JP4468158B2 - 光走査装置の組立方法 - Google Patents

Description

本発明は、デジタル複写機、レーザプリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に搭載され、レーザ光を感光体上に集光させて光走査を行う光走査装置の組立方法に関する。

レーザ光源から出射されたビームを、偏向手段及び結像手段を介して、それぞれ感光体上に導き、該感光体上にて画像情報に応じて画像形成する多色画像装置の光走査装置が知られている。

近年、多色画像形成装置の高速化、高画質化に対応するために、４つの感光体ドラムを出力紙の搬送方向に配列させ、各感光体ドラムに対応したビームで同時露光し、各々異なる色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の現像器で現像した画像を順次、重ね合わせてカラー画像を形成するデジタル複写機やレーザプリンタが実用化されている。

結像手段としてはガラスレンズ又はプラスチックレンズ等からなる結像レンズがあるが、このような結像レンズは感光体上に結像する点像の走査速度を一定にするFθ機能を有し、レーザ光源から出射されたビームの光路に対して厳密に位置決めされ筐体に接着等の公知な方法にて固定されている。

近年では、安価なプラスチックレンズを用いて位置決め用の突起部を一体成形し、筐体に設けられた位置決め構造によって３軸方向の位置決めを容易に行うようにして、材料コストの低減と組立工程の簡略化を図った光走査装置が実現されている。

しかし、結像レンズは、その光軸に対して非対称な非球面形状を有しており、外観上は非対称であることが容易に認識できないため、結像レンズを筐体にセットする際に、上下を逆にして組み付けてしまう、いわゆる逆付けが多発し問題となっている。

このような結像レンズの逆付けを回避する方法として、結像レンズの光学有効面の範囲内に突起を設けるとともに、筐体上には干渉ピンを設け、結像レンズが上下逆の場合は前記突起が前記干渉ピンに干渉して、結像レンズを筐体に組み付けることができず、これによって、結像レンズの逆付けを防止するようにした方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、結像レンズの逆付けを回避する他の方法として、結像レンズのゲートと筐体上の干渉ピンとが干渉することで、結像レンズの逆付けを防止するようにした方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特許第３３２０２８３号公報 特許第３４０８０７０号公報

しかしながら、特許文献１では、複数の光学素子を積層して２層目以降も１層目と同じ逆付け防止手段を用いる場合、干渉ピンの突出を長くする必要があるが、干渉ピンの突出を長くすると、光学素子の突起は光学有効範囲内に形成されているため、１層目の光学有効面内を干渉ピンが遮ってしまう。つまり、特許文献１では、２層目以降の逆付け防止には別途逆付け防止手段を光学素子に設ける必要があり、そのため、光学素子の形状が１層目と２層目以降で共通化できず、生産効率が悪くなるという問題が生じる。また、低コスト化を目的として光学素子を薄肉化する場合、有効範囲内に突起を設けることで、突起近傍の光学有効面では局所的に内部歪みが生じ、形状精度が低下する恐れもある。

また、近年、低コスト化のために光学素子を一度に多数成形する、いわゆる多数個取りの成形法が必須であるが、このような成形法の場合、金型の中心部に熱がこもりやすく、光学素子にそりが発生する。色ずれを抑えた高精度な画像形成装置を実現するには、そりによる光学素子の位置決め誤差を低減する必要があり、そのためには光学素子の反りの方向を統一して筐体上に位置決めしなければならない。

特許文献２においては、光学素子を多数個取りで成形し、光学素子の反りの方向を統一するように光学素子の基準面を規定し、基準面を筐体上に設置する場合、光学素子のゲートの位置が回転多面鏡に対して左右２種類の方向に設置される。そのため、特許文献２では、積層して光学素子を使用する場合、１層目のゲートが２層目以降の逆付け防止用の干渉ピンと干渉してしまい、２層目の逆付け防止手段を配置することができず、２層目以降に逆付け防止手段を用いることができないという問題がある。また、２層目以降の逆付けを防止するには、２層目以降の光学素子に新たな干渉手段を形成する必要があり、特許文献１と同様、光学素子の形状が１層目と２層目以降で共通化できず、生産効率が悪くなる恐れがある。

さらに、特許文献２においては、筐体上の位置決めピンに光学素子を突き当てて固定するようにしているが、このような固定方法の場合、回転多面鏡やレーザ露光等で熱を持ったとき、筐体と光学素子の熱膨張率の差により、光学素子が位置ずれを起こすという問題もある。

本発明の課題は、光学素子の逆付けを確実に防止することができる光走査装置の組立方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、レーザ光源と、該レーザ光源から出射されたレーザ光を反射し偏向させる偏向手段と、前記偏向されたレーザ光を感光体上に結像するとともに複数積層された光学素子と、前記レーザ光源、偏向手段、及び光学素子を収容した筐体とを備えた光走査装置を組み立てるための光走査装置の組立方法であって、前記光学素子の光軸方向に沿った片側の面に同じ高さの突起を３箇所に設け、該突起を前記光学素子の組立時の基準面とするとともに、前記突起のうち少なくとも１つの突起を前記光学素子端部のつば部に配置し、ブロック状をなし一部に切欠部を有する位置決め部材と、ブロック状をなし側面に凹部を有する位置決め治具とを用意して、前記光学素子のうち１層目の光学素子を前記筐体に組み付ける際、前記切欠部を有する位置決め治具をその切欠部が上方向を向くよう筐体上の所定位置に載置して、当該光学素子の両端つば部のうち前記突起が設けられてない側のつば部を前記切欠部に嵌合させながら、前記複数の突起を前記筐体上に当接させることにより、当該光学素子の逆付け防止と位置決めとを行い、さらに、前記光学素子を複数積層する場合、前記凹部を有する位置決め治具をその凹部が横方向を向くよう、前記切欠部を有する位置決め治具の上に載置して、前記積層される２層目以降の各光学素子に対しては、当該各光学素子の両端つば部のうち前記突起が設けられてない側のつば部を前記凹部に嵌合させながら、前記複数の突起を下層の光学素子の上に当接させることにより、当該各光学素子の逆付けを防止することを特徴としている。

上記構成によれば、１層目の光学素子を筐体に組み付ける際、切欠部を有する位置決め治具をその切欠部が上方向を向くよう筐体上の所定位置に載置して、当該光学素子の両端つば部のうち突起が設けられてない側のつば部を切欠部に嵌合させながら、複数の突起を筐体上に当接させる。これにより、１層目の光学素子の逆付け防止と位置決めとを同時に行うことができる。さらに、光学素子を複数積層する場合、凹部を有する位置決め治具をその凹部が横方向を向くよう、切欠部を有する位置決め治具の上に載置して、積層される２層目以降の各光学素子に対しては、当該各光学素子の両端つば部のうち突起が設けられてない側のつば部を凹部に嵌合させながら、複数の突起を下層の光学素子の上に当接させる。これにより、２層目以降の各光学素子の逆付けを防止することもできる。さらには、積層される各光学素子の共通化が可能となる。

本発明によれば、光学素子を筐体に組み付ける際に、光学素子の逆付けを確実に防止することができる。

以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。

図１及び図２は光走査装置を示しており、図１はその概略平面図、図２は図１をＡ方向から見たときの概略側面図である。図に示すように、樹脂からなる筐体１には、レーザ光源２、シリンドリカルレンズ３、偏向器であるポリゴンスキャナユニット４、及び光学素子（結像レンズ）５が載置されている。ポリゴンスキャナユニット４には回転多面鏡４Ａが取り付けられ、この回転多面鏡４Ａは等角速度で回転している。

レーザ光源２から出射されたレーザ光は、シリンドリカルレンズ３で回転多面鏡４Ａ上に集光され、回転多面鏡４Ａによって等角速度で偏向される。この偏向されたレーザ光は、光学素子５を透過した後、折返しミラー６で反射され、筐体１外部の感光体７上に結像される。このとき、レーザ光は感光体７上に等速度に走査される。なお、レーザ光源２に備えられた半導体レーザの数は一つに限らず、二つ以上設けることができる。

図３及び図４は多色画像形成を目的とした光走査装置を示しており、図３はその概略平面図、図４は図３をＢ方向から見たときの概略側面図である。図に示すように、筐体１には、２つのレーザ光源２、２つのシリンドリカルレンズ３、回転多面鏡４Ａが取り付けられたポリゴンスキャナユニット４、及びポリゴンスキャナユニット４を挟んで左右に２つ設けられた光学素子５が載置されている。

各レーザ光源２から出射されたレーザ光は、シリンドリカルレンズ３でそれぞれ回転多面鏡４Ａ上に集光され、回転多面鏡４Ａによって等角速度で偏向される。図において左側のレーザ光源２から出射されたレーザ光は、左側の光学素子５を透過した後、折返しミラー６で反射され、筐体１外部の感光体７上に結像される。また、右側のレーザ光源２から出射されたレーザ光は、右側の光学素子５を透過した後、折返しミラー６で反射され、筐体１外部の感光体７上に結像される。このとき、レーザ光は感光体７上に等速度に走査される。なお、この場合も、各レーザ光源２にそれぞれ備えられた半導体レーザの数は一つに限らず、二つ以上設けることができる。

本実施例では、筐体１に光学素子５を固定する際、図５及び図６に示すように、光学素子５がある所望の方向にしか組付かないように位置決め治具８が用いられる。

位置決め治具８はブロック状（直方体又は正六面体）をなしており、その位置決め治具８には角部が直方体状又は正六面体状にカットされた切欠部８Ａが形成されている。そして、この位置決め治具８は切欠部８Ａが筐体１側に位置する（筐体１に接する）よう配置されている。

光学素子５は、図６に示すように、光軸方向に沿って入射面側（図の底面側）は平坦状であるが、出射面側（図の上面側）の中央部分は凸状に湾曲しており、この湾曲した部分に光学有効面１０が形成されている。また、光学有効面１０以外の部分、つまり走査方向に沿って光学素子５の両端部にはつば部１１，１２がそれぞれ設けられている。

つば部１１には何も設けられてないが、つば部１２には、光学素子５の光軸方向及び走査方向の双方に直交する方向に向けて、円柱状の突起１３が設けられている。一方、筐体１の上面には、図５に示すように、係合穴１４が設けられ、光学素子５を筐体１上に載置したとき、突起１３が係合穴１４に係合するようになっている。

突起１３の形状としては、図７に示すような形状でもよい。すなわち、図７において、（ａ）〜（ｃ）はＣ部の拡大図であり、（ａ）は突起１３が円錐台状の場合を、（ｂ）は突起１３が円錐状の場合を、（ｃ）は突起１３が半球状の場合をそれぞれ示している。なお、突起１３は角錐台状や角錘状でもよい。また、突起１３がつば部１２側とつば部１１側の双方に設けられていてもよい。

通常、突起１３は光学素子５に一体的に樹脂成形されるので、突起１３が図７（ａ）及び（ｂ）のように、垂直方向に対して抜き勾配を有していたり、また、図７（ｃ）のように突起１３が曲面形状を有していれば、成形時に突起１３を金型から容易に離型することができる。突起１３の大きさや高さについては、位置決め治具８の切欠部８Ａとの関係から決まり、光学素子５がある所定の方向にしか組み付けられないような形状に設定されている。

図示してないが、光学素子５の光軸方向に平行な面の一方又は両方には、その面を形成する金型壁面に対して未転写部が設けられている。すなわち、特開２０００−１４１４１３号公報や特開平１１−２８７４５号公報に提案されているような、凹部を含む面を形成するキャビティ駒の一部が摺動自在に設けられ、転写面及びキャビティ駒によって少なくとも１つ以上のキャビティが画成された一対の金型を準備し、前記金型を樹脂の軟化温度未満に加熱保持し、前記キャビティ内に軟化温度以上に加熱された溶融樹脂を射出充填し、次いで、前記転写面に樹脂圧力を発生させて樹脂を該転写面に密着させた後、該樹脂を軟化温度以下に冷却するときに、前記摺動自在に設けられたキャビティ駒を樹脂から離隔するように摺動して、樹脂とキャビティ駒の間に強制的に空隙を画成することによって転写面以外の面の一部に凹部形状を形成する方法により、本実施例のような光学素子５を得ることができる。

次に、位置決め治具８を用いて光学素子５を筐体１上に組み付ける際の手順について説明する。

まず、位置決め治具８を所定の位置にセットする。このとき、図５（ａ）に示すように、レーザ光の進行方向（図においてはレーザ光は紙面裏側から紙面表側に進む）に沿って、例えば右側に位置決め治具８を配置する。

そして、つば部１１を位置決め治具８の切欠部８Ａに押し込みながら、突起１３を係合穴１４に係合させて、光学素子５を筐体１上に組み付ける。このとき、図５（ｂ）に示すように、光学素子５の上下が逆であると、突起１３が光学素子５の上面側にあるため、つば部１２を位置決め治具８の切欠部８Ａに嵌合させる際に、突起１３が位置決め治具８に干渉する。その結果、組立作業者は光学素子５の上下が逆であると容易に気付き、光学素子５を正常な姿勢に直してから筐体１上に組み付けることができる。

また、本実施例では、光学素子５のつば部１１を位置決め治具８の切欠部８Ａに押し込むことにより、光学素子５の走査方向の位置決めを容易に行うことができる。

光学素子５の走査方向の位置決めが終了したら、光学素子５をその位置決めされた箇所に接着剤等を用いて固定し、その後、位置決め治具８を取り外す。

本実施例によれば、光学素子５の上下が逆であると、突起１３が位置決め治具８に干渉し、光学素子５を筐体１上に組み付けることができないため、光学素子５の逆付けを未然に防ぐことができる。また、光学素子５のつば部１１を位置決め治具８の切欠部８Ａに押し込むことにより、光学素子５の走査方向の位置決めも容易に行うことができる。つまり、本実施例においては、光学素子５の逆付け防止と光学素子５の位置決めとを同時に行うことが可能となる。

図８は実施例２を示している。本実施例では、光学素子５の光軸方向に沿った片側の面（光学素子５を筐体１上に正常に載置したときに下側となる面）に、円柱状の複数の突起２０，２１，２２が設けられ、これらの突起のうち突起２２は光学素子５のつば部１２に配置されている。突起２０，２１，２２の各々は高さが同一で、かつ先端面が平坦状に形成されている。

一方、位置決め治具８にはその側面に凹部８Ｂが形成されている。また、筐体１の上面は、光学素子５が組み付けられるときの基準面に設定されており、この筐体１の上面には実施例１における係合穴１４（図５参照）は設けられていない。

上記構成において、光学素子５を筐体１に組み付ける際、図８（ａ）に示すように、位置決め治具８をその凹部８Ｂが横方向を向くよう筐体１上の所定位置に載置して、光学素子５の両端つば部１１，１２のうち突起２２が設けられてない側、すなわち、つば部１１を凹部８Ｂに嵌合させながら、複数の突起２０，２１，２２を筐体１の上面に当接させる。これにより、光学素子５の逆付け防止と位置決めとを同時に行うことができる。

光学素子５の上下が逆であると、図８（ｂ）に示すように、つば部１２に設けられた突起２２が位置決め治具８に干渉し、つば部１２を位置決め治具８の凹部８Ｂ内に嵌合できないため、光学素子５を筐体１上に組み付けることができず、光学素子５の逆付けを未然に防ぐことができる。

図９は実施例３を示している。本実施例では、実施例２の場合と同様、光学素子５の光軸方向に沿った片側の面に、円柱状で高さが同じ複数の突起３０，３１，３２が設けられている。ただし、これらの突起３０，３１，３２は光学素子５のつば部１１，１２には設けられておらず、光学有効面１０又はその近傍に設けられている。また本実施例では、つば部１２に複数の突起３０，３１，３２とは異なる（突起３０，３１，３２よりも高さの小さい）小突起３３が設けられている。

上記構成において、光学素子５を筐体１に組み付ける際、図８に示した位置決め治具８をその凹部８Ｂが横方向を向くよう筐体１上の所定位置に載置して、光学素子５の両端つば部１１，１２のうち小突起３３が設けられてない側、すなわち、つば部１１を凹部８Ｂに嵌合させながら、複数の突起３０，３１，３２を筐体１の上面に当接させる。これにより、光学素子５の逆付け防止と位置決めとを同時に行うことができる。

光学素子５の上下が逆であると、つば部１２に設けられた小突起３３が位置決め治具８に干渉し、つば部１２を位置決め治具８の凹部８Ｂ内に嵌合できないため、光学素子５を筐体１上に組み付けることができず、光学素子５の逆付けを未然に防ぐことができる。

図１０は実施例４を示している。本実施例では、１層目の光学素子５ａの上に２層目の光学素子５ｂが積層され、また位置決め治具８ａの上に位置決め治具８ｂが積層されている。光学素子５ａ，５ｂは図８に示した光学素子５と同じもので、光軸方向に沿った片側の面に円柱状の複数の突起２０，２１，２２が設けられ、これらの突起のうち突起２２は光学素子５のつば部１２に配置されている。また、位置決め治具８ａには角部がカットされた切欠部８Ｃが形成され、この位置決め治具８ａは切欠部８Ｃを上方に向けて配置されている。位置決め治具８ｂは図８に示した位置決め治具８と同じもので、側面に凹部８Ｂが形成されている。

上記構成において、光学素子５を筐体１に組み付ける際、図１０（ａ）に示すように、積層された位置決め治具８ａ，８ｂを切欠部８Ｃ及び凹部８Ｂが横方向を向くよう筐体１上の所定位置に載置する。そして、先ず光学素子５ａのつば部１１を位置決め治具８ａの切欠部８Ｃに嵌合させながら、複数の突起２０，２１，２２を筐体１の上面に当接させる。これにより、光学素子５ａは筐体１上に正常に組み付けられる。

次に、光学素子５ｂのつば部１１を位置決め治具８ｂの凹部８Ｂに嵌合させながら、複数の突起２０，２１，２２を光学素子５ａの上に当接させる。これにより、光学素子５ｂは光学素子５ａ上に正常に組み付けられる。

ここで、光学素子５ｂを組み付けるとき、光学素子５ｂの上下が逆であると、図１０（ｂ）に示すように、つば部１２に設けられた突起２２が位置決め治具８ｂに干渉し、つば部１２を位置決め治具８ｂの凹部８Ｂ内に嵌合できないため、光学素子５ｂを組み付けることができず、光学素子５ｂの逆付けを未然に防ぐことができる。

なお、光学素子５ａ，５ｂは略同一の線膨張率を有する樹脂材料で形成されている。光学素子５ａ，５ｂが略同一の線膨張率であれば、周囲の雰囲気温度が変動したときの熱膨張による光学特性への影響を最小限に抑えることができる。

また、光学素子５ａや５ｂと同じものを複数用意し、さらに位置決め治具８ａや８ｂと同じもの複数用意すれば、光学素子を３層以上に積層することも可能である。

光走査装置の概略平面図である。 図１をＡ方向から見たときの概略側面図である。 多色画像形成用の光走査装置の概略平面図である。 図３をＢ方向から見たときの概略側面図である。 実施例１を示しており、（ａ）は光学素子が正常に組み付けられた様子を示す図、（ｂ）は光学素子が上下逆に組み付けられる様子を示す図である。 光学素子の斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は突起の形状として色々な形状が考えられることを示した図である。 実施例２を示しており、（ａ）は光学素子が正常に組み付けられた様子を示す図、（ｂ）は光学素子が上下逆に組み付けられる様子を示す図である。 実施例３による光学素子の正面図である。 実施例４を示しており、（ａ）は光学素子が正常に組み付けられた様子を示す図、（ｂ）は上側の光学素子が上下逆に組み付けられる様子を示す図である。

符号の説明

１ 筐体
２ レーザ光源
３ シリンドリカルレンズ
４ ポリゴンスキャナユニット
４Ａ 回転多面鏡
５，５ａ，５ｂ 光学素子
６ 折返しミラー
７ 感光体
８，８ａ，８ｂ 位置決め治具
８Ａ，８Ｃ 切欠部
８Ｂ 凹部
１１，１２ つば部
１３，２０〜２２，３０〜３２ 突起
１４ 係合穴
３３ 小突起

Claims (1)

1. レーザ光源と、該レーザ光源から出射されたレーザ光を反射し偏向させる偏向手段と、前記偏向されたレーザ光を感光体上に結像するとともに複数積層された光学素子と、前記レーザ光源、偏向手段、及び光学素子を収容した筐体とを備えた光走査装置を組み立てるための光走査装置の組立方法であって、
   前記光学素子の光軸方向に沿った片側の面に同じ高さの突起を３箇所に設け、該突起を前記光学素子の組立時の基準面とするとともに、前記突起のうち少なくとも１つの突起を前記光学素子端部のつば部に配置し、
   ブロック状をなし一部に切欠部を有する位置決め部材と、ブロック状をなし側面に凹部を有する位置決め治具とを用意して、
   前記光学素子のうち１層目の光学素子を前記筐体に組み付ける際、前記切欠部を有する位置決め治具をその切欠部が上方向を向くよう筐体上の所定位置に載置して、当該光学素子の両端つば部のうち前記突起が設けられてない側のつば部を前記切欠部に嵌合させながら、前記複数の突起を前記筐体上に当接させることにより、当該光学素子の逆付け防止と位置決めとを行い、
   さらに、前記光学素子を複数積層する場合、前記凹部を有する位置決め治具をその凹部が横方向を向くよう、前記切欠部を有する位置決め治具の上に載置して、前記積層される２層目以降の各光学素子に対しては、当該各光学素子の両端つば部のうち前記突起が設けられてない側のつば部を前記凹部に嵌合させながら、前記複数の突起を下層の光学素子の上に当接させることにより、当該各光学素子の逆付けを防止することを特徴とする光走査装置の組立方法。
   

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