JP2006350094A

JP2006350094A - 光走査装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2006350094A
Application number: JP2005177783A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Kubo; 信秋久保
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2005-06-17
Publication date: 2006-12-28

Abstract

【課題】光学素子の形状精度、位置精度等の積み上げにより発生する走査線曲がりのうねりピッチやうねりの方向に依存することなく、常に安定、高精度に走査線曲がり補正及び走査線傾き補正を実施可能とした光走査装置を実現する。
【解決手段】本発明の光走査装置は、走査線曲がり補正機構として、２枚の平板２３，２６と間隔保持部材２４，２５で構成され光学素子Ｌの副走査方向両面を挟持する形状保持手段と、該形状保持手段に設けた走査線曲がり補正手段１９を備えると共に、形状保持手段の略光軸近傍に設けた回転軸（コロ３０）を支点として、ステッピングモータ３５の駆動により形状保持手段を一体的に回転または揺動させることにより走査線傾きを補正する走査線傾き補正機構を備えたことにより、光学素子Ｌの形状精度、位置精度等の積み上げ誤差による走査線曲がりや、傾きを初期調整により高精度に補正することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、光学素子の位置や姿勢の補正機構を備えた光走査装置、及び、その光走査装置を備えた光プリンタ、光プロッタ、デジタル複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置に関する。

光源からの光束を、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、ファクシミリ等の画像形成装置に搭載されて広く知られている。

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工程として、光走査により画像の書込み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、光走査装置における主走査方向や副走査方向の走査特性に依存する。

光走査装置における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は、走査結像光学系としてｆθ特性を持つものを用いている。
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はない。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。

光走査装置における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、ベルト状やドラム状の感光体等の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。しかし、実際には光学素子やメカ部品の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。
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である。

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の曲がりという表現に含めて説明する。

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、極力このような画像の歪みが少ないに越したことはない。

モノクロ画像とは別に、マゼンタ、シアン、イエローの３色、あるいはこれにブラックを加えた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の曲がり具合や傾きが異なると、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。

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。この色ずれなどの不具合の発生を防止するために、特許文献１に開示されるように、結像光学系を構成する長尺レンズの光軸を副走査方向に挟む一方側の支持部を、長尺レンズの光軸方向に移動可能な調整ネジを用いた調整部とし、調整ネ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を補正する構成が提案されている。

特開２００２−１３１６７４号公報

しかし、特許文献１に開示されている構成（以下、従来技術と言う）では、調整対象物とな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。その理由は以下の通りである。
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、尚且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。
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を変化させる。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、各光書込装置で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がまったく異なるものになることがある。

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も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となる。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、前述の従来技術の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、従来技術の構成においては、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が採られていない。さらに従来技術の構成では、光軸方向で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。

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、光走査装置を構成する光学素子の形状精度、位置精度等の積み上げにより発生する走査線曲がりのうねりピッチやうねりの方向に依存することなく、常に安定、高精度に走査線曲がり補正及び走査線傾き補正を実施可能とした光走査装置を提供することを目的とし、さらにはその光走査装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上述の課題を課題を解決するため、本発明では以下のような技術的手段を採っている。
本発明の第１の手段は、光源と光学素子とから形成される光源ユニットと、前記光源ユニットからの光束を光学素子を通して光偏向手段に導く第一結像光学系と、前記光偏向手段によって偏向された光束を被走査面上に光スポットとして集光するとともに等速度で走査させる第二結像光学系と、前記第二結像光学系を構成する少なくとも１つの樹脂製光学素子を副走査方向に押圧して保持する走査線曲がり補正機構と、を具備する光走査装置において、前記走査線曲がり補正機構として、前記樹脂製光学素子の副走査方向両面を挟持する形状保持手段と、該形状保持手段に設けた走査線曲がり補正手段を備えるとともに、前記形状保持手段の略光軸近傍に設けた回転軸を支点として前記形状保持手段を一体的に回転または揺動させることにより走査線傾きを補正する走査線傾き補正機構を備えたことを特徴とする（請求項１）。

本発明の第２の手段は、第１の手段の光走査装置において、前記形状保持手段は、それぞれ曲げ剛性が異なる２枚の平板と、前記樹脂製光学素子の副走査方向の厚みを規制する間隔保持部材とを備え、前記樹脂製光学素子を主走査方向と副走査方向から囲むフレーム構造として前記２枚の平板と前記間隔保持部材とを締結し、前記樹脂製光学素子の副走査方向両面を挟持する構成であり、前記平板の複数箇所に前記走査線曲がり補正手段を設けたことを特徴とする（請求項２）。

本発明の第３の手段は、第２の手段の光走査装置において、前記形状保持手段は、前記樹脂製光学素子を主走査方向と副走査方向から囲むフレーム構造として構成し、前記２枚の平板のうち一方を基準平板としたとき、各部材の剛性の関係は、
間隔保持部材の曲げ剛性≧基準の平板の曲げ剛性＞他方の平板の曲げ剛性≧樹脂製光学素子の曲げ剛性
としたことを特徴とする（請求項３）。

本発明の第４の手段は、第３の手段の光走査装置において、前記２枚の平板は略同じ線膨張係数の材料で構成し、
基準平板の断面２次モーメント＞他方の平板の断面２次モーメント
としたことを特徴とする（請求項４）。

本発明の第５の手段は、第３または第４の手段の光走査装置において、前記基準の平板に当接する回転軸を設け、前記走査線傾き補正機構は、前記回転軸を支点として前記形状保持手段を一体的に回転または揺動させる駆動手段を有することを特徴とする（請求項５）。

本発明の第６の手段は、光走査装置により被走査面となる像担持体を光走査し、該光走査により形成される潜像を現像して可視化し、所望の記録画像を得る画像形成装置において、前記光走査装置として、第１乃至第５のいずれか一つの手段の光走査装置を備えたことを特徴とする（請求項６）。
また、本発明の第７の手段は、第６の手段の画像形成装置において、前記像担持体を複数備えていることを特徴とする（請求項７）。
さらに本発明の第８の手段は、第６または第７の手段の画像形成装置において、通信手段を具備し、ネットワークに接続されていることを特徴とする（請求項８）。

本発明では、光源と光学素子とから形成される光源ユニットと、前記光源ユニットからの光束を光学素子を通して光偏向手段に導く第一結像光学系と、前記光偏向手段によって偏向された光束を被走査面上に光スポットとして集光するとともに等速度で走査させる第二結像光学系と、前記第二結像光学系を構成する少なくとも１つの樹脂製光学素子を副走査方向に押圧して保持する走査線曲がり補正機構と、を具備する光走査装置において、前記走査線曲がり補正機構として、前記樹脂製光学素子の副走査方向両面を挟持する形状保持手段と、該形状保持手段に設けた走査線曲がり補正手段を備えるとともに、前記形状保持手段の略光軸近傍に設けた回転軸を支点として前記形状保持手段を一体的に回転または揺動させることにより走査線傾きを補正する走査線傾き補正機構を備えたことを特徴とするので、光走査装置を構成する光学素子の形状精度、位置精度等の積み上げ誤差による走査線曲がりや、傾きを初期調整により高精度に補正することができ、さらに２枚の平板と間隔保持部材で樹脂製結像素子を副走査方向に挟持することで初期調整時の形状を保持し、温度変動や経時変化に起因する走査線の曲がりや傾きの変動を防止することができる。

また、本発明の光走査装置は、被走査面となる像担持体を光走査し、該光走査により形成される潜像を現像して可視化し、所望の記録画像を得る画像形成装置、特に前記像担持体を複数備え、電子写真プロセスを用いたタンデム式の多色画像形成装置の光走査装置として使用することができるので、単色および多色の出力画像の高密度化、色ずれの少ない高画質化を図ることができる。さらに本発明の光走査装置を用いることにより、消費電力の低減、振動騒音の低減、かつ耐振動性の確保、熱発生の低減につながり、環境負荷の低減が可能となる。また、ネットワークに接続することにより、オンラインでカラー画像出力を得ることができる。

以下、本発明の構成、動作及び作用を、図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

本発明に係る光走査装置の走査線曲がり補正機構、走査線傾き補正機構、及び、それらの補正方法について説明をする前に、図７を用いて、本発明の光走査装置が適用される画像形成装置の構成及び動作について説明する。また、図１を用いて本発明に係る光走査装置の構成及び動作について説明する。

図７は本発明に係る光走査装置が適用される画像形成装置の一構成例を示す概略断面図である。図７に符号１で示す画像形成装置としては、フルカラー画像を形成可能な複写機またはプリンタ、あるいは、受信した画像信号に基いて、前記複写機または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等がある。尚、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含まれる。

図７に示す画像形成装置１は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色に色分解され、各色に対応する画像を形成可能であり被走査面となる複数の像担持体としての感光体ドラム１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａを水平方向に並置したタンデム構造が用いられている。画像形成装置１は、各感光体ドラム１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａに形成された可視像が、各感光体ドラム１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａに対峙しながら移動可能な転写媒体としての転写ベルト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構成されている。

ここで、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。尚、他の感光体ドラム２Ａ〜４Ａに関しても同様な構成と処理であるので、これら感光体ドラム２Ａ〜４Ａに関連する部品には、便宜上、感光体ドラム１Ａに関連する部材に付した数字の符号を付すに留め詳細な説明は省略する。

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、コロトロンまたはスコトロトンあるいはローラ等の構成を用いた帯電装置１Ｂ（図７では、ローラを用いた構成が示されている）、レーザ光源からのレーザ光を用いる光走査装置２０、現像装置１Ｄ、及び、クリーニング装置１Ｅがそれぞれ配置されている。

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（コンタクトガラス）６Ａ上に載置された図示しない原稿を読み取り装置７によって読み取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。図７において、帯電装置１Ｂは、ローラを用いた接触式が採用されているが、これに限らず、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１Ｄ〜４Ｄの配列は、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、及び、ブラックのトナーを供給できる順序で配列されている。

読み取り装置７は、原稿載置台６Ａ上に載置されている図示しない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撮像素子（例えばＣＣＤ）７Ｂ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から図示しない画像処理制御部に出力される。

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構成され、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向位置の内側に、転写装置８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄがそれぞれ配置されている。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転写紙Ｓに向けて静電吸着させる特性を有する。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１０Ａ内から繰り出された記録媒体としての転写紙Ｓが給送され、転写紙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。なお、図７に示す符号１３は、転写ベルト５に付着したトナーを除去するクリーニング装置を示している。

感光体ドラム１Ａ〜４Ａからの画像転写が終了した転写紙Ｓが移動する位置には、転写ベルト５から転写紙Ｓを分離する分離装置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がそれぞれ配置されている。
分離装置１１は、転写紙Ｓの上面から負極性のＡＣコロナ放電を行うことにより転写紙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。

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光走査装置２０を用いて書込み光１Ｃ〜４Ｃにより各感光体ドラム１Ａ〜４Ａ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転写紙Ｓに対して転写装置８Ａ〜８Ｄを介して静電転写される。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転写紙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、定着装置１４の加熱ローラと加圧ローラにより未定着画像中のトナーが転写紙Ｓに定着されて図示しない排紙トレイ等に排出される。

次に、図１を用いて本発明に係る光走査装置の構成及び動作について説明する。図１は本発明に係る光走査装置の一構成例を示す分解斜視図である。図１に示す光走査装置（図７の光走査装置２０）は、タンデム式の書込光学系である。図１に示す光走査装置では走査レンズ方式を採用しているが、この走査レンズ方式の他に、走査ミラー方式にも対応可能である。また、図１においては、図示の便宜上、ポリゴンミラー１０６、１０７の右側に配置された２ステーションの光学系のみを示し、これに沿って以下説明するが、図１に示すポリゴンミラー１０６、１０７を中心に図示の光学系を左右対称に構成することで４ステーションとすることができ、これを図７に示す画像形成装置１に用いることができる。

図１に示すように、副走査方向（図１において上下方向）に所定の距離を離して、光源としての２個の半導体レーザユニット１０１、１０２が配置されている。上側の半導体レーザユニット１０１から出射されるビームは途中の折り返しミラー１０３で下側の半導体レーザユニット１０２から出射されるビームと同一方向に曲げられ、それぞれシリンダレンズ１０４、１０５に入射し、副走査方向に所定距離離れた上下２段のポリゴンミラー１０６、１０７の反射面近傍に線状に集光する。

ポリゴンミラー１０６、１０７で偏向されたビームはそれぞれ、副走査方向に所定距離離れた第１の走査レンズ１０８、１０９でビーム整形され、更に、第２の走査レンズ１１０、１１５でｆθ特性と所定のビームスポット径にビーム整形されて、それぞれ感光体１１４、１１８の感光体面上を走査する。
上記ポリゴンミラー１０６、１０７で偏向されたビームはそれぞれ、第１の走査レンズ１０８、１０９を通過した後は別経路を通り、２個の異なる感光体１１４、１１８上に導かれる。

上側のビーム、すなわち上側の第１の走査レンズ１０８を透過したビームは、折り返しミラー１１１によって９０°上方向に向けられ、更に、折り返しミラー１１２によって９０°曲げられてから、長尺プラスチックレンズ（第２の走査レンズ１１０）に入射した後、更に、折り返しミラー１１３によって鉛直方向に曲げられて感光体１１４上を走査する。
また、下側のビームすなわち下側の第１の走査レンズ１０９を透過したビームは、途中折り返しミラーに入射することなく、長尺プラスチックレンズ（第２の走査レンズ１１５）に入射した後、２枚の折り返しミラー１１６、１１７によって光路を曲げられて、所定のドラム間ピッチの感光体１１８上を走査する。

ここで走査光学系は、コストダウンの要求からプラスチックレンズを採用することが必須となってきている。特にタンデム式の書込ユニットにおいては、各ステーション毎に１セットの光学素子が必要とされるので部品点数が４倍となり、プラスチック化によるコストダウン効果は非常に大きなものとなる。
しかし、長尺のプラスチック光学素子は、成形条件や残留応力などによって長手方向、特に走査面と直交方向に反りが発生しやすい。その反り量は数十ミクロンとなり、型の違いによってその量、方向ともばらつくことがある。走査線曲がりは走査光学系全体として発生するもので、走査線曲がりの形状はうねりとなる。そのため、各ステーション間の走査線の曲がり及び／または走査線の傾きの補正（調整）を高精度に行うことが非常に困難であった。

さらに、機内温度上昇があると、初期調整を高精度に行ってもプラスチック光学素子の主走査方向、副走査方向の温度分布差が生じて反りが変化することにより、走査線の曲がり及び／または走査線の傾きが変化するという問題が発生する。
そこで、この問題を解決するために、本実施例では、光走査装置における走査線曲がり補正機構及び走査線傾き補正機構、前記２つの補正機構を一体化した形状保持手段について図２〜６を参照して説明する。まず図２〜４及び図６を用いて本実施例の走査線曲がり補正機構とその補正方法を以下に説明する。また、図２、図５を用いて本実施例の走査線傾き補正機構とその補正方法を以下に説明する。

図２は、本実施例の走査線曲がり補正機構及び走査線傾き補正機構、前記補正機構を一体化した形状保持手段を示す斜視図である。図２に示すように、チャンネル曲げ加工した下板金２３の長手方向に２箇所半抜き形状の突起部２１、２２を設け、その上に樹脂製長尺レンズＬ（図１の第２の走査レンズ１１０又は１１５）を載せ、光軸方向及び主走査方向に、ボスに突き当てることによって位置決めをする。下板金２３の両端部には樹脂製長尺レンズＬ（図１の第２の走査レンズ１１０又は１１５）の副走査方向の厚みと同等以下の厚みをもった間隔保持部材２４、２５を配置し、更に、チャンネル曲げ加工した上板金２６を間隔保持部材２４、２５とそれぞれ締結することで、樹脂製長尺レンズＬ（図１の第２の走査レンズ１１０又は１１５）を挟持して保持する。本実施例では下板金２３の板厚を上板金２６の板厚よりも大きくすることで曲げ剛性を高めている。また、上下の板金の線膨張係数を略同一にして、縦弾性係数も同じ材料で構成するが、線膨張係数が略同じであれば縦弾性係数の異なる材料でも実施可能である。
さらに、本実施例では下板金２３を基準板金として上板金２６を他方の板金とする。間隔保持部材２４、２５と前記２枚の板金の曲げ剛性の定義および大小について図３を参照して説明する。

図３は本発明の意図を分かりやすくするために単純なモデルで計算している。曲げ剛性は縦弾性係数Ｅと断面２次モーメントＩとの積（Ｅ×Ｉ）で表されるもので、縦弾性係数Ｅは材料により決まる定数であり、断面２次モーメントＩは断面形状寸法で決まるもので、図示のような矩形断面の場合は、
Ｉ＝［横（Ｂ）×高さ（ｈ）の３乗］／１２＝Ｂｈ^３／１２
で計算する。

また、板金（軟鋼）の縦弾性係数は２１０００Ｋｇ／ｍｍ^２、間隔保持部材をアルミ合金とした場合の縦弾性係数は７２００Ｋｇ／ｍｍ^２、樹脂製長尺レンズの樹脂材料の縦弾性係数は３００Ｋｇ／ｍｍ^２とする。

図３中の表は、板金の横巾を３０ｍｍ、間隔保持部材は３０ｍｍ×１３ｍｍ、樹脂製光学素子の副走査断面を５ｍｍ×１３ｍｍとした場合に、以下で説明する曲げ調整を行うのに十分かつ必要な構造体の曲げ剛性と形状保持機能を得るために必要な、最小な板厚ｔを計算で求めた結果を示したものである。
樹脂製長尺レンズＬの突き当て基準は下板金２３であり板厚ｔは２．５ｍｍ以上、上板金２６は２ｍｍであれば樹脂製超尺レンズＬの曲げ剛性を上回ることができる。

本発明では、
間隔保持部材の曲げ剛性≧基準の平板曲げ剛性＞他方の平板曲げ剛性≧樹脂製長尺レンズの曲げ剛性
としているので、調整コロの反力によって構造体自体が変形することなく、容易に樹脂製長尺レンズＬのみを曲げて初期調整を行うことができるので、調整ストロークが不足して調整できないなどの不具合も発生しない。
また、樹脂製長尺レンズＬは曲げ剛性の高い基準の平板（下板金２３）に押し当てられて保持されるので、温度変動や経時的な外部環境変化などの影響を受けることなく初期調整時の形状を保持できる。

さらに上下２枚の板金は同じ線膨張係数の材料で構成するフレーム構造となっているので、環境温度が変化しても線膨張差によるバイメタル効果で構造体自身が反るということも発生しないので、初期調整後の樹脂製長尺レンズＬの形状保持が可能となる。
また、樹脂製長尺レンズＬを剛性の高い構造体でしっかり保持できるので、振動に対しても揺らされにくいというメリットもある。
尚、図３では簡単化のために矩形断面のモデルで計算したが、薄い板厚の材料でもチャンネル曲げ等を追加することで等価な断面２次モーメント得ることができることは必然である。

図４は、本実施例の走査線曲がり補正機構の構成を示す拡大断面図である。この走査線曲がり補正機構は、図２に示す樹脂製長尺レンズＬ（図１の第２の走査レンズ１１０又は１１５）を押圧するためのものであり、図４に示すように、ブラケット２７、テーパピン２８、コロ２９とから構成される走査線曲がり補正手段１９を備えている。そして、図２に示すように、この走査線曲がり補正手段１９は、上板金２６の長手方向に計３箇所設けられている。この３箇所の走査線曲がり補正手段１９−１、１９−２、１９−３は、それぞれ図４に示すようにブラケット２７、テーパピン２８、コロ２９で構成され、コの字型に曲げたブラケット２７の底面と、上板金２６に同一形状の角穴を開けコロ２９を勘合させ、コロ２９の軸と直交する方向からブラケット２７の穴とネジ部で支持されたテーパピン２８を締め付けることで、テーパピン２８のテーパ部とコロ２９が接触し、副走査方向に、図２に示す樹脂製長尺レンズＬ（図１の第２の走査レンズ１１０又は１１５）を押圧し曲げることで走査線曲がり補正を可能とするものである。尚、図２に示されるように、走査線曲がり補正手段１９−１、１９−２、１９−３が設けられている３箇所の位置は、下板金２３の突起部２１、２２が設けられている位置の直上に位置しない、オフセットされた位置関係となるようにする。

次に図６（ａ），（ｂ）を用いて、本実施例による走査線曲がりの補正方法とその補正内容について説明する。図６（ａ），（ｂ）は、本実施例による走査線曲がり補正方法とその内容を説明するための図である。光走査装置の光学素子として用いる樹脂製長尺レンズＬは、成形条件等により反りが発生し、その大きさや方向がばらつく。本実施例では、走査線曲がり補正機構を用いて、この樹脂製長尺レンズＬの反りを矯正し、走査線曲がりの補正を行う。

具体的には、まず、図６（ａ）のａ１に示すように、樹脂製長尺レンズＬを下板金４１（図２の下板金２３に相当）に設けられた突起部４４、４５（図２の下板金２３の突起部２１、２２に相当）上にセットした場合に副走査方向に必ず段差Ｐが生じるように予め各部の大きさ等が定められている。この段差Ｐは、間隔保持部材４２、４３（図２の間隔保持部材２４、２５に相当）の高さと樹脂製長尺レンズＬとの高さの差であり、必ず樹脂製長尺レンズＬの高さが間隔保持部材４２、４３の高さより高くなるようにする。

次に図６（ａ）のａ２に示すように、上板金４６（図２の上板金２６に相当）を締結することで、樹脂製長尺レンズＬの両端部が押し下げられ、樹脂製長尺レンズＬは上に凸に曲がる。その時の走査線の形状は図６（ｂ）のｂ２に示すようになる。
ここで下板金４１に設けられた突起部４４、４５の高さや長手方向の位置を変えることで、走査線曲がりの大きさや形状を任意に変えることができる。尚、樹脂製長尺レンズＬ単体の反りが１００μｍ程度あるとすれば、１００μｍ以上の走査線曲がりが上に凸に発生するように下板金４１の突起部４４、４５の高さ位置を設定する。

次に図６（ａ）のａ３に示すように、樹脂製長尺レンズＬの走査線の両端と中央部が一直線上になるように、本実施例の走査線曲がり補正機構（図２の走査線曲がり補正手段１９−１，２，３に相当）に設けられた中央のコロ４８（図２の中央の走査線曲がり補正手段１９−１のコロ２９）を押し込む。この時、図６（ｂ）のｂ３に示すように、走査線はなだらかなＭ型に補正される。

次に図６（ａ）のａ４に示すように、本実施例の走査線曲がり補正機構（図２の走査線曲がり補正手段１９−１，２，３に相当）に設けられた左右のコロ４７、４９（図２の左右の走査線曲がり補正手段１９−２，３のコロ２９）を押し込むことで樹脂製長尺レンズＬの走査線のＭ型の形状（図６（ｂ）のｂ３）における、上に出っ張った部分を補正し、走査線が目標仕様に入るように補正する。本実施例の補正方法によれば走査線曲がり１０μｍ以下を狙うことが可能である。

次に、３個のコロ４７、４８、４９を更に下に押し込むことで、樹脂製長尺レンズＬを下に凸形状に調整できるので、折り返しミラーによる湾曲を含めて樹脂製長尺レンズＬ全体として走査線曲がりの補正をすることができる。なお、タンデム光学系に対しても同様な補正方法、手順で高精度に補正をすることが可能となる。
ここで、走査線の曲がり形状がsin波形状のものをうねりとすれば、うねりの繰り返しの数が多くなればなるほど、曲がり量の最大値は小さくても極値の数が多くなり、高精度に走査線曲がりの補正を行うことが困難となる。

本実施例では、樹脂製長尺レンズＬの押圧部と樹脂製長尺レンズＬの受け部との総和＋２（両端部の支持）をうねりの極値の数の２倍以上に設定することで、長手方向の細かいピッチで補正ができるため、光学系全体としてより高精度な補正をすることができる。
さらに、本実施例においては、樹脂製長尺レンズＬを上板金４６（図２の上板金２６に相当）と下板金４１（図２の下板金２３に相当）で挟持した状態で保持することができるため、機内温度上昇により温度分布が発生しても樹脂製長尺レンズＬの反りを抑制できるため、常に安定したスポット位置精度を維持することが可能となる。

次に図５は本実施例の走査線傾き補正機構の概略断面図である。図２、図５に示すように、本実施例の走査線傾き補正機構は、上板金２６の片端部に駆動手段としてステッピングモータ３５を取付け、モータ軸に沿うようにネジ部を形成し、断面が小判型のナット３４をネジ３３と噛み合わせる。このナット３４が、レンズホルダ３２に形成されたナット３４の回転止め部と勘合する。上板金２６、下板金２３、及び間隔保持部材２４、２５で樹脂製長尺レンズＬを一体的に囲んだフレーム構造の形状保持手段は、レンズホルダ３２のＶ溝３１に位置決めされたコロ３０（図２参照）が下板金２３の底面と接触して回転軸となり、この略光軸近傍に設けた回転軸を支点としてステッピングモータ３５が駆動することで形状保持手段を一体的に回転または揺動させ、形状保持手段と一体に樹脂製長尺レンズＬをシーソーのように揺動（γチルト）して走査線傾きの調整（補正）を行うものである。

尚、上板金２６及び下板金２３の両端部はレンズホルダ３２に締結した板バネ１７、１８により副走査方向に押圧され、補正後にその状態を保持するようになっている。また、レンズホルダ３２は別部材として図示したが、光学ハウジング（図示せず）と一体的に形成しても何ら問題ない。

以上説明したように、本実施例の光走査装置では、走査線曲がり補正機構として、樹脂製長尺レンズＬの副走査方向両面を挟持する形状保持手段と、該形状保持手段に設けた走査線曲がり補正手段１９を備えるとともに、形状保持手段の略光軸近傍に設けた回転軸（レンズホルダ３２のＶ溝３１に位置決めされたコロ３０）を支点として、ステッピングモータ３５の駆動により形状保持手段を一体的に回転または揺動させることにより走査線傾きを補正する走査線傾き補正機構を備えたことにより、樹脂製長尺レンズＬの形状精度、位置精度等の積み上げ誤差による走査線曲がりや、傾きを初期調整により高精度に補正することができ、さらに２枚の平板２３，２６と間隔保持部材２４，２５で樹脂製長尺レンズＬを副走査方向に挟持することで初期調整時の形状を保持し、温度変動や経時変化に起因する走査線の曲がりや傾きの変動を防止することができる。

また、本実施例の光走査装置は、被走査面となる像担持体（例えば感光体ドラム）を光走査し、該光走査により形成される潜像を現像して可視化し、所望の記録画像を得る画像形成装置、特に図７に示すように、感光体ドラム１Ａ〜４Ａを複数備え、電子写真プロセスを用いたタンデム式の多色画像形成装置の光走査装置２０として使用することができるので、単色および多色の出力画像の高密度化、色ずれの少ない高画質化を図ることができる。さらに本実施例の光走査装置を用いることにより、消費電力の低減、振動騒音の低減、かつ耐振動性の確保、熱発生の低減につながり、環境負荷の低減が可能となる。

さらに図７に示す構成の画像形成装置は、ＬＡＮポートや通信用モデム（または光モデム）等の通信手段を持たせることにより、ネットワークや通信回線（または光回線）に接続して使用することができ、オンラインでカラー画像出力を得ることができる。

本発明に係る光走査装置の構成例を示す分解斜視図である。本発明に係る光走査装置の走査線曲がり補正機構及び走査線傾き補正機構を示す斜視図である。本発明に係る光走査装置の走査線曲がり補正機構を構成する２枚の板金、間隔保持部材の曲げ剛性に関する設計指針を説明する図である。本発明に係る光走査装置の走査線曲がり補正機構の構成例を示す要部拡大断面図である。本発明に係る光走査装置の走査線傾き補正機構の構成例を示す要部拡大断面図である。（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る光走査装置の走査線曲がり補正方法とその内容を説明するための図である。本発明に係る光走査装置が適用される画像形成装置の構成例を示す概略断面図である。

符号の説明

１：画像形成装置
１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａ、１１４、１１８：感光体ドラム（像担持体（被走査面）
１７：板バネ
１８：板バネ
１９（１９−１，１９−２，１９−３）：走査線曲がり補正手段
２０：光走査装置
２１、４４：突起部
２２、４５：突起部
２３、４１：下板金
２４、４２：間隔保持部材
２５、４３：間隔保持部材
２６、４６：上板金
２７：ブラケット
２８：テーパピン
２９、４７、４８、４９：コロ
３０：コロ
３１：Ｖ溝
３２：レンズホルダ
３３：ネジ
３４：ナット
３５：ステッピングモータ（駆動手段）
１１０：第２の走査レンズ
１１５：第２の走査レンズ
Ｌ：樹脂製長尺レンズ

Claims

光源と光学素子とから形成される光源ユニットと、
前記光源ユニットからの光束を光学素子を通して光偏向手段に導く第一結像光学系と、
前記光偏向手段によって偏向された光束を被走査面上に光スポットとして集光するとともに等速度で走査させる第二結像光学系と、
前記第二結像光学系を構成する少なくとも１つの樹脂製光学素子を副走査方向に押圧して保持する走査線曲がり補正機構と、
を具備する光走査装置において、
前記走査線曲がり補正機構として、前記樹脂製光学素子の副走査方向両面を挟持する形状保持手段と、該形状保持手段に設けた走査線曲がり補正手段を備えるとともに、
前記形状保持手段の略光軸近傍に設けた回転軸を支点として前記形状保持手段を一体的に回転または揺動させることにより走査線傾きを補正する走査線傾き補正機構を備えた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、
前記形状保持手段は、それぞれ曲げ剛性が異なる２枚の平板と、前記樹脂製光学素子の副走査方向の厚みを規制する間隔保持部材とを備え、前記樹脂製光学素子を主走査方向と副走査方向から囲むフレーム構造として前記２枚の平板と前記間隔保持部材とを締結し、前記樹脂製光学素子の副走査方向両面を挟持する構成であり、前記平板の複数箇所に前記走査線曲がり補正手段を設けたことを特徴とする光走査装置。
請求項２記載の光走査装置において、
前記形状保持手段は、前記樹脂製光学素子を主走査方向と副走査方向から囲むフレーム構造として構成し、前記２枚の平板のうち一方を基準平板としたとき、各部材の剛性の関係は、
間隔保持部材の曲げ剛性≧基準平板の曲げ剛性＞他方の平板の曲げ剛性≧樹脂製光学素子の曲げ剛性
とした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、
前記２枚の平板は略同じ線膨張係数の材料で構成し、
基準平板の断面２次モーメント＞他方の平板の断面２次モーメント
としたことを特徴とする光走査装置。
請求項３または４記載の光走査装置において、
前記基準の平板に当接する回転軸を設け、前記走査線傾き補正機構は、前記回転軸を支点として前記形状保持手段を一体的に回転または揺動させる駆動手段を有することを特徴とする光走査装置。
光走査装置により被走査面となる像担持体を光走査し、該光走査により形成される潜像を現像して可視化し、所望の記録画像を得る画像形成装置において、
前記光走査装置として、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光走査装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
請求項６記載の画像形成装置において、
前記像担持体を複数備えていることを特徴とする画像形成装置。
請求項６または７記載の画像形成装置において、
通信手段を具備し、ネットワークに接続されていることを特徴とする画像形成装置。