JP4350243B2 - レンズ保持装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真記録装置におけるレーザスキャンユニット（以下ＬＳＵという）に用いるのに好適なレンズ保持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＬＳＵにおいて、画信号に応じて光変調された光束（レーザビーム）を照射する半導体レーザ等の画信号出力部の前に、出力された光束をほぼ平行な光束に変換するコリメータレンズが配置されている。このコリメータレンズは薄い円形のもので、レンズ保持部材に形成しているＶ字型の溝上に置かれ、接着剤と上から押さえるばねにより固定されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、製造工程においてコリメータレンズの光軸方向の位置調整をする時、その扱いが困難であるという問題があった。すなわち、コリメータレンズは比較的薄く形成されているため、Ｖ字型の溝上に乗せて移動させる際にすぐに倒れてしまうという問題があった。そこで、この問題を解決するために、鏡筒といわれる金属製の筒にコリメータレンズを保持させ、鏡筒ごとずらしながら位置調整をするということが行われている。しかし、この構成では、鏡筒にコリメータレンズを取り付ける作業を必要とし、更に、鏡筒を必要とするため、コストアップになるという問題があった。
【０００４】
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、コリメータレンズのような円形のレンズを、鏡筒を用いることなく容易に取り付け且つ位置調整を行うことの可能なレンズ保持装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した従来の問題点を解決するため、レンズ保持装置に、円形のレンズを収容する円柱状の且つレンズの厚みよりも長いレンズ収容溝を形成し、更に、そのレンズ収容溝の軸線方向の一部にレンズの直径にほぼ等しい幅のレンズ挿入用開口を、他の部分にレンズの直径より小さい幅のレンズ拘束用開口を形成するという構成としたものである。この構成により、レンズをレンズ挿入用開口を通してレンズ収容溝に挿入し、次いで、そのレンズ収容溝内で軸線方向に即ちレンズの光軸方向に移動させることで、レンズの位置調整を行うことができ、その際、レンズは円柱状のレンズ収容溝内に保持されているので倒れることがなく、また、レンズ拘束用開口はレンズの外径より小さいのでレンズが飛び出すこともなく、レンズの装着及び位置調整作業を容易に行うことができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態によるレンズ保持装置は、コリメータレンズ等の円形のレンズを軸線方向に移動可能に収容する円柱状の且つレンズの厚みよりも長いレンズ収容溝を形成すると共にそのレンズ収容溝の軸線方向の一部にレンズの直径にほぼ等しい幅のレンズ挿入用開口を、他の部分にレンズの直径より小さい幅のレンズ拘束用開口を設けるという構成としたものであり、この構成により、レンズをレンズ挿入用開口を通してレンズ収容溝に挿入し、次いで、そのレンズ収容溝内でレンズの光軸方向に移動させてレンズの位置調整を行うことができ、レンズの装着及び位置調整作業を容易に行うことができる。
【０００７】
本発明の他の実施の形態は、上記したレンズ保持装置におけるレンズ拘束用開口に、接着剤を流し込むための溝を形成するという構成としたものである。この構成により、レンズをレンズ収容溝内で所定位置に位置決めした後、前記溝を通して接着剤を流し込むことでその接着剤でレンズを固定することができ、レンズの固定作業を容易に行うことができる。
【０００８】
本発明の更に他の実施の形態は、上記した構成のレンズ保持装置において、更に、前記レンズ収容溝の一端に隣接した位置にスリット板装着部を形成するという構成としたものである。この構成により、光束を絞るためのスリット板をレンズ保持装置に保持させることができ、装置構成をコンパクトにできる。
【０００９】
本発明の更に他の実施の形態は、上記したレンズ保持装置を、ＢＭＣ（バルクモジュラスコンパウンド）材の成形により作るという構成としたものである。ＢＭＣ材の採用により、レンズ保持装置が優れた耐熱性を発揮し、使用中に加わる熱によって変形したり、劣化したりすることを防止できる。
本発明の更に他の実施の形態は、上記したレンズ保持装置を、記録装置に備える構成としたものである。この構成により、レンズの装着及び位置調整作業を容易に行うことができる記録装置を実現することができる。
【００１０】
以下、図面に示す本発明の好適な実施例を説明する。図１は本発明の一実施例によるレンズ保持装置を用いたＬＳＵを備えたレーザプリンタの概略構成を示す概略断面図であり、１は、収容した記録紙２を１枚ずつ繰り出す給紙部、３は、ドラム形態の感光体４とその表面に形成される静電潜像をトナーで現像する現像装置等を備え、その感光体４の表面にトナー画像を形成するトナー画像形成部、５は、感光体４の表面（被走査面）を画信号に応じて光変調された光束で走査して画信号に応じた静電潜像を形成するＬＳＵ、６は感光体４のトナー画像を記録紙２に転写させる転写部、７は記録紙２にトナー画像を定着する定着部、８は記録済の記録紙２を排出する排出ローラ、９はＬＳＵ５の上方に位置し、記録紙を排出する排出経路を構成する本体カバーである。このレーザプリンタでは、ＬＳＵ５が感光体４の表面を光束で走査して画信号に応じた静電潜像を形成し、トナー画像形成部３の現像装置が感光体４の表面にトナーを供給してトナー画像を形成し、そのトナー画像が給紙部１から繰り出された記録紙２に転写され、その後、定着部７で定着されることにより、画像記録が行われる。
【００１１】
次に、このレーザプリンタに用いているＬＳＵ５を説明する。図２は図１に示すレーザプリンタにおけるＬＳＵ５を、本体カバー９の上方から見て且つ本体カバー９の一部を破断して示す概略平面図、図３はそのＬＳＵ５の概略平面図である。図１〜図３において、１１はＬＳＵ５のフレーム、１１ａはその底面、１２はそのフレーム１１の一端に設けられた基板であり、画信号に応じて光変調した光束（レーザビーム）を出力する半導体レーザ等を備えた画信号出力部１３と、記録走査開始に関する信号を検出するＢＤセンサー即ち画信号入力検出部１４とを互いに近接させて取り付けている。このように画信号入力検出部１４を、画信号出力部１３を取り付けた基板１２に直接取り付ける構成としたことで、画信号入力検出部１４の取り付けをきわめて簡単とし、省スペースを図っている。また、この画信号出力部１３と画信号入力検出部１４とは基板１２に対してそれぞれの光軸をほぼ直角にして取り付けられており、基板１２に対して簡単な構造で容易に取り付けることができる。
【００１２】
１５は、画信号出力部１３の前に配置されたレンズ保持装置であり、画信号出力部１３からの光束をほぼ平行な光束に変換するコリメータレンズ１６と光束を絞るためのスリット板１７を保持している。このレンズ保持装置１５の構造については後述する。２０は、ほぼ平行な光束を副走査方向に収束させ、後述する光偏向手段２１の偏向面に線像として結像させるシリンドリカルレンズ、２１はシリンドリカルレンズ２０を通して照射される光束を、感光体の表面を走査させるように偏向反射する光偏向手段であり、この実施例では、モータユニット２２に回転するように保持されたポリゴンミラーが用いられている。２３は、ポリゴンミラー２１で偏向反射した光束を被走査面（感光体４の表面）に結像させるｆθ補正レンズ、２４、２５はｆθ補正レンズ２３からの光束を感光体４に入射させるように方向変換する第一ミラー、第二ミラーである。なお、ここでは光束を被走査面に結像させる補正レンズとして、１枚のｆθ補正レンズ２３を用いているが、この代わりに前後に配置される２枚のｆθ補正レンズを用いても良い。１枚のｆθ補正レンズ２３を用いると、ｆθ補正レンズの占める面積を小さくして、ＬＳＵ５の小型化を図ることができる。このｆθ補正レンズ２３としては、光束を被走査面に結像させうるものを適宜、使用可能であり、図面では、一方の面を自由曲面２３ａとし、反対面を非球面２３ｂとしたものを用いている。
【００１３】
ポリゴンミラー２１は、光束を、光路２７ａ、２７ｂではさまれた感光体４に対する有効走査範囲に偏向させるのみならず、その有効走査範囲の一方の外側の光路２７ｓにも向けることができる構成となっている。この光路２７ｓは、記録走査開始に関する信号を検出するために使用されるものであり、この光路２７ｓ上で且つｆθ補正レンズ２３の下流に画信号入力検出用レンズ（以下ＢＤレンズという）２９が配置され、光束を画信号入力検出部１４に向けて屈曲させ且つその上に結像させている。なお、図３において、２７ｃはポリゴンミラー２１の偏向点を通り、被走査面（感光体表面）に直角な中心光軸である。
【００１４】
図３から良く分かるように、画信号出力部１３と画信号入力検出部１４を備えた基板１２は、ｆθ補正レンズ２３の一端近傍に配置されており、画信号出力部１３は、光束をｆθ補正レンズ２３の端部をかすめるようにしてポリゴンミラー２１に照射する位置に配置されている。すなわち、画信号出力部１３からポリゴンミラー２１に到る光束の光路２７はｆθ補正レンズ２３の端部近傍を通り、中心光軸２７ｃに鋭角で傾斜しており、基板１２も中心光軸２７ｃに対して傾斜した状態で配置されている。このように、基板１２及びそれに設けた画信号出力部１３をｆθ補正レンズ２３の一端近傍に傾斜して配置したことにより、これを従来例のようにポリゴンミラーの真横に配置した場合に比べて、ＬＳＵ５をコンパクトとすることができ、しかも、その基板１２に画信号入力検出部１４も配置したことでＬＳＵ５を一層小型化している。
【００１５】
次に、画信号出力部１３の前に配置しているレンズ保持装置１５を説明する。図４はコリメータレンズ１６及びスリット板１７を取り付けた状態のレンズ保持装置１５を示すもので、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略端面図、（ｃ）は概略断面図である。また、図５はレンズ保持装置１５のみを示すもので、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略端面図、（ｃ）は概略断面図、（ｄ）は（ｂ）とは反対側の概略端面図である。レンズ保持装置１５は樹脂の成形によって一体構造に作られている。使用する樹脂としては、特に限定するものではないが、耐熱性に優れたＢＭＣ（バルクモジュラスコンパウンド）材を用いることが、熱変形が生じにくいので好ましい。このレンズ保持装置１５はそのほぼ中央部に、円形のコリメータレンズ１６を光軸方向に移動可能に収容する円柱状の且つレンズ厚みよりも長いレンズ収容溝３１を備えている。このレンズ収容溝３１の上面は全長に渡って開口しているが、その開口の幅は場所によって異なっている。すなわち、レンズ収容溝３１の軸線方向の一部にはコリメータレンズ１６の直径に等しい幅のレンズ挿入用開口３２が形成され、他の部分にはコリメータレンズ１６の直径より小さい幅のレンズ拘束用開口３３が形成されている。更に、レンズ拘束用開口３３の一方の側縁には、接着剤を流し込むための溝３４が形成されている。また、レンズ収容溝３１の一端に隣接した位置にスリット板装着部３５が形成されている。更に、このレンズ保持装置１５には、位置決め用の穴３６、ねじ止め用の穴３７等も形成されている。
【００１６】
上記構成のレンズ保持装置１５にコリメータレンズ１６を装着して光軸方向の位置調整を行うには、図５（ｄ）に示すように、コリメータレンズ１６をレンズ挿入用開口３２の上方から矢印で示す方向に挿入してレンズ収容溝３１に入れ、次いで、そのコリメータレンズ１６を、図４（ａ）に示すように、レンズ収容溝３１内で軸線方向に即ちコリメータレンズ１６の光軸方向に移動させ、レンズ拘束用開口３３の下側の所望位置に移動させればよい。この操作の際、コリメータレンズ１６はレンズ拘束用開口３３の下の円柱状のレンズ収容溝３１内を移動させられるため、倒れることがない。また、レンズ収容溝３１の上面はレンズ挿入用開口３２及びレンズ拘束用開口３３によって開口しているため、コリメータレンズ１６を移動させるための適当な治具をこの開口から差し込んでコリメータレンズ１６を容易に移動させることができる。コリメータレンズ１６をレンズ収容溝３１内で所望位置に移動させた後は、溝３４から接着剤を流し込む。これにより、コリメータレンズ１６がレンズ保持部材１５の所定位置に固定される。以上のようにして簡単な操作でコリメータレンズ１６の装着及び位置決めを行うことができる。
【００１７】
レンズ保持装置１５にコリメータレンズ１６を取り付けた後は、スリット板装着部３５に光束を絞るためのスリット板１７を装着し、そのレンズ保持装置１５を、図３に示すようにＬＳＵ５のフレーム１１の底面１１ａに、位置決め穴３６で位置決めし且つねじ止め穴３７を利用して固定する。これにより、レンズ１６を画信号出力部１３の前の所定位置に容易に取り付けることができる。
【００１８】
図３において、前記したように光路２７ｓにはＢＤレンズ２９が配置されている。図６はこのＢＤレンズ２９を示すもので、（ａ）はＢＤレンズ２９を入力面側から見た概略側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視概略断面図、（ｃ）はＢＤレンズ２９を出力面側から見た概略側面図、（ｄ）は（ｂ）のＢ−Ｂ矢視概略断面図である。また、図７はＢＤレンズ２９をＬＳＵ５のフレーム１１の底面１１ａに取り付けた状態を示す概略断面図である。ＢＤレンズ２９は、樹脂の成形によって一体構造に形成されたもので、レンズ部４０とその下端に形成された取付用の係止爪４１を備えており、その係止爪４１をＬＳＵ５のフレーム１１の底面１１ａに形成した穴に挿入することで固定される構成となっている。この構成により、ＢＤレンズ２９の取り付けを極めて容易に行うことができる。レンズ部４０の入力面４０ａは図６（ｄ）及び図３に示すように、水平断面において、ｆθ補正レンズ２３からの光束を屈曲させて基板１２上の画信号入力検出部１４に向けることができるよう湾曲面となっている。更に、その入力面４０ａは図６（ｂ）及び図７に示すように、垂直断面において、フレーム１１の底面１１ａに対して少し傾斜しており、フレーム１１の底面１１ａに平行に入射する光束を下方に傾斜させて出力させている。図３においてポリゴンミラー２１は光束をフレーム１１の底面１１ａに平行な面内で偏向、移動させているので、図７に示すように、フレーム１１の底面１１ａに対して傾斜した入力面４０ａは、光偏向手段（ポリゴンミラー）で偏向反射した光束が移動する面に対して傾斜していることとなり、ＢＤレンズ２９を通過した光束はこの面から離れる方向に進行する。この構成により、ＢＤレンズ２９を透過した光束が、第一ミラー２４、第二ミラー２５を介して感光体４に入力することがなく、迷光による画像のノイズを防止して画質を向上できる。
【００１９】
一方、ＢＤレンズ２９のレンズ部４０の出力面４０ｂは、入射した光束を収束させて画信号入力検出部１４に入射させることができるよう、垂直断面において凸曲面となっている。これにより、画信号入力検出部１４はＢＤレンズ２９を介して入射する信号を確実に安定して検出できる。
なお、図８（ａ）に示すように、レンズ部４０の突部４０ｃの存在により光束は入力面４０ａに入射することができない場合がある。このため、図８（ｂ）に示すように入力面４０ａに対して入射される光束はあらゆる角度からでも入射することができるよう突部４０ｃを削除した形状にする。この形状により、より安定した検出を行うことができる。
【００２０】
次に、上記構成のＬＳＵ５による走査動作を簡単に説明する。図２、図３において、画信号出力部１３から照射された光束は、コリメータレンズ１６、スリット板１７、シリンドリカルレンズ２１を経てポリゴンミラー２１に入射し、ポリゴンミラー２１はその光束を偏向反射させ、ｆθ補正レンズ２３、第一ミラー２４、第二ミラー２５を介して感光体４に入射させ、感光体４の表面を走査させる。各走査時において、画像記録に先立って画信号の始まりを示す信号が出力され、その信号はＢＤレンズ２９を介して画信号入力検出部１４に入力され、画信号入力検出部１４がその信号を検出し、この検出信号に基づいて、画信号が出力され、所定の画像記録が行われる。
【００２１】
以上に本発明の実施例として、コリメータレンズを保持するレンズ保持装置１５を説明したが、本発明のレンズ保持装置は、コリメータレンズの保持のみに限らず、他の用途の円形のレンズを保持するために使用してもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明は、レンズ保持装置に、円形のレンズを収容する円柱状の且つレンズの厚みよりも長いレンズ収容溝を形成し、更に、そのレンズ収容溝の軸線方向の一部にレンズの直径にほぼ等しい幅のレンズ挿入用開口を、他の部分にレンズの直径より小さい幅のレンズ拘束用開口を形成するという構成としたことにより、レンズをレンズ挿入用開口を通してレンズ収容溝に挿入し、次いで、そのレンズ収容溝内で軸線方向に即ちレンズの光軸方向に移動させることで、レンズの位置調整を行うことができ、レンズの装着及び位置調整作業を容易に行うことができるという効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるレンズ保持装置を用いたＬＳＵを備えたレーザプリンタの概略断面図
【図２】図１のレーザプリンタにおけるＬＳＵ５を、本体カバー９の上方から見た部分断面概略平面図
【図３】ＬＳＵ５の概略平面図
【図４】（ａ）はコリメータレンズ及びスリット板を取り付けたレンズ保持装置の概略平面図
（ｂ）はその概略端面図
（ｃ）はその概略断面図
【図５】（ａ）はレンズ保持装置の概略平面図
（ｂ）はその概略端面図
（ｃ）はその概略断面図
（ｄ）は（ｂ）とは反対側の概略端面図
【図６】（ａ）はＢＤレンズを入力面側から見た概略側面図
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視概略断面図
（ｃ）はＢＤレンズを出力面側から見た概略側面図
（ｄ）は（ｂ）のＢ−Ｂ矢視概略断面図
【図７】ＢＤレンズをＬＳＵのフレームに取り付けた状態を示す概略断面図
【図８】（ａ）はＢＤレンズが光束を入射した際における不具合を示す概略断面図
（ｂ）はＢＤレンズにおける別の形状を示すための概略断面図
【符号の説明】
１ 給紙部
２ 記録紙
３ トナー画像形成部
４ 感光体
５ レーザスキャンユニット（ＬＳＵ）
６ 転写部
７ 定着部
１１ フレーム
１２ 基板
１３ 画信号出力部
１４ 画信号入力検出部（ＢＤセンサー）
１５ レンズ保持部材
１６ コリメータレンズ
１７ スリット板
２０ シリンドリカルレンズ
２１ ポリゴンミラー（光偏向手段）
２３ ｆθ補正レンズ
２９ ＢＤレンズ（画信号入力検出用レンズ）
３１ レンズ収容溝
３２ レンズ挿入用開口
３３ レンズ拘束用開口
３４ 溝
３５ スリット板装着部
４０ レンズ部
４０ａ 入力面
４０ｂ 出力面
４１ 係止爪

Claims (5)

1. 円形のレンズを軸線方向に移動可能に収容する円柱状の且つレンズの厚みよりも長いレンズ収容溝を備え、そのレンズ収容溝の軸線方向の一部に前記レンズの直径にほぼ等しい幅のレンズ挿入用開口を、他の部分に前記レンズの直径より小さい幅のレンズ拘束用開口を有していることを特徴とするレンズ保持装置。
2. レンズ拘束用開口に接着剤を流し込むための溝を形成していることを特徴とする請求項１記載のレンズ保持装置。
3. レンズ収容溝の一端に隣接した位置にスリット板装着部を形成していることを特徴とする請求項１又は２記載のレンズ保持装置。
4. 全体がＢＭＣ材の成形により作られていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のレンズ保持装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載のレンズ保持装置を備える記録装置。

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