JP3387827B2

JP3387827B2 - 走査光学系

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Publication number: JP3387827B2
Application number: JP16623698A
Authority: JP
Inventors: 一己木村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-01-07
Filing date: 1998-05-29
Publication date: 2003-03-17
Anticipated expiration: 2018-05-29
Also published as: JPH11258535A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザープリンタ
等に用いる走査光学系に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からこの種の走査光学系では、例え
ば図９に示すようにレーザー光源１から出射されたレー
ザー光の出射方向に、コリメータレンズ２、ガラスシリ
ンダレンズ３、ポリゴンミラー４が順次に配列されてお
り、ポリゴンミラー４の偏向方向には、レンズ５ａ、５
ｂから成るｆθレンズ５が配置されている。レーザー光
はコリメータレンズ２により略平行光に変換され、その
後にガラスシリンダレンズ３によって集光作用を受け、
ポリゴンミラー４の反射面に焦線を結ぶ。ポリゴンミラ
ー４の偏向作用とｆθレンズ５の集光作用により、レー
ザー光は図示しない像面上にレーザースポットを形成し
ながら、主走査断面内を走査する。

【０００３】ガラスシリンダレンズ３は走査光学系の組
み立て調整時にＸ軸方向に微調整され、像面上のスポッ
トが所望の性能を満たすようにする。図１０はガラスシ
リンダレンズ３の調整のための概略図であり、ガラスシ
リンダレンズ３はケーシング１１に設けられたガイド面
１２と側面部１３に接触し、必要に応じてＸ軸方向に位
置を調整できる。

【０００４】ガラスシリンダレンズ３は光軸Ｏに対して
光学有効域１４を有し、またその座面１５はガラスシリ
ンダレンズ３の母線との平行度が、研磨レベルの精度で
加工されている。一方、ケーシング１１は樹脂により型
成形されており、ガイド面１２、側面部１３、接着面１
６が形成されている。ガイド面１２がガラスシリンダレ
ンズ３と接触することにより、型成形による樹脂部材で
の広範囲な領域の平面度を達成することの困難性を解消
でき、ガラスシリンダレンズ３を高精度に配置すること
ができる。

【０００５】また、型成形によるバリの発生を低減さ
せ、ガイド面１２の精度向上のため、ガイド面１２と接
着面１６の間隙は０．２ｍｍ以上とすることが望まし
い。

【０００６】ガラスシリンダレンズ３とケーシング１１
の固定には、接着面１６とレンズ座面１５の隙間に接着
剤を流入させ、固着させる方法が一般的である。また、
接着剤を流入させる工程を省略するため、予め接着面１
６又はレンズ座面１５に接着材を塗布しておく方法が知
られている。更に、接着材の固着時間を短縮させるた
め、加熱する方法やＵＶ接着材を使用する方法などが実
現されている。

【０００７】通常、ガラスシリンダレンズ３は単レンズ
であるが、仕様によっては図１１に示すように複数のガ
ラスシリンダレンズ２１、２２から成るガラスシリンダ
レンズ群２３を使用する場合もある。この場合に、各レ
ンズの端部２１ａ、２２ａと端部２１ｂ、２２ｂをそれ
ぞれ端部において接触するように設計し（マージナルコ
ンタクト）、貼り合わせレンズとして使用でき、調整も
容易になる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、コストダウン
を目的とし、ガラスシリンダレンズ３を合成樹脂モール
ドレンズに置き換えようとすると、次のような問題点が
明らかになってきた。

【０００９】 (1) シリンダレンズの座面精度の調整が困難である。ガラスシリンダレンズ３の座面１５は研磨によって精度
が達成されるが、合成樹脂モールドレンズでは型による
成形のため、座面１５のように広範な領域の平面性の精
度が達成できない。これにより、シリンダレンズ３の光
軸周辺の精度が達成されず、レーザースポットの結像性
能が低下する。

【００１０】 (2) シリンダレンズ調整の摺動性が劣化する。合成樹脂材のケーシング１１とガラスシリンダレンズ３
との摩擦力に比べて、合成樹脂材同士のケーシング１１
とシリンダレンズの場合の摩擦力は非常に大きく摺動性
が劣化する。特に、(1) の対策でシリンダレンズ３の座
面１５を３点突起で接触させると、ケーシング１１との
引っ掛かり部が増加し更に摺動性が劣化する。この摺動
性の劣化は、組み立て調整時の作業性の低下を招き、作
業工数を増大しコストアップに繋がる。

【００１１】 (3) 接着時の接着材のヒケによりレンズ面精度が低下す
る。シリンダレンズの座面１５とケーシング１１の接着面１
６の間隙で接着材が固化すると、接着材のヒケが発生す
る。

【００１２】一般に、剛性はガラスレンズ、ケーシング
（ガラス入りＰＣ材等）、合成樹脂レンズ（ＰＣ等）の
順で高いため、合成樹脂シリンダレンズがヒケにより引
っ張られ、レンズ面の面精度が低下し、レーザースポッ
トの結像性能が悪化する。また、レール面に接着材を塗
付するとヒケは低減されるが、接着層に５〜２０μｍの
ばらつきが生じ、(1) の問題が発生する。

【００１３】 (4) 接着時に発熱を生じ、冷却後に歪みが発生する。接着時に与熱するとき又は発熱量が大きいＵＶ接着で
は、合成樹脂シリンダレンズ及びケーシング１１が高温
になる。特に、所望の接着力を得るために大量の接着材
を使用するとき又は固着時間の短縮のため与熱量やＵＶ
照射量を増加させると昇温が大きくなる。また、図１０
に示すように複数レンズが貼り合わされたシリンダレン
ズ群では、接着面が広範囲のため放熱性も悪く昇温も大
きくなる。この昇温が大きいと、合成樹脂シリンダレン
ズやケーシング１１が溶解したり、ケーシング１１と合
成樹脂シリンダレンズの線膨張の差から、高温での固着
後に冷却すると歪みが発生し、レンズの面精度の低下に
よるレーザースポットの結像性能の悪化を招く。

【００１４】本発明の目的は、上述の問題点を解決し、
シリンダレンズを固定するに際し、作業性が良く高精度
に調整し得る走査光学系を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る走査光学系は、レーザー光源と、コリメ
ータレンズと、光軸方向に調整可能なシリンダレンズ
と、偏向器と、ｆθレンズとを有する走査光学系におい
て、該走査光学系を保持するケーシングに接触する前記
シリンダレンズの接触部に前記シリンダレンズの一部を
構成する合成樹脂製から成る少なくとも２本の第１のレ
ール面を形成し、前記シリンダレンズの前記レールに対
向した前記ケーシングの接触部に第２のレール面を設け
たことを特徴とする。

【００１６】また、本発明に係る走査光学系は、ケーシ
ングに対し光軸方向に調整可能な合成樹脂製から成るレ
ンズを有する走査光学系において、前記ケーシングに接
触する前記レンズの接触部に前記レンズの一部を構成す
る少なくとも２本の第１のレール面を形成し、該第１の
レール面に対向した前記ケーシングの接触部に第２のレ
ール面を設けたことを特徴とする。

【００１７】更に、本発明に係る走査光学系は、複数の
レンズにより構成されるハイブリットレンズをケーシン
グに接着剤を介して固定した走査光学系において、前記
ハイブリットレンズの一部を構成するレンズと前記ケー
シングの間に略光軸方向に伸びる第１の間隙を設け、前
記ハイブリットレンズを構成するレンズの接合部近傍に
レンズの母線方向と略垂直な方向に伸びる第２の間隙を
設け、前記第１の間隙と前記第２の間隙を連通させてエ
アーの流通を可能にしたことを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明を図１〜図８の実施例に基
づいて詳細に説明する。図１は第１の実施例の走査光学
系の構成図であり、レーザー光源３１からのレーザー光
の出射方向にコリメータレンズ３２、第１のシリンダレ
ンズ３３と第２のシリンダレンズ３４とから成るハイブ
リットシリンダレンズ３５、ポリゴンミラー３６が順次
に配列されている。ポリゴンミラー３６の偏向方向に
は、レンズ３７ａ、３７ｂから成るｆθレンズ３７が配
置されており、ポリゴンミラー３６の回転軸に垂直で光
軸を含む面を主走査断面とし、これと直交し光軸を含む
面を副走査断面とすると、レーザー光源３１から出射さ
れたレーザー光はコリメータレンズ３２により略平行光
に変換され、その後にハイブリットシリンダレンズ３５
によって、副走査断面内で集光作用を受けたレーザー光
はポリゴンミラー３６の反射面に焦線を結ぶ。

【００１９】図２はハイブリットシリンダレンズ３５と
ケーシング４１の接触面における側面図、図３は断面図
であり、ケーシング４１は図１に示す走査光学系を配置
保持するためにガラス２０％入りのＰＣ等を型成形によ
り一体形成された部材であり、ケーシング４１には少な
くとも２つのレール面４２、凸平面部４３、１つの側面
部４４が形成されている。

【００２０】ハイブリットシリンダレンズ３５は前述し
たように第１のシリンダレンズ３３と第２のシリンダレ
ンズ３４とを接合しており、第１のシリンダレンズ３３
はガラスを研磨したものであり、通常のレンズ加工工程
により生産されている。また、第２のシリンダレンズ３
４は合成樹脂（低吸湿のアクリル：三菱レーヨン製アク
リペットＷＦ−１００等）を型成形により成形してい
る。第１、第２のシリンダレンズ３３、３４は、シリン
ドリカル面の母線が光軸Ｏと一致するように接合され、
光軸Ｏに対し光学有効域４５が存在する。第２のシリン
ダレンズ３４の光学有効域４５の外側に、組立時の保持
のための２つの鍔部４６及びケーシング４１のレール面
４２に対する摺動用の少なくとも２つのレール座面４７
が付加されている。レール座面４７はＸ軸方向に長い形
状をしており、Ｘ軸方向の前後の端部に面取り部４８を
設けることにより摺動性を向上させている。更に、第２
のシリンドリカルレンズの側部にはケーシング４１の側
面部４４に接する側面座４９が形成されている。

【００２１】図４はハイブリットシリンダレンズ３５の
斜視図を示し、第２のシリンダレンズ３４のシリンドリ
カル面５１の副走査方向の端部には、内側に突出する１
つのレンズ受部５２と２つの受部５３が設けられてお
り、シリンドリカル面５１から側壁部５４が第１のシリ
ンダレンズ３３の方向に伸びている。そして、この側壁
部５４の底部がレール座面４７とされ、側壁部５４の一
側面が側面座４９とされており、側壁部５４の側部に鍔
部４６が設けられている。第１、第２のシリンダレンズ
３３、３４は、互いのシリンドリカル面の母線が光軸Ｏ
とほぼ一致するように治具で位置出しされている。ま
た、接合方法はＵＶ接着剤をレンズ受部５２、５３に塗
布し、ＵＶ照射により固着させることができる。又は、
第１のシリンダレンズ３３のＹ軸方向の寸法と、第２の
シリンダレンズ３４の側壁部５４の内壁の間隙をほぼ一
致させ、第１のシリンダレンズ３５の側壁部５４に接着
剤を塗布してもよい。

【００２２】レンズ受部５２とレンズ受部５３はＺ方向
に非対称な位置に配置されており、このためにレンズ受
部５２の下面５５はケーシング４１との接合のため、Ｙ
軸方向の中心部付近に設けることが可能となる。また、
第１のシリンダレンズ３５を安定し固定するためには、
レンズ受部５３はレンズ受部５２からＺ軸方向に離れ、
かつＹ軸方向に離れた位置に設置することが好ましい。

【００２３】一方、レンズ受部５２、５３を内側に突出
したことにより、ハイブリットシリンダレンズ３５をケ
ーシング４１にＵＶ接着剤を使い接着するときの昇温を
抑制するための矢印←−−−のような熱の気道を確保す
ることが可能である。また、エアフローやエア吸込器な
どを用いて強制冷却することにより、その効果は更に向
上する。仮に、シリンドリカル面５１の端部全域で接着
すると、このような気道を確保することはできない。

【００２４】ハイブリットシリンダレンズ３５とケーシ
ング４１は、それぞれのレール面４２とレール座面４７
及び側面部４４と側面座４９で接触している。レール面
４２及びレール座面４７を周囲から突出させ、かつ狭い
範囲に限定し摺動型を採用したことにより、高精度な平
面性を達成している。レール面４２のＹ方向の幅はレン
ズ面の幅の１／５以下又は５ｍｍ以下の何れか小さい方
の値以下になることが望ましい。摺動型による面の平面
性は長さの約０．２〜０．５％であるので、レンズ面の
幅の１／５以下にすれば、レンズの母線の平行度は０．
００２以下に達成される。一方、レールの幅が５ｍｍを
超えるとシリンダ調整時の摩擦抵抗が増大し、組立て調
整時の作業性の低下を招く。

【００２５】また、型成形によるバリの発生を低減さ
せ、レール面４２の精度を向上させるため、図３におけ
るレール面４２の突出量Ｄ１は０．２ｍｍ以上取ること
が望ましい。凸平面部４３はレール面４２よりも約０．
１５ｍｍ高く設計されており、凸平面部４３と第２のシ
リンダレンズ３４の底面の間隙Ｄ２は０．０５ｍｍとし
ている。

【００２６】ハイブリットシリンダレンズ３５は側面部
４４と側面座４９で接触するように配置され、像面上の
結像性能が所望になるようにＸ軸方向に調整される。こ
の調整はシリンダ調整と称され、結像位置にＣＣＤカメ
ラを設け、結像状態を数値処理しながら、ハイブリット
シリンダレンズ３５をパルスモータ等で微調整するよう
な既知の自動調整を用いることができる。

【００２７】ハイブリットシリンダレンズ３５とケーシ
ング４１の固定は、凸平面部４３と第２のシリンダレン
ズ３４の底面５６の隙間に接着剤を流入させて固着させ
る。接着剤が余分に塗布されると接着剤はこれらの空間
５７に溜るため、レール面４２とレール座面４７の間へ
の流入を防止できる。また、接着剤を流入させる手間を
省略するため、予め凸平面部４３上に適量の接着剤を塗
布しておくことが好ましい。また、接着剤の固着時間を
短縮させるためには、ＵＶ接着剤（住友３Ｍ製ＵＶＺ−
Ｍ３００Ｌ等）を使用すると更に好適である。

【００２８】凸平面部４３と第２のシリンダレンズ３４
とのクリアランスＤ２は、成形時の平面性のばらつきを
考えると０．０２ｍｍ以上設けることが望ましい。これ
以下では、平面性がばらついた場合に凸平面部４３と第
２のシリンダレンズ３４が接触し、レール面４２とレー
ル座面４７が非接触となり、ハイブリットシリンダレン
ズ３５の姿勢の精度が達成されない。また、先に述べた
ようにレール面４２の突出量Ｄ１は、ハイブリットシリ
ンダレンズ３５及びケーシング４１で各０．２ｍｍ以上
必要なので、凸平面部４３によって間隙Ｄ２を０．４ｍ
ｍ以下にすれば、従来例よりも接着剤の量を低減でき
る。

【００２９】図５は第２の実施例を示し、図４と同一の
符号は同一の部材を示している。この第２の実施例にお
いては、第２のシリンダレンズ３４のシリンドリカル面
５１の副走査方向の端部には、内側に突出する１個のレ
ンズ受部５２と２つのレンズ受部５３（１個のみを図
示）、図４とは上下反対方向に設けられている。この場
合にも、第１の実施例と同様な機能を有し、矢印←−−
−で示すような熱の気道を確保することが可能である。

【００３０】図６は第３の実施例を示し、この場合も図
４と同一の符号は同一の部材を表している。第２のシリ
ンダレンズ３４のシリンドリカル面５１の副走査方向の
端部には、内側に突出する２つのレンズ受部５８が上下
に設けられ、更に両側の側壁部５４の内側に上下方向に
溝５９が形成されている。従って、熱の気道を矢印←−
−−のように溝５９に沿って確保できることになる。

【００３１】図７は第４の実施例の断面図であり、第１
の実施例と同一の符号は同一の部材を表している。ケー
シング６１のレール面６２の間には凹平面部６３が設け
られており、ハイブリットシリンダレンズ３５のレール
面６４の間には凸平面部６５が設けられている。そし
て、凹平面部６３と凸平面部６５の間隙は０．０５ｍｍ
程度となるように設計されている。

【００３２】図８は第５の実施例の断面図を示し、ケー
シング７１の２本のレール７３の間の凸平面部７２がＹ
軸方向に長く、レール４３側に緩く嵌合している。これ
により、Ｙ軸方向の位置決めがなされ、図３に示すよう
な側面部４４や側面座４９は不要となる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る走査光
学系は、レンズに光軸に平行なレール座面を設け、ケー
シングと対向して配置したことでレンズの設置精度が向
上し、結像性能が向上する。

【００３４】この場合に、レンズのレール面の前後に面
取りを付加すれば、レンズ調整時の摺動性が向上し作業
性が向上する。また、ケーシングのレールの間に凸平面
部を設ければ、接着剤の使用量が減少し、発熱量を低減
すると共にレンズの歪みが抑制できるので、結像性能が
向上する。

【００３５】また、本発明に係る走査光学系は、第１、
第２の間隙を設けてケーシングにレンズを接合するので
熱の気道を確保でき、レンズ調整後の接着時の昇温を低
減でき、レンズの歪みが抑制されるので結像性能が向上
する。また、冷却時間も短縮でき、作業工数も低減で
き、コストダウンも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】光学系の構成図である。

【図２】第１の実施例の側面図である。

【図３】断面図である。

【図４】分解斜視図である。

【図５】第２の実施例の分解斜視図である。

【図６】第３の実施例の分解斜視図である。

【図７】第４の実施例の断面図である。

【図８】第５の実施例の断面図である。

【図９】従来例の光学系の構成図である。

【図１０】ガラスシリンダレンズの調整の説明図であ
る。

【図１１】ハイブリッドシリンダレンズの構成図であ
る。

【符号の説明】

３１レーザー光源３２コリメータレンズ３３第１のシリンダレンズ３４第２のシリンダレンズ３５ハイブリットシリンダレンズ３６ポリゴンミラー３７ｆθレンズ４１、６１、７１ケーシング４２、６２、７３レール面４３、６５、７２凸平面部４４側面部４６鍔部４７、６４レール座面４９側面座５２、５３、５８レンズ受部５４側壁部５９溝６３凹平面部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザー光源と、コリメータレンズと、
光軸方向に調整可能なシリンダレンズと、偏向器と、ｆ
θレンズとを有する走査光学系において、該走査光学系
を保持するケーシングに接触する前記シリンダレンズの
接触部に前記シリンダレンズの一部を構成する合成樹脂
製から成る少なくとも２本の第１のレール面を形成し、
前記シリンダレンズの前記レールに対向した前記ケーシ
ングの接触部に第２のレール面を設けたことを特徴とす
る走査光学系。
【請求項２】前記シリンダレンズは母線方向と子線方
向の屈折力が異なるトーリックレンズとし、外周部の少
なくとも２個所に光軸方向に平行な前記第１のレール面
を設けた請求項１に記載の走査光学系。
【請求項３】前記シリンダレンズの第１のレール面の
前後の端面に平面取り又はＲ面取りを設けた請求項１に
記載の走査光学系。
【請求項４】前記ケーシング又は前記シリンダレンズ
の何れか一方又は両方のレール面の間の領域に凸面域を
設け、該凸面域を接着面とする請求項１に記載の走査光
学系。
【請求項５】前記ケーシングと前記シリンダレンズの
少なくとも２本の前記第１のレール面の間の領域のギャ
ップを０．０２〜０．４０ｍｍとした請求項１に記載の
走査光学系。
【請求項６】前記シリンダレンズは複数のレンズから
成るハイブリットシリンダレンズとし、前記レンズ同士
の結合は副走査断面内でレンズの端部の一部で接触させ
て固定した請求項１に記載の走査光学系。
【請求項７】前記端部の接触は前記ケーシングから遠
い方の端部の接触位置と近い方の端部の接触位置とを非
対称とした請求項６に記載の走査光学系。
【請求項８】前記一方のシリンダレンズはガラス製と
し、他方のシリンダレンズは合成樹脂製とし、該合成樹
脂レンズに前記第１のレール面を形成した請求項６に記
載の走査光学系。
【請求項９】ケーシングに対し光軸方向に調整可能な
合成樹脂製から成るレンズを有する走査光学系におい
て、前記ケーシングに接触する前記レンズの接触部に前
記レンズの一部を構成する少なくとも２本の第１のレー
ル面を形成し、該第１のレール面に対向した前記ケーシ
ングの接触部に第２のレール面を設けたことを特徴とす
る走査光学系。
【請求項１０】複数のレンズにより構成されるハイブ
リットレンズをケーシングに接着剤を介して固定した走
査光学系において、前記ハイブリットレンズの一部を構
成するレンズと前記ケーシングの間に略光軸方向に伸び
る第１の間隙を設け、前記ハイブリットレンズを構成す
るレンズの接合部近傍にレンズの母線方向と略垂直な方
向に伸びる第２の間隙を設け、前記第１の間隙と前記第
２の間隙を連通させてエアーの流通を可能にしたことを
特徴とする走査光学系。
【請求項１１】請求項１〜１０に記載の走査光学系を
有するレーザプリンタ。