(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光源と、該レーザー光源から発せられるレーザー光を平行光束に変換するコリメーターレンズと、該コリメーターレンズを保持する鏡筒とを具備するレーザーユニットと、
該レーザー光源から発せられ該コリメーターレンズにより変換された平行光束の光路上に設けられる絞りと、
該絞りを通って形成された光束を反射する反射面を複数有する回転多面鏡であって、前記回転多面鏡の回転軸に直交する方向、かつ、前記レーザー光源から発せられるレーザー光の光軸に直交する方向である主走査方向における該反射面の幅は前記光束の幅よりも狭い回転多面鏡と、
該回転多面鏡により反射された反射光を被走査面に結像させる結像光学系と、を備えた光走査光学装置において、
前記レーザー光源を、前記主走査方向に直交する方向、かつ、前記回転多面鏡の回転軸に平行な方向である副走査方向に位置決めしながら前記主走査方向に調整自在な調整機構を備え、
前記調整機構は、
装置本体側のケースに設けられた、前記主走査方向に伸びる長孔を備え、
前記鏡筒と前記長孔とが嵌合して、該鏡筒が該長孔に対して前記副走査方向に位置決めされつつ、該鏡筒が該長孔に対して前記主走査方向にスライドして調整が行われる機構であることを特徴とする光走査光学装置。
【請求項２】
前記調整機構は、
装置本体側のケースに設けられた嵌合凸部と、
前記レーザーユニットに設けられた、前記主走査方向に伸びる長孔と、をさらに備え、
この長孔と前記嵌合凸部とが嵌合して、該長孔が該嵌合凸部に対して前記副走査方向に位置決めされつつ、該長孔が該嵌合凸部に対して前記主走査方向にスライドして前記調整が行われることを特徴とする請求項１に記載の光走査光学装置。
【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、デジタル複写機やレーザープリンタ等の走査光学系、特に、オーバーフィルドスキャナ（ＯＦＳ）光学系の光走査光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタル複写機やレーザープリンタ等の高速化にともない、ポリゴン反射面の数を増やして走査することを可能とするオーバーフィルドスキャナ（以下、ＯＦＳと称する）光学系に関する技術や、光源の数を増やして複数の走査線を同時に形成する方式に関する技術が提案されている。
【０００３】
また、両者の技術を組み合わせて、さらなる走査の高速化へと発展させることも可能である。
【０００４】
ところで、ＯＦＳ光学系はガウス強度分布をもつ入射光束の一部をポリゴンミラーの反射面で切り取るようにして走査光束を形成するので反射光束の強度に分布が生じ、これが被走査面上における走査線の強度分布となり画像の濃度ムラになるという問題を抱えている。
【０００５】
特開平１１−１４９２３号公報には、このような問題に対し、ＮＤフィルタを入射系に挿入することで偏向後の走査光の強度分布を軽減する技術が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じていた。
【０００７】
上述した特開平１１−１４９２３号公報に開示された技術においては、光学系の設計中心の値に対してはこれらの最適なフィルタを用意することは可能であるが、実際は組み立て誤差や部品ばらつきによる影響が大きく無視できない。
【０００８】
特に半導体レーザーのチップが光軸に対して主走査方向に傾いていると、コリメーターレンズ出射後の平行光束の強度分布は光軸中心からシフトしポリゴンミラーが切り出す入射光束の強度分布が非対称になる。
【０００９】
極端な場合には、被走査面上の走査線の強度ピークは有効走査範囲外に位置し、強度分布が傾いて初期の２倍以上に達する。これではフィルタ等の対策を施しても安定した効果は期待できなくなる。
【００１０】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、レーザー光の強度分布を調整可能として、走査光の品質性の向上を図った光走査光学装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
レーザー光源と、該レーザー光源から発せられるレーザー光を平行光束に変換するコリメーターレンズと、該コリメーターレンズを保持する鏡筒とを具備するレーザーユニットと、
該レーザー光源から発せられ該コリメーターレンズにより変換された平行光束の光路上に設けられる絞りと、
該絞りを通って形成された光束を反射する反射面を複数有する回転多面鏡であって、前記回転多面鏡の回転軸に直交する方向、かつ、前記レーザー光源から発せられるレーザー光の光軸に直交する方向である主走査方向における該反射面の幅は前記光束の幅よりも狭い回転多面鏡と、
該回転多面鏡により反射された反射光を被走査面に結像させる結像光学系と、を備えた光走査光学装置において、
前記レーザー光源を、前記主走査方向に直交する方向、かつ、前記回転多面鏡の回転軸に平行な方向である副走査方向に位置決めしながら前記主走査方向に調整自在な調整機構を備え、
前記調整機構は、
装置本体側のケースに設けられた、前記主走査方向に伸びる長孔を備え、
前記鏡筒と前記長孔とが嵌合して、該鏡筒が該長孔に対して前記副走査方向に位置決めされつつ、該鏡筒が該長孔に対して前記主走査方向にスライドして調整が行われる機構であることを特徴とする。
【００１２】
従って、調整機構によりレーザー光源を主走査方向に調整して、レーザー光の中心が絞りの中心となるようにすることで、回転多面鏡への入射光の光軸とレーザー光の強度分布の中心を一致させることができる。
【００１５】
前記調整機構は、
装置本体側のケースに設けられた嵌合凸部と、
前記レーザーユニットに設けられた、前記主走査方向に伸びる長孔と、をさらに備え、
この長孔と前記嵌合凸部とが嵌合して、該長孔が該嵌合凸部に対して前記副走査方向に位置決めされつつ、該長孔が該嵌合凸部に対して前記主走査方向にスライドして前記調整が行われるとよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１〜図４を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る光走査光学装置について説明する。
【００２３】
まず、図１および図２を参照して、光走査光学装置全体の構成等について説明する。図１は本発明の実施の形態に係る光走査光学装置の主走査方向に切断した概略構成断面図であり、図２は副走査方向に切断した概略構成断面図である。
【００２４】
図１において、１はレーザーユニットであり、レーザーユニット１は、レーザー光源としての半導体レーザー２とコリメーターレンズ３を所定の光学調整をして、平行光束を射出するように調整されている。
【００２５】
そして、レーザーユニット１を射出した平行光束は、発散レンズ４、絞り５、および、副走査方向に屈折力を持つシリンドリカルレンズ６を順に透過して、入射ミラー７で折り曲げられ、２枚系のｆθレンズ８，９の光軸上からｆθレンズ８，９を透過してポリゴンミラー１０に入射する。
【００２６】
反射面を複数有する回転多面鏡としてのポリゴンミラー１０に入射する光束は、ｆθレンズ８，９を透過後に再び平行光束（この光束の幅はポリゴンミラー１０の各面の幅よりも広い）となり、ポリゴンミラー１０を隣接面にわたって照射し、ＯＦＳの形態を構成する。
【００２７】
ポリゴンミラー１０で反射された偏向光束は、再びｆθレンズ８，９を透過し、主走査断面において被走査面であるドラム面１２上における光学性能、すなわちｆθ特性と結像性能を満足する。なお、ポリゴンミラー１０に入射させる光軸と、ポリゴンミラー１０から反射させる光軸は、主走査方向の断面に略垂直な略同一面内にある。
【００２８】
ｆθレンズ８，９とドラム面１２の間に配置した長尺レンズ１１は、主に副走査方向に屈折力をもち、ポリゴンミラー１０の偏向点とドラム面１２を略共役の関係にしてポリゴンミラー１０の面倒れを補正している。なお、ポリゴンミラー１０を反射後の光路上にある、ｆθレンズ８，９および長尺レンズ１１によって結像光学系を構成する。
【００２９】
なお、長尺レンズ１１は、ドラム面１２上での副走査スポット径を一定に保つためにレンズの長手方向において副走査断面における屈折力を変化させており、この形状を達成するためにプラスチックを成形して作成される。
【００３０】
長尺レンズ１１は主走査方向に屈折力を持たす必要がないので、両面を同一の曲率とし肉厚一定の形状を与えている。
【００３１】
また、図２に示すように、レーザーユニット１からシリンドリカルレンズ６までの光学部品は同一光軸上に配置され、この光軸はポリゴンミラー１０の反射面に略垂直な平面１３に対して所定の角度で配置されている。
【００３２】
ミラー７は、前記平面１３に垂直に置かれているのでレーザー光束は所定の角度を維持してポリゴンミラー１０に入射し、反射光束はｆθレンズ８，９を透過後に入射ミラー７から分離することができる。
【００３３】
次に、特に図３を参照して、レーザー光の強度分布の調整について説明する。
図３は本発明の実施の形態に係る光走査光学装置におけるレーザー光の強度分布の調整を行う場合の説明図であり、各図においては、入射系の主走査方向の断面を概略的に示し、入射光束の強度分布の様子を示している。
【００３４】
ここで、図３（ａ）は半導体レーザー２のチップ傾きが無い理想的な状態を示しており、図３（ｂ）は半導体レーザー２のチップ傾きが生じた状態を示しており、図３（ｃ）はチップ傾きが生じた場合に入射光束の強度分布をシフトさせる様子を示している。
【００３５】
まず、図３（ａ）に示すように、半導体レーザー２のチップ傾きが無い理想的な状態においては、レーザー１から放射された光束がレンズ光軸と強度分布が一致するため、入射光束の中心、すなわち絞り５の中心とレーザー強度のピークが略一致する。
【００３６】
この状態では、レーザーユニット１の出射直後における入射光束の強度分布１４と、ポリゴンミラー１０の入射直前における入射光束の強度分布１５ａは光軸に対称である。
【００３７】
次に、図３（ｂ）に示すように、レーザーのチップが傾いて半導体レーザー２の放射角が光軸に対してθ傾いて取り付けられた状態では、レーザーの強度分布中心は絞り５の中心を通らないため、ポリゴンミラー１０の入射直前では図示のように非対称な強度分布１５ｂで入射し、ＯＦＳ特有のドラム面１２上における強度分布に非対称が生じ、その強度分布の差がより大きくなってしてしまう。
【００３８】
このような場合に、本実施の形態では、図３（ｃ）に示すような対策を行うことができる。
【００３９】
すなわち、図３（ｃ）に示すように、図３（ｂ）に示す状態から、レーザーユニット１を紙面内（主走査方向の断面内）において光軸と垂直方向（主走査方向）に矢印の向きに平行シフトさせる。
【００４０】
このように、チップが傾いて取り付けられたレーザーユニット１を一体として平行シフトさせれば、図３（ｃ）に示すようにレーザーの強度分布は絞り５の略中心を通過させることができるので、ポリゴンミラー１０の直前における強度分布１５ｃを、図３（ａ）に示す強度分布１５ａと同一の状態に調整することができる。
【００４１】
次に、特に図４を参照して、本実施の形態における、上記強度分布を行うための調整機構について説明する。図４は本発明の第１の実施の形態に係る光走査光学装置の調整機構の説明図であり、レーザーユニット１とケース１６の一部の構成について、取り付け前の状態の斜視図を示している。
【００４２】
レーザーユニット１をケース１６に取り付けるためのケース１６の面１６ａは、光軸に対して垂直であり、かつ面１６ａ内にはレーザーユニット１の嵌合凸部としての鏡筒部１ａおよび長孔１ｂの各々が嵌合するための長孔１６ｂ、および嵌合凸部としてのピン１６ｃが設けられている。
【００４３】
長孔１ｂ、長孔１６ｂの長径側の軸１ｄ，１６ｄはともに主走査平面内に含まれる軸であり、かつその短径は各々鏡筒部１ａ、ピン１６ｃと嵌合する大きさとなっており、主走査方向に伸びる孔となっている。
【００４４】
ゆえにレーザーユニット１は、ケース１６に対して、主走査平面内で光軸に対して垂直な方向にシフトすることができ（副走査方向に対しては位置決めされつつ主走査方向にスライドでき）、その結果、ポリゴンミラー１０の直前におけるレーザーの強度分布の状態が左右対称形となるよう位置調整可能となる。
【００４５】
なお、嵌合孔については、図示の例では貫通孔の場合を示したが、勿論、貫通していないような穴（溝）でも良いし、また、例えば、レーザーユニット１側に設ける場合には、孔（穴）が端面まで伸びるような切り欠き孔や切り欠き溝のような場合でも良い。
【００４６】
（第２の実施の形態）
図５には、第２の実施の形態が示されている。上記第１の実施の形態では、レーザーユニットを直接装置本体側のケースに対して位置調整する機構を示したが、本実施の形態では、レーザーユニット本体側で調整可能に構成し、装置本体側に対しては、レーザーユニットは一意的に固定される場合の機構について説明する。
【００４７】
その他の構成および作用については第１の実施の形態と同一なので、その説明は省略する。
【００４８】
上記第１の実施の形態では、レーザーユニット１をケース１６に対してシフト可能な構成とし、被走査面上での結像位置を見ながら調整する構成とした。
【００４９】
しかしながら、ＯＦＳ光学系は、光源の光量利用効率が低いために１０ｍＷを越える大出力の半導体レーザーを必要とするので、光源の故障、劣化が懸念される。
【００５０】
したがって、光源は消耗品としての位置づけで交換できるような部品構成にしておく必要があるが、上記第１の実施の形態の場合には、光源を交換する場合にはレーザーユニット１ごと交換することになるが、この場合、本体のケースに取り付ける必要があるため、光学系単位の再調整作業となる。
【００５１】
従って、ユーザーが交換作業をするのは困難であり、装置本体ごとサービスマン等に交換を依頼しなければならないなど、コストアップの原因となるおそれもある。
【００５２】
そこで、レーザーユニット内で光学調整を行うことを可能な構成にすると共に、レーザーユニットは装置本体に対して一意的に固定される構成とすることで、レーザーユニットを予め治具上で組み立てておき、治具上での基準光軸においてレーザーの強度分布が左右対称となるように調整された状態で、装置本体のケースに組み込むようにしておけば、レーザーユニットを交換するだけで良いので、上記不具合は解消される。
【００５３】
本実施の形態では、レーザー光の強度分布の調整機構のみが、上記第１の実施の形態と異なるので、調整機構に関してのみ図５を参照して説明する。図５は本発明の第２の実施の形態に係る光走査光学装置の調整機構の説明図であり、レーザーユニット５１とケース６６の一部の構成について、取り付け前の状態の斜視図を示している。
【００５４】
レーザーユニット５１はユニット本体としてのチップ部６７と基部６８とからなり、これらは予め不図示の治具上で組み立てられる。
【００５５】
チップ部６７に設けられた鏡筒部６７ａは基部６８に設けられた長孔６８ａと嵌合するようになっている。
【００５６】
ここで長孔６８ａの長径側の軸６８ｄは主走査平面内に含まれる軸であり、かつその短径は鏡筒部１ａと嵌合する大きさとなっており、主走査方向に伸びる孔となっている。
【００５７】
また、チップ部６７に設けられた長孔６７ｂの長径側の軸６７ｄも主走査平面内に含まれる軸であり、かつ短径は基部６８の丸孔６８ｂの径と同一であり、治具のピン（及び、ケース６６に取り付ける場合のピン６６ｃ）が両者に嵌合し貫通可能な構成となっている。
【００５８】
ゆえにチップ部６７は基部６８に対して、主走査平面内で、かつ光軸に対して垂直な方向にシフトすることができ（副走査方向に対しては位置決めされつつ主走査方向にスライドでき）、その結果、治具上におけるレーザーの強度分布の状態が左右対称形となるよう位置調整可能となる。
【００５９】
この状態でレーザーユニット５１が完成される。
【００６０】
レーザーユニット５１をケース６６に取り付けるためのケース６６の面６６ａは、光軸に対して垂直であり、かつ面内には鏡筒部６７ａおよび丸孔６８ｂの各々が嵌合するための長孔６６ｂ、およびピン６６ｃが設けられている。
【００６１】
長孔６６ｂの長径側の軸６６ｄは主走査平面内に含まれる軸であり、かつその短径は各々鏡筒部１ａと嵌合する大きさとなっており、かつピン６６ｃの径は丸孔６８ｂと嵌合する大きさとなっている。
【００６２】
ゆえにレーザーユニット５１はケース６６に対して一意的に決まり、その結果、ポリゴンミラー１０の直前におけるレーザーの強度分布の状態が左右対称形となる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、調整機構によりレーザー光源を主走査方向に調整して、レーザー光の中心が絞りの中心となるようにすることで、レーザー光の強度分布を調整することができ、走査光の品質性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る光走査光学装置の主走査方向に切断した概略構成断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る光走査光学装置の副走査方向に切断した概略構成断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る光走査光学装置におけるレーザー光の強度分布の調整を行う場合の説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る光走査光学装置の調整機構の説明図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る光走査光学装置の調整機構の説明図である。
【符号の説明】
１，５１  レーザーユニット
１ａ  鏡筒部
１ｂ  長孔
１ｄ  長径側の軸
２  半導体レーザー
３  コリメーターレンズ
４  発散レンズ
５  絞り
６  シリンドリカルレンズ
７  入射ミラー
８，９  ｆθレンズ
１０  ポリゴンミラー
１１  長尺レンズ
１２  ドラム面
１３  平面（ポリゴンミラーの反射面に略垂直な平面）
１４，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ  強度分布
１６  ケース
１６ａ  （ケースの）面
１６ｂ  長孔
１６ｃ  ピン
１６ｄ  長径側の軸
６６  ケース
６６ａ  （ケースの）面
６６ｂ  長孔
６６ｃ  ピン
６６ｄ  長径側の軸
６７  チップ部
６７ａ  鏡筒部
６７ｂ  長孔
６７ｄ  長径側の軸
６８  基部
６８ａ  長孔
６８ｂ  丸孔
６８ｄ  長径側の軸
【図１】
0004551529.tif 000002
【図２】
0004551529.tif 000003
【図３】
0004551529.tif 000004
【図４】
0004551529.tif 000005
【図５】
0004551529.tif 000006