JP2013148732A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走査レンズが接着剤によりフレームに固定される構成において、温度変化が生じても接着剤が剥がれることを抑制することができる光走査装置を提供する。
【解決手段】光走査装置は、光源と、光源からのレーザ光を反射して主走査方向に偏向する偏向器と、偏向器で偏向されたレーザ光が通過する走査レンズ６と、走査レンズ６が固定されるフレーム１０とを備える。フレーム１０は、主走査方向において対向する一対の固定部１２，１３を有する。走査レンズ６は、一対の固定部１２，１３の間に配置されて、主走査方向の端面６Ｅ，６Ｆが対向する固定部１２，１３と接着剤２０により固定されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、走査レンズが固定されるフレームを備えた光走査装置に関する。

従来より、レーザ光源と、レーザ光源からのレーザ光を偏向する回転多面鏡と、回転多面鏡で偏向されたレーザ光が通過する走査レンズとを備え、走査レンズが接着剤によって光学箱（フレーム）に固定された光走査装置が知られている（特許文献１参照）。

特開平４−２５３０１１号公報

ところで、特許文献１にも記載されているように、一般的に、走査レンズとフレームは熱膨張係数が異なるため、環境温度が変化すると接着剤が剥離するという問題があった。また、特許文献１に開示された光走査装置（図１参照）においても、走査レンズの長手方向の一側面が基板に一体的に形成された位置決め部材に突き当てられた状態で、走査レンズが接着剤により基板に固定されているため、走査レンズが長手方向に膨張したときに、接着剤が走査レンズと基板との間で剪断力を受けて剥がれてしまうおそれがあった。

本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、走査レンズが接着剤によりフレームに固定される構成において、温度変化が生じても接着剤が剥がれることを抑制することができる光走査装置を提供することを目的とする。

前記した目的を達成するため、本発明の光走査装置は、光源と、光源からのレーザ光を反射して主走査方向に偏向する偏向器と、偏向器で偏向されたレーザ光が通過する走査レンズと、走査レンズが固定されるフレームとを備えている。
フレームは、主走査方向において対向する一対の固定部を有する。
走査レンズは、一対の固定部の間に配置されて、主走査方向の端面が対向する固定部と接着剤により固定されている。

このような構成によれば、走査レンズが一対の固定部の間に配置され、主走査方向の端面が対向する固定部と接着剤により固定されたことで、温度変化によって走査レンズが膨張しても接着剤が剥がれることを抑制することができる。

前記した光走査装置において、一対の固定部は、主走査方向と直交する方向に延びる板状に形成されている構成とすることができる。

このような構成によれば、温度変化によって走査レンズが膨張しても、固定部を板バネのように作用させることができるので、接着剤の剥がれをより抑制することができる。

前記した光走査装置において、フレームは、金属板から形成され、一対の固定部は、金属板を折り曲げることで形成されている構成とすることができる。

このような構成によれば、フレームを樹脂で形成する場合と比較して、フレームの強度を向上させることができる。また、樹脂製のフレームと比較して、板状の固定部を有するフレームを容易に製造することができる。

前記した各光走査装置において、走査レンズは、金型に樹脂を注入することで成形され、主走査方向の一端面に金型のゲートに対応する凸部を有していてもよい。
この場合、一端面と対向する固定部には、凸部が入り込み可能な凹部が形成されている構成とすることが望ましい。

このような構成によれば、金型のゲートに対応して形成される凸部の処理を省略できるので、光走査装置を安価に製造することができる。また、フレームに走査レンズを取り付ける際に、凸部を考慮した走査レンズの光軸調整（位置調整）を行う必要がなくなるので、光走査装置の製造を容易なものとすることができる。

前記した各光走査装置において、一対の固定部のうち少なくとも一方は、走査レンズの主走査方向の端面と対面する対向面と、当該対向面に連なり当該対向面と交差する方向に延びる交差面とを有する構成とすることができる。
この場合、接着剤は、対向面と交差面にわたって塗布されていることが望ましい。

このような構成によれば、接着剤の塗布面積が大きくなるので、走査レンズをフレームに対して強固に固定することができる。また、フレームに走査レンズを取り付ける際に交差面を上に向けた状態でフレームを設置することで、塗布した接着剤の垂れを抑制することができ、光走査装置の製造を容易なものとすることができる。

前記した各光走査装置において、走査レンズと固定部は、主走査方向に隙間を有する状態で接着剤により固定されていることが望ましい。

このような構成によれば、位置を合わせつつ、走査レンズをフレームに固定することが可能となる。

前記した各光走査装置において、走査レンズには、主走査方向と直交する方向に突出する、または、主走査方向と直交する方向に凹む形状のレンズ側位置決め部が形成され、フレームには、レンズ側位置決め部が係合するフレーム側位置決め部が形成されていてもよい。

このような構成によれば、走査レンズの主走査方向の位置ずれを低減させることができる。また、フレームに走査レンズを取り付ける際に、走査レンズの位置を簡単に決めることができる。

本発明によれば、走査レンズが、一対の固定部の間に配置されて、主走査方向の端面が対向する固定部と接着剤により固定されていることで、温度変化が生じても接着剤が剥がれることを抑制することができる。

一実施形態に係る光走査装置の平面図である。 図１のＡ方向から見た走査レンズとフレームの斜視図である。 図１のＡ方向から見た走査レンズが固定されたフレームの斜視図（ａ）と、（ａ）のＢ−Ｂ断面図（ｂ）である。 走査レンズの凸部が固定部の凹部に収まった状態の拡大斜視図である。 変形例に係る一対の固定部を示す図である。 他の変形例に係る一対の固定部を示す図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、一実施形態に係る光走査装置１は、光源ユニット２と、開口絞り３と、シリンドリカルレンズ４と、偏向器の一例としてのポリゴンミラー５と、走査レンズ６と、走査レンズ６などの光学部品が固定されるフレーム１０とを主に備え、光源ユニット２から出射されたレーザ光を感光体ドラム９の被走査面９Ａにスポット状に集光し、被走査面９Ａを矢印方向に走査するように構成されている。

光源ユニット２は、レーザ光を出射する光源の一例としての半導体レーザ２１や、半導体レーザ２１からのレーザ光を光束（平行光、収束光および発散光のいずれであってもよい。）に変換するカップリングレンズ２２などを備えて構成されている。

開口絞り３は、略矩形状の開口を有する板状の部材であり、カップリングレンズ２２により光束に変換されたレーザ光の径を規定する。
シリンドリカルレンズ４は、開口絞り３を通過したレーザ光をポリゴンミラー５上において主走査方向（図１の紙面に沿う方向）に長い線状に結像させるレンズである。

ポリゴンミラー５は、４つのミラー面５Ａが回転軸５Ｂから等距離に配置された部材であり、回転軸５Ｂを中心に一定速度で回転することで、シリンドリカルレンズ４を通過したレーザ光を反射して主走査方向に偏向する。

走査レンズ６は、ポリゴンミラー５で偏向されたレーザ光が通過するレンズである。この走査レンズ６は、レーザ光を主走査方向および副走査方向（図１の紙面に直交する方向）に収束または屈折させることで、レーザ光を被走査面９Ａ上にスポット状に結像するとともに、ポリゴンミラー５のミラー面５Ａの面倒れを補正する。また、走査レンズ６は、ポリゴンミラー５により等角速度で偏向されたレーザ光を、被走査面９Ａ上に等速度で走査するようなｆθ特性を有している。

図２に示すように、走査レンズ６は、射出成形など、金型に樹脂を注入することで成形されており、主走査方向（長手方向）の端面６Ｅに金型のゲートに対応する凸部６Ａを有し、出射面側の長手方向中央にレンズ側位置決め部の一例として位置決め凸部６Ｂを有している。位置決め凸部６Ｂは、主走査方向および副走査方向と直交する方向、すなわち、レーザ光の光軸方向に向けて突出する略四角柱形状をなしており、本実施形態においては、出射面を挟んで副走査方向に並んで一対形成されている。

フレーム１０は、プレス加工や絞り加工など、金属板を折り曲げることで形成されており、走査レンズ６が配置されるレンズ取付部１１を主に有している。レンズ取付部１１は、フレーム１０の底部１０Ａの一部を切り起こし、当該切り起こした部分の一部を底部１０Ａと略平行となるように折り曲げるように形成された部位であり、主走査方向において対向する一対の固定部１２，１３と、フレーム側位置決め部１４とを有している。

一対の固定部１２，１３は、レンズ取付部１１の主走査方向の両端を図示上方に向けて折り曲げることで形成されており、主走査方向と直交する方向（すなわち、副走査方向および光軸方向）に沿って延びる板状をなしている。なお、本実施形態において、一対の固定部１２，１３は、その間隔（対向面１２Ｂから対向面１３Ｂまでの距離）Ｌ１が、走査レンズ６の主走査方向の長さ（端面６Ｅから端面６Ｆまでの長さ）Ｌ２よりも大きくなるように形成されている。

走査レンズ６の端面６Ｅと対向する固定部１２には、凸部６Ａが入り込み可能な凹部１２Ａが形成されている。この固定部１２は、凹部１２Ａが形成されていることで、端面６Ｅと対面する対向面１２Ｂのほか、さらに、対向面１２Ｂに連なり対向面１２Ｂと交差する方向に延びる交差面１２Ｃを有している。また、固定部１３は、走査レンズ６の端面６Ｆと対面する対向面１３Ｂを有している。

フレーム側位置決め部１４は、レンズ取付部１１の主走査方向の中央付近を図示上方に向けて切り起こした一対の切起部１４Ａから構成されている。一対の切起部１４Ａは、主走査方向に並んで、走査レンズ６の位置決め凸部６Ｂが係合可能な間隔をあけて形成されている。走査レンズ６は、位置決め凸部６Ｂが一対の切起部１４Ａの間（フレーム側位置決め部１４）に係合することで、フレーム１０に対する主走査方向の位置が決められている。

図３（ａ），（ｂ）に示すように、走査レンズ６は、一対の固定部１２，１３の間に配置されて、端面６Ｅ，６Ｆが対向する固定部１２，１３の対向面１２Ｂ，１３Ｂと接着剤２０により固定されることでフレーム１０に対して固定されている。本実施形態において、接着剤２０は、特定の波長の光の照射によって硬化する光硬化性樹脂（例えば、ＵＶ硬化樹脂など）である。

ここで、走査レンズ６をフレーム１０に固定する方法の一例について説明する。
図２に示すように、走査レンズ６をフレーム１０に固定する際には、まず、固定部１２，１３に接着剤２０（図２では図示省略）を塗布する。具体的に、固定部１２については、接着剤２０を対向面１２Ｂと交差面１２Ｃにわたって塗布し、固定部１３については、対向面１３Ｂに接着剤２０を塗布する（図３（ｂ）も参照）。

そして、走査レンズ６を、図示しないロボットアームなどによって保持しながら、一対の固定部１２，１３の間に持っていき、位置決め凸部６Ｂをフレーム側位置決め部１４に係合する。これにより、走査レンズ６の主走査方向の位置が決まる。その後、図３（ａ），（ｂ）に示すように、走査レンズ６とレンズ取付部１１の底面１１Ａとの間隔を調整して副走査方向の位置を調整しつつ、走査レンズ６の角度を調整して光軸調整を行う。

位置調整および光軸調整が終了したら、走査レンズ６の端面６Ｅ，６Ｆと対向面１２Ｂ，１３Ｂの間にある接着剤２０に、それぞれＵＶなどの光を照射して接着剤２０を硬化させる。これにより、走査レンズ６がフレーム１０に固定される。

以上説明した光走査装置１によれば、走査レンズ６が、一対の固定部１２，１３の間に配置されて、端面６Ｅ，６Ｆが対向する固定部１２，１３と接着剤２０により固定されていることで、温度変化によって走査レンズ６が膨張しても、接着剤２０は固定部１２，１３に押しつけられることになり剪断力がほとんど作用しないので、接着剤２０が剥がれることを抑制することができる。これにより、走査レンズ６がフレーム１０から外れてしまうことを抑制することができる。

特に本実施形態では、一対の固定部１２，１３が板状に形成されていることで、温度変化によって走査レンズ６が膨張しても、固定部１２，１３をいわば板バネのように作用させることができるので、接着剤２０の剥がれをより抑制することができる。これにより、走査レンズ６のフレーム１０からの脱落をより抑制することができる。

また、フレーム１０が金属板から形成され、一対の固定部１２，１３が金属板の折り曲げにより形成されていることで、フレーム１０を樹脂で形成する場合と比較して、フレーム１０の強度を向上させることができる。また、フレームを樹脂から形成する場合と比較して、板状の固定部１２，１３を有するフレームを容易に製造することができる。

また、固定部１２においては、接着剤２０が対向面１２Ｂと交差面１２Ｃにわたって塗布されていることで、接着剤２０の塗布面積が大きくなるので、走査レンズ６をフレーム１０に対して強固に固定することができる。また、フレーム１０に走査レンズ６を取り付ける際に交差面１２Ｃを上に向けた状態でフレーム１０を設置することで、塗布した接着剤２０の垂れを抑制することができ、光走査装置１の製造を容易なものとすることができる。

また、走査レンズ６に位置決め凸部６Ｂが形成され、フレーム１０にフレーム側位置決め部１４（一対の切起部１４Ａ）が形成されていることで、フレーム１０に走査レンズ６を取り付ける際に、走査レンズ６の主走査方向の位置を簡単に決めることができる。さらに、位置決め後の走査レンズ６の主走査方向の位置ずれを低減させることができる。

なお、本実施形態においては、一対の固定部１２，１３の間隔Ｌ１が走査レンズ６の長さＬ２よりも大きいので、図３（ｂ）に示すように、走査レンズ６と固定部１２，１３は、主走査方向に隙間を有している。そのため、一対の切起部１４Ａの間隔を位置決め凸部６Ｂの幅よりも若干広めにしておくことで、まず、位置決め凸部６Ｂをフレーム側位置決め部１４に係合して走査レンズ６の主走査方向の位置を大まかに決めておき、接着剤２０を硬化する前の位置および光軸の調整工程において、走査レンズ６の主走査方向の位置を微調整するような取り付けを実現することもできる。

また、本実施形態においては、固定部１２に凸部６Ａが入り込み可能な凹部１２Ａが形成されているので、製造誤差などによって一対の固定部１２，１３の間隔が若干狭くなっても、図４に示すように、凸部６Ａは凹部１２Ａに収まることとなる。これにより、フレーム１０に走査レンズ６を取り付ける際に、凸部６Ａの突出量を考慮した走査レンズ６の位置調整を行う必要がないので、光走査装置１の製造を容易なものとすることができる。また、金型のゲートに対応して形成される凸部６Ａの処理（切断や研磨など）を省略できるので、光走査装置１の安価な製造が可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。具体的な構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

前記実施形態では、一対の固定部１２，１３のうち、固定部１２のみが交差面１２Ｃを有していたが、本発明はこれに限定されず、例えば、図５に示すように、一対の固定部１２，１３の両方が、対向面１２Ｂ，１３Ｂと、交差面１２Ｃ，１３Ｃを有していてもよい。これによれば、走査レンズ６をフレーム１０に対してより強固に固定することができる。また、フレーム１０に走査レンズ６を取り付ける際に交差面１２Ｃ，１３Ｃを上に向けた状態でフレーム１０を設置することで、両方の固定部１２，１３において、塗布した接着剤２０の垂れを抑制することができるので、光走査装置１の製造をより容易なものとすることができる。

前記実施形態では、走査レンズ６が金型のゲートに対応する凸部６Ａを有していたが、本発明はこれに限定されず、例えば、走査レンズは、金型のゲートに対応する凸部が切断や研磨などにより処理されていてもよい。この場合、走査レンズの凸部があった側の端面と対向する固定部には、前記実施形態の凹部１２Ａが形成されていなくてもよい。

前記実施形態では、レンズ側位置決め部として、主走査方向と直交する方向に突出する形状の位置決め凸部６Ｂを例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、レンズ側位置決め部は、主走査方向と直交する方向に凹む形状の凹部であってもよい。なお、当然のことではあるが、レンズ側位置決め部が凹部として形成されている場合には、フレーム側位置決め部は、当該レンズ側位置決め部（凹部）と係合する凸部として形成されることとなる。また、フレームに走査レンズを取り付ける際に、ロボットアームなどにより走査レンズを動かしながら位置調整を行う場合には、レンズ側位置決め部とフレーム側位置決め部が形成されていなくてもよい。

前記実施形態では、フレーム１０が金属板から形成されていたが、本発明はこれに限定されず、例えば、フレームは、射出成形などによって形成された樹脂製であってもよい。

前記実施形態では、一対の固定部１２，１３が板状に形成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図６に示すように、樹脂製のフレーム１０’において、レンズ取付部１１’が紙面に直交する方向にレーザ光を通過させる凹部として形成されている場合には、凹部を構成する図示左右の壁１２’，１３’を一対の固定部としてもよい。このような構成であっても、温度変化によって走査レンズ６’が膨張した場合の接着剤２０の剥がれを抑制することができる。

前記実施形態では、偏向器としてのポリゴンミラー５が４つのミラー面５Ａを有していたが、本発明はこれに限定されず、例えば、ミラー面は６つであってもよい。また、前記実施形態では、偏向器として、回転することでレーザ光を偏向するポリゴンミラー５を例示したが、これに限定されず、例えば、揺動することで光を偏向する振動ミラーなどであってもよい。

前記実施形態では、接着剤２０として、ＵＶ硬化樹脂などの光硬化性樹脂を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、接着剤は、光硬化性樹脂以外の接着剤であってもよい。

１ 光走査装置
５ ポリゴンミラー
６ 走査レンズ
６Ａ 凸部
６Ｂ 位置決め凸部
６Ｅ 端面
６Ｆ 端面
１０ フレーム
１２ 固定部
１２Ａ 凹部
１２Ｂ 対向面
１２Ｃ 交差面
１３ 固定部
１３Ｂ 対向面
１４ フレーム側位置決め部
２０ 接着剤
２１ 半導体レーザ

Claims (7)

1. 光源と、前記光源からのレーザ光を反射して主走査方向に偏向する偏向器と、前記偏向器で偏向されたレーザ光が通過する走査レンズと、前記走査レンズが固定されるフレームとを備えた光走査装置であって、
   前記フレームは、主走査方向において対向する一対の固定部を有し、
   前記走査レンズは、前記一対の固定部の間に配置されて、主走査方向の端面が対向する前記固定部と接着剤により固定されたことを特徴とする光走査装置。
2. 前記一対の固定部は、主走査方向と直交する方向に延びる板状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記フレームは、金属板から形成され、
   前記一対の固定部は、前記金属板を折り曲げることで形成されたことを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記走査レンズは、金型に樹脂を注入することで成形され、主走査方向の一端面に前記金型のゲートに対応する凸部を有し、
   前記一端面と対向する固定部には、前記凸部が入り込み可能な凹部が形成されたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光走査装置。
5. 前記一対の固定部のうち少なくとも一方は、前記走査レンズの主走査方向の端面と対面する対向面と、当該対向面に連なり当該対向面と交差する方向に延びる交差面とを有し、前記接着剤が前記対向面と前記交差面にわたって塗布されたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光走査装置。
6. 前記走査レンズと前記固定部は、主走査方向に隙間を有する状態で前記接着剤により固定されたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光走査装置。
7. 前記走査レンズには、主走査方向と直交する方向に突出する、または、主走査方向と直交する方向に凹む形状のレンズ側位置決め部が形成され、
   前記フレームには、前記レンズ側位置決め部が係合するフレーム側位置決め部が形成されたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光走査装置。

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