(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源から出射した光束を偏向走査する偏向器と、該偏向器により偏向した光束で被走査面上を走査するためのｆθレンズを構成する光学部材と、該光学部材を保持するための凹部を有する保持台とを備えた偏向走査装置であって、前記光学部材は底面に前記光束の主走査方向から見た断面において前記保持台の凹部に向けて凸に湾曲した曲面部を備え、前記光学部材の曲面部が前記保持台の凹部に接着固定されていることを特徴とする偏向走査装置。
【請求項２】
光源と、該光源から出射した光束を偏向走査する偏向器と、該偏向器により偏向した光束で被走査面上を走査するためのｆθレンズを構成する光学部材と、該光学部材を保持するための凹部を有する保持台とを備えた偏向走査装置であって、前記光学部材の主走査方向の中心近傍と相対する位置に少なくとも１個所設けられ、前記該光学部材を接着固定するための凹部を有する接着台を備え、前記光学部材は底面に、前記主走査方向から見た断面において前記保持台及び前記接着台の凹部に向けて凸に湾曲した曲面部を備えており、前記光学部材の曲面部は、前記保持台の凹部に保持されると共に、前記接着台の凹部に接着固定されていることを特徴とする偏向走査装置。
【請求項３】
前記保持台の凹部は前記主走査方向から見た断面において、略Ｖ字状又は略Ｕ字状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の偏向走査装置。
【請求項４】
前記光学部材を挟んで前記保持台に対向して設けられた板ばねを有し、前記光学部材は前記板ばねによって前記保持台の方向に押圧されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つの請求項に記載の偏向走査装置。
【請求項５】
前記ｆθレンズは屈折光学素子と回折光学素子から構成され、前記光学部材は前記回折光学素子であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つの請求項に記載の偏向走査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばカラー電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタやデジタル複写機等のカラー画像形成装置に使用することが好適であり、特に各色間の走査線のずれを抑えてカラー画像情報を記録する偏向走査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にこの種の偏向走査装置では、光源ユニットから出射したレーザー光を、シリンドリカルレンズを通して偏向器の多面鏡の反射面に線状に集光させ、多面鏡を回転させることによりレーザー光を偏向走査させ、ｆθレンズを通して像担持体である回転ドラムの感光体の被走査面上に結像させている。
【０００３】
この際に、ｆθレンズの形状が不均一であったり取付位置が偏心したりしている場合には、被走査面上を走査する走査線に曲がりが発生したり、主走査方向の長さの左右差である片倍率が発生したりする。これらの走査線の曲がりや片倍率は、モノクロ画像を形成する場合でそれらが極端に大きくなければ問題ないが、カラー画像を形成する場合には複数の走査線を重ね合わせるために問題が生ずる。即ち、カラー画像を高精細に形成するためには、走査線の曲がりと片倍率を小さくして各色間の走査線のずれを少なくする必要がある。
【０００４】
また、カラー画像を形成する場合でも、単一の偏向走査装置と単一の像坦持体を使用して各色を被走査面上に重ね合わせる場合には、各色の走査線の曲がりと片倍率の癖は同様であるので、色ずれは或る程度の範囲に収まる。しかし、複数の偏向走査装置と複数の像担持体を組み合わせてカラー画像を高速度で形成する場合には、各色の走査線の曲がりと片倍率の癖が偏向走査装置毎に異なるので、副走査方向のレジストレーションを合わせても各色の間に走査線のずれが発生し、高精細なカラー画像を形成することが極めて困難になる。
【０００５】
一方、このように問題に対処するための光走査装置が、特開平９−１５９９４４号公報と特開平１１−１９０８２２号公報に開示されている。前者では結像レンズと像担持体の間に透明な平行平板を追加し、この平行平板を長手方向の軸線の周りに回動することにより走査線の曲がりを補正している。そして、後者では走査レンズの長手方向の両端に設けた円柱状突起部と走査レンズの中央部とを弾性部材によりＶ字状溝と支持柱にそれぞれ押圧し、走査レンズの熱膨張による走査線の位置ずれを抑制している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら特開平９−１５９９４４号公報の光走査装置では、結像レンズと像担持体の間に平行平板を追加したことになるので、製造コストが増大する上に、走査線の片倍率は補正できない状態になっている。
【０００７】
そして、特開平１１−１９０８２２号公報では、弾性部材が走査レンズの有効面内に存在すると共に走査レンズの中央部を押圧しているので、レンズ面を歪ませて画像を劣化させる懸念がある。また、レンズの長手方向の両端部に円柱状突起部を設けているので、レンズ全長が長くなっている。従って、レンズを合成樹脂材料から成形した場合には、成形タクトが長くなったり、レンズ面又は回折面の精度が悪化したり、成形型からの取り個数が減少したりして、走査レンズの製造コストや光学性能に影響を及ぼしている。更に、走査レンズを長手方向に調整することを考慮していないため、走査線の片倍率を補正できない状態になっている。
【０００８】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、平行平板を使用することなく走査線の曲がりと片倍率を補正し得る偏向走査装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る偏向走査装置は、光源と、該光源から出射した光束を偏向走査する偏向器と、該偏向器により偏向した光束で被走査面上を走査するためのｆθレンズを構成する光学部材と、該光学部材を保持するための凹部を有する保持台とを備えた偏向走査装置であって、前記光学部材は底面に前記光束の主走査方向から見た断面において前記保持台の凹部に向けて凸に湾曲した曲面部を備え、前記光学部材の曲面部が前記保持台の凹部に接着固定されていることを特徴とする。
また、本発明に係る偏向走査装置は、光源と、該光源から出射した光束を偏向走査する偏向器と、該偏向器により偏向した光束で被走査面上を走査するためのｆθレンズを構成する光学部材と、該光学部材を保持するための凹部を有する保持台とを備えた偏向走査装置であって、前記光学部材の主走査方向の中心近傍と相対する位置に少なくとも１個所設けられ、前記該光学部材を接着固定するための凹部を有する接着台を備え、前記光学部材は底面に、前記主走査方向から見た断面において前記保持台及び前記接着台の凹部に向けて凸に湾曲した曲面部を備えており、前記光学部材の曲面部は、前記保持台の凹部に保持されると共に、前記接着台の凹部に接着固定されていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は第１の実施例の平面図であり、光学箱１には光源ユニット２が取り付けられていると共に、光源ユニット２から出射したレーザー光Ｌの進行方向にはシリンドリカルレンズ３と偏向器４が順次に配置されている。偏向器４には多面鏡５がＡ方向に回転自在に保持されており、この多面鏡５において偏向したレーザー光Ｌの進行方向には、ｆθレンズ６の屈折部を構成する屈折光学素子７とｆθレンズ６の回折部を構成する回折光学素子８とが光学箱１の内部に配置され、像坦持体である回転ドラム９が光学箱１の外部に配置されている。
【００１１】
光源ユニット２から出射したレーザー光Ｌは、シリンドリカルレンズ３を透過して多面鏡５の反射面に線状に集光し、回転する多面鏡５の反射面によって偏向走査する。偏向走査されたレーザー光Ｌは、ｆθレンズ６の屈折光学素子７と回折光学素子８を透過し、光学箱１の出射口１ａから回転ドラム９上の感光体に結像すると共に、主走査方向であるＢ方向に走査する。
【００１２】
図２は回折光学素子８とその近傍の分解斜視図であり、回折光学素子８の姿勢の調整を可能とする調整機構を示している。回折光学素子８は例えば合成樹脂材料から成形されており、回折光学素子８の底面は断面円弧状の曲面部８ａとされている。そして、光学箱１には回折光学素子８の長手方向の端部をそれぞれ保持するための１対の保持台１１が設けられており、保持台１１の上面のほぼ中央には回折光学素子８の曲面部８ａを受け入れる例えばＶ字状の凹部１１ａが形成され、保持台１１の上面の凹部１１ａの側方にはねじ孔１１ｂが形成されている。
【００１３】
回折光学素子８を光学箱１に取り付ける際には、回折光学素子８の曲面部８ａを保持台１１の凹部１１ａに入れるようにして、回折光学素子８を保持台１１上に載せる。次に、回折光学素子８の上面に板ばね１２を配置し、ビス１３を板ばね１２の挿通孔１２ａを通して保持台１１のねじ孔１１ｂに螺合する。これにより、板ばね１２は回折光学素子８を揺動可能に押圧保持する。
【００１４】
図３は走査線の片倍率と曲がりを測定する方法を示す平面図であり、回転ドラム９の被走査面１４に相当する位置に、レーザー光Ｌを検出するための光センサ１５、１６、１７を配置し、光センサ１５、１６、１７の光センサ面を被走査面１４に一致させる。
【００１５】
走査線の片倍率を補正する際には、レーザー光Ｌが光センサ１５と光センサ１６の間を走査する時間と、レーザー光Ｌが光センサ１６と光センサ１７の間を走査する時間とを測定する。次に、これらの時間を比較し、被走査面１４上での主走査方向の走査線の中心に対する左右の走査線の長さの差、つまり片倍率を求める。そして図４に示すように、左右の片倍率が同じになるように回折光学素子８を長手方向の軸線に沿ったＣ方向に移動する。
【００１６】
一方、走査線の曲がりを補正する場合には、光センサ１５、１６、１７の高さ方向に並んだラインセンサを使用し、光センサ１５、１６、１７に入射したレーザー光Ｌの高さ位置を検知して走査線の曲がりをそれぞれ測定する。そして、走査線の曲がりが減少するように、回折光学素子８を長手方向の軸線を中心としてＤ方向に回動する。なお、回折光学素子８の回動方向は特に限定する必要はない。
【００１７】
走査線の片倍率と曲がりを補正した後には、回折光学素子８の姿勢はそのまま板ばね１２の押圧力により維持できる。しかし、調整後に回折光学素子８と保持台１１の間、或いは回折光学素子８と板ばね１２の間を接着剤で固定すれば、回折光学素子８の姿勢をより確実に維持することができる。
【００１８】
このように第１の実施例では、ｆθレンズ６の一部を構成する回折光学素子８の底面を曲面部８ａとすると共に、その曲面部８ａを保持台１１の凹部１１ａにより保持したので、回折光学素子８を長手方向の軸線に沿ったＣ方向に円滑に直線移動して走査線の片倍率を調整できる上に、長手方向の軸線の周りのＤ方向に円滑に回転移動することにより走査線の曲がりを調整できる。従って、走査線の片倍率と曲がりを容易に調整できる上に、従来では必要であった平行平板を不要とすることが可能となり、製造コストを削減できる。また、従来のように回折光学素子８の中央部を押圧することがないので、回折光学素子８を歪ませることがなく、画質を向上させることができる。
【００１９】
そして、回折光学素子８を合成樹脂材料から成形したので、回折光学素子８の曲面部８ａを含む形状の自由度が高くなる上に仕上げ加工も不要になるので、製造コストを更に削減できる。また、回折光学素子８を使用しても、その両端部に従来のような円柱状突起が存在しないので、回折光学素子８の全長を短縮できる。従って、成形タクトを短縮でき、回折面の精度を向上させることが可能となり、成形型からの取り個数を増大させることができ、製造コストや光学性能を改善できる。
【００２０】
なお、この第１の実施例では回折光学素子８を合成樹脂材料から成形したが、その他の材料から形成した場合でも、走査線の片倍率と曲がりの調整は容易に実施できる。また、保持台１１の凹部１１ａは略Ｖ字状としたが、略Ｕ字状であっても支障はない。更に、回折光学素子８のＣ方向とＤ方向への位置を調整するための他の調整機構を設け、回折光学素子８の位置を調整した後にその調整機構を固定することによっても、回折光学素子８の姿勢を維持できる。
【００２１】
図５は第２の実施例の回折光学素子８とその近傍の分解斜視図であり、左右の保持台１１の中間に回折光学素子８を接着固定するための接着台２１が追加されている。この接着台２１は回折光学素子８の長手方向の略中央を接着固定可能な位置に配置され、接着台２１の上面には回折光学素子８の曲面部８ａを受け入れる例えばＵ字状の凹部２１ａが形成されている。
【００２２】
図６の部分断面図に示すように、接着台２１の凹部２１が回折光学素子８の曲面部８ａを受け入れた状態では、接着台２１の凹部２１ａと回折光学素子８の曲面部８ａとの間には隙間２２が設けられ、この隙間２２に接着剤２３が充填されている。
【００２３】
走査線の片倍率と曲がりを調整する際には、隙間２２に紫外線硬化性の接着剤２３を予め充填しておき、第１の実施例と同様に回折光学素子８の姿勢を調整する。即ち、図７に示すように回折光学素子８をＣ方向に直線移動することにより走査線の片倍率を調整し、回折光学素子８をＤ方向に回転移動することにより走査線の曲がりを補正する。その後に、回折光学素子８の上方から紫外線を接着剤２３に照射し、接着剤２３を硬化させて回折光学素子８を接着台２１に接着固定する。
【００２４】
この第２の実施例では、第１の実施例の板ばね１２やビス１３が不要となるので、製造コストを低減できる。また、回折光学素子８の長手方向の略中央を接着固定したので、回折光学素子８が熱膨張した場合に回折光学素子８の左右の延伸量が均一となり、光学設計上の被走査面１４における走査線の片倍率を均一にすることが可能となる。更に、回折光学素子８と接着台２１の間の隙間２２の間隔を均一とすれば、隙間２２に施した接着剤２３の層の厚さが均一になり、接着剤２３が硬化する際に均一に収縮し、回折光学素子８の姿勢が崩れることはない。なお、接着台２１は１個所に設けたが、回折光学素子８の主走査方向の中央近傍と相対する２個所以上の位置に設けてもよい。
【００２５】
上述の第１、第２の実施例において、回折光学素子８はｆθレンズ６を構成する他の非球面レンズと置換することが可能である。また、回折光学素子８は必ずしも光学箱１に配置する必要はなく、画像形成装置のステー等に直接配置しても支障はない。更に、保持台１１及び又は接着台２１が光学箱１と一体であってもよいことは云うまでもない。
【００２６】
図８は参考例の回折光学素子３１とその近傍の分解斜視図であり、回折光学素子３１の底面は平坦とされ、この回折光学素子３１は板金製の保持部材３２に例えば接着により固定保持されている。保持部材３２の左右の両側には、別体の円筒状のピンから成る軸部３３が回折光学素子３１の長手方向の軸線上にそれぞれ設けられ、軸部３３は保持部材３２に例えば圧入により固定されている。軸部３３は保持台１１の凹部１１ａに保持され、第１の実施例と同様に保持台１１にビス１３を介して固定された板ばね１２により押圧され、保持部材３２は揺動可能とされている。
【００２７】
保持部材３２には、回折光学素子３１の底面を保持する水平保持部３２ａと、この水平保持部３２ａの端縁から立ち上がって回折光学素子３１の端面を保持する左右の垂直保持部３２ｂと、水平保持部３２ａの一側縁から水平に突出する突片状の片倍率調整部３２ｃと、この片倍率調整部３２ｃと平行に突出した曲がり調整部３２ｄとが設けられている。片倍率調整部３２ｃには下方に延びる垂直部３２ｅと水平部３２ｆとが設けられており、曲がり調整部３２ｄにはビス３４を挿通させる挿通孔３２ｇが形成されている。
【００２８】
図９は参考例の板ばね１２を除いて示す組立正面図、図１０は参考例の板ばね１２を除くと共に保持台１１を切欠した組立側面図であり、一方の保持台１１と保持部材３２の片倍率調整部３２ｃの間には第１の圧縮コイルばね３５が配置され、保持部材３２はＥ方向に付勢されている。片倍率調整部３２ｃの垂直部３２ｅを間にして第１の圧縮コイルばね３５の反対側には偏心カム３６が配置され、偏心カム３６は保持部材３２を第１の圧縮コイルばね３５の付勢力に抗してＥ方向と反対の方向に駆動可能とされている。
【００２９】
また、保持部材３２の曲がり調整部３２ｄの下方には第２の圧縮コイルばね３７が配置され、左右の保持台１１の略中央に設けられたばね保持台３８にビス３４を介して支持されている。ビス３４は保持部材３２の曲がり調整部３２ｄの挿通孔３２ｇから第２の圧縮コイルばね３７の内側を通ってばね保持台３８に螺合され、保持部材３２は第２の圧縮コイルばね３７に付勢力によりＦ方向に付勢されている。
【００３０】
走査線の片倍率を調整する際には、偏心カム３６を治具等により回転させ、保持部材３２を回折光学素子３１の長手方向の軸線に沿ったＣ方向に移動させる。そして、走査線の片倍率を補正した後に、偏心カム３６を接着、ビス等により固定し回折光学素子８の姿勢を維持する。
【００３１】
また、走査線の曲がりを調整する場合には、ビス３４を治具等により回転させ、保持部材３２上の回折光学素子３１をＦ方向に回動させる。その後は、ビス３４の締め込み位置において保持部材３２の姿勢を維持できるが、ビス３４を接着等により固定することも好ましい。
【００３２】
この参考例では、回折光学素子３１を保持部材３２により保持し、保持部材３２の軸部３３を光学箱１の保持台１１にＣ方向に移動自在かつＦ方向に回動自在に支持したので、保持部材３２の姿勢を調整することにより走査線の片倍率と曲がりを補正できる。また、回折光学素子３１の姿勢を調整かつ固定する際に、外力が回折光学素子３１に直接加わることはないので、回折光学素子３１を歪ませることがなく画像を劣化させることはない。更に、保持部材３２を板金製としたので、軸部３３を保持部材３２に容易に組み付けることができると共に、保持部材３２を高い強度で構成することが可能となる。
【００３３】
なお、回折光学素子３１は保持部材３２に接着により固定したが、その他の手段、例えばばね等であっても支障はない。また、保持部材３２は板金製としたが、それに限定するものではない。更に、別体のピンから成る軸部３３を保持部材３２に圧入により固定したが、かしめ、接着等により固定することもできる。
【００３４】
そして、軸部３３は保持部材３２に別体として組み付けたが、予め保持部材３２と一体に設けておいてもよい。また、軸部３３は円柱状としたが、凹部１１ａとの接触面に曲率が存在すれば半円柱状であってもよい。
【００３５】
例えば、図１１の一部を切欠した参考例の部分斜視図に示すように、板金製の保持部材３２’の垂直保持部３２ｂに軸部３３’を深絞り加工により円筒状に一体形成することもできる。また、図１２の参考例の部分斜視図に示すように、板金製の保持部材３２”の垂直保持部３２ｂに、半円筒状の軸部３３”をプレス加工により曲げと同時に一体に形成してもよい。これらの場合には、別部材としてのピンを用意して保持部材３２に組み付ける必要がなく、保持部材３３’、３３”の製造コストを低減できる上に、保持部材３３’、３３”の強度を維持できる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る偏向走査装置は、調整時におけるレンズの動きの自由度を確保できる。従って、レンズを長手方向の軸線の周りに回転移動することにより走査線の曲がりを補正できると共に、レンズを長手方向の軸線に沿って直線移動することにより走査線の片倍率を補正できる。また、従来の平行平板を必要としないので、製造コストを低減できる。更に、従来のようにレンズの中央部を押圧することがないので、レンズを歪ませて画像を劣化させることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１の実施例の平面図である。
【図２】  回折光学素子とその近傍の分解斜視図である。
【図３】  走査線の片倍率と曲がりを測定する方法の説明図である。
【図４】  回折光学素子の調整方向の説明図である。
【図５】  第２の実施例の回折光学素子とその近傍の分解斜視図である。
【図６】  回折光学素子と接着台の関係を示す部分断面図である。
【図７】  回折光学素子の調整方向の説明図である。
【図８】  参考例の回折光学素子とその近傍の分解斜視図である。
【図９】  参考例の板ばねを除いた組立正面図である。
【図１０】  参考例の板ばねを除くと共に保持台を切欠した組立側面図である。
【図１１】  参考例の曲面部の変形例を示す一部を切欠した部分斜視図である。
【図１２】  参考例の曲面部の変形例の部分斜視図である。
【符号の説明】
１  光学箱
２  光源ユニット
４  偏向器
６  ｆθレンズ
７  屈折光学素子
８  回折光学素子
８ａ  曲面部
９  回転ドラム
１１  保持台
１１ａ、２１ａ  凹部
１２  板ばね
１３  ビス
１４  被走査面
２１  接着台
２２  隙間
２３  接着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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