JP7155952B2

JP7155952B2 - 光走査光学装置

Info

Publication number: JP7155952B2
Application number: JP2018223316A
Authority: JP
Inventors: 渉妹尾; 秀成立部; 崇史湯浅
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2018-11-29
Filing date: 2018-11-29
Publication date: 2022-10-19
Anticipated expiration: 2038-11-29
Also published as: JP2020086265A

Description

この発明は、光走査光学装置における走査光学部材を接着固定する技術に関する。

特開２０１１－１９７０８１号公報（特許文献１）には、光走査光学装置に関する構成が開示されている。

光走査光学装置に用いられる走査光学部材を支持部材に固定する場合に接着剤が用いられる。長尺走査光学部材の周囲環境の温度変化が生じた際に、線膨張係数が異なる走査光学部材と支持部材との間で熱膨張差が発生し、接着剤が走査光学部材および筐体に引っ張られる。

この場合に、接着剤を厚膜にした状態で、走査光学部材を支持部材に固定していることから、走査光学部材と支持部材との間での熱膨張差は、接着剤がせん断方向に変形することで吸収され、接着剤の剥がれや走査光学部材の変形を抑制している。

特開２０１１－１９７０８１号公報

走査光学部材は光軸方向の位置が設計値からずれると、光学性能に悪影響を与える。よって、走査光学部材の光軸方向の位置決めを行うために、走査光学部材と支持部材との間には、光軸方向の位置決め部を設ける。

しかし、近年の光走査光学装置のコンパクト化のため、光軸方向の位置決め部と接着部は近接して配置される場合がある。この場合、接着剤塗布時の位置ばらつきや硬化するまでの変形により接着剤が硬化前に光軸方向の位置決め部に到達してしまう虞がある。

接着剤が光軸方向の位置決め部に到達すると、到達箇所の近傍は、薄膜での接着状態となり、温度上昇時のせん断力が薄膜に加わり、接着剤の接着強度の低下につながる。その結果、光走査光学装置における走査光学部材の光軸方向の位置決め精度に悪影響を与えることが懸念される。

この発明は上記課題を解決することにあり、光走査光学装置における走査光学部材の光軸方向の位置決め精度に悪影響を与えることのない構成を備える、光走査光学装置を提供することを目的とする。

この発明に基づいた光走査光学装置においては、光源から放射された光を所定の光学素子によって主走査方向に偏向および走査する光走査光学装置であって、前記光源から発せられた光を偏向走査する偏向器と、前記偏向器により偏向された光を被走査面上に結像させる走査光学系と、前記走査光学系を保持する支持部材と、を備え、前記走査光学系は、前記主走査方向にパワーを有する走査光学部材を含み、前記走査光学部材の線膨張係数と前記支持部材の線膨張係数とは異なり、前記支持部材は、前記走査光学部材に対する光軸方向の第１位置決め部と、前記走査光学部材に対する前記主走査方向の第２位置決め部とを含み、前記第１位置決め部は、前記主走査方向の一端側に設けられた１箇所の位置決め部、および、前記主走査方向の他端側に２箇所の位置決め部を含み、前記第２位置決め部は、前記主走査方向の一端側に１箇所の前記位置決め部よりも、前記主走査方向の他端側に設けられた２箇所の前記位置決め部までの距離が短い位置側に設けられている。

他の形態においては、前記第２位置決め部は、前記主走査方向の他端側に設けられた２箇所の前記位置決め部の近傍に設けられている。

他の形態においては、前記第２位置決め部は、前記主走査方向の他端側に設けられた２箇所の前記位置決め部を基準として見た場合に、前記主走査方向の一端側に設けられている。

この発明によれば、光走査光学装置における走査光学部材の光軸方向の位置決め精度に悪影響を与えることのない構成を備える、光走査光学装置の提供を可能とする。

実施の形態における光走査光学装置の構成を示す模式図である。実施の形態の走査レンズのレンズホルダへの取り付け状態を示す平面図である。関連技術における走査レンズの支持部材への固定状態を示す平面図である。図３中のＩＶ－ＩＶ線矢視断面図である。関連技術における、走査レンズおよび支持部材の熱膨張差により、接着剤に課題が生じた状態を模式的に示す断面図である。施の形態の走査レンズのレンズホルダへの取り付け状態を示す平面図である。図６中のＶＩＩ-ＶＩＩ線矢視断面図である。図８は、図６中のＶＩＩＩ線矢視断面図である。他の実施の形態の走査レンズのレンズホルダへの取り付け状態を示す平面図である。

この発明に基づいた実施の形態における光走査光学装置について、図を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。以下の各図に示す光軸は、各光源から出射される光の主光線を図示している。

（実施の形態１：光走査光学装置の概略構成）
図１および図２を参照して、本実施の形態の光走査光学装置について説明する。図１は、本実施の形態の光走査光学装置の概略構成を示す図、図２は、走査レンズのレンズホルダへの取り付け状態を示す平面図である。

図１を参照して、光走査光学装置、光源としてのレーザダイオード１、コリメータレンズ２、ミラー３、ミラー４、シリンダレンズ５、ポリゴンミラー１０、走査レンズ１１，１２，１３、レンズ１４、ミラー１５，１６、レンズ１７、および、防塵ガラス１８を含む。

レーザダイオード１から放射された光軸は、ポリゴンミラー１０によって主走査方向（Ｙ方向）に等角速度で偏向され、主走査方向（Ｙ方向方向）にパワー（ｆθ機能）を有する走査レンズ１１，１２，１３によって主走査方向Ｙの収差が補正され、感光体２０上で結像した状態で走査／露光する。走査レンズ１１，１２，１３は、主走査方向Ｙに延在する長尺状の形態を有している。各図において、矢印Ｙ方向は主走査方向を示し、矢印Ｘ方向は副走査方向を示し、矢印Ｚ方向は光軸の進行方向を示す。

図２に示すように、走査レンズ１１，１２，１３は、支持部材２００上に一つのユニットとして一体的に組み付けられている。走査レンズ１１，１２，１３はその底面がＸ－Ｙ平面に平坦な取付け基準面とされている。走査レンズ１１，１２，１３は、ガラス製であり、支持部材２００は樹脂製である。よって、走査レンズ１００の線膨張係数と支持部材２００との線膨張係数とは異なる。

図３から図５を参照して、関連技術として、走査レンズの支持部材２００への位置決め固定について説明する。図３から図５に示す走査レンズ１００は、説明の便宜上、走査レンズ１１，１２，１３を模式的に矩形形状で表している。図３は、走査レンズ１００の支持部材２００への固定状態を示す平面図であり、説明の便宜上、走査レンズ１００を２点鎖線で示している。図４は、図３中のＩＶ－ＩＶ線矢視断面図、図５は、走査レンズ１００および支持部材２００の熱膨張差により、接着剤に課題が生じた状態を模式的に示す断面図である。

図３および図４を参照して、走査レンズ１００の線膨張係数と支持部材２００との線膨張係数とは上記したように異なっている。支持部材２００は、走査レンズ１００に対する光軸方向（Ｚ方向）の第１位置決め部２１０を有している。

第１位置決め部２１０は、主走査方向（Ｙ方向）の一端側（図において左側）に１箇所の位置決め部、および、主走査方向（Ｙ方向）の他端側（図において右側）に２箇所の位置決め部を含む。それぞれの第１位置決め部２１０の両側には、支持部材２００に設けられた微少高さの凸部ベース２０１の上に厚膜の接着剤層２２０が設けられている。

ポリゴンミラー１０の駆動モータの回転、レーザダイオード１の発光、周囲からの熱伝達によって、光走査光学装置の稼働時は温度上昇が生じ、線膨張係数差の異なる走査レンズ１００と支持部材２００との間で熱膨張差が生じ、主走査方向（Ｙ方向）に相対的に離れることで接着剤層２２０にせん断方向の変形が生じる。接着剤層２２０に、ヤング率が低い紫外線硬化接着剤を用いることで、熱膨張時に変形しても大きなせん断力が生じず、接着剤のはがれや走査レンズ１００の変形を抑制する。

このように接着剤層２２０により、走査レンズ１００と支持部材２００との間での熱膨張差は、接着剤層２２０がせん断方向に変形することで熱膨張差が吸収し、接着剤層２２０自身の剥がれや走査レンズ１００の変形を抑制している。

走査レンズ１００は光軸方向（Ｚ方向）の位置が設計値とずれると光学性能に影響するため、光軸方向の位置決めを行なうために光軸方向の第１位置決め部２１０を設けている。しかし、光走査光学装置のコンパクト化のため、光軸方向の第１位置決め部２１０と接着剤層２２０とが近接して配置される場合がある。

図５を参照して、光軸方向の第１位置決め部２１０と接着剤層２２０とが近接していると、接着剤の塗布時の位置ばらつき、接着剤の硬化するまでの変形により、接着剤が硬化する前に光軸方向の第１位置決め部２１０に到達してしまう虞がある。

接着剤が光軸方向の第１位置決め部２１０に到達すると、到達箇所付近は薄膜の接着状態となり、温度上昇時に薄膜の箇所にせん断力が発生し、接着部の接着強度の低下につながる。その結果、光走査光学装置における走査レンズ１００の光軸方向の位置決め精度に悪影響を与えることが懸念される。

そこで、本実施の形態における光走査光学装置においては、このような課題を解決するための構成を備える。以下、図６から図８を参照して説明する。図６は、本実施の形態の走査レンズのレンズホルダへの取り付け状態を示す平面図であり、説明の便宜上、走査レンズ１００を２点鎖線で示している。図７は、図６中のＶＩＩ-ＶＩＩ線矢視断面図、図８は、図６中のＶＩＩＩ線矢視断面図である。

本実施の形態における光走査光学装置において走査レンズ１００は、走査レンズ１００の外周が板金製のレンズホルダ２３０により保持されている。平面視において、走査レンズ１００が設けられる領域には、光を透過させるために、レンズホルダ２３０は設けられていない。

図６および図７を参照して、レンズホルダ２３０と支持部材２００との間には、図３および図４で説明した光走査光学装置と同様に、第１位置決め部２１０が設けられている。この第１位置決め部２１０は、主走査方向（Ｙ方向）の一端側（図において左側）に１箇所の位置決め部、および、主走査方向（Ｙ方向）の他端側（図において右側）に２箇所の位置決め部を含む。いずれの第１位置決め部２１０の両側には、支持部材２００に設けられた微少高さの凸部ベース２０１の上に厚膜の接着剤層２２０が設けられている。

本実施の形態においては、支持部材２００は、走査レンズ１００に対する光軸方向（Ｚ方向）の第１位置決め部２１０に加えて、走査レンズ１００に対する主走査方向（Ｙ方向）の第２位置決め部２００ａを含む。

第２位置決め部２００ａは、主走査方向の一端側に１箇所の第１位置決め部２１０（図において左側）よりも、主走査方向の他端側に設けられた２箇所の第１位置決め部２１０側に設けられている。より具体的には、主走査方向の他端側に設けられた２箇所の第１位置決め部２１０の近傍に設けられている。

図８を参照して、第２位置決め部２００ａは、レンズホルダ２３０の側面側において、支持部材２００からレンズホルダ２３０の側面側に向かって突出する凸部形状を有している。一方、レンズホルダ２３０の側面には、凸部形状の第２位置決め部２００ａを受け入れるための凹部２３０ｂが設けられている。

凹部２３０ｂの内径寸法は、凸部形状の第２位置決め部２００ａの外径寸法を受け入れ可能な形状を有するとともに、両者の間に隙間が生じないように寸法設計が施されている。

図６を再び参照して、本実施の形態においては、支持部材２００には、レンズホルダ２３０の側面に当接する凸部２００ｂが設けられている。この凸部２００ｂにより、副走査方向（Ｘ方向）の一方側（図の下方側）への移動が抑制される。さらに、第２位置決め部２００ａは、凹部２３０ｂに取り囲まれていることから、副走査方向（Ｘ方向）の他方側（図の上方側）への移動が抑制される。これより、支持部材２００のＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向への移動の抑制を可能としている。

以上、本実施の形態における光走査光学装置によれば、の凸部形状の第２位置決め部２００ａがレンズホルダ２３０の凹部２３０ｂに嵌合されることにより、走査レンズ１００と支持部材２００との間での熱膨張差により、支持部材２００に対する走査レンズ１００の主走査方向（Ｙ方向）および副走査方向（Ｘ方向）の移動を抑制することができる。

本実施の形態における第２位置決め部２００ａと凹部２３０ｂとの関係においては、第２位置決め部２００ａは、少なくとも凹部２３０ｂにより、主走査方向（Ｙ方向方向）および副走査方向（Ｘ方向）に移動が規制される壁が設けられていることから、これらの方向への移動が抑制される。よって、光軸方向（Ｚ方向）に位置する壁は、必ずしもなくてもよい。

光軸方向（Ｚ方向）への移動の位置決めは、第１位置決め部２１０および第１位置決め部２１０にレンズホルダ２３０を引っ張る接着剤の硬化収縮応力により担保される。硬化収縮応力は、接着剤が硬化する際に収縮するために生じる応力をいう。接着剤が硬化時に体積収縮しようとしても光軸方向(Ｚ方向)が固定されているために十分な収縮ができず、収縮できない分だけ接着剤が伸ばされている状態になるために、光軸方向(Ｚ方向)にレンズホルダ２３０を引っ張るための力を生じさせることができる。

上記構成により、走査レンズ１００の光軸方向（Ｚ方向）の位置決め精度に悪影響を与えることのない構成を備える、光走査光学装置の提供を可能とする。

上記実施の形態では、第２位置決め部２００ａは、２箇所の第１位置決め部２１０側に設けられている。主走査方向（Ｙ方向）の位置決め部は、温度上昇時の熱膨張の主走査方向の起点となる。

主走査方向の位置決め部である第２位置決め部２００ａの主走査方向の位置を、２箇所の第１位置決め部２１０側とすることで、温度上昇時の走査レンズ１００と支持部材２００の線膨張係数差による熱膨張差が生じたときでも、２箇所の第１位置決め部２１０側の方が１箇所の第１位置決め部２１０側よりも起点から近いため、熱膨張差を小さくすることができる。熱膨張差が小さくなると、接着剤層２２０に薄膜の接着箇所が生じた場合でも、せん断力は小さくなるため、第２位置決め部２００ａの主走査方向の位置は、２箇所の第１位置決め部２１０側とすることが良い。

上記実施の形態では、第２位置決め部２００ａは、２箇所の第１位置決め部２１０の近傍において、この第１位置決め部２１０を基準として見た場合に、主走査方向（Ｙ方向）の一端側（１箇所の第１位置決め部２１０側：図中の左側）に設けられているが、第１位置決め部２１０を基準として見た場合に図中の右側に設けられていてもよい。

（他の実施の形態）
図９を参照して、他の実施の形態の光走査光学装置について説明する。図９は、他の実施の形態の走査レンズのレンズホルダへの取り付け状態を示す平面図であり、説明の便宜上、走査レンズ１００を２点鎖線で示している。

上記実施の形態においては、第２位置決め部２００ａは主走査方向（Ｙ方向）以外の副走査方向（Ｘ方向）の位置決めも兼ね備える構成を有していたが、図９に示す第２位置決め部２００ｃは、主走査方向（Ｙ方向）の位置決めのみを行なう。第２位置決め部２００ｃは、レンズホルダ２３０の主走査方向（Ｙ方向）の端面に当接する位置に設けられている。この構成によっても、走査レンズ１００の光軸方向（Ｚ方向）の位置決め精度に悪影響を与えることのない構成を備える、光走査光学装置の提供を可能とする。

上記実施の形態では、主走査方向（Ｙ方向）にパワー（ｆθ機能）を有する走査レンズ１００について説明したが、主走査方向（Ｙ方向）と同時に副走査方向（Ｘ方向）にパワーを持っていても良い。また、曲面反射部材でもよい。

走査レンズ１００にレンズホルダ２３０を設ける構成を説明したが、レンズホルダ２３０を設けることなく、走査レンズ１００に凸部形状の第２位置決め部２００ａを受け入れるための凹部２３０ｂを設けるようにしてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１レーザダイオード、２コリメータレンズ、３，４，１５，１６ミラー、５シリンダレンズ、１０ポリゴンミラー、１１，１２，１３，１００走査レンズ、１４，１７レンズ、１８防塵ガラス、２０感光体、２００支持部材、２００ａ，２００ｃ第２位置決め部、２００ｂ凸部、２０１凸部ベース、２１０第１位置決め部、２２０接着剤層、２３０レンズホルダ、２３０ｂ凹部。

Claims

光源から放射された光を所定の光学素子によって主走査方向に偏向および走査する光走査光学装置であって、
前記光源から発せられた光を偏向走査する偏向器と、
前記偏向器により偏向された光を被走査面上に結像させる走査光学系と、
前記走査光学系を保持する支持部材と、
を備え、
前記走査光学系は、前記主走査方向にパワーを有する走査光学部材を含み、
前記走査光学部材の線膨張係数と前記支持部材の線膨張係数とは異なり、
前記支持部材は、前記走査光学部材に対する光軸方向の第１位置決め部と、前記走査光学部材に対する前記主走査方向の第２位置決め部とを含み、
前記第１位置決め部は、前記主走査方向の一端側に１箇所の位置決め部、および、前記主走査方向の他端側に２箇所の位置決め部を含み、
前記第２位置決め部は、前記主走査方向の一端側に設けられた１箇所の前記位置決め部までの距離よりも、前記主走査方向の他端側に設けられた２箇所の前記位置決め部までの距離が短い位置に設けられている、光走査光学装置。
前記第２位置決め部は、前記主走査方向の他端側に設けられた２箇所の前記位置決め部の近傍に設けられている、請求項１に記載の光走査光学装置。
前記第２位置決め部は、前記主走査方向の他端側に設けられた２箇所の前記位置決め部を基準として見た場合に、前記主走査方向の一端側に設けられている、請求項２に記載の光走査光学装置。