JP4792938B2 - レーザ走査光学装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ走査光学装置、特に、電子写真法による複写機やプリンタなどの画像形成装置に組み込まれ、感光体上に静電潜像を形成するためのレーザ走査光学装置に関する。

従来、複写機やプリンタなどの画像形成装置において、感光体上に静電潜像を形成するためのレーザ走査光学装置はレンズなど長尺状の光学素子を備えており、これらの光学素子はハウジングなどの基台に感光体面上での走査ラインの副走査方向の湾曲（以下、ボウと記す）や像面湾曲などを補正した状態で位置精度よく固定される必要がある。

従来では、例えば、図１７に示すように、基台１００上に設けた固定突部１０１とばね片１０５との間に走査レンズ１１０を挟み込み、レンズ１１０を固定突部１０１に設けたねじ１０２の出し入れにより変形させてボウを補正するようにしたレーザ走査光学装置が実用に供されていた。

また、特許文献１には、図１８に示すように、走査レンズ１１０の両端部の２箇所及び中央部の光軸Ｐを跨ぐ２箇所において基台１００の表面と突部１０７，１０７の上面との間を接着剤１１５にて固定したレーザ走査光学装置が記載されている。

しかしながら、図１７に示した装置では、走査レンズ１１０を基台１００に保持した状態でのボウの補正が可能であるが、ばね片１０５やそれを基台１００に固定するためのねじ１０６などの部品が必要となり、部品点数が増加するという問題点を有していた。

また、図１８に示した装置では、光軸Ｐに直交する面内での平行移動、回転移動による調整を施した後での接着固定が可能であり、かつ、部品点数の増加を抑えることが可能である。しかし、走査レンズ１１０の中央部分の接着面積がどうしても小さくなるとともに、接着面がボウの補正のためにレンズ１１０を変形（矯正）させる矢印Ａ，Ａ’方向と平行であるため、変形で生じる剪断応力に対するクリープ強度が不足し、レンズ１１０の変形（矯正）状態を維持できないという問題点を有していた。
特開２００３−２２２８１４号公報

そこで、本発明の目的は、光学素子を基台に接着固定するにも拘わらず光学性能の補正のために生じる応力に充分に耐えることができ、光学素子の矯正状態を維持できるレーザ走査光学装置を提供することにある。

以上の目的を達成するため、本発明は、長尺状の光学素子を基台に固定したレーザ走査光学装置において、少なくとも前記光学素子の両端部２箇所とほぼ中央部１箇所を前記基台又は前記基台に設けられた突部に対する接着固定部とし、前記光学素子は接着固定に際して押圧力により変形を加えられており、前記接着固定部のうち、前記押圧力が作用する方向と一致する方向の法線を有する前記光学素子の面の少なくとも一方における接着固定部は、対向する前記突部の面と接着固定されていることを特徴とする。そして、第１の形態では、前記突部の面と接着固定されている前記接着固定部のうちの少なくとも１箇所において前記光学素子と前記突部との間にギャップが設けられ、前記ギャップにはスペーサが介在されており、前記光学素子への押圧力による変形に伴う前記ギャップの変化に応じて前記スペーサの厚みが調整されている。また、第２の形態では、前記突部の面と接着固定されている前記接着固定部のうちの少なくとも１箇所において前記突部は弾性変形しない部分と弾性変形可能な部分とを有し、弾性変形しない部分と弾性変形可能な部分との間隔が調整可能であり、前記弾性変形可能な部分と前記光学素子とが接着固定されており、前記間隔の調整によって前記光学素子を変形させる押圧力が付与されている。

本発明に係るレーザ走査光学装置においては、光学素子に押圧力を作用させて光学性能を補正し、その押圧方向が作用する方向と一致する方向の法線を有する光学素子の面の少なくとも一方における接着固定部は、対向する突部の面と接着固定したため、レンズに残存する応力（変形復元力）が接着剤の厚み方向に作用し、応力に対しては十分なクリープ強度が確保され、光学素子の変形（矯正）状態を維持することができる。

本発明に係るレーザ走査光学装置にあっては、前記突部と接着固定されている前記接着固定部のうちの少なくとも１箇所において前記光学素子と前記突部との間にギャップが設けられ、光学素子への押圧力による変形に伴うギャップの変化に応じて接着剤量が調整されていてもよい。光学素子の変形（矯正）状態に応じてギャップが変化するが、接着剤量をギャップの変化に応じて調整することによって接着面積が一定化して接着強度が安定化し、固化した接着剤がギャップを維持するスペーサとして機能し、光学素子の変形（矯正）状態の維持がより確実なものとなる。

本発明に係るレーザ走査光学装置においては、前記突部の面と接着固定されている前記接着固定部のうちの少なくとも１箇所において光学素子と突部との間にギャップが設けられ、該ギャップにはスペーサが介在されており、光学素子への押圧力による変形に伴うギャップの変化に応じてスペーサの厚みが調整されているため、光学素子の変形（矯正）によるギャップの変化に応じてスペーサを介在しその厚みを調整することで、接着剤だけでは不足するギャップの維持力を補強することができる。

さらに、前記突部の面と接着固定されている前記接着固定部のうちの少なくとも１箇所において突部は弾性変形しない部分と弾性変形可能な部分とを有し、弾性変形しない部分と弾性変形可能な部分との間隔が調整可能であり、弾性変形可能な部分と光学素子とが接着固定されており、前記間隔の調整によって光学素子を変形させる押圧力が付与されているため、弾性変形可能な部分で光学素子を接着固定し、弾性変形可能な部分を光学素子とともに変形（矯正）させるため、一定量の接着剤で固定することができ、また、接着固定後に光学性能の調整を行うことが可能となる。

以下、本発明に係るレーザ走査光学装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。なお、以下に示す第１〜第１２実施例においては同じ部材には同じ符号を付し、重複した説明は省略する。

（レーザ走査光学装置の概略構成、図１参照）
図１に本発明に係るレーザ走査光学装置の概略構成を示す。このレーザ走査光学装置１は、レーザダイオード２から放射されたレーザビームをコリメータレンズやシリンダレンズからなる第１光学系３でポリゴンミラー４の反射面に集光し、該ポリゴンミラー４の回転に基づいてレーザビームを主走査方向Ｙに等角速度で偏向し、さらに収差補正機能を有するレンズ６，７などからなる第２光学系５で結像／走査し、防塵ガラス８を介して矢印方向Ｘに回転駆動される感光体ドラム１０上を主走査方向Ｙに走査露光する。

電子写真法による画像の形成に際して使用されるこの種のレーザ走査光学装置１の各光学素子の構成や動作は周知であり、詳細な説明は省略する。

（第１実施例、図２参照）
第１実施例において、図２に示すように、レーザ走査光学装置のハウジングの一部を構成する基台２０にはビーム透過用のスリット２１が形成されており、該スリット２１に沿って長尺のレンズ７が設けられている。レンズ７は両端部と中央部の一側面にて接着剤３１を介して基台２０の表面及び剛性を有する突部２２の一面に接着固定されている。レンズ７はスリット２１を通過したビームが透過し、その光軸を符号Ｐで示す。

レンズ７は、図２（Ｂ）に示すように、矢印Ａ方向に押圧力を加えてボウを補正された変形（矯正）状態にある。この場合、レンズ７の中央部一側面は変形を加えた方向の突部２２に接着剤３１を介して固定されている。基台２０にはスリット２１の中央部に対向する一対の突部２２，２３が設けられており、レンズ７に矢印Ａ方向の押圧力を加えてボウを補正した場合には、変形を加えた方向のレンズ７の一側面と突部２２の一面との間に接着剤３１を充填して固定する。ボウの補正にはレンズ７に対して矢印Ａ’方向に押圧力を加える場合もあり、この場合には、レンズ７の一側面と突部２３の一面との間に接着剤を充填して固定する。

レンズ７はボウ補正のために加えた押圧力とは逆方向の応力が残存した状態で接着剤３１にて固定され、元に戻ろうとする力が発生する。接着剤３１はこの復元力に対して直交するレンズ７の一側面と突部２２の一面との間に厚みを持って介在されている。従って、応力（復元力）は接着剤３１に対して圧縮方向に作用し、接着剤３１は応力に対して十分なクリープ強度を有し、レンズ７の変形（矯正）状態を維持することができる。

また、レンズ７への押圧力による変形に伴ってレンズ７の一側面と突部２２の一面との間のギャップが変化する。このギャップの変化に応じて接着面が一定面積となるように接着剤３１の量が調整される。接着剤量をギャップの変化に応じて調整し、接着面積を一定化することにより接着強度が安定化する。そして、固化した接着剤３１がギャップを維持するスペーサとして機能し、レンズ７の変形（矯正）状態の維持がより確実なものとなる。

本第１実施例の如くレンズ７の内部に応力を残してボウを補正した状態で基台２０上に接着固定する方法として以下の手順１，２を採用することができる。この手順１，２は以下に説明する第２〜第１２実施例においても基本的に同様である。

手順１
（１）レンズ７を図示しない治具で保持する。
（２）レンズ７の両端を基台２０の表面に押し当てて光軸Ｐと直交する面内での位置調整を行う。
（３）治具によってレンズ７の中央部に矢印Ａ方向又は矢印Ａ’方向の押圧力を加えて曲線状に変形させ、ボウを補正する。
（４）前記補正の後、接着剤３１にてレンズ７の両端部及び中央部を基台２０に固定する。

手順２
（１）レンズ７を図示しない治具で保持する。
（２）レンズ７の両端部を基台２０の表面に押し当てて光軸Ｐと直交する面内で位置調整を行う。
（３）レンズ７の両端部を接着剤にて基台２０に固定する。
（４）治具によってレンズ７の中央部に矢印Ａ方向又は矢印Ａ’方向の押圧力を加えて曲線状に変形させ、ボウを補正する。
（５）前記補正の後、レンズ７の中央部を接着剤３１にて突部２２又は２３に固定する。

なお、押圧力の加わり方から見れば手順１が理想的である。一方、手順２は、押圧力を加える矯正時に既にレンズ７の両端部が基台２０に固定されているため、矯正を容易に行うことができる。

また、レンズ７を光軸Ｐを直交する面内で位置調整したり、押圧力を作用させてボウを補正するには、装置の動作状態とほぼ同じ条件にて実際にビームをレンズ７に入射させ、結像状態を確認しつつ調整してもよい。あるいは、レンズ７などの誤差を予め測定しておき、測定値に基づいて調整してもよい。

ここで、第１実施例における材料の一例を挙げると、基台２０にはポリカーボネート系の樹脂材料が用いられ、レンズ７にはポリオレフィン系の樹脂材料が用いられる。また、接着剤３１については、アクリル系紫外線硬化型接着剤が用いられる。なお、本発明はこれらの材料に限定するものではなく、基台２０は金属材であってもよく、レンズ７はガラス製であってもよい。

接着剤３１に関しては、レンズ７に接する接着面積（数ｍｍ²〜数十ｍｍ²）に対して小さな断面積（数ｍｍ²以下）で接着した場合、残留応力の作用方向に対して引張・圧縮に対する強度の安定性が高く、クリープ特性に優れている材料を選択することが好ましい。

図３は前記第１実施例の変形例を示し、レンズ７の中央部両面を一対の突部２２，２３に接着剤３１を介して固定したものである。

（第２実施例、図４参照）
前記第１実施例では、レンズ７の両端部をボウ補正時の押圧方向から見て剪断方向に相当する面で基台２０に接着固定している。これに対して、本第２実施例では、図４に示すように、基台２０上に中央部の突部２２に対向する側に一対の突部２４，２４を設け、該突部２４，２４の一面に接着剤３１にてレンズ７の両端部一側面を固定したものである。レンズ７の中央部に関しては第１実施例と同様の構成で接着固定されている。

本第２実施例では、前記第１実施例と同様の作用効果を奏し、加えて、レンズ７の両端部においてもレンズ７の矯正変形によって生じる応力が接着剤３１には引張・圧縮方向に作用するため、第１実施例よりもクリープの影響を抑えることが可能になる。また、第１実施例ではレンズ７の両端部が基台２０の表面で規制されていたが、本第２実施例では基台２０の表面で規制してもよく、あるいは、規制しなくてもよく、レンズ７の配置の自由度を高めて調整することができる。

（第３実施例、図５参照）
第３実施例は、図５に示すように、レンズ７の両端部を固定する一対の突部２５，２５を中央部の突部２２と同じ側に設けたものであり、他の構成は前記第２実施例と同様である。従って、その作用効果も第２実施例と同様である。

図６は前記第３実施例の変形例を示し、第３実施例で示した突部２２，２５，２５を一体物である突条２６としたものである。基台２０の形状がシンプルとなって強度が向上し、レンズ７からの応力に対する安定性が高まる。

（第４〜第６実施例、図７〜図９参照）
第４〜第６実施例は、それぞれ、図７〜図９に示すように、突部２２とレンズ７の中央部一側面との間のギャップに薄板状のスペーサ３５を介在させ、接着剤３１にて固定したものである。スペーサ３５を介在させる以外の構成は、図７に示す第４実施例は前記第１実施例と同じであり、図８に示す第５実施例は前記第２実施例と同じであり、突部２４とレンズ７の両端部一側面との間のギャップにもスペーサ３５が介在されている。図９に示す第６実施例は前記第３実施例の変形例と同様である。

スペーサ３５は、薄い樹脂シートからなるもので、レンズ７のボウ補正に対応する変形量に応じてギャップに埋め込まれるように枚数を選択して介在される。ギャップに接着剤３１のみが介在されていると、接着剤３１の弾性変形によってレンズ７の矯正状態がずれてしまうおそれがある。それゆえ、レンズ７の変形（矯正）によるギャップの量に応じてスペーサ３５をギャップが埋まるように介在させることで、接着剤３１だけでは不足するギャップの維持力を補強することができる。

スペーサ３５としては、接着剤３１との相性のよい樹脂を使用することが好ましいが、必ずしもそうである必要はない。接着剤３１に紫外線硬化型のものを使用する場合には、スペーサ３５に紫外線透過性の良好な材料（例えば、透明樹脂など）を使用すれば、紫外線が接着剤３１の奥部まで透過し、接着剤３１に未硬化部分を生じることを防止することができる。

（第７実施例、図１０参照）
第７実施例は、図１０に示すように、基本的には前記第１実施例と同様の構成を備えたもので、突部２２にねじ２７を螺着し、ねじ２７を出し入れすることでレンズ７に押圧力を作用させ、ボウを補正するようにしている。ボウの補正後、レンズ７の一側面と突部２２の一面との間には接着剤３１が充填される。

本第７実施例では、ねじ２７にてボウを補正することで微妙な補正を容易に行うことができる。また、前記手順２で説明したように、先にレンズ７の両端部を基台２０に接着固定しておけば、レンズ７のボウ補正はねじ２７のみで行うことができ、特別な治具は不要になる。なお、第７実施例は第１実施例のみならず第２及び第３実施例に対しても適用することができる。

（第８実施例、図１１参照）
第８実施例は、図１１に示すように、基台２０に弾性変形しない突部３６と弾性変形可能な突部３７とを設け、突部３６に螺着したねじ３８が突部３７に当接し、ねじ３８の出し入れによって突部３６，３７の間隔を調整可能としたものである。レンズ７の両端部は前記第１実施例と同様に接着剤３１にて基台２０上に固定されており、レンズ７の中央部は弾性変形可能な突部３７に接着剤３１にて固定されている。

ボウ補正は、ねじ３８を突部３６に対して出し入れし、突部３７を撓ませて押圧力をレンズ７の中央部に作用させることで行われる。予め、突部３７の一面とレンズ７の中央部一側面とを接着剤３１で固定しておき、その後、ねじ３８を出し入れしてボウ補正を行う。この場合に、補正量に拘わらず接着剤３１の厚さは一定になる。補正量に伴って接着剤３１の厚さが異なると、レンズ７の特性にばらつきが生じるおそれがある。本第８実施例では補正量に拘わらず接着剤３１の厚さを一定にできるため、レンズ７の特性のばらつきを抑えることができる。また、接着固定後にボウ補正を行うことも可能である。なお、第８実施例は第１実施例のみならず第２及び第３実施例に対しても適用できることは勿論である。

（第９実施例、図１２参照）
第９実施例は、図１２に示すように、前記第８実施例の構成に加えて、レンズ７の両端部においても、基台２０に弾性変形しない突部４１と弾性変形可能な突部４２とを設け、突部４１に螺着したねじ４３が突部４２に当接し、ねじ４３の出し入れによって突部４１，４２の間隔を調整可能としたものである。本第９実施例においては、レンズ７の変形（矯正）状態をより確実に維持することができる。

（第１０実施例、図１３参照）
第１０実施例は、図１３に示すように、基台５０に対してレンズ７を光軸Ｐが基台２０の表面と平行に位置するように設け、レンズ７に対して矢印Ｂ方向に押圧力を作用させることでレンズ７を変形させ、感光体面上での像面湾曲を補正するように構成したものである。

即ち、レンズ７の両端部は基台５０上に設けた突部５１，５１に接着剤３１にて固定され、レンズ７の中央部が矢印Ｂ方向への押圧力にて補正された後、レンズ７の中央部凸面側が基台５０上に設けた突部５２に接着剤３１にて固定される。本第１０実施例において、レンズ７は像面湾曲補正のために加えた押圧力に対する応力を残したまま接着剤３１にて固定され、元に戻ろうとする力（矢印Ｂ’方向）が発生する。接着剤３１はこの復元力に対して直交するレンズ７の一側面と突部５２の一面との間に介在されている。従って、応力（復元力）は接着剤３１に対して引張・圧縮方向に作用し、接着剤３１は応力に対して十分なクリープ強度を有し、レンズ７の変形（矯正）状態を維持することができる。

（第１１実施例、図１４参照）
第１１実施例は、図１４に示すように、突部２２，２３にレンズ７の裏面側を支持する突起部２２ａ，２３ａを設け、突起部２２ａ，２３ａにても接着剤３１でレンズ７の中央部裏面を固定可能としたものである。本第１１実施例において他の構成は前記第１実施例と同様である。なお、第１実施例以外の他の実施例に適用することも可能である。

図１４は突起部２２ａを設けた突部２２にてレンズ７の中央部一側面・裏面を接着剤３１を介して固定している。図１５は第１１実施例の変形例であって、レンズ７の中央部両側面・裏面を突起部２２ａ，２３ａを設けた一対の突部２２，２３にて接着剤３１を介して固定している。

（第１２実施例、図１６参照）
第１２実施例は、図１６に示すように、レンズ７の中央部を固定する構造は前記第１１実施例と同様であり、さらに、レンズ７の両端部をも裏面及び側面を接着剤３１を介して固定したもので、レンズ７の両端部側面は突部２５，２５の一面に充填された接着剤３１にて固定されている。

（他の実施例）
なお、本発明に係るレーザ走査光学装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。

例えば、基台２０，５０の構成、形状は任意であり、装置のハウジングと一体的であっても、別体に構成したもののいずれであってもよい。また、本発明は走査レンズ７以外にも長尺状の折返しミラーなどを変形させて光学性能を補正する構成に適用することもできる。

本発明に係るレーザ走査光学装置の一例を示す概略構成図である。 第１実施例の要部を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。 第１実施例の変形例を示す平面図である。 第２実施例の要部を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。 第３実施例の要部を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。 第３実施例の変形例を示す平面図である。 第４実施例の要部を示す平面図である。 第５実施例の要部を示す平面図である。 第６実施例の要部を示す平面図である。 第７実施例の要部を示す平面図である。 第８実施例の要部を示す平面図である。 第９実施例の要部を示す平面図である。 第１０実施例の要部を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。 第１１実施例の要部を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。 第１１実施例の変形例を示す平面図である。 第１２実施例の要部を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。 第１の従来例の要部を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。 第２の従来例の要部を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。

符号の説明

７…長尺状レンズ
２０，５０…基台
２２，２３，２４，２５…突部
２６…突条
２７，３８，４３…ねじ
３１…接着剤
３５…スペーサ
３６，３７，４１，４２，５１，５２…突部

Claims (3)

1. 長尺状の光学素子を基台に固定したレーザ走査光学装置において、
   少なくとも前記光学素子の両端部２箇所とほぼ中央部１箇所を前記基台又は前記基台に設けられた突部に対する接着固定部とし、
   前記光学素子は接着固定に際して押圧力により変形を加えられており、
   前記接着固定部のうち、前記押圧力が作用する方向と一致する方向の法線を有する前記光学素子の面の少なくとも一方における接着固定部は、対向する前記突部の面と接着固定されており、
   前記突部の面と接着固定されている前記接着固定部のうちの少なくとも１箇所において前記光学素子と前記突部との間にギャップが設けられ、
   前記ギャップにはスペーサが介在されており、
   前記光学素子への押圧力による変形に伴う前記ギャップの変化に応じて前記スペーサの厚みが調整されていること、
   を特徴とするレーザ走査光学装置。
2. 長尺状の光学素子を基台に固定したレーザ走査光学装置において、
   少なくとも前記光学素子の両端部２箇所とほぼ中央部１箇所を前記基台又は前記基台に設けられた突部に対する接着固定部とし、
   前記光学素子は接着固定に際して押圧力により変形を加えられており、
   前記接着固定部のうち、前記押圧力が作用する方向と一致する方向の法線を有する前記光学素子の面の少なくとも一方における接着固定部は、対向する前記突部の面と接着固定されており、
   前記突部の面と接着固定されている前記接着固定部のうちの少なくとも１箇所において前記突部は弾性変形しない部分と弾性変形可能な部分とを有し、弾性変形しない部分と弾性変形可能な部分との間隔が調整可能であり、
   前記弾性変形可能な部分と前記光学素子とが接着固定されており、
   前記間隔の調整によって前記光学素子を変形させる押圧力が付与されていること、
   を特徴とするレーザ走査光学装置。
3. 前記突部と接着固定されている前記接着固定部のうちの少なくとも１箇所において前記光学素子と前記突部との間にギャップが設けられ、
   前記光学素子への押圧力による変形に伴う前記ギャップの変化に応じて接着剤量が調整されていること、
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザ走査光学装置。

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