(57)【要約】【課題】光学素子の精度を極端に上げることなく、走査方向に関する位置合せが高精度化でき、共通の光学素子を用いて複数段配置の位置決めが簡易にできる光学素子の位置決め治具、光学素子および光走査装置を提供する。【解決手段】少なくとも１つ以上の被転写面２４、２５を有し、複数の光源２から出射されて偏向されたビームを光走査する光学素子５の位置決め治具１１において、光軸中心２３と光学素子の長手方向の曲率半径中心とを同軸上に位置決めする。【選択図】図５
2010061164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つ以上の被転写面を有し、複数の光源から出射されて偏向されたビームを光走査する光学素子を位置決めする光学素子の位置決め方法において、光軸中心と光学素子の長手方向の曲率半径中心とを同軸上に位置決めし、１層目の光学素子と２層目の光学素子を同一の位置決め治具で位置決めすることを特徴とする光学素子の位置決め方法。
【請求項２】
１つまたは２つ以上の被転写面を有し、複数の光源から出射されて偏向されたビームを光走査する光学素子において、前記レンズ面の端部に長手方向の位置決め用のリブが形成されていることを特徴とする光学素子。
【請求項３】
前記レンズ面の端部において長手方向の位置決め用のリブが、他のリブよりも突出していることを特徴とする請求項２記載の光学素子。
【請求項４】
前記レンズ面の端部に長手方向の位置決め用のリブを基準に、１層目の光学素子と２層目以降の光学素子を層状に積層することを特徴とする請求項２記載の光学素子。
【請求項５】
上下方向の基準面は厚さ方向に平行な転写面に対向する第１基準面と第２基準面を有することを特徴とする請求項２記載の光学素子。
【請求項６】
前記上下方向の基準面は厚さ方向に平行な転写面の一方に凹形状部が形成されていることを特徴とする請求項２記載の光学素子。
【請求項７】
前記凹形状部が、離隔成形で形成されることを特徴とする請求項６記載の光学素子。
【請求項８】
前記転写面の長手方向中央部と、長手方向の両端部に円筒形状の凸形状の基準突起３点により第１基準面が形成されていることを特徴とする請求項６記載の光学素子。
【請求項９】
前記２層目以降の光学素子が、前記１層目の光学素子と同一形状であることを特徴とする請求項４記載の光学素子。
【請求項１０】
前記光学素子がプラスチック部材からなることを特徴とする請求項２ないし９のいずれか１項記載の光学素子。
【請求項１１】
前記光学素子が光束を等速度変更に補正するｆθレンズであることを特徴とする請求項２ないし１０のいずれか１項記載の光学素子。
【請求項１２】
請求項２ないし１１記載の光学素子を備えたことを特徴とする光走査装置。
【請求項１３】
鏡面駒と入子との境界面に基準リブ形成用の基準リブ溝を設けたことを特徴とする請求項２記載の光学素子。
【請求項１４】
請求項２ないし１１に記載の光学素子において、転写面の凹形状部以外の長手方向中央付近に接着剤を塗布して固定することを特徴とする請求項２ないし１１のいずれか１項記載の光学素子。
【請求項１５】
請求項２ないし１１に記載の光学素子において、接着剤が光硬化型接着剤であることを特徴とする接着方法。
【請求項１６】
層状に前記光学素子を積層して、積層毎に順次、接着することを特徴とする請求項１５記載の接着方法。
【請求項１７】
層状に前記光学素子を積層して、積層された光学素子をすべてまとめて接合することを特徴とする請求項１５記載の接着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、レーザプリンタ、ファクシミリなどの電子写真方式の画像形成装置に書き込みユニットとして装備される、光学素子の位置決め方法、光学素子、光走査装置および接着方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数のレーザビームを結像するためのレンズを備えた光学系において、各レーザビームに対応して多段重ねが簡易にできるプラスチック製の結像レンズ、このレンズの多段重ね方法、この方法を用いた光走査装置に関しては従来から知られている（例えば特許文献１ないし４参照）。
複数のレーザ光源から出射された各ビームを偏向手段および結像手段を介してそれぞれ感光体上に導き、この感光体上にて画像情報に応じて画像形成する多色画像装置の光走査装置がある。
近年、多色画像形成装置の高速化、高画質化に対応するために、４つの感光体ドラムを出力紙の搬送方向に配列させ、各感光体ドラムに対応したビームで同時露光し、各々異なる色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の現像器で現像した画像を順次、転写し、重ね合わせてカラー画像を形成するデジタル複写機やレーザプリンタが実用化されている。
このような画像出力機にて光走査するさい、複数の走査手段が用いられるが、その走査手段を配置するために大きなスペースが必要になり、装置全体が大型化することから、特許文献１に開示されているように、複数のビームを単一の偏向器に入射して走査し、結像レンズを副走査方向に層状に重ねて一体的に構成、配置する方法が提案されている。
光学素子を副走査方向に層状に重ねて一体的に構成、配置する方法の実現手段として、筐体に２層目以降の取り付け基準を設けて積層する方法、特許文献２に開示されているように、光学素子に基準を設けて積層する方法が提案されている。上記の方法においては、２層目以降の光学素子の取り付け基準を何らかの部位に設けることにより、光学素子の位置決めを行い、良好な画像が得られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来技術において、筐体に２層目以降の取り付け基準を設けて積層する方法は、光学素子に位置決め機構が設けられていないため、１層目と２層目では均等に走査方向に関する位置合せができず、位置合せに時間が掛かり、生産コストが増加してしまう。
また、特許文献２に開示されているように、光学素子自体に基準を設けて積層する方法は、光学素子に基準が設けられていることにより、１層目と２層目では均等に走査方向に関する位置合せが高精度化できるが、１層目と２層目とでは同一構造の光学素子が使用できない構造になっている。
そのため、多段に積み重ねることにより、長尺方向の形状が異なる光学素子を作製しなければならず、コスト増加となってしまう。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮してなされたもので、光学素子の精度を極端に上げることなく、走査方向に関する位置合せが高精度化でき、共通の光学素子を用いて複数段配置の位置決めが簡易にできる光学素子の位置決め治具、光学素子および光走査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、少なくとも１つ以上の被転写面を有し、複数の光源から出射されて偏向されたビームを光走査する光学素子を位置決めする光学素子の位置決め方法において、光軸中心と光学素子の長手方向の曲率半径中心とを同軸上に位置決めし、１層目の光学素子と２層目の光学素子を同一の位置決め治具で位置決めする光学素子の位置決め方法を特徴とする。
【０００５】
また、請求項２に記載の発明は、１つまたは２つ以上の被転写面（レンズ面）を有し、複数の光源から出射されて偏向されたビームを光走査する光学素子において、前記レンズ面の端部に長手方向の位置決め用のリブが形成されている光学素子を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記レンズ面の端部において長手方向の位置決め用のリブが、他のリブよりも突出している請求項２記載の光学素子を特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、前記レンズ面の端部に長手方向の位置決め用のリブを基準に、１層目の光学素子と２層目以降の光学素子を層状に積層する請求項２記載の光学素子を特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、上下方向の基準面は厚さ方向（ビーム透過方向）に平行な転写面に対向する第１基準面と第２基準面を有する請求項２記載の光学素子を特徴とする。
また、請求項６に記載の発明は、前記上下方向の基準面は厚さ方向（ビーム透過方向）に平行な転写面の一方に凹形状部（不完全転写部）が形成されている請求項２記載の光学素子を特徴とする。
また、請求項７に記載の発明は、前記凹形状部（不完全転写部）が、離隔成形で形成される請求項６記載の光学素子を特徴とする。
また、請求項８に記載の発明は、前記転写面の長手方向中央部と、長手方向の両端部に円筒形状した凸形状の基準突起３点により第１基準面が形成されている請求項６記載の光学素子を特徴とする。
また、請求項９に記載の発明は、前記２層目以降の光学素子が、前記１層目の光学素子と同一形状である請求項４記載の光学素子を特徴とする。
【０００６】
また、請求項１０に記載の発明は、前記光学素子がプラスチック部材からなる請求項２ないし９のいずれか１項記載の光学素子を特徴とする。
また、請求項１１に記載の発明は、光束を等速度変更に補正するｆθレンズである請求項２ないし１０のいずれか１項記載の光学素子を特徴とする。
また、請求項１２に記載の発明は、請求項２ないし１１記載の光学素子を備えた光走査装置を特徴とする。
また、請求項１３に記載の発明は、鏡面駒と入子から基準リブ形成用の基準リブ溝を設けた請求項２記載の光学素子を特徴とする。
また、請求項１４に記載の発明は、請求項２ないし１１に記載の光学素子において、転写面の凹形状部以外の長手方向中央付近に接着剤を塗布して固定する請求項２ないし１１のいずれか１項記載の光学素子を特徴とする。
また、請求項１５に記載の発明は、請求項２ないし１１に記載の光学素子において、接着剤が光硬化型接着剤である接着方法を特徴とする。
また、請求項１６に記載の発明は、層状に前記光学素子を積層して、積層毎に順次、接着する請求項１５記載の接着方法を特徴とする。
また、請求項１７に記載の発明は、層状に前記光学素子を積層して、積層された光学素子をすべてまとめて接合する請求項１５記載の接着方法を特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、光軸中心位置とレンズ面の長手方向の曲率半径中心が同じ位置に位置決めが行え、かつ共通の光学素子を用いて複数段配置の位置決めが簡易にでき、また、位置合せなどの調整時間の短縮、共通の光学素子であることよって、小型化や低コスト化ができる。
また、本発明によれば、任意の位置に不完全転写部を設定することにより、形状精度および光学的精度などを確保したプラスチック成形品を容易に得ることができ、高精度な光走査装置が得られ、主走査方向への書き込み位置ずれ（走査位置ずれ）を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明による光走査装置の１つの実施の形態を示す概略上面図である。
【図２】図１の光走査装置の概略側面図である。
【図３】本発明による光走査装置の他の実施の形態を示す概略上面図である。
【図４】図３の光走査装置の概略側面図である。
【図５】位置決め治具を示す上視図である。
【図６】中央寄せ機構を示す断面図である。
【図７】図６の中央寄せ機構の前視図である。
【図８】本発明による光学素子を示す斜視図である。
【図９】図８の光学素子に不完全転写部を形成して示す斜視図である。
【図１０】鏡面駒と入子を説明する概略図である。
【図１１】図１０の鏡面駒と入子を説明する拡大部分図である。
【図１２】アームと光学素子の取り付けを拡大して示す概略図である。
【図１３】アームの光学素子の両端から光軸中心方向への移動を説明する概略図である。
【図１４】転写面の長手方向中央部付近における接着剤の塗布を説明する概略図である。
【図１５】光源をセットし、接着剤を硬化させ、接合することを説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。ここで、実施の形態は２層式を用いて説明するが本発明の内容は層数には依らない。本発明は大きく２つのタイプの走査光学装置をターゲットとしている。
その１つのタイプは図１および図２に示す光走査装置、他の１つのタイプは多色画像形成を目的とした図３および図４に示すような光走査装置である。
図１は本発明による光走査装置の１つの実施の形態を示す概略上面図である。図２は図１の光走査装置の概略側面図である。図１および図２に示したような光走査装置において、樹脂からなる筐体１には、レーザ光源２とシリンドリカルレンズ３があり、レーザ光源２から発するレーザ光をシリンドリカルレンズ３が偏向器であるポリゴンスキャナユニット４に集光させている。
このポリゴンスキャナユニット４に組み付けられている回転多面鏡４ａは、等角速度でレーザ光を偏向している。そして、このポリゴンスキャナユニット４にて偏向されたレーザ光は、積層された光学素子５、ミラー７等により、筐体１外部の感光体６上に結像、かつ等速度になるように走査されている。
また、図２に示すようにレーザ光源２に備えられる半導体レーザの数は１つに限定されず、２以上とすることができる。
【００１０】
図３は本発明による光走査装置の他の実施の形態を示す概略上面図である。図４は図３の光走査装置の概略側面図である。図３および図４は多色画像形成を目的とした光走査装置を示している。
この光走査装置は複数のレーザ光源２から発するレーザ光を１つのポリゴンスキャナユニット４にて偏向し、各々のレーザ光源２に対応し、前記ポリゴンスキャナユニット４に対向した形で配置され、積層された光学素子５等によって、筐体１外部の感光体６上に結像、かつ等速度になるように走査されている。
また、レーザ光源２に備えられる半導体レーザの数は、図１の光走査装置と同様に、１つに限定されず、２以上とすることができる。
図５は位置決め治具を示す上視図である。この位置決め治具は光学素子５等を光走査装置の適所に位置決めするために使用される。
図５に示す位置決め治具１１はその平面形状が凹型形状（コ字状）を有しており、凹型の中央部には中央寄せ機構１２を有しており、この中央寄せ機構１２の両端からＬ字形状のアーム１４、１５を有しており、アーム１４、１５の先端は四角柱形状を有した突起部１３になっている。また、突起部１３の横側に圧縮スプリング１６ａを抑える圧縮スプリング押え部１６が形成されている。
つまり、中央寄せ機構１２の両側から夫々Ｌ字状にアーム１４、１５が出ており、全体としてコ字状をなしている。各アーム１４、１５は、中央寄せ機構１２によって基端部を支持されることによって光学素子５の長手方向に進退可能となっている。
図６は図５に示した中央寄せ機構の構成を拡大して示す平面横断面図である。図７は図６の中央寄せ機構の正面図である。図６および図７を参照して中央寄せ機構１２について説明する。図６に示すように中央寄せ機構１２は長方形形状を有しており、中央寄せの基準となる基準ベース２１を有し、この基準ベース２１の中央部上面には逆台形形状のスライドレール１９が一体に突出形成されている。スライドレール１９は、スライドベース２０とそれに支持された部材を光軸方向へ進退させる際のガイドとなる。
この基準ベース２１の上側には、スライドレール１９によって光軸方向へ進退可能に支持されたスライドベース２０が配置され、スライドベース２０の下側中央部に台形形状の摺動溝２０ａが形成されており、基準ベース２１のスライドレール１９と嵌合当接して摺動可能に組み付けられている。
【００１１】
また、図７の正面図に示すように基準ベース２１の下側には、直下に位置する筐体１面と位置決めできるように、３箇所に円筒形状の基準ピン２２が形成されている。
基準ピン２２は、基準ベース２１の中央部上側（光軸方向一端側）と、両端部下側（光軸方向他端側）に有り、光軸中心２３に対して、基準ベース２１の中央部上側の基準ピン２２の中心軸は、同軸上の位置に形成されている。また、基準ベース２１の両端部下側の基準ピン２２の中心軸は、光軸中心２３に対して、平行に形成されている。
このスライドレール１９の中央部に相当するスライドベース２０の内壁には、円筒形状の回転体１８が組み付けられており、回転体１８の外周に弾性体１８ａを有しており、光軸中心２３に対して、同軸上の位置に形成されている。
回転体１８の前後側にアーム１４、１５が接触しており、アーム１４、１５先端部にストッパリブ１４ａ、１５ａが設けられており、ストッパリブ１４ａ、１５ａの左右方向側に相当するスライドベース２０にはストッパピン１７が備えられている。
各アーム１４、１５と回転体外周の弾性体１８ａとの間には摩擦力によって駆動力が伝達される関係にある。
回転体１８が回転動作することにより、アーム１４、１５が左右へスライド動作し、ストッパリブ１４ａ、１５ａとストッパピン１７との係合により、左右スライド方向の移動距離を制御している。
つまり、この例では、中央寄せ機構は、光学素子の長手方向両端部と夫々係合する左右のアームと、各アームを同期して等距離移動させるための回転体とから構成している。
【００１２】
図８は本発明による光学素子を示す斜視図である。図９は図８の光学素子に不完全転写部を形成して示す斜視図である。図８および図９において、光学素子５はプラスチックから形成されている。
光学素子５には、一面側の中央を厚肉になるように湾曲させたレンズ面（被転写面）２５と、このレンズ面２５の片側面（ビーム透過方向に平行な面）に転写面２６を有し、この転写面２６の片側には長手方向中央部と、長手方向の両端部に円筒形状にした凸形状の第１基準面２７が形成されている。
また、長手方向の両端に鍔部２８と、その両端の鍔部２８の下面には、組み付け時の基準となる平面形状の取り付け基準面（被転写面）２４を有し、偏肉形状に作製されている。
図８に示す光学素子５の転写面２６は平面に形成されており、湾曲したレンズ面２５の短手方向側の両端および長手方向側の両端にかけて外形リブ２９が形成されている。
光学素子５の長手方向の位置決め精度を上げるために、光学素子５の長手方向側の両端には、他のリブよりも突出している形状の基準リブ２９ａが形成されている。
【００１３】
図９に示す光学素子５の転写面２６には、長手方向に凹形状の不完全転写部３０が形成されており、不完全転写部３０以外の面は、平面に形成されている。光学素子５の成形方法について図面を用いずに簡単に説明する。
特許文献３および４に提案されているような、凹部を含む面を形成するキャビティ駒の一部が摺動自在に設けられる。転写面およびキャビティ駒によって少なくとも１つ以上のキャビティが画成された１対の金型を準備する。
前記金型を樹脂の軟化温度未満に加熱保持し、前記キャビティ内に軟化温度以上に加熱された溶融樹脂を射出充填し、次いで、前記転写面に樹脂圧力を発生させて樹脂を転写面に密着させた後、この樹脂を軟化温度以下に冷却する。
このとき、前記摺動自在に設けられたキャビティ駒を樹脂から離隔するように摺動して、樹脂とキャビティ駒の間に強制的に空隙を画成することにより転写面以外の面の一部に凹形状を形成する方法により得られたプラスチック光学素子である。
図１０は鏡面駒と入子を説明する概略図である。図１１は図１０の鏡面駒と入子を説明する拡大部分図である。図１０に示す鏡面駒３３と入子３１との当接部（境界面）である入子線３２部に、図１１の拡大図に示すように、鏡面駒３３と入子３１から形成される基準リブ溝３４を設け、これによって鏡面駒３３の曲率半径の中心位置が高精度に転写された光学素子が得られる。
【００１４】
図５において前述した位置決め治具１１における光学素子５の位置決め方法について説明する。筐体１に光学素子５をセットし、位置決め治具１１を基準ベース２１の下側に設けられた円筒形状の基準ピン２２を図示していないが筐体１の基準穴に嵌合しながら位置決めてセットする。
図１２はアームと光学素子の取り付け部を拡大して示す概略図である。図１３はアームの光学素子の両端から光軸中心方向への移動を説明する概略図である。
図５および図１２に示すように、スライドレール１９で中央寄せ機構１２を光学素子５側に移動させ、圧縮スプリング押え部１６を光学素子５の鍔部３５（第１基準面２７）に押し当て部３６を当接させ、筐体１に形成されている筐体側位置決めリブ３７に光学素子５の取り付け基準面２４が当接するように押し当てて、ビーム透過方向の位置決めを行う。
次に、アーム１４の先端部に形成されている突起部１３の側面を光学素子５の両側に形成されている基準リブ２９ａの壁面に当接させる。図１３に示すようにどちらか片側のアーム１４、１５を光学素子５の両端から光軸中心２３方向（矢印方向）に動かすと、アーム１４、１５のスライド運動が回転体１８（図６）に伝搬して回転運動となり、その回転運動がもう一つのアーム１５をスライド運動させる。
この回転体１８により、２つのアーム１４、１５を同一速度で操作でき、光軸中心２３に対して光学素子５の長手方向の曲率半径中心が同軸上に位置できるため、走査方向に関する位置合せが高精度化できる。
また、回転体１８の周方向壁面に弾性体１８ａを設けることにより、さらに高精度に同一速度で操作でき、位置合せなどの調整時間の短縮、共通の光学素子であることにより、小型化や低コスト化ができる。
光学素子５を層状（多段状）に積層する場合においては、これを成形するための金型においては、鏡面駒３３と入子３１から形成される基準リブ溝３４を設け、鏡面駒３３の曲率半径の中心位置が、高精度に転写された光学素子５とする。
これによって、同一の突起部１３で位置決めを行えば、何層に積層しても光学素子５の曲率半径の中心位置が高精度に位置決めできる。また、光学素子５は同一形状であるため、何層でも同じ光学素子５が使用でき、位置決めも容易にできる。
【００１５】
図１４は転写面の長手方向中央部付近における接着剤の塗布を説明する概略図である。  図１５は光源をセットし、接着剤を硬化させ、接合することを説明する概略図である。光学素子５は、光硬化型接着剤を使用して接合することにより保持する。
光学素子５は周囲の雰囲気温度などにより、熱膨張して結像などの光学特性に影響する。そのため、この熱膨張の影響を受けないように、転写面の長手方向中央部付近に接着剤を塗布する。
図１５に示すように接着剤を硬化させるための光源３９をセットし、光（ＵＶ）を照射し、接着剤３８を硬化させ、接合する。接合は、層状に積層された状態でも、光学素子１つずつの接合でも、どちらでも可能である。
光学素子５の転写面２６の長手方向中央部付近で固定することにより、長尺方向およびビーム透過方向における位置決めが崩れるなどの影響を抑え、結像などの光学特性を抑えることができる。
層状に積層して、接着固定しても２層目以降の光学素子５も、１層目の光学素子５と同様の熱膨張率なので、多段に積み重ねても熱膨張の影響による結像などの光学特性や長尺方向における位置決めが崩れるなどの影響を抑えられる。
入子線３２に沿って、鏡面駒３３と入子３１から形成される基準リブ溝３４を設けることにより、鏡面駒３３の曲率半径の中心位置が高精度に転写できる。接合時に光学素子５と光走査装置の筐体１との接合面、光学素子５同士の接合面に予め接着剤３８を塗布しておき、レンズ面２５の長手方向の曲率半径中心位置を位置決めし、かつ、複数段配置の位置決めを行うことで、高精度に接着固定できる。
【符号の説明】
【００１６】
２ レーザ光源、５ 光学素子、１１ 位置決め治具、１２ 中央寄せ機構、１４ アーム、１４ａ ストッパリブ、１５ アーム、１５ａ ストッパリブ、１６ 押え治具（圧縮スプリング押え部）、１７ ストッパピン、１８ 回転体、１８ａ 弾性体、２４ 被転写面（取り付け基準面）、２５ 被転写面（レンズ面）、２７ 第１基準面、２９ａ 長手方向の位置決め用リブ、３１ 入子、３３ 鏡面駒、３８ 接着剤
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開平４−１２７１１５号公報
【特許文献２】特開平１０−３０５２号公報
【特許文献３】特開２０００−１４１４１３公報
【特許文献４】特開平１１−０２８７４５号公報
【図１】
2010061164.tif 000003
【図２】
2010061164.tif 000004
【図３】
2010061164.tif 000005
【図４】
2010061164.tif 000006
【図５】
2010061164.tif 000007
【図６】
2010061164.tif 000008
【図７】
2010061164.tif 000009
【図８】
2010061164.tif 000010
【図９】
2010061164.tif 000011
【図１０】
2010061164.tif 000012
【図１１】
2010061164.tif 000013
【図１２】
2010061164.tif 000014
【図１３】
2010061164.tif 000015
【図１４】
2010061164.tif 000016
【図１５】
2010061164.tif 000017