JP2001194613A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レンズやミラーなどの光学素子の成型時の歪
みによる走査線曲がりや面倒れを、レンズまたはミラー
として機能する部分を変形させることなく、簡易に補正
できる機構を備えた光走査装置を提供する。 【解決手段】 走査レンズ１１は、レンズ部（機能部）
１１ａと、レンズ部１１ａを補強するリブ１１ｂと、レ
ンズ部１１ａおよびリブ１１ｂからなる部分を副走査方
向に傾度調整可能に弾力的に支持する支持部１１ｃとを
プラスチック材料により一体成形してなる。保持部３０
の天井部中央にはレンズ角度調節ねじ３３が設けられて
おり、ねじ３３を正逆方向（矢印Ｃ方向）に回動させて
上下方向（矢印Ｄ方向）に移動させることにより、走査
レンズ１１のレンズ部１１ａおよびリブ１１ｂからなる
部分を副走査方向（矢印Ｂ方向）に回動させて、レンズ
部１１ａの副走査方向の傾きを容易に調整することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル複写機、
レーザファクシミリ、レーザ印刷機、レーザプロッタな
どに搭載される光走査装置にかかわり、特に光ビームを
感光体などの被走査面に結像させる光学素子を副走査方
向に傾き調整することにより走査線曲がりなどを補正す
る機構を備えた光走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ光源から射出された光ビームを、
ポリゴンミラーに照射することにより主走査方向に偏向
しつつ、Ｆθレンズ、走査レンズ、走査ミラーなどを介
して、副走査方向に移動する感光体などの被走査体表面
に照射する光走査装置を備えた画像形成装置において
は、Ｆθレンズ、走査レンズ、走査ミラーなどの光学素
子のわずかな変形が光路誤差を生じさせ、その誤差が被
走査面上では無視できない大きさになる。とくに光学素
子の変形が副走査方向に発生している場合、走査線曲が
りが生じやすくなり、出力画像の品質を低下させる原因
となる。このような光学素子の変形による出力画像の品
質低下の問題は、多色画像形成装置において更に顕著と
なる。たとえば、タンデム方式の多色画像形成装置にお
いては、図５に示すように、４個のレーザ光源から射出
された光ビームＬc、Ｌm、Ｌy、Ｌkを、２ビームづつ異
なる方向からポリゴンミラー５１に照射することによ
り、２ビームづつ逆方向に反射させて副走査方向に偏向
し、それぞれＦθレンズ５２c、５２m、５２y、５２kを
通して走査ミラー（折り返しミラー）５３c、５３m、５
３y、５３kに導き、下方に反射させることにより、ＣＭ
ＹＫ（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）の各色
毎に設けられた感光体ドラム５４c、５４m、５４y、５
４kを各々別々のビームで露光走査するようにしてい
る。４つの感光体ドラム５４c、５４m、５４y、５４kは
出力紙の搬送方向に並設されており、各感光体ドラム５
４c、５４m、５４y、５４kに各々別々の光ビームを同時
に露光走査して静電潜像を書き込み、各々異なる色の現
像器で現像した後、各色の画像を出力紙に順次転写して
重ね合わせることによりフルカラー画像が出力される。
このような多色画像形成装置では、複数のレーザ光源か
ら射出された光ビームを各々個別の光路に導いて走査す
ることにより感光体上に複数色分の潜像を書き込み、現
像後それらを重ね合わせて多色画像を形成するのである
が、この場合、各光ビームの走査線をいかに正確に重ね
合わせるかが画像品質を向上させるポイントとなる。

【０００３】各走査線の重ね誤差の形態としては、副走
査位置のズレ、傾きのズレ、曲がりがある。一般的に、
副走査位置のズレについては書込開始のタイミングの制
御によって、傾きのズレについては光路中の折り返しミ
ラー等の角度調節によってそれそれ画像品質を向上させ
るための補正がなされている。曲がりについては、曲が
りの発生要因であるレンズやミラーなどの光学素子の相
対位置精度を高め、走査線曲がりの絶対量をできるだけ
ゼロに近づけることにより画像品質の低下を回避してい
る。ところで、近年、低コスト、取扱の容易性等の観点
からプラスチック材料を使用した光学素子が用いられる
ようになった。しかし、プラスチック材料を使用した光
学素子は、量産性に優れている一方で成形時の金型内温
度の分布や金型から取り出した後の冷却が一律に行われ
ないなどの理由から、製品形状が理想のものから外れて
しまうことが多い。また、プラスチック材料を使用した
光学素子はこれを支持する光学ハウジングに比べて熱膨
張係数が高いため、光学素子に対する光学ハウジングの
拘束力が大きいと、環境変化、すなわち温度変動により
光学素子自身が変形しやすい。光ビームを感光体に結像
させる光学素子群を構成する光学素子が少しでも変形し
ていると、そのわずかな変形が光路の誤差を生じ、走査
面上では無視できない大きさになる。特に変形が副走査
方向に発生している場合には走査線曲がりが発生しやす
くなる。このような問題に対処すべく、特開平１０−２
６８２１７号公報に開示された技術では、プラスチック
レンズを強制的に変形させる湾曲調整手段を備え、湾曲
調整手段によるプラスチックレンズの湾曲調整によっ
て、成型時の歪みによる走査線曲がりを補正するように
している。この技術は、プラスチックレンズの変形し易
いという特性を逆に利用して、変形を意図的に制御する
ものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平１０−
２６８２１７号公報に開示された技術では、プラスチッ
クレンズ自体を強制的に変形させてレンズ面を変形させ
ることにより、レンズ成型時の歪みによる走査線曲がり
を補正しているため、機構が複雑であるばかりでなく、
レンズ面の変形により本来のレンズ機能が損なわれてし
まう可能性もある。そこで本発明が解決しようとする課
題は、レンズやミラーなどの光学素子の成型時の歪みに
よる走査線曲がりや面倒れを、レンズまたはミラーとし
て機能する部分を変形させることなく、従来よりも簡易
に補正できる機構を備えた光走査装置を提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、レーザ光源から射出された
光ビームを主走査方向に振らせる走査光学系と、当該走
査光学系からの光ビームを副走査方向に移動する被照射
面に結像させる光学素子群とを備えた光走査装置におい
て、前記光学素子群を構成する光学素子のうちの少なく
とも１つは、レンズまたはミラーとして機能する機能部
と当該機能部を副走査方向に傾度調整可能に弾力的に支
持する支持部とを一体成形したものであることを特徴と
する。また、請求項２記載の発明は、複数のレーザ光源
から射出された光ビームを主走査方向に振らせる走査光
学系と、当該走査光学系からの複数の光ビームを、副走
査方向に移動する被照射面に各々結像させる光学素子群
とを備えた光走査装置において、前記光学素子群を構成
する光学素子のうちの少なくとも１つは、レンズまたは
ミラーとして機能する機能部と当該機能部を副走査方向
に傾度調整可能に弾力的に支持する支持部とを一体成形
したものであることを特徴とする。なお、請求項１また
は２記載の発明において、前記光学素子は走査用レンズ
または面倒れ補正レンズであってもよい。また、請求項
１または２記載の発明において、前記光学素子は走査用
ミラーまたは面倒れ補正ミラーであってもよい。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１（ａ）は本発明に係る光走査装置の実
施の形態の一例を示す平面図（筐体のカバーを外した状
態）、図１（ｂ）は縦断面図である。この光走査装置１
はレーザ光源２から出射された光ビーム３ａを、第１の
光学素子群７を介してポリゴンスキャナ８のポリゴンミ
ラー９に導光し、回転に伴って角度が変化するミラー面
９ａで反射させることにより主走査方向（図１（ａ）中
の矢印Ａ方向）に偏向させつつ、その偏向光３ｂを第２
の光学素子群１３を介して副走査方向（図１（ｂ）中の
矢印Ｂ方向）に回転する感光体ドラム１４の表面（被走
査面）１４ａに導光することにより光走査を行う。上記
レーザ光源２、第１の光学素子群７、ポリゴンスキャナ
８および第２の光学群１３は一つの筐体２０内に収めら
れている。近年画像出力の高速化あるいはカラー化に伴
い、レーザ光源２として複数の発光源を組み合わせたも
のや、半導体レーザアレイなどが用いられてきている。
第１の光学素子群７は、カップリングレンズ４、絞り５
および線像結像光学系６からなる。第２の光学素子群１
３は、ｆθレンズ１０、走査レンズ１１および走査ミラ
ー（折り返しミラー）１２からなる。筐体２０は、レー
ザ光源２、第１の光学素子群７、ポリゴンスキャナ８お
よび第２の光学素子群１３が設置された筐体本体２０Ａ
と、筐体本体２０Ａの上部開口部を閉塞するカバー２０
Ｂとからなる。筐体本体２０Ａの底部２０Ａａには、光
ビーム出射窓２１が設けられている。光ビーム出射窓２
１は、そこから埃やトナー等が筐体２０内に入り込むの
を防止するために透明なガラス板２２で閉塞されてい
る。レーザ光源２は発散性の光ビーム３ａを放射する。
レーザ光源２からの光ビーム３ａは、カップリングレン
ズ４を透過することにより略平行光束に変換され、絞り
５により所定の光束径に絞られた後、副走査方向に屈折
力を有する線像結像光学系６によりポリゴンスキャナ８
のミラー面９ａに主走査方向に延びる線状に結像され
る。ポリゴンスキャナ８は、ポリゴンミラー９と、これ
を等速で回転させるモータ１６とを備えており、ポリゴ
ンミラー９の回転に伴うミラー面９ａの角度変化によっ
て入射光束を等角速度的に偏向する。ポリゴンミラー９
で反射した光ビーム（偏向光）３ｂは、ｆθレンズ１０
および走査レンズ１１を経て走査ミラー１２に入射し、
このミラー面で下方に折り返すようにして反射された
後、光ビーム出射窓２１を通して筐体２０外に出射さ
れ、感光体ドラム１４の表面１４ａに照射される。この
とき出力すべき画像に応じてレーザ光源２が強度変調さ
れることにより、点滅する光ビーム３ｂによって感光体
ドラム１４の表面１４ａにドットパターンの形で出力画
像の静電潜像が書き込まれる。

【０００７】近年、安価に製造できかつ取り扱いが容易
であるという理由から、レンズやミラーなど各種光学素
子にプラスチック材料を使用したものが用いられるよう
になった。しかし、この種の光走査装置においては、ｆ
θレンズ１０や走査レンズ１１等のように主走査方向に
長く延びた構造の光学素子が多く用いられるため、プラ
スチック材料を使用した場合、素子成形の過程で副走査
方向に変形しやすいだけでなく、保持の仕方によっても
副走査方向に変形することがある。光学素子の副走査方
向への曲がりは感光体上における走査線曲がりの原因に
なるため、特開平１０−２６８２１７号公報に開示され
た技術のように、光学素子そのものを曲がりをなくす方
向に力を加えた状態に保持して変形させることにより、
曲がり量を減少させることが有効であると考えられる。
ところが、この種の光学素子には強度を持たせるために
リブが設けられている場合が多いため、光学素子そのも
のの曲がり量を減少させるのは困難な場合が多い。そこ
で、本発明は、光学素子群を構成する光学素子の、レン
ズまたはミラーとして機能する機能部の形状は変化させ
ることなく、光学素子（機能部）の曲がりや面倒れによ
る走査線曲がりを簡単に補正できる光走査装置を提供し
ようとするものである。

【０００８】この実施の形態では、走査レンズ１１とそ
の保持部３０に本願発明を適用した場合を例にとり説明
する。図１（ｃ）はその部分を主走査方向から見た断面
図、図２は副走査方向から見た断面図である。図３は走
査レンズ１１の実施の形態を例示する全体斜視図であ
る。図示するように、走査レンズ１１は、レンズ部（機
能部）１１ａと、レンズ部１１ａを補強するリブ１１ｂ
と、レンズ部１１ａおよびリブ１１ｂからなる部分を副
走査方向に傾度調整可能に弾力的に支持する支持部１１
ｃとをプラスチック材料により一体成形してなる。リブ
１１ｂは、レンズ部１１ａの周囲を取り囲むようにして
矩形枠状に形成されている。支持部１１ｃは、リブ１１
ｂの下部に設けられた板ばね状の部分からなる。保持部
３０は、筐体本体２０Ａの底部２０Ａａに一体形成され
た主走査方向に延びる箱形の構造に形成され、内部に走
査レンズ１１を収容している。保持部３０の前後には、
走査レンズ１１のレンズ部１１ａを露出させるべく窓部
３１、３２が形成されている。保持部３０の底面３０ａ
は、リブ１１ｂの下部に対する支持部１１ｃの傾きを考
慮して副走査方向に斜めに傾斜している。保持部３０の
天井部の長手方向中央部にはレンズ角度調節ねじ３３が
設けられている。レンズ角度調節ねじ３３は、保持部３
０の天井部を貫通させて形成されたねじ孔に上方から螺
合させて設けられており、その下部先端が走査レンズ１
１のリブ１１ｂの上面に当接している。この実施の形態
によれば、図１（ｃ）に示すように、レンズ角度調節ね
じ３３を正逆方向（矢印Ｃ方向）に回動させて上下方向
（矢印Ｄ方向）に移動させることにより、走査レンズ１
１のレンズ部１１ａおよびリブ１１ｂからなる部分を副
走査方向（矢印Ｂ方向）に回動させて、レンズ部１１ａ
の副走査方向の傾きを容易に調整することができる。そ
の際、レンズ部１１ａはリブ１１ｂによって補強されて
おり、支持部１１ｃのみの弾性変形によって傾き調整が
なされるので、レンズ部１１ａが変形することはない。
したがって、レンズ部１１ａの成型時の歪みによる走査
線曲がりや面倒れを、レンズ部１１ａを変形させること
なく、従来よりも簡易に補正することができる。上記の
例は、プラスチックレンズとその保持部に関するもので
あるが、本願発明は走査ミラーや面倒れ補正ミラーなど
反射面を有する光学素子とその保持部にも適用できる。

【０００９】図４（ａ）は走査ミラーの実施の形態を例
示する全体斜視図、図４（ｂ）は走査ミラーとその保持
部の構造を例示する断面図である。図示するように、走
査ミラー４０は、ミラー部（機能部）４０ａと、ミラー
部４０ａを補強するリブ４０ｂと、ミラー部４０ａおよ
びリブ４０ｂからなる部分を副走査方向に傾度調整可能
に弾力的に支持する支持部４０ｃとをプラスチック材料
により一体成形してなる。リブ４０ｂは、ミラー部４０
ａの周囲を取り囲むようにして矩形枠状に形成されてい
る。支持部４０ｃは、リブ４０ｂの下部に設けられた板
ばね状の部分からなる。保持部４１は、筐体本体２０の
底部などに一体形成された主走査方向に延びる箱形の構
造に形成され、内部に走査ミラー４０を収容している。
保持部４１の片側には、走査ミラー４０のミラー部４０
ａを露出させるべく窓部４２が形成されている。保持部
４１の底面４１ａは、リブ４０ｂの下部に対する支持部
４２ｃの傾きを考慮して副走査方向に斜めに傾斜してい
る。保持部４１の天井部の長手方向中央部にはミラー角
度調節ねじ４３が設けられている。ミラー角度調節ねじ
４３は、保持部４１の天井部を貫通させて形成されたね
じ孔に上方から螺合させて設けられており、その下部先
端が走査ミラー４０のリブ４０ｂの上面に当接してい
る。この実施の形態によれば、図１（ｃ）に示すよう
に、ミラー角度調節ねじ４３を正逆方向（矢印Ｃ方向）
に回動させて上下方向（矢印Ｄ方向）に移動させること
により、走査ミラー４０のミラー部４０ａおよびリブ４
０ｂからなる部分を副走査方向（矢印Ｂ方向）に回動さ
せて、ミラー部４０ａの副走査方向の傾きを容易に調整
することができる。その際、ミラー部４０ａはリブ４０
ｂによって補強されており、支持部４０ｃのみの弾性変
形によって傾き調整がなされるので、ミラー部４０ａが
変形することはない。したがって、ミラー部４０ａの成
型時の歪みによる走査線曲がりや面倒れを、ミラー部４
０ａを変形させることなく、従来よりも簡易に補正する
ことができる。

【００１０】なお、上記の実施の形態では、レーザ光源
から射出された光ビームを走査して１つの被走査体に書
き込みを行うタイプの光走査装置を例にとり説明した
が、本願発明は、複数のレーザ光源から射出された光ビ
ームを同時に走査して、１つの被走査体の複数箇所に同
時に書き込みを行うタイプや、複数の被走査体に同時に
書き込みを行うタイプの光走査装置にも有効に適用でき
ることは無論である。たとえば、図５に示したような、
タンデム方式の多色画像形成装置の光走査装置におい
て、光学素子群を構成する光学素子、たとえばＦθレン
ズ５２c、５２m、５２y、５２k、走査ミラー５３c、５
３m、５３y、５３kとそれらの保持部の本願発明の構造
（たとえば図１、図４に示したような構造）を適用する
ことにより、それらのレンズ部やミラー部の成型時の歪
みによる走査線曲がりや面倒れを、レンズ部やミラー部
を変形させることなく簡易に補正することができるの
で、各光ビームの走査線を正確に重ね合わせて、画像品
質を向上させることができる。走査線曲がりが生じてい
ても、ＣＭＹＫのすべての走査線の方向と量が同程度で
あれば、色ズレは目立たなくできる。

【００１１】

【発明の効果】以上説明したように、本願発明の光走査
装置によれば、レンズやミラーなどの光学素子の成型時
の歪みによる走査線曲がりや面倒れを、レンズまたはミ
ラーとして機能する部分を変形させることなく、所望の
値に収めることができるので、光学素子単品の形状公差
と光走査装置への組付け公差に対する許容度を有効に緩
和させることができる。本願発明を多色画像形成装置の
光走査装置に適用すれば、複数の走査線が重なるよう
に、走査線曲がりや面倒れを容易に所望の値に収めるこ
とができるので、色ズレの少ない良好な画像が容易に得
られるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明に係る光走査装置の実施の形態
の一例を示す平面図、（ｂ）は同光走査装置の縦断面
図、（ｃ）は同光走査装置の走査レンズとその保持部の
部分を主走査方向から見た断面図である。

【図２】図１に示す光走査装置の走査レンズとその保持
部の部分を副走査方向から見た断面図である。

【図３】図１、図２に示す走査レンズの斜視図である。

【図４】（ａ）は本願発明の実施の形態の一例を示す走
査ミラーの斜視図、（ｂ）は同走査ミラーとその保持部
の部分を主走査方向から見た断面図である。

【図５】タンデム方式の多色画像形成装置の要部概略図
である。

【符号の説明】

１：光走査装置 ２：レーザ光源 ３ａ：光ビーム ３ｂ：偏向光 ４：カップリングレンズ ５：絞り ６：線像結像光学系 ７：第１の光学素子群 ９：ポリゴンミラー １０：ｆθレンズ １１：走査レンズ １１ａ：レンズ部（機能部） １１ｂ：リブ １１ｃ：支持部 １２：走査ミラー １３：第２の光学素子群 １４：感光体ドラム １４ａ：被走査面 ３１、３２：窓部 ３３：レンズ角度調節ねじ ４０：走査ミラー ４０ａ：ミラー部（機能部） ４０ｂ：リブ ４０ｃ：支持部 ４１：保持部 ４２：窓部 ４３：ミラー角度調節ねじ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光源から射出された光ビームを主
   走査方向に振らせる走査光学系と、当該走査光学系から
   の光ビームを副走査方向に移動する被照射面に結像させ
   る光学素子群とを備えた光走査装置において、 前記光学素子群を構成する光学素子のうちの少なくとも
   １つは、レンズまたはミラーとして機能する機能部と当
   該機能部を副走査方向に傾度調整可能に弾力的に支持す
   る支持部とを一体成形したものであることを特徴とする
   光走査装置。
2. 【請求項２】 複数のレーザ光源から射出された光ビー
   ムを主走査方向に振らせる走査光学系と、当該走査光学
   系からの複数の光ビームを、副走査方向に移動する被照
   射面に各々結像させる光学素子群とを備えた光走査装置
   において、 前記光学素子群を構成する光学素子のうちの少なくとも
   １つは、レンズまたはミラーとして機能する機能部と当
   該機能部を副走査方向に傾度調整可能に弾力的に支持す
   る支持部とを一体成形したものであることを特徴とする
   光走査装置。