(57)【要約】【課題】走査線の副走査方向における移動量を小さく抑えながら、被走査体上のレーザ走査線の湾曲量を調整することが可能な光走査装置を提供する。【解決手段】半導体レーザ２１から出射されたレーザ光を回転多面鏡２４で偏向することによって感光体ドラム１３１上に走査する光走査装置２は、主走査方向と直交する副走査方向断面において入射側の面５ａと出射側の面５ｂで曲率半径が異なる補正レンズ５を有する第３光学系２５を備えている。補正レンズ５は、当該補正レンズ５の光軸Ｌ１と前記面５ａ，５ｂのうち曲率半径が小さい方の面との交点ａを通り、かつ、主走査方向に平行な線Ｌ２を中心として回転可能に構成されている。【選択図】図２
2008185689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射されたレーザ光を回転多面鏡で偏向することによって被走査体上に走査する光走査装置であって、
光源から出射されたレーザ光を平行光束にする第１光学系と、平行光束にされたレーザ光を前記走査を行う方向である主走査方向と直交する副走査方向に集光して前記回転多面鏡上に線状に結像する第２光学系と、前記回転多面鏡で偏向されたレーザ光の前記被走査体上での走査速度を等速にする機能を有するとともに、回転多面鏡で偏向されたレーザ光を被走査体上に点状に結像する第３光学系とを備え、
第３光学系は、主走査方向と直交する副走査方向断面において入射側の面と出射側の面で曲率半径が異なる補正レンズを有しており、この補正レンズは、当該補正レンズの光軸と前記面のうち曲率半径が小さい方の面との交点を通り、かつ、主走査方向に平行な線を中心として回転可能に構成されていることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
第３光学系は、複数の光学素子を有しており、前記補正レンズは、前記光学素子のうち前記回転多面鏡から最も遠い位置に配置される光学素子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】
前記補正レンズは、入射側の面と出射側の面のうち、一方が平面、他方がシリンダ面で構成されたものであることを特徴とする請求項１または２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、光走査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光走査装置としては、例えば画像形成装置に組み込まれて、光源から出射されたレーザ光を回転多面鏡で偏向することによって被走査体である感光体ドラム上に走査するものが知られている。このような光走査装置では、通常、光源と回転多面鏡との間に第１光学系および第２光学系が設けられ、回転多面鏡と光を出射する出射口との間に第３光学系が設けられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
第１光学系は、光源から出射されたレーザ光を平行光束にするものであり、第２光学系は、平行光束にされたレーザ光を前記走査を行う方向である主走査方向と直交する副走査方向に集光して回転多面鏡上に線状に結像するものである。一方、第３光学系は、回転多面鏡で偏向されたレーザ光の感光体ドラム上での走査速度を等速にする機能を有するとともに、回転多面鏡で偏向されたレーザ光を感光体ドラム上に点状に結像するものである。
【０００４】
ところで、光走査装置においては、構成部品の組み付け精度等により感光体ドラム上のレーザ走査線が副走査方向に湾曲することがある（いわゆるボウの発生）。ここで、特許文献１には、第３光学系を構成するｆθレンズを主走査方向に平行な線を中心として回転させることにより、感光体ドラム上のレーザ走査線の湾曲量を調整することが記載されている。
【特許文献１】特開２００６−３９３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のように、ｆθレンズを回転させて感光体ドラム上のレーザ走査線の湾曲量を調整する場合、その回転中心は一般的にｆθレンズの中心、すなわちｆθレンズの光軸がｆθレンズの入射側の面および出射側の面と交わる交点同士の間の真中に設定される。しかしながら、このようにした場合、ｆθレンズを回転させると、感光体ドラム上のレーザ走査線の湾曲を改善することはできるが、走査線が副走査方向に大きく移動することになる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、走査線の副走査方向における移動量を小さく抑えながら、被走査体上のレーザ走査線の湾曲量を調整することが可能な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】
【０００７】
請求項１の発明は、光源から出射されたレーザ光を回転多面鏡で偏向することによって被走査体上に走査する光走査装置であって、光源から出射されたレーザ光を平行光束にする第１光学系と、平行光束にされたレーザ光を前記走査を行う方向である主走査方向と直交する副走査方向に集光して前記回転多面鏡上に線状に結像する第２光学系と、前記回転多面鏡で偏向されたレーザ光の前記被走査体上での走査速度を等速にする機能を有するとともに、回転多面鏡で偏向されたレーザ光を被走査体上に点状に結像する第３光学系とを備え、第３光学系は、主走査方向と直交する副走査方向断面において入射側の面と出射側の面で曲率半径が異なる補正レンズを有しており、この補正レンズは、当該補正レンズの光軸と前記面のうち曲率半径が小さい方の面との交点を通り、かつ、主走査方向に平行な線を中心として回転可能に構成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の光走査装置において、第３光学系は、複数の光学素子を有しており、前記補正レンズは、前記光学素子のうち前記回転多面鏡から最も遠い位置に配置される光学素子であることを特徴とするものである。
【０００９】
例えば、請求項３の発明のように、前記補正レンズは、入射側の面と出射側の面のうち、一方が平面、他方がシリンダ面で構成されたものである構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、第３光学系の補正レンズが主走査方向に平行な線を中心として回転可能に構成されているので、補正レンズを回転することにより被走査体上のレーザ走査線の湾曲量を調整することができる。しかも、補正レンズは、当該補正レンズの光軸と入射側の面および出射側の面のうち曲率半径が小さい方の面との交点を通る線を中心として回転可能となっているので、補正レンズを回転させても走査線の副走査方向における移動量が小さくなる。すなわち、本発明によれば、走査線の副走査方向における移動量を小さく抑えながら、被走査体上のレーザ走査線の湾曲量を調整することが可能になる。
【００１１】
請求項２の発明のように、補正レンズが、第３光学系の複数の光学素子のうち回転多面鏡から最も遠い位置に配置される光学素子であれば、被走査体上のレーザ走査線の湾曲量の微調整が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る光走査装置（レーザスキャナユニットまたはＬＳＵともいう）２が組み込まれたプリンタ１０の概略構成図である。なお、光走査装置２は、プリンタ以外の他の画像形成装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置、複合機等）に組み込むことも可能である。
【００１４】
プリンタ１０は、用紙を搬送路Ｌに沿って搬送する途中で、端末等から送られた画像データに基づいて用紙に画像を形成するものであり、箱状の装置本体１の内部に、感光体ドラム１３１の表面にトナー像を形成した後にそのトナー像を用紙に転写する画像形成部１３と、画像形成部１３に用紙を供給する給紙部１２と、トナー像を用紙に定着させる定着部１４とを備えている。
【００１５】
前記搬送路Ｌは、前方から後方（図１の右側から左側）に略水平に延びる水平部ＬＡと、水平部ＬＡの後端部から略垂直に立上る垂直部ＬＢとを有し、側面視で略Ｌ字状をなしている。
【００１６】
前記給紙部１２は、搬送路Ｌの水平部ＬＡの下方に配設される給紙カセット１２１を有しており、給紙カセット１２１に収納された用紙をピックアップローラ１２ａによって取り出すとともに、その用紙を給紙ローラ１２ｂ〜１２ｅによって１枚ずつ搬送路Ｌの水平部ＬＡに送り出し、さらに搬送路Ｌに送り出された用紙を、レジストローラ１２ｆによって一旦待機させ、所定のタイミングで画像形成部１３に供給するようになっている。
【００１７】
また、給紙部１２は、装置本体１の前面に設けられた開口１１内に配設された手差しユニット１２２をも有しており、手差しユニット１２２に載置された用紙をピックアップローラ１２ｇおよび給紙ローラ１２ｃ，１２ｅによって搬送路Ｌの水平部ＬＡに送り出すことができるようになっている。なお、開口１１は、装置本体１に揺動可能に取り付けられた蓋部材１１ａによって開閉可能となっている。
【００１８】
前記画像形成部１３は、搬送路Ｌの水平部ＬＡの前後方向の略中央に配設される感光体ドラム１３１と、感光体ドラム１３１の上方に配設される帯電部１３２と、感光体ドラム１３１の前方に配設される現像部１３３と、感光体ドラム１３１の下方に配設される転写部１３４と、感光体ドラム１３１の後方に配設されるクリーニング部１３５と、帯電部１３２およびクリーニング部１３５並びに前記定着部１４の上方に前側が持ち上げられた姿勢で配設される光走査装置２とを有している。
【００１９】
前記感光体ドラム１３１は、図１において時計回りに回転するようになっており、その表面には、当該表面が帯電部１３２によって一様に帯電された後に、光走査装置２によって画像データに基づくレーザ光が帯電部１３２と現像部１３３との間から照射されることにより静電潜像が形成され、さらに静電潜像が形成された表面に、現像部１３３からトナーが供給されることによってトナー像が形成されるようになっている。
【００２０】
そして、前記給紙部１２から供給された用紙は、転写部１３４の転写ローラ１３４ａによって感光体ドラム１３１に押し付けられながら搬送されることにより、その表面（転写面）に、感光体ドラム１３１の表面に形成されたトナー像が転写され、その後に定着部１４に送り込まれる。
【００２１】
なお、転写後の感光体ドラム１３１の表面に残留する残留電荷およびトナーは、クリーニング部１３５によって除去されるようになっている。
【００２２】
前記定着部１４は、熱ローラ１４ａと、圧力ローラ１４ｂとを有しており、これらのローラ１４ａ，１４ｂでトナー像が転写された用紙を挟み込むことにより、熱と圧力でトナー像を用紙に定着させるようになっている。
【００２３】
そして、トナー像が定着された用紙は、排出ローラ１８によって装置本体１の上面に形成された排出部１９に排出される。
【００２４】
なお、本実施形態のプリンタ１０では、搬送路Ｌの水平部ＬＡと給紙カセット１２１との間に、スイッチバック部１５が設けられており、用紙の両面に画像を形成できるようになっている。
【００２５】
前記光走査装置２は、具体的には、図２に示すように、光源である半導体レーザ２１から出射されたレーザ光を回転多面鏡（ポリゴンミラーともいう）２４で偏向することによって被走査体である感光体ドラム１３１上に走査するものであり（図２中の矢印Ｘ参照）、回転多面鏡２４を収容する上方に開口する容器状のハウジング２Ａと、このハウジング２Ａの開口を塞ぐ蓋体２Ｂ（図１参照）とを備えている。なお、図２では、蓋体２Ｂを省略している。
【００２６】
半導体レーザ２１は、ハウジング２Ａの右側壁部の前後方向の略中央に配設されていて、ハウジング２Ａの底面２０と平行な面上で斜め後方に向かってレーザ光を出射するようになっている。
【００２７】
回転多面鏡２４は、正七角形の板状に形成されており、ハウジング２Ａ内の後側位置に底面２０と平行となる姿勢で配設されている。この回転多面鏡２４は、ハウジング２Ａの底面２０に回転軸が直交する状態で固定されたモータにより平面視で反時計回りに一定速度で回転させられるようになっている。すなわち、ハウジング２Ａ内では、底面２０に平行な方向が前記走査を行う方向である主走査方向となっており、底面２０に直交する方向が主走査方向と直交する副走査方向となっている。
【００２８】
また、ハウジング２Ａ内には、回転多面鏡２４に加え、半導体レーザ２１と回転多面鏡２４との間に、カップリングレンズユニット２２とシリンドリカルレンズ２３が配設され、回転多面鏡２４の前方に、第１ｆθレンズ４と第２ｆθレンズである補正レンズ５が前後に並んで配設されている。さらに、補正レンズ５の前方には、第１ｆθレンズ４および補正レンズ５を透過したレーザ光を感光体ドラム１３１に向かって反射する反射ミラー２６が配設されている。そして、ハウジング２Ａには、反射ミラー２６で反射されたレーザ光が通る位置に開口（出射口）が形成されているとともに、この開口を塞ぐように防塵ガラス（図示せず）が設けられており、レーザ光は前記防塵ガラスを透過してハウジング２Ａ外に放射されるようになっている。
【００２９】
前記カップリングレンズユニット２２は、円形筒状の鏡筒と、この鏡筒内に設けられて、半導体レーザ２１から出射されたレーザ光を平行光束にする第１光学系であるカップリングレンズ（図示せず）と、前記鏡筒に装着されて、平行光束とされたレーザ光を整形するアパーチャ（図示せず）とを有している。
【００３０】
前記シリンドリカルレンズ２３は、平行光束にされたレーザ光を副走査方向に集光して回転多面鏡２４上に線状に結像する第２光学系を構成するものである。なお、シリンドリカルレンズに代えてトロイダルレンズで第２光学系を構成することも可能である。
【００３１】
第１ｆθレンズ４と補正レンズ５の２つの光学素子は、回転多面鏡２４で偏向されたレーザ光の感光体ドラム１３１上での走査速度を等速にする機能を有するとともに、回転多面鏡２４で偏向されたレーザ光を感光体ドラム１３１上に点状に結像する第３光学系を構成するものである。なお、補正レンズ５の詳細については後述する。
【００３２】
さらに、ハウジング２Ａ内には、前記走査が行われる画像領域における画像書き出しタイミングを決定する水平同期信号を取得するための構成として、右側前方位置に配線基板３２に実装された光電素子３１が配設されているとともに、左側前方位置に画像領域に入る前に回転多面鏡２４で反射されるレーザ光を光電素子３１に向かって反射する反射ミラー３３が配設されている。また、反射ミラー３３と光電素子３１との間には、反射ミラー３３で反射されたレーザ光を集光する集光レンズ３４が配設されている。そして、反射ミラー３３で反射され集光レンズ３４で集光されたレーザ光を受光素子３１が受光することにより水平同期信号が取得され、この水平同期信号を基準に画像領域での半導体レーザ２１の発光開始のタイミング等が制御されるようになっている。
【００３３】
前記補正レンズ５は、図３に示すように、一定の断面形状で主走査方向に延びるシリンダレンズ（平凸レンズともいう）であり、入射側の面（以下、単に「入射面」という。）５ａが平面、出射側の面（以下、単に「出射面」という）５ｂが光の透過方向に凸となるシリンダ面となっている。すなわち、主走査方向と直交する副走査方向断面において、入射面５ａの曲率半径が無限大、出射面５ｂの曲率半径が所定値（例えば１００ｍｍ）となっていて、出射面５ｂの曲率半径が入射面５ａの曲率半径よりも小さくなっている。
【００３４】
また、補正レンズ５の主走査方向の両端面には、主走査方向に延びる円柱状のボス５１が設けられている。このボス５１の中心は、主走査方向から見たときに、補正レンズ５の光軸Ｌ１と出射面５ｂとの交点ａと合致している。換言すれば、ボス５１は、補正レンズ５の光軸Ｌ１と出射面５ｂとの交点ａを通り、かつ、主走査方向に平行な線Ｌ２を中心線とする円柱状をなしている。ここで、補正レンズ５の光軸Ｌ１とは、補正レンズ５の主走査方向の中心であるとともに補正レンズ５の副走査方向の中心である線のことをいう。
【００３５】
さらに、ハウジング２Ａの底面２０には、前記ボス５１が嵌り込み可能な上方に開口するＶ字状の溝が形成された左右一対のレンズ支持部２７が設けられている。そして、このレンズ支持部２７の溝に補正レンズ５のボス５１が嵌め込まれることにより、補正レンズ５が前記線Ｌ２を中心として回転可能に支持されるようになる。
【００３６】
本実施形態の光走査装置２では、第３光学系２５の補正レンズ５が主走査方向に平行な線Ｌ２を中心として回転可能に構成されているので、補正レンズ５を回転することにより感光体ドラム１３１上のレーザ走査線の湾曲量を調整することができる。しかも、線Ｌ２は、当該補正レンズ５の光軸Ｌ１と入射面５ａおよび出射面５ｂのうち曲率半径が小さい方の出射面５ｂとの交点ａを通る線であるので、補正レンズ５を回転させても走査線の副走査方向における移動量が小さくなる。すなわち、本実施形態の構成によれば、走査線の副走査方向における移動量を小さく抑えながら、感光体ドラム１３１上のレーザ走査線の湾曲量を調整することが可能になる。
【００３７】
また、補正レンズ５が、第３光学系の２つの光学素子のうち回転多面鏡２４から遠い位置に配置される光学素子であるので、感光体ドラム１３１上のレーザ走査線の湾曲量の微調整が容易になる。
【００３８】
ここで、前記効果を図４を参照して説明する。図４（ａ）は、補正レンズ５の回転中心を、補正レンズ５の中心ｂ（図３（ｂ）参照）、すなわち補正レンズ５の光軸Ｌ１が補正レンズ５の入射面５ａおよび出射面５ｂと交わる交点同士の間の真中に設定し、補正レンズ５を−２°から＋２°まで０．２°ずつ角度を変えながら回転させたときの走査線の変化を示す図、図４（ｂ）は、本実施形態の構成で補正レンズ５を−２°から＋２°まで０．２°ずつ角度を変えながら回転させたときの走査線の変化を示す図である。
【００３９】
図４（ａ）から分かるように、補正レンズ４の回転中心を補正レンズ５の中心ｂに設定した場合には、補正レンズ５を回転させることにより感光体ドラム１３１上のレーザ走査線の湾曲を改善できるものの、走査線の副走査方向への大きな移動を伴うことになる。そして、走査線がこのように大きく移動すると、光走査装置２から放射されたレーザ光が感光体ドラム１３１に到達する前に、帯電部１３２や現像部１３３等に干渉するようになり、画像品質に影響を及ぼすおそれがある。
【００４０】
これに対し、本実施形態の構成では、図４（ｂ）に示すように、走査線の副走査方向への大きな移動を伴うことなく、感光体ドラム１３１上のレーザ走査線の湾曲を改善することができる。従って、光走査装置２から感光体ドラム１３１に至るまでに光路が大きくずれることがなくなり、レーザ光を遮ることなく感光体ドラム１３１まで導くことが可能になる。
【００４１】
なお、前記実施形態では、補正レンズ５がシリンダレンズである形態を示したが、補正レンズ５は、副走査方向断面における入射面５ａと出射面５ｂで曲率半径が異なるものであればよく、トロイダルレンズ等であってもよい。
【００４２】
例えば、補正レンズ５は、図５（ａ）に示すような両凸レンズであってもよいし、図５（ｂ）に示すようなメニスカスレンズであってもよい。さらには、補正レンズ５は、図５（ｃ）に示すような両凹レンズであってもよいし、図５（ｄ）に示すような平凹レンズであってもよい。そして、補正レンズ５を図５（ａ）から図５（ｄ）に示すような形状とした場合でも、補正レンズ５を、当該補正レンズ５の光軸Ｌ１と入射面５ａおよび出射面５ｂのうち曲率半径が小さい方の面との交点ａを通り、かつ、主走査方向に平行な線を中心として回転可能にすればよい。
【００４３】
また、補正レンズ５の入射面５ａおよび出射面５ｂは、図６に示すように、副走査方向断面における曲率半径が主走査方向に沿って連続的に変化するアナモフィックな曲面であってもよい。
【００４４】
さらに、補正レンズ５の入射面５ａおよび出射面５ｂは、図６および図７に示すように、副走査方向と直交する主走査方向断面において非円弧状であってもよい。
【００４５】
さらには、補正レンズ５を回転可能にするには、補正レンズ５にボス５１を設ける必要はなく、例えば図示は省略するが、補正レンズ５を保持部材で保持し、この保持部材をハウジング２Ａで軸支するようにしてもよい。
【００４６】
また、第３光学系２５は、３つ以上の光学素子で構成されていてもよい。この場合は、回転多面鏡２４から最も遠い位置に配置される光学素子が補正レンズ５となるようにすればよい。あるいは、第３光学系２５を１つの補正レンズ５のみで構成することも可能である。
【００４７】
また、前記実施形態では、モノクロの画像形成装置に本発明を適用した形態を示したが、本発明は、タンデム式のカラーの画像形成装置に特に有効である。
【００４８】
また、走査光学装置２は、画像形成装置だけでなく、レーザ光を用紙上に直接走査して焼付けする印刷機に組み込まれるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態に係る光走査装置が組み込まれたプリンタの概略構成図である。
【図２】光走査装置の斜視図である。
【図３】（ａ）は補正レンズの斜視図、（ｂ）は補正レンズの光軸での副走査方向断面図である。
【図４】（ａ）は補正レンズを当該レンズの中心を中心に回転させたときの走査線の変化を示す図、（ｂ）は本発明の一実施形態に係る光走査装置における補正レンズを回転させたときの走査線の変化を示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は変形例の補正レンズの光軸での副走査方向断面図である。
【図６】変形例の補正レンズの斜視図である。
【図７】変形例の補正レンズを用いたときのレイアウト図である。
【符号の説明】
【００５０】
１３１  感光体ドラム（被走査体）
２    光走査装置
２２  カップリングレンズユニット
２３  シリンドリカルレンズ（第２光学系）
２４  回転多面鏡
２５  第３光学系
４    第１ｆθレンズ
５    補正レンズ（第２ｆθレンズ）
５ａ  入射面
５ｂ  出射面
Ｌ１  補正レンズの光軸
Ｌ２  線
ａ    交点
【図１】
2008185689.tif 000003
【図２】
2008185689.tif 000004
【図３】
2008185689.tif 000005
【図４】
2008185689.tif 000006
【図５】
2008185689.tif 000007
【図６】
2008185689.tif 000008
【図７】
2008185689.tif 000009