JP2015121651A - 光走査装置及びそれを有する画像形成装置並びに光走査装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の発光点を有する場合に十分な副走査方向のピッチ間隔の調整ができ、副走査方向のピッチ間隔の被走査面におけるムラを小さくできる光走査装置及びそれを有する画像形成装置並びに光走査装置の製造方法を提供する。【解決手段】光走査装置で、複数の発光点を備える光源手段から出射する複数の光束を偏向する偏向手段と、結像光学素子を備え前記偏向手段により偏向された光束を被走査面に集光する結像光学系と、を有する光走査装置であって、前記結像光学素子における光線の軌跡の光軸方向周りの角度をφＲ、前記結像光学素子の光軸方向周りの角度をθＬ、とするとき、以下の式を満たすことを特徴とする。０．１≰θＬ／φＲ≰０．９【選択図】図１

Description

本発明は、光走査装置に関し、特にレーザービームプリンタやデジタル複写機などが備える画像形成装置に好適なものである。

画像形成装置が備える光走査装置では、光源からの光束を略平行な光束に変換した後、回転多面鏡等の偏向器で反射偏向し、その後レンズやミラー等の走査光学系で感光体上に移動するスポットとして結像させ、直線に沿った光走査を繰り返し行う。

近年、光走査装置において、高速化及び高精細化を実現するために、複数の発光点を有する光源を採用することで、一度に複数本の走査線を書き込むことができる構成への移行（マルチビーム化）が進んでいる。

複数の発光点を有する光源を備える光走査装置に関して、高精細化のためには、各発光点の副走査方向のピッチ間隔を被走査面内で一様にする必要がある。しかしながら、光走査装置の高速化のためにマルチビーム化すると、発光点の間隔が広がるため、組立て時の公差による影響で画像形成時の副走査方向のピッチ間隔が場所によってばらつきの影響が大きくなる。このため、画像の不良、特に発光点の個数に依存したモアレが発生してしまい、高精細化が困難となる。

そこで、特許文献１には、結像光学素子に入射する複数の光束の副走査方向の入射位置を調整して、被走査面上の副走査方向のピッチ間隔を調整する入射位置調整手段と被走査面上での照射位置を調整する照射位置調整手段を有する光学装置が開示されている。この構成においては、副走査方向の照射位置曲がり（副走査方向のピッチ間隔の湾曲成分）を光路折り曲げミラーの湾曲化で補正し、副走査方向の照射位置傾き（副走査方向のピッチ間隔の傾き成分）をトーリックレンズの光軸中心周りの回転で補正している。また、特許文献２には、光源装置の副走査方向における角度を調整する角度調整機構を有する光学装置の構成が開示されている。

特開２０１３−３７３４２号公報 特開２００１−１２５０２６号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載の光走査装置では、結像光学素子上の光線通過位置を主走査方向に一律調整することはできるが、結像光学素子上の光線通過位置の傾きの成分は調整できない。このような特許文献１や特許文献２に記載の光走査装置では、被走査面における十分な副走査方向のピッチ間隔の調整（特に湾曲成分）ができず、副走査方向のピッチ間隔の被走査面におけるムラを小さくできない。特に、高速化のために発光点の数を増やすと発光点の間隔が広がるので、副走査方向のピッチ間隔の面内のムラの影響は大きくなる。

本発明の目的は、複数の発光点を有する場合に十分な副走査方向のピッチ間隔の調整ができ、副走査方向のピッチ間隔の被走査面におけるムラを小さくできる光走査装置及びそれを有する画像形成装置並びに光走査装置の製造方法を提供することにある。

そこで、上記目的を達成するため、本発明に係る光走査装置は、複数の発光点を備える光源手段から出射する複数の光束を偏向する偏向手段と、結像光学素子を備え前記偏向手段により偏向された光束を被走査面に集光する結像光学系と、を有する光走査装置であって、前記結像光学素子における光線の軌跡の光軸方向周りの角度をφ_Ｒ、前記結像光学素子の光軸方向周りの角度をθ_Ｌ、とするとき、以下の式を満たすことを特徴とする。

０．１≦θ_Ｌ／φ_Ｒ≦０．９
また、本発明に係る画像形成装置は、上記光走査装置と、前記光走査装置で走査された光束によって感光体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、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、を有することを特徴とする。

また、本発明に係る別の画像形成装置は、上記光走査装置と、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と、を有していることを特徴とする。

また、本発明に係る光走査装置の製造方法は、複数の発光点を備える光源手段から射出される複数の光束を偏向する偏向手段と、結像光学素子を備え前記偏向手段により偏向された光束を被走査面に集光させる結像光学系と、を有する光走査装置の製造方法であって、
前記結像光学素子における光線の軌跡の光軸方向周りの角度をφ_Ｒ、前記結像光学素子の光軸方向周りの角度をθ_Ｌ、とするとき、以下の式を満たすように前記結像光学素子の位置を調整する調整工程を有することを特徴とする。

０．１≦θ_Ｌ／φ_Ｒ≦０．９

本発明によれば、複数の発光点を有する場合に十分な副走査方向のピッチ間隔の調整ができ、副走査方向のピッチ間隔の被走査面におけるムラを小さくできる。

（ａ）乃至（ｄ）は本発明の実施形態に係る光走査装置における偏向器における軸倒れの様子を示す概略図、（ｅ）（ｆ）はfθレンズの調整方法の概略図である。 本発明の第１の実施形態に係る光走査装置の主走査断面の概略図である。 第１の実施形態に係る光走査装置の副走査断面の概略図である。 （ａ）（ｂ）は入射ベクトルLを説明する概略図である。 （ａ）（ｂ）は法線ベクトルNを説明する概略図である。 （ａ）（ｂ）は第１の実施形態に係る光走査装置の副走査方向のピッチ間隔の被走査面におけるムラの設計値と実施形態を示す図である。 （ａ）（ｂ）は第１の実施形態に係る副走査方向のピッチ間隔の被走査面におけるムラの湾曲成分、傾き成分の概略図である。 （ａ）乃至（ｅ）は第１の実施形態に係る軸倒れが発生した場合の副走査方向のピッチ間隔の被走査面におけるムラを示した図である。 第１の実施形態に係る軸倒れが発生した場合のfθレンズの光線通過位置を示した図である。 近似式による近似の結果を説明する図である。 （ａ）（ｂ）は第１の実施形態に係る軸倒れが発生した場合の被走査面上における走査線を示した図である。 （ａ）（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る光走査装置の副走査方向のピッチ間隔の被走査面におけるムラの設計値と実施形態を示す図である。 （ａ）乃至（ｃ）は第２の実施形態に係る軸倒れが発生した場合の副走査方向のピッチ間隔の被走査面におけるムラを示した図である。 第２の実施形態に係る軸倒れが発生した場合のfθレンズの光線通過位置を示した図である。 （ａ）（ｂ）は第２の実施形態に係る軸倒れが発生した場合の被走査面上における走査線を示した図である。 本発明の実施形態に係る光走査装置を搭載した画像形成装置の概略図である。 本発明の実施形態に係る光走査装置を搭載したカラー画像形成装置の概略図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面は、本発明を容易に理解できるようにするために、実際とは異なる縮尺で描かれている場合がある。

《第１の実施形態》
（画像形成装置）
図１６は、本発明の実施形態に係る光走査装置を搭載した画像形成装置を示す副走査方向の要部断面図である。図１６において、符号１２０４は画像形成装置を示す。この画像形成装置１２０４には、パーソナルコンピュータ等の外部機器１２１７からコードデータＤｃが入力する。このコードデータＤｃは、装置内のプリンタコントローラ１２１１によって、画像データ（ドットデータ）Ｄｉに変換される。この画像データＤｉは、光走査装置としての光走査ユニット１２００に入力される。

そして、この光走査ユニット１２００からは、画像データＤｉに応じて変調された光ビーム１２０３が出射され、この光ビーム１２０３によって感光ドラム１２０１の感光面が主走査方向に走査される。

静電潜像担持体（感光体）たる感光ドラム１２０１は、モーター１２１５によって時計廻りに回転させられる。そして、この回転に伴って、感光ドラム１２０１の感光面が光ビーム１２０３に対して、主走査方向と直交する副走査方向に移動する。感光ドラム１２０１の上方には、感光ドラム１２０１の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ１２０２が表面に当接するように設けられている。そして、帯電ローラ１２０２によって帯電された感光ドラム１２０１の表面に、光走査ユニット１２００によって走査される光ビーム１２０３が照射されるようになっている。

先に説明したように、光ビーム１２０３は、画像データＤｉに基づいて変調されており、この光ビーム１２０３を照射することによって感光ドラム１２０１の表面に静電潜像を形成せしめる。この静電潜像は、光ビーム１２０３の照射位置よりもさらに感光ドラム１２０１の回転方向の下流側で感光ドラム１２０１に当接するように配設された現像器１２０７によってトナー像として現像される。

現像器１２０７によって現像されたトナー像は、感光ドラム１２０１の下方で、感光ドラム１２０１に対向するように配設された転写器としての転写ローラ１２０８によって被転写材たる用紙１２１２上に転写される。用紙１２１２は、感光ドラム１２０１の前方（図において右側）の用紙カセット１２０９内に収納されているが、手差しでも給紙が可能である。用紙カセット１２０９の端部には、給紙ローラ１２１０が配設されており、用紙カセット１２０９内の用紙１１２を搬送路へ送り込む。

以上、未定着トナー像を転写された用紙１２１２は、感光ドラム１２０１後方（図の左側）の定着器へと搬送される。定着器は、内部に定着ヒータ（不図示）を有する定着ローラ１２１３と、定着ローラ１２１３に圧接するように配設された加圧ローラ１２１４と、で構成される。そして、転写部から搬送されてきた用紙１２１２を、定着ローラ１２１３と加圧ローラ１２１４の圧接部にて加圧しながら加熱することにより、用紙１２１２上の未定着トナー像を定着せしめる。更に、定着ローラ１２１３の後方には排紙ローラ１２１６が配設されており、定着された用紙１２１２を画像形成装置の外に排出せしめる。

なお、図１６においては図示していないが、プリントコントローラ１２１１は、上述したデータの変換だけでなく、モーター１２１５など画像形成装置内の各部や、後述する光走査ユニット内のポリゴンモーターなどの制御を行う。

（光走査装置）
図２は、本発明の第１の実施形態に係る光走査装置の主走査断面の概略図である。また、図３は第１の実施形態に係る光走査装置の副走査断面の概略図である。以下の説明において、主走査方向（Ｙ方向）とは偏向器１１０の回転軸及び第１のｆθレンズ１１１及び第２のｆθレンズ１１２の光軸方向（Ｘ方向）に垂直な方向である。また、副走査方向（Ｚ方向）とは、偏向手段である偏向器１１０の回転軸と平行な方向である。

また、主走査断面とは、第１のｆθレンズ１１１及び第２のｆθレンズ１１２の光軸と主走査方向とを含む平面である。また、副走査断面とは、第１のｆθレンズ１１１及び第２のｆθレンズ１１２の光軸を含み主走査断面に垂直な面である。副走査方向の露光分布の作成は、主走査露光毎に、感光体を副走査方向に移動（回転）させることによって達成している。

１）入射光学系
図２で、光走査装置１００は、光源１０１、開口絞り１０２、コリメータレンズ１０３及びシリンドリカルレンズ１０５を備えている。また、光走査装置１００は、開口絞り１０６、光線分離素子１０７、アナモフィックレンズ１０８及び光量検出手段１０９を備えている。さらに光走査装置１００は、偏向器１１０、第１のｆθレンズ１１１、第２のｆθレンズ１１２、防塵手段１１４、被走査面１１５及び偏向ミラー１１６を備えている。なお、被走査面１１５は、感光体の表面であってもよい。

光源１０１は、複数の発光点を有しており、例えば端面発光型のレーザーやＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ＬＡＳＥＲ（垂直共振器面発光レーザー））等の面発光型の半導体レーザーなどが用いられる。ＶＣＳＥＬを用いた光走査装置では、従来の端面発光型の半導体レーザーでは実現が困難な数の発光点を有する光源を備えることが可能となる。

開口絞り１０２は、光源１０１より出射された光束の副走査方向の光束径を制限する。コリメータレンズ１０３は、光源１０１より出射された光束を略平行な光束（もしくは発散光束もしくは収束光束）に変換する光学素子である。光源１０１、開口絞り１０２及びコリメータレンズ１０３によって、レーザーユニット１０４が構成される。

シリンドリカルレンズ１０５は、副走査断面内のみに有限のパワー（屈折力）を有している。開口絞り１０６は、コリメータレンズ１０３から出射された光束の主走査方向の光束径を制限する。開口絞り１０６、光線分離素子１０７を通過した光源１０１からの入射光束は偏向器１１０に向かう。開口絞り１０２、コリメータレンズ１０３、シリンドリカルレンズ１０５などによって、入射光学系が構成される。

２）偏向手段
偏向手段としての偏向器１１０は、モーター等の駆動手段（不図示）により一定方向（例えば、図中Ａの方向）に一定速度で回転するポリゴンミラー（多面鏡）などで構成される。

３）結像光学系
第１のｆθレンズ１１１及び第２のｆθレンズ１１２は、主走査断面内と副走査断面内とで異なるパワーを有する結像レンズ（アナモフィックレンズ）などの結像光学素子である。第１のｆθレンズ１１１及び第２のｆθレンズ１１２により、ｆθ特性を決定する結像光学系１１３が構成される。

防塵手段１１４は、不図示のハウジング内部へのゴミ等の侵入を防ぐために設けられており、ガラス板などが用いられる。

偏向ミラー１１６は、ｆθレンズ１１１より出射した光線を副走査方向に折り返すために設けられており、反射ミラーなどが用いられる。

４）発光制御系（同期検出系）
光線分離素子１０７は、透過と反射の機能を併せ持つ光学素子であり、ハーフミラー、クサビプリズムや平行平板などが用いられる。なお、本実施形態では、光線分離素子１０７として、クサビプリズムを用いている。アナモフィックレンズ１０８は、光線分離素子１０７で反射された光束を集光する。光量検出手段１０９は、光源１０１の発光光量を検出し、フォトダイオードやＣＭＯＳセンサなどが用いられる。発光制御系としての発光制御手段１２４は、光量検知手段１０９から得られた光量の情報を基に、光源１０１の発光光量を決定し、光源手段１０１の発光タイミングを制御する（同期検出系として機能）。

（光走査装置の動作）
次に、光走査装置１００の動作について説明する。先ず、光源１０１の複数の発光点から出射した複数の光束は、それぞれ副走査方向の光束を制限する開口絞り１０２を通過し、コリメータレンズ１０３によって略平行な光束に変換される。そして、シリンドリカルレンズ１０５によって、副走査断面内で収束光束に変換される。その後、主走査方向の光束を制限する開口絞り１０６を通過し、クサビプリズム１０７により、光束の一部が反射され、残りは透過する。本実施形態では、光束は２９．２８度の角度で、クサビプリズム１０７に入射している。

クサビプリズム１０７によって反射された光束は、アナモフィックレンズ１０８に入射し、光量検出手段１０９に入射する。一方、クサビプリズム１０７を透過した光束は、Ａ方向に回転している偏向器１１０に入射する。

偏向器１１０に入射した光束は、偏向器１１０により偏向走査された後、第１のｆθレンズ１１１、第２のｆθレンズ１１２により防塵ガラス１１４を介して被走査面で集光され、被走査面１１５上を等速度で走査する。なお、偏向器１１０はＡ方向に回転しているので、偏向走査された光束は、被走査面１１５をＢ方向に走査する。ここで、第２のｆθレンズ１１２は、後に詳述するように、光軸周りの回転と副走査方向への変位（シフト）による調整が行われる。

（入射光学系、結像光学系、同期検出系の諸特性）
次に、本実施形態における入射光学系の諸特性、結像光学系、同期検出光学系（同期検出系を構成するアナモフィックレンズ１０８）の諸特性をそれぞれ、以下の表１、表２に示す。

なお、表１、表２において、各レンズ面と光軸との交点を原点としたときの、光軸方向、主走査断面内において光軸と直交する軸、及び副走査断面内において光軸と直交する軸をそれぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸としている。また、表１乃至表３において、「Ｅ−ｘ」は、「×１０^−ｘ」を意味している。

コリメータレンズ１０３は、収差補正の為の非球面形状を有する回転対称なガラスモールドレンズである。その形状は、以下の式（１）で表される。

ここで、Ｒは曲率半径、ｋは離心率、Ｃ_ｉ（ｉ＝２，４，６）は非球面係数である。第１のｆθレンズ１１１及び第２のｆθレンズ１１２における各レンズ面の主走査断面の非球面形状は、以下の式（２）で表される。

ここで、Ｒは曲率半径、ｋは離心率、Ｂ_ｉ（ｉ＝４，６，８，・・・，１６）は非球面係数である。ｙに関してプラス側とマイナス側で係数Ｂ_ｉが異なる場合は、表２にあるように、プラス側の係数には添字ｕを附し（すなわち、Ｂ_ｕ）、マイナス側終了側の係数には添字ｌを付している（すなわち、Ｂ_ｌ）。

第１のｆθレンズ１１１の入射面と射出面、及び第２のｆθレンズ１１２の入射面における各レンズ面の副走査断面の非球面形状は、以下の式（３）で表される。

すなわち、式（３）におけるＳは、母線上の任意の点において母線の面法線を含み主走査断面と垂直な面内に定義される子線形状に対応する。なお、式（３）における副走査断面の曲率半径ｒ’は、レンズ面のｙ座標に従って、以下の式（４）のように連続的に変化する。

ここで、ｒは光軸上における副走査断面の曲率半径、Ｄ_ｊ（ｊ＝２，４，６，８，１０）は副走査断面の曲率半径の変化係数である。ｙに関してプラス側とマイナス側で係数Ｄ_ｉが異なる場合は、表２にあるように、プラス側の係数には添字ｕを附し（すなわち、Ｄ_ｕ）、マイナス側終了側の係数には添字ｌを付している（すなわち、Ｄ_ｌ）。

同様に、第２のｆθレンズ１１２の出射面における副走査断面の非球面形状は、以下の式（５）のように表される。

すなわち、式（５）におけるＳは、母線上の任意の点において母線の面法線を含み主走査断面と垂直な面内に定義される子線形状に対応する。なお、式（５）における副走査断面の曲率半径ｒ’は、レンズ面のｙ座標に従って、以下の式（６）のように連続的に変化する。

ここで、ｒは光軸上における副走査断面の曲率半径、Ｄ_ｊ（ｊ＝２，４，６，８，１０）は副走査断面の曲率半径の変化係数である。ｙに関してプラス側とマイナス側で係数Ｄ_ｉが異なる場合は、表２にあるように、プラス側の係数には添字ｕを付し（すなわち、Ｄ_ｕ）、マイナス側終了側の係数には添字ｌを付している（すなわち、Ｄ_ｌ）。すなわち、副走査断面は、レンズ面のｙ座標に対して連続的に変化しており、ｙの１０次関数で表される球面形状となっている。

（ｆθレンズ１１２の調整）
次に、本実施形態に係る光走査装置１００における第２のｆθレンズ１１２を調整することで、副走査方向のピッチ間隔の被走査面上におけるムラを低減できることについて説明する。なお、被走査面において副走査方向における複数の発光点が夫々移動（走査）する中で、副走査方向における２つの発光点の副走査方向の間隔が複数考えられるが、本実施形態では副走査方向における最も離れた２つの発光点の副走査方向の間隔をピッチ間隔とする。しかし、本発明はこれに限定されず、副走査方向における他の２つの発光点の副走査方向の間隔をピッチ間隔としても良い。

図１（ａ）乃至（ｄ）は、偏向器１１０における光路の様子を示す概略図である。図１（ａ）は、主走査断面内における光路を示す概略図である。図１（ｂ）は、偏向器１１０に対する入射ベクトルと法線ベクトルと反射ベクトルを示す概略図である。図１（ｃ）は、副走査断面内における光路を示す概略図である。図１（ｄ）は、副走査断面内における第２のｆθレンズ上での光路を示す概略図である。なお、図１（ｄ）では、複数の発光点から出た複数の光線の内、代表的な１つの光線を示している（実際には、図示された方向と平行な複数の光線が存在する）。

図１（ｂ）は、主走査断面内における偏向器１１０の回転方向と軸倒れの方向を示し、図１（ｃ）は副走査断面内における偏向器１１０の回転方向と軸倒れの方向を示す。図１（ａ）で、θ_ｐは偏向器１１０の回転角度を示している。

図１（ａ）で、４０１は偏向手段である偏向器１１０に入射する光線である。また、４０２は偏向器１１０によって偏向された光線である。図１（ｃ）の４０３は、偏向器１１０によって偏向された光線４０２の第２のｆθレンズ１１２上での光線の軌跡である。

ここで、図４と図５を用いて、図１（ｂ）における入射ベクトルＬ、反射ベクトルＲを求める。図４（ａ）では、主走査断面内における入射ベクトルを示し、図４（ｂ）では、副走査断面内における入射ベクトルを示す。また、図５（ａ）では、法線ベクトルＮの主走査断面内の成分、図４（ｂ）では、法線ベクトルＮの副走査断面内の成分を示す。図４において、主走査断面内における入射角θ_Ｍはｘ軸（光軸）となす角であり、副走査断面内における入射角θ_ＳはＸＹ平面となす角である。

入射ベクトルＬは式（７）であらわされる。

また、法線ベクトルＮは式（８）であらわされる。

なお、図１（ｂ）に示すθ_ｐは式（９）で表現される。

また、入射ベクトルＬ、反射ベクトルＲが求まれば、反射ベクトルＲは、式（１０）として計算することができる。

このようにして、式（７）〜（１０）を用いて、偏向器１１０に軸倒れが発生した場合の光線の出射角度θ_Ｒを求めることができる。

続いて、偏向器１１０に軸倒れが発生した場合の影響を説明する。偏向器１１０に軸倒れが発生した場合、図１（ｃ）のように、光線４０１が偏向器１１０に反射されて副走査方向にθ_Ｒだけ角度を持って反射されて光線４０２となる。また、軸倒れが発生したときは、画角に応じてθ_Ｒが異なるので、図１（ｄ）のようにｆθレンズ１１２上で、光線の軌跡４０３が高さｈ_Ｒだけｚ方向にシフトし、ｆθレンズ１１２の長手方向（図１（ｄ）中の水平方向）に対して傾き角度φ_Ｒだけ傾くこととなる。

ここで、傾きとは、ｆθレンズ近傍での光線の軌跡４０３の傾きのことである（正確には、走査線は湾曲しているが、簡単のために湾曲の成分は図示していない）。

図１（ｄ）の傾き角度φ_Ｒに関しては、副走査方向に最もパワーを有するｆθレンズ１１２で偏向器１１０に軸倒れが発生すると、特に副走査方向のピッチ間隔の被走査面におけるムラが発生して画像不良となる。なお、本実施形態では、偏向器１１０が入射角度の二等分線方向に直交する方向（１２５度方向）に５分の軸倒れが発生した場合を示す（図１（ｂ））。

偏向器１１０に軸倒れが発生すると、被走査面におけるムラが生じる。図６（ａ）は偏向器１１０に軸倒れが発生していない場合であり、図６（ｂ）は偏向器１１０に軸倒れ方向θ_ｂが１２５度方向で、軸倒れ量θ_ａが５分の軸倒れが発生したした場合の副走査方向のピッチ間隔の被走査面におけるムラである。

図７では、副走査方向のピッチ間隔の被走査面における湾曲の成分と傾きの成分を示している。図７（ａ）は湾曲の成分であり、図７（ｂ）は傾きの成分である。ここで、任意の像高Ｙにおけるピッチ間隔をＰ（Ｙ）とすると、湾曲の成分Ｐ_Ｓ、傾きの成分Ｐ_ＴとピッチムラのＰＶは次の式で表される。

本実施形態において、Ｙ＝±１１０ｍｍ像高で評価した場合、偏向器１１０の軸倒れが発生していない図６（ａ）のとき、副走査方向のピッチ間隔の湾曲成分Ｐ_Ｓは０．０１μｍ、傾き成分Ｐ_Ｔは、−０．０５μｍである。また、ピッチムラのＰＶは１．６０μｍである。一方、偏向器１１０の軸倒れが発生した図６（ｂ）のとき、副走査方向のピッチ間隔の湾曲成分Ｐ_Ｓは−０．４７μｍ、傾き成分Ｐ_Ｔは、０．６４μｍである。また、ピッチムラのＰＶは２．４９μｍである。

上記のように、偏向器１１０に軸倒れが発生すると、副走査方向に最もパワーを有するｆθレンズ１１２を介した副走査方向のピッチ間隔の被走査面におけるムラが発生して画像不良となる。

次に、形状を維持したｆθレンズ１１２のみを調整（変位）することで、副走査方向のピッチ間隔の被走査面におけるムラを低減（補正）することができることを説明する。本実施形態では、被走査面における副走査方向のピッチ間隔が湾曲成分Ｐｓおよび傾き成分Ｐ_Ｔを備える場合に、湾曲成分Ｐｓをｆθレンズ１１２の光軸方向周りの回転による変位で補正する（図１（ｅ））。かつ、傾き成分Ｐ_Ｔをｆθレンズ１１２の副走査方向への変位による変位で補正する（図１（ｆ））。

図８に、偏向器１１０に軸倒れ（１２５度方向に５分の倒れ）が発生した場合の副走査方向のピッチ間隔の被走査面におけるムラを示す。図８（ａ）はｆθレンズ１１２を調整する前であり、図８（ｂ）は比較例としてｆθレンズの光線通過位置が設計と同等になるように調整された場合であり、図８（ｃ）乃至（ｅ）は本実施形態における調整を行った場合を示す。

また、図９に、本実施形態における偏向器１１０に１２５度方向に５分の倒れとなる軸倒れが発生したときのfθレンズ１１２上での光線の軌跡を示している。これは、前述の図１（ｄ）の光線の軌跡４０３に相当するものである。

本実施形態においては、以下に示すようにｆθレンズ１１２を光軸周りに回転調整することで、副走査方向のピッチ間隔の調整し、その結果としての被走査面のピッチ間隔のムラを図８（ｃ）乃至（ｅ）に示す。なお、図８（ａ）は軸倒れが発生した調整前の状態であり、副走査方向のピッチ間隔の湾曲成分Ｐ_Ｓは−０．４７μｍ、傾き成分Ｐ_Ｔは０．６４μｍである。また、ピッチムラのＰＶは２．４９μｍである。

また、図８（ｂ）は、比較例（本実施形態の光学系に特許文献１の従来技術を適用）としてｆθレンズ１１２における光線通過位置に沿うようにｆθレンズ１１２を傾けて調整した場合（φ_R＝θ_L）を示す。即ち、ｆθレンズ１１２における光線の光軸方向周りの角度をφ_R（分）とし、調整後のｆθレンズ１１２の光軸方向周りの角度をθ_L（分）とすると、図８（ｂ）はφ_R＝θ_L＝４．６４分である。このとき、副走査方向のピッチ間隔の湾曲成分Ｐ_Ｓは０．２６μｍ、傾き成分Ｐ_Ｔは、１．０３μｍである。また、ピッチムラのＰＶは２．２８μｍとなる。

この比較例でも調整前のピッチムラのＰＶより小さくなりピッチムラは改善されてはいるが、傾き成分は劣化しており、不十分な調整となっている。

そこで、上記のような調整を行うと過補正となるため、本実施形態では式（１４ａ）のようにｆθレンズ１１２を光軸周りに回転調整する。

０．１≦θ_Ｌ／φ_Ｒ≦０．９ （１４ａ）
即ち、偏向器１１０の軸倒れに基づくｆθレンズ１１２における光線の光軸方向周りのずれがφ_Ｒである場合に、ｆθレンズ１１２の主走査断面における母線方向（長手方向）に対してｆθレンズ１１２を光軸方向周りにθ_Ｌだけφ_Ｒと同方向に回転変位させる。

式（１４）の下限を満たさない場合は、無調整の状態と変わらず、副走査方向のピッチ間隔の被走査面におけるムラを小さくできない。一方、上限を超える場合は上述したように過補正となり、良好な画像が得られない。

ここで、角度φ_Ｒについては、光源手段１０１を発光させて偏向器１１０（静止させていても良い）を介したｆθレンズ１１２における光線の位置を測定することで、評価が可能である。また、角度θ_Ｌについては、レンズ形状を測定することで評価が可能である。

なお、式（１４）は以下のようにも表わされる。

０．１×φ_Ｒ ≦ θ_Ｌ ≦０．９×φ_Ｒ （１４’）
０．１×φ_Ｒ ≦ φ_Ｒ―θ_Ｌ ≦０．９×φ_Ｒ （１４’’）
式（１４）の範囲に関しては、より好ましくは、以下の式（１４ｂ）を満たすことが望ましい。

０．２≦θ_Ｌ／φ_Ｒ≦０．８ （１４ｂ）
本実施形態においては、ｆθレンズ１１２における光線の光軸方向周りの角度φ_Rが４．６４分であるのに対して、ｆθレンズ１１２の光軸方向周りの角度θ_Lを１．３１分調整している。これは、θ_Ｌ／φ_Ｒ＝０．２８に該当し、式（１４ａ）、（１４ｂ）を満たしている。

図８（ｃ）は本実施形態における上記の調整を行った結果であり、副走査方向のピッチ間隔の湾曲成分Ｐ_Ｓは０．３０μｍ、傾き成分Ｐ_Ｔは、０．６８μｍである。また、ピッチムラのＰＶは２．２７μｍとなり、調整前より良好なピッチムラになっている。

さらに好ましくは、ｆθレンズ１１２の光軸方向周りの角度θ_Lを３．６１分調整するとより良好にピッチムラを調整できる。これは、θ_Ｌ／φ_Ｒ＝０．７８に該当し、式（１４ａ）、（１４ｂ）を満たしている。図８（ｄ）はこの調整を行った結果であり、副走査方向のピッチ間隔の湾曲成分Ｐ_Ｓは０．０１μｍ、傾き成分Ｐ_Ｔは、０．７６μｍである。また、ピッチムラのＰＶは２．０７μｍとなり、調整前より良好なピッチムラになっている。

さらに好ましくは、ｆθレンズ１１２の光軸方向周りの角度θ_Lを３．６１分調整すると共に、ｆθレンズ１１２をｚ_１１２方向へ変位させる調整（変位）をすることで、よりピッチムラを小さくできる。具体的に、本実施形態においてｆθレンズ１１２をｚ_１１２方向に−０．０４ｍｍシフト（変位）させる。図８（ｅ）はこの調整を行った結果であり、副走査方向のピッチ間隔の湾曲成分Ｐ_Ｓは−０．０１μｍ、傾き成分Ｐ_Ｔは、０．０６μｍである。また、ピッチムラのＰＶは１．５９μｍである。

このように調整することで、軸倒れが発生しているにもかかわらず、軸倒れが発生していないときと同等の副走査方向のピッチ間隔の被走査面におけるムラにでき、良好な画像を得ることができる。

また、式（１４）のφ_Rは式（７）〜（１０）の関係から、式（１５）のように近似することができる。

φ_Ｒ＝θａ×ｓｉｎθｂ （１５）
この式は、θａが５°以下で１分以内の誤差で近似することができ、一般的に発生する軸倒れ量は数分なので、式（１５）のように近似をしても実使用上問題がない。式（７）〜（１０）と式（１５）から求めたθ_Ｒの関係を図１０に示している。図１０におけるＡとＢはほぼ同一の線上に重なっており、それぞれの誤差もほぼゼロとなり、よい近似となっている。このとき、式（１４）は式（１６）のように変形ができる。

０．１≦θ_Ｌ／（θａ×ｓｉｎθｂ）≦０．９ （１６）
本実施形態において、偏向器１１０は軸倒れ方向θ_ｂが１２５度方向で、軸倒れ量θ_ａが５分の軸倒れが発生しているので、分母は４．１０となり、ｆθレンズ１１２の光軸方向周りの角度θ_Lを３．６１分調整している本実施形態は式（１６）を満たす。このように調整することで、軸倒れが発生しているにもかかわらず、軸倒れが発生していないときと同等の副走査方向のピッチ間隔の被走査面におけるムラにでき、良好な画像を得ることができる。

ここで、fθレンズ１１２を調整すると、被走査面上１１５における照射位置がずれる。その為、fθレンズ１１２を調整した後、光走査装置１００（偏向器１１０と結像光学系１１３を保持すると共に、被走査面に対し一体的に移動可能な光学箱）を調整する。即ち、
光走査装置１００をシフト（変位）やｚ軸回りの回転の調整を行うことで、照射位置と走査線傾きを調整（補正）するとより良好な画像を得ることができる。図１１に本実施形態の光走査装置１００の調整前後の被走査面１１５上における走査線を示している。図１１（ａ）は調整前であり、図１１（ｂ）は調整後である。本実施形態において、ｘ軸方向に−０．０９２ｍｍ、ｚ軸を中心に反時計回りに３．７８分回転させることで、図１１（ｂ）のようになる。

（本実施形態の効果）
本実施形態によれば、結像光学素子だけの変位で副走査方向のピッチ間隔の被走査面におけるムラを小さくしつつ、光走査装置の小型化、高速化及び高精細化を実現することができる。なお、画像形成装置の記録密度は、特に限定されないが、記録密度が高くなればなるほど、高画質が求められることを考えると、１２００ｄｐｉ以上の画像形成装置においてより効果を発揮する。
また、本発明においてｆθレンズを調整することで副走査方向のピッチ間隔の被走査面におけるムラを小さくする方法について言及したが、それは走査装置内で行っても、製造時に行っても同等の効果が得られる。

《第２の実施形態》
本実施形態は、第１の実施形態と同一の光学系において、主走査断面内における軸倒れの方向を変えたものである。第１の実施形態では、偏向器１１０が入射角度の二等分線方向に直交する方向（１２５度方向）に５分の軸倒れが発生した場合を示したが、本実施形態では入射角度の二等分線方向に直交する方向（３５度方向）に５分の軸倒れが発生した場合を示す。他の点は、第１の実施形態と同様である。

図１２において、本実施形態における副走査方向のピッチ間隔の被走査面におけるムラを示している。図１２（ａ）は偏向器１１０に軸倒れが発生していない場合であり、図１２（ｂ）は偏向器１１０に軸倒れ方向θ_ｂが３５度方向で、軸倒れ量θ_ａが５分の軸倒れが発生したした場合の副走査方向のピッチ間隔の被走査面におけるムラである。

本実施形態において、Ｙ＝±１１０ｍｍ像高で評価した場合、偏向器１１０の軸倒れが発生していない図１２（ａ）のとき、副走査方向のピッチ間隔の湾曲成分Ｐ_Ｓは０．０１μｍ、傾き成分Ｐ_Ｔは、−０．０５μｍである。また、ピッチムラのＰＶは１．６０μｍである。また、同様に偏向器１１０の軸倒れが発生した図１２（ｂ）のとき、副走査方向のピッチ間隔の湾曲成分Ｐ_Ｓは−０．１９μｍ、傾き成分Ｐ_Ｔは、−３．３３μｍである。また、ピッチムラのＰＶは４．３５μｍである。

上記のように、副走査方向に最もパワーを有するｆθレンズ１１２で偏向器１１０に軸倒れが発生すると、副走査方向のピッチ間隔の被走査面におけるムラが発生して画像不良となる。図１３において、偏向器１１０に軸倒れ（３５度方向に５分の倒れ）が発生した場合の副走査方向のピッチ間隔の被走査面におけるムラを示している。図１３（ａ）はｆθレンズ１１２を調整する前であり、図１３（ｂ）は比較例としてｆθレンズの光線通過位置が設計と同等になるように調整された場合であり、図１３（ｃ）は本実施形態による調整を行った場合である。

図１４に、本実施形態における偏向器１１０に３５度方向に５分の倒れとなる軸倒れが発生したときのfθレンズ上での光線の軌跡を示す。これは、前述の図１（ｄ）の光線の軌跡４０３に相当するものである。

図１５において、図１５（ａ）は軸倒れが発生した調整前の状態であり、副走査方向のピッチ間隔の湾曲成分Ｐ_Ｓは−０．１９μｍ、傾き成分Ｐ_Ｔは、−３．３３μｍである。また、ピッチムラのＰＶは４．３５μｍである。図１５（ｂ）はｆθレンズ１１２における光線通過位置に沿うようにｆθレンズ１１２を傾けて調整した場合を示している。

ｆθレンズ１１２における光線の光軸方向周りの角度をφ_R（分）とし、調整後のｆθレンズ１１２の光軸方向周りの角度をθ_L（分）とすると、図１５（ｂ）はφ_R＝θ_L＝３．２１分である。このとき、副走査方向のピッチ間隔の湾曲成分Ｐ_Ｓは０．０８μｍ、傾き成分Ｐ_Ｔは、１．４６μｍである。また、ピッチムラのＰＶは２．６１μｍとなる。この状態でも調整前のピッチムラのＰＶより小さくなりピッチムラは改善されてはいるが、図１５（ａ）の軸倒れがない場合に比べると、不十分な調整となっている。

これに対し、本実施形態においては、ｆθレンズ１１２における光線の光軸方向周りの角度φ_Rが３．２１分に対して、ｆθレンズ１１２の光軸方向周りの角度θ_Lを２．５８分調整している。これは、式（１４）を満たしている。更に、本実施形態においてはｆθレンズ１１２をｚ_１１２方向に−０．１７ｍｍシフトしている。図１３（ｃ）は本実施形態による調整を行った結果であり、副走査方向のピッチ間隔の湾曲成分Ｐ_Ｓは０．０１μｍ、傾き成分Ｐ_Ｔは、０．０２μｍである。また、ピッチムラのＰＶは１．６０μｍである。

このように調整することで、軸倒れが発生しているにもかかわらず、軸倒れが発生していないときと同等の副走査方向のピッチ間隔の被走査面におけるムラにでき、良好な画像を得ることができる。

また、本実施形態において、偏向器１１０は軸倒れ方向θ_ｂが３５度方向で、軸倒れ量θ_ａが５分の軸倒れが発生しているので、式（１６）の分母は２．８７となる。ｆθレンズ１１２の光軸方向周りの角度θ_Lを２．５８分調整している本実施形態は、式（１６）を満たす。

このように調整することで、軸倒れが発生しているにもかかわらず、軸倒れが発生していないときと同等の副走査方向のピッチ間隔の被走査面におけるムラにでき、良好な画像を得ることができる。

式（１４）あるいは式（１６）の下限を満たさない場合は、無調整の状態と変わらず、上限を超える場合は上述したように過補正となり、良好な画像が得られない。

また、fθレンズ１１２を調整すると、被走査面上１１５における照射位置がずれる。そのため、fθレンズ１１２を調整した後、光走査装置１００をシフトやｚ軸回りの回転調整を行うことで、照射位置と走査線傾きを調整するとより良好な画像を得ることができる。図１５に本実施形態の光走査装置１００の調整前後の被走査面１１５上における走査線を示している。図１５（ａ）は調整前であり、図１５（ｂ）は調整後である。本実施形態において、ｘ軸方向に−０．３８ｍｍ、ｚ軸を中心に反時計回りに２．４４分回転させることで、図１５（ｂ）のようになる。

（本実施形態の効果）
以上、本実施形態では、偏向器の軸倒れに起因した被走査面におけるピッチ間隔の湾曲成分を結像光学素子の光軸周りの回転で抑制した。そして、被走査面におけるピッチ間隔の傾き成分については、上記結像光学素子の光軸垂直面内の変位（シフト）で抑制した。

なお、偏向器の軸倒れに起因した被走査面における複数ビームの主走査断面内の長手方向に対する互いに平行な傾斜（回転ずれ）は、偏向器と結像光学系を保持する光学箱を光軸方向周りに回転変位することで補正した。これにより、被走査面における複数ビームを主走査断面内の長手方向に対して互いに平行にできる。

このように、本実施形態によれば、結像光学素子だけの変位で副走査方向のピッチ間隔の被走査面におけるムラを小さくしつつ、光走査装置の小型化、高速化及び高精細化を実現することができる。なお、画像形成装置の記録密度は、特に限定されないが、記録密度が高くなればなるほど、高画質が求められることを考えると、１２００ｄｐｉ以上の画像形成装置においてより効果を発揮する。

（光走査装置の製造方法）
本発明は、以下のような光走査装置の製造方法としても位置付けられる。即ち、複数の発光点を備える光源手段から射出される複数の光束を偏向する偏向手段と、結像光学素子を備え前記偏向手段により偏向された光束を被走査面に集光させる結像光学系と、を有する光走査装置の製造方法であって、以下の調整工程を有する。この調整工程とは、上記結像光学素子における光線の軌跡の光軸方向周りの角度をφ_Ｒ、上記結像光学素子の光軸方向周りの角度をθ_Ｌ、とするとき、以下の式を満たすように上記結像光学素子の位置を調整する調整工程である。

０．１≦θ_Ｌ／φ_Ｒ≦０．９
また、上記調整工程は、被走査面における副走査方向のピッチ間隔の湾曲成分を上記結像光学素子の光軸方向周りの回転により補正する第１工程と、上記ピッチ間隔の傾き成分を上記結像光学素子の副走査方向への変位により補正する第２工程と、を含められる。

更に、上記偏向手段と上記結像光学系とを光学箱に組み付ける第３工程と、上記調整工程により生じる被走査面における照射位置のずれを、光学箱を被走査面に対して変位させることにより補正する第４工程と、を有することができる。

（変形例）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の範囲内で種々の変形が可能である。

（変形例１）
上述した実施形態では、偏向器の軸倒れに起因した被走査面におけるピッチ間隔の湾曲成分について述べたが、本発明はこれに限らず、各光学部品の組付け誤差や単品の誤差に起因した被走査面におけるピッチ間隔の湾曲成分についても同様に適用できる。即ち、各光学部品の組付け誤差や単品の誤差に起因した被走査面におけるピッチ間隔の湾曲成分を結像光学素子の光軸周りの回転で抑制できる。

（変形例２）
また、画像形成装置として、以下に示すカラー画像形成装置にも適用されるものである。

（カラー画像形成装置）
図１７はカラー画像形成装置の要部概略図である。光走査装置を４個並べ各々並行して像担持体である感光ドラム面上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置である。図１７において、９０はカラー画像形成装置、１１，１２，１３，１４は各々光走査装置、１２１，１２２，１２３，１２４は各々像担持体としての感光ドラム、１３１，１３２，１３３，１３４は各々現像器、５１は搬送ベルトである。

図１７において、カラー画像形成装置９０には、パーソナルコンピュータ等の外部機器９２からＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色信号が入力する。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ９３によって、Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各画像データ（ドットデータ）に変換される。これらの画像データは、それぞれ光走査装置１１，１２，１３，１４に入力される。

そして、これらの光走査装置からは、各画像データに応じて変調された光ビーム１４１，１４２，１４３，１４４が出射され、これらの光ビームによって感光ドラム１２１，１２２，１２３，１２４の感光面が主走査方向に走査される。

このカラー画像形成装置は、光走査装置（１１，１２，１３，１４）が、各々Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各色に対応し、各々平行して感光ドラム１２１，１２２，１２３，１２４面上に画像信号（画像情報）を記録する。その後、記録材に多重転写して１枚のフルカラー画像を形成している。

外部機器９２としては、例えばＣＣＤセンサを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置９０とで、カラーデジタル複写機が構成される。

１０１・・光源、１１０・・偏向器、１１２・・ｆθレンズ、１１３・・結像光学系、１１５・・被走査面

Claims (12)

1. 複数の発光点を備える光源手段から出射する複数の光束を偏向する偏向手段と、結像光学素子を備え前記偏向手段により偏向された光束を被走査面に集光する結像光学系と、を有する光走査装置であって、
   前記結像光学素子における光線の軌跡の光軸方向周りの角度をφ_Ｒ、前記結像光学素子の光軸方向周りの角度をθ_Ｌ、とするとき、以下の式を満たすことを特徴とする光走査装置。
   ０．１≦θ_Ｌ／φ_Ｒ≦０．９
2. 前記偏向手段の軸倒れの角度がθ_ａ、主走査断面内における前記偏向手段の軸倒れ方向の光軸方向に対する角度がθ_ｂ、であるとき、前記φ_Ｒが以下の式で近似されることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
   φ_Ｒ＝θ_ａ×ｓｉｎθ_ｂ
3. 前記結像光学素子は、副走査方向への変位が可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の光走査装置。
4. 被走査面における副走査方向のピッチ間隔が湾曲成分および傾き成分を含む場合に、前記湾曲成分を前記結像光学素子の光軸方向周りの回転により補正し、かつ前記傾き成分を前記結像光学素子の副走査方向への変位により補正することを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
5. 前記偏向手段と前記結像光学系とを保持して移動可能な光学箱を有し、
   前記結像光学素子の変位により生じる前記被走査面における照射位置の回転ずれを、前記光学箱の前記光軸方向周りの回転により補正することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光走査装置。
6. 前記結像光学素子は、前記結像光学系を構成する結像光学素子の中で副走査断面内における屈折力が最も大きい結像光学素子であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光走査装置。
7. 前記光源は、面発光型の半導体レーザーであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光走査装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光走査装置と、前記光走査装置で走査された光束によって感光体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、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、を有することを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光走査装置と、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と、を有していることを特徴とする画像形成装置。
10. 複数の発光点を備える光源手段から射出される複数の光束を偏向する偏向手段と、結像光学素子を備え前記偏向手段により偏向された光束を被走査面に集光させる結像光学系と、を有する光走査装置の製造方法であって、
    前記結像光学素子における光線の軌跡の光軸方向周りの角度をφ_Ｒ、前記結像光学素子の光軸方向周りの角度をθ_Ｌ、とするとき、以下の式を満たすように前記結像光学素子の位置を調整する調整工程を有することを特徴とする光走査装置の製造方法。
    ０．１≦θ_Ｌ／φ_Ｒ≦０．９
11. 前記調整工程は、前記被走査面における副走査方向のピッチ間隔の湾曲成分を前記結像光学素子の光軸方向周りの回転により補正する第１工程と、前記被走査面における副走査方向のピッチ間隔の傾き成分を前記結像光学素子の副走査方向への変位により補正する第２工程と、を含むことを特徴とする請求項１０に記載の光走査装置の製造方法。
12. 前記偏向手段と前記結像光学系とを光学箱に組み付ける第３工程と、前記調整工程により生じる前記被走査面における照射位置のずれを、前記光学箱を前記被走査面に対して変位させることにより補正する第４工程と、を有することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の光走査装置の製造方法。