JP4922694B2 - 光線変位算出方法、光走査装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光線変位算出方法、光走査装置、及び画像形成装置に係り、特に環境変動による光線変位を高精度に取得し、ピッチむらのない良好な画像形成を実現するための光線変位算出方法、光走査装置、及び画像形成装置に関する。

従来より、光源ユニットや光走査装置、及びそれらを用いた画像形成装置等において、温度や湿度等の環境条件が変更に対する変動を抑えるため、光源ユニット内の光源やコリメータレンズの固定方法に関する技術が開示されている(例えば、特許文献１〜３参照。)。

特許文献１に示されている技術は、コリメータレンズ等の光学素子の変動を抑えるため、レーザ溶接の手段を用いて、鏡筒を基台に固定するものである。なお、特許文献１では、溶接する位置を光軸と直行する光学素子の主点を含む平面としており、また溶接点は複数とした方がよいとしている。

また、特許文献２に示されている技術は、コリメータレンズ等の光学素子の変動を抑えるため筒状のホルダと、コリメータレンズの鏡筒との間に中間固定部材を圧入し、また２箇所の場合は光軸を含む走査方向線上に並べ、更に３箇所の場合は、１箇所は光軸を含む走査方向線上にし、他の２箇所は光軸を含む走査方向線に対して対称な位置関係としている。この方式の場合、応力は生じるが光学素子の中心点は変動しないとしている。

更に、特許文献３に示されている技術は、コリメータレンズ等の光学素子の変動を抑えるため、所定の角度のＶ形溝を用いて固定するとしている。また、特許文献３では、合成光源の例も示されている。
特開２００１−１１１１５５号公報 特開平９−１９３４５２号公報 特開２００４−１７０７７１号公報

ところで、上述した特許文献１に示されている技術は、感光体上の結像位置ずれによりスポット径が増大してしまうため、感光体上の結像位置と照射位置とを一定にすることで、正確な静電潜像を形成することを目的とし、その手段としてレーザ溶接でコリメータレンズの鏡筒を基台に固定している。

しかしながら、基台に溶接固定しても、コリメータレンズとの当たり具合や溶接に伴う歪み等は一定ではなく、組み立て時のばらつきや部品単体毎にも差があるため、特に環境温度等の変化によるコリメータレンズの光軸垂直方向の変位を０にするのは困難である。

また、特許文献２に示されている技術については、感光体上の結像位置ずれによりスポット径が増大してしまうため、に感光体上の結像位置と感光体上の照射位置とを正しくすることで、良好なカラー画像を得ることを目的とし、その手段として光学部品を鏡筒に入れ、２箇所あるいは３箇所に中間固定部材を設けている。

しかしながら、中間固定部材を設けていても、コリメータレンズとの当接具合や歪み等は一定ではなく、組み立て時のばらつきや部品単体毎にも差があるため、特許文献１と同様に、特に環境温度等の変化によるコリメータレンズの光軸垂直方向の変位を０にするのは困難である。

更に、特許文献３に示されている技術については、温度、湿度等の環境条件が変動しても、光源とコリメータレンズとの位置関係を安定して維持することを目的とし、その手段としてコリメータレンズ等の光学素子を所定の角度のＶ形溝を用いて固定している。この手法の根拠は、Ｖ形溝の角度が狭いとコリメータレンズのα回転が生じ易く、Ｖ形溝の角度が広いとβ回転が生じ易く、その中間でバランスがとれるから良好であるとしているからである。しかしながら、Ｖ形溝の角度が所定の値であっても、コリメータレンズとＶ形溝との当接具合や歪み等は常に一定ではなく、特許文献１及び２と同様に、組み立て具合のばらつきや部品単体毎にも差があるため、特に環境温度等の変化によるコリメータレンズの光軸垂直方向の変位を０にするのは困難である。

また、特許文献３では、合成光源の例を示しているが、環境変化に伴う感光体上のスポットの相対変位を小さくする手段については記載されていない。したがって、光源ユニットが単体である場合は、感光体上のスポットの絶対位置が光軸垂直方向に多少変動しても走査間隔は変わらないから、ピッチむら等の印刷不良になることは少ない。しかしながら、複数の光源を合成する合成光源の場合、感光体上のスポットの位置が相対的に僅かでもずれると、感光体上の走査間隔が不均一になってしまい、印刷にバンディングと呼ばれるピッチむらが生じる。

更に、感光体上のスポットの相対位置ずれの原因の１つに、光源ユニットから得られる光の感光体上のスポット位置の変化がある。光源ユニットは、環境温度等の変化によって僅かに膨張、収縮し、コリメータレンズを保持している部分等が僅かに変動する。この変動方向は、光源ユニットによって異なり、どちらへ変動するか不明である。なお、この変動は非常に小さく、例えば単にテレビカメラ等で環境変化時のスポット変化を測定するような従来方法では、光源ユニットを保持する部品や、測定機を保持する部品の環境温度変動に伴う変化と光源ユニット単体の変化とが重なり合うため、光源ユニット単体に起因する光線のずれを正確に取得することができなかった。そのため、複数の光源ユニットを合成する合成光源の場合、従来は、光源ユニット間で環境温度変化による変動方向について考慮せずに組み立てられていた。

このように、従来では、環境変化時に感光体上のスポットの光軸垂直方向の変動方向やその量に部品毎の差があり、特に合成光源では相対的な差が生じるため、ピッチむらの印刷が生じ問題となっていた。

本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、環境変動による光線変位を高精度に取得し、環境変動があっても走査間隔を一定とし、ピッチむらのない良好な画像形成を実現するための光線変位算出方法、光走査装置、及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本件発明は、以下の特徴を有する課題を解決するための手段を採用している。

請求項１に記載された発明は、光源ユニットの環境条件の変化による光線変位を算出する光線変位算出方法において、第一の環境条件における光源ユニットからの光線の光軸垂直面内位置を、前記光源ユニットと光源ユニットから所定の離れた位置に設けたレンズ系との延長上に設置される撮像手段により測定する第一の測定ステップと、第一の環境条件と異なる第二の環境条件における光源ユニットからの光線の光軸垂直面内位置を前記撮像手段により測定する第二の測定ステップと、前記第一の測定ステップ及び前記第二の測定ステップにより、得られる光線位置の第一の変位を求めるステップと、前記光源ユニットを光軸中心に所定角度回転させるステップと、所定角度回転させた後、前記第一の環境条件及び前記第二の環境条件における光源ユニットからの光線の光軸垂直面内位置を前記撮像手段により測定し、第二の変位を求めるステップと、前記第一の変位及び前記第二の変位の差に基づいて光線変位を算出する算出ステップとを有することを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、光源ユニット単体に起因する光線のずれ（変位）を正確に算出することができる。また、算出した光線変位を用いて、例えば光走査装置においては環境変動があっても走査間隔を一定とすることができ、また画像形成装置においては環境変動があってもピッチむらのない良好な画像形成を実現することができる。

請求項２に記載された発明は、前記算出ステップにより得られた光線変位に基づいて、環境条件の変化による変位の方向を決定するステップを有することを特徴とする。

請求項２記載の発明によれば、環境条件の変化によって僅かに変動する光源ユニットの変位の方向を知ることができる。この変位の方向を用いて、例えば光走査装置においては環境変動があっても走査間隔を一定とすることができ、画像形成装置においては環境変動があってもピッチむらのない良好な画像形成を実現することができる。

請求項３に記載された発明は、合成光源からの光線を同一反射面により同時に偏向走査する回転多面鏡と、前記回転多面鏡により偏向走査された光線を像担持体上に結像させる結像レンズとからなる光走査装置において、光源と、前記光源を保持する光源ホルダと、前記光源からの光線を平行光線にする鏡筒内に設けられた光学系レンズと、前記鏡筒を固定するレンズホルダとからなる光源ユニットを複数備えた合成光源を有し、前記合成光源は、請求項１又は２に記載された光線変位算出方法を用いて得られる光源ユニットからの光線の環境条件の変化による変位方向に基づいて、複数の光源ユニットからの光線の環境条件の変化による変位方向が同一になるように、前記複数の光源ユニットを設置することを特徴とする。

請求項３記載の発明によれば、合成光源として用いられる複数の光源ユニットの変位方向を同一にして設置することで、環境変動があっても走査間隔を一定とすることができる。また、この光走査装置を画像形成装置等に具備することにより、ピッチむらのない良好な画像形成を実現することができる。

請求項４に記載された発明は、前記合成光源は、前記複数の光源ユニットからの光線の環境条件の変化による変位量が略同一の光源ユニットを用いることを特徴とする。

請求項４記載の発明によれば、合成光源として用いられる複数の光源ユニットの変位量を同一にすることで、環境変動があっても走査間隔を一定とすることができる。

請求項５に記載された発明は、前記合成光源は、前記複数の光源ユニットからの光線の変位方向を走査方向に対応させて設置することを特徴とする。

請求項５記載の発明によれば、光線の変位方向を走査方向に対応させて設置することで、環境変化等による副走査方向のずれを最小限に抑えることができる。

請求項６に記載された発明は、前記変位量は、請求項１又は２に記載された光線変位算出方法を用いて得られる光源ユニットからの光線の環境条件の変化による変位量であることを特徴とする。

請求項６記載の発明によれば、請求項１又は２に記載された光線変位算出方法を用いて光源ユニット単体に起因する光線のずれを正確に算出することができる。また、算出した光線変位により、環境変動があっても走査間隔を一定とすることができる。

請求項７に記載された発明は、前記光源ユニットは、前記レンズホルダの端面に少なくとも１つの穴部を有し、前記穴部及び取付部材を用いて前記光源ホルダを回転可能に固定することを特徴とする。

請求項７記載の発明によれば、簡単な構成で光源ホルダを固定することができる。

請求項８に記載された発明は、前記光源ホルダの端面に少なくとも１つの長穴を有し、前記長穴に取付部材を挿入し、前記穴部及び取付部材を用いて前記光源ホルダを回転可能に固定することを特徴とする。

請求項８記載の発明によれば、長穴に取付部材を挿入したまま、光源ホルダを光軸に対して所定の範囲で回転させることができる。また、長穴形状であるため、高精度な角度設定を行うことができる。

請求項９に記載された発明は、前記合成光源は、前記光源ユニットを固定する複数のユニット固定用開口部を有するベース部材を設け、複数の光源ユニットを前記複数のユニット固定用開口部にそれぞれ挿入することで固定することを特徴とする。

請求項９記載の発明によれば、安定性を向上させると共に、光軸に対して、走査方向、副走査方向、光軸回転方向の調整を行うことができる。

請求項１０に記載された発明は、前記ベース部材は、前記ユニット固定用開口部に挿入された前記複数の光源ユニットを支持部材により前記ベース部材に押し付けて固定することを特徴とする。

請求項１０記載の発明によれば、安定性を向上させると共に、光軸に対して、走査方向、副走査方向、光軸回転方向の調整を行うことができる。

請求項１１に記載された発明は、前記ベース部材は、前記ユニット固定用開口部の外周に前記光源ユニットを取り付けるための複数の穴部を設けると共に、前記複数の光源ユニットの端部に複数の開口部を設け、前記ユニット固定用開口部に挿入された前記光源ユニットの前記開口部に取付部材を挿入し、前記穴部及び取付部材を用いて前記光源ユニットを前記ベース部材に固定することを特徴とする。

請求項１１記載の発明によれば、安定性を向上させると共に、光軸に対して、走査方向、副走査方向、光軸回転方向の調整を行うことができる。

請求項１２に記載された発明は、前記開口部は、前記光源ユニットの回転方向に対応させた長穴形状であることを特徴とする。

請求項１２記載の発明によれば、長穴に取付部材を挿入したまま、光源ユニットを光軸に対して所定の範囲で回転させることができる。また、長穴形状であるため、高精度な角度設定を行うことができる。

請求項１３に記載された発明は、請求項３乃至請求項１２の何れか１項に記載の光走査装置を具備する画像形成装置である。

請求項１３記載の発明によれば、環境変動があってもピッチむらのない良好な画像形成を実現することができる。

本発明によれば、環境変動による光線変位を高精度に取得し、環境変動があっても走査間隔を一定とし、ピッチむらのない良好な画像形成を実現することができる。

以下に、本発明における光源ユニットからの光線変位算出方法、光走査装置、及び画像形成装置を好適に実施した形態について、図を用いて説明する。なお、以下に示す実施形態では、光源ユニットからの光線変位算出方法を用いた装置構成例として光走査装置、その光走査装置を用いた画像形成装置について説明するが、本発明における光線変位算出方法を用いた装置構成については、これに限定されるものではない。

＜画像形成装置＞
図１は、本発明を適用した画像形成装置の一構成例を示す図である。図１に示す画像形成装置１０は、感光体１１と、帯電装置１２と、光走査装置１３と、現像装置１４と、搬送装置１５と、転写装置１６と、清掃装置１７と、定着装置１８とを有するよう構成されている。また、図１に示す画像形成装置１０は、記録媒体としての印刷用紙１９に所定の画像を形成するものである。

図１に示す画像形成装置１０は、トナー像を形成するための像担持体であるドラム形状の感光体１１を所定の方向に回転駆動させる。この感光体１１は、帯電装置１２で特定の極性に均一に帯電された後、後述する光走査装置１３からの光線により露光され、静電潜像が形成される。

また、感光体１１における光走査装置１３に対する回転下流側には、現像装置１４が配置されている。現像装置１４は、感光体１１上に所定のトナー像を現像する。ここで、印刷用紙１９は、搬送装置１５により搬送される。転写装置１６は、印刷用紙１９の背面にトナーと逆極性の帯電を行い、感光体１１上のトナー像を印刷用紙１９上に転写する。なお、転写後、転写されなかったトナーは、清掃装置１７で除去される。

感光体１１からトナー像を転写した印刷用紙１９は、定着装置１８へ搬送される。定着装置１８は、一定温度に加熱制御したヒートローラ１８−１とヒートローラ１８−１に圧接する加圧ローラ１８−２とから構成されている。ここを通過するとき、印刷用紙１９上に保持されたトナー像は、加圧溶融され印刷用紙１９上に定着される。この定着処理後、印刷用紙１９は、画像形成装置１０の外部に排出され印刷が完了する。

＜光走査装置１３＞
次に、上述した光走査装置１３について具体的に説明する。図２は、画像形成装置が備える光走査装置の一構成例を示す図である。図２に示す光走査装置１３は、合成光源２１と、シリンドリカルレンズ２２と、回転多面鏡２３と、Ｆθレンズ２４と、折り返しミラー２５と、ミラー２６と、センサ２７とを有するよう構成されている。なお、合成光源２１は、一例として２つの光源ユニットを有するものとして説明するが、本発明においては２つに限定されず複数であればよい。

図２に示す光走査装置１３において、後述する合成光源２１から発せられた２つの光線２８は、副走査方向のみ所定の曲率を有するシリンドリカルレンズ２２を通過し、回転多面鏡２３の位置で交差して同一反射面で同時に偏向走査される。また、回転多面鏡２３により偏向走査された光線２８は、Ｆθレンズ２４を通り、折り返しミラー２５により感光体１１の方向に折り返され、矢印２９の方向に走査しながら図１に示す感光体１１上に結像され静電潜像を作成する。

なお、偏向走査された光線２８の一部（図２に示す点線）は、ミラー２６によって、センサ２７へ導かれ、センサ２７により受光された光から得られる出力信号により、合成光源２１から発せられた光線２８に対して、感光体１１に露光させる（書き込ませる）ための変調を開始する。

＜合成光源２１＞
次に、上述した合成光源２１の内部構成について図を用いて説明する。図３は、本発明における合成光源の一構成例を示す図である。図３に示す合成光源２１は、光源ユニット３１と、マーク３２と、取付部材としてのネジ部材３３と、板金等からなる支持部材３４と、ベース部材３５とを有するよう構成されている。

本実施形態では、光源ユニット３１−１，３１−２は、並列に配置され、それぞれ所定の光線を発生させる。また、マーク３２は、光源ユニット３１をベース部材３５に設置する際、温度や湿度等の環境条件の変化による光線変位の方向を合わせて設置できるように、光源ユニット３１−１，３１−２のそれぞれの光の変動方向に記されるマークである。なお、マーク３２を記さなくても、例えば切れ込みや溝等の他の手法により光源ユニット３１における光線の変位方向が認識できればよい。

また、図３の例では、ベース部材３５は、光源ユニット３１−１，３１−２を嵌め込むための開口部を有している。ベース部材３５は、開口部に嵌め込まれた光源ユニット３１-１，３１-２を支持部材３４により押し付けてネジ部材３３により固定している。

なお、図３では、光源ユニット３１−１，３１−２の外形は円形であるため、ベース部材に対して光源ユニット３１−１，３１−２を回転させることができる。したがって、光軸に対して、走査方向、副走査方向、光軸回転方向の調整を行うことができる。

ここで、本実施形態に用いられる光源ユニット３１−１，３１−２は、例えば予め温度、湿度等の環境条件の変動（環境変動）によるそれぞれの光線の変位方向、及び光線の変位量を後述する測定手法（光線変位算出方法）により測定されていてもよい。

なお、図３に示すように、光源ユニット３１−１，３１−２を並列に配置する場合には、図２に示すようにそれぞれのユニットから出た光線２８が回転多面鏡２３の位置で交差し合成光源となるように配置される。

＜合成光源の設置例：第１設置例＞
ここで、上述した光源ユニット３１−１，３１−２からなる合成光源２１の第１設置例について説明する。第１設置例では、光源ユニット３１−１，３１−２のマーク３２の方向（環境変動による光源ユニット３１からの光線の変位方向）を同一方向として設置する。これにより、環境変化時の複数の光源ユニットからの光線の変位が同一方向となるため、合成光源２１からの光線は、環境変動があっても相対変位量をより小さくすることができる。したがって、複数の光源からの光線の相対変位が小さな合成光源を実現することができる。

＜合成光源の設置例：第２設置例＞
次に、合成光源２１の第２設置例について説明する。第２設置例では、マーク３２の方向（環境変動による光源ユニット３１からの光線の変位方向）を同一方向とし、更にその変位量も同一のものを用いるようにする。これにより、環境変化時の複数の光源ユニットからの変動方向もその量も同じになる。したがって、設置された合成光源２１からの光線は、環境変動等があっても相対変位量を０にすることができる。上述した第２設置例を用いることにより、複数の光源からの光線の相対変位がない合成光源を実現することができる。

＜合成光源の設置例：第３設置例＞
次に、合成光源２１の第３設置例について説明する。第３設置例では、マーク３２の方向（環境変動による光源ユニット３１からの光線の変位方向）が走査方向となるように対応させて配置する。これにより、環境変化時の複数の光源ユニットからの光線の変動方向を走査方向とすることができ、環境変化等による副走査方向のずれを最小限に抑えることができる。

ここで、例えば、光源ユニット３１-１，３１−２の位置ずれ方向が異なる場合、上述した図２に示す回転多面鏡２３への光線２８の幅が広くなることがあり、そのため回転多面鏡２３の光反射面の寸法をより大きくしなければならないという問題が生じるが、第３設置例を適用することにより、その問題も解消することができる。

＜合成光源の設置例：第４設置例＞
次に、合成光源２１の第４設置例について説明する。第４設置例では、複数ある光源ユニットのうち、環境変動による光線の変位方向が小さいものを選択的に使用する。これにより、環境変化時の複数の光源ユニットからの変動を小さくでき、光源ユニットが設置された合成光源２１からの光線は、環境変動があっても相対変位及び絶対変位を小さくすることができる。したがって、第４設置例によれば、複数の光源からの光線の相対変位がない合成光源を実現することができる。

＜光源ユニット３１の構成例＞
次に、上述した光源ユニット３１の具体的な構成例について説明する。図４は、光源ユニットの一構成例を示す斜視図である。また、図５は、図４に示す光源ユニットの光軸方向の断面図である。

図４、図５に示すように、本実施形態に示す光源ユニット３１は、光源４１と、光源ホルダ４２と、光源４１の取付部材としてのネジ部材４３と、コリメータレンズホルダ４４と、コリメータレンズ４５と、コリメータレンズ４５の取付部材としてのネジ部材４６と、光源ホルダ４２の取付部材としてのネジ部材４７と、板金等からなる支持部材４８とを有するよう構成されている。

光源ユニット３１は、光源４１を光源ホルダ４２に設けられた穴部及びネジ部材４３により螺着し、光源４１を固定している。また、コリメータレンズ４５は、光源４１からの光線を平行光線にするための鏡筒内に設けられた光学系レンズであり、コリメータレンズホルダ４４は、ホルダの外側からコリメータレンズ４５の入った鏡筒をネジ部材４６で突き当ててコリメータレンズ４５を所定位置で固定している。

光源ホルダ４２は、コリメータレンズホルダ４４の光軸に対して垂直方向面内のどの位置でも所定位置に回転させて固定できるように、上述したネジ部材４７及び支持部材４８を複数用いて固定している。なお、図４に示す例では、固定箇所は４箇所であるが、本発明においてはこれに限定されない。

このように、図４、図５に示す光源ユニットの構成により、光源ホルダ４２は、コリメータレンズホルダ４４がどの位置でベース部材３５に固定されようと、コリメータレンズ４５の光軸に対する走査方向、副走査方向、光軸回転方向の調整を行って固定することができる。したがって、簡単な構成で光源ホルダを固定することができる。

＜光源ユニット３１の他の構成例＞
次に、光源ユニット３１の他の構成例について図を用いて説明する。図６は、光源ユニットの他の構成例を示す斜視図である。図６に示す例では、光源ホルダ４２に長穴４９を１又は複数設けている（例えば、図６においては４箇所）。なお、長穴４９は、光軸ホルダ４２が取付部材であるネジ部材５０により軽くネジ止めされた状態で光軸回転方向に所定の角度分回転できるように長穴４９のそれぞれの開口部が円形状に形成されている。

つまり、この開口部にネジ部材５０を挿入したまま、光軸ホルダ４２を所定の位置に回転させることができ、更に適切な位置でネジ部材５０を締め付けることでネジ頭部により光軸ホルダ４２を固定することができる。

したがって、長穴にネジ部材５０を挿入したまま、光源ホルダ４２を光軸４１に対して所定の範囲で回転させることができる。また、開口部は長穴形状であるため、高精度な角度設定を行うことができる。

この場合、コリメータレンズホルダ４４側に設けられるネジ部材５０と螺合するための穴部を長穴４９の個数より多くしておくことで、光源ホルダ４２を光軸の中心とした任意の角度で固定し、走査方向、副走査方向位置の調整が可能となり、所定の位置で固定することができる。

＜光源ユニット３１の固定方法＞
次に、上述した光源ユニット３１におけるベース部材３５への固定方法について具体的に説明する。図７は、本実施形態におけるベース部材の一例を示す図である。また、図８は、光源ユニットのネジ固定用の開口部の一例を示す図である。

本実施形態では、光源ユニット３１は、環境変動による光源ユニット３１単体からの光線の変位方向がどの方向であっても、ベース部材３５に取り付けができるように構成する。ベース部材３５には、光源ユニット３１をベース部材３５に固定するため、ネジ部材３３と螺合する少なくとも１つの穴部５１と、光源ユニット３１を固定すると共に、光源ユニット３１からの光源を通過させるユニット固定用の開口部５２とを有している。以下に光源ユニット３１の固定方法の例を示す。

＜光源ユニット３１の固定例：第１固定例＞
光源ユニット３１の第１固定例では、開口部５２に上述の図４等で示したコリメータレンズホルダ４４を嵌め込むことにより固定する方法である。この場合、ユニット固定用の開口部５２の形状と、コリメータレンズホルダ４４の形状とが擦動する程度で、更に固定可能となるようにお互いの形状が設定される。このように挿入することで、容易に光源ユニット３１を固定することができる。これにより、環境変動による光源ユニット３１単体からの光線の変位方向がどの方向であっても、設置位置を調整して固定することができる。

＜光源ユニット３１の固定例：第２固定例＞
次に、光源ユニット３１の第２固定例について説明する。第２固定例では、図７（ａ）の例では、穴部５１により支持部材３４をネジ止めし、支持部材３４によりベース部材３５に光源ユニット３１を押し付けて固定する。なお、支持部材３４の数を増やすことにより、光源ユニット３１の安定性を向上させることができる。また、光源ユニット３１は、ベース部材３５の開口部５２に挿入し光源ユニット３１の光軸を中心として回動可能な形状としている。これにより、環境変動による光源ユニット３１単体からの光線の変位方向がどの方向であっても、設置位置を調整して固定することができる。

＜光源ユニット３１の固定例：第３固定例＞
次に、光源ユニット３１の第３固定例について説明する。第３固定例では、図８（ａ）に示すように光源ユニット３１の端部に複数の開口部５３を有する。これにより、図７（ｂ）に示すように光源ユニット３１の端部に設けた所定の開口部５３にネジ部材３３を挿入し、更にベース部材３５の穴部５１により光源ユニット３１を螺着することができる。したがって、環境変動による光源ユニット３１単体からの光線の変位方向がどの方向であっても、設置位置を調整して固定することができる。

＜光源ユニット３１の固定例：第４固定例＞
次に、光源ユニット３１の第４固定例について説明する。第４固定例では、図８（ｂ）に示すように光源ユニット３１の端部に複数の長穴５４（例えば、図８（ｂ）においては４箇所）を有する。つまり、上述した第３固定例における開口部５３を光源ユニット３１の回転方向に対応させた長穴形状にする。

これにより、図７（ｃ）に示すように、光源ユニット３１の端部に設けた長穴５４にネジ部材３３を挿入し、更にベース部材３５の穴部５１により光源ユニット３１を螺着することができる。

なお、長穴５４は、ネジ部材３３により軽くネジ止めされた状態で光軸回転方向に所定の角度分回転できるように円形状に形成されている。つまり、この長穴にネジ部材３３を挿入し、光源ユニット３１を所定の位置でネジ部材３３を締め付けることでネジ頭部により、光源ユニット３１を固定することができる。したがって、環境変動による光源ユニット３１単体からの光線の変位方向がどの方向であっても、設置位置を調整して固定することができる。

＜合成光源２１の合成例＞
次に、合成光源２１の合成例について説明する。合成光源２１は、上述した図３等に示すように複数の光源ユニットを並列に配置する場合の他に、例えばプリズム等を用いて並列に配置せずに合成することができる。ここで、図９は、本発明における合成光源の第２の例を示す図である。

図９に示すように、合成光源２１ａは、プリズム６１を用いて光源ユニット３１からの光線の一方を透過し、他方を反射させることで合成する。この場合、光源ユニット３１のマーク３２は、走査方向及び各光源ユニットで同一方向になるように合成光源２１ａを組み立てる。

なお、図９の例では、合成光源内で２つの光源ユニット３１からの光軸を一致させることができるため、光学特性上、図３の構成よりも、各光線の光軸からのずれが小さいので好ましい。

また、図１０は、本発明における合成光源の第３の例を示す図である。図１０に示すように、合成光源２１ｂは、反射面付きプリズム６２を用いて光源ユニット３１からの光線の一方を透過し、他方を２回反射させることで合成する。この場合、光源ユニット３１のマーク３２は走査方向及び各光源ユニットで同一方向になるように合成光源２１ｂを組み立てる。これにより、２つの光源ユニットからの光軸を一致させられるため、光学特性上、図３の構成より好ましく、また反射面付きプリズム６２が変動したとしても、これによる反射側の光線の角度は変わらないため、相対変位が生じにくいという効果がある。

なお、本実施形態では、上述した合成光源の光源ユニット３１の数を２として説明したが、本発明においてはこの限りではなく、３以上であってもよい。更に、図９、図１０に示す例では、光源に５つの素子の光源（図９、図１０における矢印）を用いた例を示しているが、本発明は光源素子数に限定されない。

＜光線の変位方向の測定系＞
次に、本発明における環境変化時の光源ユニット３１単体からの光線の変位方向を測定するための測定系について説明する。図１１は、光源ユニットの測定系の概略構成例を示す図である。

図１１では、光源７１から出射した光線を、焦点距離ｆ１のコリメータレンズ７２を通して平行光線７３にする。なお、平行光線であるか否かの確認は、例えばコリメーションチェッカー等を用いて行うことができ、またその手段は例えばコリメータレンズを光軸方向へ移動させることで可能である。

その後、平行光線７３は、光学系としての焦点距離ｆ２の凸レンズ７４を通過し、テレビカメラ等の撮像手段７５上に結像される。撮像手段７５により得られる映像は、モニタ等の表示手段により映し出され、映し出された映像に基づいてスポットの光軸垂直面内の座標を求める。なお、この例ではレンズ７４は１枚であるが、複数枚であっても同様である。

次に、上述した測定系における環境変化時の光源ユニット単体の変位方向の測定手順についてフローチャートを用いて説明する。図１２は、環境変化時における光源ユニットからの光線の変位方向の測定手順の一例を示すフローチャートである。なお、以下の測定手順では、変化させる環境条件の一例として温度を例に説明するが、本発明においてはこれに限定されず、湿度やその他の条件を変化させてもよい。

まず、第一の環境温度条件（例えば２０℃）において、光源ユニット３１からの光線７３は凸レンズ７４を通過し撮像手段７５に到達する。このとき、光軸垂直面内位置（Ｘ１，Ｙ１）をテレビカメラ等の撮像手段７５により測定する（Ｓ０１）。ここで、図１３は、Ｓ０１のステップを説明するための図である。なお、図１３では、測定した光源ユニット３１の向きを明確にするため矢印８１を示している。つまり、Ｓ０１では、光源ユニットをある所定の方向に位置付けた後、光源ユニット３１からの光線７３が撮像手段７５に到達したときのモニタ８２に表示されるスポット８３の光軸垂直面内位置（Ｘ１，Ｙ１）を測定する。なお、図１３では、一例としてモニタ８２上のスポット８３の位置（Ｘ１，Ｙ１）を（−１μｍ、−１μｍ）とする。

次に、第一の環境温度とは環境条件が異なる第二の環境温度条件（例えば、温度が３０℃）における光源ユニットからの光線のスポットの光軸垂直面内位置（Ｘ２，Ｙ２）を撮像手段７５により測定する（Ｓ０２）。ここで、図１４は、Ｓ０２のステップによりモニタに表示されるスポットの様子を示す図である。なお、図１４では、環境条件が異なっているため、図１３及び図１４に示すモニタ８２上のスポット８４の位置は異なっている。なお、図１４では、一例としてＳ０２のステップによりモニタ８２に表示されるスポット８３の位置（Ｘ２，Ｙ２）を（＋１μｍ、＋１μｍ）とする。

次に、（Ｘ１，Ｙ１）及び（Ｘ２，Ｙ２）により、光線位置の変位Ａ（Ｘａ，Ｙａ）（＝（Ｘ２−Ｘ１，Ｙ２−Ｙ１））を求める（Ｓ０３）。上述した例を用いて計算した結果、（Ｘａ，Ｙａ）＝（＋２μｍ，＋２μｍ）となる。

次に、光源ユニット３１を光軸中心に所定角度回転させる。本実施形態では、半回転（１８０°）して固定させる（Ｓ０４）。図１５は、Ｓ０４のステップにおける光源ユニットの様子を示す図である。図１５では、光源ユニット３１の矢印８１が図１３の状態から光軸中心に半回転していることを示している。

次に、半回転させた状態で、Ｓ０１、Ｓ０２と同様の測定を行い、変位Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ）を求める（Ｓ０５）。また、Ｓ０５のステップで得られた結果が（Ｘｂ，Ｙｂ）＝（−２μｍ，＋２μｍ）であったとする。

その後、変位Ａと変位Ｂの差を１／２倍して、光線変位Ｃ（Ｘｃ，Ｙｃ）（＝（（Ｘｂ−Ｘａ）／２，（Ｙｂ−Ｙａ）／２）を算出する（Ｓ０６）。例えば、上述の数値例を用いて計算すると（Ｘｃ，Ｙｃ）＝（−２μｍ，０μｍ）となる。この値が、光源ユニット３１単体の環境変動による変位の方向である。また、この算出結果に基づいて環境変動による変位の方向を決定する（Ｓ０７）。

したがって、上述した例における計算の場合、３０℃に対する２０℃の変位は（−２μｍ，０μｍ）となる。このように、本実施形態では、測定時の外乱による変位が２回とも同じ様に生じることに着目し、その差をとることで打ち消せることができる。これにより、光源ユニット単体に起因する光線のずれ（変位）を正確に算出することができる。

ここで、図１６は、光源ユニットの変位方向にマークを記した様子を示す図である。上述した算出の結果、得られた光源ユニット３１単体の変位方向は（−２μｍ、０μｍ）であるため、この光源ユニット３１には、Ｘ軸方向にマーク３２を記すことができる。また、上述した算出結果から変位量を把握することができるため、例えばマスク３２の周辺の一部分に−２μｍと記載する等、変位量を記載してもよい。

＜光源ユニット３１、合成光源２１の設置例＞
次に、光源ユニット３１、合成光源２１の設置例について説明する。光源ユニット３１には、上述したように環境変動による光線の変位方向にマーク３２を記しておく。この変位方向は、合成光源２１に実装するときに走査方向とするため、光源の実装も、マーク方向が水平方向になるように光源ホルダを予め調整しておく。

例えば、１列に並んだ複数の光源を斜めに走査する場合、光源の並び方向と、光源ユニットのマーク方向をほぼ一致させて設置するのが好ましい。その後、合成光源を組み立てる際、光源の並び角の調整は光源ユニット全体を回転させて行なえばよい。これにより、光源の走査方向、副走査方向位置が変化してしまうことがない。なお、光源の並び方向と、光源ユニットのマーク方向をほぼ一致させて組み立てていない場合、光源ユニットのマークを走査方向に調整した後、光源の並び角調整を光源ホルダとコリメータレンズホルダとの間で行なう必要がある。そのため、光源とコリメータレンズの走査方向、副走査方向位置も同時に変化してしまうため、適当な位置でなくなってしまい再調整が必要となるため、調整時間が増加してしまう問題がある。

上述したように、本発明によれば、環境変動による光線変位を高精度に取得し、環境変動があっても走査間隔を一定とし、ピッチむらのない良好な画像形成を実現することができる。

具体的には、本発明における光線変位算出方法により、光源ユニットからの光線の環境変化時の変位方向を正確に求めることができ、複数の光源ユニットからなる合成光源の環境変動の方向を高精度に取得することができる。

そのため、複数の光源ユニットからなる合成光源を組み立てる際、光源ユニットからの光線の環境変化時の光軸垂直面内の変動方向を同一にすることができる。したがって、相対変位量を小さくすることができる。また、変位方向と変位量を同じにすることにより相対変位をなくすことができ、更に変位量の小さいものを選択的に用いることにより相対変位及び絶対変位を小さくすることができる。

また、この合成光源を用いることで、高精度な光走査装置及び画像形成装置を提供することができる。なお、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全般に適用することができる。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

本発明を適用した画像形成装置の一構成例を示す図である。 画像形成装置が備える光走査装置の一構成例を示す図である。 本発明における合成光源の一構成例を示す図である。 光源ユニットの一構成例を示す斜視図である。 図４に示す光源ユニットの光軸方向の断面図である。 光源ユニットの他の構成例を示す斜視図である。 本実施形態におけるベース部材の一例を示す図である。 光源ユニットのネジ固定用の開口部の一例を示す図である。 本発明における合成光源の第２の例を示す図である。 本発明における合成光源の他の例を示す図である。 光源ユニットの測定系の概略構成例を示す図である。 環境変化時における光源ユニットからの光線の変位方向の測定手順の一例を示すフローチャートである。 Ｓ０１のステップを説明するための図である。 Ｓ０２のステップによりモニタに表示されるスポットの様子を示す図である。 Ｓ０４のステップにおける光源ユニットの様子を示す図である。 光源ユニットの変位方向にマークを記した様子を示す図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１１ 感光体
１２ 帯電装置
１３ 光走査装置
１４ 現像装置
１５ 搬送装置
１６ 転写装置
１７ 清掃装置
１８ 定着装置
１９ 印刷用紙
２１ 合成光源
２２ シリンドリカルレンズ
２３ 回転多面鏡
２４ Ｆθレンズ
２５ 折り返しミラー
２６ ミラー
２７ センサ
２８ 光線
２９ 矢印
３１ 光源ユニット
３２ マーク
３３，４３，４６，４７，５０ ネジ部材
３４、４８ 支持部材
３５ ベース部材
４１，７１ 光源
４２ 光源ホルダ
４４ コリメータレンズホルダ
４５，７２ コリメータレンズ
４９，５４ 長穴
５１ 穴部
５２，５３ 開口部
６１ プリズム
６２ 反射面付きプリズム
７３ 平行光線
７４ 凸レンズ
７５ 撮像手段
８１ 矢印
８２ モニタ
８３ スポット

Claims (13)

1. 光源ユニットの環境条件の変化による光線変位を算出する光線変位算出方法において、
   第一の環境条件における光源ユニットからの光線の光軸垂直面内位置を、前記光源ユニットと光源ユニットから所定の離れた位置に設けたレンズ系との延長上に設置される撮像手段により測定する第一の測定ステップと、
   第一の環境条件と異なる第二の環境条件における光源ユニットからの光線の光軸垂直面内位置を前記撮像手段により測定する第二の測定ステップと、
   前記第一の測定ステップ及び前記第二の測定ステップにより、得られる光線位置の第一の変位を求めるステップと、
   前記光源ユニットを光軸中心に所定角度回転させるステップと、
   所定角度回転させた後、前記第一の環境条件及び前記第二の環境条件における光源ユニットからの光線の光軸垂直面内位置を前記撮像手段により測定し、第二の変位を求めるステップと、
   前記第一の変位及び前記第二の変位の差に基づいて光線変位を算出する算出ステップとを有することを特徴とする光線変位算出方法。
2. 前記算出ステップにより得られた光線変位に基づいて、環境条件の変化による変位の方向を決定するステップを有することを特徴とする請求項１に記載の光線変位算出方法。
3. 合成光源からの光線を同一反射面により同時に偏向走査する回転多面鏡と、前記回転多面鏡により偏向走査された光線を像担持体上に結像させる結像レンズとからなる光走査装置において、
   光源と、前記光源を保持する光源ホルダと、前記光源からの光線を平行光線にする鏡筒内に設けられた光学系レンズと、前記鏡筒を固定するレンズホルダとからなる光源ユニットを複数備えた合成光源を有し、
   前記合成光源は、請求項１又は２に記載された光線変位算出方法を用いて得られる光源ユニットからの光線の環境条件の変化による変位方向に基づいて、複数の光源ユニットからの光線の環境条件の変化による変位方向が同一になるように、前記複数の光源ユニットを設置することを特徴とする光走査装置。
4. 前記合成光源は、
   前記複数の光源ユニットからの光線の環境条件の変化による変位量が略同一の光源ユニットを用いることを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
5. 前記合成光源は、
   前記複数の光源ユニットからの光線の変位方向を走査方向に対応させて設置することを特徴とする請求項３又は４に記載の光走査装置。
6. 前記変位量は、
   請求項１又は２に記載された光線変位算出方法を用いて得られる光源ユニットからの光線の環境条件の変化による変位量であることを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。
7. 前記光源ユニットは、
   前記レンズホルダの端面に少なくとも１つの穴部を有し、
   前記穴部及び取付部材を用いて前記光源ホルダを回転可能に固定することを特徴とする請求項３乃至６の何れか１項に記載の光走査装置。
8. 前記光源ホルダの端面に少なくとも１つの長穴を有し、
   前記長穴に取付部材を挿入し、前記穴部及び取付部材を用いて前記光源ホルダを回転可能に固定することを特徴とする請求項７に記載の光走査装置。
9. 前記合成光源は、
   前記光源ユニットを固定する複数のユニット固定用開口部を有するベース部材を設け、
   複数の光源ユニットを前記複数のユニット固定用開口部にそれぞれ挿入することで固定することを特徴とする請求項３乃至６の何れか１項に記載の光走査装置。
10. 前記ベース部材は、
    前記ユニット固定用開口部に挿入された前記複数の光源ユニットを支持部材により前記ベース部材に押し付けて固定することを特徴とする請求項９に記載の光走査装置。
11. 前記ベース部材は、
    前記ユニット固定用開口部の外周に前記光源ユニットを取り付けるための複数の穴部を設けると共に、前記複数の光源ユニットの端部に複数の開口部を設け、
    前記ユニット固定用開口部に挿入された前記光源ユニットの前記開口部に取付部材を挿入し、前記穴部及び取付部材を用いて前記光源ユニットを前記ベース部材に固定することを特徴とする請求項９に記載の光走査装置。
12. 前記開口部は、
    前記光源ユニットの回転方向に対応させた長穴形状であることを特徴とする請求項１１に記載の光走査装置。
13. 請求項３乃至請求項１２の何れか１項に記載の光走査装置を具備する画像形成装置。

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