JP2004109297A

JP2004109297A - 光学装置とそれを使用した原稿読取ユニット及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2004109297A
Application number: JP2002269646A
Authority: JP
Inventors: Jun Ando; 安藤　純
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】接着固定前に光軸調整を簡単に行うことができるととも周囲温度の変化に対して位置変動を小さくして光学特性劣化することを防ぐ。
【解決手段】複数のレンズ３２ａ〜３２ｃを筐体３３に固定する中間保持部材３４に、各レンズ３２ａ〜３２ｃの対向する側面に接着固定する第１の取付面３４ａと、第１の取付面３４ａと直角をなして形成され、筐体３３に接着固定する第２の取付面３４ｂとを設け、各レンズ３２ａ〜３２ａを接着固定する中間保持部材３４の第１の取付面３４ａをほぼ同一平面上に配置して各レンズ３２ａ〜３２ｃを筐体３３に中間保持部材３４を介して接着固定して、周囲温度が変化しても各レンズ３２ａ〜３２ｃの相対的な位置変化が生じることを抑制する。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば複写機やファクシミリ装置、スキャナ装置等の原稿読取ユニットに使用される光学装置とそれを使用した原稿読取ユニット及び画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平７−２９７９９３号公報
一般に、例えばＣＣＤ等の固体撮像素子を用いて原稿の画像を光学像として読み取る原稿読取ユニットは、原稿の画像を、レンズを介して固体撮像素子に結像させて読取っている。固体撮像素子としては、複数個の微小な光電変換素子を直線状に配列した１ラインの固体撮像素子を用いたり、カラー像を読み取るためにレッドＲとグリーンＧとブルーＢに分光感度のピークを持つ画素別に直線状に３列配置した固体撮像素子が用いられている。このような固体撮像素子の位置調整精度は５軸方向共に高精度が要求されており、特にこの要求を達成するために不可欠とされているのが、固体撮像素子を位置調整した後にフレームに固定する際、固体撮像素子の位置ずれがないようにすることである。この固体撮像素子を組み立てるとき、いくら高精度に位置調整しても、固定時に位置がずれると再度位置調整が必要になったり、分離可能な固定方法を採用している場合は、その部分を廃棄処分にするしかなく、位置調整時間が長くなったり、コスト高の原因になってしまう。
【０００３】
この固体撮像素子の固定方法として、ねじによる固定が多く用いられてきた。この固定方法は、位置ずれ量が数１００μｍ〜数１０μｍと大きくなってしまう。このような不具合を解消するために、ねじに変わる手段として、ヤジリやバネ等の複雑な構造部品を用いることも考えられるが、このようにすると部品が高価であるためより一層コスト高となってしまう。したがって、現在ではねじによる固定に比べて位置ずれ量が少なく、また、部品点数の問題も少ないとされる接着剤による固定が多く試みられている。この接着剤による固定にも、大きく分けて２つの方法があり、一方は被接着箇所同士が当接している場合の密着接着方法であって、他方は特許文献１に示すように、被接着箇所に隙間がある充填接着方法である。
【０００４】
充填接着方法は、被接着物間に位置調整のための調整代以上の隙間があり、その隙間に接着剤を充填して固着する方法である。この方法は、被接着物の形状精度の影響があっても、被接着物同士が当接しないように被接着物間の隙間量を設定してあり、その隙間に接着剤を充填して固定するものである。また、紫外線硬化型の接着剤を介して接着する方法も採用されている。この方法は被接着物間の間に紫外線硬化型の接着剤を設け、紫外線硬化型の接着剤に紫外線を直接照射したり、被接着物の一方が紫外線を透過する場合は、その被接着物側から紫外線を照射して接着剤を硬化させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この充填接着方法は、被接着物同士が当接しないように被接着物間の隙間量を設定してあり、その隙間に接着剤を充填して固定するようになっていたため、次のような問題が発生してしまう。例えば図８の模式図に示すように、被接着物であるワーク５０をワーク保持部材５１に接着剤５２で固定する場合、ワーク５０とワーク保持部材５１を当接させないで接着固定するには、ワーク５０の接着面５１ａの位置ばらつき量Ａとワーク保持部材５１の接着面５１ａのばらつき量Ｃが発生しても、ワーク５０側の接着面５０ａとワーク保持部材５１側の接着面５１ａが当接せず、かつ、接着剤５２を充填する隙間を確保するために隙間Ｂが必要になる。したがって、接着剤５２の膜厚は最小でＢ、最大で（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）になってしまい、接着剤５２の膜厚は（Ａ＋Ｃ）の長さだけばらつくことになる。また、ワーク５０側の接着面５０ａとワーク保持部材５１側の接着面５１ａの面精度の影響で（Ｉ＋Ｊ）だけ接着剤５２の膜厚がばらついてしまうこともある。
【０００６】
一般に、接着剤は硬化する際に収縮するため、接着剤の硬化後に被接着物を位置ずれさせないためには接着剤の塗布量をできるだけ少なくすることが重要になる。しかしながら前記充填接着方法では、接着剤の膜厚をＢ以下にすることができないので、接着剤の膜厚がＢの場合に接着剤の硬化収縮での位置ずれが許容値よりも多く発生したとしても、接着剤の膜厚の変更で対応できなくなり、固定後の位置ずれ量の改善ができない場合があった。また、接着剤の膜厚が（Ａ＋Ｃ）だけ発生することにより、接着剤の硬化収縮量もそのばらつきに応じて変化することになる。これにより固定後のワークの位置もばらついてしまい、必要な位置精度が確保できないという場合もあった。
【０００７】
通常、紫外線硬化型の接着剤の硬化時の体積収縮率は５〜１０％程度である。体積収縮率が７％の場合を考えてみると、接着剤の硬化形状が正方体の場合には、３次元各方向に約２％程度収縮することになる。したがって接着剤の膜厚に０．５ｍｍ程度の差が生じると、硬化収縮量は各方向とも１０μｍ程度の差が生じることになる。被接着物を樹脂の射出成形で製作する場合には、接着剤の膜厚のばらつき（Ａ＋Ｃ）は０．５μｍ以上になる場合が考えられるため、固定後の位置ずれが問題になる。
【０００８】
このような不具合を解消するために、特許文献１に示すように、ワークとワーク保持部材の間に中間保持部材を介装し、この中間保持部材を接着剤によってワークに固定するとともに接着剤を介してワーク保持部材に固定するようにし、中間保持部材を介装している分だけワークの接着面と中間保持部材の接着面に接着される接着剤とワーク保持部材の接着面と中間保持部材の接着面に接着される接着剤の膜厚を必要最小限で、かつ一定に管理して、ワークの接着箇所とワーク保持部材の接着箇所の位置精度を厳密に管理しなくてもワークの取付けを高精度に行うことができ、歩留りを高くすることができるとともに生産後のワークの固定力の低下が生じるのを防止するようにしている。
【０００９】
しかしながら原稿読取ユニットは通常複写機等の内部に設置されるため、電源ユニットや定着ユニットの発熱により原稿読取ユニット周囲の温度が変化する。その結果として光学エレメントと接着剤と中間保持部材及び筐体が各々膨張，収縮することにより、接着固定された各光学エレメントが位置変動し、光学特性の劣化を引き起こすおそれがある。
【００１０】
この発明は、このような不具合を解消し、接着固定前に光軸調整を簡単に行うことができるようにして、軸調整後の取付けを高精度に行うことができるとともに周囲温度の変化に対して位置変動が小さく光学特性劣化の少ない光学装置とそれを使用した原稿読取ユニット及び画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明の光学エレメントは、複数の光学エレメントを有する光学装置において、各光学エレメントの対向する側面に接着固定する第１の取付面と、第１の取付面に対して一定角度傾いて形成され、ベース部材に接着固定する第２の取付面と有する中間保持部材を有し、各光学エレメントを接着固定する中間保持部材の第１の取付面をほぼ同一平面上に配置して各光学エレメントをベース部材に中間保持部材を介して接着固定したことを特徴とする。
【００１２】
前記中間保持部材の第１の取付面を、複数の光学エレメントによって決定される光軸に対して線対称に配置すると良い。また、複数の光学エレメントを接着固定する中間保持部材の第１の取付面を、各光学エレメント毎にほぼ同じ接着面積で接着する。
【００１３】
さらに、中間保持部材の第２の取付面は第１の取付面に対して直角をなしていることが望ましい。
【００１４】
また、複数の光学エレメントと中間保持部材又は中間保持部材とベース部材をほぼ同一の線膨張係数を有する材料で形成すると良い。
【００１５】
この発明の原稿読取ユニットは、前記光学装置を有することを特徴とする。
【００１６】
この発明の画像形成装置は、前記原稿読取ユニットを有することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明のデジタル複写機の構成図である。図に示すように、デジタル複写機１は複写機本体２と原稿自動送り装置（以下、ＡＤＦという）３と自動仕分け装置４とを有する。複写機本体２は原稿読取ユニット５と書込ユニット６とエンジン部７と給紙ユニット８を有する。原稿読取ユニット５は光源と複数のミラーを有するキャリッジ９とレンズ系１０と例えばＣＣＤ等の固体撮像素子１１及びバッファ１２を有し、ＡＤＦ３で送られた原稿を走査して読み取る。書込ユニット６はレーザ光源やポリゴンミラー等を有し、画像情報を含むレーザビーム１３をエンジン部７に出射する。エンジン部７は、画像形成ユニット１４と１次転写ユニット１５と２次転写ユニット１６及び定着ユニット１７を有する。画像形成ユニット１４は、感光体１８の周囲に配置された帯電チャージャ１９と書込ユニット５からのレーザビーム１３の照射部とシアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ），ブラック（Ｋ）からなる回転式のカラー現像部２０及びドラムクリーニング部２１を有し、帯電チャージャ１９で帯電した感光体１８上にレーザビーム１３で静電潜像を形成し、形成した静電潜像をカラー現像部２０で可視化してトナー像を形成する。１次転写ユニット１５は中間転写ベルト２２と１次転写部２３とテンションローラ２４と２次転写ローラ２５とクリーニング部２６及び基準位置センサ２７を有し、感光体１８に形成されたトナー像を中間転写ベルト２２に１次転写する。中間転写ベルト２２は、このデジタル複写機１における最大転写紙サイズであるＡ３よりも大きく形成されており、使用する転写紙がＡ４サイズ以下の場合には、２面分のトナー像を保持することができる。この中間転写ベルト２２は感光体１８上のトナー像を１次転写するとき以外は図示しない接離機構によって感光体１８表面から離れ、中間転写ベルト２２に画像を１次転写するときだけ感光体１８表面に圧接される。２次転写ユニット１６は中間転写ベルト２２に転写されたトナー像を記録紙に２次転写する。定着ユニット１７は記録紙に転写されたトナー像を熱と圧力で定着する。給紙ユニット８は複数の給紙カセット２８ａ〜２８ｃと手差トレイ２９を有し、記録紙を２次転写ユニット１６に送る。ＡＤＦ３は読み取る原稿を原稿読取ユニット５に送り、原稿読取ユニット５で読み取った原稿を回収する。自動仕分け装置４は複数段の仕分けビン３０ａ〜３０ｎを有し、画像が形成された記録紙を仕分けして排出する。
【００１８】
このデジタル複写機１に設けられた原稿読取ユニット５のレンズ系１０と固体撮像素子１１からなる光学装置３１は、図２の斜視図に示すように、レンズ系１０を構成する複数のレンズ３２ａ〜３２ｂと固体撮像素子１１を固定するベース部材であるが筐体３３を有する。そしてレンズ３２ａ〜３２ｂは中間保持部材３４を介して筐体３３に接着固定され、固定撮像素子１１も中間保持部材３５を介して筐体３３に接着固定されている。各レンズ３２ａ〜３２ｂは、図３（ａ）の斜視図に示すように、光線を透過する透過面の側面３２１に中間保持部材３４と接触する平坦面３２２を有する。この平坦面３２２は切削や研削等により形成され、必要に応じて研磨されている。各レンズ３２ａ〜３２ｂを固定する中間保持部材３４は、レンズ３２の平坦面３２２と接着する第１の取付面３４ａと、第１の取付面３４ａに対して一定角度例えば９０度の角度を持って形成され、筐体３３に接着される第２の取付面３４ｂを有する。筐体３３は、レンズ系１０と固体撮像素子１１との間を遮光する遮光用カバー３３ａと溝部３３ｂと、中間保持部材３４を接着固定する取付面３３ｃと、固体撮像素子１１を接着固定する中間保持部材３５を取り付ける取付面３３ｄを有する。
【００１９】
各レンズ３２ａ〜３２ｃは筐体３３に対して位置調整され、中間保持部材３４を介して筐体３３に接着固定される。このレンズ３２を中間保持部材３４を介して筐体３３に接着固定するとき、レンズ３２に形成した平坦面３２２を中間保持部材３４の第１の取付面３４ａに接着して固定するから、中間保持部材３４との接着面積を大きくすることができ、固定強度を高めることができる。同様に、固体撮像素子１１も位置調整して中間保持部材３５を介して筐体３２に接着固定する。このようにように各レンズ３２ａ〜３２ｃと固体撮像素子１１を接着固定した筐体３３は原稿読取ユニット５の所定の位置にねじ締めやカシメ、接着、溶着等により固定される。
【００２０】
このレンズ３２を筐体３３に固定する中間保持部材３４は、第１の取付面３４ａと第２の取付面３４ｂすなわち両接着面を直交させているから、図１に示すレンズ３２のＸ，Ｙ，Ｚ，α，β，γ各位置調整方向への移動に対して互いに独立して調整することができる。例えば中間保持部材３４が紫外線硬化型の接着剤によってレンズ３２と筐体３３に接着される場合、まず、Ｘ，Ｚ軸方向の調整は、レンズ３２と中間保持部材３４とを、筐体３３の取付面３３ｃを介して筐体３３上を滑らせて調整する。また、Ｙ方向の調整は、レンズ３２を中間保持部材３４の第１の取付面３４ａを滑らせて調整する。また、レンズ３２の対向する両平坦面３２２に中間保持部材３４を接着固定することにより、接着が硬化するときの硬化収縮による影響を少なくすることができる。
【００２１】
前記説明ではレンズ３２を中間保持部材３４に直接接着固定する場合について説明したが、図４（ａ）の断面図と（ｂ）の分解斜視図に示すように、レンズ３２に平坦面３２２を設けずに、凹溝を有するスペーサ３６の凹溝にレンズ３２の側面３２１を接着固定し、このレンズ３２を接着したスペーサ３６を中間保持部材３４と接着固定するようにしても良い。
【００２２】
また、図５の斜視図に示すように、レンズ３２に平坦面３２２を設けずに、レンズ３２の側面３２１に中間保持部材３４の第１の取付面３４ａを線接触させて固定しても良い。この場合、レンズ３２と中間保持部材３４の接着強度は低下するが、レンズ３２に平坦面３２２を加工したりスペーサ３６を設ける必要がなく、コストダウンをはかることができる。
【００２３】
この光学装置３１を有する原稿読取ユニット５はデジタル複写機１の内部に設置されるため、電源ユニットや定着ユニット１７等の発熱により原稿読取ユニット５の周囲温度が変化する。その結果、レンズ３２と接着剤と中間保持部材３４及び筐体３３が各々膨張，収縮して各レンズ３２ａ〜３２ｃの位置が変動し、光学特性の劣化を引き起こしてしまうおそれがある。これに対して、図６（ａ）の側面図と（ｂ）の平面図に示すように、各レンズ３２ａ〜３２ｃを接着固定する中間保持部材３４の第１の取付面３４ａはＹ軸と並行なほぼが略同一平面３７に配置した状態で接着固定することにより、複数枚ある各レンズ３２ａ〜３２ｃは中間保持部材３４の第１の取付面３４ａに対して同じ方向に位置変動する．また、中間保持部材３４を各レンズ３２ａ〜３２ｃの両方に対向して設けてあるから、各部品の線膨張で発生する各レンズ３２ａ〜３２ｃをＸ軸方向に変動させようとする力は互いに打ち消され、各レンズ３２ａ〜３２ｃのＸ軸方向の位置変動を抑制することができる。さらに、図７に示すように、各レンズ３２ａ〜３２ｃと中間保持部材３４を接着剤３９で接着するときの接着面積がほぼ同一であるから、接着剤の硬化収縮及び周囲温度の変化によって接着層が伸縮して発生する力は、各接着面間において等しい大きさの力となる。この各レンズ３２ａ〜３２ｃを接着する中間保持部材３４の第１の取付面３４ａを各レンズ３２ａ〜３２ｃの光軸を通る面４０を中心にして中央部に接着固定することにより、接着面積が各レンズ３２ａ〜３２ｃの光軸を通る面４０を挟んで２等分され、周囲温度の変化によって各接着層が伸縮して発生するＹ軸方向の力は、面４０に対して線対称となり、各レンズ３２ａ〜３２ｃのＹ軸方向に位置変動させることを防ぐ。さらに、レンズ３２と中間保持部材３４と筐体３３のうちのいずれか２つあるいは全てに同じ材料を用いるか、または線膨張係数がほぼ同一である材料を用いることにより、温度変動による相対的な位置ずれ量を零にすることができる。
【００２４】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、中間保持部材には、複数の光学エレメントの対向する側面に接着固定する第１の取付面と、第１の取付面に対して一定角度傾いて形成され、ベース部材に接着固定する第２の取付面と有し、各光学エレメントを接着固定する中間保持部材の第１の取付面をほぼ同一平面上に配置して各光学エレメントをベース部材に中間保持部材を介して接着固定するようにしたから、周囲温度が変化しても各光学エレメントは中間保持部材の第１の取付面に対して同じ方向に位置変動して各光学エレメントの相対的な位置の変化が生じることを抑制し、安定した光学特性を維持することができる。
【００２５】
また、中間保持部材の第１の取付面を、複数の光学エレメントによって決定される光軸に対して線対称に配置することにより、周囲温度の変化によって各接着層が伸縮して発生する力の光学エレメントに対する影響を、光学エレメントの光軸を通る面を中心にして互いに打ち消し合い、各光学エレメントの相対的な位置の変化が生じることを抑制し、安定した光学特性を維持することができる。
【００２６】
さらに、複数の光学エレメントを接着固定する中間保持部材の第１の取付面を、各光学エレメント毎にほぼ同じ接着面積で接着することにより、接着剤の硬化収縮及び周囲温度の変化によって接着層が伸縮して発生する力を、各接着面間において等しい大きさの力とすることができ、各光学エレメントが位置変動することを抑制することができ、安定した光学特性を維持することができる。
【００２７】
また、中間保持部材の第２の取付面は第１の取付面に対して直角をなしていることにより、各光学エレメントの６軸方向の位置を互いに独立して調整することができ、各光学エレメントの位置調整を精度良く行うことができる。
【００２８】
さらに、複数の光学エレメントと中間保持部材又は中間保持部材とベース部材をほぼ同一の線膨張係数を有する材料で形成することにより、各部品の温度変動による相対的な位置ずれ量を零にすることができ、安定した光学特性を維持することができる。
【００２９】
また、この光学装置を原稿読取ユニットに使用することにより、周囲温度の変化に影響されずに安定して画像を読み取ることができる。また、この原稿読取ユニットを画像形成装置に設けることにより、良質な画像を安定して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のデジタル複写機の構成図である。
【図２】原稿読取ユニットに有する光学装置の構成を示す斜視図である。
【図３】レンズと中間保持部材の取付け状態を示す斜視図である。
【図４】レンズと中間保持部材の第２の取付け状態を示す図である。
【図５】レンズと中間保持部材の第３の取付け状態を示す斜視図である。
【図６】筐体に対する各レンズの配置図である。
【図７】レンズと中間保持部材の接着状態を示す配置図である。
【図８】充填接着方法を示す模式図である。
【符号の説明】
１；デジタル複写機、２；複写機本体、３；ＡＤＦ、４；自動仕分け装置、
５；原稿読取ユニット、６；書込ユニット、７；エンジン部、
８；給紙ユニット、１０；レンズ系、１１；固体撮像素子、
３１；光学装置、３２；レンズ、３３；筐体、３４；中間保持部材。

Claims

複数の光学エレメントを有する光学装置において、
各光学エレメントの対向する側面に接着固定する第１の取付面と、第１の取付面に対して一定角度傾いて形成され、ベース部材に接着固定する第２の取付面と有する中間保持部材を有し、各光学エレメントを接着固定する中間保持部材の第１の取付面をほぼ同一平面上に配置して各光学エレメントをベース部材に中間保持部材を介して接着固定したことを特徴とする光学装置。
前記中間保持部材の第１の取付面は、複数の光学エレメントによって決定される光軸に対して線対称に配置されている請求項１記載の光学装置。
前記複数の光学エレメントを接着固定する中間保持部材の第１の取付面は各光学エレメント毎にほぼ同じ接着面積で接着される請求項１又は２記載の光学装置。
前記中間保持部材の第２の取付面は第１の取付面に対して直角をなしている請求項１乃至３のいずれかに記載の光学装置。
前記複数の光学エレメントと中間保持部材又は中間保持部材とベース部材をほぼ同一の線膨張係数を有する材料で形成した請求項１乃至４のいずれかに記載の光学装置。
請求項１乃至５のいずれかに記載の光学装置を有することを特徴とする原稿読取ユニット。
請求項６記載の原稿読取ユニットを有することを特徴とする画像形成装置。