(57)【要約】【課題】走査レンズとハウジングに逆付け防止用の突起類を設けなくても、光軸に対して主走査方向に非対称な形状を有する走査レンズの逆付け防止が可能であり、走査レンズ面の面精度を確保することができる走査レンズ、走査光学系、光走査装置および画像形成装置を得る。【解決手段】光偏向器により偏向される光束を被走査面に集光させる光走査装置の走査光学系を構成する走査レンズ１０は少なくとも１枚からなり、走査レンズ１０は主走査方向に非対称に形成され、主走査方向の位置決め基準１２，１４が光軸を挟んで副走査方向に１対設けられ、各位置決め基準１２，１４の形状はそれぞれ幅及び長さが異なる。１対の位置決め基準１２，１４の投影面積は略等しい。【選択図】図１
2006145717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光偏向器により偏向される光束を被走査面に集光させる光走査装置の走査光学系を構成する走査レンズであって、
上記走査レンズは少なくとも１枚からなり、この走査レンズは主走査方向に非対称に形成されるとともに、主走査方向の位置決め基準が光軸を挟んで副走査方向に１対設けられ、これらの位置決め基準の形状はそれぞれ幅及び長さが異なることを特徴とする走査レンズ。
【請求項２】
請求項１記載の走査レンズにおいて、１対の位置決め基準の投影面積は略等しいことを特徴とする走査レンズ。
【請求項３】
請求項１または２記載の走査レンズにおいて、１対の位置決め基準は、走査レンズの入射面または出射面の一方側に設けられていることを特徴とする走査レンズ。
【請求項４】
光偏向器により偏向される光束を被走査面に集光させる光走査装置の走査光学系であって、
上記走査光学系は少なくとも１枚の走査レンズを有し、この走査レンズは主走査方向に非対称に形成されるとともに、主走査方向の位置決め基準が光軸を挟んで副走査方向に１対設けられ、これらの位置決め基準の形状はそれぞれ幅及び長さが異なることを特徴とする走査光学系。
【請求項５】
請求項４記載の走査光学系において、１対の位置決め基準の投影面積は略等しいことを特徴とする走査光学系。
【請求項６】
請求項４または５記載の走査光学系において、１対の位置決め基準は、走査レンズの入射面または出射面の一方側に設けられていることを特徴とする走査光学系。
【請求項７】
共通の回転軸を有する光偏向器により偏向された複数光束を異なる被走査面上に導く複数の走査光学系を有し、上記光偏向器に向かう複数光束は偏向回転面内において開き角を有していて互いに異なる被走査面に導かれる光走査装置であって、
異なる被走査面に対応する上記複数の走査光学系は、請求項１ないし３のいずれかに記載の走査レンズを含み、これらの走査レンズは光軸に対し互いに１８０度反転して配置されている光走査装置。
【請求項８】
光偏向器により偏向される光束を被走査面に集光させ被走査面を光走査する光走査装置であって、光束を被走査面に集光させ被走査面を光走査する走査光学系として請求項４，５または６記載の走査光学系を有する光走査装置。
【請求項９】
電子写真プロセスを実行することにより画像を形成する画像形成製装置であって、電子写真プロセスのうち露光プロセスの実行手段として請求項８記載の光走査装置を用いた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザプリンタ、デジタル複写機、ファックス等に適用可能冥な走査レンズ、走査光学系、光走査装置および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンタ、デジタル複写機等の画像形成装置における画像形成方式は、一般的には電子写真プロセスを用いており、電子写真プロセスのうち露光プロセスを実行する装置として光走査装置が用いられる。図５は、光走査装置の例を概略的に示している。図５において、光源ユニット１は、光源としての半導体レーザと、半導体レーザから放射されたレーザ光束を後続の光学系に連携するために平行光束または緩やかな拡散光あるいは収束光にするためのカップリングレンズを有し、また、このレーザ光束を副走査方向にのみ収束させるシリンドリカルレンズ１ａを有している。光源ユニット１から放射された光束Ｌ１の進路上には、光偏向器としての回転多面鏡２が配置されている。回転多面鏡２はモータによって回転駆動される回転体の周面に複数の偏向反射面が周方向に等間隔に形成されている。上記シリンドリカルレンズ１ａによって、上記偏向反射面近傍に、レーザ光束による主走査方向に長い線像が結ばれるようになっている。
【０００３】
回転多面鏡２が回転駆動されることにより、各偏向反射面でレーザ光束が等角速度的に偏向反射される。偏向反射される光束の進路上には走査光学系が配置されている。図５に示す例では、二つの走査レンズ３，４によって走査光学系が構成されている。回転多面鏡２側の走査レンズ２は球面レンズで、もう一つの走査レンズ４はトーリックレンズである。これら二つのレンズ３，４からなる走査光学系は、レーザ光束を被走査面に光スポットとして集光させるとともに、この光スポットを上記偏向反射によって被走査面上で等速度的に走査させるｆθ機能を有している。図５に示す例では、上記走査光学系を透過した光束を被走査面に導くためのミラー７が配置されている。以上説明した各光学素子は、扁平なハウジング５に取り付けられていて、上記ミラー７で反射された光束がハウジング５の窓６から被走査面としての例えば感光体ドラムの表面に導かれるようになっている。
【０００４】
トーリックレンズからなる走査レンズ４は、上下の面が基準面となっていて、下方の基準面をハウジング５の所定の位置に当接させられ、かつ、一体に形成された位置決めピン８により位置決めされて適宜の手段で固定されている。走査レンズ４はプラスチックレンズであって、長さ方向中央部に突起４ａを、突起４ａから長さ方向一方側に離れた位置にダボ４ｂを、それぞれ一体に有している。ハウジング５の底部には、走査レンズ４の取り付け位置に隣接して干渉ピン９が一体に形成されている。上記ダボ４ｂと干渉ピン９は走査レンズ４の向きを正しい向きにするためのもので、走査レンズ４を上下逆向きに組み付けようとしたとき、ダボ４ｂが干渉ピン９と干渉して、走査レンズ４を組み付けることができないように構成されている。
【０００５】
近年、レーザプリンタ、デジタル複写装置などの画像形成装置においては、形成される画像の高画質化、高密度化が進み、それに伴い画像形成装置内の光走査装置に用いられる走査レンズの形状が非球面化してきており、光軸に対して主走査方向に非対称な形状を有する走査レンズが提案されている。しかしながら、光軸に対し主走査方向に非対称な形状の走査レンズは、光学設計上は非対称でも、外観上は非対称であることを認識するのは困難であるため、組み付け時の逆付け防止が課題になっている。図５に示す従来例は上記の課題を解決するためのその一つの提案で、走査レンズに逆向き防止のためのダボを設け、逆向きの場合に上記ダボと干渉する干渉ピンをハウジング側に設けている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−９０２５５号公報
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されている走査レンズの位置決め構造では、走査レンズの副走査方向で形状が非対称になるばかりでなく、副走査方向一方側と他方側とでは樹脂量が異なるため、成形時の樹脂の流れが非対称になり、また、副走査方向一方側と他方側とでは成形後の冷却時間に差が出て内部組織に歪みが生じ、レンズ面の精度確保が困難になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたもので、走査レンズおよびハウジングの両者に逆付け防止用の突起類を設けなくても、光軸に対して主走査方向に非対称な形状を有する走査レンズの逆付け防止が可能であり、かつ、走査レンズ面の面精度を確保することができる走査レンズ、走査光学系、光走査装置および画像形成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】
【０００９】
本発明は、光偏向器により偏向される光束を被走査面に集光させる光走査装置の走査光学系を構成する走査レンズであって、この走査レンズは少なくとも１枚からなり、この走査レンズは主走査方向に非対称に形成されるとともに、主走査方向の位置決め基準が光軸を挟んで副走査方向に１対設けられ、これらの位置決め基準の形状はそれぞれ幅及び長さが異なることを特徴とする走査レンズであることを最も主要な特徴とする。
本発明はまた、上記１対の位置決め基準の投影面積は略等しいことを特徴とする。
本発明は、上記走査レンズを用いた走査光学系、この走査光学系を用いた光走査装置、この光走査装置を用いた画像形成装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかる走査レンズは、光軸に対して長手方向（主走査方向）に非対称な形状をしており、これを目視で認識することができないとしても、本発明にかかる走査レンズをハウジングに取り付ける際に、光軸を挟んで副走査方向に１対設けられそれぞれ幅及び長さが異なっている位置決め基準によって、主走査方向の正しい向きを識別することができ、逆付けを防止することができる。
また、対をなす位置決め基準双方の面積をほぼ同じにすることで、走査レンズの副走査方向で形状の非対称を極力なくすことができるので、成形時の樹脂の流れおよび樹脂量対称となり、樹脂の流れや樹脂量が非対称になることによる内部歪みや、冷却時間に差が出ることによるレンズ面の精度劣化を防ぐことができる。
本発明にかかる光走査装置および画像形成装置によれば、走査レンズ形状の非対称性をなくすことで、高い面精度の走査レンズを用いることができ、高品位の画像出力が可能な光走査装置およびこれを用いた画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下図面を参照しながら本発明にかかる走査レンズ、走査光学系、光走査装置および画像形成装置の実施例について説明する。なお、本発明にかかる光走査装置は、図５に示す従来の光走査装置において、走査光学系を構成する走査レンズ３又は走査レンズ４に対応する構成部分に特徴があるので、走査レンズに関して重点的に説明し、また、光走査装置に関しては図５を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１乃至図３は、本発明にかかる走査レンズの実施例を示す。図１乃至図３において、走査レンズ１０は、光軸に対して長手方向（主走査方向）に非対称な形状をしており、長手方向（主走査方向）の中央部に、光軸を挟んで短手方向（副走査方向）両側すなわち上下に一対の位置決め基準１２，１４を有している。走査レンズ１０は樹脂により一体成形されたレンズで、上記位置決め基準１２，１４は一体成形された突起からなる。この位置決め基準１２，１４は、走査レンズ１０の長手方向の位置決めをするためのもので、上記の位置に形成されることにより、光軸近傍に形成されている。この一対の基準ピン１２，１３は、図２、図３に示すように、ともに走査レンズ本体から光軸と平行に突出しており、光軸方向から見た幅（Ｌ）及び長さすなわち突出長さ（Ｈ）が共に異なっている。より具体的には、上側の位置決め基準１２の幅は下側の位置決め基準１４の幅よりも狭く、上側の位置決め基準１２の長さは下側の位置決め基準１４の長さよりも長くなっている。
【００１３】
走査レンズ１０をこのように構成することで、ハウジングに取り付ける際の逆付け防止が可能になる。すなわち、幅が狭く長さが長い位置決め基準１２が上側になるようにしてハウジングに取り付ければ、仮に目視によって走査レンズ１０の主走査方向の正しい向きを識別することができないとしても、一対の位置決め基準１２，１４の上下位置関係から容易に正しい向きを識別することができる。
【００１４】
図１乃至図３に示す実施例では、一対の位置決め基準１２，１４の、上面から見た面積、すなわちＬ×Ｈがほぼ同じになっている。より具体的には、上側の位置決め基準１２の面積をＬ×Ｈ＝５ｍｍ×３ｍｍとした場合、下側の位置決め基準１４の面積は３ｍｍ×５ｍｍにすることができる。このように、一対の位置決め基準１２，１４の面積をほぼ同じにすることで、走査レンズ１０の副走査方向における形状の非対称を極力なくすことができるので、樹脂成形により走査レンズを製造するときの樹脂の流れがほぼ対称となり、樹脂の流れが非対称になることによる内部歪みを防ぐことができる。また、副走査方向の樹脂量をほぼ均等にすることができるため、副走査方向両側での樹脂成形後の冷却時間がほぼ同じになり、冷却時間に差が出ることによるレンズ面の精度劣化を防ぐこともできる。このようにして、精度の高い走査レンズを得ることができる。
【００１５】
なお、上記位置決め基準１２，１４の面積（Ｌ×Ｈ）は完全に一致させる必要はなく、内部歪みやレンズ面の精度に問題がない程度に差があっても差し支えない。また、図１乃至図３に示す実施例では、位置決め基準１２，１４は光軸方向に突出した形状になっているが、凹形状であってもよく、一方が突出した形状で、他方が凹形状であっても、同様の効果を得ることができる。位置決め基準１２，１４は、走査レンズ１０の入射面側に設けても、出射面側に設けてもよく、また、一方の位置決め基準は入射面側に、他方の位置決め基準は出射面側に設けてもよい。しかしながら、走査レンズ１０を樹脂成形する際の樹脂の流れの対称性、樹脂量の釣り合いなどから、一対の位置決め基準１２，１４は、走査レンズ１０の入射面と出射面の一方側に設けるのが望ましい。
【００１６】
以上説明した走査レンズ１０は、光走査装置の走査光学系を構成するレンズとして使用される。光走査レンズの走査光学系は、光偏向器により偏向される光束を被走査面に集光させる機能を有するもので、１枚の走査レンズ又は複数枚の走査レンズで構成される。この走査光学系を構成する少なくとも１枚の走査レンズとして、図１乃至図３で説明したような走査レンズ１０を使用する。
【００１７】
光走査装置が図５に示す光学配置で構成されるものとすれば、図５におけるレンズ３又はレンズ４として、図１乃至図３に示す走査レンズ１０を配置する。光源ユニットから放射され、光偏向器で偏向反射された光ビームが、走査レンズ１０のみからなり又は走査レンズ１０を含む走査光学系を透過することによって被走査面に光スポットとして集光される。光偏向器では光ビームが等角速度的に偏向反射されるのに対し、走査光学系が有しているｆθ機能により被走査面上では光ビームが等速度的に走査される。
【００１８】
上記被走査面はこれを感光体ドラムなどの像担持体の表面とし、像担持体の周囲に電子写真プロセスを実行する各装置ないしはユニットを配置することにより画像形成装置を構成することができる。すなわち、像担持体の周囲に、像担持体表面を均一に帯電させる帯電装置、帯電された像担持体表面を露光して静電潜像による画像を書き込む露光装置、静電潜像をトナーで可視化する現像装置、像担持体表面のトナー像を転写紙に転写する転写装置、像担持体表面の残留トナーを除去するクリーニング装置、転写紙に転写されたトナー像を定着する定着装置などを配置する。上記露光装置として、前述の光走査装置を用いる。光偏向器の回転による光走査に同期して、光源である半導体レーザなどを画像信号で変調することにより、像担持体表面に静電潜像による所定の画像を書き込むことができる。
【００１９】
前述のような効果を得ることができる本発明にかかる走査レンズによって走査光学系を構成し、この走査光学系を光走査装置に適用することにより、高精度で高密度の光走査を行うことができる。また、この光走査装置を画像形成装置に適用することにより、高画質で高密度の画像を形成することができる。
【００２０】
本発明にかかる走査レンズを、光走査装置のハウジングに装着するに当たって、走査レンズの主走査方向が正しい方向に向いていない限り、走査レンズの位置決め基準がハウジング側の突起、ハウジングの底面などに当接して、走査レンズを位置決めすることができないように構成しておくとなおよい。
【００２１】
図４は、本発明にかかる走査レンズ及び走査光学系を具備した光走査装置の実施例を示す。図４に示す実施例は、いわゆる４ドラムのタンデム型画像形成装置を構成することができる光走査装置の例である。光偏向器としての回転多面鏡２を挟んで両側にそれぞれ二組ずつ合計４個の光源ユニット、走査光学系、被走査面としての感光体ドラムが配置されている。符号１−１〜１−４は光源ユニット、１ａ−１〜１ａ−４はシリンドリカルレンズ、３−１〜３−４は走査光学系を構成する１種類の走査レンズ、４−１〜４−４は走査光学系を構成する他の１種類の走査レンズ、１５−１〜１５−４は表面が被走査面となっている感光体ドラムをそれぞれ示している。
【００２２】
回転多面鏡２は、周囲に複数の偏向反射面が等間隔で形成された回転反射面が上下方向に２段に構成されていて、上段の反射面では光源ユニット１−２，１−３からの光ビームを偏向反射し、下段の反射面では光源ユニット１−１，１−４からの光ビームを偏向反射するようになっている。走査光学系を構成する１種類の走査レンズ３−２，３−１は回転多面鏡２の一方側に上下に重ねて配置され、この走査レンズと同じ種類の走査レンズ３−３，３−４は回転多面鏡２の他方側に上下に重ねて配置されている。走査光学系を構成する他の種類の走査レンズ４−２，４−１も、図４（ａ）に示す展開図の上では、回転多面鏡２の一方側に重ねて配置されているように表されるが、光走査装置としてハウジングに組み込まれた状態では、装置の小型化、薄型化を図るためにミラーによって適宜光路が曲げられ、図４（ｂ）に示すように、同じ高さ位置で、位置をずらして上記走査レンズ４−２，４−１が配置されている。同様に、上記走査レンズ４−２，４−１と同じ種類の走査レンズ４−３，４−４も、図４（ａ）に示す展開図の上では、回転多面鏡２の他方側に重ねて配置されているように表されるが、光走査装置として実装された状態では、図４（ｂ）に示すように、同じ高さ位置で、位置をずらして配置されている。各走査光学系を経た各光ビームは、各走査光学系に対応する互いに異なる被走査面である感光体ドラム１５−１〜１５−４の表面に導かれる。各被走査面において各光ビームは上記各走査光学系によった光スポットとして収束され、回転多面鏡２に回転駆動によって各被走査面を走査する。
【００２３】
以上の説明から明らかなように、図４に示す構成からなる光走査装置は、共通の回転軸を有する光偏向器としての回転多面鏡２により偏向された複数光束を、複数の走査光学系によって異なる被走査面上に導くように構成され、また、上記回転多面鏡２に向かう複数光束は回転多面鏡２の偏向回転面内において開き角を有していて互いに異なる被走査面に導くように構成されている。そして、異なる被走査面に対応する上記複数の走査光学系は、図１ないし図３について説明した走査レンズと同様に構成された走査レンズを含み、これらの走査レンズは光軸に対し互いに１８０度反転して配置されている。より具体的には、例えば、図４（ｂ）に示す１種類の走査レンズ３−１〜３−４に前述の位置決め基準を設けるものとすれば、回転多面鏡２の一方側に上下に重ねて配置された走査レンズ３−２、３−１は、互いに光軸周りに１８０度反転させて配置されている。同様に、回転多面鏡２の他方側に上下に重ねて配置された走査レンズ３−３、３−４も、互いに光軸周りに１８０度反転させて配置されている。
【００２４】
上記の説明では、１種類の走査レンズ３−１〜３−４に前述の位置決め基準を設けて互いに光軸周りに１８０度反転させて配置するものとしたが、他の種類の走査レンズ４−１〜４−４についても同様に構成することができる。他の種類の走査レンズ４−１〜４−４は、図４（ｂ）に示すように、実装上上下に重ねて配置されるわけではないが、回転多面鏡２を挟んだ一方側と他方側においてそれぞれ互いに光軸周りに１８０度反転させて配置するように構成するとよい。
複数の走査光学系を有していて各走査光学系に対応する互いに異なった被走査面を有する光走査装置において、上記のように、走査光学系を構成する少なくとも１種類の走査レンズを、位置決め基準付きのレンズとし、かつ、光軸に対し互いに１８０度反転させて配置することにより、走査レンズの逆付けを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明にかかる走査レンズの実施例を示す斜視図である。
【図２】同上実施例の平面図である。
【図３】同上実施例の正面図である。
【図４】本発明にかかる光走査装置の実施例を示す（ａ）は平面展開図、（ｂ）は側面図である。
【図５】光走査装置の従来例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    光源ユニット
２    光偏向器としての回転多面鏡
１０    走査レンズ
１２    位置決め基準
１４    位置決め基準
【図１】
2006145717.tif 000003
【図２】
2006145717.tif 000004
【図３】
2006145717.tif 000005
【図４】
2006145717.tif 000006
【図５】
2006145717.tif 000007