JP3569412B2

JP3569412B2 - 多色画像形成装置の光走査装置

Info

Publication number: JP3569412B2
Application number: JP07177597A
Authority: JP
Inventors: 智宏中島
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2017-03-25
Also published as: JPH10268217A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置の光書き込み系に用いられる光走査装置に係り、特に、複数のビームにより感光体ドラム上に各々静電潜像を形成し、その像の重ね合わせにより多色画像を得る多色画像形成装置の光走査装置に関し、更に詳しくはプラスチックレンズを用いた多色画像形成装置の光走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、感光体ドラム上の少なくとも異なる２箇所を光ビームで同時に露光し、その各々の露光領域を異なる色の現像器で現像して重ね合わせ、出力紙への１回の転写で２色画像を形成したり、あるいは４つの感光体ドラムを出力紙の搬送方向へ並置し、各感光体ドラムに対応した光ビームで同時に露光し、各々異なる色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の現像器で現像した画像を順次転写し、重ね合わせてフルカラー画像を形成するデジタル複写機やレーザプリンタが実用化されている。
【０００３】
このような多色画像形成装置では、複数のレーザ光源から射出されたビームを各々個別のレンズ群を用いて走査し、画像を形成してそれらを重ね合わせて多色画像を形成するのであるが、この場合、各ビームの走査線をいかに正確に重ね合わせるかが画像品質を向上させるポイントとなる。
【０００４】
各走査線の重ね誤差の形態としては、副走査位置のズレ、傾きのズレ、曲がりがある。一般的に、副走査位置のズレについては書込開始のタイミングの制御によって、傾きのズレについては光路中の折り返しミラーの調節によってそれぞれ画像品質を向上させるための補正がなされているが、曲がりについては容易に調節できる手段がなく、曲がりの発生要因であるレンズ群の相対配置精度を高め、走査線曲がりの絶対量をゼロに近づけることにより画像品質の低下を回避している現状にある。
例えば特開平４−１２７１１５号公報には、複数の走査手段を単一の光学ハウジング内の所定位置に収めることで相対的な配置精度を維持し得る光走査装置の例が開示されている。
【０００５】
ところで、近年、低コスト、取扱の容易性等の観点からプラスチックレンズが用いられるようになってきているが、プラスチックレンズはこれを支持する光学ハウジングに比べて熱膨張係数が高いため、プラスチックレンズに対する光学ハウジングの拘束力が大きいと、環境変化、すなわち温度変動によりプラスチックレンズ自身が歪んで走査線曲がり等を来すという問題を有していた。
このような問題に対処すべく、例えば特開昭６３−１５２１２号公報には、レーザ光を通過させるスリットが形成された反り防止体を光学ハウジングに固定してこの中にプララスチックレンズを収容し、プラスチックレンズの長手方向は拘束しないように構成した技術が開示されている。反り防止体による拘束によってプラスチックレンズの経時的な反り変形が防止されるとともに、温度変動による長手方向の伸縮変位が許容されるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
各ビームに対応した走査線曲がりを各レンズ群の配置精度を高めて個別に補正する方式では、補正作業が面倒で熟練を要する問題がある。
また、プラスチックレンズでは、樹脂特性による成型時の歪みによってレンズの焦線が曲がり易く、この場合には走査線曲がりの原因となるが、上記特開昭６３−１５２１２号公報に開示された技術はレンズ群を配置した後の経時的な反り防止技術にすぎないので、成型時の歪みを伴うプラスチックレンズを使用するときは、その歪みによる誤差を低減すべく、レンズ群の配置調整をしなければならないことになる。すなわち、従来技術においては、結局、各レンズ群の配置精度を高めて個別に補正する面倒な方式に頼らざるを得ない。
また、プラスチックレンズにおける成型時の歪みは、走査線曲がりの原因としては、レンズ群の配置誤差とは全く異なるものであるので、その程度如何によってはレンズ群の配置調整（広義には光学系要素の配置調整）では対応できない恐れもある。
【０００７】
本発明は、プラスチックレンズを使用した場合における走査線曲がりを、曲がりの原因の種類に関係なく容易に補正でき、画像品質の向上を図ることができるとともに、温度変動によるプラスチックレンズの歪み問題をも同時に解消できる多色画像形成装置の光走査装置の提供を、その目的とする（請求項１）。
請求項２記載の発明では、更に、補正作業の容易化を一層促進できる画像形成装置の光走査装置の提供を、その目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
プラスチックレンズはガラスレンズに比べて変形し易いが故に走査線曲がりを引き起こし易いが、その変形し易い素材特性を逆に利用して、変形を意図的に操作できるようにすれば走査線曲がりを容易に修正することが可能となる。曲がりの発生要因自体を直接に操作するため、レンズ群の配置精度を高める作業に比べてその修正作業は極めて容易となる。これが本発明の趣旨である。
具体的には、請求項１記載の発明では、複数のレーザ光源から射出されたビームを各々対応する感光体に結像させるレンズ群が各ビーム毎に設けられた多色画像形成装置の光走査装置において、上記レンズ群を構成するレンズの内いずれかに主走査方向に延びるプラスチックレンズを使用するとともに、該プラスチックレンズをその副走査方向に強制的にたわませる湾曲調整手段を備え、上記湾曲調整手段が上記プラスチックレンズに一体的に設けられている、という構成を採っている。
湾曲調整手段によるプラスチックレンズの湾曲調整によって、レンズ群の配置誤差又はプラスチックレンズの成型時の歪みによる走査線曲がりを補正することが可能となる。湾曲調整手段が光学ハウジングの拘束を受けない構成となるので、湾曲調整手段の存在によるプラスチックレンズの温度変動に伴う長手方向の変位の阻害を回避することができる。
【０００９】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の構成において、各ビームに対応する各プラスチックレンズを各々に対応する湾曲調整手段で同一の方向へたわませて走査線の曲がりを補正する、という構成を採っている。
湾曲調整手段による補正作業の手順が画一的となるので、走査線曲がりの補正作業が一層容易となる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図１乃至図６に基づいて詳細に説明する。
図５及び図６に本発明を適用した光走査装置の全体構成を示す。図示しない半導体レーザ、コリメートレンズを含む光源ユニット１１，１２及び１３，１４は、それぞれ回転多面鏡としてのポリゴンミラー１５に対向して配置されており、光学ハウジング１０に形成された取付面に支持されている。本実施例における光源ユニット１１，１４のポリゴンミラー１５への平均入射角θは６０°、光源ユニット１２，１３では７５°に設定されている。図５中、符号３５、３６はミラー、３２、３３、３４はビーム検知センサを示す。
【００１２】
光源ユニット１１，１２及び１３，１４から出射されたレーザビームは、ポリゴンミラー１５で偏向され、共軸非球面からなってｆθ特性を有する凹曲面鏡であるｆθミラー１６，１７により、面倒れ補正系をなすプラスチック製のトロイダルレンズ１８，１９，２０，２１を介して感光体２８，２９，３０，３１の面上にスポット状に結像され、潜像を記録する。これらの潜像は順次ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンのトナーにより顕像化され、出力紙に転写されてカラー画像を形成する。
【００１３】
ポリゴンミラー１５は、厚さ３ｍｍのものをモータ基準面上に位相を合わせて２段に積み重ねて構成され、ｆθミラー１６，１７も中心間を３ｍｍとして２段に樹脂で一体成形されており、各々の法線方向を入射光線に対し副走査方向に相反してαだけ傾けている。
従って、図に則して説明すれば、光源ユニット１１から出射されたビーム１は下段のポリゴンミラー１５により偏向され、ｆθミラー１６の下段で反射され、ミラー２２を介してトロイダルレンズ１８を透過し、ミラー２４を介して感光体２８に結像する。一方、光源ユニット１２から出射されたビーム２は、上段のポリゴンミラー１５により偏向され、ｆθミラー６１の上段で反射され、ミラー２６を介してトロイダルレンズ１９を透過し、感光体２９に結像する。
対向して走査される光源ユニット１３，１４のビーム３，４の流れも同様であるが、ポリゴンミラー１５の回転方向は特定であるため、走査方向は反対となる。すなわち、光源ユニット１１，１２が文頭から文末に走査するとすれば、光源ユニット１３，１４では文末から文頭に走査される。
【００１４】
本実施例では、レンズ群の中のトロイダルレンズ１８，１９，２０，２１について発明の趣旨が具体化されている。これらのプラスチックレンズとしてのトロイダルレンズ１８，１９，２０，２１のうち、光源ユニット１１のビーム１に対応するトロイダルレンズ１８を図１及び図２に基づいて説明する。
トロイダルレンズ１８は、図２に示すように、レンズ部１８ａと、このレンズ部１８ａを囲むように設けられたリブ１８ｂとから、主走査方向に延びるスリット状に構成されている。従来と同様に光学ハウジング１０の位置決め基準面に当接して支持されるが、具体的には、光学ハウジング１０に固定された傾斜支持片６，６にリブ１８ｂの底面を載せるとともに、リブ１８ｂの両端に形成された凸部１８ｃを光学ハウジング１０に固定された支柱７，７の傾斜面７ａに当てがい、支柱７，７にねじ止めされる板バネ４，５で凸部１８ｃの前面及びリブ１８ｂの上面を押圧保持することによってなされる。傾斜支持されるトロイダルレンズ２０においても同様である。
【００１５】
トロイダルレンズ１８の上面には、該レンズを副走査方向に強制的にたわませることができる湾曲調整手段１が一体的に設けられている（請求項１）。湾曲調整手段１は、トロイダルレンズ１８のリブ１８ｂの副走査側面上に一体に形成された逆Ｌ字状の２個の保持突起２，２と、この保持突起２，２間に上方向に抜け止め状態に係合される長手方向に剛性のある板金製の支持板３と、支持板３の中央部に形成されたネジ穴２ａに螺合される調整ネジ８とから構成されている。保持突起２は全長２ｌのリブ１８ｂの中心Ｏから互いに略等距離の位置に設けられている。
【００１６】
図１に示すように、調整ネジ８を螺合が進む方向に回すと、調整ネジ８の先端がリブ１８ｂの側面に当接しているので支持板３は上昇するが、支持板３の移動が保持突起２，２によって阻止されると、次第に調整ネジ８の先端はトロイダルレンズ１８を加圧し、これによってトロイダルレンズ１８は湾曲し、その焦線１８ｄも湾曲する。
本実施例における調整ネジ８のピッチは約５００μｍであり、従って調整ネジ８の１回転で５００μｍトロイダルレンズ１８を変形させることができる。図示しないが、その他のトロイダルレンズ１９，２０，２１においてもトロイダルレンズ１８と同様な調整構造となっている。
【００１７】
次に、走査線曲がりの具体的な補正動作を説明する。
本実施例においては各トロイダルレンズ１８，１９，２０，２１における湾曲調整手段１は一方向への加圧調整しかできない片側設置構造、すなわち、調整前に既に加圧方向と同じ方向に凸の走査線曲がりがある場合にはこれを真っ直ぐ（ゼロ）にできない設置構造であるので、全てのトロイダルレンズ１８，１９，２０，２１において同一の方向にたわませる補正がなされる（請求項２）。
例えばブラックＢｋ，イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣに対応する走査線曲がりが図３（ａ）に示すような状態で存在していた場合、従来のようにこれらの走査線曲がりを各々ゼロに近づけるのではなく、例えばブラックＢｋに対応する走査線曲がりを基準として、図３（ｂ）に示すように、他の走査線曲がりをこれに近づける補正をする。
【００１８】
走査線曲がりの補正では必ずしもゼロに近づける必要はなく、走査線曲がりの大きさを画像に影響しない０．２ｍｍ以下に抑え、且つ、各走査線曲がり間の偏差を小さく抑えることが重要である。図３の例では、ブラックＢｋに対応する走査線曲がりは基準となるので湾曲調整手段１による補正をする必要はなく、他の３つ（イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ）に対応する走査線曲がりについてのみ補正をすることになる。この場合、各走査線曲がりの補正においては、補正前に生じていた曲がりを更に大きくする結果、すなわち画像に影響しない０．２ｍｍ以下の範囲で強制的に走査線曲がりを生じさせる結果となる。シアンＣに対応する走査線曲がりについては−範囲から＋範囲への大幅な調整量となる。図３からも明らかなように、各走査線曲がりの調整量の大きさは、Ｙ＜Ｍ＜Ｃの順となる。
【００１９】
図４は、上記の走査線曲がりの補正思想に基づいて湾曲調整手段１で実際に補正した実験グラフである。図４から明らかなように、全体的な走査線曲がりの絶対量は１２５μｍ（２００μｍ以下）と大きいが、各走査線曲がり間の偏差は±２５μｍの範囲内に収まっている。従って、色ズレを抑制することができる。
【００２０】
上述のように、走査線曲がりの発生要因であるレンズ（ここではトロイダルレンズ１８，１９，２０，２１）自体を直接に且つ強制的に変形させることにより、レンズ群の配置誤差やレンズの焦線曲がり等の原因の種類に拘わらず走査線曲がりを容易に無効化、すなわち画像に影響しないようにすることができる。
また、上記実施例では湾曲調整手段１を各トロイダルレンズ１８，１９，２０，２１に一体的に設けているので、湾曲調整手段１と光学ハウジング１０との間に拘束関係はなく、湾曲調整手段１によるトロイダルレンズ１８，１９，２０，２１の温度変動に伴う歪みは生じない。
【００２１】
なお、湾曲調整手段１をトロイダルレンズ１８，１９，２０，２１の両側に設けて各走査線曲がりを真っ直ぐ（ゼロ）に近づける調整構造としても、従来に比べて補正作業は格段に容易となるが、上述のように片側のみに設けて調整方向を同一とした場合には、走査線曲がりの補正作業が単純・画一的となり、一層容易となる。
【００２２】
上記実施例では、調整ネジ８による加圧で各トロイダルレンズ１８，１９，２０，２１をたわませる構成としたが、これに限定される趣旨ではない。例えば図７に示すように、外部から圧力を加えてトロイダルレンズ１８を補正すべき量に湾曲させた状態で、支持板３との間の隙間に充填した、固化動作を外部から操作可能な接着剤、例えば紫外線硬化型接着剤９を固着させ、その湾曲形状を固定する、等の構成としても良い。
また、上記実施例では湾曲調整手段１をレンズに一体的に設ける構成としたが、図８に示すように、光学ハウジング１０に設けられた湾曲調整手段１００でトロイダルレンズ１８の中央部を加圧して湾曲させる構成とすることもでき、さらにまた、図９に示すように、中央部を支持部材４０で支持されたトロイダルレンズ１８の両端部を、光学ハウジング１０に設けられた湾曲調整手段１０１，１０１で加圧して湾曲させる構成とすることもできる。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、プラスチックレンズを強制的にたわませる湾曲調整手段を設ける構成とし、該湾曲調整手段をプラスチックレンズに一体的に設ける構成としたので、デリケートで面倒なレンズ群の配置調整をすることなく走査線曲がりを容易に補正でき、よって色ズレのない高品位な多色画像を得ることができるとともに、低コストで取扱性が良いというプラスチックレンズの利点を十分に活かすことができる。
また、光学ハウジングへの取付けについては従来通り、温度変動があってもプラスチックレンズ自身に強制力が働かないように、すなわち、プラスチックレンズがその長手方向に自由に伸縮できるように構成できるので、請求項１の効果に加え、温度変動によるプラスチックレンズの歪みによる画像歪み等の発生を防止できる。
【００２４】
請求項２記載の発明によれば、各ビームに対応するレンズを同一方向へたわませる構成としたので、湾曲調整手段による調整が画一的となり、請求項１の効果に加え、走査線曲がりの補正作業を一層容易化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における光走査装置のプラスチックレンズと湾曲調整手段との関係を示す断面図である。
【図２】プラスチックレンズと湾曲調整手段との関係を示す分解斜視図である。
【図３】各プラスチックレンズにおける走査線曲がりの本発明に係る補正手法を示す模式図で、（ａ）は補正前の状態を示す図、（ｂ）は特定の走査線曲がりを基準にして他を合わせて偏差を低減した状態を示す図である。
【図４】図３で示した補正手法によって実際に走査線曲がりを補正したデータを示すグラフである。
【図５】本発明に係る光走査装置の全体構成を示す概要平面図である。
【図６】本発明に係る光走査装置の全体構成を示す概要断面図である。
【図７】他の実施例におけるプラスチックレンズと湾曲調整手段との関係を示す断面図である。
【図８】湾曲調整手段が光学ハウジングに取り付けられている場合のプラスチックレンズと湾曲調整手段との関係を示す概要図である。
【図９】湾曲調整手段が光学ハウジングに取り付けられている場合の別の例のプラスチックレンズと湾曲調整手段との関係を示す概要図である。
【符号の説明】
１湾曲調整手段
１１，１２，１３，１４レーザ光源としての光源ユニット
１８，１９，２０，２１プラスチックレンズとしてのトロイダルレンズ
２８，２９，３０，３１感光体

Claims

複数のレーザ光源から射出されたビームを各々対応する感光体に結像させるレンズ群が各ビーム毎に設けられた多色画像形成装置の光走査装置において、
上記レンズ群を構成するレンズの内いずれかに主走査方向に延びるプラスチックレンズを使用するとともに、該プラスチックレンズをその副走査方向に強制的にたわませる湾曲調整手段を備え、上記湾曲調整手段が上記プラスチックレンズに一体的に設けられていることを特徴とする多色画像形成装置の光走査装置。
各ビームに対応する各プラスチックレンズを各々に対応する湾曲調整手段で同一の方向へたわませて走査線の曲がりを補正することを特徴とする請求項１記載の多色画像形成装置の光走査装置。