JP2004333556A

JP2004333556A - 走査光学装置およびそれを用いた画像形成装置

Info

Publication number: JP2004333556A
Application number: JP2003125318A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Fukutomi; 章宏福冨; Kenichi Tomita; 健一冨田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-04-30
Filing date: 2003-04-30
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】走査線の書き出し位置調整を容易にする。
【解決手段】走査レンズを介さずＢＤレンズを介してＢＤセンサに光束を導く小型走査光学装置の場合に、ＢＤレンズを主走査方向に移動させて、走査線の書き出し調整を行う。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光走査装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、特に光源手段から光変調され出射した光束を回転多面鏡等より成る偏向素子で反射偏向（偏向走査）させた後、ｆθ特性を有する結像光学系を介して被走査面上を光走査して画像情報を記録するようにした、例えば電子写真プロセスを有するレーザービームプリンターやデジタル複写機等に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来は特開平６−５９２０５号公報のように検知センサに入射する光を反射するミラーの角度を変えて検知センサに入射する光の位置をずらすことで被走査面上の走査開始位置を調整していた。
【０００３】
また、特開平８−１６０３３４号公報のように、走査光学装置に設けられた２本の位置決めピンを移動させて走査光学装置の取り付け位置を主走査方向に移動して被走査面上の走査開始位置を調整していた。
【０００４】
また、特開２００１−１３４３５号公報のように被走査面の走査領域外側に設けられたセンサの位置を移動させることで被走査面上の走査開始位置を調整していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開平６−５９２０５号公報（図４）の走査光学装置ではミラーの回転調整角度に対するセンサ面上におけるビームの主走査方向の移動量が大きく、調整後にネジ固定すると調整位置が動いてしまう等、精度の良い調整が困難であり、調整時間も長かった。
【０００６】
特開平８−１６０３３４号公報（図５）の走査光学装置では、走査光学装置の移動と調整量が等価であるので、特開平６−５９２０５号公報よりは調整しやすいが、装置内部に走査光学装置の調整による移動スペースを設けなければならないので、装置の小型化に支障があった。また、特開平９−２０３８７８号公報（図８）のように装置本体のアクチュエータを用いて走査光学装置内部のレーザシャッタを動かす機構がある場合、走査光学装置が移動することはレーザシャッタ機構の信頼性を低下させる原因となっていた。
【０００７】
また、特開２００１−１３４３５号公報（図６）の走査光学装置では、走査光学装置外部にセンサを設けているため、装置に組み込んでから走査開始位置を調整しなければならず、組立性やサービス性が悪かった。また被走査面の走査領域外側にセンサを配置するため装置が大型化してしまう。
【０００８】
近年、装置の小型化を実現するため特開平７−２８１１１３号公報（図７）のように走査レンズを介さず集光レンズを介して同期検知センサにビームを導く走査光学装置が提案されている。本発明は前記のような集光レンズを介して同期検知センサにビームを導く走査光学装置において、上記の課題を解決した走査光学装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本出願に係る発明は、光源と、光源から照射された光束を偏向走査する偏向器と、偏向された光束の同期を取るための検知センサと該検知センサに光束を集光する集光レンズと、偏向された光束を被走査面上に走査結像させる走査レンズを持つ走査光学装置において、前記集光レンズの光軸を主走査方向に移動することで被走査面上の走査開始位置を調整することを特徴とする。
【００１０】
また、前記光源から前記偏向器に至るまでの光路中に、偏向面近傍で線像を形成するシリンドリカルレンズが配置され、前記シリンドリカルレンズと前記集光レンズは一体で形成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、前記シリンドリカルレンズと集光レンズの一体レンズを前記光源から照射された光束の光軸の主走査方向に移動することで、前記集光レンズの光軸を主走査方向に移動させて被走査面上の走査開始位置を調整することを特徴とする。前記レンズはプラスチックレンズでも良い。
【００１２】
上記の手段により、容易に、安価に走査線の書き出し位置を調整することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１に本発明の走査光学装置の第１実施例を示す。図１は主走査方向の断面図である。本明細書においては走査レンズの光軸と光偏向器により偏向された光束とが形成する面を主走査断面、走査レンズの光軸を含み主走査断面と直交する面を副走査断面と定義する。
【００１４】
図中、１は光源手段であり、例えば単一の光束を射出する半導体レーザーより成っている。２はコリメータレンズであり、光源１からの光束を略平行光束に変換している。３はシリンドリカルレンズであり、副走査方向のみに所定の屈折力を有している。４、は開口絞りであり、被走査面７でのスポット径を決定している。コリメータレンズ２、そしてシリンドリカルレンズ３、開口絞り４等の各要素は入射光学手段１１の一要素を構成している。
【００１５】
５は偏向素子としての光偏向器であり、駆動手段（不図示）により図中矢印Ａ方向に一定速度で回転している。光偏向器５には回転多面鏡１４が搭載されている。
【００１６】
６はｆθ特性を有する走査レンズ（ｆθレンズ）であり、副走査断面内において回転多面鏡１４の偏向面１５又はその近傍と被走査面としての感光ドラム面７又はその近傍との間を略共役関係にすることにより光偏向器の面倒れ補正機能を有している。
【００１７】
８は結像レンズ（以下、「ＢＤレンズ」と記す。）であり、感光ドラム面７上の走査開始位置のタイミングを調整するための同期信号検知用の光束（ＢＤ光束）を主走査断面内及び副走査断面内において共に後述するＢＤスリット９面上に略結像させている。
【００１８】
９はスリット（以下、「ＢＤスリット」と記す。）であり、ＢＤレンズ８の結像位置、もしくはその近傍に配置されている。このＢＤスリット９は端部がナイフエッジ状で形成され、主走査方向へ走査されるＢＤレンズ８により略結像されたスポットがＢＤセンサー１０面に入射する位置を決めている。
【００１９】
１０は同期検出素子としての光センサー（以下、「ＢＤセンサ」と記す。）であり、本実施形態ではＢＤセンサー１０からの出力信号を検知して得られた同期信号（ＢＤ信号）を用いて感光ドラム面７上への画像記録の走査開始位置のタイミングを調整している。
【００２０】
尚、ＢＤレンズ８、ＢＤスリット９、そしてＢＤセンサ１０等の各要素は同期位置検出手段１３（ＢＤ光学系）の一要素を構成している。
【００２１】
画像情報に応じて光源手段１より光変調され射出した光束は、コリメータレンズ２により略平行光束に変換され、シリンドリカルレンズ３に入射し、開口絞り４によってその光束断面の大きさが決定される。シリンドリカルレンズ３に入射した光束のうち主走査断面内においてはそのままの状態で射出する。また副走査断面内においては収束して光偏向器５の偏向面５ａにほぼ線像（主走査方向に長手の線像）として結像する。そして光偏向器５の偏向面５ａで反射偏向された光束は２枚の走査レンズ６により感光ドラム面７上にスポット状に結像され、該光偏向器５を矢印Ｃ方向に回転させることによって、該感光ドラム面７上を矢印Ｂ方向（主走査方向）に等速度で光走査している。これにより記録媒体である感光ドラム面７上に画像記録を行っている。
【００２２】
このとき感光ドラム面７上を光走査する前に該感光ドラム面７上の走査開始位置のタイミングを調整する為に、光偏向器５で反射偏向された光束の一部をＢＤレンズ８を介してＢＤスリット９面上に集光させた後、ＢＤセンサー１０に導光している。そしてＢＤセンサー１０からの出力信号を検知して得られた同期信号（ＢＤ信号）を用いて感光ドラム面７上への画像記録の走査開始位置のタイミングを調整している。ＢＤレンズ８は、主走査方向と副走査方向の屈折力が異なるアナモフィックレンズで構成されている。
【００２３】
続いて、図２を用いて本実施例における走査開始位置のタイミング調整方法を模式的に説明する。なお、図２における各光学素子、回転多面鏡および光束は説明しやすいように誇張して表現してあり、実際の寸法関係とは異なる。図２は、入射光学系１１とＢＤ光学系１３の要部断面図（主走査断面図）である。調整前のＢＤレンズ８を破線で、調整後のＢＤレンズ１８を実線で示す。本実施例ではＢＤレンズ８を矢印Ｂ方向にδだけ移動させ走査開始位置のタイミング調整を行っている。
【００２４】
光束３０は、移動前のＢＤレンズ８を通ってＢＤスリット９を通過するときの光束である。
【００２５】
光束３３は、移動後のＢＤレンズ１８を通ってＢＤスリット９を通過するときの光束である。
【００２６】
偏向面１５は、偏向面１５による反射光が光束３０を形成するときの回転多面鏡１４の姿勢である。
【００２７】
偏向面３５は、偏向面３５による反射光が光束３３を形成するときの回転多面鏡１４の姿勢である。
【００２８】
回転多面鏡１４は矢印Ｃ方向に回転しているので、回転多面鏡１４の姿勢は偏向面３５の後に偏向面１５の状態となる。
【００２９】
すなわち、ＢＤレンズを矢印Ｂ方向に移動させることで、ＢＤスリット９を通過した光束をＢＤセンサで検知するタイミングが早くなるので、感光ドラム面上での画像の走査開始時間が早くなる。したがって、画像の走査開始位置が書き出し側に移動する。
【００３０】
また、ＢＤレンズを矢印Ａ方向に移動させた場合は、走査開始位置は書き終わり側に移動する。
【００３１】
具体的な設計例を挙げると、ｆθレンズの焦点距離ｆ１、およびＢＤレンズの焦点距離ｆ２を８０ｍｍとしたとき、ＢＤレンズの移動量δ＝１ｍｍは、ドラム面上での走査開始位置Ｓ＝１ｍｍに相当する。
【００３２】
ｆθレンズの焦点距離ｆ１、ＢＤレンズの焦点距離ｆ２、ＢＤレンズの移動量δとドラム面上での走査開始位置Ｓは以下の関係になる。
【００３３】
Ｓ＝ｆ１／ｆ２×δ
本実施例によれば、走査レンズを介さずＢＤレンズを介してＢＤセンサに光束を導く走査光学装置の場合に、ＢＤレンズを移動させることで容易に走査開始位置を調整することができる。また、走査光学装置が積載される画像形成装置内部で走査光学装置の位置が調整によって動くことが無いので、装置の小型化が可能になる。また、特開平９−２０３８７８号公報（図８）に示されているようなレーザシャッタを走査光学装置に搭載したときに、走査光学装置を主走査方向に移動して書き出し位置を調整するとシャッターとアクチュエータの位置ずれが発生してシャッターの動作不良を招く恐れがある。本実施例では走査光学装置の位置が調整によって動くことが無いので、シャッターの動作信頼性が向上する。
【００３４】
（実施例２）
図３に本発明の第２の実施例を示す。光源手段１、コリメータレンズ２、ＢＤスリット９およびＢＤセンサ１０は、第１の実施例と同じ構成である。ＢＤレンズ２０とシリンドリカルレンズ２１は一体形成されており、複合アナモフィックレンズ２２を形成する。シリンドリカルレンズ２１は、副走査方向に屈折力を有しており、屈折面と回折面で構成されている。これは、環境変化による焦線結像位置変化を補償するためである。ＢＤレンズ２０は主走査方向と副走査方向とで互いに屈折力が異なるアナモフィックレンズで構成されており、回転多面鏡の偏向面で偏向された光束をスリット９近傍に結像させている。
【００３５】
続いて、本実施例における走査開始位置のタイミング調整方法を模式的に説明する。なお、図３における各光学素子、回転多面鏡および光束は説明しやすいように誇張して表現してあり、実際の寸法関係とは異なる。図３は、図２と同様に入射光学系とＢＤ光学系の要部断面図（主走査断面図）を示す。調整前の複合アナモフィックレンズ２２を破線で、調整後の複合アナモフィックレンズ４２を実線で示す。本実施例では複合アナモフィックレンズ２２を矢印Ｅ方向（入射光軸４５に垂直）に移動させ走査開始位置のタイミング調整を行っている。このときＢＤレンズ２０の光軸４７は光軸４８へδだけ平行移動する。
【００３６】
光束４０は、アナモフィックレンズの移動前２２におけるＢＤレンズを通ってＢＤスリット９を通過するときの光束である。
【００３７】
光束４１は、アナモフィックレンズの移動後４２におけるＢＤレンズを通ってＢＤスリット９を通過するときの光束である。
【００３８】
偏向面４３は、偏向面４３による反射光が光束４０を形成するときの回転多面鏡４６の姿勢である。
【００３９】
偏向面４４は、偏向面４４による反射光が光束４１を形成するときの回転多面鏡４６の姿勢である。
【００４０】
回転多面鏡１４は矢印Ｃ方向に回転しているので、回転多面鏡４６の姿勢は偏向面４４の後に偏向面４３の状態となる。
【００４１】
すなわち、複合アナモフィックレンズ２２を矢印Ｅ方向に移動させることで、ＢＤスリット９を通過した光束をＢＤセンサで検知するタイミングが早くなるので、感光ドラム面上での画像の走査開始時間が早くなる。したがって、画像の走査開始位置が書き出し側に移動する。
【００４２】
また、ＢＤレンズを矢印Ｄ方向に移動させた場合は、走査開始位置は書き終わり側に移動する。
【００４３】
なお、複合アナモフィックレンズを矢印Ｅ方向に移動させた場合、ＢＤレンズの出射面がＢＤレンズ光軸方向にλ移動し、光束４１がＢＤスリット９よりＢＤセンサ側にλ離れた位置に結像するが、これによる走査開始位置のずれ量は微少なので無視できる。
【００４４】
第２の実施例によれば、ＢＤレンズとシリンドリカルレンズが一体形成された複合アナモフィックレンズを用いた構成であっても、第１の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
また、複合アナモフィックレンズ２２を移動すると、シリンドリカルレンズ２１の光軸は、４５から４９に移動するが、シリンドリカルレンズ２１は、主走査方向にパワーを有していないので、光線が画角を有してシリンドリカルレンズ２１を出射することはない。したがってドラム面近傍の走査光束のピントのずれは生じず、画像に影響を与えない。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光源と、光源から照射された光束を偏向走査する偏向器と、偏向された光束の同期を取るための検知センサと該検知センサに光束を集光する集光レンズと、偏向された光束を被走査面上に走査結像させる走査レンズを持つ走査光学装置において、前記集光レンズの光軸を主走査平面内で移動することで被走査面上の走査開始位置を調整することができるので、走査線の書き出し位置を容易に調整することができる。また、装置を小型化することが可能になる。また、レーザシャッターのように装置本体のアクチュエータを用いて走査光学装置内部の部品を動かす機構の信頼性を向上させることができる。また、装置の組立性やサービス性も向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の走査光学装置を示す上面図。
【図２】本発明の第１実施例の走査光学装置を示す主走査断面図。
【図３】本発明の第２実施例の走査光学装置を示す主走査断面図。
【図４】特開平６−０５９２０５号公報の走査光学装置を説明する図。
【図５】特開平８−１６０３３４号公報の走査光学装置を説明する図。
【図６】特開２００１−０１３４３５号公報の走査光学装置を説明する図。
【図７】本発明に用いた走査光学系を示す図。
【図８】特開平９−２０３８７８号公報の走査光学装置を説明する図。
【符号の説明】
３，２１シリンドリカルレンズ
７ドラム
８、１８、２０ＢＤレンズ
９ＢＤスリット
１０ＢＤセンサ
１４回転多面鏡
１５，３５，４３，４４偏向面
２２，４２複合アナモフィックレンズ
３０，３３，４０，４１光束

Claims

光源と、光源から照射された光束を偏向走査する偏向器と、偏向された光束の同期を取るための検知センサと該検知センサに光束を集光する集光レンズと、偏向された光束を被走査面上に走査結像させる走査レンズを持つ走査光学装置において、
前記集光レンズの光軸を主走査平面内で移動することで被走査面上の走査開始位置を調整することを特徴とする走査光学装置。
請求項１に記載の走査光学装置において、前記光源から前記偏向器に至るまでの光路中に、偏向面近傍で線像を形成するシリンドリカルレンズが配置され、前記シリンドリカルレンズと前記集光レンズは一体で形成されていることを特徴とする走査光学装置。
請求項２に記載の走査光学装置において、前記シリンドリカルレンズと集光レンズの一体レンズを前記光源から照射された光束の光軸の主走査方向に移動することで、前記集光レンズの光軸を主走査方向に移動させて被走査面上の走査開始位置を調整することを特徴とする走査光学装置。
請求項１〜３に記載の走査光学装置において、前記検知センサに入射する光線は前記走査レンズを透過しない領域の光線であることを特徴とする走査光学装置。
請求項２〜４に記載の走査光学装置において、前記シリンドリカルレンズと集光レンズの一体レンズはプラスチック成型品であることを特徴とする走査光学装置。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の光走査装置と、被走査面に配置された感光体と、前記光走査装置で走査された光束によって前記感光体上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、前記現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とから成る画像形成装置。
更に、外部機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前記光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラを備えた請求項６の画像形成装置。
各々が請求項１〜７のいずれか一項に記載の光走査装置から成る複数の光走査装置と、各々の光走査装置の被走査面に配置され、互いに異なった色の画像を形成する複数の像担持体とから成るカラー画像形成装置。
更に、外部機器から入力した色信号を異なった色の画像データに変換して各々の光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラを備えた請求項８のカラー画像形成装置。