(57)【要約】【課題】一対の樹脂製ｆθレンズを含む周囲の温度変化によって発生するピントズレを補償することができ、画像品質の劣化を低減することができる光走査装置を提供する。【解決手段】光源から放射されたビーム光束を偏向走査する回転多面鏡１４と、回転多面鏡１４によって偏向されたビーム光束を被走査面上に集光走査する一対のｆθレンズ２１と、ｆθレンズ２１を独立して保持したレンズホルダＨ１，Ｈ２と、回転多面鏡１４との相対距離を固定したまま一方のレンズホルダＨ１を固定したベース２２と、ベース２２に支持され且つ線膨張係数の大きい材質から構成されたひとつの可動部２５と、他方のレンズホルダＨ２を固定した状態で可動部２５に固定され且つ線膨張係数の小さい材質からなる支持部２７と、一対のｆθレンズ２１のうちの一方の樹脂レンズ２０が支持部２７に固定されて他方の樹脂レンズ１９に対して接近・離反可能とされている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から放射されたビーム光束を偏向走査する偏向装置と、該偏向装置によって偏向されたビーム光束を被走査面上に集光走査する一対のｆθレンズと、該一対のｆθレンズを独立して保持したレンズホルダと、前記偏向装置との相対距離を固定したまま前記レンズホルダの一方を固定したベースと、前記ベースに支持され且つ線膨張係数の大きい材質から構成されたひとつの可動部と、前記レンズホルダの他方を固定した状態で前記可動部に固定され且つ線膨張係数の小さい材質からなる支持部と、を備え、前記一対のｆθレンズのうちの一方が前記支持部に固定されて他方に対して接近・離反可能とされていることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記可動部は、前記一対のｆθレンズの間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記可動部は、少なくとも互いに隣接する２つの縦壁面が前記ベースに密着した状態で前記ベースに支持されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記支持部又は前記可動部には、前記可動部の膨張・収縮に伴って変位する前記一方のレンズの変位方向を規定するガイドが形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機・プリンタ・ファクシミリ或いはこれらを機能的に備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置に搭載された光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子写真装置等の画像形成装置には光走査装置が搭載され、この光走査装置の光源から出射されたビーム光束を感光体表面（被走査面）に照射することにより、感光体表面に形成された静電潜像をトナーによって顕在化し、そのトナー像を転写紙上に転写・定着することにより画像形成処理が実現されている。
【０００３】
この光走査装置は、例えば、図８に示すように、半導体レーザモジュール（光源）１から放射されたビーム光束をカップリングして平行光束とするコリメートレンズ２と、コリメートレンズ２を透過したビーム光束を偏向装置としての回転多面鏡３の鏡面上に集光させるシリンダーレンズ（シリンドリカルレンズ）４と、回転多面鏡３の鏡面で反射されたビーム光束を被走査面としての感光体表面５（図示両端矢印で示す）にビームスポットとして結像する一対の結像レンズ６とを備えている。
【０００４】
シリンダーレンズ４は、ビーム光束を回転多面鏡３の鏡面上に主走査方向に線状に集光させるために副走査方向にのみ正のパワーを持っている。
【０００５】
結像レンズ６は、例えば、主走査方向に延びる球面レンズ７とトーリックレンズ８とを備え、図９に示すように、画像形成装置の装置本体に固定されたベース９等に固定されている。また、結像レンズ６は、ビーム光束の走査速度の不均一や点像の歪を補正するｆθ機能を備えている。この際、結像レンズ６を透過したビーム光束の一部は、例えば、トーリックレンズ８の長手方向端部付近の有効画像領域外を透過したビーム光束を受光素子に結像させて水平同期信号を取得することで走査タイミングを図っている。
【０００６】
一方、球面レンズ７とトーリックレンズ８からなる一対のｆθレンズとしての結像レンズ６は、ガラスレンズに替えて樹脂レンズを使用するのが一般的となってきている。
【０００７】
即ち、樹脂により成形された結像レンズ６は、製造コストがガラスレンズよりも安価であるうえ、小さいサイズでありながら大きなガラスレンズと同等の性能を発揮することができ、光走査装置の小型化に寄与している。
【０００８】
しかしながら、樹脂レンズは周囲温度の変化による屈折率変化がガラスレンズよりも大きく、しかも、形状変形もガラスレンズに比べて顕著に起こるという問題がある。
【０００９】
この結果、周辺温度が常温の環境下では感光体ドラム上でピントが揃っていたにも拘らず、周辺温度が上昇又は下降した場合にはピントズレが発生し、例えば、１ドットサイズが大きくなる等、画像品質の劣化が発生する要因となっていた。
【００１０】
そこで、このような周辺温度の変化に対応するため、樹脂レンズに放熱フィンを設け、樹脂レンズの熱膨張を抑制する技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【００１１】
また、ｆθレンズの温度変化に伴う焦点距離の変動を抑制するための機構として、一対のｆθレンズを独立して支持すると共に、それぞれの線膨張率を異ならせた２組の腕部材を配置し、温度変動による一対二組の腕部材の熱伸縮を利用して一対のｆθレンズの相対距離を調整する技術も提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開平０６−２０８０５３号公報
【特許文献２】特開平０７−０１３０９６号公報
【特許文献３】特開平０１−１０７２２１号公報
【特許文献４】特開平０９−１５９９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところが、上記の如く構成された光走査装置にあっては、樹脂レンズの熱膨張を抑制することはできるものの、放熱フィンを追加した分だけ装置が大型化してしまうという問題が生じていた。
【００１３】
また、線膨張率の高い腕部材を採用した場合は各腕部材の伸縮が同一とならない場合もありレンズ間距離の傾き等の光学性能の悪化をもたらす。さらに、腕部材とレンズを一体化する場合には、線膨張係数の大きなレンズを使用することになり、熱によるレンズ自体の光学性能の悪化をもたらすこととなる。
【００１４】
しかも、一対のｆθレンズを独立して支持する一対二組の腕部材の線膨張率を異ならせて互いに接近離反させる構成を採用した場合、各腕部材の線膨張率の差を厳密に設定して互いの対向距離を調整することは非常に困難であるうえ、左右（一対）の腕部材が微妙な周辺温度変化の差に起因して伸縮長が異なり易く、ｆθレンズのレンズ光軸と光学系の光軸とがズレ易い（アライメントズレ）という問題も生じていた。
【００１５】
そこで、上述したピントズレに合わせて一対のレンズ間ピッチを変化させることで再度ピント調整を行うことが考えられるが、このような周辺温度の変化に連動したピント自動調整装置を組み込むことは、コストの高騰を招くうえ、光走査装置が大型化してしまい、しかも動作タイミング制御が複雑化するといった問題が生じる。
【００１６】
一方、一般的な光走査装置の筐体にはガラス繊維が混入された樹脂材料が用いられているが、このガラス繊維の混入量を低下させると線膨張係数を大きくすることができ、温度変化にリニア対応して一対のレンズ間ピッチを変動させる構成とすることができるが、このような方法では、筐体全体が線膨張変化するため、膨張・伸縮が不要な箇所も変動してしまうばかりでなく、筐体全体の強度が低下してしまい、熱変形により筐体全体が歪むといった問題が生じてしまう。
【００１７】
そこで、本発明は、上記事情を考慮し、一対のｆθレンズに樹脂レンズを用いたものでありながら、その樹脂レンズを含む周囲の温度変化によって発生するピントズレを補償することができ、画像品質の劣化を低減することができる光走査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の光走査装置は、光源から放射されたビーム光束を偏向走査する偏向装置と、該偏向装置によって偏向されたビーム光束を被走査面上に集光走査する一対のｆθレンズと、該一対のｆθレンズを独立して保持したレンズホルダと、前記偏向装置との相対距離を固定したまま前記レンズホルダの一方を固定したベースと、前記ベースに支持され且つ線膨張係数の大きい材質から構成されたひとつの可動部と、前記レンズホルダの他方を固定した状態で前記可動部に固定され且つ線膨張係数の小さい材質からなる支持部と、を備え、前記一対のｆθレンズのうちの一方が前記支持部に固定されて他方に対して接近・離反可能とされていることを特徴とする。
【００１９】
この際、前記可動部は、前記一対のｆθレンズの間に配置されているのが好ましく、少なくとも互いに隣接する２つの縦壁面が前記ベースに密着した状態で前記ベースに支持されているのがより好ましい。
【００２０】
また、前記支持部又は前記可動部には、前記可動部の膨張・収縮に伴って変位する前記一方のレンズの変位方向を規定するガイドが形成されているのが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、一対のｆθレンズに樹脂レンズを用いたものでありながら、その樹脂レンズを含む周囲の温度変化によって発生するピントズレを補償することができ、画像品質の劣化を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、本発明の一実施形態に係る光走査装置について、図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は本発明の一実施形態に係る光走査装置の光学説明図、図２（Ａ）は本発明の一実施形態に係る光走査装置における常温時の要部の断面図、図２（Ｂ）は本発明の一実施形態に係る光走査装置における高温時の要部の断面図、図３（Ａ）は本発明の一実施形態に係る光走査装置における常温時の要部の平面図、図３（Ｂ）は本発明の一実施形態に係る光走査装置における高温時の要部の平面図である。
【００２４】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る光走査装置は、ビーム光束（光路軸Ｑで示す）を放射するレーザダイオード等の光源１１と、光源１１からのビーム光束をカップリングして平行光束とするコリメートレンズ１２と、コリメートレンズ１２を透過したビーム光束を主走査方向に長く略線状に集光させるように副走査方向にのみ正のパワーを持つシリンドリカルレンズ１３と、シリンドリカルレンズ１３からのビーム光束を偏向する偏向装置としての回転多面鏡１４と、回転多面鏡１４によって偏向走査したビーム光束を被走査面１５上に結像する結像光学系１６と、回転多面鏡１４によって偏向走査したビーム光束の一部を利用して走査同期を検出する受光素子１７へと導く検出光学系１８とを備えている。
【００２５】
結像光学系１６は、回転多面鏡１４に近接配置されて副走査方向のパワーが強い負の樹脂レンズ１９と、回転多面鏡１４に離間配置されて副走査方向のパワーが強い正の樹脂レンズ２０と、によって一対のｆθレンズ２１を構成している。
【００２６】
樹脂レンズ１９は、図２，図３に示すように、回転多面鏡１４に近接配置され且つ回転多面鏡１４との相対距離を一定距離に維持するように、画像形成装置本体（図示せず）等に固定されたベース２２にレンズホルダＨ１を介して固定されている。
【００２７】
樹脂レンズ２０は、回転多面鏡１４に離間配置され且つベース２２に固定した変位部材２３にレンズホルダＨ２を介して固定されている。
【００２８】
変位部材２３は、ベース２２にネジ２４を介して固定されると共に線膨張係数の大きい材質からなるひとつの可動部２５と、可動部２５に接着剤２６を介して固定されると共に線膨張係数の小さい材質からなる支持部２７と、を備え、上述したレンズホルダＨ２は、この支持部２７に固定されている。
【００２９】
尚、線膨張係数の大きい材質としては、例えば、ポリプロピレン樹脂が用いられ、線膨張係数の小さい材質としては、例えば、ポリカーボネートガラス強化材が用いられるが、これら以外であっても、使用される樹脂レンズ１９，２０の種類（光学特性）や光路長、画像形成装置本体内の周辺温度の変化（例えば、０℃〜５０℃）等を考慮したうえで、線膨張係数の大きい材質の場合には、その線膨張係数が６．０〜１２．０（×１０−５／Ｋ）、線膨張係数の小さい材質の場合には、その線膨張係数が２．０〜５．０（×１０−５／Ｋ）の範囲にあるものを適用することができる。
【００３０】
可動部２５は、本実施の形態においては、ｆθレンズ２１としての各樹脂レンズ１９，２０の間に配置され、少なくとも互いに隣接する２つの縦壁面がベース２２に形成された縦横の基準面２２ａ，２２ｂに密着した状態でベース２２に支持されている。また、可動部２５には、光路軸Ｑと平行に延びる長孔２５ａが形成され、この長孔２５ａには先端がベース２２に螺合したネジ２８が貫通している。これにより、可動部２５が周辺温度の変化によって膨張・収縮した際には、基準面２２ａ，２２ｂ並びに長孔２５ａとネジ２８とによって、その膨張・収縮方向が規定される。
【００３１】
支持部２７には、各ネジ２４，２８が貫通する凹部２７ａと長孔２７ｂとが形成されている。
【００３２】
この際、長孔２７ｂとネジ２８とは、可動部２５と支持部２７との線膨張の大小の差異を考慮した場合、長孔２５ａとネジ２８との関係よりも、確実に支持部２７（樹脂レンズ２０）の変位方向を確実に規定するガイドとしての機能を備えている。
【００３３】
尚、長孔２５ａと長孔２７ｂとは、周辺環境が常温時に上下で一致する形状・大きさとなっているが、厳密には、可動部２５の線膨張に伴って長孔２５ａの長さは変化することから、長孔２７ｂの長さや位置（長孔２５ａとの相対位置）は可動部２５の線膨張係数等を考慮して決定される。
【００３４】
検出光学系１８は、回転多面鏡１４の鏡面に入射したビーム光束の一部（光路軸Ｑ’で示す）を反射するように有効画像領域の外側に配置した導光ミラー２９と、特定の方向の偏向のみを透過させる偏向子３０と、直線偏向を円偏向へ変換する１／４波長板３１と、ビーム光束の位置ずれを補正する受光レンズ（例えば、ＳＯＳレンズ）３２とを備えている。
【００３５】
受光素子１７は、検出光学系１８の光路上で被走査面１５と共役関係な位置に配備されており、光源１１から放射されて回転多面鏡１４で偏向されたビーム光束は、結像光学系１６によって走査領域へ向かって偏向するが、走査領域へ向かう途上においてｆθレンズ２１を構成する一方の樹脂レンズ１９を介して導光ミラー２９で反射され、偏向子３０、１／４波長板３１、受光レンズ３２をこの順に経由して受光素子１７に入射する。
【００３６】
偏向子３０は、その方位（直線偏向光束を最大限透過させる方向）が、例えば、ビーム光束を主走査方向に直線偏向する特性を備えている。
【００３７】
１／４波長板３１は、偏向子３０によって主走査方向に直線偏向されたビーム光束を円偏向状態に変換する。
【００３８】
受光レンズ３２は、受光素子１７に導光ミラー２９の設置公差等により副走査方向にビーム光束の光路がずれた場合に、受光素子１７上での光軸との交点に引き戻す役割を果たしている。
【００３９】
上記の構成において、回転多面鏡１４により偏向されて有効画像領域外に出射したビーム光束は、その周辺温度の変化によって膨張・収縮する可動部２５によって支持部２７が樹脂レンズ２０と一体に変位することにより、ピントズレを発生することなく被走査面１５に入射される。
【００４０】
（変形例１）
ところで、支持部２７（樹脂レンズ２０）の変位方向を光路軸Ｑに沿うように規定するガイドは、上記実施の形態では、線膨張係数が大きい可動部２５の長孔２５ａが変形する場合を考慮して、線膨張係数の小さい支持部２７の長孔２７ｂとネジ２８とによって行っていたが、例えば、図４に示すように、支持部２７の底面から略線状に突出形成されたリブ２７Ａと、このリブ２７Ａと係合するようにベース２２に形成されたガイド溝２２Ａとしても良い。尚、リブ２７Ａとガイド溝２２Ａとの凹凸関係は逆でも良い。
【００４１】
この際、リブ２７Ａとガイド溝２２Ａとからなるガイド（ガイドレール）は、光路軸Ｑの直下に位置すると共に光路軸Ｑに沿って延在するように設けることにより、樹脂レンズ２０の変位時に光軸ズレを発生し難くすることができる。
【００４２】
（変形例２）
また、上述した支持部２７（樹脂レンズ２０）の変位方向を規定するガイドに、変形例１で示したようなガイドレールを採用することにより、例えば、図５に示すように、支持部２７のうち可動部２５の底面に位置する部分を廃止し、単に隣接状態で可動部２５と支持部２７とを接着剤２６を介して配置しても良い。
【００４３】
また、このように、支持部２７に可動部２５との重合部分を廃止して単に隣接状態で配置した場合、変位部材２３の全体の偏平化を実現することができる。
【００４４】
（変形例３）
さらに、上記実施の形態（変形例含む）では、可動部２５を樹脂レンズ１９，２０の間に配置したものを開示したが、樹脂レンズ１９，２０の光学特性や光路長、周辺環境の変化、可動部２５の線膨張特性（例えば、熱膨張に変わる熱収縮）等を考慮して、例えば、図６に示すように、樹脂レンズ２０の光路下流側に可動部２５を配置しても良い。
【００４５】
（変形例４）
同様に、上記実施の形態（変形例含む）では、可動部２５を樹脂レンズ１９，２０の間に配置したものを開示したが、樹脂レンズ１９，２０の光学特性や光路長、周辺環境の変化、可動部２５の線膨張特性（例えば、熱膨張に変わる熱収縮）等を考慮して、例えば、図７に示すように、樹脂レンズ１９の光路上流側に変位部材２３を配置し、樹脂レンズ１９を変位可能としても良い。
【００４６】
この際、樹脂レンズ１９と樹脂レンズ２０の双方に変位部材２３を配置し、樹脂レンズ１９と樹脂レンズ２０を同期して変位可能としても良い。
【００４７】
尚、上記各変形例において、上記実施の形態（又は変形例）と同一の構成には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態に係る光走査装置の光学説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る光走査装置を示し、（Ａ）は常温時の要部の断面図、（Ｂ）は高温時の要部の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る光走査装置を示し、（Ａ）は常温時の要部の平面図、（Ｂ）は高温時の要部の平面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る変形例１の光走査装置を示し、（Ａ）は常温時の要部の断面図、（Ｂ）は要部の正面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る変形例２の光走査装置を示し、（Ａ）は常温時の要部の断面図、（Ｂ）は高温時の要部の正面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る変形例３の光走査装置を示し、要部の断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る変形例４の光走査装置を示し、要部の断面図である。
【図８】従来の光走査装置の光学説明図である。
【図９】従来の光走査装置の要部の断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１１…光源
１２…コリメートレンズ
１３…シリンドリカルレンズ（線状集光素子）
１４…回転多面鏡（偏向装置）
１５…被走査面
１９…樹脂レンズ
２０…樹脂レンズ
２１…ｆθレンズ
２２…ベース
２５…可動部
２７…支持部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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