(57)【要約】【課題】部品コストの高騰に直結する過剰性能を抑制しつつ、樹脂製光学素子を用いたものでありながら、容易に温度補償を実現することができる光走査装置を提供する。【解決手段】ビームを照射するレーザ光源１１と、レーザ光源１１から照射されたビームを主走査方向に偏向走査させる回転多面鏡１４と、回転多面鏡１４で偏向走査されたビームを被走査面１５上に結像させる樹脂製レンズ１９を備えた走査光学系１６と、回転多面鏡１４と樹脂製レンズ１９との間に配置された一対の平板２２，２３とを備えている。【選択図】      図２
2010026275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビームを照射するレーザ光源と、該レーザ光源から照射されたビームを主走査方向に偏向走査させる回転多面鏡と、該回転多面鏡で偏向走査されたビームを被走査面上に結像させる樹脂製光学素子を備えた走査光学系と、前記回転多面鏡と前記樹脂製光学素子との間に配置された一対の平板と、を備えていることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記一対の平板は、その厚さが共に０．３ｍｍ〜０．７ｍｍ以下であ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】
前記一対の平板は、その対向間隔が０．５ｍｍ以上であ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】
前記一対の平板は、ガラス製であ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。
【請求項５】
前記一対の平板のうち、一方は前記走査光学系の光軸に対して略垂直に配設され、他方は前記一方に対して倒れを持って配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４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る光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、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、その光源に半導体レーザを用い、画像データに合わせて変調発光した光ビームをコリメータレンズ等のカップリング光学素子で整形したうえで、シリンドリカルレンズ等の線状集光素子を介して回転多面鏡の近傍に線状集光した後、その回転多面鏡の回転によって線状集光した光ビームを反射偏向することで被走査面に光ビームを走査する。
【０００４】
この際、光走査装置に搭載する光学素子として、特に、レンズ系の多くは、部品コストが安価でしかも成形の容易性の観点から、樹脂製のものが多い。
【０００５】
即ち、現在のレンズ設計は、自由曲面若しくは軸対称性を持たない非球面を使うことが主流になっており、特に、このような設計を採用することは小型化及び高性能化を確保するうえで有効な手段とされている。
【０００６】
一方、このようなレンズ系に自由曲面や非対称性曲面を形成することは、耐熱性の高いガラスレンズで加工することは非常に困難なのが実情である。尚、ガラスレンズで加工可能な方法はガラスモールドになるが、現時点では短冊状のレンズ型押しでは充分な光学性能を確保することはできていない。
【０００７】
また、走査するための偏向装置としては、回転多面鏡を搭載したポリゴンモータを使用することが一般的になっている。
【０００８】
このポリゴンモータは、回転多面鏡を高速回転させるため、その周辺温度は他の周囲温度よりも大幅に温度上昇することになる。
【０００９】
一方、樹脂製の光学素子は、温度による影響を受け易く、特に、屈折率の変化や線膨張によって変形が発生すると、焦点位置の変動や走査倍率の変動を招いてしまうという問題が生じる。
【００１０】
そこで、部品コストや成形の容易性を確保するために樹脂製光学素子を採用したままこのような変化・変形・変動に対する予防策としては、ポリゴンモータの回転体部分を密閉し、周辺への熱影響が出ないようにすることが考えられる（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−９８８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところが、上記の如く構成された光走査装置にあっては、ポリゴンモータを密閉してしまうと、密閉空間内の温度上昇によるポリゴンモータ自体の耐熱性を向上させる必要があるため、耐熱グレードの高い構成部品を多用することでポリゴンモータのコストが高騰してしまううえ、ポリゴンモータを冷却するためのヒートシンク設置空間を確保しなければならないといった新たな問題が生じていた。
【００１２】
尚、密閉空間内を真空にするということも考えられるが、密閉空間内の真空状態を維持し得るだけの密閉性の確保は現実的には困難である。
【００１３】
そこで、本発明は、上記事情を考慮し、部品コストの高騰に直結する過剰性能を抑制しつつ、樹脂製光学素子を用いたものでありながら、容易に温度補償を実現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】
【００１４】
本発明の光走査装置は、ビームを照射するレーザ光源と、該レーザ光源から照射されたビームを主走査方向に偏向走査させる回転多面鏡と、該回転多面鏡で偏向走査されたビームを被走査面上に結像させる樹脂製光学素子を備えた走査光学系と、前記回転多面鏡と前記樹脂製光学素子との間に配置された一対の平板と、を備えていることを特徴とする。
【００１５】
この際、一対の平板は、厚さ０．３ｍｍ〜０．７ｍｍ以下で且つ対向間隔０．５ｍｍ以上に設定されたガラス製とするのが好ましい。
【００１６】
また、前記一対の平板のうち、一方は前記走査光学系の光軸に対して略垂直に配設され、他方は前記一方に対して倒れを持って配設されるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、部品コストの高騰に直結する過剰性能を抑制しつつ、樹脂製光学素子を用いたものでありながら、容易に温度補償を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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実施例１の要部の平面図、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実施例１の要部の側面図、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実施例２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実施例２の要部の側面図、図４（Ａ）は本発明の一実施形態に係る光走査装置における実施例３の要部の平面図、図４（Ｂ）は本発明の一実施形態に係る光走査装置における実施例３の要部の側面図である。
【００２０】
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）を放射する半導体レーザ光源１１と、半導体レーザ光源１１から照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静電潜像体（例えば、感光体ドラム）等の被走査面１５上に結像する走査光学系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。
【００２１】
走査光学系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、これら樹脂レンズ１９と樹脂レンズ２０とによって構成される一対のｆθレンズ２１のうち、回転多面鏡１４寄りに配置された樹脂レンズ１９との間に配置された一対の平板２２，２３と、を備えている。
【００２２】
樹脂レンズ１９と樹脂レンズ２０とは、例えば、アクリル系樹脂（ＰＭＭＡ）、環状オレフィン共重合体、ポリオレフィン重合体、ポリカーボネート等を主材料とする射出成形品等が採用されている。
【００２３】
平板２２，２３には、同一のものが用いられ、所謂、レンズ機能やプリズム機能といった光学特性を持たない単なる無色透明な板ガラス（フロートガラス）が用いられている。また、各平板２２，２３には、例えば、Ｂ２７０（Ｓｈｏｔｔ社製硝材）を用いるのが好ましいが、所謂、青板ガラス（端面が青く見える一般的なガラス板）や白板ガラス（Ｂ２７０に代表される端面色が無いガラス板）の何れを用いても良い。さらに、平板２２，２３は、実質的に同一のものが用いられ、図２に示すように、ガラス板厚Ｔは０．７ｍｍ以下、その対向間隔Ｄは０．５ｍｍで配置され、特に、ガラス板厚Ｔは０．３ｍｍ〜０．７ｍｍのものが汎用性（流通性）が高く且つ低コストであることから好ましい。
【００２４】
尚、ガラス板厚Ｔは、０．３ｍｍ未満とすると設置作業時等での破損が発生し易く、作業工数を要するといった問題が発生し、０．７ｍｍ以上とすると２枚使用とした際の透過率低下が発生し易く、コーティング等の２次加工費を要するといった問題が発生する。また、対向間隔Ｄを０．５ｍｍ未満とすると、空気層（対向間隔Ｄ）の厚さによる熱の遮蔽効果が小さくなってしまう。この際、一対の平板２２，２３の間を真空とすると、より一層遮蔽効果を高くすることができる。
【００２５】
尚、本実施の形態においては、この一対の平板２２，２３を配置することにより、回転多面鏡１４を回転させるポリゴンモータ２４の周囲を真空状態で密閉するカバー等を不要としている。
【００２６】
ところで、一対の平板２２，２３を用い、その各ガラス板厚Ｔを０．７ｍｍ以下としたのは、各平板２２，２３の対向間隔Ｄを０．５ｍｍで配置することにより、ガラス板厚１．８ｍｍの遮蔽用板ガラス１枚分の遮蔽効果に相当することが判明し、上述したガラス板としての低コスト化を考慮したものである。尚、平板２２，２３は、レンズ機能やプリズム機能といった光学特性を持たないため、ガラス製の他、樹脂（例えば、ＰＭＭＡ，環状オレフィン重合体，ポリカーボネート）でも比較的耐熱性の高いグレードや透明セラミック等を使用することも可能である。
【００２７】
この際、一対の平板２２，２３の対向間隔Ｄの寸法（０．５ｍｍ）は、回転多面鏡１４と樹脂レンズ１９との離間距離（例えば、１５ｍｍ）が広く確保されていれば、それ以上としても良いが、回転多面鏡１４と樹脂レンズ１９との離間距離は全体スペースの問題に直結するため、現状（１５ｍｍ）を考慮して、その最大値が設定される。尚、図２（Ｂ）に本実施の形態における各光学部材等の寸法を記載する。
【００２８】
このような構成においては、ポリゴンモータ２４の駆動に伴って発生するモータ温度の上昇に起因する周辺温度の変化は、平板２２，２３の存在によって樹脂レンズ１９へと伝播し難くすることができ、樹脂レンズ１９の変化・変形・変動を抑制することができる。
【００２９】
ところで、平板２２，２３は、走査光学系１６の光軸Ｑに対して共に垂直な平行平板的に配置したものを開示したが、一方の平板２２は走査光学系１６の光軸Ｑに対してそのまま略垂直に配設し、例えば、図３に示すように、他方の平板２３を平板２２に対して主走査方向に倒れを持って配設しても良いし、図４に示すように、他方の平板２３を平板２２に対して副走査方向に倒れを持って配設しても良い。
【００３０】
倒れを持たせない状態で平板２３を配置すると、ガラス面の反射光が光軸と同軸で反射されるため、回転多面鏡１４へのビーム光束の再入射が発生し、外乱交となる可能性がある。これに対して、平板２３を平板２２に対して主走査方向又は副走査方向に倒れた状態とすることで、回転多面鏡１４へのビーム光束の再入射再入射を抑制することができる。
【００３１】
この際、図３に示すように、主走査方向に倒れを持つ場合、ボウの発生は基本的には無いものの、副走査方向に斜入射する光学系では、微小なスキューの発生が見込めるため、倒れ角の制限は斜入射する光学系の性能に依存するため一概的に決定することができない。また、主走査方向に傾きを持たせる場合、静電潜像担持体上での像高中心とその周辺部の光量差による周辺光量比に対する影響が大きくなるため、走査光学系の性能と画像形成部の性能により、傾斜角度に制限が付く場合がある。
【００３２】
同様に、図４に示すように、副走査方向に倒れを持つ場合、厚いガラス板の倒れ角が大きすぎるとボウが発生するので、厚さと倒れ角の関係を適切にすることが必要になる。
【００３３】
尚、この関係は、使用するレンズ系（ｆθレンズ２１等）の性能にも依存性があるため、一概的に傾斜角度を決定することができない。
【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２５と、特定の方向の偏向のみを透過させる偏向子２６と、直線偏向を円偏向へ変換する１／４波長板２７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）２８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、半導体レーザ光源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、走査光学系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２５で反射され、偏向子２６、１／４波長板２７、受光レンズ２８をこの順に経由して受光素子１７に入射する。
【００３６】
偏向子２６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２７は、偏向子２６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２８は、受光素子１７に導光ミラー２５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】
このように、本発明の走査光学系にあっては、回転多面鏡１４と樹脂製のｆθレンズ２１との間に平行平板２２，２３を配置することにより、回転多面鏡１４の駆動モータであるポリゴンモータ２４の発熱に起因するｆθレンズ２１、特に、回転多面鏡１４に近接配置された樹脂製レンズ１９への、温度環境下における光学特性の変化・変形等の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【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実施例１の光走査装置を示し、（Ａ）は要部の平面図、（Ｂ）は要部の側面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る実施例２としての主走査方向に傾きを持つ場合の光走査装置を示し、（Ａ）は要部の平面図、（Ｂ）は要部の側面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る実施例３としての副走査方向に傾きを持つ場合の光走査装置を示し、（Ａ）は要部の平面図、（Ｂ）は要部の側面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１１…光源
１４…回転多面鏡（偏向装置）
１５…被走査面
１６…走査光学系
１９…樹脂レンズ（樹脂製光学素子）
２０…樹脂レンズ（樹脂製光学素子）
２２…平板
２３…平板
【図１】
2010026275.tif 000003
【図２】
2010026275.tif 000004
【図３】
2010026275.tif 000005
【図４】
2010026275.tif 000006