(57)【要約】【課題】  結像光学系にプラスチックレンズを用いた場合でも、常に被走査面上に鮮明な画像を結像する。【解決手段】  結像光学系を構成する結像レンズ１２の内少なくとも１つをプラスチックレンズとし、結像レンズ１２を有効走査部外の副走査方向の上下から保持部材１３により挟持して、結像レンズ１２に歪やねじれが発生するのを防止する。上下の保持部材１３の副走査断面内にそれぞれ主走査方向の位置決め用基準部材１４ａ、１４ｂを設けて、安定した成形性を確保する。そして、この位置決め用基準部材１４ａの片側の側面に光学フレームから突出した主走査方向の位置決め部材１６を当接して、主走査方向の位置を精度良く決定し結像レンズ１２を正確に配置する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源手段と、該光源手段からの光束を偏向反射面で反射する偏向手段と、該偏向手段からの光束を被走査面上に導光してスポット状に結像する結像光学系とを有する光走査装置において、前記結像光学系を構成する結像レンズの内の少なくとも１つを射出成型によるプラスチックレンズとし、該プラスチックレンズの有効走査領域の外側に設けた外形の凹部に前記結像光学系の光軸方向に伸びた突起部を配置し、前記突起部を主走査方向の位置決め基準部材としたことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記主走査方向の位置決め基準部材は、一方を同一の走査平面内に配置し、他方を光軸を含み主走査方向と直交する副走査断面内に配置した請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記プラスチックレンズの有効走査領域外の短手方向両側に主走査方向の形状に沿ったレンズ保持部に設け、該レンズ保持部に前記主走査方向の位置決め基準部材を設けた請求項１に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記主走査方向の位置決め基準部材を副走査方向の高さよりも前記プラスチックレンズの光軸を含む走査平面から離して配置した請求項１に記載の光走査装置。
【請求項５】
成形時に型の片側に取り付けた複数のイジェクタピンの内の少なくとも１本で前記主走査方向の位置決め基準部材を押して前記プラスチックレンズを型から取り出すようにした請求項１に記載の光走査装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１つの請求項に記載の光走査装置を有するレーザービームプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタやデジタル複写機等に使用する光走査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レーザービームプリンタ等の光走査装置においては、画像信号に応じて光源手段から出射された光束を光変調し、この光変調された光束をポリゴンミラーから成る偏向手段により周期的に偏向し、ｆθ特性を有する結像レンズによって感光性の記録媒体面上にスポット状に集光走査して画像情報を記録している。
【０００３】
図６は従来例の走査光学系の斜視図を示し、光源手段１からの光束の光路Ｏ１上には、コリメータレンズ２、絞り３、シリンドリカルレンズ４、ポリゴンミラーから成る偏向手段５が順次に配列され、偏向手段５の反射方向の光路Ｏ２上には、ｆθ特性を有する結像光学系６が配置され、光路Ｏ２は被走査面Ｓに至っている。結像光学系６は２枚のｆθ結像レンズ６ａ、６ｂから構成されており、これらのｆθ結像レンズ６ａ、６ｂの入射面側の短手方向下側には、結像光学系６を精度良く配置するために、それぞれ主走査方向の位置決め基準７ａ、７ｂが設けられている。
【０００４】
光源手段１から出射した発散光束はコリメータレンズ２により略平行光となり、絞り３によって光束幅が制限されてシリンドリカルレンズ４に入射する。シリンドリカルレンズ４に入射した平行光束は主走査面内においてはそのまま出射し、副走査面内においては収束して偏向手段５の反射面５ａに主走査方向に長い線像として結像する。偏向手段５の反射面５ａで反射偏向された光束は、結像光学系６を介して被走査面Ｓに導光され、偏向手段５を略等角速度に回転することにより、略一定速度で被走査面Ｓ上を走査する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上述の従来例においては、結像光学系６のｆθ結像レンズ６ａ、６ｂが所望の位置に配置されていないと、スポット光が被走査面Ｓ上の所望の位置に集光されず、画質の低下を招く虞れがある。また、複数枚のｆθ結像レンズ６ａ、６ｂで構成した結像光学系６では、ｆθ結像レンズ６ａ、６ｂの相対位置がずれると波面収差が大きく発生し、スポット光が肥大して画質が劣化する虞れがある。
【０００６】
また最近では、結像光学系６として型に合成樹脂を流し込んで出射成形したプラスチックレンズが使用されており、結像光学系６にプラスチックレンズが含まれる場合には、その成形性が安定していないとレンズの面形状が変化し、それに伴う曲率の変化から被走査面Ｓ上の所望の位置にスポット光が集光されず画質が低下する。
【０００７】
即ち、プラスチックレンズの場合は成形型の形状によって合成樹脂の流動性が影響を受け、例えば緩やかな面形状を有する面に突起物が存在するような局所的な形状変化がある型では、適度の圧力を加えて型に流し込まれた合成樹脂は、型の形状に沿って流動する際に、局部的に形状が変化する部分でその流れが急変し、出射成形後のプラスチックレンズに合成樹脂の流動に伴う面形状の変化やうねりが発生する。
【０００８】
このようなプラスチックレンズを使用すると、たとえ所望のレンズ位置に正確に配置しても、被走査面Ｓ上の所望の位置にスポット光を結像することができず、画質が劣化するという問題が生ずる。
【０００９】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、プラスチックレンズを用いた場合でも、常に被走査面上に鮮明な画像を結像可能な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】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係る光走査装置は、光源手段と、該光源手段からの光束を偏向反射面で反射する偏向手段と、該偏向手段からの光束を被走査面上に導光してスポット状に結像する結像光学系とを有する光走査装置において、前記結像光学系を構成する結像レンズの内の少なくとも１つを射出成型によるプラスチックレンズとし、該プラスチックレンズの有効走査領域の外側に設けた外形の凹部に前記結像光学系の光軸方向に伸びた突起部を配置し、前記突起部を主走査方向の位置決め基準部材としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る光走査装置によれば、結像レンズの内の少なくとも１つをプラスチックレンズとし、プラスチックレンズの外形の凹部に走査方向の位置決め基準部材を設けることにより、プラスチックレンズの歪みや取付位置誤差を生ずることなく正確に配置することができ、かつ有効走査部内のレンズ面の曲率誤差を低減して常に被走査面上に鮮明な画像を結像することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を図１〜図５に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は第１の実施例の斜視図、図２は主走査方向の平面図、図３は主走査方向と直交する副走査方向の側面図を示している。モータ等の駆動手段により矢印方向に回転する光偏向手段であるポリゴンミラー１１の入射方向の光路Ｏ１上には、図示しない半導体レーザー光源や集光レンズ及び副走査方向にのみ所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズが配列されており、ポリゴンミラー１１の反射方向の光路Ｏ２上には、ｆθ特性を有する正の屈折力を有する結像レンズ１２が配置されている。本実施例においては、半導体レーザー光源からの発散光を主走査断面内で集光レンズにより収束光に変換することにより、結像レンズ１２の屈折力の一部を集光レンズに分担させて、ｆθ結像レンズ１２の屈折力を小さくしている。
【００１４】
結像レンズ１２はその主走査方向の形状に沿った保持部材１３によって、有効走査部外の副走査方向の上下から保持されており、結像レンズ１２に歪みやねじれが発生することを防止するようになっている。この保持部材１３のポリゴンミラー１１側には突起状の主走査方向の位置決め用基準部材１４ａ、１４ｂが設けられ、これらの基準部材１４ａ、１４ｂが位置する反対側の面の両端部には、光軸方向の位置決め用基準面１５が設けられている。位置決め用基準部材１４ａ、１４ｂは結像レンズ１２の光軸を含む主走査平面に対して副走査方向に略対称に配置されており、結像レンズ１２の面に局部的な形状の変化を発生させないように、副走査方向の有効走査領域の高さよりも間隔が離して配置されている。
【００１５】
また、光学フレームには主走査方向の位置決め用基準部材１４ａを当接するための円柱状の位置決め部材１６、及び光軸方向の位置決め用基準面１５を当接するための同様に円柱状の位置決め部材１７が突出して設けられている。
【００１６】
このような構成により、半導体レーザー光源から出射した発散光は、集光レンズによって収束光となってシリンドリカルレンズに入射する。シリンドリカルレンズに入射した光束の内、主走査方向の光束はそのままポリゴンミラー１１に入射するが、副走査方向の光束はシリンドリカルレンズによりポリゴンミラー１１の反射面１１ａ付近に結像し、主走査方向に長手の線像となる。ポリゴンミラー１１に入射した光束はモータによるポリゴンミラー１１の回動によって反射偏向され、結像レンズ１２により被走査面Ｓ上に結像走査される。
【００１７】
このとき、結像レンズ１２により集光されたスポット光を、被走査面Ｓ上の所望の位置に所望の形状で結像するためには、結像レンズ１２の位置を所望の位置に正確に配置する必要がある。結像レンズ１２はポリゴンミラー１１の近傍位置に固定されるので、主走査方向に精度良く配置されていないと、ポリゴンミラー１１で反射偏向された光束が結像レンズ１２面上へ到達する位置が変化し、その光束が到達する面の傾斜や曲率が変化することによって、ポリゴンミラー１１で反射偏向された光束は、被走査面Ｓ上において所望の位置から大きくずれた位置に結像することになる。
【００１８】
このために、主走査方向の位置決め用基準部材１４ａの片側の側面に設けた平面部を、光学フレームの主走査方向の位置決め部材１６に当接させることによって、主走査方向の位置を精度良く決定して、結像レンズ１２の位置を正確に配置している。
【００１９】
また、結像レンズ１２には合成樹脂を出射成形したプラスチックレンズが使用されており、一般に合成樹脂は環境の変化、特に温度や湿度の変化によって伸縮する性質がある。特にプラスチックレンズの場合は長手方向の中心部から離れるに従ってその伸縮度合が大きくなるために、プラスチックレンズを主走査方向において光軸に対して略対称な形状とし、副走査方向の上下から保持部材１３により挟持し、この保持部材１３をレンズ形状から大きく張り出した形状にしないようにすると共に、更に主走査方向の位置決め用基準部材１４ａ、１４ｂを保持部材１３の略中心付近の光軸を含む副走査断面内に配置することにより、出射成形時の成形性を高め、成形後のレンズ面のずれ量を小さくしてレンズ性能の劣化を最少限に抑えている。
【００２０】
また、プラスチックレンズは合成樹脂を型の長手方向に流し込んで出射成形されるために、局部的に短手方向に非対称な形状変化が存在すると、合成樹脂は非対称に流動し、面形状の変化や屈折率変化、異常光比率の変化が短手方向に非対称に現れる。このように、短手方向である副走査方向に非対称な形状を有すると、結像レンズ１２により被走査面Ｓに結像されるスポット光は非対称な形状となり、スポット光の形状が回転して画像上の筋の原因となり画質を低下させる。
【００２１】
従って、成形時の合成樹脂の流れをほぼ対称にするために、主走査方向の位置決め用基準部材１４ａ、１４ｂを主走査平面に対して副走査方向に略対称に配置するように結像レンズ１２の形状を設定する。これによって、面形状の変化や屈折率変化により像面湾曲が発生しない良好なプラスチックレンズが成形でき、このプラスチックレンズを結像レンズ１２に用いることにより、被走査面Ｓに結像するスポット光を対称な形状となるようにする。
【００２２】
更に、レンズ面に局部的な形状の変化を発生する主走査方向の位置決め用基準部材１４ａ、１４ｂを、その副走査方向の高さよりもｆθ結像レンズ１２の光路Ｏ２を含む主走査平面の有効走査領域から離して配置することによって、局部的な面形状の変化や屈折率変化、異常光比率の変化が、結像レンズ１２の有効走査領域内に生じないようにして画像の劣化を防止している。
【００２３】
また、出射成形後にプラスチックレンズを離型する際に、プラスチックレンズの形状に局所的に離型抵抗が大きくなる部分があると、レンズ面が引っ張られて面形状の変化やうねりが発生する虞れがある。一般的に、結像レンズ１２に位置決め用基準部材１４ａ、１４ｂのような突起状の部材があると、成形時に離型抵抗が大きくなるために離型性が悪くなる。また、位置決め基準部材１４ａ、１４ｂは形状が小さく精度も必要となるために、離型抵抗を減少するための抜き勾配が付け難く、離型性を改善することは困難である。
【００２４】
プラスチックレンズが型から離れる際に、冷却されたプラスチックレンズはレンズ面の曲率中心の方向へ収縮する傾向がある。このために、レンズ面の形状が凸の形状を有する部分ではレンズ面が型から離れる方向に収縮して離型抵抗は低下し、反対に凹の形状を有している部分では型に張り付く方向に収縮して離型抵抗は上昇する。この成形時の面形状による離型抵抗の動きを利用して、プラスチックレンズのレンズ面凹部側に離型抵抗が大きい主走査方向の位置決め用基準部材１４ａを設けて、局部的な離型抵抗差を低減し、プラスチックレンズに面形状の変化やうねりが発生することを防止している。
【００２５】
また、離型する際にはイジェクタピンによりプラスチックレンズを押し出すために、プラスチックレンズに圧力が加わる。従って、離型性が悪い主走査方向の位置決め用基準部材１４ａとプラスチックレンズのレンズ面凹部側とを、同時にイジェクタピンにより押出して型から取り出すようにして、成形時に生ずる面形状の変化や屈折率変化、異常光比率の変化を防止している。更に、型の片側にだけイジェクタピンを配置すれば、コストダウンを図ることも可能である。
【００２６】
プラスチックレンズは離型性が悪い主走査方向の位置決め基準部材１４ａ、１４ｂと反対側の面に、離型性が良い光軸方向の位置決め基準面１５を設けているので、光軸方向の位置決め基準面１５を高精度に形成することができる。
【００２７】
このようにして、成形した高精度のプラスチックレンズを結像レンズ１２に使用し、主走査方向に精度良く配置することによって、面形状の変化や局所的な屈折率変化、異常光比率の変化を防止して、常に被走査面Ｓ上に安定して良好な画像を結像することができる。
【００２８】
図４は第２の実施例の斜視図、図５は主走査方向の平面図を示し、ポリゴンミラー２１の反射方向には、２枚の結像レンズ２２、２３から構成される結像光学系２４が配置されている。結像レンズ２２はポリゴンミラー２１側に凹部を向けた正の屈折力を有するレンズとされ、結像レンズ２３は入射面の主走査断面の形状において軸上付近が凹部を有し、周辺部が凸部を有する非球面レンズとされている。
【００２９】
結像レンズ２２、２３はそれぞれ保持部材２５、２６に保持され、保持部材２５、２６のポリゴンミラー２１側には、それぞれ突起状の主走査方向の位置決め用基準部材２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂが設けられている。そして、位置決め基準部材２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂは、それぞれ結像レンズ２２、２３の凹部に光路Ｏ２に対して副走査方向に略対称となるように、かつ図５に示すように、結像レンズ２２、２３の凹部側の面の光路Ｏ２方向に最も突出した部分を結んだ直線Ａ、Ｂより内側となる略中央部に配置されている。
【００３０】
また、結像レンズ２２、２３の位置決め用基準部材２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂと反対側の面の両端部には、光軸方向の位置決め用基準面２９、３０が設けられている。そして光学フレームには、位置決め用基準部材２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂを当接する位置に円柱状の位置決め部材３１、３２が突出して設けられ、位置決め用基準面２９、３０を当接する位置に同様の位置決め部材３３、３４が突出して設けられている。その他の構成は第１の実施例と同様である。
【００３１】
この構成により、結像光学系２４により集光されたスポット光を被走査面Ｓ上の所望の位置に所望の形状で結像させるためには、結像光学系２４の位置を所望の位置に正確に配置する必要がある。特に、母線に非球面を有する結像レンズ２３では、主走査方向の位置が精度良く配置されないと、ポリゴンミラー２１により反射偏向された光束はレンズ面上の傾斜や曲率が異なる位置に到達し、その結果、結像光学系２４を出射した光束は被走査面Ｓ上で所望の位置から大きくずれた位置に結像することになる。このために、波面収差が悪化してスポット光の形状が崩れ、サイドローブが大きく発生して画像上に目立つ筋が発生する。
【００３２】
本実施例においても、結像レンズ２２、２３にプラスチックレンズを使用し、主走査方向の位置決め用基準部材２７ａ、２８ａをそれぞれ光学フレームの位置決め部材３１、３２に当接し、光軸方向の位置決め用基準面２９、３０をそれぞれ位置決め部材３３、３４に当接することにより、結像レンズ２２、２３の主走査方向の位置を精度良く決定している。
【００３３】
更に、第１の実施例と同様に、位置決め用基準部材２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂをそれぞれ結像レンズ２２、２３の副走査断面に略対称に配置することにより成形性の問題を改善して、型に沿わない面形状の変化や屈折率変化、異常光比率の変化を防止している。また、位置決め用基準部材２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂをそれぞれ図５における点線Ａ、Ｂよりもレンズ内側となる結像レンズ２２、２３の凹部に配置することによって、結像レンズ２２、２３を近接配置して収納箱に収める際に問題となる物理的な干渉を回避し、省スペース化を図っている。
【００３４】
結像レンズ２２、２３は主走査方向、副走査方向の少なくとも何れか一方に偏心していても、同等の効果を得ることができる。この場合には、偏向手段から反射偏向された偏向光束が像面上に垂直に走査されるときの光路が、結像レンズ２２、２３の仮想の光軸となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１の実施例の斜視図である。
【図２】主走査方向の平面図である。
【図３】副走査方向の側面図である。
【図４】第２の実施例の斜視図である。
【図５】主走査方向の平面図である。
【図６】従来例の斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１１、２１  ポリゴンミラー
１２、２２、２３  結像レンズ
１３、２５、２６、  レンズ保持部材
１４ａ、１４ｂ、２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂ、  位置決め用基準部材
１５、２９、３０  位置決め基準面
１６、１７、３１、３２、３３、３４  位置決め部材
【図１】
2005250491.tif 000003
【図２】
2005250491.tif 000004
【図３】
2005250491.tif 000005
【図４】
2005250491.tif 000006
【図５】
2005250491.tif 000007
【図６】
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