JP2001013435A - 走査光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 走査光学系により走査される光ビームの結像
状態を検知する検知手段を、実際の像面湾曲に合わせて
配置し、画像領域内での焦点位置を最適な位置に調整す
ることができる走査光学系を得る。 【解決手段】 光ビームを放射する光源１と、光源１か
らの光ビームを偏向して被走査面上に集光させる走査光
学系と、走査光学系により走査される光ビームの結像状
態を検知する検知手段１０と、被走査面上の光ビームの
焦点位置を調整する調整手段１１、１２とを備える。検
知手段１０を、被走査面と光学的に等価な位置から光軸
方向にずらして配置。検知手段１０を、被走査面と光学
的に等価な位置から光軸方向と走査方向にずらして配置
してもよい。検知手段１０を同期検知手段と兼ねさせる
とよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル式電子写
真複写機、レーザープリンタ等の画像書込光学系に適用
可能な光走査装置に関するもので、画像形成装置、計測
器、検査装置等に適用可能なものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、デジタル複写機やレーザープリン
タなどにおいて形成画像の高密度化が進んでおり、それ
に伴い被走査面である感光体面上でのビームスポット径
は小径化が望まれている。しかし、ビームスポット径を
３０μｍ位に絞ると、焦点深度は１ｍｍ程度しかとれな
いため、部品精度や組み付け精度が厳しく要求されるよ
うになってきている。そこで光ビームの結像状態を検知
して焦点位置を調整する方法が種々提案されている。

【０００３】特許第２７６１７２３号公報や特開平１０
−２０２２５号公報において提案されている光走査装置
がその例で、光ビームの結像状態を検知する検知手段
が、画像領域外で被走査面と光学的に略等価な面に配置
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
走査光学系では画像領域外では像面湾曲が劣化している
ことが多いため、焦点位置が被走査面と光学的に略等価
な位置からずれていることが多い。また、設計上、検知
手段位置での像面湾曲量を小さく抑えたとしても、実際
の使用時には部品公差や部品の組み付け公差等の累積に
よって像面湾曲が劣化し、画像領域内での焦点位置と検
知手段位置とでは焦点位置がずれることがある。そのた
め、検知手段位置に焦点位置を合わせても、画像領域内
で最適な焦点位置になるとは限らない。

【０００５】また、画像領域内外ともに、主走査方向と
副走査方向での焦点位置は一致しているとは限らない。
仮に主走査方向において焦点位置を最適化しても、副走
査方向の焦点位置が最適であるとは限らないし、副走査
方向において焦点位置を最適化しても、主走査方向の焦
点位置が最適であるとは限らないなどの問題がある。

【０００６】本発明は以上のような従来技術の問題点を
解消するためになされたもので、走査光学系により走査
される光ビームの結像状態を検知する検知手段を、実際
の像面湾曲に合わせて配置することにより、画像領域内
での焦点位置を最適な位置に調整することができる走査
光学系を提供することを目的とする。

【０００７】

【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、本願請求項１記載の発明は、光ビームを放射する
光源と、この光源からの光ビームを偏向して被走査面上
に集光させる走査光学系と、この走査光学系により走査
される光ビームの結像状態を検知する検知手段と、被走
査面上の光ビームの焦点位置を調整する調整手段とを備
えた光走査装置において、上記検知手段を、被走査面と
光学的に略等価な位置から光軸方向にずらして配置した
ことを特徴とする。

【０００８】請求項２記載の発明は、光ビームを放射す
る光源と、この光源からの光ビームを偏向して被走査面
上に集光させる走査光学系と、この走査光学系により走
査される光ビームの結像状態を検知する検知手段と、被
走査面上の光ビームの焦点位置を調整する調整手段とを
備えた光走査装置において、上記検知手段を、被走査面
と光学的に略等価な位置から光軸方向と走査方向にずら
して配置したことを特徴とする。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の光走査装置において、検知手段を同期検知手段と
兼ねさせたことを特徴とする。請求項４記載の発明は、
請求項３記載の光走査装置において、検知手段の移動量
に応じて走査方向の画像の書き出しタイミングを補正す
ることを特徴とする。

【００１０】請求項５記載の発明は、請求項２記載の光
走査装置において、調整手段を、主走査方向、副走査方
向の少なくとも一方向において独立に焦点位置調整可能
にしたことを特徴とする。請求項６記載の発明は、請求
項１乃至５記載の光走査装置の何れかにおいて、検知手
段を画像領域外での主走査方向と副走査方向のどちらか
一方の光ビームの焦点位置に略一致させ、他方の方向の
光ビームの焦点位置のずれ量を記憶する手段を設けたこ
とを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態を示
す。図１において、符号１は光ビームを放射する光源を
示しており、光源１から出射される光ビームの進行方向
に向かって順にカップリングレンズ２、補正レンズ３、
補正レンズ４、ポリゴンミラーからなる偏向器５が配置
されている。光源１からの光ビームは偏向器の回転駆動
によりその反射面によって偏向され、偏向光の進路上に
は、結像素子６が配置され、結像素子６を透過した光ビ
ームの進路上には、被走査面としての感光体ドラム７の
表面が位置している。偏向器５と結像素子６とで、光源
１からの光ビームを偏向して被走査面上に集光させる走
査光学系を構成している。

【００１２】上記補正レンズ３は主走査方向にのみパワ
ーを持ち、主走査方向の焦点位置を調整する光学素子で
ある。補正レンズ４は副走査方向にのみパワーを持ち、
副走査方向の焦点位置を調整する光学素子である。補正
レンズ３、４として例えばシリンドリカルレンズを用い
ることができる。符号１１、１２はそれぞれ補正レンズ
３、４を光軸方向に移動させる移動機構を示す。これら
の移動機構１１、１２は制御部１３によって制御され
る。符号１０は、走査光学系により走査される光ビーム
の結像状態を検知する手段を示し、感光体ドラム７の側
方、すなわち上記被走査面の画像領域外に配置されてい
る。制御部１３は、検知手段１０からの検出信号をもと
に補正レンズ３、４を光軸方向に移動させる量を演算す
る演算部を有し、演算結果に基づいて移動機構１１、１
２を制御するものである。移動機構１１、１２は、適宜
の機構を採用可能で、例えば送りねじ機構、あるいはカ
ム機構等を用い、送りねじの回転量、あるいはカムの回
転角度を制御することによって補正レンズ３、４の移動
量を調整することができる。

【００１３】次に、図２、図３、図４を用いて、請求項
１にかかる発明について説明する。前述の特許第２７６
１７２３号公報や特開平１０−２０２２５号公報におい
て提案されている従来の光走査装置では、光ビームの結
像状態を検知する検知手段が、画像領域外で被走査面と
光学的に略等価な位置に配置されている。すなわち、図
２に示すように、被走査面の側方で、被走査面を延長し
た面上に検知手段１０の受光面が位置するように配置さ
れている。しかしながら、前にも述べたように、実際の
走査光学系では画像領域外では像面湾曲が劣化している
ことが多いため、焦点位置が、被走査面と光学的に等価
な位置からずれる。また、設計上、検知手段位置での像
面湾曲量を小さく抑えたとしても、実際の使用時には部
品公差や組み付け公差等の積み上げによって像面湾曲が
劣化し、画像領域内での焦点位置と、検知手段位置での
焦点位置とがずれることがある。そのため、図３に示す
ように、検知手段位置に焦点位置を合わせると、被走査
面の画像領域内に最適な焦点位置がくるとは限らないこ
とになる。

【００１４】そこで、図４に示すように、検知手段１０
を光軸方向にずらし、検知手段１０の位置を実際の像面
湾曲に合わせることによって、検知手段位置に焦点位置
を合わせれば画像領域内でも最適な焦点位置になるよう
にした。かかる技術思想に基づいたものが請求項１記載
の発明である。図４に示すように、検知手段１０の位置
を実際の像面湾曲に合わせれば、被走査面上でも最適な
焦点位置に合わせることができる。

【００１５】請求項１記載の発明では、検知手段１０を
光軸方向にのみずらしていたが、図６に示す実施の形態
のように、光軸方向にずらすことに加えて、走査方向に
もずらしてもよい。請求項２記載の発明はこの実施の形
態に対応する。この実施の形態によっても請求項１記載
の発明に対応する図４に示す実施の形態と同様の効果を
得ることができる。

【００１６】次に、請求項３記載の発明に対応する実施
の形態について説明する。この実施の形態は、上記検知
手段１０を同期検知手段としても兼用させ、検知手段１
０からの信号を、書込開始タイミングを決める同期検知
信号としても利用するようにしたものである。ここで、
検知手段１０は、ラインＣＣＤや、ＰＤ（位置検出ダイ
オード）にスリット状のマスクを施したものなどを使う
ことができる。

【００１７】次に、請求項４記載の発明に対応する実施
の形態について図５を用いて説明する。請求項１記載の
発明について説明したように、検知手段１０を光軸方向
にｄで示す量だけずらして実際の像面湾曲に合わせるこ
とにより、検知手段の配置位置に焦点位置を合わせ、画
像領域内でも最適な焦点位置になるようにした場合、検
知手段１０に入射する光ビームの画角と、検知手段１０
を被走査面と光学的に略等価な位置に配置したときに検
知手段１０に入射する光ビームの画角との間には、図５
に示す角度△θだけずれが生じる。そのため、検知手段
１０を同期検知手段としても使用すると、被走査面上で
の書き出し位置にずれが生じるいわゆるレジストずれが
発生する。そこで、検知手段１０の光軸方向の移動量ｄ
に応じて走査方向の画像の書き出しタイミングを補正す
れば、レジストずれの発生を回避することができる。こ
れが請求項４記載の発明に係る技術思想である。

【００１８】請求項２記載の発明に対応する図６の実施
の形態について説明したように、検知手段１０を光軸方
向にずらすことに加えて、走査方向にもずらして配置す
れば、次の利点がある。すなわち、検知手段１０を光軸
方向にずらすとともに、走査方向にもずらして配置する
ことにより、この配置位置で検知手段１０に入射する光
ビームの画角を、検知手段１０を被走査面と光学的に略
等価な位置に配置したときに、検知手段１０に入射する
光ビームの画角と同じにすることができ、これによって
レジストずれの発生を回避することができる。

【００１９】次に、請求項５記載の発明に対応する実施
の形態について説明する。図２〜図６においては、説明
を簡単にするため、像面湾曲を主走査方向と副走査方向
とに分けることなく表記したが、実際には、図７に示す
ように主走査方向にも副走査方向にもそれぞれ像面湾曲
が発生する。また、温度変動などの環境変動で変動する
像面湾曲量は、主走査方向と副走査方向とで違うことが
多い。そこで、補正レンズ３、４をそれぞれ独立に動か
すことで主走査方向と副走査方向それぞれの像面湾曲を
補正することができるようにしたのが、請求項５記載の
発明に対応する実施の形態である。主走査方向の像面湾
曲の補正は補正レンズ３で行い、副走査方向の像面湾曲
の補正は補正レンズ４で行う。

【００２０】請求項６記載の発明に対応する実施の形態
を示す図７は、主走査方向と副走査方向それぞれの像面
湾曲が画像領域内で最適な状態になっており、検知手段
１０を主走査方向の像面湾曲に合わせてｅだけ光軸方向
にずらした場合を示している。この状態で、副走査方向
の焦点位置を合わせると、画像領域外での副走査方向の
像面湾曲が主走査方向の像面湾曲とは逆向きにずれてい
るため、図８に示すように、画像領域内で副走査方向の
焦点位置がずれてしまう。そこであらかじめ、主副走査
方向と副走査方向それぞれの像面湾曲（焦点位置）が画
像領域内で最適な状態の時（例えばユニットの組み付け
時等）に、検知手段１０の配置位置での主走査方向と副
走査方向相互間の焦点位置ずれ量Ｌを測定し、そのずれ
量Ｌを制御部１３に記憶させておく。そして、焦点位置
調整時に、記憶した上記主走査方向と副走査方向の焦点
位置ずれ量Ｌを考慮して主走査方向と副走査方向を独立
に調整する。こうすることによって、主走査方向と副走
査方向それぞれの像面湾曲（焦点位置）を画像領域内で
最適な状態にすることができる。

【００２１】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、走査光学
系により走査される光ビームの結像状態を検知する検知
手段を、被走査面と光学的に略等価な位置から光軸方向
にずらすことにより、実際の像面湾曲に合わせて上記検
知手段を配置することになるので、検知手段上で最適な
焦点位置に合わせれば、被走査面上でも最適な焦点位置
に合わせることができる。

【００２２】請求項２記載の発明のように、走査光学系
により走査される光ビームの結像状態を検知する検知手
段を、被走査面と光学的に略等価な位置から光軸方向に
ずらすとともに走査方向にもずらしても、請求項１記載
の発明と同様の効果を得ることができる。

【００２３】請求項３記載の発明によれば、走査光学系
により走査される光ビームの結像状態を検知する検知手
段を、同期検知手段としても兼用させたため、コストを
削減することができる。

【００２４】請求項４記載の発明によれば、検知手段の
光軸方向への移動量に応じて、走査方向の画像の書き出
しタイミングを補正するようにしたため、レジストずれ
の発生を回避することができる。

【００２５】温度変動などの環境変動で変動する像面湾
曲量は、主走査方向と副走査方向とで違うことが多い
が、請求項５記載の発明によれば、被走査面上の光ビー
ムの焦点位置を調整する調整手段は、主走査方向、副走
査方向の少なくとも一方向において独立に焦点位置を調
整することができるようにしたため、上記調整手段を独
立に動かすことにより、主走査方向と副走査方向それぞ
れの像面湾曲を独立に補正することができる。

【００２６】請求項６記載の発明によれば、主走査方向
と副走査方向それぞれの像面湾曲（焦点位置）が画像領
域内で最適な状態の時（例えばユニットの組み付け時
等）に、検知手段の配置位置での主走査方向と副走査方
向相互間の焦点位置ずれ量を測定し、その焦点位置ずれ
量を制御部に記憶させるため、焦点位置調整時に上記主
走査方向と副走査方向相互間の焦点位置ずれ量を考慮し
て主走査方向と副走査方向それぞれの像面湾曲（焦点位
置）が画像領域内で最適な状態になるように調整するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる光走査装置の実施の形態を示す
平面図である。

【図２】従来の光走査装置における光ビームの結像状態
を検知する検知手段の配置例を像面湾曲線とともに示す
平面図である。

【図３】同上従来の検知手段の配置例による不具合を説
明するための平面図である。

【図４】本発明にかかる光走査装置における光ビームの
結像状態を検知する検知手段の配置例を像面湾曲線とと
もに示す平面図である。

【図５】同上検知手段の配置例における検知手段への入
射ｂの画角のずれを説明するための平面図である。

【図６】本発明にかかる光走査装置における光ビームの
結像状態を検知する検知手段の他の配置例を像面湾曲線
とともに示す平面図である。

【図７】光走査装置における被走査面での主走査方向と
副走査方向それぞれの像面湾曲の例を示す平面図であ
る。

【図８】主走査方向と副走査方向それぞれの像面湾曲の
一方に焦点位置合わせをした場合に生ずる不具合を説明
するための平面図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ カップリングレンズ ３ 補正レンズ ４ 補正レンズ ５ 偏向器 ６ 結像素子 １０ 検知手段 １１ 調整手段 １２ 調整手段 １３ 制御部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームを放射する光源と、この光源か
   らの光ビームを偏向して被走査面上に集光させる走査光
   学系と、この走査光学系により走査される光ビームの結
   像状態を検知する検知手段と、被走査面上の光ビームの
   焦点位置を調整する調整手段とを備えた光走査装置にお
   いて、 上記検知手段は、被走査面と光学的に略等価な位置から
   光軸方向にずらされていることを特徴とする光走査装
   置。
2. 【請求項２】 光ビームを放射する光源と、この光源か
   らの光ビームを偏向して被走査面上に集光させる走査光
   学系と、この走査光学系により走査される光ビームの結
   像状態を検知する検知手段と、被走査面上の光ビームの
   焦点位置を調整する調整手段とを備えた光走査装置にお
   いて、 上記検知手段は、被走査面と光学的に略等価な位置から
   光軸方向と走査方向にずらされていることを特徴とする
   光走査装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の光走査装置にお
   いて、検知手段は同期検知手段を兼ねていることを特徴
   とする光走査装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の光走査装置において、検
   知手段の移動量に応じて走査方向の画像の書き出しタイ
   ミングを補正することを特徴とする光走査装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４記載の光走査装置の何れ
   かにおいて、調整手段は主走査方向、副走査方向の少な
   くとも一方向において独立に焦点位置を調整することを
   特徴とする光走査装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５記載の光走査装置の何れ
   かにおいて、検知手段を画像領域外での主走査方向と副
   走査方向のどちらか一方の光ビームの焦点位置に略一致
   させ、他方の方向の光ビームの焦点位置のずれ量を記憶
   する手段を有することを特徴とする光走査装置。