装置や複写機，ファクシミリ装置，これらの機能を有する複合機などの電子写真方式の画像形成装置に搭載されるＬＳＵ（レーザスキャンニングユニット）である。なお，本発明は，前記レンズの固定構造を有する前記画像形成装置の発明として捉えてもよい。
前記光走査装置Ｘは，それぞれ異なる色の現像剤（トナー）を用いて画像を形成する二つの画像形成ユニットに対応して設けられたものである。即ち，イエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの４色の現像剤を用いるカラー対応の画像形成装置には，二つの前記光走査装置Ｘが設けられる。

図１に示すように，前記光走査装置Ｘは，二つの画像形成ユニットに対応するレーザ光を照射するレーザ光源１１，１２と，前記レーザ光源１１，１２から照射されたレーザ光を平行光束に変換する円柱状のコリメータレンズ１３，１４と，前記コリメータレンズ１３，１４を通過した平行光束を走査させるポリゴンミラー１５と，前記ポリゴンミラー１５で走査されるレーザ光を図外の感光体ドラムの表面上に結像するためのｆθレンズ１６，１７と，前記ｆθレンズ１６，１７からのレーザ光を前記感光体ドラム（不図示）に導く折り返しミラー１８，１９と，これらの各構成要素が載置される筐体１０とを備えている。
ここに，前記コリメータレンズ１３，１４各々は，前記筐体１０に設けられたレンズ保持面３１，４１に接着剤によって固定されている。前記光走査装置Ｘでは，前記レーザ光源１１，１２から前記ポリゴンミラー１５への光路における前記コリメータレンズ１３，１４の位置精度が重要である。
本実施の形態に係る前記光走査装置Ｘは，以下に説明するように前記コリメータレンズ１３，１４を前記筐体１０のレンズ保持面３１，４１に高い精度で位置決めして固定するための構造に特徴を有している。なお，前記コリメータレンズ１３，１４の固定構造は同様であるため，以下では，前記コリメータレンズ１３の固定構造について説明する。

ここに，図２は，前記コリメータレンズ１３の固定構造を説明するための図であって，（ａ），（ｂ）は接着剤の硬化前の状態，（ｃ），（ｄ）は接着剤の硬化後の状態を示している。また，図２（ａ）は前記コリメータレンズ１３を正面から見た図，図２（ｂ）は，図２（ａ）におけるＡ−Ａ矢視断面図，図２（ｃ）は前記コリメータレンズ１３を正面から見た図，図２（ｄ）は，図２（ｃ）におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。
図２（ａ），（ｂ）に示すように，前記コリメータレンズ１３は，レンズ厚みがレンズ直径に対して小さい円柱状のレンズである。前記コリメータレンズ１３は，２つの屈折面１３ａ，１３ｂとその屈曲面１３ａ，１３ｂに交差する方向の側周面１３ｃとを有している。前記屈曲面１３ａ，１３ｂは入力されたレーザ光を平行光束として出力する機能を実現する。なお，前記屈折面１３ａは凸状曲面であり，前記屈折面１３ｂは平坦面である。

一方，図２（ａ），（ｂ）に示すように，前記筐体１０に設けられたレンズ保持面３１は，前記コリメータレンズ１３の固定位置の直下に形成された開口部３２を有している。ここに，前記レンズ保持面３１は，前記コリメータレンズ１３の光軸方向に平行な平坦面である。なお，前記レンズ保持面３１は前記コリメータレンズ１３の側周面１３ｃに対応する円弧状であってもよい。
前記開口部３２は，前記レンズ保持面３１における前記コリメータレンズ１３の側周面１３ｃの対向領域の一部に形成されたものであって，前記レンズ保持面３１の前記コリメータレンズ１３と反対側に空隙を形成する孔である。ここに，前記レンズ保持面３１における前記対向領域は，前記コリメータレンズ１３を上方から投影したときに前記レンズ保持面３１に投影像が形成される範囲である。また，前記開口部３２の開口中心は，予め定められた位置に位置決めされたときの前記コリメータレンズ１３の重心の鉛直線上に位置する。なお，前記開口部３２の開口は前記対向領域全部を含むものであってもよい。
また，前記開口部３２は，前記コリメータレンズ１３の直径よりも小さい貫通孔（貫通開口の一例）であって，該開口部３２は前記筐体１０のレンズ保持面３１を貫通している。そのため，前記開口部３２は，図３に示すように，前記レンズ保持面３１の前記コリメータレンズ１３と反対側（図３の下側）から照射される光を通過させるものである。

そして，図２（ａ），（ｂ）に示すように，前記コリメータレンズ１３は，前記コリメータレンズ１３の側周面１３ｃと前記レンズ保持面３１との間に介在する光硬化性樹脂２０により前記レンズ保持面３１に接触しない状態で固定される。具体的に，前記光硬化性樹脂２０は，前記コリメータレンズ１３の側周面１３ｃの円周方向において少なくとも前記開口部３２に対向する領域よりも広い範囲に連続的に付着しており，少なくとも前記開口部３２の前記コリメータレンズ１３側が前記光硬化性樹脂２０で覆われている。即ち，前記光硬化性樹脂２０は，図２（ａ）において少なくとも前記開口部２０の一方の開口縁部と他方の開口縁部と架橋するように付着している。
前記光硬化性樹脂２０は，光を照射することにより硬化する接着剤であって，例えば紫外線（ＵＶ）が照射されることによって収縮変形を伴って硬化するものである。なお，前記光硬化性樹脂２０は，硬化時に収縮変形する接着剤の一例に過ぎず，他の接着剤を用いてもよい。

従来は，前記光硬化性樹脂２０の硬化時の収縮変形によって前記コリメータレンズ１３に下方向の引っ張り力が作用するため，前記光硬化性樹脂２０が硬化するまで前記コリメータレンズ１３を保持していた不図示のロボットアーム等を取り外したときに，該コリメータレンズ１３が前記レンズ保持面３１側に引き寄せられて位置ずれが生じるという問題があった。
しかしながら，本実施の形態に係るレンズの固定構造では，前述したように，前記レンズ保持面３１における前記コリメータレンズ１３の直下に対応する位置に前記開口部３２が形成されている。そのため，前記光硬化性樹脂２０の前記コリメータレンズ１３と反対側は，前記開口部３２内の空隙に開放されている。一方，前記コリメータレンズ１３は，前記光硬化性樹脂２０が硬化するまでの間，不図示のロボットアーム等によって固定される。
従って，図２（ｃ），（ｄ）に示すように，前記光硬化性樹脂２０の硬化時，該光硬化性樹脂２０は前記コリメータレンズ１３側に引き寄せられる方向に収縮変形し，前記光硬化性樹脂２０によって前記コリメータレンズ１３が前記レンズ固定面３１側に引き寄せられる力が軽減される。これにより，前記光硬化性樹脂２０が硬化するまで前記コリメータレンズ１３を保持していた不図示のロボットアーム等を取り外したときの該コリメータレンズ１３の位置ずれは抑制される。
なお，前記開口部３２は，前記コリメータレンズ１３の直下に空隙を形成するものであれば貫通孔に限らず，切り欠きや溝などであってもよく，矩形状等の貫通開口であってもよい。さらに，本実施の形態では，前記コリメータレンズ１３の固定に採用する場合を例に挙げて説明したが，これに限らず，本発明に係るレンズの固定構造は各種のレンズの固定に採用することができる。

ところで，前記光硬化性樹脂２０の硬化収縮の影響を防止するためには，例えば図４に示すように，前記コリメータレンズ１３の側周面１３ｃの円周方向において前記開口部３２に対向する領域の外側のみに光硬化性樹脂２０ａ，２０ｂを塗布することも考えられる。しかしながら，この場合には，前記コリメータレンズ１３の側周面１３ｃの円周方向に接着される光硬化性樹脂２０ａ，２０ｂが分断されているため，該コリメータレンズ１３の固定強度が十分でない。
これに対し，図２（ｃ）に示すように，本実施の形態に係るレンズの固定構造では，前記光硬化性樹脂２０が，前記コリメータレンズ１３の側周面１３ｃの円周方向において少なくとも前記開口部３２に対向する領域よりも広い範囲に連続的に付着している。従って，図４に示す固定構造に比べて，前記コリメータレンズ１３の固定強度を十分に確保することができる。

最後に，図５を参照しつつ，前記光走査装置Ｘの製造方法の一例について説明する。なお，ここでは，本発明の特徴部分である前記コリメータレンズ１３の固定構造に係る製造方法のみについて説明し，前記光走査装置Ｘのその他の製造手法についての説明は省略する。
まず，図５（ａ），（ｂ）に示すように，前記コリメータレンズ１３の側周部１３ｃ又は前記レンズ保持面３１の開口部３２のいずれかに前記光硬化性樹脂２０を塗布する。なお，前記光硬化性樹脂２０の量は，該光硬化性樹脂２０が前記コリメータレンズ１３及び前記レンズ保持面３１の間に挟まれたときに，少なくとも前記開口部３２の前記コリメータレンズ１３側の開口の外側までを覆う量である。
次に，図５（ｃ）に示すように，前記コリメータレンズ１３が前記レンズ保持面３１の開口部３２の真上に載置される。これにより，前記コリメータレンズ１３は，前記開口部３２を覆う前記光硬化性樹脂２０によって支持されることとなる。このとき，前記コリメータレンズ１３は，不図示のロボットアーム等によって狭持されており，該コリメータレンズ１３を固定すべき位置に位置決めされる。
そして，図５（ｄ）に示すように，前記コリメータレンズ１３と前記レンズ保持面３１との間に介在する前記光硬化性樹脂２０に対して紫外線が照射される。ここで，前記開口部３２は，前記レンズ保持面３１の前記コリメータレンズ１３と反対側から照射される光を通過させるものであるため，図５（ｄ）に示すように，前記開口部３２を通じて前記光硬化性樹脂２０に紫外線を照射することができる。これにより，前記光硬化性樹脂２０の硬化収縮のムラを防止することができる。もちろん，前記特許文献１に開示されているように，前記コリメータレンズ１３の光軸方向における上流側及び下流側のいずれか一方から光を照射し他方に反射板を設ける構成であってもよい。
これにより，図５（ｅ）に示すように，前記光硬化性樹脂２０が硬化し，前記コリメータレンズ１３が前記レンズ保持面３１に固定されると，前記ロボットアームが前記コリメータレンズ１３から取り外される。このとき，前記光硬化性樹脂２０は前記コリメータレンズ１３側に引き寄せられる方向に収縮変形しており，前記光硬化性樹脂２０によって前記コリメータレンズ１３が前記レンズ固定面３１側に引き寄せられる力が軽減されているため，前記ロボットアーム等を取り外したときの該コリメータレンズ１３の位置ずれは抑制される。

Ｘ ：光走査装置
１０：筐体
１１，１２：レーザ光源
１３，１４：コリメータレンズ
１３ａ，１３ｂ：屈折面（レンズ面）
１３ｃ：側周面
１５：ポリゴンミラー
１６，１７：ｆθレンズ
１８，１９：折り返しミラー
２０：光硬化性樹脂（接着剤の一例）
３１，４１：レンズ保持面
３２：開口部

Claims (7)

1. レンズの側周面とレンズ保持面との間に介在する接着剤により該レンズが前記レンズ保持面に接触しない状態で固定されてなるレンズの固定構造であって，
   前記レンズ保持面における前記レンズの側周面との対向領域の一部又は全部に，前記レンズ保持面の前記レンズと反対側に空隙を形成するための開口部が形成されてなり，少なくとも前記開口部の前記レンズ側が前記接着剤で覆われていることを特徴とするレンズの固定構造。
2. 前記接着剤が，光照射により硬化する光硬化性樹脂である請求項１に記載のレンズの固定構造。
3. 前記開口部が，前記レンズ保持面の前記レンズと反対側から照射される光を通過させる貫通開口である請求項２に記載のレンズの固定構造。
4. 前記レンズが，入射されるレーザ光を平行光束に変換する円柱状のコリメータレンズである請求項１〜３のいずれかに記載のレンズの固定構造。
5. 前記接着剤が，前記レンズの側周面の円周方向において少なくとも前記開口部に対向する領域よりも広い範囲に連続的に付着してなる請求項１〜４のいずれかに記載のレンズの固定構造。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のレンズの固定構造を有する光走査装置。
7. 請求項１〜５のいずれかに記載のレンズの固定構造を有する画像形成装置。

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