(57)【要約】【課題】走査レンズの形状精度を厳しくすることなく、光偏向器の種類によらず、光偏向器の回転時におけるミラー面の変形による主走査方向のビームウェスト位置変動を補正した光走査装置及びこれを用いた画像形成装置を提供する。【解決手段】光偏向器４は、二つ以上のポリゴンミラーを副走査方向に重ねた構造であり、走査レンズ５、６の少なくとも一方は、樹脂製で、複数個取りの成形の同一キャビティから選択されており、光源ユニットのそれぞれは、光偏向器４の回転にともなう各ポリゴンミラーの変形量及び走査レンズ５，６のキャビティごとの製造誤差に応じて集光状態が定められている。【選択図】図１
2008065063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源から出射された光束をカップリングするカップリングレンズとからなる複数の光源ユニットと、前記複数の光源ユニットからの光束をそれぞれ主走査方向に長い線像に変換する複数の線像光学系と、前記複数の線像光学系から出射した各光束を共通の回転軸を有する偏向反射面によって偏向する光偏向器と、偏向された各光束を被走査面上に導く複数の走査光学系とを有する光走査装置であって、
前記光偏向器は、二つ以上のポリゴンミラーを副走査方向に重ねた構造であり、
前記複数の走査光学系に用いられる同種の走査レンズの少なくとも１種類は、樹脂製で、複数個取りの成形の同一キャビティから選択されており、
前記光源ユニットのそれぞれは、前記光偏向器の回転にともなう前記各ポリゴンミラーの変形量及び前記各走査レンズの前記キャビティごとの製造誤差に応じて集光状態が定められていることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記光源ユニットの集光状態が、前記光源と前記カップリングレンズとの間隔を調整することによって定められたことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】
前記各光源ユニットについて、前記光源と前記カップリングレンズとの間隔が、回転状態の前記光偏向器における２以上の前記ポリゴンミラーの略平均的な変形量に応じて定められたことを特徴とする請求項２記載の光走査装置。
【請求項４】
前記各光源ユニットについて、前記光源と前記カップリングレンズとの間隔が、回転状態の前記光偏向器における２以上のポリゴンミラーのそれぞれの変形量に応じて定められたことを特徴とする請求項２記載の光走査装置。
【請求項５】
前記光源と前記カップリングレンズの間隔を、前記光偏向器の回転数に応じて変更することを特徴とする請求項２から４のいずれか１項記載の光走査装置。
【請求項６】
前記光偏向器が静止状態の時の主走査方向のビームウェスト位置よりも、前記光偏向器が回転状態での主走査方向のビームウェスト位置の方が前記被走査面に近いことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の光走査装置。
【請求項７】
前記複数の光走査系のそれぞれが複数の走査レンズで構成され、少なくとも主走査方向のパワーが大きい走査レンズは同一キャビティにおいて形成されたものであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の光走査装置。
【請求項８】
樹脂による複数個取りの成形で作製された前記走査レンズには、キャビティ識別のための記号が表示されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の光走査装置。
【請求項９】
前記光源ユニットには、前記走査レンズがいずれのキャビティにおいて形成されたものに対応するか、及び、前記光偏向器のいずれのポリゴンミラーに対応するかの少なくとも一方を識別するための記号が表示されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の光走査装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項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、光走査装置に関し、特に、レーザプリンタ、デジタルカラー複写機、ファクシミリ等の光走査装置を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カラーデジタル複写機、カラーレーザプリンタ等の記録速度を高めるために、複数の被走査面にそれぞれ異なる色の画像を形成し、これらの画像を転写媒体上に順次転写することによってカラー画像を形成するいわゆるタンデム型カラー画像形成装置が広く知られている。
【０００３】
タンデム型カラー画像形成装置においても、特許文献１に開示される発明のように、単一の偏向器を挟んで左右に操作光学系を配置して、四つの感光体に光走査を行う光走査装置が提案されている。
【０００４】
近年、高画質化の要求にともない、ビームスポット系が小径化されてきており、それに伴ってビームスポット系の許容深度も狭くなっており、光学部品の高精度化が要求されている。
【０００５】
また、特許文献２に開示されるように、光偏向器のミラー面が回転によって凸形状に変形することが知られている。特許文献２では、変形によってピント位置が光偏向器から離れる方向に変動することを考慮して、予めピント位置が光偏向器側に来るように走査レンズを設計している。
【特許文献１】特開２００２−９０６７２号公報
【特許文献２】特許第３４３２０５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、光偏向器の回転によるミラー面の変形量は、回転数やミラー面数、ミラー形状によって種々変わってくるため、ミラー面の変形を走査レンズの設計によって対応すると、回転数などのパラメータが変化するたびに走査レンズの設計を変えなければならなくなる。
【０００７】
また、高画質化とともに、低コスト化の要求も強くなっており、多数個取り金型による樹脂製走査レンズが主流となってきているが、多数個取り金型の場合、キャビティごとに形状精度が異なることが避けられない。
当然、金型加工を繰り返すことで形状精度を追い込むことができるが、時間とコストがかかってしまう。
【０００８】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、走査レンズの形状精度を厳しくすることなく、光偏向器の種類によらず、光偏向器の回転時におけるミラー面の変形による主走査方向のビームウェスト位置変動を補正した光走査装置及びこれを用いた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】
上記目的を達成するため、本発明は、第１の態様として、光源と、該光源から出射された光束をカップリングするカップリングレンズとからなる複数の光源ユニットと、複数の光源ユニットからの光束をそれぞれ主走査方向に長い線像に変換する複数の線像光学系と、複数の線像光学系から出射した各光束を共通の回転軸を有する偏向反射面によって偏向する光偏向器と、偏向された各光束を被走査面上に導く複数の走査光学系とを有する光走査装置であって、光偏向器は、二つ以上のポリゴンミラーを副走査方向に重ねた構造であり、複数の走査光学系に用いられる同種の走査レンズの少なくとも１種類は、樹脂製で、複数個取りの成形の同一キャビティから選択されており、光源ユニットのそれぞれは、光偏向器の回転にともなう各ポリゴンミラーの変形量及び各走査レンズのキャビティごとの製造誤差に応じて集光状態が定められていることを特徴とする光走査装置を提供するものである。
【００１０】
本発明の第１の態様においては、光源ユニットの集光状態が、光源とカップリングレンズとの間隔を調整することによって定められることが好ましい。
【００１１】
本発明の第１の態様の上記のいずれの構成においても、各光源ユニットについて、光源とカップリングレンズとの間隔が、回転状態の光偏向器における２以上のポリゴンミラーの略平均的な変形量に応じて定められることが好ましい。又は、各光源ユニットについて、光源とカップリングレンズとの間隔が、回転状態の光偏向器における２以上のポリゴンミラーのそれぞれの変形量に応じて定められることが好ましい。
【００１２】
本発明の第１の態様の上記のいずれの構成においても、光源とカップリングレンズの間隔を、光偏向器の回転数に応じて変更することが好ましい。また、光偏向器が静止状態の時の主走査方向のビームウェスト位置よりも、光偏向器が回転状態での主走査方向のビームウェスト位置の方が被走査面に近いことが好ましい。また、複数の光走査系のそれぞれが複数の走査レンズで構成され、少なくとも主走査方向のパワーが大きい走査レンズは同一キャビティにおいて形成されたものであることが好ましい。また、樹脂による複数個取りの成形で作製された走査レンズには、キャビティ識別のための記号が表示されていることが好ましい。また、光源ユニットには、走査レンズがいずれのキャビティにおいて形成されたものに対応するか、及び、光偏向器のいずれのポリゴンミラーに対応するかの少なくとも一方を識別するための記号が表示されていることが好ましい。
【００１３】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第２の態様として、本発明の第１の態様の上記のいずれかの構成にかかる光走査装置を用いた画像形成装置を提供するものである。
【００１４】
〔作用〕
予め光偏向器の定常回転時におけるポリゴンミラー面の変形によるビームウェスト位置ずれに相当する量、及び樹脂製走査レンズのキャビティごとの形状精度を考慮してカップリングレンズと光源との間隔（光路長）を調整して、シフトさせておけば光偏向器の定常回転時にビームウェスト位置がほぼ被走査面に一致し、設計本来のビームスポット径を確保し、画像品質の劣化を防げる。
また、光偏向器の回転数が異なる機械であっても、走査レンズ系を共用できる。さらに、２段（又はそれ以上）ポリゴンで上下段で遠心力による変形量が異なる場合でも走査レンズ系は同じものを適用できる。従って、走査レンズ系の部品共通化・集約化によって環境負荷低減とコストダウンとを同時に実現できる。
また、樹脂による複数個取り成形で作製された走査レンズに、キャビティを識別できる記号を表示することで、書込ユニット組み付け時に混乱を来すことなく走査レンズを選別できる。同様に、光源ユニットに、走査レンズのキャビティを識別するための記号及びポリゴンミラーの種類やどの段用かを識別するための記号の少なくとも一方を表示することで、書込ユニット組み付け時に混乱を来すことなく光源ユニットを選別できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、走査レンズの形状精度を厳しくすることなく、光偏向器の種類によらず、光偏向器の回転時におけるミラー面の変形による主走査方向のビームウェスト位置変動を補正した光走査装置及びこれを用いた画像形成装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の好適な実施の形態について説明する。図１に、本実施形態にかかる光走査装置の構成を示す。
光源１を射出した光束は、それぞれカップリングレンズ２によって略平行光束にカップリングされ、シリンドリカルレンズ３に入射する。シリンドリカルレンズ３に入射した光束は、主走査方向に長く略線状に集光しつつ光偏向器４に入射する。光偏向器４によって偏向された光束は、走査レンズ５、６を介して被走査面７に結像し、主走査方向に走査される。ここで、光源１はシングルビームの光源でも良いし。ＬＤＡのようなマルチビームの光源でもよい。
図２（ａ）に、光偏向器４の概略構成を示す。図示するように光偏向器４は、副走査方向に２段に重ねた構成になっている。
【００１７】
図１に示した光学系の設計値においては、光偏向器４のポリゴンミラー面は平面であり、図３に示すように主走査方向の像面湾曲は被走査面７近傍（図３のａ位置）に結像するように設計されている。
【００１８】
しかしながら、光偏向器４のポリゴンミラー面は、回転状態において遠心力の影響で変形することが知られている。
【００１９】
静止状態では略平面であるポリゴンミラー面が回転状態では、図２（ｂ）や（ｃ）に示すように凸又は凹形状に変形する。凸に変形するか凹に変形するかは、ミラー中心の穴径や形状、ミラー材質によって決まる。
【００２０】
ここで、図３のｂ位置に結像した主走査像面湾曲は、ミラー面が凸に変形した場合に光偏向器４から離れる方向にビームウェスト位置がシフトすることを表している。そうすると、像面上のビームスポット径が劣化し、画像に悪影響を与えることとなる。
【００２１】
このため、本実施形態では、予めポリゴンミラー面の変形によるビームウェスト位置ずれ量に相当する量だけ、カップリングレンズ２と光源１との間の光路長を調整して、シフトさせておく（図３のｃ位置にシフトさせる）。このようにしておけば、光偏向器４が回転状態の時にビームウェスト位置がほぼ被走査面近傍に一致し、設計本来のビームスポット径を確保できる。
【００２２】
また、ポリゴンミラーが副走査方向に２段重ねた構成である場合、回転状態での変形量は上下段で異なる。よって、光源１とカップリングレンズ２との間の光路長の調整量を、上下段のポリゴンミラーのミラー面の変形量の略平均的な変動を考慮して調整することで、光源ユニットの共通化を図れる。すなわち、図１に示す光学系においては、各６面のポリゴンミラーであるため、計１２面の変形量の略平均の変動量を考慮して調整する。
【００２３】
また、光源１とカップリングレンズ２との間の光路長の調整量を、ポリゴンミラーごとに異ならせ、各ポリゴンミラーで最適となるように光路長を調整することで、より高画質化を目指す場合に有効である。例えば、上段のポリゴンミラー６面の平均の変動量と下段のポリゴンミラー６面の平均の変動量とに応じて調整量をそれぞれ変えることで、より高精度な調整が可能となる。
【００２４】
また、近年高画質化を目的としてビームスポット径の小径化が進んでいるが、ビームスポット径が小径になればなるほど深度が狭くなり、許容されるビームウェスト位置ずれ量は小さくなる。
【００２５】
また、走査レンズは、ビームスポット径を小型化するために非球面化が進んでおり、かつ低コスト化のため樹脂製が主流となっている。樹脂成形で製造することのメリットとして金型による複数個同時形成が可能で低コストであることがあげられる。しかし、複数個取りの場合、各キャビティの走査レンズの面精度は、鏡面を創生するための金駒の面精度や、金型の温度分布等の影響で必ずしも一定ではない。このため、図１に示したようなタンデム型の画像形成装置に用いられる光走査装置の場合、被走査面上でのビームウェスト位置ずれ量が各ステーションで異なってしまう。
例えば、樹脂製走査レンズ５、樹脂製走査レンズ６がそれぞれ４個取りの金型によって成形されている場合、樹脂製走査レンズ５、樹脂製走査レンズ６をそれぞれランダムのキャビティで組み合わせると、四つのステーションの各走査光学系はそれぞれ異なった光学特性となる。
【００２６】
走査装置内に用いられる同種の走査レンズ、例えば、樹脂製走査レンズ５を同一キャビティの４本で構成することで、四つのステーションの走査光学系は、キャビティをバラバラに用いるよりも光学特性が均一になる。
ここでいう均一とは、例えば、主走査方向のビームウェスト位置ずれが同等になることを意味しており、ステーションごとのバラツキが小さくなる。当然走査レンズ以外の光学素子の誤差（例えば、折り返しミラーの面精度誤差）により、４組の走査光学系の光学特性が全く同一となることは無いが、主走査方向のビームウェスト位置ずれの要因としては、走査レンズの面精度誤差の寄与が大きいため、これを小さくすることで、光学特性のバラツキが小さくなる。
例えば、樹脂製走査レンズ５、樹脂製走査レンズ６のうち、主走査方向のパワーが強い樹脂製走査レンズ５のキャビティを同一のキャビティで構成すると、各ステーションの主走査方向のビームウェスト位置は、ほぼ同一方向に同程度ずれる。
【００２７】
ビームウェスト位置ずれを補正するために、書込ユニットでの調整として、カップリングレンズを光軸方向に調整することが考えられるが、半導体レーザとカップリングレンズの間隔の調整はミクロンレベルの調整が必要なため、書込ユニット内での調整は困難であり、組み立て時間も長くなる。
【００２８】
そこで、樹脂製走査レンズ５のキャビティごとの光学特性（主走査方向のビームウェスト位置）の平均的なずれを把握しておき、例えば樹脂製走査レンズ５の曲率半径が大きくなる傾向があって主走査方向のビームウェスト位置がプラス方向にずれるのであれば、光源ユニットを設計上の平行光束に対して集光光束とすることでその平均的なずれを補正するように集光状態を最適にした光源ユニットをあらかじめキャビティごとに用意しておくことで、樹脂製走査レンズ５のキャビティごとの形状精度による主走査方向のビームウェスト位置ずれを補正する。よって、走査レンズの面精度を厳しくせずに主走査方向のビームウェスト位置ずれを被走査面上に揃えられる。また、光源ユニットは予め集光状態が調整されているため、書込ユニット内での調整が必要無くなり組み立て時間も短縮できる。また、樹脂製走査レンズそのものの面精度公差も緩められるため、歩留まりが向上し、コストダウンを図れ、環境負荷も低減される。
【００２９】
例えば、樹脂製走査レンズ５が４個取り金型を用いて作製されるの場合、四つの各キャビティに対応する４種類の光源ユニットを用意しておくこととなる。ここで、各キャビティに対応した光源ユニットを用意するのであれば、４ステーションからなるタンデム光学系の場合には、四つの樹脂製走査レンズ５のキャビティはランダムに組み付けてもそのキャビティに対応する光源ユニットを用いればよいこととなるが、その場合は書込ユニットの組み付けにおいて混乱を招き、樹脂製走査レンズ５のキャビティと光源ユニットを間違えて組み付ける可能性が大きくなる。従って、書込ユニット内においては、樹脂製走査レンズ５のキャビティを統一しておくことが好ましい。
【００３０】
もちろん、金駒加工を繰り返して加工精度をあげ、各キャビティ間の差を小さくすることは可能であるが、金駒加工に時間とコストがかかってしまうため現実的ではない。
【００３１】
このように、偏向器４の回転状態（定常回転時）でのポリゴンミラー面の変形量、及び樹脂製走査レンズ５、６のキャビティごとの形状精度の誤差とを考慮して光源ユニットの調整量を補正することで、複数のステーション全てにおいてビームスポット径を安定されることができる。
【００３２】
なお、上記実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれに限定されることはない。
例えば、上記実施形態では、走査レンズが２枚とも樹脂製レンズである場合を例としたが、どちらかがガラス製であっても良い。すなわち、少なくとも一枚が樹脂製レンズからなる走査系光学系で、樹脂製レンズが複数個取りの金型成形で作製される場合に同様の効果が得られる。
このように、本発明は様々な変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の好適な実施の形態にかかる光走査装置の構成を示す図である。
【図２】光偏向器の概略構成を示す図である。
【図３】被走査面とビームウェスト位置との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    光源
２    カップリングレンズ
３    シリンドリカルレンズ
４    光偏向器
５、６    走査レンズ
７    被走査面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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