JP2006113449A - レーザビーム走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
比較的簡素且つ低コストでありながら、例えば高画質な画像を形成できる画像形成装置を実現できるレーザビーム走査装置を提供する。
【解決手段】
圧電アクチュエータＰＺの駆動によって、長尺レンズ８０を光軸方向に移動させることにより結像光学系の焦点距離を変化させ、それにより結像位置の変化を補正できるので、例えば画像形成装置に用いることによって高画質な画像を形成することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レーザ光源からのレーザビームを走査するレーザビーム走査装置に関し、特にポリゴンミラーの回転による共役光路長の変化を補正する手段を持つレーザビーム走査装置に関する。

電子写真画像形成装置等に用いられる光走査装置では、ポリゴンミラーの各反射面の位置が刻々に変わることにより、反射面への入射位置が変わって行き、各反射面は、副走査方向の結像を正しい結像位置で受けられなくなり、レーザ光束の光路長が変化することによって、ポリゴンミラーから走査レンズ系を経て感光体上に得られる画像が結像位置の変化を起こして画質が低下する。それを回避する手段として、特許文献１では、ポリゴンミラーの回転に伴って副走査方向の焦点距離を変化させながら補正できるように、走査レンズ系に左右非対称の非球面レンズを採用する方法が開示されている。また、特許文献２でも、走査レンズ系に特殊形状のレンズを採り入れる手段が開示されている。

しかるに、特許文献１では、副走査方向の横倍率が３〜５倍と大きい走査レンズ系を用いているのでレンズ形状が大きくなり、レンズ加工と走査レンズ系を含む光学ユニットの配置の精度を上げるのが困難である。その結果として走査レンズ系が高価になり、そのユニットの組立工数も上昇し、それを搭載する電子写真画像形成装置も高価なものになる。一方、特許文献２では上記問題の一部を解決しているが、走査レンズ系に特殊形状のレンズを用いており、レンズの加工も組み付けも困難を伴うものである。

これに対し、特許文献３には、円柱面状レンズの軸心が曲率半径Ｒに曲げられた形状のリング状レンズを、ポリゴンミラーの回転に同期して回転させることで、焦点距離を変化させレーザ光束の結像位置の変化を補正して、高画質な画像を形成する技術が開示されている。
特開平２−２３３１３号公報 特開平６−２３０３０８号公報 特開２００１−９１８８５号公報

しかるに、特に高画質な画像を形成するには、レーザ光束の収差を高精度に抑制する必要があるが、特許文献３に開示されたリング状レンズを高精度に形成するには手間及びコストがかかるという問題がある。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、比較的簡素且つ低コストでありながら、例えば高画質な画像を形成できる画像形成装置を実現できるレーザビーム走査装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載のレーザビーム走査装置は、レーザ光源と、該レーザ光源からのレーザ光を感光体面上に主走査方向に走査させるポリゴンミラーと、前記レーザ光源及び前記ポリゴンミラー間に配置されレーザ光を副走査方向に集光させる円柱面状レンズと、前記ポリゴンミラー及び前記感光体面間に配置されレーザ光を前記感光体面上に集光させる走査レンズ系とを有し、前記ポリゴンミラーに対して前記走査レンズ系の光軸方向の斜め又は垂直方向からレーザ光が入射するレーザビーム走査装置において、
前記走査レンズ系中における主に副走査方向の屈折力を担う面を有するレンズを、前記ポリゴンミラーの回転に同期して移動させることにより、レーザ光の副走査方向の焦点距離を変化させる駆動手段を有することを特徴とする。

前記ポリゴンミラーが回転することにより、レーザ光束の光路長が変化することによって感光面の結像位置の変化が生じる。これに対し、本発明によれば、前記駆動手段が、前記走査レンズ系中における主に副走査方向の屈折力を担う面を有するレンズを移動させることにより結像光学系の焦点距離を変化させ、それにより結像位置の変化を補正できるので、例えば画像形成装置に用いることによって高画質な画像を形成することができる。

請求項２に記載のレーザビーム走査装置は、請求項１に記載の発明において、前記駆動手段は、前記走査レンズ系中における主に副走査方向の屈折力を担う面を有するレンズを、光軸方向に平行移動させることを特徴とするので、結像光学系の焦点距離を有効に変化させることができる。

請求項３に記載のレーザビーム走査装置は、請求項１又は２に記載の発明において、前記駆動手段は、前記走査レンズ系中における主に副走査方向の屈折力を担う面を有するレンズを、副走査方向に平行な軸回りに回転させることを特徴とするので、結像光学系の焦点距離を有効に変化させることができる。

請求項４に記載のレーザビーム走査装置は、請求項１に記載の発明において、前記走査レンズ系中における主に副走査方向の屈折力を担う面を有するレンズは、光軸から外周部に向かうにしたがって副走査方向の屈折力が連続的に増加又は減少し、前記駆動手段は、前記走査レンズ系中における主に副走査方向の屈折力を担う面を有するレンズを、光軸と副走査方向とに直交する軸に平行な方向に移動させることにより、レーザ光の副走査方向の焦点距離を変化させることを特徴とするので、かかる構成によっても、結像光学系の焦点距離を有効に変化させることができる。

請求項５に記載のレーザビーム走査装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記駆動手段は、電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子の一端に固定された駆動部材と、前記走査レンズ系中における主に副走査方向の屈折力を担う面を有するレンズに連結され且つ前記駆動部材上に移動可能に保持された可動部材と、を有し、前記電気機械変換素子を、伸び方向と縮み方向とで速度を変えて繰り返し伸縮させることで、前記可動部材を移動させるようになっていることを特徴とする。

本発明の前記駆動手段によれば、前記電気機械変換素子に対して例えば鋸歯状の波形をしたパルスなどの駆動電圧をごく短時間印加することで、前記電気機械変換素子を微少に伸長または収縮するように変形させることができるが、そのパルスの形状により伸長又は収縮の速度を変えることができる。ここで、前記電気機械変換素子を伸長または収縮方向へ速い速度で変形したとき、前記可動部材は、その質量の慣性により、前記駆動部材の動作に追随せず、そのままの位置に留まる。一方、前記電気機械変換素子がそれよりも遅い速度で反対方向へと変形したとき、前記可動部材は、その間に作用する摩擦力で駆動部材の動作に追随して移動する。したがって、前記電気機械変換素子が伸縮を繰り返すことにより、前記可動部材は一方向へ連続して移動することができる。即ち、高い応答性を有する本発明の駆動手段を用いることで、前記可動部材に連結した走査レンズ系中における主に副走査方向の屈折力を担う面を有するレンズを高速に移動させることもでき、且つ微小量移動させることもできるので、前記ポリゴンミラーの回転に追従させることができるのである。加えて、前記走査レンズ系中における主に副走査方向の屈折力を担う面を有するレンズは、通常の形状で足り、特に大きな加工を必要としないため、低コストで製造できる。

請求項６に記載のレーザビーム装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記ポリゴンミラーの回転位置を検出する検出手段を有し、前記検出手段が検出した前記ポリゴンミラーの回転位置に応じて、前記走査レンズ系中における主に副走査方向の屈折力を担う面を有するレンズを移動させることを特徴とするので、前記ポリゴンミラーの回転位置に対応して生じるレーザ光束の光路長に対応して、適切に結像光学系の焦点距離を変化させることができる。

請求項７に記載のレーザビーム走査装置は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記走査レンズ系中における主に副走査方向の屈折力を担う面を有するレンズは複数設けられ、前記駆動手段は、複数の前記走査レンズ系中における主に副走査方向の屈折力を担う面を有するレンズを独立して移動させることを特徴とするので、より高精度な補正が可能となり、また画像形成速度の高速化を図ることができる。

請求項８に記載のレーザビーム走査装置は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記レーザビーム走査装置はカラー画像形成装置に用いられることを特徴とする。本発明によれば、カラー画像形成装置に用いた場合、調整が容易でありながら、色ずれを効果的に抑制できる。

請求項９に記載のレーザビーム走査装置は、請求項１〜８のいずれかに記載の発明において、前記走査レンズ系中における主に副走査方向の屈折力を担う面を有するレンズをガイドするガイド部材を有することを特徴とするので、前記走査レンズ系中における主に副走査方向の屈折力を担う面を有するレンズの駆動を円滑に行うことができる。

請求項１０に記載のレーザビーム走査装置は、請求項１〜９のいずれかに記載の発明において、前記走査レンズ系中における主に副走査方向の屈折力を担う面を有するレンズの位置を検出する検出器を有することを特徴とするので、サーボ制御等を用いて前記走査レンズ系中における主に副走査方向の屈折力を担う面を有するレンズを所定の位置に高精度に位置決めできる。

請求項１１に記載のレーザビーム走査装置は、請求項５〜１０のいずれかに記載の発明において、前記電気機械変換素子を冷却する冷却手段を有することを特徴とするので、前記電気機械変換素子が発熱した場合でも、前記レーザ光源や前記走査レンズ系が熱の影響を受けることを防止できる。尚、冷却手段は、併せて前記ポリゴンミラーの駆動手段（例えばモータ）を冷却すると好ましい。

請求項１２に記載のレーザビーム走査装置は、請求項５〜１１のいずれかに記載の発明において、前記電気機械変換素子を遮蔽する遮蔽部材を有することを特徴とするので、前記電気機械変換素子が発熱した場合でも、前記レーザ光源や前記走査レンズ系が熱の影響を受けることを防止でき、また駆動部からの塵埃などの飛散付着を回避できる。尚、遮蔽部材は、併せて前記ポリゴンミラーの駆動手段（例えばモータ）を遮蔽すると好ましい。ここで、遮蔽とは、完全に遮蔽する場合に限らず部分的に遮蔽する場合も含む。

請求項１３に記載のレーザビーム走査装置は、請求項５〜１２のいずれかに記載の発明において、前記電気機械変換素子は、圧電素子であることを特徴とするので、動作精度が高く、作動音を低くでき、更にコンパクトな駆動手段を提供できる。

本発明によれば、比較的簡素且つ低コストでありながら、例えば高画質な画像を形成できる画像形成装置を実現できるレーザビーム走査装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図を用いて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。図１は、画像形成装置に組み込まれると好適な、本実施の形態にかかるレーザビーム走査装置の走査光学系を示す平面図であるが、一部は簡略化して図示している。図１において、感光面体９０の面に沿った上下方向を主走査方向とし、紙面垂直方向を副走査方向とする。レーザ光源１、レーザ光源１から出射される光束の発散角を変更するコリメートレンズ１０、レーザ光を副走査方向に集光させるための円柱面状レンズ２０が光軸上に配置され、その光軸上に反射面が位置するようにポリゴンミラー６０が配置されている。更にポリゴンミラー６０とその結像面である感光体面９０との間の光軸上に、レーザ光を感光体面９０上に集光させるための走査レンズ系としてｆθレンズ７０及び第２の円柱面状レンズ（長尺レンズともいう）８０が配置されている。本実施の形態において、走査レンズ系中における主に副走査方向の屈折力を担う面を有するレンズである長尺レンズ８０は、図２に示すように、角柱状の部材における対向する側面を、内側に彫り込むようにして略円弧状の光学面を形成している。即ち、長尺レンズ８０の光学面は、光軸から外周部に向かうにしたがって副走査方向の屈折力が連続的に増加又は減少するように形成されており、それ以外の側面形状は矩形状に残しているが、例えばｆθレンズ７０のように全体的に弓形としてもよい。

図２は、図１に示すレーザビーム走査装置の主要部の概略斜視図である。図２において、ハウジングＨに壁Ｗ１，Ｗ２、Ｗ３が形成されている。対向する壁Ｗ２，Ｗ３を連結するようにしてガイド軸ＧＳが、長尺レンズ８０の光軸方向（主走査方向及び副走査方向に交差する方向）延在している。

不図示のモータにより回転駆動されるポリゴンミラー６０は、６つの（３つ以上であれば、これに限られない）反射面６０ａを有しており、また磁気パターンが形成された円盤６０ｂを同軸に取り付けている。円盤６０ｂの磁気パターンに対向して、ポリゴンミラー６０の回転位置を検出する磁気検出器５２が配置されている。検出手段としての磁気検出器５２の出力信号は、駆動回路５０Ａに入力されるようになっている。

一方、長尺レンズ８０は、レンズホルダＨＤに固着され保持されている。可動部材となるレンズホルダＨＤは、ガイド部材であるガイド軸ＧＳに係合する係合部ＨＤａと、駆動力を受ける連結部ＨＤｂとを有している。

連結部ＨＤｂは駆動軸ＤＳと接するＶ溝を設けてあり、それとの間に駆動軸ＤＳを挟むようにして板ばねＳＧが取り付けられている。連結部ＨＤｂと板ばねＳＧとの間には、駆動部材である駆動軸ＤＳがガイド軸ＧＳに平行に配置され、板ばねＳＧの付勢力で適度に押圧されている。駆動軸ＤＳの一端は自由端であり、その他端は、電気機械変換素子である圧電アクチュエータＰＺに連結されている。圧電アクチュエータＰＺは、固定部Ｂｈを有し、壁Ｗ１に接着などにより固定されている。

ハウジングＨ上には、レンズホルダＨＤの移動量を磁気的に（又は光学的に）検出するエンコーダＥＮ（長尺レンズ８０の位置を検出する検出器であり、例えばガイド軸ＧＳに磁気情報を配置し、係合部ＨＤａに読み取りヘッドなどでも良い）が配置され、そこから長尺レンズ８０の位置に関する信号を受けた駆動回路５０Ａが、圧電アクチュエータＰＺを駆動制御するために、配線を介して電圧を印加するようになっている。圧電アクチュエータＰＺと、駆動軸ＤＳと、連結部ＨＤｂと、板ばねＳＧとで駆動手段を構成する。

圧電アクチュエータＰＺは、ＰＺＴ(ジルコン・チタン酸鉛)などで形成された圧電セラミックスを積層してなる。圧電セラミックスは、その結晶格子内の正電荷の重心と負電荷の重心とが一致しておらず、それ自体分極していて、その分極方向に電圧を印加すると伸びる性質を有している。しかし、圧電セラミックスのこの方向への歪みは微小であり、この歪み量により被駆動部材を駆動することは困難であるため、図３に示すように、複数の圧電セラミックスＰＥを積み重ねてその間に電極Ｃを並列接続した構造の積層型圧電アクチュエータＰＺが実用可能なものとして提供されている。本実施の形態では、この積層型圧電アクチュエータＰＺを駆動源として用いている。

次に、この長尺レンズ８０の駆動方法について説明する。一般に、積層型圧電アクチュエータＰＺは、電圧印加時の変位量は小さいが、発生力は大でその応答性も鋭い。したがって、図４（ａ）に示すように立ち上がりが鋭く立ち下がりがゆっくりとした略鋸歯状波形のパルス電圧を印加すると、圧電アクチュエータＰＺは、パルスの立ち上がり時に急激に伸び、立ち下がり時にそれよりもゆっくりと縮む。したがって、圧電アクチュエータＰＺの伸長時には、その衝撃力で駆動軸ＤＳが図２の手前側（壁Ｗ３のある側）へ押し出されるが、長尺レンズ８０を保持したレンズホルダＨＤの連結部ＨＤｂと板ばねＳＧは、その慣性により、駆動軸ＤＳと一緒には移動せず、駆動軸ＤＳとの間で滑りを生じてその位置に留まる（わずかに移動する場合もある）。一方、パルスの立ち下がり時には立ち上がり時に比較して駆動軸ＤＳがゆっくりと戻るので、連結部ＨＤｂと板ばねＳＧが駆動軸ＤＳに対して滑らずに、駆動軸ＤＳと一体的に図２の奥側（壁Ｗ１，Ｗ２のある側）へ移動する。即ち、周波数が数百から数万ヘルツに設定されたパルスを印加することにより、レンズホルダＨＤを所望の速度で連続的に移動させることができる。尚、以上より明らかであるが、図４（ｂ）に示すように電圧の立ち上がりがゆっくりで、立ち下がりが鋭いパルスを印加すれば、レンズホルダＨＤを逆の方向へ移動させることができる。特に、ガイド軸ＧＳがまっすぐであれば、レンズホルダＨＤは光軸方向に精度良く移動することとなり、ガイド軸ＧＳを設けない場合と比較すると、長尺レンズ８０のティルトやシフトを抑えることができる。長尺レンズ８０がティルトすると、レーザビームを所望の径に絞ることができなくなったり、所望の走査位置に集光させることができなくなったり、走査線が湾曲したりする恐れがある。一方、長尺レンズ８０がシフトすると、所望の走査位置に集光させることができなくなったり、走査線が湾曲したりする恐れがある。本実施の形態によれば、かかる不具合を効果的に抑制できる。

本実施の形態のレーザビーム走査装置の動作を説明すると、レーザ光源１からのレーザビームは、コリメートレンズ１０により平行光にされ、円柱面状レンズ２０によって副走査方向に集光され、回転するポリゴンミラー６０の反射面近傍に結像され、そこから反射したレーザ光を感光体面９０上に主走査方向に走査させる。

この場合、ポリゴンミラー６０の各反射面は、刻々にその反射位置及び反射角度を変えるので、ポリゴンミラー６０の回転と共に光路長が変化するため、走査レンズ系としてのｆθレンズ７０及び長尺レンズ８０を通過して感光体面９０へ集光されるスポット光は、ポリゴンミラー６０の回転角度に応じた歪曲収差を有することとなる。

このような不都合を解消するために、本実施の形態では、図１に示すように、ポリゴンミラー６０の回転位置（角度）をセンサ５２で検出し、その回転位置信号と、エンコーダＥＮからの信号を入力した駆動回路５０Ａにより、ポリゴンミラー６０に同期させて圧電アクチュエータＰＺを駆動し、レンズホルダＨＤごと長尺レンズ８０を適切な光軸方向位置へと平行移動させるようにしているので、感光体面９０へ集光されるスポット光の結像位置の変化を補正することができる。このとき、長尺レンズ８０の移動速度は一定でも良いが、感光体面９０における結像位置の変化の大きさに応じて、それを適切に補正するように可変であると好ましい。又、エンコーダＥＮからの信号に基づき圧電アクチュエータＰＺをサーボ制御することが望ましい。

但し、ポリゴンミラー６０の回転方向において先行する反射面を用いてレーザ光束が主走査方向に走査され終わった後、次の反射面がレーザ光束を走査開始する前に、長尺レンズ８０を元の位置に復帰させる必要があるが、ポリゴンミラー６０が一定速で回転している場合には、走査時の移動速度より速い速度で長尺レンズ８０を復帰させる必要がある。そこで、本実施の形態においては、ポリゴンミラー６０が反射したレーザ光束が前記感光体面上に走査されている場合、それ以外の場合とで移動速度を異ならせ、より具体的には主走査方向の走査が終わった後、迅速に長尺レンズ８０を待機位置まで復帰させるよう、圧電アクチュエータＰＺを制御している。尚、待機位置に、長尺レンズ８０又はレンズホルダＨＤが当接するストッパ（不図示）を設ければ、かかるストッパに係止されるまで長尺レンズ８０を復帰させれば良く、従って移動速度が遅くなりがちなサーボ制御は不要となるという利点がある。

尚、長尺レンズ８０の駆動ストロークが不足する場合、或いは高速画像形成を行うような場合は、走査光学系の副走査倍率を高くすることで、長尺レンズ８０の単位ストローク当たりの結像位置の変化の補正効果を高めることができ、それにより発熱や騒音を抑えることができる。一方、超高画質画像を形成するような場合には、走査光学系の副走査倍率を低くすることで、長尺レンズ８０による結像位置の変化の補正における分解能をあげることにより、高精度な結像位置の変化の補正を実現できる。

走査光学系において副走査の像面位置を走査領域（画像形成領域）の両端で略等しくする光学設計ができれば、ポリゴンミラー６０の一面が通過する間に、長尺レンズ８０を往復動作させることで結像位置の変化の補正を実現でき、その場合には、主走査が終わった時点で長尺レンズ８０は待機位置に復帰しており、次の主走査まで移動させる必要がないという利点がある。

ここで、副走査の結像変化の位置を走査領域の両端で略等しくするとは、ポリゴンミラー６０の回転により光路長が変化し、走査開始時の光線位置と、走査終了時の光線位置で副走査方向の像面位置が異なったとしても、補正が必要な程度に結像位置の変化が大きくならないようにするという意味である。尚、走査領域の両端以外の結像位置の変化の補正は、長尺レンズ８０の駆動で行えるので、その場合の補正量は考慮しなくて良い。これにより走査光学系の自由度が増大し、例えば長尺レンズ８０の湾曲を減らすなど、製造容易性を高めることができる。

更に、本実施の形態の変形例によれば、同様な駆動手段を用いて、ポリゴンミラー６０の回転に同期して、壁Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３ごと長尺レンズ８０を光軸直交方向（図２で上下方向）に駆動することができる。製造誤差或いはゴースト対策などのために、走査レンズ系或いはその一部が副走査方向にシフトしている場合があるが、本変形例によれば主走査方向における結像位置の変化を補正することができる。特に、カラー化のために複数の走査光学系を同時に使用したり、高速化のために複数の光源を設けるような場合、走査光学系と光源との配置関係が副走査方向にシフトする場合があるが、互いに固定した状態ではそのシフト量を適切に調整することは困難である。これに対し、同様の駆動手段を用いて、長尺レンズ８０を光軸直交方向に駆動することで、副走査方向のシフト量を精度良く制御可能となる。

更に、本実施の形態の変形例によれば、同様な駆動手段を用いて、ポリゴンミラー６０の回転に同期して、コリメートレンズ１０を光軸方向に駆動することができ、それにより主走査方向における結像位置の変化を補正することができる。

図５は、別な変形例にかかる駆動手段の概略構成図である。図５において、圧電アクチュエータＰＺは、遮蔽部材Ｓにより遮蔽されている。遮蔽部材Ｓは、吸気口ＩＮと排気口ＯＴとを有しており、吸気口ＩＮにはモータＦＭにより駆動されるファンＦが配置されている。

又、圧電アクチュエータＰＺを一端側で巻回するようにしてヒートパイプＨＰが設けられている。ヒートパイプＨＰの他端は、遮蔽部材Ｓの外側でペルチェ素子ＰＥＬに接触している。

圧電アクチュエータＰＺは駆動により発熱するが、本変形例によれば、圧電アクチュエータＰＺから生じた熱や塵埃は、遮蔽部材Ｓにより遮蔽され、例えばレーザ光源１やｆθレンズ７０（図１）に熱による悪影響を与えないようになっている。更に、吸気口ＩＮに設けられたファンＦを、モータＦＭにより駆動することで、吸気口ＩＮから取り入れた空気により、圧電アクチュエータＰＺを強制空冷することができる。遮蔽部材Ｓの内部で熱せられた空気は、排気口ＯＴより外部へ排出されるが、レーザ光源１やｆθレンズ７０から離れた位置に排出することが望ましい。尚、ポリゴンミラー６０駆動用のモータ（不図示）を一緒に遮蔽するとより好ましい。

又、ヒートパイプＨＰの内部の冷媒は、圧電アクチュエータＰＺ近傍でそれから加熱されると、ヒートパイプＨＰ内を通ってペルチェ素子ＰＥＬ側へと移動する。ペルチェ素子ＰＥＬによって冷却された冷媒は、再びヒートパイプＨＰ内を圧電アクチュエータＰＺ側へと移動し、そこで再加熱される。このサイクルによって、圧電アクチュエータＰＺの冷却ができる。圧電アクチュエータＰＺを支持する固定部Ｂｈを、ペルチェ素子ＰＥＬより直接冷却しても良い。尚、ファンＦと、ヒートパイプＨＰ、ペルチェ素子ＰＥＬが冷却手段を構成するが、これらは少なくとも１つが設けられていれば足り、又ポリゴンミラー６０駆動用のモータ（不図示）を一緒に冷却するとより好ましい。

長尺レンズ８０は、温度変化に対する屈折力変化が小さいガラス素材やプラスチック素材で形成すると望ましい。又、レンズホルダＨＤの素材は、その熱伝導性を考慮して選定すると好ましい。

図６は、本実施の形態の別な変形例にかかる駆動手段の分解斜視図である。図６において、長尺レンズ８０を支持したレンズホルダＨＤの一端に形成された孔ＨＤａは、不図示のハウジングに形成された軸支持部（ガイド部材ともいう）ＢＲのピンに結合され、副走査方向に平行な枢軸Ｐ１回りに枢動可能となるように支持されている。レンズホルダＨＤの他端には、長尺レンズ８０の延在する方向に延びた長孔ＨＤｃが形成されている。

レンズホルダＨＤと別部材からなるブロック状の連結部ＨＤｂは、長孔ＨＤｃに係合するピンＨＤｄを有している。長孔ＨＤｃに係合した状態で、ピンＨＤｄの先端には抜け止めＨＤｅが取り付けられ、ピンＨＤｄが長孔ＨＤｃから抜け出ることを防止するようになっている。

連結部ＨＤｂは駆動軸ＤＳと接するＶ溝を設けてあり、それとの間に駆動軸ＤＳを挟むようにして板ばねＳＧが取り付けられている。連結部ＨＤｂと板ばねＳＧとの間には、駆動部材である駆動軸ＤＳが配置され、板ばねＳＧの付勢力で適度に押圧されている。駆動軸ＤＳの一端は自由端であり、その他端は、電気機械変換素子である圧電アクチュエータＰＺに連結されている。圧電アクチュエータＰＺは、固定部Ｂｈを有し、不図示のハウジングに接着などにより固定されている。それ以外の構成については、図２に示す実施の形態と同様であるので説明を省略する。

本変形例においては、上述した実施の形態と同様に、圧電アクチュエータＰＺの駆動によって連結部ＨＤｂが前後に移動し、それによりレンズホルダＨＤと共に長尺レンズ８０が枢軸Ｐ１回りに枢動し、それによりポリゴンミラー６０（図２）の回転位置に応じて長尺レンズ８０の位置を変更し、感光面体９０（図２）上の最適な位置にレーザ光を結像させることができるようになっている。尚、枢軸Ｐ１は、長尺レンズ８０を貫通していても良い。

図７は、本実施の形態の更に別な変形例にかかる駆動手段の分解斜視図である。図７において、長尺レンズ８０を支持したレンズホルダＨＤは、一対のアームＡＭを有し、アームＡＭの下端はそれぞれ、不図示のハウジングに形成された軸支持部（ガイド部材ともいう）ＢＲに対してピン結合され、主走査方向に平行な軸Ｐ２回りに枢動可能となるように支持されている。一方のアームＡＭには、その延在方向に延びた長孔ＨＤｃが形成されている。

レンズホルダＨＤと別部材からなるブロック状の連結部ＨＤｂは、長孔ＨＤｃに係合するピンＨＤｄを有している。本変形例では、ピンＨＤｄに抜け止めを設けていないが、図６と同様な抜け止めを設けても良い。

連結部ＨＤｂは駆動軸ＤＳと接するＶ溝を設けてあり、それとの間に駆動軸ＤＳを挟むようにして板ばねＳＧが取り付けられている。連結部ＨＤｂと板ばねＳＧとの間には、駆動部材である駆動軸ＤＳが配置され、板ばねＳＧの付勢力で適度に押圧されている。駆動軸ＤＳの一端は自由端であり、その他端は、電気機械変換素子である圧電アクチュエータＰＺに連結されている。圧電アクチュエータＰＺは、固定部Ｂｈを有し、不図示のハウジングに接着などにより固定されている。それ以外の構成については、図２に示す実施の形態と同様であるので説明を省略する。

本変形例においては、上述した実施の形態と同様に、圧電アクチュエータＰＺの駆動によって連結部ＨＤｂが前後に移動し、それによりレンズホルダＨＤと共に長尺レンズ８０が枢軸Ｐ２回りに枢動し、それによりポリゴンミラー６０（図２）の回転位置に応じて長尺レンズ８０の位置を変更し、感光面体９０（図２）上の最適な位置にレーザ光を結像させることができるようになっている。

図８は、本実施の形態の更に別な変形例にかかる駆動手段の斜視図である。図８において、長尺レンズ８０の光学面は、光軸から外周部に向かうにしたがって副走査方向の屈折力が連続的に増加又は減少するように形成されている。不図示のハウジングに対向して壁Ｗ１，Ｗ２が形成されている。壁Ｗ１，Ｗ２を連結するようにしてガイド軸ＧＳが、主走査方向に延在している。

可動部材となるレンズホルダＨＤは、ガイド部材であるガイド軸ＧＳが貫通係合する２つの係合孔ＨＤａ、ＨＤａを有し、且つ駆動力を受ける連結部ＨＤｂを有している。

連結部ＨＤｂは駆動軸ＤＳと接するＶ溝を設けてあり、それとの間に駆動軸ＤＳを挟むようにして板ばねＳＧが取り付けられている。連結部ＨＤｂと板ばねＳＧとの間には、駆動部材である駆動軸ＤＳが配置され、板ばねＳＧの付勢力で適度に押圧されている。駆動軸ＤＳの一端は自由端であり、その他端は、電気機械変換素子である圧電アクチュエータＰＺに連結されている。圧電アクチュエータＰＺは、固定部Ｂｈを有し、壁Ｗ１に接着などにより固定されている。それ以外の構成については、図２に示す実施の形態と同様であるので説明を省略する。

本変形例においては、上述した実施の形態と同様に、圧電アクチュエータＰＺの駆動によって連結部ＨＤｂとレンズホルダＨＤとが前後に移動し、それと共に長尺レンズ８０が主走査方向（光軸と副走査方向とに直交する軸に平行な方向）に移動し、それによりポリゴンミラー６０（図２）の回転位置に応じて、レーザ光が通過する長尺レンズ８０の光学面の位置を変更し、感光面体９０（図２）上の最適な位置にレーザ光を結像させることができるようになっている。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。図６〜８の構成は、図１の同様な構成に代えて設けても良く、あるは図１の構成加えて設けることもできる。

本実施の形態にかかるレーザビーム走査装置の走査光学系を示す平面図である。 図１に示すレーザビーム走査装置の主要部の概略斜視図である。 複数の圧電セラミックスＰＥを積み重ねてその間に電極Ｃを並列接続した構造の積層型圧電アクチュエータＰＺを示す斜視図である。 圧電アクチュエータＰＺに印加される電圧パルスの波形を示す図である。 別な変形例にかかる駆動手段の概略構成図である。 別な変形例にかかる駆動手段の分解斜視図である。 別な変形例にかかる駆動手段の分解斜視図である。 別な変形例にかかる駆動手段の斜視図である。

符号の説明

１０ コリメートレンズ
２０ 円柱面状レンズ
６０ ポリゴンミラー
７０ ｆθレンズ
８０ 長尺レンズ
９０ 感光体面
Ｂｈ 固定部
Ｃ 電極
ＤＳ 駆動軸
ＥＮ エンコーダ
Ｆ ファン
ＦＭ モータ
ＧＳ ガイド軸
ＨＤ レンズホルダ
ＨＤａ 係合部又は孔
ＨＤｂ 連結部
ＨＰ ヒートパイプ
ＩＮ 吸気口
ＯＴ 排気口
ＰＥＬ ペルチェ素子
ＰＥ 圧電セラミックス
ＰＺ 圧電アクチュエータ
Ｓ 遮蔽部材
ＳＧ 板ばね
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３ 壁

Claims (13)

1. レーザ光源と、該レーザ光源からのレーザ光を感光体面上に主走査方向に走査させるポリゴンミラーと、前記レーザ光源及び前記ポリゴンミラー間に配置されレーザ光を副走査方向に集光させる円柱面状レンズと、前記ポリゴンミラー及び前記感光体面間に配置されレーザ光を前記感光体面上に集光させる走査レンズ系とを有し、前記ポリゴンミラーに対して前記走査レンズ系の光軸方向の斜め又は垂直方向からレーザ光が入射するレーザビーム走査装置において、
   前記走査レンズ系中における主に副走査方向の屈折力を担う面を有するレンズを、前記ポリゴンミラーの回転に同期して移動させることにより、レーザ光の副走査方向の焦点距離を変化させる駆動手段を有することを特徴とするレーザビーム走査装置。
2. 前記駆動手段は、前記走査レンズ系中における主に副走査方向の屈折力を担う面を有するレンズを、光軸方向に平行移動させることを特徴とする請求項１に記載のレーザビーム走査装置。
3. 前記駆動手段は、前記走査レンズ系中における主に副走査方向の屈折力を担う面を有するレンズを、副走査方向に平行な軸回りに回転させることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザビーム走査装置。
4. 前記走査レンズ系中における主に副走査方向の屈折力を担う面を有するレンズは、光軸から外周部に向かうにしたがって副走査方向の屈折力が連続的に増加又は減少し、
   前記駆動手段は、前記走査レンズ系中における主に副走査方向の屈折力を担う面を有するレンズを、光軸と副走査方向とに直交する軸に平行な方向に移動させることにより、レーザ光の副走査方向の焦点距離を変化させることを特徴とする請求項１に記載のレーザビーム走査装置。
5. 前記駆動手段は、電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子の一端に固定された駆動部材と、前記走査レンズ系中における主に副走査方向の屈折力を担う面を有するレンズに連結され且つ前記駆動部材上に移動可能に保持された可動部材と、を有し、前記電気機械変換素子を、伸び方向と縮み方向とで速度を変えて繰り返し伸縮させることで、前記可動部材を移動させるようになっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のレーザビーム走査装置。
6. 前記ポリゴンミラーの回転位置を検出する検出手段を有し、前記検出手段が検出した前記ポリゴンミラーの回転位置に応じて、前記走査レンズ系中における主に副走査方向の屈折力を担う面を有するレンズを移動させることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のレーザビーム走査装置。
7. 前記走査レンズ系中における主に副走査方向の屈折力を担う面を有するレンズは複数設けられ、前記駆動手段は、複数の前記走査レンズ系中における主に副走査方向の屈折力を担う面を有するレンズを独立して移動させることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のレーザビーム走査装置。
8. 前記レーザビーム走査装置はカラー画像形成装置に用いられることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のレーザビーム走査装置。
9. 前記走査レンズ系中における主に副走査方向の屈折力を担う面を有するレンズをガイドするガイド部材を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のレーザビーム走査装置。
10. 前記走査レンズ系中における主に副走査方向の屈折力を担う面を有するレンズの位置を検出する検出器を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のレーザビーム走査装置。
11. 前記電気機械変換素子を冷却する冷却手段を有することを特徴とする請求項５〜１０のいずれかに記載のレーザビーム走査装置。
12. 前記電気機械変換素子を遮蔽する遮蔽部材を有することを特徴とする請求項５〜１１のいずれかに記載のレーザビーム走査装置。
13. 前記電気機械変換素子は、圧電素子であることを特徴とする請求項５〜１２のいずれかに記載のレーザビーム走査装置。
    
    
    
    

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