JP5119588B2 - 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レンズなど長尺状の光学素子を備えており、これらの光学素子はハウジングに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、これらの光学素子をハウジングに接着固定することが一般的に行われている。

ところで、図１８（Ａ）に示すように、長尺状の光学素子５５を両端部で接着剤５６により強固にハウジング５０に接着固定すると、光学素子５５の線膨張整数がハウジング５０のそれよりも大きいため、図１８（Ｂ）に示すように、機内温度の上昇によって光学素子５５がハウジング５０よりも伸張してしまい、光学素子５５が山型に歪み、光学性能に悪影響を及ぼしていた。

そこで、従来では、図１９（Ａ）に示すように、光学素子５５をばね部材５７によってハウジング５０に形成したリブ５１上に弾性的に押圧固定し、温度上昇などで発生した光学素子５５の歪みは光学素子５５をハウジング５０とばね部材５７との間で滑らせて逃がす（図１９（Ｂ）参照）構造が採用されていた。

また、特許文献１には、接着剤の弾性を利用して、線膨張係数の差を接着剤の変形で吸収して光学素子の歪みを解消することが記載されている。特許文献２には、ハウジングの光学素子固定部を囲むように穴を設け、ハウジングに弾性を持たせることで光学素子の歪みを解消することが記載されている。

しかしながら、図１９に示したばね部材５７を用いる構造では、部品点数が増加し、コストアップとなり、かつ、光学素子５５の歪みを矢印Ｙ方向に逃がすことはできるが、それと直交するＺ方向に逃がすことまでも制御できず、描画ラインのスキューなどが発生するおそれがある。

また、特許文献１に記載（図２０（Ａ）参照）のように接着剤５６の変形で光学素子５５の歪みを解消する構造でも、図２０（Ｂ）に示すように、光学素子５５の歪みを矢印Ｙ方向に逃がすことはできるが、それと直交するＺ方向に逃がすことまでも制御できず、描画ラインにスキューなどが発生するおそれがある。

なお、光学素子が矢印Ｚ方向に変位することはハウジングにガイド部材を設けることによって規制することが可能である。しかし、光学素子の変位量は数十μｍオーダーであり、このような微小な変位量をガイド部材で規制することは精度的に困難である。
特開平１１−６４７１５号公報 特開２００２−１１６３９７号公報

そこで、本発明の目的は、温度変化などによる長尺状の光学素子の歪みを簡単な構成で解消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、第１の発明は、長尺状の光学素子をハウジングに接着固定したレーザ走査光学装置において、前記光学素子の長手方向両端部分及び該両端部分と対向する前記ハウジングの接着固定部分にそれぞれ光学素子の長手方向に延在する凸部を設け、長手方向とは直交する短辺方向の断面においては一方に設けた一つの凸部が他方に設けた二つの凸部の間に配置されていることを特徴とする。

第２の発明は、長尺状の光学素子をハウジングに接着固定したレーザ走査光学装置において、前記光学素子の長手方向両端部分及び該両端部分と対向する前記ハウジングの接着固定部分にそれぞれ光学素子の長手方向に延在する凸部又は凹部のいずれかを設け、長手方向とは直交する短辺方向の断面においては一方に設けた凸部が他方に設けた凹部に対向して配置されていることを特徴とする。

本発明は、光学素子及び／又はハウジングに凹部及び／又は凸部を形成するという簡単な構成からなる。光学素子とハウジングとの接着固定部に凹部及び／又は凸部が形成されていると、光学素子の歪みに起因する接着剤の内部応力による剪断方向の延びを凹部及び／又は凸部にて制御することができる。即ち、凹部及び／又は凸部は光学素子の長手方向（Ｙ方向）に延在するため、接着剤は長手方向（Ｙ方向）の剪断力に対しては変形して歪みを解消する。一方、長手方向と直交するＺ方向の剪断力に対して接着剤は凹部及び／又は凸部で圧縮変形する状態となり、変形させるには剪断変形力よりも非常に大きな力を必要とし、容易には変形しない。即ち、光学素子はその長手方向とは直交するＺ方向にはほとんど変位することなく、描画ラインにスキューなどが発生するおそれはない。

なお、本発明において、接着剤は凹部及び／又は凸部と接触してそれらの全体を覆うように塗布されていなければ十分な効果を発揮することができない。

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。なお、以下に示す第１〜第６実施例においては同じ部材には同じ符号を付し、重複した説明は省略する。

（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などからなる第２光学系５で結像／走査し、防塵ガラス８を介して矢印方向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）
第１実施例において、図２及び図３に示すように、ハウジング２０は高剛性樹脂からなり、長尺状のレンズ７は光学用樹脂から成形されている。ハウジング２０にはビーム透過用のスリット２１が形成され、かつ、該スリット２１の両端部に隣接する位置にレンズ７の長手方向Ｙに沿って凸部２２が形成されている。レンズ７は凸部２２にその周囲を含めて塗布された接着剤３０によって両端部においてハウジング２０上に接着固定されている。

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。ハウジング２０の線膨張係数はおよそ３×１０^-5、レンズ７の線膨張係数は６〜９×１０^-5であり、レンズ７はハウジング２０よりも伸張しようとし、接着剤３０に対してレンズ７の長手方向Ｙやそれに直交するＺ方向の剪断変形力を作用させる。

しかし、本第１実施例では、レンズ７とハウジング２０との接着固定部に凸部２２が形成されており、該凸部２２はレンズ７の長手方向Ｙに延在しているため、接着剤３０は長手方向（Ｙ方向）の剪断力に対しては変形してレンズ７の歪みを解消する。その結果、レンズ７の光学性能が劣化することはない。一方、長手方向Ｙと直交するＺ方向の剪断力に対して接着剤３０は凸部２２で圧縮変形する状態となり、変形させるには剪断変形力よりも非常に大きな力を必要とし、容易には変形しない。即ち、レンズ７はＺ方向にほとんど変位することはなく、描画ラインにスキューなどが発生するおそれはない。なお、レンズ７の両端部下面側に凸部２２を形成しても、同様の作用効果を得ることができる。この点は以下の変形例、実施例でも同様である。

（第１実施例の変形例、図４〜図６参照）
図４に示す変形例１は、ハウジング２０上に凸部２２を２本形成したものである。前記実施例１の作用効果が一段と向上する。図５に示す変形例２は、ハウジング２０上に細い凸部２２を複数本形成したものである。凸部２２の間は細い凹部が形成され、この凹凸部によってレンズ７のＺ方向への変位を防止する。この変形例２はレンズ７の接着固定部の長手方向Ｙの寸法が短い場合に有効である。図６に示す変形例３は、ハウジング２０上に設けた凸部２２の断面を三角形としたものである。なお、凸部２２の断面は矩形、三角形以外に、台形など種々の形状であってもよい。

（第２実施例、図７参照）
第２実施例は、図７に示すように、前記第１実施例の構成に加えて、ハウジング２０にレンズ７の長手方向Ｙの中央部に対向する突片２５を設け、該突片２５とレンズ７の中央部側面とを接着剤にて接着固定したものである。突片２５には長手方向Ｙに延在する凸部２６が形成されており、レンズ７の中央部を接着剤が凸部２６を覆った状態で突片２５に接着固定する。凸部２６が長手方向Ｙに延在していることで、レンズ７の中央部がＺ方向及びＸ方向に変位することを規制できる。さらに、突片２５とスリット２１を挟んで対向する部分にも同様の突片を設けてレンズ７の両側面を接着固定することで、Ｚ方向及びＹ方向の変位をより効果的に規制することができる。

（第３実施例、図８及び図９参照）
第３実施例は、図８及び図９に示すように、ハウジング２０に前記第１実施例と同様に凸部２２を形成し、レンズ７にその長手方向（Ｙ方向）に延在する凸部７ａ，７ａを形成した。凸部２２と凸部７ａ，７ａは互いにＺ方向に位置がずれた状態で形成され、互いに対向することはなく、凸部２２は凸部７ａ，７ａの間の凹部７ｂと対向している。接着剤３０は凸部２２と凹部７ｂの間から凸部７ａ，７ａの外側にわたって充填され、レンズ７を両端部においてハウジング２０上に接着固定している。

本第３実施例においても、レンズ７とハウジング２０との接着固定部に形成された凸部２２，７ａ，７ａはレンズ７の長手方向Ｙに延在しているため、接着剤３０は長手方向（Ｙ方向）の剪断力に対しては変形してレンズ７の歪みを解消する。その結果、レンズ７の光学性能が劣化することはない。一方、長手方向Ｙと直交するＺ方向の剪断力に対して接着剤は凸部２２，７ａ，７ａで圧縮変形する状態となり、変形させるには前記第１実施例よりも大きな剪断変形力を必要とし、容易には変形しない。即ち、レンズ７はＺ方向にほとんど変位することはなく、描画ラインにスキューなどが発生するおそれはない。

（第４実施例、図１０及び図１１参照）
第４実施例は、図１０及び図１１に示すように、ハウジング２０に前記第１〜第３実施例と同様に凸部２２を形成し、レンズ７にその長手方向（Ｙ方向）に延在する若干幅広の凹部７ｃを形成した。接着剤３０は凸部２２と凹部７ｃとの間から凹部７ｃの外側にわたって充填され、レンズ７を両端部においてハウジング２０上に接着固定している。

本第４実施例においても、レンズ７とハウジング２０との接着固定部に形成された凸部２２及び凹部７ｃはレンズ７の長手方向Ｙに延在しているため、接着剤３０は長手方向（Ｙ方向）の剪断力に対しては変形してレンズ７の歪みを解消する。その結果、レンズ７の光学性能が劣化することはない。一方、長手方向Ｙと直交するＺ方向の剪断力に対して接着剤は凸部２２及び凹部７ｃで圧縮変形する状態となり、変形させるには前記第１実施例よりも大きな剪断変形力を必要とし、容易には変形しない。即ち、レンズ７はＺ方向にほとんど変位することはなく、描画ラインにスキューなどが発生するおそれはない。

（第５実施例、図１２参照）
第５実施例は、図１２に示すように、ハウジング２０には、スリット２１の一端に隣接して前記第１実施例と同様の凸部２２を形成し、スリット２１の他端に隣接してＹ方向及びＺ方向に延在する凸部２３，２４，２４を形成した。即ち、他端の凸部２３，２４，２４において、接着剤はＹ方向及びＺ方向に変形が規制されるため、レンズ７は他端において位置が固定され、一端の凸部２２で接着剤がＹ方向に変形することで温度上昇によるレンズ７の歪みが解消される。

このようにレンズ７を他端において位置固定したのは、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として構成したことによる。このようなレーザ走査光学装置では、ハウジングに４本のレンズ７を並設することになるが、それぞれのレンズ７の光学性能を保障するのみならず、それぞれのレンズ７の相対的な光学性能のずれも抑える必要がある。そこで、タンデム型対応のレーザ走査光学装置にあっては、各レンズ７の他端を基準として光学性能の相対的なずれを軽減することとした。

（第５実施例の変形例、図１３及び図１４参照）
図１３に示す変形例は、スリット２１の他端に隣接して円形の複数の凸部３１を形成したものである。スリット２１の一端に隣接した位置には凸部２２が形成されている。この変形例においても第５実施例と同様にレンズ７を他端においてＹ方向及びＺ方向の変位を規制することができる。この変形例はレンズ７の端部がＺ方向に幅狭であるときに有効である。

なお、レンズ７の他端を固定して光学性能の相対的なずれを軽減するためには、図１４（Ａ）〜（Ｃ）に示す様々な形状の凸部３２〜３４を形成してもよい。また、図１４（Ｄ）に示すように、レンズ７の他端裏面にＹ方向及びＺ方向の変位を規制可能な凸部７ｄなどを形成してもよい。

（第６実施例、図１５参照）
第６実施例は、前記第５実施例と同様にタンデム型対応のレーザ走査光学装置であって、図１５に示すように、レンズ７の長手方向の中央部をＹ方向に変位しない基準位置として機能させたものである。即ち、レンズ７の両端部は凸部２２にてＹ方向には変位可能かつＺ方向への変位を規制されている。さらに、ハウジング２０にレンズ７の長手方向Ｙの中央部に対向する突片２７を設け、該突片２７とレンズ７の中央部側面とを接着剤にて接着固定する。突片２７には垂直方向Ｘに延在する凸部２８が形成されており、レンズ７の中央部を接着剤が凸部２８を覆った状態で突片２７に接着固定する。凸部２８が垂直方向Ｘに延在しているので、レンズ７の中央部がＹ方向及びＺ方向に変位することが規制される。さらに、突片２７とスリット２１を挟んで対向する部分にも同様の突片を設けてレンズ７の両側面を接着固定することで、基準位置としての機能を高めることができる。

（第７実施例、図１６参照）
第７実施例は、図１６に示すように、ハウジング２０に一対の突片３５，３５を設け、該突片３５，３５上に長尺状のレンズ７を接着固定したものである。この場合、突片３５、３５上にレンズ７の長手方向Ｙに延在する凸部２２を設けた点は前記第１実施例と同様である。勿論、突片３５，３５やレンズ７に第２〜第５実施例と同様の凸部や凹部を設けてもよい。

（第８実施例、図１７参照）
第８実施例は、図１７に示すように、前記第７実施例の構成に加えて、ハウジング２０にレンズ７の長手方向Ｙの中央部側面に対向して凸部２９を設け、該凸部２９を覆った状態で接着固定したものである。凸部２９はＹ方向に延在しており、レンズ７の中央部がＸ方向に変位することを規制する。なお、凸部２９をＸ方向に延在するように設ければ、レンズ７の中央部をＹ方向に変位することが規制され、前記第６実施例と同様に、レンズ７を中央部基準で変位させることができる。

（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、レンズやハウジングにレンズの長手方向に延在する凹部を形成したものであってもよい。また、前記実施例ではハウジングに接着固定した長尺状のレンズの歪みを解消するものを示したが、レンズ以外にも長尺状の折返しミラーの歪みを解消するものであってもよい。

さらに、前記実施例で示したハウジングやレンズ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。ハウジングとしてアルミニウムなどの金属材といった線膨張係数の異なる材料を使用できる。レンズやミラーなどの光学素子の線膨張係数がハウジングの線膨張係数よりも小さい場合であってもよい。また、レンズなどの長尺状の光学素子はホルダを介してハウジング本体に取り付けられていてもよい。この場合、光学部材はホルダに接着固定されることになる。

また、本発明において、凸部や凹部は種々の形状を採用することができる。要は、接着剤が光学素子の長手方向への剪断力に対して変形して光学素子の歪みを解消でき、長手方向とは直交する方向に対しては容易に変形しない形状であればよい。

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。 図２のＢ−Ｂ断面図である。 第１実施例の変形例１を示す分解斜視図である。 第１実施例の変形例２を示す分解斜視図である。 第１実施例の変形例３を示す分解斜視図である。 第２実施例の要部を示す分解斜視図である。 第３実施例の要部を示す分解斜視図である。 図８のＣ−Ｃ断面図である。 第４実施例の要部を示す分解斜視図である。 図１０のＤ−Ｄ断面図である。 第５実施例の要部を示す分解斜視図である。 第５実施例の変形例を示す分解斜視図である。 第５実施例における凸部の種々の形状を示す斜視図である。 第６実施例の要部を示す分解斜視図である。 第７実施例の要部を示す分解斜視図である。 第８実施例の要部を示す分解斜視図である。 従来の接着剤による光学素子の固定構造を示す説明図である。 従来のばね部材による光学素子の固定構造を示す説明図である。 従来の接着剤の変形による光学素子の歪み防止構造を示す説明図である。

符号の説明

１…レーザ走査光学装置
７…長尺状レンズ
７ａ…凸部
７ｂ，７ｃ…凹部
２０…ハウジング
２１…スリット
２２〜２４，３１〜３４…凸部
３０…接着剤

Claims (2)

1. 長尺状の光学素子をハウジングに接着固定したレーザ走査光学装置において、前記光学素子の長手方向両端部分及び該両端部分と対向する前記ハウジングの接着固定部分にそれぞれ光学素子の長手方向に延在する凸部を設け、長手方向とは直交する短辺方向の断面においては一方に設けた一つの凸部が他方に設けた二つの凸部の間に配置されていることを特徴とするレーザ走査光学装置。
2. 長尺状の光学素子をハウジングに接着固定したレーザ走査光学装置において、前記光学素子の長手方向両端部分及び該両端部分と対向する前記ハウジングの接着固定部分にそれぞれ光学素子の長手方向に延在する凸部又は凹部のいずれかを設け、長手方向とは直交する短辺方向の断面においては一方に設けた凸部が他方に設けた凹部に対向して配置されていることを特徴とするレーザ走査光学装置。

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