JPH10268221A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラスチック素子の光学ハウジングへ固定
（支持）において、製造上の困難性を伴うことなく確実
に位置決めできるようにするとともに、温度、湿度の変
化による長手方向の伸縮変位に係る不具合を回避できる
ようにする。 【解決手段】 プラスチック素子としてのｆθミラー１
０１は、ｆθミラー１０１のリブ１０３の高さ方向下面
の長手方向中央部における短手方向の端部（位置決め点
１）を受ける受け面としての位置決め面１０８と、長手
方向両端における短手方向の上記端部と反対側の端部
（位置決め点２，３）を受ける受け面としての位置決め
面１０６，１０７との３点で光学ハウジングに支持され
ており、中央の位置決め面１０８においてのみ接着固定
されている。また、位置決め面１０６，１０７に対応す
る上面側のみが板バネ１１１によって押圧保持されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル複写機、
及びレーザプリンタ等の光書き込み系に用いられる光走
査装置に関し、詳しくは、プラスチック光学素子の支持
技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、低コスト化、軽量化の面から光学
素子のプラスチック化が進んでいるが、プラスチック素
子は従来のガラスレンズ等のガラス製の光学素子に比
べ、樹脂特性による成型時の歪み等による形状精度の低
下や、温度、湿度による環境的・経時的変動が大きいた
め、これらの形状変化によっても結像性能を維持できる
ように、結像位置である感光体に比較的近い位置に配置
する構成となっている。具体的には、トロイダルレンズ
等のような長尺の光学素子への適用が多い。

【０００３】この種の長尺のプラスチック素子の光学ハ
ウジングへの固定（支持）方法としては、従来より、例
えば図７に示すような構造が知られている。長尺のプラ
スチック素子の一例としてのｆθミラー２０１の両端に
は長手方向に突出する耳部２０１ａ、２０１ｂが形成さ
れており、長手方向中央部の背面には中央部を支持する
ための凸部２０１ｃが形成されている。一方、光学ハウ
ジングには、走査平面と略直交する方向での位置決めを
行う受け面２０２，２０３、及び光軸方向での位置決め
を行う突き当て面２０４，２０５が形成されているとと
もに、凸部２０１ｃがスライド係合する中央支持片２０
７が形成されている。光学ハウジングヘの固定は、光学
ハウジングに固定された支柱２０８，２０９にネジ１０
で固定される押さえ部材２０６によってなされる。すな
わち、押さえ部材２０６の第１の板バネ部２０６ａにて
ｆθミラー２０１の上面より押圧して上記受け面２０
２，２０３にｆθミラー２０１の下面を当接させ、ま
た、第２の板バネ部２０６ｂにて耳部２０１ａ、２０１
ｂを上記突き当て面２０４，２０５に押圧して固定され
るようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術における受け面２０２，２０３と突き当て面２０
４，２０５とは互いに直交しているため、両者間に直角
度の誤差があると、上記押さえ部材２０６の第１の板バ
ネ部２０６ａと第２の板バネ部２０６ｂのうちいずれか
弾性力が強い方に対応する面にならって当接し、他方の
面からは浮いてしまうという現象が生じる。このため、
光学素子（ｆθミラー２０１）の姿勢が副走査方向に傾
いたり、あるいは長手方向両端で面の傾きに誤差がある
と光学素子を捩じる方向での応力が働き、光学素子を変
形させてしまってその光学性能を劣化させるという問題
があった。受け面２０２，２０３と突き当て面２０４，
２０５の直角度、及びｆθミラー２０１の下面と耳部２
０１ａ、２０１ｂとの直角度を高精度に出すことによっ
て上記問題を解消し得るが、光学素子の両端部でプラス
チック成型における寸法精度を均一に、すなわち、捩じ
りが生じないように出すことは実際的には非常に困難で
ある。

【０００５】特開平５−９３８３１号公報には、１本の
帯状の板バネを長尺レンズの両端部において長手方向に
直角な方向に沿わせ、その付勢力で光学ハウジングの位
置決め面に当接させる技術が開示されているが、光学ハ
ウジングの直交する位置決め面にバネ部材で押圧して位
置決めする構成には変わりがないため、上記と同様の問
題を依然として抱えているといえる。

【０００６】そこで、本発明は、製造上の困難性を伴う
ことなく光学ハウジングへの正確な位置決めを行えると
ともに、環境変化により光学素子の寸法変化が生じて
も、光学素子における姿勢変化や無理な応力の発生を防
止でき、画像品質の向上へ寄与し得る光走査装置の提供
を、その目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記従来技術の位置決め
は、長手方向の一端側で考えると、受け面２０２とこれ
に直交する突き当て面２０４の双方に位置決め機能を等
価的に持たせる方式であり、双方に密着したときに初め
て所定の位置決めがなされる構成であるから、それが故
に、押さえ部材の押圧力の偏りによる上記問題を生じる
ことになる。従って、受け面と突き当て面の双方の支持
機能に主従関係を持たせて一方の面で位置決め精度を確
立し、他方の面は単なる位置規制の機能を持つにすぎな
い構成とすれば、上記問題を製造上の困難性を伴うこと
なく解決できると予想される。これが、本発明の趣旨で
ある。具体的には、請求項１記載の発明では、レーザ光
源と、このレーザ光源から出射されたビームを偏向する
偏向器と、偏向されたビームを被走査面上に結像する長
尺のプラスチック素子を有する結像光学系とを備える光
走査装置において、上記長尺のプラスチック素子は、そ
の高さ方向下面側において、長手方向中央部における短
手方向の端部（位置決め点１）と、長手方向両端におけ
る短手方向の上記端部と反対側の端部（位置決め点２，
３）の３点で支持され、位置決め点１でのみ固定される
とともに、位置決め点２，３では高さ方向上面側から該
位置決め点２，３へ向けて弾性的に付勢されて保持され
ている、という構成を採っている。すなわち、プラスチ
ック素子の上記受け面での位置決めを高精度に確立する
もので、その高精度を実現するために、３点支持方式を
採用している。

【０００８】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
構成において、上記位置決め点１に対応する受け部は、
その高さ位置を調整可能に形成されている、という構成
を採っている。受け部の調整機能によって、３点支持方
式の支持精度を容易に高めようとするものである。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図４に基づ
いて説明する。図６は、本発明が適用される光走査装置
の一例の全体概要図である。半導体レーザ３０１より出
射されたレーザビームは、コリメートレンズ３０２によ
り平行光束とされ、シリンダレンズ３０３を介してポリ
ゴンミラー３０４に照射され、反射、偏向される。ポリ
ゴンミラー３０４により偏向されたレーザビームは、結
像光学系を構成するプラスチック素子としてのｆθミラ
ー１０１、及び同じくプラスチック素子としてのトロイ
ダルレンズ３０６により、折り返しミラー３０７，３０
７’を介して被走査面である感光体３０８上にスポット
状に結像され、潜像形成を行う。

【００１０】上述のように長尺のｆθミラー１０１、ト
ロイダルレンズ３０６はいずれもプラスチックで成型さ
れているが、その光学ハウジングへの支持構成をｆθミ
ラー３０５について以下に説明する。図１に示すよう
に、ｆθミラー１０１は、非球面の凹曲面からなるアル
ミ蒸着ミラー面１０２と、このアルミ蒸着ミラー面１０
２を囲うように設けられた枠型のリブ１０３と、長手方
向の両端から突出するように設けられた、光軸方向の位
置決めを行う耳部１０４，１０５と、リブ１０３の長手
方向中央部の背面側に設けられた中央部支持のための凸
部１１３とで一体成型されている。

【００１１】光学ハウジングＨ（図２，図５）への固定
では、まず、光学ハウジングＨ側の凹部１１５に凸部１
１３を係合してｆθミラー１０１の主走査方向中央位置
を合わせた後、その高さ方向の下面が光学ハウジングＨ
の底面より突出した走査平面と略平行な面１１４（図
２）に揃えられ、光軸方向の位置決めを行う光学ハウジ
ングＨ側の突き当て面１０９，１１０に耳部１０４，１
０５を突き当ててｆθミラー１０１の位置決めが行われ
る。その後、後述の位置決め面１０８における固定がな
され、更に、後述の位置決め面１０６，１０７に対応す
るリブ１０３の上面が、光学ハウジングＨ側の支柱１１
３，１１４にネジ１１２で固定される押さえ部材として
の板バネ１１１の凸部１１１ａによって押圧保持され
る。走査平面と略平行な面１１４への揃えは、ｆθミラ
ー１０１のリブ１０３の高さ方向下面の長手方向中央部
における短手方向の端部（位置決め点１）を受ける受け
面としての位置決め面１０８と、長手方向両端における
短手方向の上記端部と反対側の端部（位置決め点２，
３）を受ける受け面としての位置決め面１０６，１０７
との３点支持とすることによりなされる。図２に示すよ
うに、本実施例における走査平面と面１１４との角度α
は３°に設定されている。

【００１２】プラスチック素子としてのｆθミラー１０
１を上記３つの位置決め面１０６，１０７，１０８で確
実に受けるには、図３に示すように、各位置決め面１０
６（位置決め点２（Ｐ２）に対応），１０７（位置決め
点３（Ｐ３）に対応），１０８（位置決め点１（Ｐ１）
に対応）の幅ｄは、短手方向（光軸方向）の位置決め点
間隔ｅに対してなるべく小さい方が好ましく、本実施例
ではｄ＝３ｍｍ、ｅ＝１５ｍｍとした。また、長手方向
の位置決め点間隔Ｌは２２０ｍｍとした。各位置決め面
１０６，１０７，１０８の１辺の長さであるｄが大きい
と、各位置決め面１０６，１０７，１０８の高さにバラ
ツキがあった場合、高い方の面にならってしまい、低い
方の面からは浮いてしまうという不具合が生じる。ま
た、各位置決め面１０６，１０７，１０８の高さのバラ
ツキによりそこで受けられた対象物（ここではｆθミラ
ー１０１）は、図４に示すようにθ°傾くことになるの
で、図３におけるｅ−ｄはその許容傾きに応じて設定す
る必要がある。各位置決め面１０６，１０７，１０８の
高さのバラツキは、約０．０５ｍｍと想定されるため、
ｆθミラー１０１の副走査方向に対応する方向の傾きを
性能に影響の少ない１５分以下とするには、ｅ−ｄ＞１
１．５ｍｍが望ましい。かかる観点から上記ｄ等の実数
値は設定されている。

【００１３】長手方向中央における位置決め面１０８の
固定は、紫外線硬化型の接着剤を塗布し、位置決め後に
紫外線を照射して硬化させることによってなされる。位
置決め面１０８上に直接接着剤を塗布するのではなく、
図１及び図２に示すように、その周囲を若干（約０．３
ｍｍ）低くして段差面１１６を形成し、この段差面１１
６に接着剤１１７を塗布する構成となっている。上述の
ように位置決め面１０８の面積は小さいので、その周囲
に接着面を形成した方が接着面積を大きくとれて接着強
度を確保でき、また、位置決め面１０８とｆθミラー１
０１の底面との間に接着剤１１７が存在しないので、該
面合わせを正確に行える利点がある。

【００１４】図５は請求項２に対応する実施例を示すも
ので、ｆθミラー１０１の副走査方向の傾きを調整可能
な例である。本実施例における長手方向中央における受
け部としての位置決め面１１８は球面状に形成されてい
るとともに、光学ハウジングＨに形成されたネジ穴１１
９に螺合して上下方向に変位可能なネジ１２０の上端に
一体に形成されている。一般に、光学素子の副走査方向
の傾き誤差は他の光学素子との偏心を意味し、走査線の
曲がりや結像性能の劣化を引き起こす原因となるが、本
実施例においてはネジ１２０を回動させることにより、
上記位置決め面１０６，１０７とで決定されるｆθミラ
ー１０１の副走査方向の傾きを調節することができる。
このため、位置決め面１０６，１０７の製造精度の許容
度を上記実施例に比べて大きくすることができ、製造の
容易化を図ることができる。また、ｆθミラー１０１の
副走査方向の傾き調整を無段階にできるので、ｆθミラ
ー１０１の傾き設定を高精度に行うことができる。位置
決め面１１８は球面状に形成されているので、ｆθミラ
ー１０１の底面にほぼ点接触状態で当接する。このた
め、ネジ１２０の回転による調整がなされて位置決め面
１１８の上下位置が変位してもｆθミラー１０１に対す
る当接状態には変わりがない。

【００１５】位置決め面１０６，１０７，１１８による
３点支持及び位置決め面１１８による調整がなされて位
置決めが完了した後、上記実施例と同様に紫外線硬化型
の接着剤１１７に紫外線を照射して硬化させることによ
って位置決め面１１８での固定がなされる。板バネ１１
１による位置決め面１０６，１０７に対応する上面位置
での押圧支持も上記実施例と同様である。

【００１６】上記各実施例ではｆθミラー１０１の光学
ハウジングＨへの固定（支持）方法について述べたが、
プラスチック素子としてのトロイダルレンズ３０６につ
いても上記と同様に実施できる。

【００１７】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、プラスチ
ック素子を走査面に略直交する方向に３点で受けて位置
決め精度を確立する方式としたので、製造上の困難性を
招くことなく従来のような押さえ部材の弾性強弱による
浮き上がりや捩じれを回避でき、光学素子のプラスチッ
ク化による結像性能の劣化を防止することができる。ま
た、長手方向の中央部のみを固定しているので、長手方
向の寸法変化による副走査方向へのたわみを防止するこ
とができ、温度、湿度変化に対しても強い光走査装置を
提供できる。

【００１８】請求項２記載の発明によれば、長手方向中
央部における受け部を高さ変更可能な構成としたので、
請求項１の効果に加え、プラスチック素子の副走査方向
の傾き誤差を最小限とする調節をすることができ、よっ
て高品位な画像形成を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る光走査装置におけるプ
ラスチック素子としてのｆθミラーの光学ハウジングへ
の支持構成を示す分解斜視図である。

【図２】ｆθミラーの３点支持のうちの長手方向中央の
支持構造を示す拡大断面図である。

【図３】３点支持の寸法条件を説明するための平面図で
ある。

【図４】副走査方向の傾き誤差を説明するための側面図
である。

【図５】他の実施例におけるｆθミラーの３点支持のう
ちの長手方向中央の支持構造を示す拡大断面図である。

【図６】光走査装置の全体構成を示す概要図である。

【図７】従来の光走査装置におけるプラスチック素子と
してのｆθミラーの光学ハウジングへの支持構成を示す
分解斜視図である。

【符号の説明】

３０１ レーザ光源 ３０４ 偏向器 １０１ プラスチック素子としてのｆθミラー ３０６ プラスチック素子としてのトロイダルレンズ １０８，１１８ 位置決め点１としての位置決め面 １０６ 位置決め点２としての位置決め面 １０７ 位置決め点３としての位置決め面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ光源と、このレーザ光源から出射さ
   れたビームを偏向する偏向器と、偏向されたビームを被
   走査面上に結像する長尺のプラスチック素子を有する結
   像光学系とを備える光走査装置において、 上記長尺のプラスチック素子は、その高さ方向下面側に
   おいて、長手方向中央部における短手方向の端部（位置
   決め点１）と、長手方向両端における短手方向の上記端
   部と反対側の端部（位置決め点２，３）の３点で支持さ
   れ、位置決め点１でのみ固定されるとともに、位置決め
   点２，３では高さ方向上面側から該位置決め点２，３へ
   向けて弾性的に付勢されて保持されていることを特徴と
   する光走査装置。
2. 【請求項２】上記位置決め点１に対応する受け部は、そ
   の高さ位置を調整可能に形成されていることを特徴とす
   る請求項１記載の光走査装置。