JP3566529B2 - 光走査装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源手段から出射した光束を偏向手段により偏向走査し、複数個の結像レンズを介して被走査面上に画像情報を記録する光走査装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種の光走査装置は、例えば電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタやデジタル複写機等に使用されており、画像信号に応じて光源手段から出射した光束を光変調するようになっている。そして、光変調した光束を偏向手段が周期的に偏向し、fθ特性を有する結像レンズが感光性記録媒体面上にスポット状に結像走査し、画像情報として記録するようにされている。
【0003】
例えば、図5、図6に示すように、従来の光走査装置は入射光軸L上に半導体レーザー光源1、コリメータレンズ2、絞り3、シリンドリカルレンズ4、ポリゴンミラー5を順次に備え、反射光軸L’上には第1の結像レンズ6、第2の結像レンズ7、被走査面8を順次に備えている。そして、これらの光学部材1〜8は光学フレーム9に配置されている。
【0004】
結像レンズ6、7はfθ結像レンズを構成し、ポリゴンミラー5からの光束を被走査面8にスポット像として結像するようになっている。結像レンズ6、7の主走査方向の位置を決めるために使用される基準突起6a、7aはポリゴンミラー5側に設けられ、光軸方向の位置を決めるために使用される基準面6b、7bもポリゴンミラー5側に設けられている。また、光学フレーム9には結像レンズ6、7の基準突起6a、7aの位置を決めるための基準突起9a、9bと、結像レンズ6、7の基準面6b、7bの位置を決めるための基準突起9c、9dとが設けられている。
【0005】
光走査装置では、結像レンズ6、7が正確な位置に配置されていない場合には、スポット像が所定位置に結像せず画質が低下する。また、結像レンズ6、7の相対位置がずれた場合には大きい波面収差が発生し、スポット像が崩れ、サイドローブが大きく発生し画質が劣化する。そこで、本出願人は特開平9−90255号公報において、上述の問題点を解決した光走査装置を提案している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
近年、合成樹脂製の結像レンズ6、7が多用されているが、合成樹脂製の結像レンズ6、7を安定して成形しない場合には、結像レンズ6、7の面形状の精度が低下し、このような結像レンズ6、7を備えた光走査装置では、上述したようにスポット像が所定位置に結像せず、画質が低下するという問題が発生する。
【0007】
また、光走査装置のコンパクト化の要望も強くなっており、このためには走査光学系をコンパクトにすることが有効であり、1つの方法として、結像レンズ6、7をポリゴンミラー5の近傍に配置することが考えられる。
【0008】
しかしながら上述した従来例では、結像レンズ6、7の主走査方向の位置を決めるための基準突起6a、7aが、ポリゴンミラー5側に設けられているので、第1の結像レンズ6をポリゴンミラー5の近傍に配置する場合や、結像レンズ6、7同士の間隔を狭くする場合に、基準突起6a、7aが邪魔になり、コンパクト化が困難になるという問題がある。
【0009】
本発明の目的は、上述した問題点を解消し、結像レンズを偏向手段の近傍に配置することによりコンパクト化し得る光走査装置を提供することにある。
【0010】
本発明の他の目的は、合成樹脂製の結像レンズを安定した状態で成形することにより画質を向上し得る光走査装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る光走査装置は、走査用光束を出射する光源手段と、該光源手段からの光束を偏向させる偏向手段と、該偏向手段からの光束を被走査面上に結像させる複数個の結像レンズとを備えた光走査装置において、前記結像レンズのうちの前記偏向手段に最も近い位置の結像レンズの主走査方向の位置決め基準を前記偏向手段側に設け、前記被走査面に最も近い位置の前記結像レンズの主走査方向の位置決め基準を前記被走査面側に設けたことを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明を図1〜4に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図1は第1の実施例の要部斜視図であり、光源手段としての半導体レーザー光源21から出射した光束の光軸L上には、コリメータレンズ22、絞り23、シリンドリカルレンズ24、偏向手段としてのポリゴンミラー25が順次に配置されている。ポリゴンミラー25は図示しない駆動モータに支持され、略等角速度で矢印方向に回転駆動されるようになっている。このポリゴンミラー25で偏向した光束の光軸L’上には、第1の結像レンズ26、第2の結像レンズ27、被走査面28が順次に配置されている。そして、これらの光学部材21〜28は光学フレーム29に固定されている。
【0013】
第1、第2の結像レンズ26、27は、合成樹脂材料から成形されたプラスチックレンズとされ、fθ特性を有している。第1の結像レンズ26には正のパワーが与えられ、第2の結像レンズ27は非球面形状部を有する非球面レンズとされ、正のパワーが与えられている。結像レンズ26、27の屈折力の一部は、半導体レーザー光源21からの発散光束を主走査断面内で収束するコリメータレンズ22により分担され、結像レンズ26、27の屈折力は小さくされている。なお、主走査方向は光束がポリゴンミラー25により偏向走査される方向とされ、副走査方向は主走査方向に直交する方向とされている。
【0014】
図2の主走査方向の平面図、図3の副走査方向の断面図に示すように、第1の結像レンズ26の走査有効部を含むレンズ面部26aの外周には、その歪みや捩れを防止するための枠状部26bが前後に突出するように形成されている。ポリゴンミラー25に対向する側の枠状部26bの下部中央には、一側面に平面部を有し、第1の結像レンズ26の主走査方向の位置を決めるために用いられる例えば矩体状の位置決め基準突起26cが設けられている。そして、第2の結像レンズ27に対向する枠状部26bの両側には、第1の結像レンズ26の光軸方向の位置決めのために用いられる位置決め基準面26dが設けられている。
【0015】
同様に、第2の結像レンズ27の走査有効部を含むレンズ面部27aの外周には枠状部27bが設けられ、被走査面28に対向する枠状部27bの下部中央には、主走査方向の位置決め基準突起27cが設けられ、第1の結像レンズ26に対向する枠状部27bの両側には、光軸方向の位置決め基準面27dが形成されている。
【0016】
結像レンズ26、27の走査方向の位置決め基準突起26c、27cは、光軸L’を含む主走査方向と直交する副走査断面内に設けられると共に、主走査方向の位置決め基準突起26c、27cの副走査方向における上端と下端の距離よりも光軸L’を含む走査平面から離して設けられている。
【0017】
一方、光学フレーム29には、結像レンズ26、27の位置決め基準突起26c、27cの平面部に当接し、結像レンズ26、27の主走査方向の位置を決める例えば円柱状の位置決め基準突起29a、29bと、結像レンズ26、27の位置決め基準面26d、27dに当接し、結像レンズ26、27の光軸方向の位置を決める位置決め基準突起29c、29dとが設けられている。
【0018】
ここで、結像レンズ26、27は例えば2枚構成の金型により射出成形によって製造されており、結像レンズ26、27には金型から取り出す際に有効な約5°の抜き勾配が設けられている。また、主走査方向の位置決め基準突起26c、27cの成形部は、イジェクタピンを有する固定側金型に設けられ、光軸方向の位置決め基準面26d、27dの成形部は、可動側金型に設けられている。金型には高温で溶解された合成樹脂が適度の圧力と速度で注入され、冷却固化された後に離型され、位置決め基準突起26c、27cはイジェクタピンによって押し出される。
【0019】
このようにして成形された結像レンズ26、27は、光軸方向の位置決め基準面26d、27dを有する面と対向する面が押圧されながら、光学フレーム29に紫外線硬化接着剤等を用いて固定される。
【0020】
このような構成により、半導体レーザー光源21は画像信号に応じて発散光束を出射し、この発散光束はコリメータレンズ22により略平行光束とされ、絞り23により光束の幅が制限され、シリンドリカルレンズ24に入射する。シリンドリカルレンズ24において、光束は主走査方向には収束されずに副走査方向には収束され、ポリゴンミラー25の反射面25aの近傍に主走査方向に長い線像となって結像する。そして、ポリゴンミラー25の回転によって反射偏向された光束は、結像レンズ26、27によって被走査面28上を略一定の速度で走査しながら結像する。
【0021】
この第1の実施例では、第1の結像レンズ26は入射光束を遮断しない位置でポリゴンミラー25に近接させて配置している。第1の結像レンズ26の主走査方向の位置決め基準突起26cをポリゴンミラー25側に設け、第2の結像レンズ27の主走査方向の位置決め基準突起27cは被走査面28側に設けたので、第2の結像レンズ27を基準突起27cの物理的な干渉を避けて第1の結像レンズ26に近接できる。従って、結像レンズ26、27の双方をポリゴンミラー25に近接できるので、ポリゴンミラー25で偏向した光束の有効走査角度を広くすることや、結像レンズ26、27の焦点距離を短くすることが可能となって、結像レンズ26、27の小型化、材料コストの低減、そして装置全体のコンパクト化を実現できる。
【0022】
また、主走査方向の位置決め基準突起26c、27cを光軸方向の位置決め基準面26d、27dの反対側に設けたので、結像レンズ26、27の光軸方向の位置は、光軸方向の位置決め基準面26d、27dを有する面と対向する面から結像レンズ26、27を押圧して、光軸方向の位置決め基準面26d、27dを光軸方向の位置決め基準突起29c、29dに容易に当接させるこができる。従って、結像レンズ26、27の配置作業や接着作業が容易になり、光走査装置の組立作業性が向上する。
【0023】
また、主走査方向の位置決め基準突起26c、27cは、同一の走査平面内に1つだけ設け、主走査方向の位置決め基準突起26c、27cの平面部は、光学フレーム29の位置決め基準突起29a、29bに当接させるので、結像レンズ26、27が母線に非球面を有する場合でも、その反りを防いで主走査方向の位置を精度良く決定できる。また、結像レンズ26、27は光軸L’に対して略対称な形状であると共に、主走査方向の位置決め基準突起26c、27cを、光軸L’を含む主走査方向と直交する副走査断面内に設けたので、環境変化による湿度や熱によって結像レンズ26、27が伸縮した場合でも、結像レンズ26、27の主走査方向のレンズ面の位置ずれ量を、光軸L’を中心として振り分けて少ない量に抑えることができ、結像レンズ26、27の性能の悪化を抑制できる。
【0024】
そして、結像レンズ26、27の走査有効部を含むレンズ面部26a、27aの外周に枠状部26b、27bを設けたので、結像レンズ26、27の長手方向における歪や捩れを防止できる。また、成形性が安定して得られる枠状部26b、27bに主走査方向の位置決め基準突起26c、27cを設けたので、これらの基準突起26c、27cの位置を精度良く配置することができる。
【0025】
更に、結像レンズ26、27には、金型から取り出す際に有効な約5°の抜き勾配を設けると共に、主走査方向の位置決め基準突起26c、27cの成形部を固定側金型に設け、光軸方向の位置決め基準面26d、27dの成形部を可動側金型に設け、基準突起26c、27cをイジェクタにより押し出すようにしたので、基準突起26c、27cを金型から正確な形状で取り出すことができる。従って、従来のような結像レンズ26、27の基準突起26c、27cが金型に粘着することによって、金型の面形状とは異なるうねり面を発生させることが少なくなり、基準突起26c、27cや基準面26d、27dの位置精度や面精度を向上できる。
【0026】
そして、結像レンズ26、27は合成樹脂製であるため、成形時に主走査方向の位置決め基準突起26c、27cがその周辺のレンズ面部に対して局部的に変形を引き起こす虞れがあるが、これらの位置決め基準突起26c、27cをこれらの位置決め基準突起26c、27cの副走査方向の幅よりも光軸L’を含む走査平面から離して配置したので、局部的な面形状の変化、屈折率の変化、複屈折の変化が、結像レンズ26、27の走査有効部を含むレンズ面部26a、27a内の実際に光束が通過する走査有効部26e、27eに発生することを防止でき、画像に悪影響を及ぼすことはない。
【0027】
図4は第2の実施例の要部平面図であり、ポリゴンミラー31への入射光軸L上には第1の実施例と同様な光学部材が配置され、ポリゴンミラー31からの出射光軸L’上には、第1〜第3の結像レンズ32〜34と被走査面35が順次に配置されている。結像レンズ32〜34には、第1の実施例と同様に図示しない走査有効部を含むレンズ面部、枠状部32a〜34a、主走査方向の位置決め基準突起32b〜34b、光軸方向の位置決め基準面32c〜34cがそれぞれ設けられている。また、第1の結像レンズ32の主走査方向の位置決め基準突起32bはポリゴンミラー31側に設けられ、第2、第3の結像レンズ33、34の主走査方向の位置決め基準突起33b、34bは、被走査面35側に設けられている。
【0028】
この第2の実施例でも、第1の結像レンズ32をポリゴンミラー31に近接できると共に、第1、第2の結像レンズ32、33同士と第2、第3の結像レンズ33、34同士とをそれぞれ近接することができるため、全ての結像レンズ32〜34をポリゴンミラー31に近接でき、第1の実施例と同様な効果を得ることができる。
【0029】
なお、上述の第1、第2の実施例において、全ての結像レンズ26、27、32、33、34が非球面を有するレンズである場合でも、同様な効果を得ることができる。また、結像レンズ26、27、32、33、34が主走査方向と副走査方向の少なくとも一方に偏心していても、同様な効果が得られる。このとき、ポリゴンミラー25、31からの偏向光束が、被走査面28、35上で垂直方向に走査するときの光路は、結像レンズ26、27、32、33、34の仮想の光軸となる。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る光走査装置では、偏向手段に最も近い位置の結像レンズの主走査方向の位置決め基準を偏向手段側に設け、被走査面に最も近い位置の結像レンズの主走査方向の位置決め基準を被走査面側に設けたので、偏向手段に最も近い位置の結像レンズを偏向手段に近接することが可能となる上に、被走査面側に最も近い位置の結像レンズを前方の結像レンズに近接することも可能となり、コンパクト化を実現できる。
【0031】
また、結像レンズの主走査方向の位置決め基準は、イジェクタを備えた固定側金型により成形し、光軸方向の位置決め基準は可動側金型により成形すれば、主走査方向の位置決め基準をイジェクタによって押し出すことができるので、光軸方向の位置決め基準を含む結像レンズを安定して精度良く形成でき、画質の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例の要部斜視図である。
【図2】主走査方向の部分平面図である。
【図3】副走査方向の部分断面図である。
【図4】第2の実施例の要部平面図である。
【図5】従来例の要部斜視図である。
【図6】従来例の主走査方向の平面図である。
【符号の説明】
21 半導体レーザー光源
25、31 ポリゴンミラー
26、27、32、33、34 結像レンズ
26a、27a レンズ面部
26b、27b、32a、33a、34a 枠状部
26c、27c、32b、33b、34b 主走査方向の位置決め基準突起
26d、27d、32c、33c、34c 光軸方向の位置決め基準面
26e、27e 走査有効部
28、35 被走査面

Claims (6)

  1. 走査用光束を出射する光源手段と、該光源手段からの光束を偏向させる偏向手段と、該偏向手段からの光束を被走査面上に結像させる複数個の結像レンズとを備えた光走査装置において、前記結像レンズのうちの前記偏向手段に最も近い位置の結像レンズの主走査方向の位置決め基準を前記偏向手段側に設け、前記被走査面に最も近い位置の前記結像レンズの主走査方向の位置決め基準を前記被走査面側に設けたことを特徴とする光走査装置。
  2. 前記結像レンズの前記主走査方向の位置決め基準を光軸方向の位置決め基準の反対側に設けた請求項1に記載の光走査装置。
  3. 前記結像レンズの前記主走査方向の位置決め基準を同一の走査平面内に1つだけ設け、前記主走査方向の位置決め基準を光軸を含み主走査方向と直交する副主走査方向の断面内に設けた請求項1に記載の光走査装置。
  4. 前記結像レンズの前記主走査方向の位置決め基準を有効領域の外部で主走査方向に延在する部分に設けた請求項1に記載の光走査装置。
  5. 前記結像レンズの前記主走査方向の位置決め基準を光軸を含む走査平面から前記主走査方向の位置決め基準の副走査方向の幅よりも離れた位置に設けた請求項1に記載の光走査装置。
  6. 前記結像レンズの前記主走査方向の位置決め基準をイジェクタを備えた固定側金型により成形し、前記光軸方向の位置決め基準を可動側金型により成形した請求項2に記載の光走査装置。
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