JP2000275559A - 走査光学装置およびこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 走査線ずれを補正するための回折光学素子の
回転支持機構を簡単にする。 【解決手段】 回転多面鏡によって偏向走査された走査
光は、トーリックレンズや回折光学素子５を経て感光ド
ラム上に結像する。感光ドラム上の走査線の傾きや曲が
りを回折光学素子５の矢印Ｃ₁ ，Ｃ₂ 方向の回転によっ
て補正するため、回折光学素子の５の中央部分のピボッ
ト形状部６ａをピボット軸受２０上に回転自在に支持さ
せ、上記の補正後に低温溶融金属２２によって回折光学
素子５をピボット軸受２０に固定する。２軸のまわりに
個別に回折光学素子５を回転させる機構を設ける場合に
比べて、部品が少なくて組立工程も簡単である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の走査光学装
置を用いるカラーレーザビームプリンタやカラーデジタ
ル複写機等のカラー画像形成装置に関し、特に各走査光
学装置による走査線ずれを抑えて、色ずれのない高画質
のカラー画像情報を記録することのできる走査光学装置
およびこれを用いた画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）
やデジタル複写機等に用いられる走査光学装置において
は、画像信号に応じて光源から光変調されて出射した光
束を、例えば回転多面鏡等の光偏向器によって周期的に
偏向走査させ、ｆθ特性を有する結像光学系によって感
光ドラム上の結像面にスポット状に集束させる。結像面
上のスポットは、光偏向器による主走査と、感光ドラム
の回転による副走査に伴なって静電潜像を形成し、画像
記録を行なっている。

【０００３】図５は一従来例による走査光学装置を示す
もので、光源１０１から放射した発散光束は、コリメー
タレンズ１０２によって略平行光束とされ、絞り１０３
によって光束の光量を調整し、副走査方向にのみ屈折力
を有するシリンドリカルレンズ１０４に入射する。

【０００４】シリンドリカルレンズ１０４に入射した平
行光束は、主走査断面内においてはそのまま略平行光束
の状態で、副走査断面内においてのみ集束する光束とし
て出射し、回転多面鏡１０５の反射面１０５ａに線像と
して結像する。

【０００５】回転多面鏡１０５の回転によって偏向走査
された光束は、ｆθ特性を有する結像光学素子であるｆ
θレンズ１０６を経て感光ドラム１２０の結像面上に結
像する。結像面上に結像する点像（スポット）は、回転
多面鏡１０５を矢印Ａの方向に回転させることで、感光
ドラム１２０上を矢印Ｂの方向に走査する。このような
主走査と、感光ドラム１２０がその回転軸のまわりに回
転することによる副走査に伴なって、記録媒体である感
光ドラム１２０上に画像記録を行なっている。

【０００６】図６は、上記と同様の走査光学装置を複数
個用いて、複数個の感光ドラム上に各色毎の画像情報を
記録し、カラー画像を形成するカラー画像形成装置を説
明するものである。

【０００７】この装置は、４個の走査光学装置（スキャ
ナユニット）１１１〜１１４と、それぞれ４個の感光ド
ラム１２１〜１２４および現像装置１３１〜１３４と、
搬送ベルト１４１を有する。

【０００８】４個の走査光学装置１１１〜１１４は、Ｃ
（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブ
ラック）の各色に対応し、それぞれ感光ドラム１２１，
１２２，１２３，１２４上に画像信号を記録し、現像装
置１３１〜１３４によって現像して搬送ベルト１４１上
の記録紙等に転写することで、カラー画像を高速に印刷
するものである。

【０００９】このようなカラー画像形成装置では複数の
走査線を重ね合わせて画像形成を行なうため、特に各色
間の走査線ずれ（レジストレーションずれ）を少なくす
ることが重要である。

【００１０】この走査線ずれを調整（補正）する方法と
しては、例えば、搬送ベルト上を精度よく搬送している
記録紙等の転写材に各レジスト検出画像（シアン、マゼ
ンタ、イエロー、ブラック）を形成し、各レジスト検出
画像の位置を検出手段で検出し、その検出信号に基づい
て電気的に調整する方法がある。

【００１１】しかしながらこのように走査線ずれを電気
的に調整することは非常に難しく、しかもコスト高であ
るという問題点があった。

【００１２】そこで、複数の走査光学装置を用いるカラ
ー画像形成装置において、各走査光学装置による走査線
ずれの調整を、各走査光学装置の結像光学系に配設した
回折光学素子の位置を変化させて行なう方法が考案され
ている。これは、簡単な構成で色ずれを抑えることがで
きるため、高精細な印字に適したコンパクトなカラー画
像形成装置を実現できるものとして注目されている。

【００１３】走査光学装置の走査線の傾きを調整（補
正）する光学系は以下のように構成される。図７の
（ａ）に示すように、光源、コリメータレンズ、開口絞
りを含んで構成されるレーザユニット２０１より出射し
た光束Ｌは、副走査方向に所定の屈折力を有するシリン
ドリカルレンズ２０２を通過し、回転多面鏡２０３によ
って偏向反射されてトーリックレンズ２０４と回折光学
素子２０５を通過したのち、感光ドラム２１０の結像面
上に結像する。

【００１４】このような結像光学系において、回折光学
素子２０５を光軸を中心にして矢印Ｃ₁ の方向に回転さ
せると、感光ドラム２１０の結像面に結像する点像は破
線Ｄ ₁ で示すように傾いた走査線上を走査する。

【００１５】図７の（ｂ）は、回折光学素子を矢印Ｃ₁
の方向に角度１０分だけ回転させたときの感光ドラム上
の走査線の傾きを計測したものである。回折光学素子の
回転量（回転角度）と走査線の傾き量とはほぼ比例した
関係にあるため、予め走査線の傾きと回折光学素子の回
転角度の関係を調べておき、そのデータに基づいて回折
光学素子を回転させることにより、走査線の傾きを補正
することができる。

【００１６】次に、走査線の曲がりの調整（補正）につ
いて説明する。図８の（ａ）に示すように、回折光学素
子２０５をその長手方向の中心軸（１点鎖線で示す）の
まわりに矢印Ｃ₂ の方向に回転させて、光束Ｌの走査面
に対して傾斜させると、感光ドラム２１０の結像面に結
像する点像は破線Ｄ₂ で示すように湾曲して走査する。

【００１７】図８の（ｂ）は、回折光学素子を矢印Ｃ₂
の方向に１度だけ傾けたときの感光ドラム上の走査線の
曲がりを計測したものである。回折光学素子の傾斜角度
と走査線の湾曲量（曲がり）とはほぼ比例した関係にあ
るため、予め調べておいたデータに基づいて回折光学素
子を傾斜させることにより、走査線の曲がりを調整する
ことができる。

【００１８】すなわち、走査面に対する回折光学素子の
傾斜角度と光軸まわりの回転角度を調節することで、各
走査光学装置の走査線ずれによる色ずれを解消すること
ができる。

【００１９】回折光学素子２０５は、上記２軸のまわり
にそれぞれ独立して回転させることができるように、図
９に示すような回転調整機構によって支持される。

【００２０】まず、回折光学素子２０５は長尺であるか
ら、回折光学素子２０５自身のたわみや、曲がりの発生
を防止するため、一般的に、回折光学素子２０５より剛
性の高い補助材、例えば板金製の補助部材２０５ａに接
合されている。

【００２１】図９の（ａ）に示すように、回折光学素子
２０５はばね材２０６によって保持されており、保持部
材２０８に対して回動可能であるように回転支持部２０
８ａで保持されている。さらにこの保持部材２０８には
調整ねじ２０７を保持する調整ねじ固定部材２０９も固
定されている。回折光学素子２０５は、調整ねじ２０７
とばね材２０６によって矢印Ｃ₂ で示す回転方向の位置
が決められている。すなわち、調整ねじ２０７を回すこ
とによって回折光学素子２０５の傾斜角度を調整するこ
とができる。

【００２２】回折光学素子２０５を矢印Ｃ₁ で示す方向
に回転させる機構は、保持部材２０８を装置の本体シャ
ーシ２００に対して回動可能であるように支持する回転
支持部２００ａと、保持部材２０８の両端に配置されて
いる角度調整部材２００ｂとバネ２００ｃによって構成
される。走査線の傾きを補正するには、回折光学素子２
０５を回転支持部２００ａを中心として矢印Ｃ₁ で示す
方向に回転させ、角度調整部材２００ｂを左右に動かし
て走査線の傾きが解消される角度を見つけて固定する。
このようにして本体シャーシ２００に対する回折光学素
子２０５の回転位置を固定し、走査線の傾きによる色ず
れを解消する。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、走査線の傾きの調整や曲がりの調整を
行なうために必要な部品点数が多く、また、構成が複雑
で組立工程数も多い。その結果極めてコスト高になると
いう未解決の課題がある。

【００２４】例えば、上記従来例では、傾き調整のため
の部材は、角度調整部材２００ｂとバネ２００ｃ、曲が
り調整のための部材は、バネ材２０６、調整ねじ２０
７、調整ねじ固定部材２０９がそれぞれ必要になる。こ
れらは各走査光学装置の回折光学素子に必要であるか
ら、従来例では４セットが必要となり、画像形成装置１
台分で部品点数として２０個を要する結果となり、部品
コストと組立コストが著しく上昇する。

【００２５】本発明は上記従来の技術の有する未解決の
課題に鑑みてなされたものであり、走査線ずれを補正す
るための機構が簡単で、色ずれの少ない高画質のカラー
画像形成装置等を低コストで実現できる走査光学装置お
よびこれを用いた画像形成装置を提供することを目的と
するものである。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の走査光学装置は、光ビームを偏向して走査
光に変換する偏向走査手段と、前記走査光を結像面に結
像させる結像レンズと回折光学素子を備えた結像光学系
と、該結像光学系を支持する筐体と、前記回折光学素子
を前記筐体上で任意の方向に枢動自在に軸支するピボッ
ト軸受と、前記回折光学素子を前記ピボット軸受または
前記筐体に融着するための融着手段を有することを特徴
とする。

【００２７】回折光学素子が金属製の補助部材を備えて
おり、融着手段が、前記補助部材をピボット軸受または
筐体に融着する低温溶融金属を有するとよい。

【００２８】また、光ビームを偏向して走査光に変換す
る偏向走査手段と、前記走査光を結像面に結像させる結
像レンズと回折光学素子を備えた結像光学系と、該結像
光学系を支持する筐体と、前記回折光学素子を前記筐体
上で任意の方向に枢動自在に軸支するピボット軸受を有
し、前記回折光学素子が合成樹脂製であり、前記ピボッ
ト軸受または前記筐体に熱溶着されていることを特徴と
する走査光学装置でもよい。

【００２９】

【作用】長尺の回折光学素子の中央部分または一端をピ
ボット軸受によって任意の方向に枢動自在に支持させ
る。走査光が結像面を走査するときの走査線の曲がりや
傾きを検出し、これらを解消する回折光学素子の回転位
置や傾斜角度を、予め調べておいたデータ等によって求
めて、回折光学素子をピボット軸受上で枢動させ、結像
面での走査線ずれを除く。このようにして、カラー印刷
の場合の色ずれの原因となる走査線ずれを除いたうえ
で、低温溶融金属を用いて回折光学素子をピボット軸受
または筐体に融着し、固定する。

【００３０】回折光学素子に金属製の補助部材を結合さ
せておき、これに低温溶融金属を融着するとよい。

【００３１】あるいは、回折光学素子を合成樹脂製と
し、直接ピボット軸受や筐体に熱溶着させてもよい。

【００３２】回折光学素子を支持するピボット軸受上で
任意の方向へ回折光学素子を枢動させ、走査線の傾きや
曲がり等を解消できる姿勢に調整したうえで、低温溶融
金属等によって固定するのみであるから、２軸の方向に
それぞれ複雑な枢動機構を設けて走査線ずれの補正を行
なう場合に比べて、組立部品点数が大幅に削減され、組
立工程も簡単化される。

【００３３】カラー印刷等を行なう場合の色ずれを補正
する機構を大幅に簡略化することで、高画質でしかも製
造コストの低いカラー画像形成装置を実現できる。

【００３４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００３５】図１は第１の実施の形態による画像形成装
置に搭載する走査光学装置を示すもので、光ビームであ
る光束Ｌは、光源、コリメータレンズ、開口絞りを含ん
で構成されるレーザユニット１より出射して副走査方向
に所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズ２を通過
し、偏向走査手段である回転多面鏡３によって偏向反射
されて、結像レンズであるトーリックレンズ４と回折光
学素子５からなる結像光学系を通過したのち、感光ドラ
ム１１の結像面である感光体に結像する。

【００３６】このような結像光学系において、回折光学
素子５を光軸を中心にして矢印Ｃ₁の方向に回転させる
と、感光ドラム１１の結像面上に結像する点像が破線Ｄ
₁ で示すように傾いた走査線に沿って走査する。

【００３７】回折光学素子の回転量（回転角度）と走査
線の傾き量とは、ほぼ比例した関係にあるため、予め走
査線の傾きと回折光学素子の回転量の関係を調べてお
き、そのデータに基づいて回折光学素子を回転させるこ
とにより、走査線の傾きを調整することができる。

【００３８】また、回折光学素子５をその長手方向の中
心軸（１点鎖線で示す）のまわりに矢印Ｃ₂ の方向に回
転させて光束Ｌの走査面に対して傾斜させると、感光ド
ラム１１の結像面に結像する点像は破線Ｄ₂ で示すよう
に湾曲して走査する。

【００３９】このような回折光学素子の傾斜角度と走査
線の湾曲量（曲がり）とはほぼ比例した関係にあるた
め、予め調べておいたデータに基づいて回折光学素子を
傾斜させることにより、走査線の曲がりを調整すること
ができる。

【００４０】複数の走査光学装置を用いてカラー画像を
形成する画像形成装置においては、各走査光学装置の感
光ドラム上における走査線ずれがあると、カラー画像に
色ずれを生じて、高画質を実現できない。そこで、結像
光学系に回折光学素子を配設し、上記のように回折光学
素子の長手方向の中心軸と結像光学系の光軸の２軸のま
わりの回転角度を調整することで走査線の傾きと曲がり
を補正するものであるが、回折光学素子を２軸のまわり
に回動させる機構が複雑であると、装置の部品コストや
組立コストが上昇する。

【００４１】本実施の形態においては、回折光学素子５
の長手方向の中央部を、筐体である本体シャーシ１０上
のピボット軸受２０によって任意の方向に枢動自在に軸
支し、上記２軸のまわりの回折光学素子５の回転角度
（姿勢）を任意に調整できる構成とする。ピボット軸受
２０上で回折光学素子５を枢動させて走査線ずれを解消
したうえで、融着手段である低温溶融金属等によって回
折光学素子５をピボット軸受２０または本体シャーシ１
０に融着する。

【００４２】詳しく説明すると、図２の（ａ）に示すよ
うに、回折光学素子５は樹脂製であり、長方形の平板で
ある。この回折光学素子５は、金属製の補助部材６に固
着されており、固着方法は、接着剤、あるいは両面テー
プを用いる等の公知の方法でよい。補助部材６は、その
長手方向および厚み方向の中央部分にピボット形状部６
ａを備えており、ピボット形状部６ａは、本体シャーシ
１０と一体である金属製のピボット軸受２０上に軸支さ
れ、その球状座面２１上で任意の方向に枢動自在であ
る。

【００４３】すなわち、補助部材６のピボット形状部６
ａを中心に回折光学素子５が前記２軸のまわりに自在に
回転できるように構成されている。

【００４４】ピボット形状部６ａは回折光学素子５の長
手方向中央に位置しているため、熱によって回折光学素
子５が膨張、変形した場合の変形量等がピボット形状部
６ａを中心に左右に均等である。従って、光学性能が左
右不均一になることはない。また、ピボット形状部６ａ
は回折光学素子５の質量の釣り合いの中心位置にあり、
従って、回折光学素子５を後述するように本体シャーシ
１０に固定したのちも安定がよい。

【００４５】走査線の曲がりと傾きの補正は以下のよう
に行なわれる。回折光学素子５の補助部材６のピボット
形状部６ａをピボット軸受２０の球状座面２１に載せ
て、回折光学素子５を組立治具によって保持する。走査
線の湾曲ずれを補正するためには、組立治具に保持させ
た回折光学素子５をピボット形状部６ａのまわりに矢印
Ｃ₂ で示す方向に回動する（図２の（ｂ）参照）。ま
た、走査線の傾きずれを補正するためには、組立治具に
保持させた回折光学素子５をピボット形状部６ａのまわ
りに矢印Ｃ₁ で示す方向に回動する（図２の（ｃ）参
照）。

【００４６】このようにして走査線の傾きと曲がりを補
正したのち、低温溶融金属２２を用いてピボット軸受２
０または本体シャーシ１０に回折光学素子５を固定す
る。例えば、低温溶融金属２２を金属製の補助部材６の
ピボット形状部６ａとこれを支えるピボット軸受２０の
球状座面２１の間に充填し、これらを融着する。

【００４７】回折光学素子５は所望の姿勢で本体シャー
シ１０に固定され、複数の走査光学装置を用いてカラー
印刷を行なう場合に色ずれのない高画質の画像を得るこ
とができる。

【００４８】回折光学素子５を固定する低温溶融金属２
２は再び加熱すると溶けるため、回折光学素子５を誤っ
た位置で固定した場合には再調整したうえで再固定する
ことができる。

【００４９】本実施の形態によれば、走査線の傾きや曲
がりを自在に調整し、任意の姿勢でピボット軸受上の回
折光学素子を固定すればよい。回転調整のための回動部
の機構が極めて簡単であり、従来例のように２軸の方向
にそれぞれ個別に回転調整や固定を行なうための調整ね
じやバネ材等の部品を２組ずつ必要とすることなく、部
品点数と組立工程数を大幅に削減できる。これによって
大幅なコストダウンを実現できる。

【００５０】図３は第２の実施の形態を示す。これは、
回折光学素子を金属製の補助部材に取り付ける替わり
に、樹脂製の回折光学素子３５にピボット形状部３５ａ
を一体成形したものである。ピボット形状部３５ａは回
折光学素子３５の長手方向および厚み方向の中央に配設
され、本体シャーシ１０上のピボット軸受２０の球状座
面２１に支持される。本体シャーシ１０、ピボット軸受
２０等については第１の実施の形態と同様であるから同
一符号で表わし、説明は省略する。

【００５１】回折光学素子３５は、ピボット形状部３５
ａを中心に回動自在であり、第１の実施の形態と同様に
走査線の傾き、曲がりを補正するための回転調整を行な
ったうえで、ピボット形状部３５ａの一部を熱で溶かし
て、ピボット軸受２０の球状座面２１に熱溶着する。再
調整するときは、熱溶着部３５ｂを再融解し、再び冷や
し固めることで再固定する。

【００５２】図４は第３の実施の形態を示す。これは、
回折光学素子のピボット形状部を長手方向および厚み方
向の中央に位置させる替わりに、回折光学素子４５の端
部にピボット形状部４５ａを設けたものである。回折光
学素子４５が比較的短くて、厚みの薄い部材である場合
は、質量が軽いので、固定後の安定を考慮することな
く、このように一端部にピボット形状部４５ａを配設し
てもよい。本体シャーシ１０上のピボット軸受２０の球
状座面２１に回折光学素子４５のピボット形状部４５ａ
を載せて、回折光学素子４５を回転させて走査線のずれ
を調整したのち、第２の実施の形態と同様に熱溶着によ
って固定する。

【００５３】ピボット形状部を長手方向や厚み方向の中
心に精度よく配置するためのめんどうな工程を省略し
て、低コスト化を促進できる。なお、回折光学素子の固
定が１箇所では不安定な場合は、他の箇所、例えばピボ
ット形状部４５ａと反対側の端部を本体シャーシ１０に
熱溶着してもよい。この場合も、熱溶着部４５ｂ，４５
ｃを再び溶かして再固定することが可能であるのは言う
までもない。

【００５４】

【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。

【００５５】カラー印刷等の色ずれの原因である走査線
ずれを補正する機構を大幅に簡略化し、高画質でしかも
製造コストの低い走査光学装置を実現できる。このよう
な走査光学装置を用いることで、カラー印刷等を行なう
画像形成装置の高性能化と低価格化を大きく促進でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態による走査光学装置を説明す
る模式図である。

【図２】図１の装置の回折光学素子とその支持部を説明
するものである。

【図３】第２の実施の形態による回折光学素子とその支
持部を説明するものである。

【図４】第３の実施の形態による回折光学素子とその支
持部を説明するものである。

【図５】一従来例による走査光学装置を説明する図であ
る。

【図６】画像形成装置全体を説明する図である。

【図７】別の従来例による走査光学装置の走査線ずれを
説明するものである。

【図８】図７の装置における別の走査線ずれを説明する
ものである。

【図９】図７の装置における回折光学素子とその支持部
を説明するものである。

【符号の説明】

３ 回転多面鏡 ５，３５，４５ 回折光学素子 ６ 補助部材 ６ａ，３５ａ，４５ａ ピボット形状部 １０ 本体シャーシ ２０ ピボット軸受 ２１ 球状座面 ２２ 低温溶融金属 ３５ｂ，４５ｂ，４５ｃ 熱溶着部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームを偏向して走査光に変換する偏
   向走査手段と、前記走査光を結像面に結像させる結像レ
   ンズと回折光学素子を備えた結像光学系と、該結像光学
   系を支持する筐体と、前記回折光学素子を前記筐体上で
   任意の方向に枢動自在に軸支するピボット軸受と、前記
   回折光学素子を前記ピボット軸受または前記筐体に融着
   するための融着手段を有する走査光学装置。
2. 【請求項２】 回折光学素子が金属製の補助部材を備え
   ており、融着手段が、前記補助部材をピボット軸受また
   は筐体に融着する低温溶融金属を有することを特徴とす
   る請求項１記載の走査光学装置。
3. 【請求項３】 光ビームを偏向して走査光に変換する偏
   向走査手段と、前記走査光を結像面に結像させる結像レ
   ンズと回折光学素子を備えた結像光学系と、該結像光学
   系を支持する筐体と、前記回折光学素子を前記筐体上で
   任意の方向に枢動自在に軸支するピボット軸受を有し、
   前記回折光学素子が合成樹脂製であり、前記ピボット軸
   受または前記筐体に熱溶着されていることを特徴とする
   走査光学装置。
4. 【請求項４】 ピボット軸受が、回折光学素子の長手方
   向の中央部分を軸支していることを特徴とする請求項１
   ないし３いずれか１項記載の走査光学装置。
5. 【請求項５】 ピボット軸受が、回折光学素子の長手方
   向の一端を軸支していることを特徴とする請求項１ない
   し３いずれか１項記載の走査光学装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５いずれか１項記載の走
   査光学装置を複数個備えており、各走査光学装置によっ
   て異なる色の画像を形成して重ね合わせるように構成さ
   れていることを特徴とする画像形成装置。