JP4792921B2 - レーザ走査光学装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ走査光学装置、特に、電子写真法による複写機やプリンタなどの画像形成装置に組み込まれ、感光体上に静電潜像を形成するためのレーザ走査光学装置に関する。

従来、複写機やプリンタなどの画像形成装置において、感光体上に静電潜像を形成するためのレーザ走査光学装置は種々の長尺状のレンズを備えており、これらのレンズは筐体にホルダを介して位置精度よく固定されていた。レーザ走査光学装置の小型化、低コスト化のために、これらのレンズをホルダに接着固定することが一般的に行われている。

しかしながら、単に長尺状のレンズをホルダに接着固定すると、温度変化によってホルダとレンズの線膨張係数の差に起因して、レンズに歪みや変形を生じ、光学性能が低下するという問題点を有していた。

そこで、長尺状のレンズをホルダにばね材を介して弾性的に固定する対策、あるいは、ホルダに複数のリブを形成して該リブにて応力を吸収する対策が行われていた。しかし、ばね材にて固定する対策は部品点数が増加しコストアップを招くといった問題点を有していた。また、ホルダに複数のリブを形成する対策もスペース効率が低下したり、ホルダのコストアップを招くといった問題点を有していた。

特許文献１には、二つの光学系を備えたレーザ走査光学装置において、温度変化による光学系間の照射位置ずれを抑制するために、二つの光学系を保持する筐体間に貫通孔を形成することが記載されている。しかし、特許文献１では温度変化による個々のレンズの歪みや変形の抑制に関してまでは言及していない。
特開２００４−２０５７３７号公報

そこで、本発明の目的は、温度変化などがホルダに接着固定された長尺状のレンズに与える影響を極力排除し、レンズの歪みや変形を簡単で安価な構成で効果的に抑制することのできるレーザ走査光学装置を提供することにある。

以上の目的を達成するため、本発明は、光透過用のスリットを形成した略平面状のホルダに長尺状のレンズを前記スリットに沿って接着固定したレーザ走査光学装置において、前記ホルダには前記レンズの両端部の接着位置の外側に延在する溝部が形成され、該溝部はホルダの表裏面に貫通しており、第１の形態では、前記ホルダの溝部には、前記レンズ及びホルダよりもヤング率の小さい材料が充填されていること、第２の形態では、前記ホルダには溝部を覆う部材が設けられていること、を特徴とする。

本発明に係るレーザ走査光学装置において、長尺状のレンズはホルダに少なくとも両端部を接着固定され、ホルダにはレンズの両端部の接着位置の外側に延在する貫通溝部が形成されているため、周囲の温度変化などで生じる変形が貫通溝部でいわば吸収され、レンズに生じる歪みや変形を抑制することができる。特に、貫通溝部はホルダにスリットを形成する工程で同時に形成することができ、工程数が増加することはなく、部品点数の増加もなく、安価に製作できる。

本発明に係るレーザ走査光学装置において、ホルダの溝部には、レンズ及びホルダよりもヤング率の小さい材料が充填されているため、あるいは、溝部を覆う部材が設けられているため、防塵効果を奏することになる。

本発明に係るレーザ走査光学装置において、ホルダには複数のスリットが形成され、それぞれのスリットに沿って複数の長尺状のレンズが接着固定されていてもよい。複数の光学経路を一つの筐体に設けた、例えば、複数の感光体上を同時に描画するタンデム型対応のレーザ走査光学装置を構成することができる。

さらに、ホルダは筐体にねじ止めされていてもよく、あるいは、ホルダは筐体と一体成形されていてもよい。一体成形であれば構成的により簡素化されたレーザ走査光学装置を得ることができる。

以下、本発明に係るレーザ走査光学装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。

（レーザ走査光学装置の概略構成、図１参照）
図１に本発明に係るレーザ走査光学装置の概略構成を示す。このレーザ走査光学装置１は、レーザダイオード２から放射されたレーザビームをコリメータレンズやシリンダレンズからなる第１光学系３でポリゴンミラー４の反射面に集光し、該ポリゴンミラー４の回転に基づいてレーザビームを主走査方向Ｙに等角速度で偏向し、さらに収差補正機能を有するレンズ６，７，９、折返しミラー８などからなる第２光学系５で結像／走査し、矢印方向Ａに回転駆動される感光体ドラム１０上を主走査方向Ｙに露光する。

電子写真法による画像の形成に際して使用されるこの種のレーザ走査光学装置１の各光学素子の構成や動作は周知であり、詳細な説明は省略する。

（第１実施例、図２及び図３参照）
図２において、筐体１１は樹脂の成形品であり、ホルダ１２はＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂などの樹脂材から成形したものである。ホルダ１２には、長辺方向にビーム透過用のスリット１３が形成され、かつ、該スリット１３の両端部に略コ字形状の溝部１４が形成されている。スリット１３及び溝部１４はホルダ１２の表裏面に貫通している。このホルダ１２は４隅に形成された孔１２ａを介して図示しないビスを筐体１１のねじ孔１１ａに螺着することで筐体１１に固定されている。

長尺状のレンズ９は、樹脂製あるいはガラス製であり、前記ホルダ１２の表面にスリット１３を覆うように接着剤２１，２２（例えば、紫外線硬化接着剤）にて接着固定されている。なお、接着剤２２を乗せるためにスリット１３の中央部には突部１３ａが形成され、レンズ９の中央部にも対応する突部９ａが形成されている。そして、溝部１４は接着剤２１にて固定されたレンズ９の両端位置の外側に延在している。

以上の構成において、レーザ走査光学装置１はプリンタの稼働状態に応じてポリゴンミラー４の駆動モータ（図示せず）の発熱やプリンタの内部温度の上昇に伴って温度が上昇する。ホルダ１２の線膨張係数は例えば３．５×１０^-5、レンズ９の線膨張係数は例えば６×１０^-5であり、その差に基づいてレンズ９に歪みや変形を生じさせることになる。しかし、本第１実施例では、ホルダ１２の広面積部分と接着剤２１による固定部とは溝部１４によっていわば分離されているため、レンズ９に生じる歪みや変形が抑制される。

図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に溝部１４の種々の形状を示す。溝部１４の角部は図３（Ａ）に示すように直角形状としたり、図３（Ｂ）に示すように三角形状としたり、図３（Ｃ）に示すように円弧形状とすることができる。他の形状でもよいことは勿論である。

（第２実施例、図４参照）
第２実施例は、図４に示すように、ホルダ１２に形成した溝部１４に充填材１５（斜線を付して示す）を充填したものである。他の構成は図２に示した第１実施例と同様である。充填材１５としては、ホルダ１２及びレンズ９よりもヤング率の小さい材料が好ましく、白ボンド、紫外線硬化接着剤などを好適に用いることができる。充填材１５は筐体１１内部の防塵目的である。

（第３実施例、図５参照）
第３実施例は、図５に示すように、ホルダ１２に形成した溝部１４をポリエステルフィルムに粘着剤を設けたものなどからなる閉止部材１６にて覆うようにしたものである。他の構成は図２に示した第１実施例と同様である。閉止部材１６は、前記充填材１５と同様に、筐体１１内部の防塵が目的であり、溝部１４の周囲に接着される。

（第４実施例、図６参照）
第４実施例は、図６に示すように、ホルダ１２に複数のスリット１３を形成し、各スリット１３に沿って長尺状のレンズ９を前記第１実施例と同様に接着固定したもので、各レンズ９の両端部接着位置の外側には溝部１４が形成されている点も第１実施例と同様である。

本第４実施例は、並置された４本の感光体ドラムに、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の画像を形成し、これらの画像を中間転写体上に１次転写して合成し、さらに、記録紙上に２次転写する、いわゆるタンデム形式の画像形成装置に対応するレーザ走査光学装置に組み込まれる。

（歪み、変形の抑制効果のシミュレーション、図７〜図１１参照）
ここで、本発明における長尺状レンズ９の歪み、変形の抑制効果についてのシミュレーション結果を説明する。

シミュレーションは、図７（Ａ）に示す対策を施していないホルダ１２とレンズ９との組み合わせ、即ち、平面状のホルダ１２にレンズ９を接着固定しただけのもの（比較例１）、図７（Ｂ）に示すホルダ１２にレンズ９の周囲に対応する位置にリブ１７を形成したもの（比較例２）、及び、図２に示した第１実施例（本発明例）を対象として行った。なお、レンズ９の接着位置は図２に示した接着剤２１，２２による４点である。

まず、室温から１５℃上昇させたときのレンズ９の光軸方向の変位をシミュレーションした。図８に示すように、レンズ９の全長Ｌを２００ｍｍとし、一端から１０ｍｍごとの矢印Ｘ方向の変位を計算した。その結果を図９に示す。レンズ９を単に接着固定した比較例１ではレンズ９の中央部分が大きく変位することとなった。リブ１７を形成した比較例２にあってもレンズ９の中央部分が０．４０ｍｍを超える変位が生じている。一方、溝部１４を形成した本発明例においては、最大でも０．０１ｍｍを超える程度の変位に抑制することができた。

さらに、図１０に示すように、ホルダ１２の中央部分を矢印Ｚ方向に１００μｍ強制的に変位させたときのレンズ９の同方向の変位をシミュレーションした。レンズ９の全長Ｌは２００ｍｍであり、一端から１０ｍｍごとの変位を計算した。その結果を図１１に示す。レンズ９を単に接着固定した比較例１及びリブ１７を形成した比較例２ではレンズ９の中央部分が大きく変位することとなった。一方、溝部１４を形成した本発明例においては、０．０１ｍｍを超える変位は生じていない。

（他の実施例）
なお、本発明に係るレーザ走査光学装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。

例えば、前記実施例で説明したホルダやレンズ、充填材、閉止部材の材料はあくまで一例であり、種々の材料を使用できることは勿論である。また、ホルダは筐体と一体的に成形されていてもよい。

本発明に係るレーザ走査光学装置の一例を示す概略構成図である。 第１実施例の要部を示す分解斜視図である。 第１実施例における溝部の種々の形状を示す斜視図である。 第２実施例の要部を示す斜視図である。 第３実施例の要部を示す斜視図である。 第４実施例の要部を示す斜視図である。 レンズの変位をシミュレーションするための比較例１，２を示す斜視図である。 レンズの光軸方向の変位をシミュレーションするための説明図である。 レンズの光軸方向の変位をシミュレーションした結果を示すグラフである。 レンズの幅方向の変位をシミュレーションするための説明図である。 レンズの幅方向の変位をシミュレーションした結果を示すグラフである。

符号の説明

１…レーザ走査光学装置
９…レンズ
１１…筐体
１２…ホルダ
１３…スリット
１４…溝部
１５…充填材
１６…閉止部材
２１，２２…接着剤

Claims (5)

1. 光透過用のスリットを形成した略平面状のホルダに長尺状のレンズを前記スリットに沿って接着固定したレーザ走査光学装置において、
   前記ホルダには前記レンズの両端部の接着位置の外側に延在する溝部が形成され、該溝部はホルダの表裏面に貫通しており、
   前記ホルダの溝部には、前記レンズ及びホルダよりもヤング率の小さい材料が充填されていること、
   を特徴とするレーザ走査光学装置。
2. 光透過用のスリットを形成した略平面状のホルダに長尺状のレンズを前記スリットに沿って接着固定したレーザ走査光学装置において、
   前記ホルダには前記レンズの両端部の接着位置の外側に延在する溝部が形成され、該溝部はホルダの表裏面に貫通しており、
   前記ホルダには溝部を覆う部材が設けられていること、
   を特徴とするレーザ走査光学装置。
3. 前記ホルダには複数のスリットが形成され、それぞれのスリットに沿って複数の長尺状のレンズが接着固定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザ走査光学装置。
4. 前記ホルダは筐体にねじ止めされていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
5. 前記ホルダは筐体と一体成形されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。

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