JP5887950B2 - 光走査装置 - Google Patents

Description

本発明は、走査レンズをフレームに接着剤で固定した光走査装置に関する。

一般に、レーザプリンタ等に使用される光走査装置では、その装置が備えるフレームに接着剤によって樹脂製の走査レンズが接着固定されているものが知られている（特許文献１参照）。

特開平４−２５３０１１号公報

しかしながら、走査レンズはフレームより線膨張係数が大きいので、従来技術では、例えば、高温環境下で走査レンズが膨張することで、走査レンズとフレームにおける線膨張差によるひずみが生じ、レンズ接着部に負荷がかかる。場合によっては、走査レンズがフレームから剥離するおそれがあった。

そこで、本発明は、高温環境下で走査レンズが剥離することを抑制す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、光ビームにより被走査面を主走査方向に走査する光走査装置であって、前記光ビームを偏向する偏向器と、前記偏向器により偏向された前記光ビームを、前記被走査面上に結像する樹脂製の走査レンズと、前記走査レンズが固定され、前記走査レンズより線膨張係数が小さいフレームと、を備える。前記走査レンズは、第１接着部と第２接着部において接着剤によって前記フレームに固定される。そして、前記第１接着部は、前記第２接着部より、前記走査レンズの主走査方向の走査範囲の中央に近い位置にあり、前記第１接着部に用いられる接着剤は、前記第２接着部に用いられる接着剤より弾性係数が大きい。

この構成によれば、走査レンズの主走査方向の走査範囲の中央に近い第１接着部に弾性係数の大きい接着剤を用いることで、走査レンズを主走査方向において精度よくフレームに固定することができる。一方、第２接着部に弾性係数の小さい接着剤を用いることで、走査レンズとフレームの線膨張差により、走査レンズとフレームに寸法変化の差が生じても、第２接着部に用いた弾性係数の小さい接着剤が変形することで、この寸法差を吸収することができる。よって、高温環境下でフレームから走査レンズが剥離することを抑制することができる。

前記フレームは、金属板により形成されていることが望ましい。

これによれば、樹脂製のフレームを使用する場合と比べて、コスト低減を図ることができる。また、樹脂製のフレームを使用する場合と比べて、フレームの剛性を上げることができる。

前記走査レンズは、主走査方向に延び、第２接着部は、主走査方向において、複数並んで設けられ、第１接着部に関し、対称に配置されていることが望ましい。

これによれば、温度変化時による寸法変化の差が生じたとき、第２接着部から走査レンズにかかる力は第１接着部に関し、対称になる。そのため、走査レンズとフレームの線膨張差による走査レンズの形状の歪みを抑制することができる。

前記第１接着部は、走査レンズの主走査方向の走査範囲における中央に位置していることが望ましい。

これによれば、走査レンズとフレームの線膨張差による走査レンズのひずみが、走査レンズの中央に関し、対称になり、走査中心位置がずれることを低減できる。

前記走査レンズは、主走査方向における第１接着部と重なる位置に、フレームに対して主走査方向に位置決めする位置決め部を有していることが望ましい。

これによれば、レンズ接着時に主走査方向におけるレンズの位置決めを容易にすることができる。また、位置決め部が主走査方向において第１接着部と重なるので、走査レンズの主走査方向の位置決めを精度よく行うことができる。

前記走査レンズは、第２接着部において、フレームと間隔を開けて接着剤により固定されていることが望ましい。

これによれば、前記間隔を確保することで、第２接着部に用いられる接着剤の厚みが確保され、第２接着部が変形しやすくなる。そのため、高温環境下で走査レンズとフレームの線膨張差によるひずみを吸収しやすくなり、フレームから走査レンズが剥離することをさらに抑制できる。

前記走査レンズは、第１接着部において、フレームと間隔を開けて接着剤により固定されていることが望ましい。

これによれば、フレームと走査レンズの間隔が確保できるので、走査レンズの角度の調整中に走査レンズがフレームに接触することなく、走査レンズの位置を容易に調整することができる。

前記フレームは、走査レンズが接着剤によって固定されるフレーム側接着部を有し、フレーム側接着部は、走査レンズに向けて突出して形成されていることが望ましい。

これによれば、フレーム側接着部の寸法精度を確保しやすくなる。

前記フレーム側接着部は、フレームが金属板により形成されている場合、絞り加工により形成されていてもよい。

本発明によれば、第１接着部に弾性係数の大きい接着剤を用い、第１接着部を走査レンズの主走査方向の中央に近い位置に設けることで、走査レンズを主走査方向において精度よくフレームに固定することができ、第２接着部に弾性係数の小さい接着剤を用いることで、高温環境下でフレームから走査レンズが剥離することを抑制することができる。

本発明の実施形態に係る光走査装置の平面図である。 図１に示す光走査装置から走査レンズを取り外した状態の平面図である。 走査レンズの位置決め部とフレーム側接着部の斜視図である。 走査レンズとフレームの接着状態を示す拡大図である。

次に、本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、まず、本発明の実施形態に係る光走査装置の全体構成について簡単に説明した後、走査レンズとフレームの接着部における詳細な構成について説明する。

図１に示すように、光走査装置１は、光源装置２、シリンドリカルレンズ３、偏向器の一例としてポリゴンミラー４、走査レンズ５、フレーム６を備えている。

光源装置２は、レーザ光を出射する光源と、この光源から出射されたレーザ光を集光させて平行な光ビームに変換する図示しないカップリングレンズなどを備えて構成されている。

シリンドリカルレンズ３は、ポリゴンミラー４の面倒れを補正するために、光源装置２からの光ビームを副走査方向（主走査方向に直行する方向）に絞って、ポリゴンミラー４に入射させるレンズである。

ポリゴンミラー４は、四角形の各辺の部分に鏡が形成されたもので、それ自身回転されつつ、シリンドリカルレンズ３を通過した光ビームを反射することで、主走査方向に光ビームを偏向する。
また、ポリゴンミラー４により光ビームが偏向される範囲のうち角度Ｒ１で示す範囲内が、画像形成に利用される走査範囲である。

走査レンズ５は、樹脂で形成されており、ポリゴンミラー４により等角速度で走査された光ビームを、等速度で走査するように変換しつつ、被走査面上に結像させる。

走査レンズ５は、主走査方向に長く延びた形状を有している。そして、走査レンズ５は、出射面５Ｄから四角形断面で突出した位置決め部５Ｃを有している。
図３に示すように、位置決め部５Ｃは、走査レンズ５の出射面５Ｄのうち、フレーム６に近い縁に配置され、ポリゴンミラー４からの光ビームと干渉しないようになっている。

フレーム６は、光走査装置１を構成する各光学素子を支持するものであり、図２および図３に示すように、走査レンズ５を支持するために、ポリゴンミラー４による光ビームの走査範囲の略中央に設けられた１つの第１フレーム側接着部６Ａと、第１フレーム側接着部６Ａに対し主走査方向の両側に設けられた一対の第２フレーム側接着部６Ｂを有している。第１フレーム側接着部６Ａは、一対の第２フレーム側接着部６Ｂのちょうど中間位置に配置されている。

フレーム６は、走査レンズ５より線膨張係数が小さい材料により構成されており、本実施形態では、一例として金属板により構成されている。

第１フレーム側接着部６Ａおよび第２フレーム側接着部６Ｂは、走査レンズ５に向けて突出した平面部として形成されている。このようにすることで、第１フレーム側接着部６Ａおよび第２フレーム側接着部６Ｂの平面の大きさを小さくすることができるので、第１フレーム側接着部６Ａおよび第２フレーム側接着部６Ｂの寸法精度を確保しやすくなる。なお、フレーム６には、第１フレーム側接着部６Ａおよび第２フレーム側接着部６Ｂに対する走査レンズ５の入射面側と出射面側に、主走査方向に延びる矩形の孔６Ｄがそれぞれ形成されている。この孔６Ｄにより、第１フレーム側接着部６Ａおよび第２フレーム側接着部６Ｂの周囲の剛性が小さくなるので、第１フレーム側接着部６Ａおよび第２フレーム側接着部６Ｂを絞り加工により成形するときに、成形が容易となっている。

第１フレーム側接着部６Ａは、走査レンズ５側に向けて突出する一対の切り起こし部６Ｃを有している。一対の切り起こし部６Ｃは、走査レンズ５の位置決め部５Ｃの主走査方向の大きさに対応した間隔で互いに離れて配置されている。

図１に示すように、走査レンズ５は、第１フレーム側接着部６Ａと第２フレーム側接着部６Ｂにおいて、接着剤７Ａ，７Ｂにより固定されている。走査レンズ５における、第１フレーム側接着部６Ａに対応して接着剤７Ａが付着する部分が第１接着部５Ａであり、第２フレーム側接着部６Ｂに対応して接着剤７Ｂが付着する部分が第２接着部５Ｂである。第１接着部５Ａは、主走査方向において、走査レンズ５の中央位置で位置決め部５Ｃと重なって配置されている。第２接着部５Ｂは、主走査方向において２個並んで設けられ、第１接着部５Ａに関し対称に配置されている。
そして、第１接着部５Ａにおいて走査レンズ５を固定している接着剤７Ａは、その弾性係数が、第２接着部５Ｂにおいて走査レンズ５を固定している接着剤７Ｂの弾性係数よりも大きいものが使用されている。

図４に示すように、走査レンズ５とフレーム６は、第２接着部５Ｂと第２フレーム側接着部６Ｂにおいて間隔Ｄを開けて接着剤７Ｂにより固定されている。図示は省略するが、第１接着部５Ａと第１フレーム側接着部６Ａにおいても、走査レンズ５とフレーム６は、間隔Ｄを開けて接着剤７Ａにより固定されている。

走査レンズ５とフレーム６を組み立てるとき、まず、第１フレーム側接着部６Ａに弾性係数の大きい接着剤７Ａを、第２フレーム側接着部６Ｂに弾性係数の小さい接着剤７Ｂを塗布する。ここでの接着剤７Ａ、７Ｂは、迅速に硬化させるため紫外線硬化樹脂を用いるとよい。

次に、一対の切り起こし部６Ｃの間に位置決め部５Ｃを係合させることで、走査レンズ５の主走査方向の位置決めを行う。これにより、第１接着部５Ａは、走査レンズ５の主走査方向の走査範囲における中央に位置する。
そして、光源装置２から光ビームを出射し、光ビームを走査レンズ５に通して検査装置の被走査面に結像させ、結像点が良好となるように走査レンズ５を調整する。このとき、必要に応じて、走査レンズ５の角度を調整してもよい。そして、走査レンズ５の角度が決まったら、接着剤７Ａ，７Ｂに紫外線を照射して硬化させる。

この作業において、第１フレーム側接着部６Ａおよび第２フレーム側接着部６Ｂは、接着剤７Ａ，７Ｂの厚みが確保できるような位置に形成されているので、走査レンズ５の角度の調整中に走査レンズ５が第１フレーム側接着部６Ａおよび第２フレーム側接着部６Ｂに接触することがなく、走査レンズ５の位置を容易に調整することができる。

以上のような構成の光走査装置１は、使用環境の温度変化があった場合、例えば、温度が上昇した場合、走査レンズ５の線膨張係数の方がフレーム６の線膨張係数よりも大きいことから、走査レンズ５の方が大きな寸法変化が生じる。このとき、第１接着部５Ａに使用されている接着剤７Ａは第２接着部５Ｂに使用されている接着剤７Ｂよりも弾性係数が大きいため、接着剤７Ｂよりも変形しにくい。
そのため、走査レンズ５の主走査方向の位置は、接着剤７Ａが付着した第１接着部５Ａにより主に決定される。そして、接着剤７Ｂは、膨張後の走査レンズ５の第２接着部５Ｂと、フレーム６の第２フレーム側接着部６Ｂの位置のずれを吸収するように変形する。

ここで、第１接着部５Ａは、走査レンズ５の主走査方向の中央に設けられているので、走査レンズ５は、温度が上昇しても、主走査方向において精度よくフレーム６に配置される。そして、接着剤７Ｂは、弾性係数が小さく、高温環境下で変形してフレーム６と走査レンズ５の寸法変化の差を吸収するので、走査レンズ５が剥離することを抑制することができる。特に、本実施形態では、走査レンズ５は、第２接着部５Ｂにおいて、第２フレーム側接着部６Ｂから間隔Ｄだけ離れて固定されているため、接着剤７Ｂの厚みが確保され、接着剤７Ｂの変形が容易である。
また、第２接着部５Ｂは、第１接着部５Ａに関し対称に配置されているので、接着剤７Ａ，７Ｂから第１接着部５Ａおよび第２接着部５Ｂを介して走査レンズ５に掛かる力は、第１接着部５Ａに関し対称になるので、温度が上昇しても、走査レンズ５の形状の歪みは比較的小さく保たれる。特に、本実施形態では、第１接着部５Ａは、走査レンズ５の主走査方向の走査範囲における中央に位置しているので、温度変化時の形状の歪みは小さく保たれる。
なお、温度が下降した場合も温度が上昇した場合と同様の効果が得られる。

また、光走査装置１は、フレーム６が金属板により形成されていることで、樹脂製のフレームを採用する場合に比較して、大幅なコスト低減を図ることができる。

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。

例えば、前記実施形態では、第２接着部５Ｂおよび第２フレーム側接着部６Ｂは、それぞれ２つ設けられていたが、これらは、それぞれ１つであってもよく、３つ以上であってもよい。

前記実施形態においては、走査レンズ５は、１つだけ設けられていたが、複数設けられていてもよい。その場合、少なくとも１つのレンズが、本発明のように弾性係数が異なる接着剤により固定されていればよい。

また、前記実施形態においては、２箇所の第２接着部５Ｂに用いられる接着剤７Ｂは、同じ種類であることを前提として説明したが、複数箇所の第２接着部５Ｂに用いられる接着剤は、第１接着部５Ａに用いられる接着剤よりも弾性係数が小さい限り、各箇所で異なる種類の、異なる弾性係数を有する接着剤であってもよい。

前記実施形態では、走査レンズ５における四角形断面で突出した位置決め部５Ｃを採用したが、本発明はこれに限定されず、例えば、位置決め部として円柱状の突起を有する構成をしていてもよい。

前記実施形態では、第１接着部５Ａと第１フレーム側接着部６Ａとの間隔は、第２接着部５Ｂと第２フレーム側接着部６Ｂとの間隔と同様に間隔Ｄとしていたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、第１フレーム側接着部６Ａと第１接着部５Ａの間隔が第２フレーム側接着部６Ｂと第２接着部５Ｂの間隔よりも小さくなるように、第１フレーム側接着部６Ａおよび第２フレーム側接着部６Ｂを形成してもよい。これによれば、接着剤７Ａの厚みを接着剤７Ｂの厚みよりも小さくして、接着剤７Ａがより変形しにくくなり、走査レンズ５をフレーム６により精度よく固定することができる。

１ 光走査装置
２ 光源装置
４ ポリゴンミラー
５ 走査レンズ
５Ａ 第１接着部
５Ｂ 第２接着部
５Ｃ 位置決め部
６ フレーム
６Ａ 第１フレーム側接着部
６Ｂ 第２フレーム側接着部
６Ｃ 切り起こし部
７Ａ 接着剤
７Ｂ 接着剤

Claims (9)

1. 光ビームにより被走査面を主走査方向に走査する光走査装置であって、
   前記光ビームを偏向する偏向器と、
   前記偏向器により偏向された前記光ビームを、前記被走査面上に結像する樹脂製の走査レンズと、
   前記走査レンズが固定され、前記走査レンズより線膨張係数が小さいフレームと、を備え、
   前記走査レンズは、第１接着部と第２接着部において接着剤によって前記フレームに固定され、
   前記第１接着部は、前記第２接着部より、前記走査レンズの主走査方向の走査範囲の中央に近い位置にあり、
   前記第１接着部に用いられる第１接着剤は、前記第２接着部に用いられる第２接着剤より弾性係数が大きく、
   前記フレームは、
   前記走査レンズに向けて突出して形成され前記第１接着部と前記第１接着剤により接着された第１フレーム側接着部と、前記走査レンズに向けて突出して形成され前記第２接着部と前記第２接着剤により接着された第２フレーム側接着部とを有し、
   前記第１フレーム側接着部および前記第２フレーム側接着部に対する前記走査レンズの入射面側と出射面側に、前記主走査方向に延びる孔がそれぞれ形成されていることを特徴とする光走査装置。
2. 前記フレームは、金属板により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記走査レンズは、主走査方向に延び、
   前記第２接着部は、主走査方向において、複数設けられ、前記第１接着部に関し、対称に配置されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記第１接着部は、前記走査レンズの主走査方向の走査範囲における中央に位置する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. 前記走査レンズは、主走査方向における前記第１接着部と重なる位置に、前記フレームに対して主走査方向に位置決めする位置決め部を有する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. 前記走査レンズは、前記第２接着部において、前記フレームと間隔を開けて接着剤により固定されている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. 前記走査レンズは、前記第１接着部において、前記フレームと間隔を開けて接着剤により固定されていることを特徴とする請求項６に記載の光走査装置。
8. 前記第１接着部における前記フレームと前記走査レンズの間隔は、前記第２接着部における前記フレームと前記走査レンズの間隔よりも小さいことを特徴とする請求項７に記載の光走査装置。
9. 光ビームにより被走査面を主走査方向に走査する光走査装置であって、
   前記光ビームを偏向する偏向器と、
   前記偏向器により偏向された前記光ビームを、前記被走査面上に結像する樹脂製の走査レンズと、
   前記走査レンズが固定され、前記走査レンズより線膨張係数が小さいフレームと、を備え、
   前記走査レンズは、第１接着部と第２接着部において接着剤によって前記フレームに固定され、
   前記第１接着部は、前記第２接着部より、前記走査レンズの主走査方向の走査範囲の中央に近い位置にあり、
   前記第１接着部に用いられる接着剤は、前記第２接着部に用いられる接着剤より弾性係数が大きく、
   前記走査レンズは、前記第２接着部において、前記フレームと間隔を開けて接着されているとともに、前記第１接着部において、前記フレームと間隔を開けて接着されており、
   前記第１接着部における、前記フレームと前記走査レンズの間隔は、前記第２接着部における前記フレームと前記走査レンズの間隔よりも小さいことを特徴とする光走査装置。

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