JP2006194973A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 被走査面を走査する光ビームの光源として複数の発光部が光源面に二次元的に配列された光源を備えた光走査装置において、光源面の傾きにより被走査面を走査する各ビーム径が不均一になって被走査面に形成される画像に画質低下が生じることを防止する。
【解決手段】 光走査装置では、コリメータレンズ２２が、複数の発光部が光源面に二次元的に配列されたレーザ光源から出射されるレーザビームの光軸に対する傾きが第１チルト方向Ｔ１及び第２チルト方向Ｔ２に沿ってそれぞれ独立に調整可能とされている。これにより、レーザ光源の光源面の傾きに応じてコリメータレンズ２２のレーザビームの光軸に対する傾き調整すれば、結像光学系を介して被走査面上に投影される複数本のレーザビームＬＢの被走査面上における焦点方向に沿った位置差を均一化できるので、被走査面に形成される画像に濃度むらが発生することを効果的に防止できる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置に用いられる光走査装置に係り、特に複数の発光部が２次元的に配列され各発光部から光ビームを出射する光源部を用い、被走査面上を複数本の光ビームで同時に走査して情報を記録する光走査装置に関する。

レーザプリンタ、デジタル複合機等の光走査装置を用いた画像形成装置としては、近年、画像形成速度の高速化、画像の高画質化による高解像度化に伴い複数本の光ビームを偏向して、複数本の光ビームを同時に感光体の被走査面に走査するものが開発されており、このような画像形成装置に搭載される光走査装置の光源として、例えば、複数の発光部が一次元的（直線的）に配列されたマルチビーム光源が使用されている。その代表的なものとして、アレイ化が容易な面発光レーザＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）が多く使用されるようになってきている。このＶＣＳＥＬは一般的に数本〜数１０本の発光部を１チップに備えており、所要数の発光部を備えたＶＣＳＥＬを光走査装置におけるレーザ光源として用いることにより、画像形成に対する高速化、高画質化が実現可能になる（例えば、特許文献１参照）。

具体的には、光走査装置では、ＶＣＳＥＬをレーザ光源として使用することにより、ポリゴンミラーの回転数を１本のビームを発光するＬＤを使用する場合と比較して、１／ｎ（ｎは２以上の整数）になり、これに伴ってレーザビームが感光体上を走査（主走査）する速度も低下することから、画像クロックの周波数も低下させることが可能となる。この結果、従来の光走査装置では、ポリゴンミラーの回転数が高すぎたりビデオクロックが高すぎて実現不可能であった、高解像度（例えば２４００ｄｐｉ）や高画像形成速度（例えば１００枚／分）などにも容易に対応することができるようになった。

しかし、ＶＣＳＥＬを用いた光走査装置では、感光体を走査するビーム本数の増加に伴って新たな問題点が発生してきている。すなわち、ＶＣＳＥＬでは、レーザビームを出射する発光部の増加に従って面中心部に配置された発光部から外周部に配置された発光部までの距離の増加する。このため、ＶＣＳＥＬの外周部に配置された発光部から出射されたレーザビームについては、光走査装置の光学系（走査光学系）の光軸からの距離が長くなり、ＶＣＳＥＬの傾き誤差による感光体の被走査面上のビーム径不揃い（フォーカス位置ずれ）が発生してしまう。このような複数本のレーザビーム間でのビーム径差は、被走査面上においては単位面積あたりの露光エネルギーの集中度から現像濃度ムラを生じさせ、画質劣化の原因となってしまう。

光走査装置において、例えば、ＶＣＳＥＬから出射されるレーザビームの本数を３２本、被走査面に形成される画像の解像度を１２００ｄｐｉとした場合を考えみると、３２本のレーザビーム間の走査ピッチＰＳは以下の（１）式に示されるものとなる。

ＰＳ＝２５．４／１２００×３２＝０．６７７ｍｍ・・・（１）
この場合において、例えば、図１１に示されるように３２本の各レーザビームのフォーカス位置がずれていたとすると、各レーザビームごとに感光体上のビーム径が異なるものとなり、その結果、図１２に示されるように、感光体上に形成された画像（静電潜像）に０．６７７ｍｍのピッチ（＝ＰＳ）で周期的に濃淡が発生してしまう。このようにレーザビームごとにフォーカス位置に差が発生してしまうと、画像に濃淡が生じ、さらには１番目のビームと３２番目のビームは画像上隣接したビームとなってしまうため太いビーム径のレーザビーム同士は画像における主走査方向に沿った一部分に集中すると共に、細いビーム径のレーザビーム同士は画像における主走査方向に沿った他の一部分に集中する現象が生じ、走査ピッチＰＳ（この場合は０．６７７ｍｍ）の周期で濃度むらが発生してしまう。

図９（Ａ）は、ＶＣＳＥＬにおける光源面の傾きが生じたときの被走査面上における各レーザビームの結像状態を説明するための図である。

図９（Ａ）に示されるように、ＶＣＳＥＬの光源面１００が光学系（ノミナル学系）１０１の光軸ＡＸに対して傾くと各レーザビームが像を結ぶ結像面１０２が被走査面１０４に対して傾くことにより、各レーザビームにはフォーカス位置のずれが生じて被走査面１０４上におけるビーム径が不揃いとなる。このように、２次元配列された複数の発光部をもつＶＣＳＥＬを使用する光走査装置では、高画質を得るために、従来から行われてきた三軸方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ方向）の光学調整に加え、ＶＣＳＥＬの光源面１００の傾きによる結像特性の劣化を考慮する必要がある。

図９（Ｂ）は、ＶＣＳＥＬにおける光源面に傾きが生じている場合の結像レンズの傾きと結像面との関係を説明するための図である。図９（Ｂ）に示されるように、ＶＣＳＥＬの光源面１００に傾きが生じている場合には、この光源面１００の傾きに応じて光軸に対して結像光学系１０６の少なくとも一部を構成する結像レンズを傾けると、物点からレンズまでの距離が変化し、像点の位置も変化する。この変化の割合は結像光学系の倍率によってきまる。このように、結像レンズを傾けることで、光源面の傾きによる結像面の傾きを補正できる。

図９（Ｃ）は光走査装置における光学系を模式的に示した図である。図９（Ｃ）に示されるように、光源（ＶＣＳＥＬ）の光源面１００から出射された複数本のレーザビームは、コリメータレンズ１０８によりそれぞれ略平行なレーザビームとされたのち、複数枚のレンズで構成される結像光学系１０６により被走査面に結像される。レーザビームの光路上に配置された結像光学系１０６における任意のレンズを傾けることにより結像面１０２の傾きを変化させられるが、結像光学系１０６におけるレンズ群は一般にレンズ径が小さく、光軸中心の回転対称面で構成されるコリメータレンズの傾きを調整すれば、結像面１０６の調整がより容易になる。

上記のような光走査装置におけるコリメータレンズを調整する技術としては、例えば、特許文献２に開示されている光源装置によるものが知られている。この特許文献２に開示された光源装置を図１０に基づいて説明する。

図１０に示されるように、特許文献２の光源装置では、半導体レーザ１１０がほぼ中央に貫通する嵌合孔を有する保持部材１１２に嵌着されており、半導体レーザ１１０は保持部材１１２に固定されるプリント基板１１４と電気的に接続されている。また光源装置では、コリメータレンズ１１８と保持部材１１２との間に隙間が形成されている。

上記のように構成された光源装置では、コリメータレンズ１１８を光軸と直行する二軸方向（Ｘ方向及びＹ方向）にそれぞれ移動させて半導体レーザ１１０の光軸合わせを行い、さらに光軸方向（Ｚ方向)に移動させて焦点合わせを行った後、保持部材１１２とコリメータレンズ１１８の間に形成される隙間に紫外線硬化型の接着剤１１６を充填し、これに紫外線を照射することにより、接着剤１１６を硬化してコリメータレンズ１１８を保持部材１１２に固定する。
特開平０５−２９４００５号公報 特開平０８−７２３００号公報

しかしながら、上述したように、コリメータレンズを三軸方向に沿って位置調整することにより、光ビームによる被走査位置の位置ずれを調整する従来の方法では、複数の発光部が光源面に二次元的に配列された光源の傾きに起因し、光源から出射される複数本の光ビームの被走査面上における焦点方向に沿った位置差が生じ、これにより、被走査面を走査する各ビーム径が不均一になることを効果的に改善できない。

本発明の目的は、上記事実を考慮して、被走査面を走査する光ビームの光源として複数の発光部が光源面に二次元的に配列された光源を備えた光走査装置において、光源面の傾きにより被走査面を走査する各ビーム径が不均一になって画像画質低下が生じることを効果的に防止できる光走査装置を提供することある。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る光走査装置は、複数の発光部が光源面に二次元的に配列された光源と、該光源における複数の発光部からそれぞれ出射される複数本の光ビームの光路上に配置され複数本の光ビームを平行光とするコリメータレンズと、を有する光走査装置であって、前記コリメータレンズは、前記光源から出射される光ビームの光軸に対する傾きが調整可能とされたことを特徴とする。

上記請求項１に係る光走査装置では、コリメータレンズが、複数の発光部が光源面に二次元的に配列された光源から出射される光ビームの光軸に対する傾きが調整可能とされたことにより、光源面の傾きに応じてコリメータレンズの光ビームの光軸に対する傾き調整すれば、結像光学系を介して被走査面上に投影される複数本の光ビームの被走査面上における焦点方向に沿った位置差を均一化できるので、被走査面に形成される画像に濃度むらが発生することを効果的に防止できる。

また本発明の請求項２に係る光走査装置は、請求項１記載の光走査装置において、前記コリメータレンズは、前記光源から出射される光ビームの光軸に対して略直交する第１の調整軸を中心とする第１のチルト方向及び、前記光軸に対して略直交し、かつ前記第１の調整軸と交差する第２の調整軸を中心とする第２のチルト方向に沿ってそれぞれ傾きが調整可能とされたことを特徴とする。

上記請求項２に係る光走査装置では、コリメータレンズが、光源から出射される光ビームの光軸に対して略直交する第１の調整軸を中心とする第１のチルト方向及び、光軸に対して略直交し、かつ第１の調整軸と交差する第２の調整軸を中心とする第２のチルト方向に沿ってそれぞれ傾きが調整可能とされたことにより、光源面の傾き方向に応じてコリメータレンズの傾きを第１のチルト方向及び第２のチルト方向の何れの方向へも調整できるので、結像光学系を介して被走査面上に投影される複数本の光ビームの被走査面上における各ビーム径が精度良く均一化されるように、コリメータレンズの傾きを容易にかつ正確に調整できる。

また請求項３に係る光走査装置は、請求項２記載の光走査装置において、前記第１の調整軸と前記第２の調整軸とは互いに直交する直交軸として構成され、前記コリメータレンズは、前記第１のチルト方向及び前記第２のチルト方向に沿ってそれぞれ独立に傾きが調整可能とされたことを特徴とする。

上記請求項３に係る光走査装置では、第１の調整軸と第２の調整軸とは互いに直交する直交軸として構成され、コリメータレンズが第１のチルト方向及び第２のチルト方向に沿ってそれぞれ独立に傾きが調整可能とされたことにより、第１のチルト方向及び第２のチルト方向をそれぞれ主走査方向及び副走査方向に対応する方向として設定できると共に、コリメータレンズの傾き調整を、主走査方向に沿った画像の濃度むらを消失又は軽減するようにも、副走査方向に沿った画像の濃度むらを消失又は軽減するようにも独立して行える。

本発明の請求項４に係る光走査装置は、請求項２又は３記載の光走査装置において、前記コリメータレンズから出射される複数の光ビームの光路上に配置され、該複数本の光ビームを被走査面上に投影する結像光学系を有し、前記コリメータレンズは、前記結像光学系により被走査面上に投影される複数本の光ビームの該被走査面上における焦点方向に沿った位置差が均一化されて各ビーム径が略一定のサイズとなるように、前記第１のチルト方向及び前記第２のチルト方向に沿ってそれぞれ傾きが調整されることを特徴とする。

上記請求項４に係る光走査装置では、コリメータレンズが、結像光学系により被走査面上に投影される複数本の光ビームの被走査面上における焦点方向に沿った位置差が均一化されて各ビーム径が略一定のサイズとなるように、第１のチルト方向及び第２のチルト方向に沿ってそれぞれ傾きが調整されることにより、被走査面上における各ビーム径が主走査方向及び副走査方向に沿って周期的に変化（増減）することを防止できるので、被走査面に形成される画像に周走査方向及び副走査方向に沿って周期的な濃度むらが発生することを効果的に防止できる。

本発明の請求項５に係る光走査装置は、請求項２乃至４の何れか１項記載の光走査装置において、前記第１のチルト方向及び前記第２のチルト方向に沿った前記コリメータレンズの傾きをそれぞれ調整するための光学調整機構を有することを特徴とする。

上記請求項５に係る光走査装置では、第１のチルト方向及び第２のチルト方向に沿ったコリメータレンズの傾きをそれぞれ調整するための光学調整機構を有することにより、コリメータレンズの第１のチルト方向及び第２のチルト方向に沿った傾き調整を容易に行うことができる。

本発明の請求項６に係る光走査装置は、請求項５記載の光走査装置において、前記コリメータレンズを保持するレンズホルダと、前記レンズホルダにより保持された前記コリメータレンズを前記光源から出射される光ビームの光路上に支持するホルダ支持部材とを有し、前記光学調整機構には、前記レンズホルダを前記第２の調整軸と平行な第１のアライメント方向に沿って前記ホルダ支持部材側へ付勢する付勢部材と、前記付勢部材により前記ホルダ支持部材上へ付勢された前記レンズホルダと前記ホルダ支持部材との間に介在して、前記レンズホルダにおける前記コリメータレンズの光軸方向一端部と前記ホルダ支持部材とのクリアランスを調整し、前記第１のチルト方向に沿った傾きを変化させる第１の傾き調整部と、前記第１の傾き調整部を介して前記ホルダ支持部材上へ押圧された前記レンズホルダの前記第２のチルト方向に沿った傾きを変化させる第２の傾き調整部と、が設けられたことを特徴とする。

上記請求項６に係る光走査装置では、第１の傾き調整部が、付勢部材により前記ホルダ支持部材上へ付勢されたレンズホルダとホルダ支持部材との間に介在して、レンズホルダにおける前記コリメータレンズの光軸方向一端部とホルダ支持部材とのクリアランスを調整し、レンズホルダの第１のアライメント方向に沿った位置を変化させると共に、第１のチルト方向に沿った傾きを変化させることにより、コリメータレンズの第１のアライメント方向に沿った位置及び第１のチルト方向に沿った傾きをそれぞれ精度良く調整できる。

また請求項６に係る光走査装置では、第２の傾き調整部が、第１の傾き調整部を介してホルダ支持部材上へ押圧されたレンズホルダの第２のチルト方向に沿った傾きを変化させることにより、コリメータレンズの第１のチルト方向に沿った傾きに影響を与えることなく、コリメータレンズの第２のチルト方向に沿った傾きを精度良く調整できる。

本発明の請求項７に係る光走査装置は、請求項６記載の光走査装置において、前記光学調整機構は、前記第１の傾き調整部を介して前記ホルダ支持部材上へ押圧された前記レンズホルダの前記光軸方向に沿った位置を変化させるフォーカス調整機構を備えたことを特徴とする。

上記請求項７に係る光走査装置では、光学調整機構が、第１の傾き調整部を介してホルダ支持部材上へ押圧された前記レンズホルダの前記光軸方向に沿った位置を変化させるフォーカス調整機構を備えたことにより、コリメータレンズの第１のチルト方向に沿った傾きに影響を与えることなく、コリメータレンズのフォーカス調整を精度良く行うことができる。

本発明の請求項８に係る光走査装置は、請求項３乃至７の何れか１項記載の光走査装置において、前記第１の調整軸と前記第２の調整軸とは、前記コリメータレンズの主点乃至主点近傍で直交することを特徴とする。

上記請求項８に係る光走査装置では、第１の調整軸と第２の調整軸とがコリメータレンズの主点乃至その主点近傍で直交することにより、コリメータレンズの第１のチルト方向及び第２のチルト方向に沿った傾き調整による光軸アライメント(光軸に直交する２軸方向)への影響及びフォーカス差算出時のフォーカス位置自体のずれを最小限にすることができ、コリメータレンズの第１のチルト方向及び第２のチルト方向に沿った傾き調整を独立で行うと共に、容易にかつ正確に調整を行うことができる。

本発明の請求項９に係る光走査装置は、請求項６乃至８の何れか１項記載の光走査装置において、前記第１の傾き調整部を介して前記ホルダ支持部材上へ押圧された前記レンズホルダを前記第１のアライメント方向及び前記光軸方向と直交する第２のアライメント方向へ位置調整可能とするアライメント調整手段を有することを特徴とすることを特徴とする。

上記請求項９に係る光走査装置では、アライメント調整手段が、第１の傾き調整部を介してホルダ支持部材上へ押圧されたレンズホルダを第２のアライメント方向へ位置調整可能とすることにより、コリメータレンズの第１のチルト方向に沿った傾きに影響を与えることなく、コリメータレンズのアライメント方向への位置調整（アライメント調整）を精度良く行うことができる。

本発明の請求項１０に係る光走査装置は、請求項６乃至９の何れか１項記載の光走査装置において、前記光源、前記レンズホルダ及び前記光学調整機構を、それぞれ前記ホルダ支持部材により一体的に支持された単一の光源ユニットとして構成したことを特徴とする。

上記請求項１０に係る光走査装置では、光源、レンズホルダ及び光学調整機構を、それぞれホルダ支持部材により一体的に支持された単一の光源ユニットとして構成したことにより、光源とレンズホルダ（コリメータレンズ）を第１のアライメント方向及び第２のアライメント方向へ一体で移動させ、コリメータレンズの光軸に対するアライメント調整を行うことできるので、光源から出射される各光ビームの主光線を被走査面上の理想位置に容易に位置調整することができる。

すなわち、光源の光源面の傾きによるビーム径の不均一をコリメータレンズの傾きを変化させて調整（補正）する場合、誤差の発生原因となる光源面とは異なる位置で光学的な補償調整を実施するため、補償調整を実施することにより新たな誤差が発生する。

従って、コリメータレンズを単独で傾き調整した場合には、被走査面における光ビームの集束状態は補正されるが、主光線の位置が理想状態からずれた状態となってしまうが、請求項１０に係る光走査装置では、光源、レンズホルダ及び光学調整機構がそれぞれホルダ支持部材により一体的に支持された単一の光源ユニットとして構成されているので、コリメータレンズの傾き調整を行っても主光線の位置ずれが生じない。

以上説明したように本発明の光走査装置によれば、被走査面を走査する光ビームの光源として複数の発光部が光源面に二次元的に配列された光源を備えた光走査装置において、光源面の傾きにより被走査面を走査する各ビーム径が不均一になって被走査面に形成される画像に画質低下が生じることを効果的に防止できる。

以下、本発明の実施形態に係る光走査装置について図面を参照して説明する。

図１には、本発明の実施形態に係る光走査装置１０の全体構成が示されている。この光走査装置１０は、ドラム状の感光体１２を画像信号により変調されたレーザー光ＬＢにより走査し、この感光体１２に静電潜像を形成するためのものであり、電子写真プロセスにより画像形成が行われるレーザープリンター、複写機等の画像形成装置へ適用される。

光走査装置１０は外殻部としてケーシング１４を備えており、このケーシング１４の幅方向（矢印Ｗ方向）に沿った一端側の側壁部には、レーザ制御基板１６が配設されている。レーザ制御基板１６上にはレーザ光源１８（図２（Ｃ）参照）が実装されている。ここで、レーザ光源１８は、その光源面２０に複数の発光部が二次元的に配列された、所謂ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）として構成されている。光走査装置１０では、レーザ光源１８から出射された複数本のレーザビームＬＢがコリメータレンズ２２に入射する。コリメータレンズ２２は、レーザ光源１８から入射したレーザビームＬＢを平行ビームとし、このレーザビームＬＢをアパーチャ２４へ出射する。アパーチャ２４は、レーザビームＬＢの断面形状を整形してレーザビームＬＢのビーム径を所定サイズとしてシリンドリカルレンズ２６へ出射する。シリンドリカルレンズ２６は、レーザビームＬＢをポリゴンミラー２８の反射面近傍に主走査対応方向に長い線状のビームスポットとなるように結像する。

光走査装置１０では、ポリゴンミラー２８の回転により偏向されたレーザビームＬＢが、２枚１組のFθレンズ３０により等角速度から等速度で走査するレーザビームに変換された後、第１シリンドリカルミラー３２、折り返しミラー３４、第２シリンドリカルミラー３６によりそれぞれ反射され、図示せぬ防塵ガラス（ウインド）を透過して感光体１２を走査（主走査）する。

図２には、本実施形態に係る光走査装置におけるコリメータレンズの支持・調整機構が示されている。支持・調整機構４０には、コリメータレンズ２２を保持するレンズホルダ４２及びレンズホルダ４２により保持されたコリメータレンズをレーザ光源１８から出射されるレーザビームＬＢの光路上に支持するブラケット４４が設けられている。レンズホルダ４２は全体として略円筒状に形成されており、このレンズホルダ４２内には、軸方向に沿った中央部付近にコリメータレンズ２２が配置されている。またブラケット４４は、その上面部分がコリメータレンズ２２を位置決めするための平面である基準面４６とされている。

レンズホルダ４２の下端部には、光軸方向に沿ってアパーチャ２４側の一端側に径方向外側へそれぞれ延出する一対のサイドステー部４８が設けられており、この一対のサイドステー部４８には、その下面部分からブラケット４４側へ突出する位置決め突起５０がそれぞれ設けられている。またレンズホルダ４２の下端部には、他端側に光軸方向に沿って光源側へ延出するリアステー部５２が設けられている。このリアステー部５２の先端側には、その厚さ方向へ貫通するねじ穴５４が穿設されており、このねじ穴５４内には、ロッド状に形成された調整ねじ５６が捩じ込まれている。

ここで、位置決め突起５０及び調整ねじ５６の先端部は、それぞれ円錐状乃至半球状とされており、ブラケット４４の基準面４６に対して略点接触状態で接している。また調整ねじ５６はねじ穴５４内への捩じ込み量を調整可能とされており、ねじ穴５４内への捩じ込み量に応じてリアステー部５２からのブラケット４４側への突出長が変化する。

但し、レンズホルダ４２が支持・調整機構４０へ組み付ける際には、調整ねじ５６は、リアステー部５２からの突出長が所定の基準長となるようにねじ穴５４内への捩じ込み量が予め調整（初期調整）されている。また一対の位置決め突起５０も、サイドステー部４８からの突出長が精度良く所定の基準長となるようにサイドステー部４８に組み付けられている。

図２（Ｂ）に示されるように、レンズホルダ４２には、その上端部における光軸方向戦端側及び後端側にそれぞれ径方向に沿って外周面から内周面へ貫通するピン受穴５８が穿設されている。また支持・調整機構４０には、レンズホルダ４２の上側に支持される一対の付勢ロッド６０が設けられており、付勢ロッド６０の先端部は略円錐状に形成されている。

支持・調整機構４０は、付勢ロッド６０を第１アライメント方向（図２（Ａ）の矢印Ｙ方向）に沿ってレンズホルダ４２側へ付勢する付勢部材（図示省略）を備えており、この付勢部材からの付勢力により付勢ロッド６０は、常にレンズホルダ４２側へ付勢される。ここで、第１アライメント方向は基準面４６に対する法線方向と一致しており、基準面４６は、レーザ光源１８から出射されるレーザビームＬＢの光軸と十分に小さい誤差範囲内で平行な平面になっている。

一対の付勢ロッド６０は、その先端部をレンズホルダ４２における一対のピン受穴５８内へそれぞれ挿入してレンズホルダ４２をブラケット４４側へ付勢している。これにより、レンズホルダ４２の位置決め突起５０及び調整ねじ５６は、それぞれブラケット４４の基準面４６に圧接した状態に保持される。このとき、レンズホルダ４２における一対の位置決め突起５０のサイドステー部４８からの突出長及びリアステー部５２からの突出長がそれぞれ所定の基準長に調整されているので、レンズホルダ４２により保持されたコリメータレンズ２２は、第１アライメント方向に沿って基準面４６に対応する基準位置に一定の誤差範囲内で位置決めされる。

また支持・調整機構４０では、調整ねじ５６を回転させてリアステー部５２からの突出長を変化させれば、リアステー部５２と基準面４６とのクリアランスを変化（増減）させ、図３（Ａ）に示されるように、レンズホルダ４２をコリメータレンズ２２と共に所定の第１チルト方向（矢印Ｔ１方向）に沿って傾き調整することが可能になる。

ここで、第１チルト方向は、レーザ光源１８から出射されるレーザビームＬＢの光軸に対して略直交し、かつ基準面４６の法線軸に対しても直交する第１調整軸Ｓ１を中心とする傾き方向（回転方向）である。この第１基準軸Ｓ１は、可能な限りコリメータレンズ２２の主点ＰＰに近接した位置を通過することが好ましい。

すなわち、第１基準軸Ｓ１からコリメータレンズ２２の主点ＰＰまでの距離が短くなるほど、コリメータレンズ２２に対する第１チルト方向に沿った傾き調整を行った際にも、コリメータレンズ２２を他の方向への回転を小さくでき、第１チルト方向への傾き調整が、他の方向への光学調整に影響を与えることを抑制できるからである。

特に、図６に示されるように、レンズホルダ４２における一対の位置決め突起５０及び調整ねじ５６の設置位置を、第１調整軸Ｓ１がコリメータレンズ２２の主点ＰＰを通過するように設計すれば、コリメータレンズ２２に対する第１チルト方向に沿った傾き調整を行った場合にも、コリメータレンズ２２を他の方向へ回転させることなく、第１チルト方向へのみ傾き調整することが可能になる。この場合、第１調整軸Ｓ１及び後述する第２調整軸Ｓ２は、主点ＰＰで互いに直交する直交軸として構成される。

なお、レンズホルダ４２のリアステー部５２に調整ねじ５６を配設する代わりに、例えば、図４に示されるように、ブラケット４４に一端が基準面４６へ開口するねじ穴６２を形成し、このねじ穴６２に捩じ込まれた調整ねじ５６の先端部をリアステー部５２へ圧接させ、この調整ねじ５６を回転することより、コリメータレンズ２２の第１チルト方向に沿った傾き調整を行っても良く、また調整ねじ５６を用いない他の傾き調整構造によりコリメータレンズ２２の第１チルト方向に沿った傾き調整を行っても良い。

光走査装置１０では、図５に示されるように、レーザ光源１８が実装されたレーザ制御基板１６、コリメータレンズ２２を保持したレンズホルダ４２、ブラケット４４が一体化された光源ユニット６４として構成されており、この光源ユニット６４が２本の連結ねじ６６によりケーシング１４の側壁部１５に締結固定されている。ブラケット４４には、基準面４６の一端部から第１アライメント方向に沿って上方へ延出する連結プレート部６８が形成されており、この連結プレート部６８の中央部分には、レーザビームＬＢを通過させるための開口部７０が穿設されている。また連結プレート部６８には、第２アライメント方向（矢印Ｙ方向）に沿って開口部７０の外側に一対のボス部７２が設けられており、このボス部７２には、第１アライメント方向へ貫通するねじ穴が形成されている。

光源ユニット６４では、レーザ制御基板１６を挿通した一対の固定ねじ７４の先端側がボス部７２のねじ穴に捩じ込まれることにより、レーザ制御基板１６がブラケット４４の連結プレート部６８に締結固定されている。これにより、ブラケット４４及びレーザ制御基板１６は、第１アライメント方向及び第２アライメント方向に沿って常に一体となって移動する。

またブラケット４４には、連結プレート部６８の下側に第２アライメント方向に沿ってそれぞれ外側へ延出する一対の連結ステー部７６が設けられており、この連結ステー部７６にもボス部７８が設けられ、このボス部７８には第１アライメント方向へ貫通するねじ穴が形成されている。

一方、側壁部１５は、一対のボス部７８にそれぞれ対応する部位にそれぞれ挿通穴が穿設されており、この挿通穴の内径はボス部７８のねじ穴内へ捩じ込まれる連結ねじ６６の外径よりよ若干大径とされている。ボス部７８のねじ穴内には連結ねじ６６が捩じ込まれ、この連結ねじ６６の先端側は側壁部１５の挿通穴を挿通し、側壁部１５からの突出部分には皿付きナット（図示省略）が捩じ込まれる。このとき、連結ねじ６６を十分な締結トルクで締め込む前の状態では、連結ねじ６６の外径よりも側壁部１５に穿設された挿通穴の内径が大きいことから、光源ユニット６４は、側壁部１５の挿通穴の範囲で第１アライメント方向及び第２アライメント方向へ位置調整可能になり、位置調整が完了した後、連結ねじ６６を所定の締結トルクで締め込むことにより、光源ユニット６４は側壁部１５に締結固定される。

支持・調整機構４０には、図２（Ｂ）及び（Ｄ）に示されるように、レンズホルダ４２の上側に一対の付勢ロッド６０をそれぞれ第１アライメント方向に沿ってスライド可能に保持する可動支持部材８０が設けられている。可動支持部材８０は、基準面４６に対する法線軸である第２調整軸Ｓ２を中心とする回転方向へ位置調整とされると共に、レーザ光源１８から出射されるレーザビームＬＢの光軸方向と略一致するフォーカス方向（矢印Ｚ方向）へ位置調整可能とされている。ここで、可動支持部材８０は、その回転中心である第２調整軸Ｓ２が付勢ロッド６０の軸心ＳＰと平行とされると共に、コリメータレンズ２２の主点ＰＰを通過するようにケーシング１４により支持されている。

支持・調整機構４０では、可動支持部材８０を第２調整軸Ｓ２を中心として回転させると、この可動支持部材８０と一体となって一対の付勢ロッド６０も第２調整軸Ｓ２を中心として回転する。これにより、レンズホルダ４２は、一対の付勢ロッド６０により基準面４６上へ押圧されつつ、第２調整軸Ｓ２を中心とする第２チルト方向（図３（Ｂ）の矢印Ｔ２方向）に沿った傾きが変化する。

なお、第２調整軸Ｓ２は、必ずしもコリメータレンズ２２の主点ＰＰを通過する必要はないが、第１調整軸Ｓ１の場合と同様な理由により、可能な限り主点ＰＰに近接した位置を通過することが望ましい。また可動支持部材８０は、装置組立て時に第２調整軸Ｓ２を中心とする回転方向に沿った位置が所定の基準位置となるように初期調整されている。これにより、レンズホルダ４２により保持されたコリメータレンズ２２は、その光軸が一定の誤差範囲内で第２チルト方向に沿ってレーザ光源１８から出射されるレーザビームＬＢの光軸と平行となるような初期位置に位置決めされる。

次に、上記のように構成された光走査装置１０における光学調整方法の手順及び光走査装置１０による作用について説明する。

光走査装置１０では、コリメータレンズ２２等に対する光学調整時に、感光体１２に換えてビームモニター装置（図示省略）が設置される。このビームモニター装置は、レーザ光源１８から出射されて光走査装置１０における光学系を介して被走査面に入射する複数本のレーザビームＬＢをモニターし、各レーザビームＬＢの被走査面上におけるビーム径及び主走査方向及び副走査方向における位置を作業者へ出力する。

先ず、光学調整を行う作業者は、ビームモニター装置により測定された全てのレーザビームＬＢの副走査方向に沿ったビーム径が所要の目標値の範囲内に入っていれば、コリメータレンズ２２に対する第１チルト方向に沿った傾き調整を行うことなく、コリメータレンズ２２に対する第２チルト方向に傾き調整を開始する。また作業者は、何れかのレーザビームＬＢの副走査方向に沿ったビーム径が所要の目標値から外れている場合には、モニター装置によるモニター結果を見ながら、レーザビームＬＢのビーム径の変動パターン等に対応する方向へ調整ねじ５６を回転させ、図３（Ａ）に示されるように、コリメータレンズ２２に対する第１チルト方向に沿った傾き調整を行う。これにより、各レーザビームＬＢのフォーカス方向に沿って位置差が均一化され、レーザビームＬＢの副走査方向に沿ったビーム径差を減少して目標値に入れることができる。

次いで、作業者は、ビームモニター装置により測定された全てのレーザビームＬＢの主走査方向に沿ったビーム径差が所要の目標値の範囲内に入っていれば、コリメータレンズ２２に対する第２チルト方向に沿った傾き調整を行うことなく、コリメータレンズ２２に対するフォーカス方向に沿った位置調整を開始する。また作業者は、何れかのレーザビームＬＢの主走査方向に沿ったビーム径差が所要の目標値から外れている場合には、モニター装置によるモニター結果を見ながら、レーザビームＬＢのビーム径の変動パターン等に対応する方向へ可動支持部材８０を回転させ、図３（Ｂ）に示されるように、コリメータレンズ２２に対する第２チルト方向に沿った傾き調整を行う。これにより、各レーザビームＬＢのフォーカス方向に沿った位置差が均一化され、レーザビームＬＢの主走査方向に沿ったビーム径差を減少して目標値に入れることができる。

このとき、一対の付勢ロッド６０によりレンズホルダ４２が基準面４６に押圧された状態のままで、コリメータレンズ２２の第２チルト方向に沿った傾き調整が行われるので、コリメータレンズ２２の第１チルト方向に沿った傾きを変化させることなく、コリメータレンズ２２の第２チルト方向に沿った傾き調整を行うことができる。更に、第２チルト方向の傾き中心（回転中心）である第２調整軸Ｓ２がコリメータレンズ２２の主点を通過していることにより、コリメータレンズ２２に対する第１チルト方向に沿った傾き調整により得られたフォーカス位置差の関係をほとんど崩すことなく、すなわち副走査走査方向に沿ったビーム径差を拡大することなく、第２チルト方向に沿ったコリメータレンズ２２の傾き調整を行うことができる。

以上のような手順で、コリメータレンズ２２に対する第１チルト方向及び第２チルト方向に沿った傾き調整が行われるが、この傾き調整は、例えば、図７に示されるような、発光部が８行×４列となった３２ビームのレーザ光源１８を使用した場合には、前述したように第１チルト方向の傾き調整が画像上の副走査方向、第２チルト方向の傾き調整が画像上の主走査方向に対応するものとなる。むろん、レーザ光源１８における発光部の配置等に応じて、第２チルト方向の傾き調整を画像上の主走査方向、第２チルト方向の傾き調整を画像上の副走査方向に対応するものとしても良い。

次いで、作業者は、ビームモニター装置により測定された全てのレーザビームＬＢの主走査方向に沿ったビーム径自体が所要の目標値の範囲内に入っていれば、コリメータレンズ２２に対するフォーカス方向に沿った位置き調整（フォーカス調整）を行うことなく、コリメータレンズ２２に対する第１アライメント方向及び第２アライメント方向に沿ったアライメント調整を開始する。また作業者は、何れかのレーザビームＬＢの主走査方向に沿ったビーム径が所要の目標値から外れている場合には、モニター装置によるモニター結果を見ながら、図８（Ａ）に示されるように、可動支持部材８０と共にコリメータレンズ２２をフォーカス方向（矢印Ｚ方向）に沿って移動させることにより、被走査面上におけるレーザビームＬＢのビーム径を拡大又は縮小してコリメータレンズ２２に対するフォーカス調整を行う。これにより、各レーザビームＬＢの被走査面上におけるビーム径を所要の目標値の範囲内に入れることができる。

また本実施形態の光走査装置１０では、コリメータレンズ２２に対して第１チルト方向及び第２チルト方向の２方向についての傾き調整を行っているが、コストダウンや要求される画質から一方のチルト方向に沿った傾き調整だけで済ませたい場合もある。そのような場合には画像の見え方によって調整方向を決定すればよい。例えば、図７に示されるような８行×４列のＶＣＳＥＬをレーザ光源１８として用い、副走査方向に沿って８ビームが配列されているときには、既に説明したように濃度むらピッチは０．６７７ｍｍになるが、主走査方向（４ビーム）が配列された方向にフォーカス差が発生していたとすると、２５．４／１２００×４＝０．０８５ｍｍピッチとなる。人間の目に見えやすい濃度むらのピッチは、概ね０．５〜２ｍｍであることが知られている。この点を考慮すると、副走査方向にフォーカス差がある（０．６７７ｍｍピッチ）よりは主走査方向にフォーカス差がある（０．０８５ｍｍピッチ）のほうが視覚的には良いことがわかり、そのためこの場合は第１チルト方向に沿った傾き調整を優先して行えば、第２チルト方向に沿った傾き調整を行わないことによる影響（画質低下）を最小限にできる。

最後に、作業者は、ビームモニター装置により測定されたレーザビームＬＢの主走査方向及び副走査方向に沿った投影位置が所定の目標位置にあれば、コリメータレンズ２２に対する第１アライメント方向及び第２アライメント方向に沿ったアライメント調整を行うことなく光学調整を終了させる。また作業者は、レーザビームＬＢの主走査方向及び副走査方向に沿った投影位置が所定の目標位置にない場合には、ブラケット４４（光源ユニット６４）をケーシング１４の側壁部１５に連結した一対の連結ねじ６６を緩め、光源ユニット６４を第１アライメント方向及び第２アライメント方向に沿って移動させ、レーザビームＬＢの主走査方向及び副走査方向に沿った投影位置を目標位置へ位置調整した後、一対の連結ねじ６６を所定の締結トルクが発生するまで捩じ込み、光源ユニット６４を側壁部１５へ締結固定する。

上記のように、レーザ光源１８が実装されたレーザ制御基板１６、コリメータレンズ２２を保持したレンズホルダ４２、ブラケット４４が一体化された光源ユニット６４をアライメント調整することより、レーザ光源１８及びコリメータレンズ２２の位置関係を変化させることなく、レーザビームＬＢの被走査面上における投影位置を主走査方向及び副走査方向に沿ってそれぞれ位置調整できるので、レーザビームＬＢに新たなビーム径差及びビーム径変化を生じさせることなく、レーザビームＬＢのアライメント調整を簡単に行うことができる。

以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置１０によれば、コリメータレンズ２２が、複数の発光部が光源面に二次元的に配列されたレーザ光源１８から出射されるレーザビームＬＢの光軸に対する傾きが第１チルト方向及び第２チルト方向に沿ってそれぞれ独立に調整可能とされたことにより、レーザ光源１８の光源面２０の傾きに応じてコリメータレンズ２２のレーザビームＬＢの光軸に対する傾き調整すれば、結像光学系を介して被走査面上に投影される複数本のレーザビームＬＢの被走査面上における焦点方向に沿った位置差を均一化できるので、被走査面に形成される画像に濃度むらが発生することを効果的に防止できる。

本発明の実施形態に係る光走査装置の概略構成を示す斜視図である。 図１に示される光走査装置におけるコリメータレンズの支持・調整機構を示す斜視図、側面断面図、側面図及び平面図である。 コリメータレンズに対するチルト方向に沿った傾き調整を説明するための側面図及び平面図である。 コリメータレンズの支持・調整機構における第１チルト方向に沿った傾きを調整するための構造の他の例を示す側面断面図である。 図１に示される光走査装置における光源ユニットを示す斜視図である コリメータレンズの第１チルト方向に沿った傾きの中心である第１調整軸をコリメータレンズの主点に設定した例を示す側面断面図である。 図１に示される光走査装置に適用されるレーザ光源の発光部の配列を示す模式図である。 コリメータレンズに対するフォーカス方向及びアライメント方向に沿った位置調整を説明するための側面図及び平面図である。 ＶＣＳＥＬにおける光源面の傾きが生じた場合の各レーザビームの被走査面上における各レーザビームの結像状態を説明するための図である。 特許文献２に示される光源装置の構成を示す側面断面図である。 ＶＣＳＥＬから出射されるレーザビームのフォーカス位置差とビーム径との関係を示すグラフである。 ＶＣＳＥＬから出射される複数本のレーザビーム間にビーム径差が生じた場合に画像に生じる周期的な濃度むらの一例を示す説明図である。

符号の説明

１０ 光走査装置
１２ 感光体（被走査面）
１８ レーザ光源（光源）
２０ 光源面
２２ コリメータレンズ
４０ 支持・調整機構
４２ レンズホルダ
４４ ブラケット
４６ 基準面
６０ 付勢ロッド
６２ ピン受穴
６４ 光源ユニット
８０ 可動支持部材

Claims (10)

1. 複数の発光部が光源面に二次元的に配列された光源と、該光源における複数の発光部からそれぞれ出射される複数本の光ビームの光路上に配置され複数本の光ビームを平行光とするコリメータレンズと、を有する光走査装置であって、
   前記コリメータレンズは、前記光源から出射される光ビームの光軸に対する傾きが調整可能とされたことを特徴とする光走査装置。
2. 前記コリメータレンズは、前記光源から出射される光ビームの光軸に対して略直交する第１の調整軸を中心とする第１のチルト方向及び、前記光軸に対して略直交し、かつ前記第１の調整軸と交差する第２の調整軸を中心とする第２のチルト方向に沿ってそれぞれ傾きが調整可能とされたことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
3. 前記第１の調整軸と前記第２の調整軸とは互いに直交する直交軸として構成され、
   前記コリメータレンズは、前記第１のチルト方向及び前記第２のチルト方向に沿ってそれぞれ独立に傾きが調整可能とされたことを特徴とする請求項２記載の光走査装置。
4. 前記コリメータレンズから出射される複数の光ビームの光路上に配置され、該複数本の光ビームを被走査面上に投影する結像光学系を有し、
   前記コリメータレンズは、前記結像光学系により被走査面上に投影される複数本の光ビームの該被走査面上における焦点方向に沿った位置差が均一化されて各ビーム径が略一定のサイズとなるように、前記第１のチルト方向及び前記第２のチルト方向に沿ってそれぞれ傾きが調整されることを特徴とする請求項２又は３記載の光走査装置。
5. 前記第１のチルト方向及び前記第２のチルト方向に沿った前記コリメータレンズの傾きをそれぞれ調整するための光学調整機構を有することを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項記載の光走査装置。
6. 前記コリメータレンズを保持するレンズホルダと、前記レンズホルダにより保持された前記コリメータレンズを前記光源から出射される光ビームの光路上に支持するホルダ支持部材とを有し、
   前記光学調整機構には、前記レンズホルダを前記第２の調整軸と平行な第１のアライメント方向に沿って前記ホルダ支持部材側へ付勢する付勢部材と、前記付勢部材により前記ホルダ支持部材上へ付勢された前記レンズホルダと前記ホルダ支持部材との間に介在して、前記レンズホルダにおける前記コリメータレンズの光軸方向一端部と前記ホルダ支持部材とのクリアランスを調整し、前記第１のチルト方向に沿った傾きを変化させる第１の傾き調整部と、前記第１の傾き調整部を介して前記ホルダ支持部材上へ押圧された前記レンズホルダの前記第２のチルト方向に沿った傾きを変化させる第２の傾き調整部と、が設けられたことを特徴とする請求項５記載の光走査装置。
7. 前記光学調整機構は、前記第１の傾き調整部を介して前記ホルダ支持部材上へ押圧された前記レンズホルダの前記光軸方向に沿った位置を変化させるフォーカス調整機構を備えたことを特徴とする請求項６記載の光走査装置。
8. 前記第１の調整軸と前記第２の調整軸とは、前記コリメータレンズの主点乃至主点近傍で互い直交することを特徴とする請求項３乃至７の何れか１項記載の光走査装置。
9. 前記第１の傾き調整部を介して前記ホルダ支持部材上へ押圧された前記レンズホルダを前記第１のアライメント方向及び前記光軸方向と直交する第２のアライメント方向へ位置調整可能とするアライメント調整手段を有することを特徴とすることを特徴とする請求項６乃至８の何れか１項記載の光走査装置。
10. 前記光源、前記レンズホルダ及び前記光学調整機構を、それぞれ前記ホルダ支持部材により一体的に支持された単一の光源ユニットとして構成したことを特徴とする請求項６乃至９の何れか１項記載の光走査装置。