レーザ走査光学装置
【課題】光学部材をホルダに対して３軸方向に位置決めし、且つ、１方向には光学部材の位置を調整可能なレーザ走査光学装置を提供する。
【解決手段】光学部材を第１、第２および第３の軸方向にそれぞれ位置決めする第１、第２および第３の座と、第１、第２および第３の座に対して光学部材をそれぞれ押圧する第１、第２および第３の弾性部材とを備える光学ホルダにおいて、第１の座は、自身が位置決めする軸方向に移動可能であって、第１、第２および第３の弾性部材の押圧力をＦｕ，Ｆｖ，Ｆｗとし、第１、第２および第３の座と光学部材のとの間の摩擦係数をμａｕ，μａｖ，μａｗとし、第１、第２および第３の弾性部材と光学部材のとの間の摩擦係数をμｂｕ，μｂｖ，μｂｗとしたとき、Ｆｕ＞μａｖ・Ｆｖ＋μｂｖ・Ｆｖ＋μａｗ・Ｆｗ＋μｂｗ・Ｆｗが成り立つようにする。
【解決手段】光学部材を第１、第２および第３の軸方向にそれぞれ位置決めする第１、第２および第３の座と、第１、第２および第３の座に対して光学部材をそれぞれ押圧する第１、第２および第３の弾性部材とを備える光学ホルダにおいて、第１の座は、自身が位置決めする軸方向に移動可能であって、第１、第２および第３の弾性部材の押圧力をＦｕ，Ｆｖ，Ｆｗとし、第１、第２および第３の座と光学部材のとの間の摩擦係数をμａｕ，μａｖ，μａｗとし、第１、第２および第３の弾性部材と光学部材のとの間の摩擦係数をμｂｕ，μｂｖ，μｂｗとしたとき、Ｆｕ＞μａｖ・Ｆｖ＋μｂｖ・Ｆｖ＋μａｗ・Ｆｗ＋μｂｗ・Ｆｗが成り立つようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ走査光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ走査光学装置において、レンズやミラーのようなレーザ光線を整形または導光（反射含む）する光学部材を、他の要素との相対関係が適切になるように位置決めする必要がある。
【０００３】
特許文献１には、ミラーを基準面に押圧することにより、ミラーの反射面を基準面に対して所定の角度に保持し、且つ、基準面の延長線上に設けたリブの当接面にミラーの角を押圧することで、ミラーの位置を定める位置決め固定方法が記載されている。実際のレーザ走査光学装置では、基準面を有するホルダや光学部材等の形状の誤差等を吸収するために、光学部材の位置を微調整できることが望ましい。
【０００４】
光学部材を位置決めする座を、ねじ等で構成し、調整可能とすることが考えられるが、通常、光学部材は、ＸＹＺの３軸方向にそれぞれ位置決めする必要があり、ある方向に光学部材を微調整しようとしても、他の方向の座やばねと光学部材との間の摩擦力によって、位置を微調整した座に光学部材を当接させられない場合がある。
【０００５】
特許文献２には、長尺レンズユニットをハウジングに押圧固定する光学走査装置において、ハウジングに固定された支持台および昇降ねじによって光軸方向の位置決めがされており、ハウジングに設けられた固定部および昇降ねじによって光軸と垂直な２方向のうちの１方向について位置決めを行い、昇降ねじの突出量を調整することによって長尺レンズユニットの取り付け位置を調整できるようにした発明が記載されている。
【０００６】
しかしながら、昇降ねじによって長尺レンズユニットを光路方向へ位置決めすると、昇降ねじが光路方向に傾きを持っていた場合に、昇降ねじの繰り出し量によって光路方向における長尺レンズユニットの位置がずれてしまうという問題が生じる。また、特許文献２に記載の発明では、光路方向及び昇降ねじの繰り出し方向の両方に垂直な方向に関しては的確な位置決めがなされておらず、昇降ねじを移動させた際には長尺レンズが想定外の方向へずれを生じてしまう可能性がある
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２０８９５８号公報
【特許文献２】特開２００７−２５０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記問題点に鑑みて、本発明は、光学部材をホルダに対して３軸方向に位置決めし、且つ、１方向には光学部材の位置を調整可能なレーザ走査光学装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明によるレーザ走査光学装置の第１の態様は、レーザ光線を整形若しくは導光するための光学部材を保持し、前記光学部材を第１、第２および第３の軸方向にそれぞれ位置決めする第１、第２および第３の座と、自身の弾性力によって、前記第１、第２および第３の座に対して前記光学部材をそれぞれ押圧する第１、第２および第３の弾性部材とを備える光学ホルダを有し、前記第１の座は、自身が位置決めする軸方向に移動可能であって、前記第１の弾性部材の押圧力が、前記第２および第３の弾性部材の押圧力より大きいものとする。
【００１０】
この構成によれば、第１の座を第１の弾性部材の押圧方向に後退させたとき、第１の弾性部材が光学部材を押して第１の座に追従させられる。
【００１１】
また、本発明によるレーザ走査光学装置の第２の態様は、レーザ光線を整形若しくは導光するための光学部材を保持し、前記光学部材を第１、第２および第３の軸方向にそれぞれ位置決めする第１、第２および第３の座と、自身の弾性力によって、前記第１、第２および第３の座に対して前記光学部材をそれぞれ押圧する第１、第２および第３の弾性部材とを備える光学ホルダを有し、前記第１の座は、自身が位置決めする軸方向に移動可能であって、前記第１、第２および第３の弾性部材の押圧力を、それぞれ、Ｆｕ，Ｆｖ，Ｆｗとし、前記第２および第３の座と前記光学部材のとの間の摩擦係数を、それぞれ、μａｖ，μａｗとし、前記第２および第３の弾性部材と前記光学部材のとの間の摩擦係数を、それぞれ、μｂｖ，μｂｗとすると、Ｆｕ＞μａｖ・Ｆｖ＋μｂｖ・Ｆｖ＋μａｗ・Ｆｗ＋μｂｗ・Ｆｗが成り立つものとする。
【００１２】
この構成によれば、第１の座を第１の弾性部材の押圧方向に後退させたとき、光学部材と第２、第３の弾性部材および第２、第３の座との間の摩擦力に抗して、第１の弾性部材が光学部材を押して第１の座に追従させられる。
【００１３】
また、本発明のレーザ走査光学装置において、前記第１、第２および第３の弾性部材の押圧力を、それぞれ、Ｆｕ，Ｆｖ，Ｆｗとし、前記第１の弾性部材と前記光学部材のとの間の摩擦係数をμｂｖとすると、Ｆｖ＞μｂｕ・Ｆｕ、および、Ｆｗ＞μｂｕ・Ｆｕが成り立つようにするとよい。
【００１４】
この構成によれば、第１の弾性部材の光学部材に当接する部分の弾性変形による移動方向が第１の軸方向とずれていても、第１の弾性部材の光学部材に当接する部分が光学部材に対して滑り変位可能であるため、光学部材が第２、第３の座から浮き上がらない。
【００１５】
また、本発明のレーザ走査光学装置において、前記第１、第２および第３の弾性部材の押圧力を、それぞれ、Ｆｕ，Ｆｖ，Ｆｗとし、前記第１の弾性部材と前記光学部材のとの間の摩擦係数をμｂｕとし、前記第１の弾性部材の押圧点から、前記第２および第３の座の前記第１の弾性部材の押圧点から最も遠い部分までの前記第１の軸方向の距離をＤｌｖ，Ｄｌｗとし、前記第２および第３の弾性部材の押圧力の作用中心から、前記第２および第３の座の前記第１の弾性部材の押圧点から最も遠い部分までの前記第１の軸方向の距離をＤｓｖ，Ｄｓｗとすると、Ｆｖ＞Ｄｌｖ／Ｄｓｖ・μｂｕ・Ｆｕ、および、Ｆｗ＞Ｄｌｗ／Ｄｓｗ・μｂｕ・Ｆｕが成り立つようにするとよい。
【００１６】
この構成によれば、記第２および第３の座の前記第１の弾性部材の押圧点から最も遠い点を支点とする、第２および第３の弾性部材の押圧力の作用中心を力点とし、第１の弾性部材の押圧点を力点としたてこの作用として、第１の弾性部材の光学部材に当接する部分を光学部材に対して滑り変位させられるため、光学部材が第２、第３の座から浮き上がることがない。
【００１７】
また、本発明のレーザ走査光学装置において、前記第２および第３の弾性部材の押圧力を、それぞれ、Ｆｖ，Ｆｗとし、前記第２および第３の座と前記光学部材のとの間の摩擦係数を、それぞれ、μａｖ，μａｗとし、前記第２および第３の弾性部材と前記光学部材のとの間の摩擦係数を、それぞれ、μｂｖ，μｂｗとし、前記第１の弾性部材のばね定数をＫ、前記第１の座をその移動範囲の中央に位置決めしたときの前記第１の弾性部材のたわみ量をＬｓ、前記第１の座の前記移動可範囲の中央から前記移動可能範囲の端部までの距離をＬｄとすると、Ｋ・（Ｌｓ−Ｌｄ）＞μａｖ・Ｆｖ＋μｂｖ・Ｆｖ＋μａｗ・Ｆｗ＋μｂｗ・Ｆｗが成り立つようにするとよい。
【００１８】
この構成によれば、弾性部材の変形量が最も小さくなる場合にも、光学部材と第２、第３の弾性部材および第２、第３の座との間の摩擦力に抗して、第１の弾性部材が光学部材を押して第１の座に追従させられる。
【００１９】
また、本発明のレーザ走査光学装置において、前記第１、第２および第３の弾性部材の押圧力を、それぞれ、Ｆｕ，Ｆｖ，Ｆｗとし、前記第２および第３の座と前記光学部材のとの間の摩擦係数を、それぞれ、μａｖ，μａｗとし、前記第２および第３の弾性部材と前記光学部材のとの間の摩擦係数を、それぞれ、μｂｖ，μｂｗとし、前記第１の弾性部材の押圧力の作用方向と、前記第１の軸方向とがなす角度をθとすると、ｃｏｓθ・Ｆｕ＞μａｖ・Ｆｖ＋μｂｖ・Ｆｖ＋μａｗ・Ｆｗ＋μｂｗ・Ｆｗが成り立つようにするとよい。
【００２０】
この構成によれば、第１の弾性部材の押圧力の第１の軸方向の成分が、光学部材と第２、第３の弾性部材および第２、第３の座との間の摩擦力の合力より大きくなり、第１の弾性部材が光学部材を押して第１の座に追従させられる。
【００２１】
また、本発明のレーザ走査光学装置において、前記光学部材は、金属製の補強部材によって補強されていてもよい。
【００２２】
この構成によれば、光学部材の変形による押圧力の逃げや摩擦の変化を防止できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、３軸方向の押圧力の関係を規定することで、第１の軸方向に位置を調整可能であり、且つ、３軸方向の３つの座に光学部材をそれぞれ当接させて正確に位置決めできる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態のレーザ走査光学系の概略斜視図である。
【図２】図１のレーザ走査光学系の光学ホルダの斜視図である。
【図３】図２の光学ホルダから光学部材および弾性部材を取り除いた斜視図である。
【図４】図２の光学ホルダの平面図である。
【図５】図２の光学ホルダからＺ軸方向の弾性部材を取り除いた平面図である。
【図６】図４の光学ホルダのＡ−Ａ断面図である。
【図７】図２の光学ホルダのＹ軸方向の弾性部材の拡大側面図である。
【図８】図２の光学ホルダの光学部材の力学モデルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１に、本発明の第１実施形態の露光器（レーザ走査光学装置）１の概要を示す。
【００２６】
レーザ走査光学装置１は、レーザ光を射出するレーザダイオード２と、レーザダイオード２が射出したレーザ光を平行光線に整形するコリメータレンズ３と、レーザ光線を集光させる集光レンズ４と、レーザ光を反射して主走査方向に走査するように偏向させる回転体である偏向器５と、レーザ光を合焦させる第１走査レンズ（光学部材）６、第２走査レンズ（光学部材）７および第３走査レンズ（光学部材）８と、レーザ光を折り返す反射鏡９とからなり、帯電した感光体１０にレーザ光を照射して、感光体１０上に静電潜像を形成する。
【００２７】
第１走査レンズ６、第２走査レンズ７および第３走査レンズ８は、図２に示すように、１つの光学ホルダ１１に保持されている。尚、本実施形態においては、図示するように、第１走査レンズ６、第２走査レンズ７および第３走査レンズ８の光学中心の方向をＸ軸方向、レーザ光線の走査方向をＹ軸方向、Ｘ軸およびＹ軸に直交する方向をＺ軸方向と称する。
【００２８】
光学ホルダ１１は、図３に示すように、第１走査レンズ６をＸ軸方向に受け止める円柱状に突接された２つの第１レンズＸ軸固定座１２と、第１走査レンズ６をＹ軸方向に受け止める壁面からなる第１レンズＹ軸固定座１３と、第１走査レンズ６をＺ軸方向に受け止める球体からなる３つの第１レンズＺ軸固定座１４とを有する。
【００２９】
第１レンズＸ軸固定座１２は、第１走査レンズ６の反対側に、第２走査レンズ７もＸ軸方向に受け止める。分かりやすいように、以後、第１レンズＸ軸固定座１２は、第２走査レンズ７の保持構造について述べるときは、第２レンズＸ軸固定座１２と呼称する。さらに、光学ホルダ１１は、第２走査レンズ７をＹ軸方向に受け止める第２レンズＹ軸調整座１５と、第２走査レンズ７をＺ軸方向に受け止める球体からなる３つの第２レンズＺ軸固定座１６とを有する。第２レンズＹ軸調整座１５は、光学ホルダ１１に咬合するＹ軸調整ねじ１７の先端部に形成されており、Ｙ軸方向に位置を調整可能である。
【００３０】
さらに、光学ホルダ１１は、第３走査レンズ８をＸ軸方向に受け止める円柱状に突接された２つの第３レンズＸ軸固定座１８と、第３走査レンズ８をＹ軸方向に受け止める円柱状の第３レンズＹ軸座固定１９と、第３走査レンズ８をＺ軸方向に受け止める球体からなる２つの第３レンズＺ軸固定座２０と、第３レンズＺ軸調整座２１とを有する。第３レンズＺ軸調整座２１は、光学ホルダ１１に咬合するＺ軸調整ねじ２２の先端部に形成されており、Ｚ軸方向に位置を調整可能である。
【００３１】
図４に示すように、第１走査レンズ６は、光学ホルダ１１に取り付けられる板ばねからなる一対の第１Ｚ軸弾性部材２３の弾性力によって、第１レンズＺ軸固定座１４に押圧される。また、第２走査レンズ７は、光学ホルダ１１に取り付けられる板ばねからなる一対の第２Ｚ軸弾性部材２４によって、第２レンズＺ軸固定座１６に押圧される。また、第３走査レンズ８は、光学ホルダ１１に取り付けられる板ばねからなる一対の第３Ｚ軸弾性部材２５によって、第３レンズＺ軸固定座２０および第３レンズＺ軸調整座２１に押圧される。
【００３２】
また、図５の図４から第１Ｚ軸弾性部材２３、第２Ｚ軸弾性部材２４および第３Ｚ軸弾性部材２５を取り除いた図、並びに、図６の図４におけるＡ−Ａ断面矢視図に示されるように、第１走査レンズ６は、光学ホルダ１１に取り付けられる板ばねからなる第１Ｘ軸弾性部材２７によって、第１レンズＸ軸固定座１２に押圧され、第２走査レンズ７は、光学ホルダ１１に取り付けられる板ばねからなる第１Ｘ軸弾性部材２７によって、第２レンズＸ軸固定座１２（第１レンズＸ軸固定座１２の反対側）に押圧され、第３走査レンズ８は、光学ホルダ１１に取り付けられる板ばねからなる第３Ｘ軸弾性部材２８によって、第３レンズＸ軸固定座１８に押圧される。
【００３３】
さらに、第１走査レンズ６は、光学ホルダ１１に取り付けられる板ばねからなる第１Ｙ軸弾性部材２９によって、第１レンズＹ軸固定座１３に押圧され、第２走査レンズ７は、光学ホルダ１１に取り付けられる板ばねからなる第２Ｙ軸弾性部材３０によって、第２レンズＹ軸調整座１５に押圧され、第３走査レンズ８は、光学ホルダ１１に取り付けられる板ばねからなる第３Ｙ軸弾性部材３１によって、第１レンズＹ軸固定座１９に押圧される。
【００３４】
本実施形態において、第１Ｘ軸弾性部材２６の押圧力の合力、第２Ｘ軸弾性部材２７の押圧力の合力および第３Ｘ軸弾性部材２７の押圧力の合力を、それぞれ、Ｆ１ｘ、Ｆ２ｘおよびＦ３ｘとし、第１Ｙ軸弾性部材２９の押圧力、第２Ｙ軸弾性部材３０の押圧力および第３Ｙ軸弾性部材３１の押圧力を、それぞれ、Ｆ１ｙ、Ｆ２ｙおよびＦ３ｙとし、第１Ｚ軸弾性部材２３の押圧力の合力、第２Ｚ軸弾性部材２４の押圧力の合力および第３Ｚ軸弾性部材２５の押圧力の合力を、それぞれ、Ｆ１ｚ、Ｆ２ｚおよびＦ３ｚとする。
【００３５】
また、第１走査レンズ６と第１レンズＸ軸固定座１２、第１レンズＹ軸固定座１３および第１レンズＺ軸固定座１４との間のそれぞれの摩擦係数をμ１ａｘ、μ１ａｙおよびμ１ａｚとし、第２走査レンズ７と第２レンズＸ軸固定座１２、第２レンズＹ軸調整座１５および第２レンズＺ軸固定座１６との間のそれぞれの摩擦係数をμ２ａｘ、μ２ａｙおよびμ２ａｚとし、第３走査レンズ８と第３レンズＸ軸固定座１８、第３レンズＹ軸固定座１９および第３レンズＺ軸固定座２０、第３レンズＺ軸調整座２１との間のそれぞれの摩擦係数をμ３ａｘ、μ３ａｙおよびμ３ａｚとする。
【００３６】
さらに、第１走査レンズ６と第１Ｘ軸弾性部材２６、第１Ｙ軸弾性部材２９および第１Ｚ軸弾性部材２３との間のそれぞれの摩擦係数をμ１ｂｘ、μ１ｂｙおよびμ１ｂｚとし、第２走査レンズ７と第２Ｘ軸弾性部材２７、第２Ｙ軸弾性部材３０および第２Ｚ軸弾性部材２４との間のそれぞれの摩擦係数をμ２ｂｘ、μ２ｂｙおよびμ２ｂｚとし、第３走査レンズ８と第３Ｘ軸弾性部材２８、第３Ｙ軸弾性部材３１および第３Ｚ軸弾性部材２５との間のそれぞれの摩擦係数をμ３ｂｘ、μ３ｂｙおよびμ３ｂｚとする。
【００３７】
ここからは、第２走査レンズ７の保持構造について詳細に説明する。本実施形態において、光学ホルダ１１に第２走査レンズ７を保持させる手順は、光学ホルダ１１上に第２走査レンズ７載置し、先ず、第２Ｘ軸弾性部材２７および第２Ｚ軸弾性部材２４によって、第２走査レンズ７を第２Ｘ軸固定座１２および第２Ｚ軸固定座１６にそれぞれ押圧する。続いて、第３Ｙ軸弾性部材を光学ホルダ１１と第２走査レンズ７の端面７ａとの間に挿入することによって、第２走査レンズ７を第２レンズＹ軸調整座１５に押圧する。最後に、Ｙ軸調整ねじ１７を回して第２レンズＹ軸調整座１５のＹ軸方向の位置を調整し、第２走査レンズ７の光学中心を第１走査レンズ６の光学中心に対して芯合わせする。
【００３８】
第２走査レンズ７の保持構造においては、調整可能な第２レンズＹ軸調整座１５に対して第２走査レンズ７を押圧する第２Ｙ軸弾性部材３０の押圧力（弾性力）Ｆ２ｙが、他の方向の押圧力、つまり、第２Ｘ軸弾性部材２７の押圧力Ｆ２ｘおよび第２Ｚ軸弾性部材２４の押圧力Ｆ２ｚよりも大きくなるように設計されている。このた、え、２レンズＹ軸調整座１５を第２Ｙ軸弾性部材３０と反対側に後退させたときも、第２走査レンズ７は、第２Ｙ軸弾性部材３０の押圧力Ｆ２ｙによって、第２レンズＹ軸調整座１５に追従し、第２走査レンズ７のスムーズな調整を可能にする。
【００３９】
より詳しくは、押圧力Ｆ２ｙは、第２走査レンズ７と、第２レンズＸ軸固定座１２、第２Ｘ軸弾性部材２７、第２レンズＺ軸固定座１６および第２Ｚ軸弾性部材２４との間のそれぞれの摩擦力の合計よりも大きな力である必要がある。つまり、本実施形態では、次の数式１を満たす。
【００４０】
【数１】
【００４１】
第２レンズＹ軸調整座１５がその調整範囲の中心（規準位置）にあるときの第２Ｙ軸弾性部材３０のたわみ量をＬｓ、第２レンズＹ軸調整座１５の調整可能量（規準位置からの最大変位）をＬｄ、第２Ｙ軸弾性部材３０のばね定数をＫとすると、第２Ｙ軸弾性部材３０の弾性力が最小になっているときの第２Ｙ軸弾性部材３０のたわみ量は、（Ｌｓ−Ｌｄ）と表されるため、そのときの押圧力は、Ｆ２ｙ＝Ｋ・（Ｌｓ−Ｌｄ）となる。従って、上記数式１は、次の数式２に書き直すことができる。
【００４２】
【数２】
【００４３】
本実施形態は、この数式２を満たすことによって、第２レンズＹ軸調整座１５を調整域のどの位置に配置したとしても、第２Ｙ軸弾性部材３０の弾性力Ｆ２ｙが、常に、第２走査レンズ７と、第２レンズＸ軸固定座１２、第２Ｘ軸弾性部材２７、第２レンズＺ軸固定座１６および第２Ｚ軸弾性部材２４との間の摩擦力の合計よりも大きくなり、第２走査レンズ７のスムーズな調整を可能としている。
【００４４】
また、図７に示すように、Ｕ字型の板ばねからなる第２Ｙ軸弾性部材３０は、その弾性変形によって、押圧力Ｆ２ｙの作用方向が変化し得る。第２Ｙ軸弾性部材３０の押圧力の作用方向とＹ軸方向との角度をθとすると、第２Ｙ軸弾性部材３０の押圧力のＹ軸方向の成分は、ｃｏｓθ・Ｆ２ｙである。第２走査レンズ７のスムーズな調整のスムーズな移動のためには、この第２Ｙ軸弾性部材３０の押圧力のＹ軸方向の成分が、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の圧接による摩擦力の合力よりも大きくなる必要がある。このため、本実施形態では、上記数式１に、さらに、第２Ｙ軸弾性部材３０の押圧力の作用方向を加味した次の数式３を満たすようにしている。
【００４５】
【数３】
【００４６】
また、実際に第２走査レンズ７をＹ軸方向に調整するときには、第２Ｙ軸弾性部材３０は、たわみ量が変化するとともに、押圧力の作用方向も変化する。このため、第２Ｙ軸弾性部材３０のたわみ量の変化と押圧力の作用方向の変化との両方を考慮すると、第２レンズＹ軸調整座１２の調整によって、第２Ｙ軸弾性部材３０の弾性力が最小になっているとき、つまり、第２Ｙ軸弾性部材３０のたわみ量が（Ｌｓ−Ｌｄ）となっているときの第２弾性部材３０の押圧力の作用方向とＹ軸方向との角度をθｄとして、次の数式４を満たすことで、第２走査レンズ７のスムーズな調整をより確実にできる
【００４７】
【数４】
【００４８】
また、Ｕ字型の板ばねからなる第２Ｙ軸弾性部材３０は、第２レンズＹ軸調整座１５の調整の際に、第２走査レンズ７に対して当接する部分がＺ軸方向に移動する。また、組み立て際に、第２Ｙ軸弾性部材３０を光学ホルダ１１と第２走査レンズ７との間に押し込むときにも、第２走査レンズ７に対して当接する部分がＸ軸方向およびＹ軸方向に滑り移動する必要がある。このため、第２Ｘ軸弾性部材２７および第２Ｚ軸弾性部材２４の押圧力Ｆ２ｘおよびＦ２ｚは、第２Ｙ軸弾性部材３０との間の摩擦力に打ち勝って、第２走査レンズ７を第２レンズＸ軸固定座および第２レンズＺ軸固定座に押圧できるものでなくてはならない。従って、次の数式５，６を満たす必要がある。
【００４９】
【数５】
【００５０】
【数６】
【００５１】
また、図８に示すように、第２Ｘ軸弾性部材２７の押圧力Ｆ２ｘは、第２Ｙ軸弾性部材３０から最も遠い第２レンズＸ軸固定座１２を支点としたてこの作用により、第２走査レンズ７と第２Ｙ軸弾性部材３０との間のＸ軸方向の滑りを生じさせると考えることもできる。このため、第２Ｙ軸弾性部材３０の押圧点（第２走査レンズ７の端面７ａ）から、第２Ｙ軸弾性部材３０から最も遠い第２レンズＸ軸固定座１２の当接位置までのＹ軸方向の距離をＤｌｘ、第２Ｘ軸弾性部材２７の押圧力Ｆ２ｘの作用中心から、第２Ｙ軸弾性部材３０から最も遠い第２レンズＸ軸固定座１２の当接位置までのＹ軸方向の距離をＤｓｘとすると、Ｄｓｘ・Ｆ２ｘ＞Ｄｌｘ・μｂｕ・Ｆｙでなければならず、次の数式７を満たす必要がある。
【００５２】
【数７】
【００５３】
また、Ｚ軸方向についても同様のことが言えるため、第２Ｙ軸弾性部材３０の押圧点（第２走査レンズ７の端面７ａ）から、第２Ｙ軸弾性部材３０から最も遠い第２レンズＺ軸固定座１６の当接位置までのＹ軸方向の距離をＤｌｚ、第２Ｚ軸弾性部材２４の押圧力Ｆ２ｚの作用中心から、第２Ｙ軸弾性部材３０から最も遠い第２レンズＺ軸固定座１６の当接位置までのＹ軸方向の距離をＤｓｚとすると、次の数式８を満たすことが必要である。
【００５４】
【数８】
【００５５】
本実施形態では、第２レンズＸ軸固定座１２および第２レンズＺ軸固定座１６は、第２走査レンズ７の両端近傍を支持するので、Ｄｌｘ／Ｄｓｘ≒２、Ｄｌｚ／Ｄｓｚ≒２である。よって、数式７，８，に替えて、次の数式９，１０を用いてもよい。
【００５６】
【数９】
【００５７】
【数１０】
【００５８】
数式１に数式９，１０を代入し、μ２ａｘ＝μ２ｂｘ＝μ２ａｙ＝μ２ｂｙ＝μ２ａｚ＝μ２ｂｚ＝μとすると、Ｆ２ｙ＞８×μ２・Ｆ２ｙとなる。これより、次の数式１１が導かれる。
【００５９】
【数１１】
【００６０】
この数式９は、摩擦係数μが０．３５より低いときだけ数式１，９，１０の条件を同時に満たし得ることを示している。
【００６１】
また、μ＝√（１／８）とすれば、数式１は、Ｆ２ｙ＞２×√（１／８）×（Ｆ２ｘ＋Ｆ２ｚ）となり、さらに、Ｆ２ｙ＝Ｆ２ｘ＝Ｆ２ｚとすると、Ｆ２ｙ＞√２×Ｆ２ｘ＝１．４×Ｆ２ｚ≒１．４×Ｆ２ｘとなる。つまり、第２Ｙ軸弾性部材３０の押圧力Ｆ２ｙの初期値は、第２Ｘ軸弾性部材２７の押圧力Ｆ２ｘおよび第２Ｚ軸弾性部材２４の押圧力Ｆ２ｚの１．４倍程度が好ましい。
【００６２】
以上では、第２レンズＹ軸調整座１５がＹ軸方向に調整可能な第２走査レンズ７の保持構造について説明したが、Ｚ軸方向に調整可能な第３走査レンズ８の保持構造やＸ軸方向に光学部材を調整可能する構造にも、上述の数式の軸（ｘｙｚ）を入れ替えるだけで適用できる。つまり、その軸方向に位座を移動できるものをｕ軸、座が固定されているもをｖ軸、ｗ軸とすることで、以上の説明を一般化できる。
【００６３】
また、以上の実施形態において、第１走査レンズ６、第２走査レンズ７および第３走査レンズ８は、局所的に変形しないように、光学ホルダ１１に保持される部分が金属製の補強部材で補強されていることが好ましい。
【符号の説明】
【００６４】
１…レーザ走査光学装置
７…第２走査レンズ（光学部材）
８…第２走査レンズ（光学部材）
１１…光学ホルダ
１２…第２レンズＸ軸固定座（第２の座）
１５…第２レンズＹ軸調整座（第１の座）
１６…第２レンズＺ軸固定座（第３の座）
１７…Ｙ軸調整ねじ
１８…第３レンズＸ軸固定座（第２の座）
１９…第３レンズＸ軸固定座（第３の座）
２０…第３レンズＺ軸固定座（第１の座）
２１…第３レンズＺ軸調整座
２２…Ｚ軸調整ねじ
２４…第２Ｚ軸弾性部材（第３の弾性部材）
２７…第２Ｘ軸弾性部材（第２の弾性部材）
３０…第２Ｙ軸弾性部材（第１の弾性部材）
２５…第３Ｚ軸弾性部材（第３の弾性部材）
２８…第３Ｘ軸弾性部材（第２の弾性部材）
３１…第３Ｙ軸弾性部材（第１の弾性部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ走査光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ走査光学装置において、レンズやミラーのようなレーザ光線を整形または導光（反射含む）する光学部材を、他の要素との相対関係が適切になるように位置決めする必要がある。
【０００３】
特許文献１には、ミラーを基準面に押圧することにより、ミラーの反射面を基準面に対して所定の角度に保持し、且つ、基準面の延長線上に設けたリブの当接面にミラーの角を押圧することで、ミラーの位置を定める位置決め固定方法が記載されている。実際のレーザ走査光学装置では、基準面を有するホルダや光学部材等の形状の誤差等を吸収するために、光学部材の位置を微調整できることが望ましい。
【０００４】
光学部材を位置決めする座を、ねじ等で構成し、調整可能とすることが考えられるが、通常、光学部材は、ＸＹＺの３軸方向にそれぞれ位置決めする必要があり、ある方向に光学部材を微調整しようとしても、他の方向の座やばねと光学部材との間の摩擦力によって、位置を微調整した座に光学部材を当接させられない場合がある。
【０００５】
特許文献２には、長尺レンズユニットをハウジングに押圧固定する光学走査装置において、ハウジングに固定された支持台および昇降ねじによって光軸方向の位置決めがされており、ハウジングに設けられた固定部および昇降ねじによって光軸と垂直な２方向のうちの１方向について位置決めを行い、昇降ねじの突出量を調整することによって長尺レンズユニットの取り付け位置を調整できるようにした発明が記載されている。
【０００６】
しかしながら、昇降ねじによって長尺レンズユニットを光路方向へ位置決めすると、昇降ねじが光路方向に傾きを持っていた場合に、昇降ねじの繰り出し量によって光路方向における長尺レンズユニットの位置がずれてしまうという問題が生じる。また、特許文献２に記載の発明では、光路方向及び昇降ねじの繰り出し方向の両方に垂直な方向に関しては的確な位置決めがなされておらず、昇降ねじを移動させた際には長尺レンズが想定外の方向へずれを生じてしまう可能性がある
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２０８９５８号公報
【特許文献２】特開２００７−２５０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記問題点に鑑みて、本発明は、光学部材をホルダに対して３軸方向に位置決めし、且つ、１方向には光学部材の位置を調整可能なレーザ走査光学装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明によるレーザ走査光学装置の第１の態様は、レーザ光線を整形若しくは導光するための光学部材を保持し、前記光学部材を第１、第２および第３の軸方向にそれぞれ位置決めする第１、第２および第３の座と、自身の弾性力によって、前記第１、第２および第３の座に対して前記光学部材をそれぞれ押圧する第１、第２および第３の弾性部材とを備える光学ホルダを有し、前記第１の座は、自身が位置決めする軸方向に移動可能であって、前記第１の弾性部材の押圧力が、前記第２および第３の弾性部材の押圧力より大きいものとする。
【００１０】
この構成によれば、第１の座を第１の弾性部材の押圧方向に後退させたとき、第１の弾性部材が光学部材を押して第１の座に追従させられる。
【００１１】
また、本発明によるレーザ走査光学装置の第２の態様は、レーザ光線を整形若しくは導光するための光学部材を保持し、前記光学部材を第１、第２および第３の軸方向にそれぞれ位置決めする第１、第２および第３の座と、自身の弾性力によって、前記第１、第２および第３の座に対して前記光学部材をそれぞれ押圧する第１、第２および第３の弾性部材とを備える光学ホルダを有し、前記第１の座は、自身が位置決めする軸方向に移動可能であって、前記第１、第２および第３の弾性部材の押圧力を、それぞれ、Ｆｕ，Ｆｖ，Ｆｗとし、前記第２および第３の座と前記光学部材のとの間の摩擦係数を、それぞれ、μａｖ，μａｗとし、前記第２および第３の弾性部材と前記光学部材のとの間の摩擦係数を、それぞれ、μｂｖ，μｂｗとすると、Ｆｕ＞μａｖ・Ｆｖ＋μｂｖ・Ｆｖ＋μａｗ・Ｆｗ＋μｂｗ・Ｆｗが成り立つものとする。
【００１２】
この構成によれば、第１の座を第１の弾性部材の押圧方向に後退させたとき、光学部材と第２、第３の弾性部材および第２、第３の座との間の摩擦力に抗して、第１の弾性部材が光学部材を押して第１の座に追従させられる。
【００１３】
また、本発明のレーザ走査光学装置において、前記第１、第２および第３の弾性部材の押圧力を、それぞれ、Ｆｕ，Ｆｖ，Ｆｗとし、前記第１の弾性部材と前記光学部材のとの間の摩擦係数をμｂｖとすると、Ｆｖ＞μｂｕ・Ｆｕ、および、Ｆｗ＞μｂｕ・Ｆｕが成り立つようにするとよい。
【００１４】
この構成によれば、第１の弾性部材の光学部材に当接する部分の弾性変形による移動方向が第１の軸方向とずれていても、第１の弾性部材の光学部材に当接する部分が光学部材に対して滑り変位可能であるため、光学部材が第２、第３の座から浮き上がらない。
【００１５】
また、本発明のレーザ走査光学装置において、前記第１、第２および第３の弾性部材の押圧力を、それぞれ、Ｆｕ，Ｆｖ，Ｆｗとし、前記第１の弾性部材と前記光学部材のとの間の摩擦係数をμｂｕとし、前記第１の弾性部材の押圧点から、前記第２および第３の座の前記第１の弾性部材の押圧点から最も遠い部分までの前記第１の軸方向の距離をＤｌｖ，Ｄｌｗとし、前記第２および第３の弾性部材の押圧力の作用中心から、前記第２および第３の座の前記第１の弾性部材の押圧点から最も遠い部分までの前記第１の軸方向の距離をＤｓｖ，Ｄｓｗとすると、Ｆｖ＞Ｄｌｖ／Ｄｓｖ・μｂｕ・Ｆｕ、および、Ｆｗ＞Ｄｌｗ／Ｄｓｗ・μｂｕ・Ｆｕが成り立つようにするとよい。
【００１６】
この構成によれば、記第２および第３の座の前記第１の弾性部材の押圧点から最も遠い点を支点とする、第２および第３の弾性部材の押圧力の作用中心を力点とし、第１の弾性部材の押圧点を力点としたてこの作用として、第１の弾性部材の光学部材に当接する部分を光学部材に対して滑り変位させられるため、光学部材が第２、第３の座から浮き上がることがない。
【００１７】
また、本発明のレーザ走査光学装置において、前記第２および第３の弾性部材の押圧力を、それぞれ、Ｆｖ，Ｆｗとし、前記第２および第３の座と前記光学部材のとの間の摩擦係数を、それぞれ、μａｖ，μａｗとし、前記第２および第３の弾性部材と前記光学部材のとの間の摩擦係数を、それぞれ、μｂｖ，μｂｗとし、前記第１の弾性部材のばね定数をＫ、前記第１の座をその移動範囲の中央に位置決めしたときの前記第１の弾性部材のたわみ量をＬｓ、前記第１の座の前記移動可範囲の中央から前記移動可能範囲の端部までの距離をＬｄとすると、Ｋ・（Ｌｓ−Ｌｄ）＞μａｖ・Ｆｖ＋μｂｖ・Ｆｖ＋μａｗ・Ｆｗ＋μｂｗ・Ｆｗが成り立つようにするとよい。
【００１８】
この構成によれば、弾性部材の変形量が最も小さくなる場合にも、光学部材と第２、第３の弾性部材および第２、第３の座との間の摩擦力に抗して、第１の弾性部材が光学部材を押して第１の座に追従させられる。
【００１９】
また、本発明のレーザ走査光学装置において、前記第１、第２および第３の弾性部材の押圧力を、それぞれ、Ｆｕ，Ｆｖ，Ｆｗとし、前記第２および第３の座と前記光学部材のとの間の摩擦係数を、それぞれ、μａｖ，μａｗとし、前記第２および第３の弾性部材と前記光学部材のとの間の摩擦係数を、それぞれ、μｂｖ，μｂｗとし、前記第１の弾性部材の押圧力の作用方向と、前記第１の軸方向とがなす角度をθとすると、ｃｏｓθ・Ｆｕ＞μａｖ・Ｆｖ＋μｂｖ・Ｆｖ＋μａｗ・Ｆｗ＋μｂｗ・Ｆｗが成り立つようにするとよい。
【００２０】
この構成によれば、第１の弾性部材の押圧力の第１の軸方向の成分が、光学部材と第２、第３の弾性部材および第２、第３の座との間の摩擦力の合力より大きくなり、第１の弾性部材が光学部材を押して第１の座に追従させられる。
【００２１】
また、本発明のレーザ走査光学装置において、前記光学部材は、金属製の補強部材によって補強されていてもよい。
【００２２】
この構成によれば、光学部材の変形による押圧力の逃げや摩擦の変化を防止できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、３軸方向の押圧力の関係を規定することで、第１の軸方向に位置を調整可能であり、且つ、３軸方向の３つの座に光学部材をそれぞれ当接させて正確に位置決めできる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態のレーザ走査光学系の概略斜視図である。
【図２】図１のレーザ走査光学系の光学ホルダの斜視図である。
【図３】図２の光学ホルダから光学部材および弾性部材を取り除いた斜視図である。
【図４】図２の光学ホルダの平面図である。
【図５】図２の光学ホルダからＺ軸方向の弾性部材を取り除いた平面図である。
【図６】図４の光学ホルダのＡ−Ａ断面図である。
【図７】図２の光学ホルダのＹ軸方向の弾性部材の拡大側面図である。
【図８】図２の光学ホルダの光学部材の力学モデルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１に、本発明の第１実施形態の露光器（レーザ走査光学装置）１の概要を示す。
【００２６】
レーザ走査光学装置１は、レーザ光を射出するレーザダイオード２と、レーザダイオード２が射出したレーザ光を平行光線に整形するコリメータレンズ３と、レーザ光線を集光させる集光レンズ４と、レーザ光を反射して主走査方向に走査するように偏向させる回転体である偏向器５と、レーザ光を合焦させる第１走査レンズ（光学部材）６、第２走査レンズ（光学部材）７および第３走査レンズ（光学部材）８と、レーザ光を折り返す反射鏡９とからなり、帯電した感光体１０にレーザ光を照射して、感光体１０上に静電潜像を形成する。
【００２７】
第１走査レンズ６、第２走査レンズ７および第３走査レンズ８は、図２に示すように、１つの光学ホルダ１１に保持されている。尚、本実施形態においては、図示するように、第１走査レンズ６、第２走査レンズ７および第３走査レンズ８の光学中心の方向をＸ軸方向、レーザ光線の走査方向をＹ軸方向、Ｘ軸およびＹ軸に直交する方向をＺ軸方向と称する。
【００２８】
光学ホルダ１１は、図３に示すように、第１走査レンズ６をＸ軸方向に受け止める円柱状に突接された２つの第１レンズＸ軸固定座１２と、第１走査レンズ６をＹ軸方向に受け止める壁面からなる第１レンズＹ軸固定座１３と、第１走査レンズ６をＺ軸方向に受け止める球体からなる３つの第１レンズＺ軸固定座１４とを有する。
【００２９】
第１レンズＸ軸固定座１２は、第１走査レンズ６の反対側に、第２走査レンズ７もＸ軸方向に受け止める。分かりやすいように、以後、第１レンズＸ軸固定座１２は、第２走査レンズ７の保持構造について述べるときは、第２レンズＸ軸固定座１２と呼称する。さらに、光学ホルダ１１は、第２走査レンズ７をＹ軸方向に受け止める第２レンズＹ軸調整座１５と、第２走査レンズ７をＺ軸方向に受け止める球体からなる３つの第２レンズＺ軸固定座１６とを有する。第２レンズＹ軸調整座１５は、光学ホルダ１１に咬合するＹ軸調整ねじ１７の先端部に形成されており、Ｙ軸方向に位置を調整可能である。
【００３０】
さらに、光学ホルダ１１は、第３走査レンズ８をＸ軸方向に受け止める円柱状に突接された２つの第３レンズＸ軸固定座１８と、第３走査レンズ８をＹ軸方向に受け止める円柱状の第３レンズＹ軸座固定１９と、第３走査レンズ８をＺ軸方向に受け止める球体からなる２つの第３レンズＺ軸固定座２０と、第３レンズＺ軸調整座２１とを有する。第３レンズＺ軸調整座２１は、光学ホルダ１１に咬合するＺ軸調整ねじ２２の先端部に形成されており、Ｚ軸方向に位置を調整可能である。
【００３１】
図４に示すように、第１走査レンズ６は、光学ホルダ１１に取り付けられる板ばねからなる一対の第１Ｚ軸弾性部材２３の弾性力によって、第１レンズＺ軸固定座１４に押圧される。また、第２走査レンズ７は、光学ホルダ１１に取り付けられる板ばねからなる一対の第２Ｚ軸弾性部材２４によって、第２レンズＺ軸固定座１６に押圧される。また、第３走査レンズ８は、光学ホルダ１１に取り付けられる板ばねからなる一対の第３Ｚ軸弾性部材２５によって、第３レンズＺ軸固定座２０および第３レンズＺ軸調整座２１に押圧される。
【００３２】
また、図５の図４から第１Ｚ軸弾性部材２３、第２Ｚ軸弾性部材２４および第３Ｚ軸弾性部材２５を取り除いた図、並びに、図６の図４におけるＡ−Ａ断面矢視図に示されるように、第１走査レンズ６は、光学ホルダ１１に取り付けられる板ばねからなる第１Ｘ軸弾性部材２７によって、第１レンズＸ軸固定座１２に押圧され、第２走査レンズ７は、光学ホルダ１１に取り付けられる板ばねからなる第１Ｘ軸弾性部材２７によって、第２レンズＸ軸固定座１２（第１レンズＸ軸固定座１２の反対側）に押圧され、第３走査レンズ８は、光学ホルダ１１に取り付けられる板ばねからなる第３Ｘ軸弾性部材２８によって、第３レンズＸ軸固定座１８に押圧される。
【００３３】
さらに、第１走査レンズ６は、光学ホルダ１１に取り付けられる板ばねからなる第１Ｙ軸弾性部材２９によって、第１レンズＹ軸固定座１３に押圧され、第２走査レンズ７は、光学ホルダ１１に取り付けられる板ばねからなる第２Ｙ軸弾性部材３０によって、第２レンズＹ軸調整座１５に押圧され、第３走査レンズ８は、光学ホルダ１１に取り付けられる板ばねからなる第３Ｙ軸弾性部材３１によって、第１レンズＹ軸固定座１９に押圧される。
【００３４】
本実施形態において、第１Ｘ軸弾性部材２６の押圧力の合力、第２Ｘ軸弾性部材２７の押圧力の合力および第３Ｘ軸弾性部材２７の押圧力の合力を、それぞれ、Ｆ１ｘ、Ｆ２ｘおよびＦ３ｘとし、第１Ｙ軸弾性部材２９の押圧力、第２Ｙ軸弾性部材３０の押圧力および第３Ｙ軸弾性部材３１の押圧力を、それぞれ、Ｆ１ｙ、Ｆ２ｙおよびＦ３ｙとし、第１Ｚ軸弾性部材２３の押圧力の合力、第２Ｚ軸弾性部材２４の押圧力の合力および第３Ｚ軸弾性部材２５の押圧力の合力を、それぞれ、Ｆ１ｚ、Ｆ２ｚおよびＦ３ｚとする。
【００３５】
また、第１走査レンズ６と第１レンズＸ軸固定座１２、第１レンズＹ軸固定座１３および第１レンズＺ軸固定座１４との間のそれぞれの摩擦係数をμ１ａｘ、μ１ａｙおよびμ１ａｚとし、第２走査レンズ７と第２レンズＸ軸固定座１２、第２レンズＹ軸調整座１５および第２レンズＺ軸固定座１６との間のそれぞれの摩擦係数をμ２ａｘ、μ２ａｙおよびμ２ａｚとし、第３走査レンズ８と第３レンズＸ軸固定座１８、第３レンズＹ軸固定座１９および第３レンズＺ軸固定座２０、第３レンズＺ軸調整座２１との間のそれぞれの摩擦係数をμ３ａｘ、μ３ａｙおよびμ３ａｚとする。
【００３６】
さらに、第１走査レンズ６と第１Ｘ軸弾性部材２６、第１Ｙ軸弾性部材２９および第１Ｚ軸弾性部材２３との間のそれぞれの摩擦係数をμ１ｂｘ、μ１ｂｙおよびμ１ｂｚとし、第２走査レンズ７と第２Ｘ軸弾性部材２７、第２Ｙ軸弾性部材３０および第２Ｚ軸弾性部材２４との間のそれぞれの摩擦係数をμ２ｂｘ、μ２ｂｙおよびμ２ｂｚとし、第３走査レンズ８と第３Ｘ軸弾性部材２８、第３Ｙ軸弾性部材３１および第３Ｚ軸弾性部材２５との間のそれぞれの摩擦係数をμ３ｂｘ、μ３ｂｙおよびμ３ｂｚとする。
【００３７】
ここからは、第２走査レンズ７の保持構造について詳細に説明する。本実施形態において、光学ホルダ１１に第２走査レンズ７を保持させる手順は、光学ホルダ１１上に第２走査レンズ７載置し、先ず、第２Ｘ軸弾性部材２７および第２Ｚ軸弾性部材２４によって、第２走査レンズ７を第２Ｘ軸固定座１２および第２Ｚ軸固定座１６にそれぞれ押圧する。続いて、第３Ｙ軸弾性部材を光学ホルダ１１と第２走査レンズ７の端面７ａとの間に挿入することによって、第２走査レンズ７を第２レンズＹ軸調整座１５に押圧する。最後に、Ｙ軸調整ねじ１７を回して第２レンズＹ軸調整座１５のＹ軸方向の位置を調整し、第２走査レンズ７の光学中心を第１走査レンズ６の光学中心に対して芯合わせする。
【００３８】
第２走査レンズ７の保持構造においては、調整可能な第２レンズＹ軸調整座１５に対して第２走査レンズ７を押圧する第２Ｙ軸弾性部材３０の押圧力（弾性力）Ｆ２ｙが、他の方向の押圧力、つまり、第２Ｘ軸弾性部材２７の押圧力Ｆ２ｘおよび第２Ｚ軸弾性部材２４の押圧力Ｆ２ｚよりも大きくなるように設計されている。このた、え、２レンズＹ軸調整座１５を第２Ｙ軸弾性部材３０と反対側に後退させたときも、第２走査レンズ７は、第２Ｙ軸弾性部材３０の押圧力Ｆ２ｙによって、第２レンズＹ軸調整座１５に追従し、第２走査レンズ７のスムーズな調整を可能にする。
【００３９】
より詳しくは、押圧力Ｆ２ｙは、第２走査レンズ７と、第２レンズＸ軸固定座１２、第２Ｘ軸弾性部材２７、第２レンズＺ軸固定座１６および第２Ｚ軸弾性部材２４との間のそれぞれの摩擦力の合計よりも大きな力である必要がある。つまり、本実施形態では、次の数式１を満たす。
【００４０】
【数１】
【００４１】
第２レンズＹ軸調整座１５がその調整範囲の中心（規準位置）にあるときの第２Ｙ軸弾性部材３０のたわみ量をＬｓ、第２レンズＹ軸調整座１５の調整可能量（規準位置からの最大変位）をＬｄ、第２Ｙ軸弾性部材３０のばね定数をＫとすると、第２Ｙ軸弾性部材３０の弾性力が最小になっているときの第２Ｙ軸弾性部材３０のたわみ量は、（Ｌｓ−Ｌｄ）と表されるため、そのときの押圧力は、Ｆ２ｙ＝Ｋ・（Ｌｓ−Ｌｄ）となる。従って、上記数式１は、次の数式２に書き直すことができる。
【００４２】
【数２】
【００４３】
本実施形態は、この数式２を満たすことによって、第２レンズＹ軸調整座１５を調整域のどの位置に配置したとしても、第２Ｙ軸弾性部材３０の弾性力Ｆ２ｙが、常に、第２走査レンズ７と、第２レンズＸ軸固定座１２、第２Ｘ軸弾性部材２７、第２レンズＺ軸固定座１６および第２Ｚ軸弾性部材２４との間の摩擦力の合計よりも大きくなり、第２走査レンズ７のスムーズな調整を可能としている。
【００４４】
また、図７に示すように、Ｕ字型の板ばねからなる第２Ｙ軸弾性部材３０は、その弾性変形によって、押圧力Ｆ２ｙの作用方向が変化し得る。第２Ｙ軸弾性部材３０の押圧力の作用方向とＹ軸方向との角度をθとすると、第２Ｙ軸弾性部材３０の押圧力のＹ軸方向の成分は、ｃｏｓθ・Ｆ２ｙである。第２走査レンズ７のスムーズな調整のスムーズな移動のためには、この第２Ｙ軸弾性部材３０の押圧力のＹ軸方向の成分が、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の圧接による摩擦力の合力よりも大きくなる必要がある。このため、本実施形態では、上記数式１に、さらに、第２Ｙ軸弾性部材３０の押圧力の作用方向を加味した次の数式３を満たすようにしている。
【００４５】
【数３】
【００４６】
また、実際に第２走査レンズ７をＹ軸方向に調整するときには、第２Ｙ軸弾性部材３０は、たわみ量が変化するとともに、押圧力の作用方向も変化する。このため、第２Ｙ軸弾性部材３０のたわみ量の変化と押圧力の作用方向の変化との両方を考慮すると、第２レンズＹ軸調整座１２の調整によって、第２Ｙ軸弾性部材３０の弾性力が最小になっているとき、つまり、第２Ｙ軸弾性部材３０のたわみ量が（Ｌｓ−Ｌｄ）となっているときの第２弾性部材３０の押圧力の作用方向とＹ軸方向との角度をθｄとして、次の数式４を満たすことで、第２走査レンズ７のスムーズな調整をより確実にできる
【００４７】
【数４】
【００４８】
また、Ｕ字型の板ばねからなる第２Ｙ軸弾性部材３０は、第２レンズＹ軸調整座１５の調整の際に、第２走査レンズ７に対して当接する部分がＺ軸方向に移動する。また、組み立て際に、第２Ｙ軸弾性部材３０を光学ホルダ１１と第２走査レンズ７との間に押し込むときにも、第２走査レンズ７に対して当接する部分がＸ軸方向およびＹ軸方向に滑り移動する必要がある。このため、第２Ｘ軸弾性部材２７および第２Ｚ軸弾性部材２４の押圧力Ｆ２ｘおよびＦ２ｚは、第２Ｙ軸弾性部材３０との間の摩擦力に打ち勝って、第２走査レンズ７を第２レンズＸ軸固定座および第２レンズＺ軸固定座に押圧できるものでなくてはならない。従って、次の数式５，６を満たす必要がある。
【００４９】
【数５】
【００５０】
【数６】
【００５１】
また、図８に示すように、第２Ｘ軸弾性部材２７の押圧力Ｆ２ｘは、第２Ｙ軸弾性部材３０から最も遠い第２レンズＸ軸固定座１２を支点としたてこの作用により、第２走査レンズ７と第２Ｙ軸弾性部材３０との間のＸ軸方向の滑りを生じさせると考えることもできる。このため、第２Ｙ軸弾性部材３０の押圧点（第２走査レンズ７の端面７ａ）から、第２Ｙ軸弾性部材３０から最も遠い第２レンズＸ軸固定座１２の当接位置までのＹ軸方向の距離をＤｌｘ、第２Ｘ軸弾性部材２７の押圧力Ｆ２ｘの作用中心から、第２Ｙ軸弾性部材３０から最も遠い第２レンズＸ軸固定座１２の当接位置までのＹ軸方向の距離をＤｓｘとすると、Ｄｓｘ・Ｆ２ｘ＞Ｄｌｘ・μｂｕ・Ｆｙでなければならず、次の数式７を満たす必要がある。
【００５２】
【数７】
【００５３】
また、Ｚ軸方向についても同様のことが言えるため、第２Ｙ軸弾性部材３０の押圧点（第２走査レンズ７の端面７ａ）から、第２Ｙ軸弾性部材３０から最も遠い第２レンズＺ軸固定座１６の当接位置までのＹ軸方向の距離をＤｌｚ、第２Ｚ軸弾性部材２４の押圧力Ｆ２ｚの作用中心から、第２Ｙ軸弾性部材３０から最も遠い第２レンズＺ軸固定座１６の当接位置までのＹ軸方向の距離をＤｓｚとすると、次の数式８を満たすことが必要である。
【００５４】
【数８】
【００５５】
本実施形態では、第２レンズＸ軸固定座１２および第２レンズＺ軸固定座１６は、第２走査レンズ７の両端近傍を支持するので、Ｄｌｘ／Ｄｓｘ≒２、Ｄｌｚ／Ｄｓｚ≒２である。よって、数式７，８，に替えて、次の数式９，１０を用いてもよい。
【００５６】
【数９】
【００５７】
【数１０】
【００５８】
数式１に数式９，１０を代入し、μ２ａｘ＝μ２ｂｘ＝μ２ａｙ＝μ２ｂｙ＝μ２ａｚ＝μ２ｂｚ＝μとすると、Ｆ２ｙ＞８×μ２・Ｆ２ｙとなる。これより、次の数式１１が導かれる。
【００５９】
【数１１】
【００６０】
この数式９は、摩擦係数μが０．３５より低いときだけ数式１，９，１０の条件を同時に満たし得ることを示している。
【００６１】
また、μ＝√（１／８）とすれば、数式１は、Ｆ２ｙ＞２×√（１／８）×（Ｆ２ｘ＋Ｆ２ｚ）となり、さらに、Ｆ２ｙ＝Ｆ２ｘ＝Ｆ２ｚとすると、Ｆ２ｙ＞√２×Ｆ２ｘ＝１．４×Ｆ２ｚ≒１．４×Ｆ２ｘとなる。つまり、第２Ｙ軸弾性部材３０の押圧力Ｆ２ｙの初期値は、第２Ｘ軸弾性部材２７の押圧力Ｆ２ｘおよび第２Ｚ軸弾性部材２４の押圧力Ｆ２ｚの１．４倍程度が好ましい。
【００６２】
以上では、第２レンズＹ軸調整座１５がＹ軸方向に調整可能な第２走査レンズ７の保持構造について説明したが、Ｚ軸方向に調整可能な第３走査レンズ８の保持構造やＸ軸方向に光学部材を調整可能する構造にも、上述の数式の軸（ｘｙｚ）を入れ替えるだけで適用できる。つまり、その軸方向に位座を移動できるものをｕ軸、座が固定されているもをｖ軸、ｗ軸とすることで、以上の説明を一般化できる。
【００６３】
また、以上の実施形態において、第１走査レンズ６、第２走査レンズ７および第３走査レンズ８は、局所的に変形しないように、光学ホルダ１１に保持される部分が金属製の補強部材で補強されていることが好ましい。
【符号の説明】
【００６４】
１…レーザ走査光学装置
７…第２走査レンズ（光学部材）
８…第２走査レンズ（光学部材）
１１…光学ホルダ
１２…第２レンズＸ軸固定座（第２の座）
１５…第２レンズＹ軸調整座（第１の座）
１６…第２レンズＺ軸固定座（第３の座）
１７…Ｙ軸調整ねじ
１８…第３レンズＸ軸固定座（第２の座）
１９…第３レンズＸ軸固定座（第３の座）
２０…第３レンズＺ軸固定座（第１の座）
２１…第３レンズＺ軸調整座
２２…Ｚ軸調整ねじ
２４…第２Ｚ軸弾性部材（第３の弾性部材）
２７…第２Ｘ軸弾性部材（第２の弾性部材）
３０…第２Ｙ軸弾性部材（第１の弾性部材）
２５…第３Ｚ軸弾性部材（第３の弾性部材）
２８…第３Ｘ軸弾性部材（第２の弾性部材）
３１…第３Ｙ軸弾性部材（第１の弾性部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光線を整形若しくは導光するための光学部材を保持し、前記光学部材を第１、第２および第３の軸方向にそれぞれ位置決めする第１、第２および第３の座と、自身の弾性力によって、前記第１、第２および第３の座に対して前記光学部材をそれぞれ押圧する第１、第２および第３の弾性部材とを備える光学ホルダを有し、
前記第１の座は、自身が位置決めする軸方向に移動可能であって、
前記第１の弾性部材の押圧力が、前記第２および第３の弾性部材の押圧力より大きいことを特徴とするレーザ走査光学装置。
【請求項２】
レーザ光線を整形若しくは導光するための光学部材を保持し、前記光学部材を第１、第２および第３の軸方向にそれぞれ位置決めする第１、第２および第３の座と、自身の弾性力によって、前記第１、第２および第３の座に対して前記光学部材をそれぞれ押圧する第１、第２および第３の弾性部材とを備える光学ホルダを有し、
前記第１の座は、自身が位置決めする軸方向に移動可能であって、
前記第１、第２および第３の弾性部材の押圧力を、それぞれ、Ｆｕ，Ｆｖ，Ｆｗとし、
前記第２および第３の座と前記光学部材のとの間の摩擦係数を、それぞれ、μａｖ，μａｗとし、
前記第２および第３の弾性部材と前記光学部材のとの間の摩擦係数を、それぞれ、μｂｖ，μｂｗとすると、
Ｆｕ＞μａｖ・Ｆｖ＋μｂｖ・Ｆｖ＋μａｗ・Ｆｗ＋μｂｗ・Ｆｗ
が成り立つことを特徴とするレーザ走査光学装置。
【請求項３】
前記第１、第２および第３の弾性部材の押圧力を、それぞれ、Ｆｕ，Ｆｖ，Ｆｗとし、
前記第１の弾性部材と前記光学部材のとの間の摩擦係数をμｂｖとすると、
Ｆｖ＞μｂｕ・Ｆｕ
Ｆｗ＞μｂｕ・Ｆｕ
が成り立つことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ走査光学装置。
【請求項４】
前記第１、第２および第３の弾性部材の押圧力を、それぞれ、Ｆｕ，Ｆｖ，Ｆｗとし、
前記第１の弾性部材と前記光学部材のとの間の摩擦係数をμｂｕとし、
前記第１の弾性部材の押圧点から、前記第２および第３の座の前記第１の弾性部材の押圧点から最も遠い部分までの前記第１の軸方向の距離をＤｌｖ，Ｄｌｗとし、
前記第２および第３の弾性部材の押圧力の作用中心から、前記第２および第３の座の前記第１の弾性部材の押圧点から最も遠い部分までの前記第１の軸方向の距離をＤｓｖ，Ｄｓｗとすると、
Ｆｖ＞Ｄｌｖ／Ｄｓｖ・μｂｕ・Ｆｕ
Ｆｗ＞Ｄｌｗ／Ｄｓｗ・μｂｕ・Ｆｕ
が成り立つことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
【請求項５】
前記第２および第３の弾性部材の押圧力を、それぞれ、Ｆｖ，Ｆｗとし、
前記第２および第３の座と前記光学部材のとの間の摩擦係数を、それぞれ、μａｖ，μａｗとし、
前記第２および第３の弾性部材と前記光学部材のとの間の摩擦係数を、それぞれ、μｂｖ，μｂｗとし、
前記第１の弾性部材のばね定数をＫ、前記第１の座をその移動範囲の中央に位置決めしたときの前記第１の弾性部材のたわみ量をＬｓ、前記第１の座の前記移動可範囲の中央から前記移動可能範囲の端部までの距離をＬｄとすると、
Ｋ・（Ｌｓ−Ｌｄ）＞μａｖ・Ｆｖ＋μｂｖ・Ｆｖ＋μａｗ・Ｆｗ＋μｂｗ・Ｆｗ
が成り立つことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
【請求項６】
前記第１、第２および第３の弾性部材の押圧力を、それぞれ、Ｆｕ，Ｆｖ，Ｆｗとし、
前記第２および第３の座と前記光学部材のとの間の摩擦係数を、それぞれ、μａｖ，μａｗとし、
前記第２および第３の弾性部材と前記光学部材のとの間の摩擦係数を、それぞれ、μｂｖ，μｂｗとし、
前記第１の弾性部材の押圧力の作用方向と、前記第１の軸方向とがなす角度をθとすると、
ｃｏｓθ・Ｆｕ＞μａｖ・Ｆｖ＋μｂｖ・Ｆｖ＋μａｗ・Ｆｗ＋μｂｗ・Ｆｗ
が成り立つことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
【請求項７】
前記光学部材は、金属製の補強部材によって補強されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
【請求項１】
レーザ光線を整形若しくは導光するための光学部材を保持し、前記光学部材を第１、第２および第３の軸方向にそれぞれ位置決めする第１、第２および第３の座と、自身の弾性力によって、前記第１、第２および第３の座に対して前記光学部材をそれぞれ押圧する第１、第２および第３の弾性部材とを備える光学ホルダを有し、
前記第１の座は、自身が位置決めする軸方向に移動可能であって、
前記第１の弾性部材の押圧力が、前記第２および第３の弾性部材の押圧力より大きいことを特徴とするレーザ走査光学装置。
【請求項２】
レーザ光線を整形若しくは導光するための光学部材を保持し、前記光学部材を第１、第２および第３の軸方向にそれぞれ位置決めする第１、第２および第３の座と、自身の弾性力によって、前記第１、第２および第３の座に対して前記光学部材をそれぞれ押圧する第１、第２および第３の弾性部材とを備える光学ホルダを有し、
前記第１の座は、自身が位置決めする軸方向に移動可能であって、
前記第１、第２および第３の弾性部材の押圧力を、それぞれ、Ｆｕ，Ｆｖ，Ｆｗとし、
前記第２および第３の座と前記光学部材のとの間の摩擦係数を、それぞれ、μａｖ，μａｗとし、
前記第２および第３の弾性部材と前記光学部材のとの間の摩擦係数を、それぞれ、μｂｖ，μｂｗとすると、
Ｆｕ＞μａｖ・Ｆｖ＋μｂｖ・Ｆｖ＋μａｗ・Ｆｗ＋μｂｗ・Ｆｗ
が成り立つことを特徴とするレーザ走査光学装置。
【請求項３】
前記第１、第２および第３の弾性部材の押圧力を、それぞれ、Ｆｕ，Ｆｖ，Ｆｗとし、
前記第１の弾性部材と前記光学部材のとの間の摩擦係数をμｂｖとすると、
Ｆｖ＞μｂｕ・Ｆｕ
Ｆｗ＞μｂｕ・Ｆｕ
が成り立つことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ走査光学装置。
【請求項４】
前記第１、第２および第３の弾性部材の押圧力を、それぞれ、Ｆｕ，Ｆｖ，Ｆｗとし、
前記第１の弾性部材と前記光学部材のとの間の摩擦係数をμｂｕとし、
前記第１の弾性部材の押圧点から、前記第２および第３の座の前記第１の弾性部材の押圧点から最も遠い部分までの前記第１の軸方向の距離をＤｌｖ，Ｄｌｗとし、
前記第２および第３の弾性部材の押圧力の作用中心から、前記第２および第３の座の前記第１の弾性部材の押圧点から最も遠い部分までの前記第１の軸方向の距離をＤｓｖ，Ｄｓｗとすると、
Ｆｖ＞Ｄｌｖ／Ｄｓｖ・μｂｕ・Ｆｕ
Ｆｗ＞Ｄｌｗ／Ｄｓｗ・μｂｕ・Ｆｕ
が成り立つことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
【請求項５】
前記第２および第３の弾性部材の押圧力を、それぞれ、Ｆｖ，Ｆｗとし、
前記第２および第３の座と前記光学部材のとの間の摩擦係数を、それぞれ、μａｖ，μａｗとし、
前記第２および第３の弾性部材と前記光学部材のとの間の摩擦係数を、それぞれ、μｂｖ，μｂｗとし、
前記第１の弾性部材のばね定数をＫ、前記第１の座をその移動範囲の中央に位置決めしたときの前記第１の弾性部材のたわみ量をＬｓ、前記第１の座の前記移動可範囲の中央から前記移動可能範囲の端部までの距離をＬｄとすると、
Ｋ・（Ｌｓ−Ｌｄ）＞μａｖ・Ｆｖ＋μｂｖ・Ｆｖ＋μａｗ・Ｆｗ＋μｂｗ・Ｆｗ
が成り立つことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
【請求項６】
前記第１、第２および第３の弾性部材の押圧力を、それぞれ、Ｆｕ，Ｆｖ，Ｆｗとし、
前記第２および第３の座と前記光学部材のとの間の摩擦係数を、それぞれ、μａｖ，μａｗとし、
前記第２および第３の弾性部材と前記光学部材のとの間の摩擦係数を、それぞれ、μｂｖ，μｂｗとし、
前記第１の弾性部材の押圧力の作用方向と、前記第１の軸方向とがなす角度をθとすると、
ｃｏｓθ・Ｆｕ＞μａｖ・Ｆｖ＋μｂｖ・Ｆｖ＋μａｗ・Ｆｗ＋μｂｗ・Ｆｗ
が成り立つことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
【請求項７】
前記光学部材は、金属製の補強部材によって補強されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１０７３２２（Ｐ２０１１−１０７３２２Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６０９６５（Ｐ２００９−２６０９６５）
【出願日】平成２１年１１月１６日（２００９．１１．１６）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１６日（２００９．１１．１６）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
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