(57)【要約】【課題】少ない調整工程で、２次曲線的な走査線曲がりも、３次関数的な走査線曲がりも調整可能な走査光学系、光走査装置および画像形成装置を得る。【解決手段】光偏向器で偏向される光束を被走査面近傍に集光させる走査光学系において、走査光学系は少なくとも１枚の走査レンズ４からなり、この走査レンズ４は、走査線曲がりの２次関数的な成分を補正する手段１０を有し、かつ３次関数以上の奇数関数的な走査線曲がりの成分を補正する手段１１を有する。走査線曲がりの２次関数的な成分を補正する手段１０は、少なくとも１枚の走査レンズ４のほぼ中央を走査面内にほぼ垂直な方向に押圧する手段とする。補正手段１１は、走査レンズ４の長手方向の端部で、走査レンズ４の光偏向器側または被走査面側を走査面内に垂直な方向に押圧して走査レンズ４をよじらせる。【選択図】図３
2006350065.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近傍に集光させる走査光学系において、
上記走査光学系は少なくとも１枚の走査レンズからなり、少なくとも１枚の走査レンズは、走査線曲がりの２次関数的な成分を補正する手段を有し、かつ３次関数以上の奇数関数的な走査線曲がりの成分を補正する手段を有することを特徴とする走査光学系。
【請求項２】
請求項１記載の走査光学系において、走査線曲がりの２次関数的な成分を補正する手段は、少なくとも１枚の走査レンズのほぼ中央を走査面内にほぼ垂直な方向に押圧する手段であることを特徴とする走査光学系。
【請求項３】
請求項１または２記載の走査光学系において、補正する手段は、走査レンズの長手方向の端部で、走査レンズの光偏向器側または被走査面側を走査面内にほぼ垂直な方向に押圧することで走査レンズをよじらせることを特徴とする走査光学系。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の走査光学系において、少なくとも１枚の走査レンズは、ほぼ中央の下面または上面を支点として回転可能に設けられることにより走査線の傾き調整が可能であることを特徴とする走査光学系。
【請求項５】
光源からの光束を偏向する光偏向器と、光偏向器で偏向された光束を被走査面上に収束させて被走査面上を走査させる走査光学系を有する光走査装置において、上記走査光学系として請求項１乃至４のいずれかに記載の走査光学系を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項６】
請求項５記載の光走査装置において、この光走査装置は、複数の走査光学系を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項７】
電子写真プロセスを実行することによって画像を形成する画像形成装置であって、電子写真プロセス中の露光プロセスを実行する装置として請求項５または６記載の光走査装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【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、ファクシミリ等に用いられる走査光学系、光走査装置および光走査装置を有する上記レーザプリンタ、デジタル複写などの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、カラーレーザプリンタ、デジタルカラー複写装置の高画質化、高密度化に伴い光走査装置に要求される色ずれの問題が解決すべき課題になっている。この課題を解決するために、走査レンズとしての長尺レンズの長手方向中央部を副走査方向に押圧することで走査線曲がりを調整する技術手段が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この従来の技術手段では、２次曲線的な走査線曲がりの調整は可能であるが、より高次成分の走査線曲がりは調整することができない。
【０００３】
また、長尺レンズの主走査方向に沿って調整手段、例えばイモネジを３カ所に設けることにより、走査線曲がりの高次成分も調整可能とした技術手段も提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、特許文献２記載の発明によれば、量産する画像形成装置において、長尺レンズの３カ所につきそれぞれ調整工程を設けることは調整工程が煩雑になり、コストが高くなるという問題がある。
【０００４】
なお、本発明者は、２つのイモネジなどの調整手段により、４次関数的な走査線曲がり、例えば、Ｍ字型やＷ字型の走査線曲がりについて調整可能な調整装置を発明した。しかし、この発明によれば、３次関数的（奇数関数的）な走査線曲がり、例えば、Ｓ字型の走査線曲がりについては調整できないという問題があることがわかった。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３３８４６号公報
【特許文献２】特開２００２−１８２１４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたもので、より少ない調整工程で、２次曲線的な走査線曲がりだけではなく、３次関数的（奇数関数的）な走査線曲がりも調整可能な走査光学系、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】
【０００７】
本発明は、請求項１記載の発明のように、光偏向器により偏向される光束を被走査面近傍に集光させる走査光学系において、上記走査光学系は少なくとも１枚の走査レンズからなり、少なくとも１枚の走査レンズは、走査線曲がりの２次関数的な成分を補正する手段を有し、かつ３次関数以上の奇数関数的な走査線曲がりの成分を補正する手段を有することを最も主要な特徴とする。
【０００８】
走査線曲がりの２次関数的な成分を補正する手段は、請求項２記載の発明のように、少なくとも１枚の走査レンズのほぼ中央を走査面内にほぼ垂直な方向に押圧する手段にするとよい。
また、補正する手段は、請求項３記載の発明のように、走査レンズの長手方向の端部で、走査レンズの光偏向器側または被走査面側を走査面内にほぼ垂直な方向に押圧することで走査レンズをよじらせるようにするとよい。
少なくとも１枚の走査レンズは、請求項４記載の発明のように、ほぼ中央の下面または上面を支点として回転可能に設けられることにより走査線の傾き調整が可能な構成にするとよい。
【０００９】
請求項５記載の発明は、光源からの光束を偏向する光偏向器と、光偏向器で偏向された光束を被走査面上に収束させて被走査面上を走査させる走査光学系を有する光走査装置において、上記走査光学系として請求項１乃至４のいずれかに記載の走査光学系を有することを特徴とする。
請求項６記載の発明のように、上記光走査装置は、複数の走査光学系を有しているとよい。
【００１０】
請求項７記載の発明は、電子写真プロセスを実行することによって画像を形成する画像形成装置であって、電子写真プロセス中の露光プロセスを実行する装置として請求項５または６記載の光走査装置を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１乃至４記載の発明によれば、より少ない調整工程で、２次曲線的な走査線曲がりだけではなく、３次関数的（奇数関数的）な走査線曲がりも調整することができるので、調整工程時間の短縮化に寄与することでコストダウンを図りつつ、走査線曲がりの低減を図ることができる。また、部品点数の低減を図ることができることと、走査レンズの受け部の精度を緩くすることができることによるコストダウンも図ることができる。
【００１２】
請求項５記載の発明によれば、走査線曲がりを低減することで、画像の歪みの小さい光走査装置を提供することができる。
【００１３】
請求項６記載の発明によれば、複数の走査光学系からなるタンデム型走査光学系において、各走査光学系の走査線曲がりを低減することができるので、タンデム型走査光学系をカラー画像形成装置適用した場合に、色ずれの小さいカラー画像を得ることができる光走査装置を提供することができる。
【００１４】
請求項７記載の発明によれば、請求項５または６記載の光走査装置を用いることで、高品位な画像出力が可能な画像形成装置を提供することができ、カラーレーザプリンタ等に用いれば、色ずれのない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】
【００１５】
以下、本発明にかかる走査光学系、光走査装置および画像形成装置の実施例を、図を用いて説明する。
図１は本発明にかかる走査光学系および光走査装置の構成例を示す。図１に示す走査光学系および光走査装置の構成例は、複数の走査光学系、より具体的には４個の走査光学系を有するいわゆるタンデム型の走査光学系として構成されている。符号１−１〜１−４は光源部を示しており、これらの光源部は例えば半導体レーザからなる光源と、光源から放射されるレーザ光を絞り込むカップリングレンズを有してなる。符号１ａ−１〜１ａ−４はシリンドリカルレンズを、２はポリゴンミラーからなる光偏向器を、３−１〜３−４は走査光学系を構成する第１走査レンズを、４−１〜４−４は走査光学系を構成する第２走査レンズを、５−１〜５−４はドラム状感光体の表面である被走査面を示している。各走査光学系の構成および作用は同じであるから、以下、一つの走査光学系に代表させ、「−」以下の符号を省略した符号を用いて説明する。すなわち符号１は光源部、１ａはシリンドリカルレンズ、３は第１走査レンズ、４は第２走査レンズ、５は被走査面を表すものとして説明する。
【００１６】
光源部１の光源から射出された光束は、光源部１が有するカップリングレンズにより略平行光束にカップリングされ、シリンドリカルレンズ１ａに入射する。光束はシリンドリカルレンズ１ａによって副走査対応方向にのみ収束されて主走査対応方向に長く略線状に集光しつつ、光偏向器２の偏向反射面に入射する。光偏向器２を構成するポリゴンミラーは一定速度で高速回転駆動されることにより、各偏向反射面で光束を偏向反射する。偏向された光束は、第１走査レンズ３、第２走査レンズ４を透過し、適宜のミラーで反射されて被走査面５に導かれ、被反射面５に光スポットとして結像される。上記ポリゴンミラーの回転駆動により等角速度的に偏向される光束のスポットが、被走査面５上で等速度的に走査されるように、第１走査レンズ３と第２走査レンズ４からなる走査光学系の特性が定められている。上記等角速度的な光走査方向が主走査方向であり、ドラム形感光体からなる被走査面５の回転中心軸線方向に沿った方向が主走査方向である。この光スポットによる主走査方向の走査線が曲がらないように、走査レンズの調整によって調整される。
【００１７】
ここで、従来の走査線曲がり調整について説明する。図２に従来技術を示す。例えば図１の構成からなる走査光学系の場合、長尺レンズである第２走査レンズ４の長手方向のほぼ中央を副走査方向に押圧することで走査線曲がりを調整している。より具体的には、第２走査レンズ４の外周部４１の長手方向両端部下面を支持台４２の上に載せ、第２走査レンズ４の長手方向のほぼ中央を上から押圧することにより第２走査レンズ４を副走査方向に撓ませて調整するようにしている。しかしながらこの従来の方法では、図４（ａ）に示すような３次関数的なＳ字型の走査線曲がりが生じている場合、この走査線曲がりを調整することはできない。
【００１８】
また、前記特許文献２記載の発明では、長尺レンズの主走査方向に沿って、イモネジからなる調整手段を３カ所に設けることにより、走査線曲がりの高次成分も調整可能としている。しかしながら、走査光学系の量産工程において３カ所の調整工程を設けることはコスト高になるという問題がある。
本発明にかかる走査光学系の実施例では、かかる従来の問題点を解決することができる。
【実施例１】
【００１９】
図３に本発明にかかる走査光学系の実施例１を示す。この例は、図１に示す光走査装置の第２走査レンズ４に走査線曲がり調整機構を組み込んだ例となっている。図３（ａ）は光軸方向から見た図、図３（ｂ）は走査レンズ４の長手方向のほぼ中央の副走査断面図である。走査レンズ４の長手方向両端部下面は、ハウジング５０に形成された突出部に載せられ、走査レンズ４の長手方向両端部上面には、鉄等の素材からなる板金２０の両端折曲部が載せられ、走査レンズ４がハウジング５０の上記突出部と板金２０の上記両端折曲部とによって挟み込まれている。板金２０の長手方向両端部上面には、ハウジング５０に固着された板バネ３０，３１の折曲上端部が被さり、板バネ３０，３１が板金２０の両端部を上から下に向かって押さえつけ、板金２０とともに走査レンズ４をハウジング５０に固定している。
【００２０】
板金２０の長手方向中央部には上から下に向かって補正手段としての１本の第１調整ネジ１０がねじ込まれ、この第１調整ネジ１０の先端が走査レンズ４の長手方向中央部上面に当接している。走査レンズ４の下面とハウジング５０との間には、ハウジング５０の上記突出部を除いてこの突出部の突出高さに見合う間隙が生じていて、この間隙に板ばね４０が配置され、走査レンズ４の長手方向中央部を上記板ばね４０がその弾力で上に向かって押し上げている。図３（ｂ）に示すように、上記第１調整ネジ１０は走査レンズ４の光軸方向長さの中心部に当たっていて、調整ネジ１０のねじ込み量を調整すると走査レンズ４の上下方向すなわち走査面に対し略垂直な方向の弓なりの撓み量が調整され、走査線曲がりを調整することができるようになっている。また、上記板ばね３１の折曲上端部を上側から貫通して板金２０に補正手段としての第２調整ネジ１１がねじ込まれ、第２調整ネジ１１の先端が走査レンズ４の上面に当接している。図３（ｃ）に示すように、第２調整ネジ１１の走査レンズ４への当接位置は、走査レンズ４の光軸方向長さの一方側、たとえば前側に偏っていて、第２調整ネジ１１のねじ込み量を調整することによって、走査レンズ４の光軸方向前後方向の傾き量、したがって走査レンズ４のねじり量を調整することができるようになっている。第１調整ネジ１０は、走査線曲がりの２次関数的な成分を補正する手段である。第２調整ネジ１１は３次関数以上の奇数関数的な走査線曲がりの成分を補正する手段であって、上記のように、走査レンズ４への当接位置を、走査レンズ４の光軸方向長さの一方側、すなわち走査レンズ４の光偏向器側または被走査面側に偏らせ、光偏向器側または被走査面側を走査面内にほぼ垂直な方向に押圧することで、走査レンズ４をよじらせるようになっている。
【００２１】
次に、上記第１、第２調整ネジ１０，１１による走査線曲がりの調整方法を説明する。まず、第１調整ネジ１０のねじ込み量を調整することで走査レンズ４の長手方向中央部を副走査方向に移動させ、被走査面における２次曲線的な走査線曲がりを調整する。次に、第１調整ネジ１０は固定し，第２調整ネジ１１の締め付け具合を微調整する。第２調整ネジ１１の調整によって、上記のとおり走査レンズ４のねじれ量が調整され、被走査面における３次関数的な走査線曲がり量がより小さくなるように調整することができる。図４（ａ）に示すような３次関数的なＳ字型の走査線曲がりが生じている場合、第２調整ネジ１１の調整によって、上記３次関数的なＳ字型の走査線曲がりを調整し、図４（ｂ）に示すように走査線曲がりを小さくすることができる。
【００２２】
このように、走査線曲がり補正手段としての２本のネジ１０，１１の締め付け具合を調整し、走査レンズ４によじれを発生させることで走査線曲がりの３次関数的な成分を調整している。これは、例えば、走査レンズ４を支持している板金２０の両端の受け部や、ハウジング５０の両端の受け部の平面度がずれている場合に走査レンズ４がよじれてしまい、Ｓ字型の走査線曲がりが発生するので、この走査線曲がりを調整するものである。上記板金２０の両端の受け部や、ハウジング５０の両端の受け部の平面度を厳しく管理すれば走査線曲がりを小さくすることができるが、そうすると製造コストが大幅に増大する。その点、上記実施例によれば、上記板金２０の両端の受け部や、ハウジング５０の両端の受け部の精度を緩めることができるため、製造効率を高めながら所定の性能を得ることができ、製造コストを安くすることができる。
【実施例２】
【００２３】
次に、図６に示す第２の実施例について説明する。図６において、走査レンズ４は、その長手方向両端部上面に板金２１の突出部が当接した状態で、コの字状に折り曲げられた板ばね２２，２３で挟み込まれ、板金２１と一体化されている。ハウジング５１は走査レンズ４の長手方向中央部に対応する位置に突起があり、この突起に走査レンズ４の下面が接している。板金２１は、板バネ２４，２５を介してハウジング５１の天井部に固定されている。符号３２はステッピングモータを示している。例えば、ステッピングモータ３２の出力軸に設けられたリードネジが板金２１のネジ孔に螺入されている、というような構成になっていて、ステッピングモータ３２の回転制御により、図６（ａ）において板金２１の左端部を副走査方向に上下動させ、ハウジング５１の上記突起を支点にして走査レンズ４の傾き調整をする機構になっている。つまり、走査線曲がりだけでなく、走査線傾きも調整することができる構成になっている。
【００２４】
この実施例も、第１の実施例と同様に、第１調整ネジ１０と第２調整ネジ１１を備えていて、これらの調整ネジ１０，１１は、第１の実施例における第１調整ネジ１０と第２調整ネジ１１と同じ機能を備えている。ただし、第２の実施例の場合、図６（ｂ）に示すように、走査レンズ４の長手方向中央部は光軸方向前後からコの字形の板バネ２６，２７で板金２１とともに挟み込まれて互いに固定された形になっている。図６（ａ）において走査レンズ４の右端部が図６（ｃ）に示す第２調整ネジ１１で押圧されて走査レンズ４がよじれており、このよじれ量を第２調整ネジ１１で調整することにより走査線曲がりの微調整をする形式になっている。
【００２５】
図６に示す第２の実施例の場合も、走査レンズ４に比べて、板金２１の方が剛性の高いものであることが前提である。調整方法は図３に示す第１の実施例の調整方法と同様であり、第１調整ネジ１０で２次曲線的な走査線曲がりを調整し、第２調整ネジ１１で走査レンズ４によじれを発生させ３次関数的（奇数関数的）な走査線曲がり成分をも調整することができる。加えて、ステッピングモータ３２の回転制御により、走査線の傾き調整も可能になっている。
【００２６】
図５に、本発明にかかる走査光学系のシミュレーション結果を示す。このシミュレーションにおいて、調整前の曲線Ａは、故意に走査レンズ４に外形形状の曲がりを発生させた状態でシミュレーションした結果である。次に、第１調整ネジ１０及びステッピングモータ３２により、傾き成分及び２次曲線的な走査線曲がりを調整した結果を曲線Ｂで表す。次に、第２調整ネジ１１の締め具合により走査レンズ４をよじらせることで３次関数的な走査線曲がりを調整している。このシミュレーション結果から明らかなように、調整前に比べて傾き成分及び２次曲線的な走査線曲がりを調整することによって、走査線曲がりが大幅に改善され、第２調整ネジ１１の締め具合により走査レンズ４をよじらせることで３次関数的な走査線曲がりを調整することにより、さらに良好に走査線曲がりが改善されていることがわかる。
【００２７】
なお、図６（ｃ）に示すように、第２の調整ネジ１１がねじ込まれている板金２１の片側の走査レンズ受け部は、あらかじめ走査レンズ４をよじらせるように若干光軸方向に角度をつけている。こうすることで、走査レンズ４のよじれの調整範囲を大きくすることができる。板金２１は、走査レンズ４に比べて十分剛性が高いことが前提である。走査レンズ４は例えば樹脂製である。
図１、図３、図６に示す実施例では、走査光学系が第１走査レンズと第２走査レンズから構成され、走査線曲がり補正手段としての調整ネジが第２走査レンズに設けられているが、上記補正手段は第１走査レンズに設けられていてもよい。また、走査光学系が１個の走査レンズで構成される場合は、この１個の走査レンズに上記補正手段が設けられることになる。要するに、少なくとも１枚の走査レンズが、走査線曲がりの２次関数的な成分を補正する手段を有し、かつ３次関数以上の奇数関数的な走査線曲がりの成分を補正する手段を有していればよい。
【００２８】
図１に示す光走査装置の例において、図３または図６に示すような調整機構を備えた走査光学系を採用することにより、走査線曲がりの少ない光走査装置を得ることができる。
また、図３または図６に示すような調整機構を備えた走査光学系を採用した光走査装置を画像形成装置に採用することにより、精細度の高い高品質の画像を形成することができる。特に、複数の色ごとの画像信号で画像を形成し、これらの画像を重ね合わせてカラー画像を得るようにしたカラー対応の画像形成装置に上記実施例にかかる走査光学系を備えた光走査装置を採用することにより、色ずれに少ない高品質のカラー画像を得ることができる。
【００２９】
ここでいう画像形成装置とは、例えば、電子写真プロセスを実行することによって画像を形成する画像形成装置である。電子写真プロセスは、前述の被走査面である感光体を中心にして、これを均一に帯電する帯電装置、画像信号に従い露光して静電潜像を形成する露光装置、静電潜像をトナーで現像する現像装置、トナー像を転写紙などの転写媒体に転写する転写装置、転写媒体上のトナー像を定着する定着装置、転写後の残留トナーなどを除去するクリーニング装置を有してなる。上記露光装置として、図３または図６に示すような調整機構を備えた走査光学系を採用した光走査装置を採用することによって、上記のような効果を得ることができる画像形成装置を得ることができる。電子写真プロセスを実行することによって画像を形成する画像形成装置は周知であるから、図示は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明にかかる光走査装置の実施例を示すもので、（ａ）は主走査対応方向から見た平面図、（ｂ）は副走査対応方向から見た側面図である。
【図２】走査光学系における走査レンズの一般的な調整方法を示す正面図である。
【図３】本発明にかかる走査光学系の第１実施例を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）中の線ａ−ａ´に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）中の線ｂ−ｂ´に沿う断面図である。
【図４】走査線曲がりの例を示す特性線図で、（ａ）は３次関数的なＳ字型の走査線曲がりを、（ｂ）は上記（ａ）の走査線曲がりを調整したあとの走査線曲がりを示す。
【図５】走査線曲がり調整前と傾き及び２次曲線成分調整後とよじれ調整後における走査線曲がりの様子を比較して示す特性線図である。
【図６】本発明にかかる走査光学系の第２実施例を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）中の線ａ−ａ´に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）中の線ｂ−ｂ´に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
２    光偏向器
４    走査レンズ
１０    第１調整ネジ
１１    第２調整ネジ
【図１】
2006350065.tif 000003
【図２】
2006350065.tif 000004
【図３】
2006350065.tif 000005
【図４】
2006350065.tif 000006
【図５】
2006350065.tif 000007
【図６】
2006350065.tif 000008