JP2004101906A

JP2004101906A - 光走査装置および画像形成装置

Info

Publication number: JP2004101906A
Application number: JP2002264139A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Kubo; 久保　信秋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2004-04-02
Anticipated expiration: 2022-09-10
Also published as: JP3759482B2

Abstract

【課題】走査結像光学系に含まれる樹脂製結像素子の温度変化に起因する変形を有効に抑制し、かつ、走査線曲がり及び／または等速性の補正を正確に行える光走査装置を提供する。
【解決手段】１以上の光源からの光束を光偏向手段により偏向させ、偏向された光束を１以上の走査結像光学系により、光源に応じて被走査面上に光スポットを形成して光走査を行う光走査装置において、走査結像光学系が含む樹脂製結像素子１０１の１以上における、副走査方向の形状変化を防止若しくは軽減する形状保持手段１０２と走査結像光学系が含む樹脂製結像素子１０１の１以上における、走査線曲がり、及び／または傾きを補正する走査線曲がり補正手段、及び／または走査線傾き補正手段１００を有することを特徴とする。
【選択図】　図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光走査装置およびこれを用いる画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光源側からの光束を、回転多面鏡等の光偏向手段により偏向させ、偏向される光束をｆθレンズ等の走査結像光学系を用いて被走査面に向けて集光させることにより、被走査面上に光スポットを形成し、この光スポットにより被走査面を走査する光走査装置は、光プリンタや光プロッタ、デジタル複写機等の画像形成装置に関連して広く知られている。
【０００３】
光走査装置を用いる画像形成装置においては、画像形成プロセス内の一行程として、光走査により画像の書込を行う画像書込工程が採用されているが、画像プロセスによって形成される画像の良否は光走査の良否に影響される。そして、光走査の良否は、光走査装置での主走査方向や副走査方向の走査特性に依存する。
【０００４】
主走査方向の走査特性の一つとして、光走査の等速性が挙げられる。
例えば、光偏向手段として回転多面鏡を用いる場合、光束の偏向は等角速度的に行われるので、光走査の等速性を実現するために、走査結像光学系としてｆθ特性を持つものを用いている。
【０００５】
しかしながら、走査結像光学系に要請される他の性能との関係もあって、完全なｆθ特性を実現することは容易でない。このため、現実の光走査においては、光走査が完全に等速的に行われることはなく、走査特性としての等速性は、理想の等速走査からのずれを伴っている。
【０００６】
副走査方向の走査特性には、走査線曲がりや走査線の傾きがある。
走査線は、被走査面上における光スポットの移動軌跡であり、直線であることが理想とされ、光走査装置の設計も走査線が直線となるように行われるが、実際には、加工誤差や組立誤差等が原因して走査線に曲がりが発生するのが普通である。
【０００７】
また、走査結像光学系として結像ミラーを用い、「偏向光束の」、結像ミラーへの入射方向と反射方向との間で、偏向光束の副走査方向に角度をもたせる場合には、原理的に走査線の曲がりが発生し、走査結像光学系をレンズ系として構成する場合でも、被走査面を副走査方向に分離した複数の光スポットで光走査するマルチビーム走査方式では走査線の曲がりが不可避的である。
【０００８】
走査線の傾きは、走査線が副走査方向に対して正しく直交しない現象であり、走査線曲がりの一種である。従って、以下の説明においては特に断らない限り、走査線の傾きを走査線曲がりという表現に含めて説明する。
【０００９】
光走査の等速性が完全でないと、形成された画像に主走査方向の歪みが生じ、走査線曲がりは、形成された画像に副走査方向の歪みを生じさせる。
画像が所謂モノクロで、単一の光走査装置により書込形成される場合は、走査線曲がりや等速性の不完全さ（理想の等速走査からのずれ）がある程度抑えられていれば、形成された画像に「目視で分かるほどの歪み」は生じないが、それでも、このような画像の歪みが少ないに越したことはない。
【００１０】
モノクロ画像とは別に、マゼンタ・シアン・イエローの３色、あるいはこれに黒を加えた４色の画像を色成分画像として形成し、これらの色成分画像を重ね合わせることにより合成的にカラー画像を形成することは、従来から、カラー複写機等で行われている。
このようなカラー画像形成を行う方式の一つとして、各色成分毎の画像を、各色成分画像毎に設けられている光走査装置を用いて各色成分毎の画像が形成可能な感光体に形成する所謂、タンデム型と呼ばれる画像形成方式がある。このような画像形成方式の場合、光走査装置相互で走査線曲がり具合や傾きが異なると、各光走査装置毎の走査線曲がりが一応補正されていたとしても、形成されたカラー画像に「色ずれ」と呼ばれる異常画像が現れて、カラー画像の画質を劣化させる。
【００１１】
また、色ずれ現象の現れ方として、カラー画像における色合いが所望のものにならないという現象がある。
【００１２】
従来、上述した色ずれなどの不具合の発生を防止するために、長尺レンズの光軸を副走査方向においてはさむ一方側の支持部を、長尺レンズの光軸方向移動が可能な調整ネジを用いた調整部とし、調整ジの締め具合により長尺レンズを偏向走査方向と直交する断面内で回転調整することにより走査線曲がりの補正を行う構成が提案されている（例えば、特許文献１）。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００２−１３１６７４号公報（請求項１，図３）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献１に示されている構成では、次の不具合がある。
結像光学系に用いられるレンズの材質が影響を受ける環境変動に対しては走査線曲がりの補正が依然としてできない場合がある。その理由は次の通りである。
【００１５】
近年、走査特性の向上を意図して、光走査装置の結像光学系に、非球面に代表される特殊な面を採用することが一般化しており、このような特殊な面を容易に形成でき、なおかつコストも安価な樹脂材料で製作された結像光学系が多用されている。
【００１６】
樹脂材料の結像光学系は、温度や湿度の変化の影響を受けて光学特性が変化しやすく、このような光学特性の変化は、走査線の曲がり具合や等速性も変化させる。このため、例えば、数十枚のカラー画像の形成を連続して行う場合に、画像形成装置の連続運転により機内温度が上昇し、結像光学系の光学特性が変化して、各光書込装置の書き込む走査線の曲がり具合や等速性が次第に変化し、色ずれの現象により、初期に得られたカラー画像と、終期に得られたカラー画像とで色合いの全く異なるものになることがある。
【００１７】
走査光学系として代表的なｆθレンズ等の走査結像レンズは一般に、副走査方向におけるレンズ不用部分（偏向光束が入射しない部分）をカットし、主走査方向に長い短冊形レンズとして形成される。走査結像レンズが複数枚のレンズで構成される場合、配設位置が光偏向手段から離れるほど、主走査方向のレンズ長さが大きくなり、１０数センチ〜２０センチ以上の長さを持つ長尺レンズが必要となる。このような長尺レンズは一般に樹脂材料を用いて樹脂成形で形成されるが、外界の温度変化によりレンズ内の温度分布が不均一となると、反りを生じてレンズが副走査方向に弓なりな形状になる。このような長尺レンズの反りは前述した、走査線曲がりの原因となるが、反りが著しい場合には、走査線曲がりも極端に発生する。このような現象は、上記特許文献１に示されたような構成を用いて初期調整を行った場合でも発生する。しかも、特許文献１の構成においては、走査線曲がり以外に色ずれなどの不具合を発生する原因となる走査線の傾きについての対策は採られていない。さらに特許文献１に示された構成では、光軸方向でのレンズの位置決めがネジの締結具合によって変化するために位置決め精度を確保しにくいという不具合もある。
【００１８】
本発明の目的は、上記従来の光走査装置における問題に鑑み、走査結像光学系に含まれる樹脂製結像素子の温度変化に起因する変形を有効に抑制し、なおかつ、走査線曲がり及び／または等速性の補正を正確に行える構成を備えた光走査装置および画像形成装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、１以上の光源からの光束を光偏向手段により偏向させ、偏向された光束を１以上の走査結像光学系により、光源に応じて被走査面上に光スポットを形成して光走査を行う光走査装置において、走査結像光学系が含む樹脂製結像素子の１以上における、副走査方向の形状変化を防止若しくは軽減する形状保持手段と走査結像光学系が含む樹脂製結像素子の１以上における、走査線曲がり、及び／または傾きを補正する走査線曲がり補正手段、及び／または走査線傾き補正手段を有することを特徴としている。
【００２０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明に加えて、上記走査線曲がりおよびまたは傾きを補正する走査線曲がり補正手段として、光源から被走査面に至る光路上に設けられ、被走査面上における光スポットの位置を主走査方向及び／または副走査方向に位置調整するための液晶偏向素子手段と、この液晶偏向手段を制御する制御手段とを有することを特徴としている。
【００２１】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明に加えて、上記樹脂製結像素子の１以上における副走査方向の形状変化防止若しくは軽減する形状保持手段と、走査線曲がり、及び／または傾き補正手段とが上記樹脂製結像素子に対して一体的に構成されていることを特徴としている。
【００２２】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明に加えて、上記形状保持手段および走査線曲がりおよびまたは傾き補正手段は、互いに一体化された状態で姿勢制御手段により姿勢制御される構成であることを特徴としている。
【００２３】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４のうちの一つに記載の発明に加えて、上記形状保持手段は、樹脂製結像素子の副走査方向における形状を矯正保持する矯正手段であることを特徴としている。
【００２４】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のうちの一つに記載の発明に加えて、走査線曲がり、及び／または傾きの調整を樹脂製結像素子の１以上の副走査方向の形状矯正手段と一体構成された、走査線曲がり、及び／または傾き補正手段により、前記樹脂製結像素子の姿勢を制御して補正し、温度特性を含めた経時変化に対する走査線曲がり、及び／または傾き変動は走査線位置検出手段あるいは色ずれ検出手段に基づきは前記走査線曲がり、及び／または傾き補正手段を姿勢制御して行い、あるいは液晶偏向素子手段を選択して制御することを特徴としている。
【００２５】
請求項７記載の発明は、請求項５記載の発明に加えて、上記形状を矯正して形状を保持するための形状矯正手段は、樹脂製結像素子の副走査方向の両面を２枚の平板で当接させ、樹脂製結像素子の副走査方向の厚みと同等あるいは小さい間隔保持部材で樹脂製結像素子の長手方向両端に配置し、前記２枚の平板で挟持し締結することを特徴としている。
【００２６】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明に加えて、上記形状矯正手段は、その一方の平板の両端部に弾性部材をネジで締結し、光学ハウジングあるいはレンズホルダ等の固定部に対して弾性力により押しつけ保持することを特徴とする光走査走査装置。
【００２７】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明に加えて、上記光学ハウジングあるいはレンズホルダの基準位置に基準ピンを配設し、形状矯正手段の一方の平板と接触させることにより、その位置を支点として形状矯正手段が回転させて走査線曲がり、及び／または傾き補正を行うことを特徴としている。
【００２８】
請求項１０記載の発明は、請求項７記載の発明に加えて、上記間隔保持部材の線膨張係数と樹脂製光学素子の線膨張係数を略等しくし、２枚の平板に対して各々別個の締結部材で挟持することを特徴としている。
【００２９】
請求項１１記載の発明は、請求項７記載の発明に加えて、間隔保持部材の一面に光軸方向の位置を決める突起部を設け、光軸と直交方向（主走査方向）の位置決めは光学ハウジングあるいはレンズホルダに両端の間隔保持部材が嵌合することで位置決めを行うことを特徴としている。
【００３０】
請求項１２記載の発明は、請求項９記載の発明に加えて、基準ピンの樹脂製光学素子に対する位置は主走査方向及び副走査方向の光学素子中心と略同軸上にあり、走査線曲がり調整部材は光軸の延長上に配置し、走査線の傾き調整部は光軸と直交方向で略光学素子中心軸延長上に配置したことを特徴としている。
【００３１】
請求項１３記載の発明は、請求項１乃至１２のうちの一つに記載の発明に加えて、上記被走査面が複数設けられていることを特徴としている。
【００３２】
請求項１４記載の発明は、請求項１乃至１３のうちの一つに記載の光走査装置を用いることを特徴としている。
【００３３】
請求項１５記載の発明は、請求項１４記載の画像形成装置において、被走査面として複数の感光体を備えたことを特徴としている。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施例により本発明の実施の形態を説明する。
本発明の実施形態に係る光走査装置の構成を説明する前に、光走査装置が適用される画像形成装置について説明する。
図１７は、本発明の実施形態に係る光走査装置が適用される画像形成装置が示されており、同図に示す画像形成装置は、フルカラー画像を形成可能な複写機あるいはプリンタが用いられる。画像形成装置には、この他に、受信した画像信号に基づき上述した複写機およびプリンタと同様な画像形成処理が可能なファクシミリ装置がある。なお、画像形成装置には、上述したカラー画像を対象とするだけでなく、単一色の画像を対象とする装置も勿論含まれる。
【００３５】
図１７に示す画像形成装置１は、色分解（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）された色に対応する画像を形成可能な複数の感光体ドラム１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａを並置したタンデム構造が用いられており、各感光体ドラムに形成された可視像が各感光体ドラムに対峙しながら移動可能な転写ベルト５によって搬送される記録媒体である転写紙Ｓにそれぞれ重畳転写されるようになっている。
【００３６】
いま、一つの感光体ドラム１Ａを代表して画像形成処理に係る構成を説明すると次の通りである。なお、他の感光体ドラム２Ａ〜４Ａに関しても同様な構成であるので、便宜上、感光体ドラム１Ａに関して付した符号を各感光体ドラムの部品番号に付けて示す。
感光体ドラム１Ａの周囲には、矢印で示す回転方向に沿って画像形成処理を実行するためにコロトロンあるいはスコトロトン等の構成を用いた帯電装置１Ｂ（図１７では、ローラを用いた構成が示されている）、図１以降の図において詳細を説明するが、レーザ光源からのレーザー光を用いる光走査装置２０、現像装置１Ｄおよびクリーニング装置１Ｅがそれぞれ配置されている。
【００３７】
図１に示す画像形成装置１では、これら画像形成処理を実行する装置が配置されている画像形成部の上部に原稿読み取り部６が配置されており、原稿載置台６Ａ上に載置された原稿を読み取り装置７によって読みとった画像情報を図示しない画像処理制御部に出力し、上述した光走査装置２０に対する書き込み情報が得られるようになっている。帯電装置１Ｂは、ローラを用いた接触式に限らず、放電ワイヤを用いたコロナ放電式を用いることも可能である。
本実施例では、現像装置の配列が、図１において転写ベルト５の展張部における右側からイエロー、シアン、マゼンタおよびブラックのトナーを供給できる順序で配列されている。
【００３８】
読み取り装置７は、原稿載置台６Ａ上に載置されている原稿を走査するための光源７Ａおよび原稿からの反射光を色分解毎の色に対応して設けられているＣＣＤ７Ｂに結像させるための複数の反射鏡７Ｃと結像レンズ７Ｄとを備えており、色分解毎の光強度に応じた画像情報が各ＣＣＤ７Ｂから画像処理制御部に出力される。
【００３９】
転写ベルト５は、複数のローラに掛け回されたポリエステルフィルムなどの誘電体で構成された部材であり、展張部分の一つが各感光体ドラム１Ａ〜４Ａに対峙し、各感光体ドラムとの対峙位置内側には、転写装置８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄが配置されている。転写ベルト５に対しては、レジストローラ９を介して給紙装置１０の給紙カセット９Ａ内から繰り出された記録媒体Ｓが給送され、記録媒体Ｓが転写ベルト５に対して転写装置８Ａからのコロナ放電により静電吸着されて搬送される。
【００４０】
各感光体ドラム１Ａ〜４Ａからの画像転写が終了した記録媒体Ｓが移動する位置には記録媒体Ｓの分離装置１１が、また、展張部分の今一つの部分にはベルトを挟んで対向する除電装置１２が配置されている。なお、図１中、符号１３は、転写ベルト５に残存しているトナーを除去するクリーニング装置を示している。転写装置８Ａ〜８Ｄは、正極のコロナ放電を用いて感光体ドラム１Ａ〜４Ａに担持されている画像を記録媒体Ｓに向けて静電吸着させる特性とされている。
【００４１】
分離装置１１は、記録媒体Ｓの上面から負極性のＡＣコロナ放電を行うことにより記録媒体Ｓに蓄積している電荷を中和して静電的な吸着状態を解除することにより転写ベルト５の曲率を利用した分離を可能にすると共に分離の際の剥離放電によるトナーチリの発生を防止するようになっている。また、除電装置１２は、転写ベルト５の表裏両面から転写装置８Ａ〜８Ｄによる帯電特性と逆極性となる負極性のＡＣコロナ放電を行うことにより転写ベルト５の蓄積電荷を中和して電気的初期化を行うようになっている。
【００４２】
各感光体ドラム１Ａ〜４Ａでは、帯電装置１Ｂ〜４Ｂによって感光体ドラム１Ａ〜４Ａの表面が一様帯電され、原稿読み取り部６における読み取り装置７によって読み取られた色分解色毎の画像情報に基づき書き込み装置１Ｃ〜４Ｃを用いて感光体ドラムに静電潜像が形成され、該静電潜像が現像装置１Ｄ〜４Ｄから供給される色分解色に対応する補色関係を有する色のトナーにより可視像処理されたうえで、転写ベルト５に担持されて搬送される記録媒体Ｓに対して転写装置８Ａ〜８Ｄを介して静電転写される。
【００４３】
各感光体ドラム１Ａ〜４Ａに担持された色分解毎の画像が転写された記録媒体Ｓは、除電装置１１により除電された上で転写ベルト５の曲率を利用して曲率分離された後に定着装置１４に移動して未定着画像中のトナーが定着されて排出される。
【００４４】
図１は、上述した複数の感光体を対象とした光走査装置２０の基本構成を示す図である。
図１において、２つの半導体レーザ２１Ａ、２１Ｂを用いる光源装置２１を出射した２本の光ビーム２１Ａ’、２１Ｂ’は、シリンドリカルレンズ２２の作用により偏向器であるポリゴンミラー２３の偏向反射面上に（副走査方向に結像し、主走査方向に長い）線像として結像したのち、ｆθレンズを用いた第２結像系２４により、被走査面（感光体ドラム：便宜上、符号１Ａで示す）上を光スポットとして走査する構成とされている。なお、図１において、光源装置２１としては、半導体レーザとカップリングレンズにより構成されているが、このような構成に限定するわけではない。
【００４５】
光走査装置２０を画像出力装置の光書込装置として利用する場合、光ビームは出力画像データに対応して変調されるが、その変調開始タイミングのための電気信号（同期信号）は、同期検知板２５に光ビームが入射することにより得る。
【００４６】
２本の光ビーム２１Ａ’と２１Ｂ’は、図２に示すように、ポリゴンミラー２３の偏向反射面近傍にて角度θで交差する構成（主走査断面）となっている。これにより２ビーム間の光学特性（像面湾曲、倍率誤差等）の偏差発生を抑制することが可能となる。
【００４７】
感光体ドラム（便宜上、符号１Ａを対象とする）が相当する被走査面上での２つのスポット光ＢＳ１，ＢＳ２は、図３に示すように、その走査密度に応じ、副走査方向に所定の間隔（ビームピッチ：ＰＺ）を維持することが要求される。このビームピッチを所定にするには、図４に示すように、２本の光ビーム２１Ａ’と２１Ｂ’とのなす角度φを設定すればよい。
【００４８】
図１に示す走査装置には、偏光器であるポリゴンミラー２３と第２結像系２４との間に、液晶偏向素子２６が配置されている。液晶偏向素子２６により、主走査領域に対応した有効エリアを備え主走査方向、あるいは副走査方向に分割して配置し、あるいは光軸方向に主走査、副走査に重ね合わせて配置することにより光ビームを偏向することで被走査面上の光スポットの位置を調整することができる。光ビームの偏向は液晶偏向素子２６を図示しない制御手段からの電気信号にて駆動／制御（変調）することで行う。この場合の制御方式としては、フィードバックあるいはオープンループのいずれにおいても可能である。
【００４９】
走査線は光学素子単体の精度、主に母線の曲がりや、光学ハウジングに組付持の配置誤差の積み上げにより、曲がり、傾きが発生する。このため、本実施形態では、被走査面１Ａにおける走査線曲がり、傾きを検知する手段（図示されず）が光走査装置に設けられ、あるいは転写ベルト上に形成したカラーパッチの色ずれを検知してその検知結果に基づき液晶偏向素子２６を電気信号により駆動／制御（変調）することで、走査線曲がり傾きを補正するようになっている。
【００５０】
ここで、走査線の曲がり傾き量（大きさ）について説明すると、光走査装置自体で発生する量と例えば感光体ドラム軸の倒れに起因する傾き等の光走査装置以外の要因で発生する曲がり傾きの積み上げが画像の曲がり傾きとなって発生するもので、最大数百ミクロンの傾きが発生することがある。本実施形態では光走査装置２０で発生する以外の要因に対しても光走査装置２０で補正することを狙いとしている。
後述する補正・矯正手段により数百ミクロンレベルの曲がり傾きを数十ミクロン以下まで補正し、液晶偏向素子２６により数十ミクロン以下の補正を可能として、温湿度変動を含めた変動補正して更なる精度向上を図るものである。液晶偏向素子２６で数百ミクロンの補正をするには偏向角を大ききしなければならず、偏向角を大きくすると液晶偏向素子の応答速度が落ちるという副作用があるため精度の高い制御が困難となる。
【００５１】
なお、走査位置検出手段は、図５に示す構成が用いられる。
図５における（Ａ）、（Ｂ）は、走査線検出手段を光走査装置内部あるいは近傍に配置した場合を示しており、（Ａ）では液晶偏向素子２６を傾けて光ビームの反射光をエリアセンサ（便宜上、符号ＡＳで示す）で走査位置ずれを検出するようになっており、（Ｂ）では、ハーフミラー（便宜上、符号ＨＭで示す）を別に設けて検出するようになっている。
【００５２】
図５（Ｃ）、（Ｄ）に示す構成は、感光体１Ａ上のトナー像Ｔ、転写ベルト５（図１７参照）上のトナー像Ｔの色ずれ（色画像同士の転写位置ずれ）を光源Ｐからの照射光の反射状態をエリアセンサＡＳにより検出する方式であり、最終画像に近い工程で検出するため精度が高くなる可能性がある。
【００５３】
以上のような構成を備えた光走査装置２０には、走査線の曲がりおよびまたは傾きの補正・矯正手段が設けられている。以下、この構成について説明する。　図６は、第２結像系２４に用いられる樹脂製の長尺レンズに一体型とした走査線の曲がり傾き補正・矯正手段１００を示す図である。
本実施形態での走査線の曲がりは、長尺レンズ１０１の光軸と直交する方向での傾き（図６中、符合βで示す）を補正して矯正することにより解消し、走査線の傾きは、長尺レンズ１０１の光軸を中心とした傾き（図６中、符合γで示す）を補正して矯正するようになっている。このための構成を以下に説明する。
【００５４】
図６において走査線の曲がり傾き補正・矯正手段１００は、長尺レンズ１０１の形状保持手段１０２および姿勢制御手段１０３とを備えている。
形状保持手段１０２は、長尺レンズ１０１が温度変化による反りなどの変形を来す際にその形状を矯正する手段として機能するようになっており、このためノ構成として、長尺レンズ１０１が載置されて位置決め可能な下側板金部材１０２Ａと長尺レンズ１０１の上面を押さえることができる上側板金部材１０２Ｂと長尺レンズ１０１の長手方向両端に配置されて上下各側の板金部材１０２Ａ、１０２Ｂが取り付けられる間隔保持部材１０２Ｃとを備えている。
【００５５】
下側板金部材１０２Ａおよび上側板金部材１０２Ｂは、長手方向両端がそれぞれ間隔保持部材１０２Ｃに締結されて固定されることにより対向間隔が規定されており、この間隔は、長尺レンズ１０１の副走査方向の高さ（厚み）と同等若しくはある程度低く（薄く）されている。これにより、長尺レンズ１０１は、下側および上側板金部材１０２Ａおよび１０２Ｂにより副走査方向両端を挟み込まれることになり、反りが発生した場合の変形を抑えられて母線曲がりを矯正されて保持されるようになっている。
【００５６】
下側板金部材１０２Ａには、長尺レンズ１０１の位置決め用突起部１０２Ａ１が長手方向中央部の表面に形成されており、載置された長尺レンズ１０１側に形成されている係合部１０１Ａを挟み込むことで長尺レンズ１０１を長手方向（主走査方向）で位置決めするようになっている。
【００５７】
下側板金部材１０２Ａにおける長手方向中央部の前端縁、つまり、光軸方向一方側で走査光の出射側の縁部には突出片１０２Ａ２が形成されており、突出片１０２Ａ２には上述したβ方向でのチルト調整用としての調整ネジ１０４が図示しない光学ハウジングの不動部に締結されている。
突出片１０２Ａ２の下面と光学ハウジングの不動部との間には、調整ネジ１０４に挿嵌された圧縮バネ１０５が配置されており、下側板金部材１０２Ａにおける突出片１０２Ａ１を下方から押し上げている。
【００５８】
下側板金部材１０２Ａは、調整ネジ１０４の締結状態を調整することにより前端縁を符合βで示す方向に傾けることができ、これにより、長尺レンズ１０１の光軸と直交する方向での傾きを調整して走査線の曲がりが矯正できるようになっている。このため、突出片１０２Ａ２は、走査線の曲がりの補正部として機能するようになっている。
【００５９】
上側板金部材１０２Ｂには、図８に示すように、光学ハウジングの一部に設けられている支持台部１０６との間に掛け渡されたＵ字状の板バネ１０７の一端が締結されて取り付けられている。
板バネ１０７は、上側板金部材１０２Ｂを支持しており、下側板金部材１０２Ａ、上側板金部材１０２Ｂおよび間隔保持部材１０２Ｃからなる形状保持手段１０２を基準ピン１０８のＲ球先端部を支点として揺動可能に副走査方向に押圧支持している。つまり、２個の板バネ１０７は、下側板金部剤１０２Ａに有する突出片１０２Ａ２の圧縮バネ１０５よりも弾性力が強い関係とされており、これにより、形状保持手段１０２が基準ピン１０８の先端に接触した状態でβチルトができるようになっている。
【００６０】
形状保持手段１０２は、図７および８に示すように、光学ハウジングの支持台部１０６側に設けられている基準ピン１０８に長手方向中央部が載置されて長手方向、換言すれば、長尺レンズ１０１の光軸を中心としてβ方向に加えてγ方向に傾くことができるようになっており、傾斜方向のうちで、γ方向、つまり光軸を中心とした傾きを姿勢制御手段１０３により調整されると走査線の曲がりおよびまたは傾きを補正して矯正できるようになっている。
【００６１】
姿勢制御手段１０３は、光学ハウジングの支持台部１０６に設けられている基準ピン１０８を中心とした形状保持手段１０２の長手方向一方側に配置されているステッピングモータを用いた駆動源１０９を備えている。
【００６２】
本実施形態では、基準ピン１０８の位置が、長尺レンズ１０１の主走査方向および副走査方向での中心位置とほぼ同軸上に位置決めされ、上述した形状保持手段１０２における突出片１０２Ａ２，つまり、走査線曲がりを調整する部材の位置は光軸の延長線上、そして、姿勢制御手段１０３における駆動源１０９、つまり、走査線の傾きを調整する部材の位置は光軸と直交方向で長尺レンズ１０１の中心線延長上に配置されている。
【００６３】
駆動源１０９の出力軸は、図９に示すように、リードスクリュー１０９Ａが形成されており、このリードスクリュー１０９Ａにはナット１１０が装着されている。
ナット１１０には、支持台部１０６に設置されている駆動源支持ブラケット１１１に揺動支点軸を支持されている調整レバー１１２が取り付けられている。これにより、図９において矢印で示すように、ナット１１０がリードスクリュー１０９Ａの回転方向に応じてリードスクリュー１０９Ａの軸方向に移動する方向に応じて調整レバー１１２が揺動する。
【００６４】
調整レバー１１２の揺動端は、形状保持手段１０２側の間隔保持部材１０２Ｃに設けられている支持ピン１０２Ｃ１に上方から圧接して連動させることができる。これにより、調整レバー１１２の揺動状態に応じて形状保持手段１０２が光軸を中心として傾く（図６中、符合γで示す方向の傾き）ことができ、走査線の傾きを補正して矯正することができる。
【００６５】
図１０乃至図１３は、形状保持手段１０２に対する長尺レンズ１０１の設置構造を示す図であり、長尺レンズ１０１は、長手方向両端が、図１１に示すように、間隔保持部材１０２Ｃに形成されている光軸方向突き当て部としての段部１０２Ｃ２に装填され、その段部１０２Ｃ２に対して押圧バネ１１３により密着されて光軸方向で定置されている。
【００６６】
長尺レンズ１０１を挟み込む下側板金部材１０２Ａおよび上側板金部材１０２Ｂは、間隔保持部材１０２Ｃに対して締結されることにより一体化され、さらに間隔保持部材１０２Ｃに嵌合する支持ピン１０２Ｃ１の一つを押圧可能な姿勢制御手段１０３の調整レバー１１２は連動関係にあることから一体的とされ、姿勢制御手段１０３を構成する駆動源１０９によって長尺レンズ１０１の光軸方向での傾き（γ方向）が調整されることにより走査線の曲がりが補正されて矯正される。
【００６７】
長尺レンズ１０１を副走査方向両側において挟み込む構成の下側板金部材１０２Ａおよび上側板金部材１０２Ｂは、間隔保持部材１０２Ｃに対して図１３に示す構成により取り付けられている。つまり、下側板金部材１０２Ａと上側板金部材１０２Ｂとは、間隔保持部材１０２Ｃに対して別々のネジ１１４，１１４’を用いて固定されるようになっている。しかも、間隔保持部材１０２Ｃは、長尺レンズ１０１の線膨張係数と略同一な関係が設定され、さらに、ネジ１１４，１１４’との線膨張係数の差の影響が排除されるようになっている。これにより、環境温度が変化した場合でも一定の圧縮応力を維持して長尺レンズ１０１での光学特性変化の影響を最少にしている。つまり、金属製ネジを間隔調整部材１０２Ｃに貫通させて下側および上側板金部材１０２Ａ、１０２Ｂを共締めした場合には、ネジの線膨張係数が支配的となり、環境温度が変化した場合にはネジの膨張の影響が直接板金部材１０２Ａ、１０２Ｂと長尺レンズ１０１との間の挟み込み力に影響し、一定した圧縮応力を板金部材長尺レンズ１０１との間に維持することができなくなり、長尺レンズ１０１での光学特性が変化してしまうことになるのを抑制することができる。
【００６８】
本実施形態において、上述した構成、特に、温度変化に対する長尺レンズ１０１の形状変化に対応して走査線曲がりおよびまたは傾きの補正・矯正手段を用いた場合を発明者が実験した結果、図１４および図１５に示す結果が得られた。　図１４は恒温漕内の基準板に樹脂製長尺レンズ（図１１中、符合１０１で示す部材）の単体を載せて温度を２５℃→４５℃に変化させた時の形状変化を時系列に３点測定した結果で、温風が樹脂製長尺レンズ表面に当たることで基準板に接触している底面側と上面側で温度差が発生し、温度上昇の場合は上に凸の反りが発生する。ある程度時間が経過するとレンズ内部の温度が均一になって形状が元に戻ることを現している。本体実装中にポリゴンスキャナの発熱、定着の熱により温度差が生じれば曲がり傾きが発生し、タンデム式では色ずれの要因となる。図１５は、上述した走査線曲がりおよびまたは傾きの補正・矯正手段を設けた場合の結果であり、補正・矯正手段を設けた樹脂製長尺レンズの形状変化を測定した結果であるが、形状変化抑制効果が十分あることが分かる。
【００６９】
上述した構成の走査線曲がりおよびまたは傾き補正・矯正手段は、図１に示したタンデム光学系からなる光走査装置２０に適用されるが、そのための構成はず１６に示されている。
図１６において、タンデム光学系からなる光走査装置２０は、各色毎の画像を形成可能な複数の感光体ドラム（便宜上、図１に示した符合１Ａ、１Ｂを用いる）に対して、図１に示した基本構成が適用され、その構成のなかで一体型曲がりおよびまたは傾き補正・矯正手段１００が長尺レンズ（便宜上、符号１０１，１０１’で示す）に適用され、さらに、偏光器であるポリゴンミラー（便宜上、符号ＰＭ、ＰＭ’で示す）と走査レンズである第１のｆθレンズＬ２．Ｌ３との間に液晶偏向素子２６，２６’がそれぞれ配置されて構成されている。なお、図１６中、符合２７，２７’は光源をなす第１走査用および第２走査用の半導体レーザを、符合２８，２８’は第１走査用の折り返しミラーを、符号２９，２９’は第２走査用の折り返しミラーをそれぞれ示しており、感光体ドラム１Ａ、２Ａに対する液晶偏向素子２６，２６’以降の光路に配置されている光学部材が、図１において符号２４で示した第２結像系として各感光体ドラムを対象として構成している。
【００７０】
このような構成のタンデム光学系からなる光走査装置を用いることにより、長尺レンズ１０１，１０１’での環境温度の変化による形状変化を抑制できると共に、形状変化による走査線の曲がりおよびまたは傾きを補正でき、さらには、液晶偏向素子２６，２６’を用いることで、走査線の曲がりおよびまたは傾き補正・矯正手段１００，１００’により傾きや曲がりの量を低減されて変更しやすい状態での光スポット位置の適正化が行えることになる。
【００７１】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、走査線曲がり傾きの調整手段により調整を行うことができ、機内温度上昇など環境変動による経持変化に対しても樹脂製光学素子を矯正することにより反り等の形状変化を防止できるので色ずれ低減が可能となる。
【００７２】
請求項２および６記載の発明によれば、液晶偏向素子を電気的に制御することで、環境変動による走査線曲がり傾きの高精度な補正をフィードバックあるいはオープンループで補正することができる。また数十ミクロン以上の調整量が必要な場合は姿勢制御により制御できるので、液晶偏向素子に過負荷をかけることなく、合理的な制御を行うことが可能となる。
【００７３】
請求項３乃至５、７および、１１、１２記載の発明によれば、形状保持手段と長尺レンズとを一体化しさらに形状保持手段と一体的にもうけら得ている姿勢矯正手段により長尺レンズの走査線曲がりおよびまたは傾きを一括して制御するようになっているので、構造が簡単で、かつ調整箇所を一つの光学素子に集中して行えるので、部品費、組立費等のコストダウンを図ることが可能となる。
【００７４】
請求項８および９記載の発明によれば、上記請求項３乃至５，７および１１，１２記載の発明による効果に加えて、簡単な構造で走査線曲がり、傾きの補正を独立かつ高精度に行うことができ、更に耐振動性にも優れた保持が可能となる。
【００７５】
請求項１０記載の発明によれば、環境温度変動における、樹脂製光学素子に対する圧縮応力の変化を最小限にして矯正が行えるのでビームスポット径、倍率誤差等の光学特性に対する影響を少なくすることができる。
【００７６】
請求項１３記載の発明によれば、複数の走査面を対象として個々に走査線曲がりおよびまたは傾きの補正矯正ができるので、走査面毎で走査状態が異なることを防止することが可能となる。
【００７７】
請求項１４および１５記載の発明によれば、電子写真プロセスを用いたタンデム式多色画像形成装置の光走査装置として使用する場合に各感光体での走査線曲がりおよびまたは傾きを補正矯正することができるので、単色及び多色の出力画像の高密度化、マルチビームによる高速化、色ずれの少ない高画質化を図ることができる。更に消費電力の低減、振動騒音低減、熱発生の低減につながり、環境負荷低減が可能となる。
【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装置の基本構成を説明するための模式図である。
【図２】図１に示した光走査装置の作用の一つを説明するための模式図である。
【図３】図１に示した光走査装置の別の作用を説明するための模式図である。
【図４】図１に示した光走査装置の作用の他の一つを説明するための模式図である。
【図５】図１に示した光走査装置に用いられる位置ずれおよび色ずれ検知のための構成の例を説明するための図である。
【図６】図１に示した光走査装置に用いられる走査線曲がりおよびまたは傾き補正・矯正手段の構成を示す斜視図である。
【図７】図７に示した走査線曲がりおよびまたは傾き補正・矯正手段の平面図である。
【図８】図７中、符号（８）で示す方向で部分的に断面とした矢視図である。
【図９】図７中、符号（９）で示す方向で部分的に断面とした矢視図である。
【図１０】長尺レンズの設置構造を示す斜視図である。
【図１１】図１０に示した設置構造の平面図である。
【図１２】図１１中、符号（１２）で示す方向の矢視図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）中、符号（Ｂ）で示す方向の矢視図である。
【図１３】図６中、符号（１３）で示す方向の矢視図である。
【図１４】長尺レンズの温度変化による光スポットの位置ずれ状態を示す線図である。
【図１５】図１４に示した位置ずれを補正して矯正した場合の結果を示す線図である。
【図１６】複数の被走査面を対象として本実施形態の光走査装置における走査線曲がりおよびまたは傾き補正・矯正手段を提供した光学系の構成を説明するための斜視図である。
【図１７】本発明の実施形態で説明した光走査装置が適用される画像形成装置の構成を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１　画像形成装置
１Ａ〜４Ａ　感光体ドラム
２０　光走査装置
２１　光源装置
２４　第２結像系
２６　液晶偏向素子
１００　走査線曲がりおよびまたは傾き補正・矯正手段
１０１　長尺レンズ
１０２　形状保持手段
１０２Ａ　下側板金部材
１０２Ａ２　走査線曲がりの補正部としての突出片
１０２Ｂ　上側板金部材
１０２Ｃ　間隔保持部材
１０２Ｃ１　支持ピン
１０２Ｃ２　段部
１０３　姿勢制御手段
１０７　板バネ
１０８　基準ピン
１０９　駆動源
１０９Ａ　リードスクリュー
１１０　ナット
１１２　調整レバー

Claims

１以上の光源からの光束を光偏向手段により偏向させ、偏向された光束を１以上の走査結像光学系により、光源に応じて被走査面上に光スポットを形成して光走査を行う光走査装置において、
走査結像光学系が含む樹脂製結像素子の１以上における、副走査方向の形状変化を防止若しくは軽減する形状保持手段と走査結像光学系が含む樹脂製結像素子の１以上における、走査線曲がり、及び／または傾きを補正する走査線曲がり補正手段、及び／または走査線傾き補正手段を有することを特徴とする光走査装置。
請求項１記載の光走査装置において、
上記走査線曲がりおよびまたは傾きを補正する走査線曲がり補正手段として、光源から被走査面に至る光路上に設けられ、被走査面上における光スポットの位置を主走査方向及び／または副走査方向に位置調整するための液晶偏向素子手段と、この液晶偏向手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする光走査装置。
請求項１記載の光走査装置において、
上記樹脂製結像素子の１以上における副走査方向の形状変化防止若しくは軽減する形状保持手段と、走査線曲がり、及び／または傾き補正手段とが上記樹脂製結像素子に対して一体的に構成されていることを特徴とする光走査装置。
請求項３記載の光走査装置において、
上記形状保持手段および走査線曲がりおよびまたは傾き補正手段は、互いに一体化された状態で姿勢制御手段により姿勢制御される構成であることを特徴とする光走査装置。
請求項１ないし４のうちの一つに記載の光走査装置において、
上記形状保持手段は、樹脂製結像素子の副走査方向における形状を矯正保持する矯正手段であることを特徴とする光走査装置。
請求項１乃至５のうちの一つに記載の光走査装置において、
走査線曲がり、及び／または傾きの調整を樹脂製結像素子の１以上の副走査方向の形状矯正手段と一体構成された、走査線曲がり、及び／または傾き補正手段により、前記樹脂製結像素子の姿勢を制御して補正し、温度特性を含めた経時変化に対する走査線曲がり、及び／または傾き変動は走査線位置検出手段あるいは色ずれ検出手段に基づきは前記走査線曲がり、及び／または傾き補正手段を姿勢制御して行い、あるいは液晶偏向素子手段を選択して制御することを特徴とする光走査装置。
請求項５記載の光走査装置において、
上記形状を矯正して形状を保持するための形状矯正手段は、樹脂製結像素子の副走査方向の両面を２枚の平板で当接させ、樹脂製結像素子の副走査方向の厚みと同等あるいは小さい間隔保持部材で樹脂製結像素子の長手方向両端に配置し、前記２枚の平板で挟持し締結することを特徴とする光走査装置。
請求項７記載の光走査装置において、
上記形状矯正手段は、その一方の平板の両端部に弾性部材をネジで締結し、光学ハウジングあるいはレンズホルダ等の固定部に対して弾性力により押しつけ保持することを特徴とする光走査走査装置。
請求項８記載の光走査装置において、
上記光学ハウジングあるいはレンズホルダの基準位置に基準ピンを配設し、形状矯正手段の一方の平板と接触させることにより、その位置を支点として形状矯正手段が回転させて走査線曲がり、及び／または傾き補正を行うことを特徴とする光走査装置。
請求項７記載の光走査装置において、
上記間隔保持部材の線膨張係数と樹脂製光学素子の線膨張係数を略等しくし、２枚の平板に対して各々別個の締結部材で挟持することを特徴とする光走査装置。
請求項７記載の光走査装置において、
間隔保持部材の一面に光軸方向の位置を決める突起部を設け、光軸と直交方向（主走査方向）の位置決めは光学ハウジングあるいはレンズホルダに両端の間隔保持部材が嵌合することで位置決めを行うことを特徴とする光走査装置。
請求項９記載の光走査装置において、
基準ピンの樹脂製光学素子に対する位置は主走査方向及び副走査方向の光学素子中心と略同軸上にあり、走査線曲がり調整部材は光軸の延長上に配置し、走査線の傾き調整部は光軸と直交方向で略光学素子中心軸延長上に配置したことを特徴とする光走査装置。
請求項１乃至１２のうちの一つに記載の光走査装置において、
上記被走査面が複数設けられていることを特徴とする光走査装置。
請求項１乃至１３のうちの一つに記載の光走査装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
請求項１４記載の画像形成装置において、
被走査面として複数の感光体を備えたことを特徴とする画像形成装置。