JP5100197B2 - 光走査装置の調整方法及び製造方法 - Google Patents

Description

本発明は光走査装置の調整方法及び製造方法に関し、電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタやデジタル複写機やマルチファンクションプリンタ（多機能プリンタ）の画像形成装置に好適なものである。

画像形成装置に用いられている一般的な光走査装置では、光源手段から射出した光束を入射光学系により偏向手段に導き、この偏向手段で偏向した光束を結像光学系により被走査面上にスポット状に結像させている。

一般に入射光学系は光源手段から射出された光束を平行状態も含めた特定の収束度を与えるコリメータレンズとコリメータレンズからの光束を副走査方向において偏向手段に集光させるシリンドリカルレンズと光束に特定の光束幅を与える絞りとから構成されている。

このような光走査装置では、光源手段とコリメータレンズとの間の相対的な位置ずれが、光線進行方向または主走査方向及び副走査方向の集光位置ずれに大きな影響を及ぼし、光学性能を劣化させる。このため光源手段とコリメータレンズとをユニット化し、該ユニット単独で精密に位置調整を行い、調整されたユニットを光走査装置に組み付けることが一般的に行なわれている。

近年、画像形成装置において高画質化の要望が高まっている。この要望を満足するためになるべく多くの組み付け誤差を踏まえた調整を行う方法が知られている。

このうち光源手段とコリメータレンズとの間の相対的な位置ずれを調整する方法を用いた光走査装置が種々と提案されている（特許文献１参照）。

特許文献１では光走査装置に用いる各光学素子を収める筐体に光源手段やコリメータレンズを仮設し、この状態で装置内に配置した後、光源手段もしくはコリメータレンズの位置を調整している。これにより光源手段やコリメータレンズを筐体に組み付ける際に発生する組み付け誤差を軽減している。
特開平０６−１４８４９２号公報

特許文献１では光偏向器以降の光学素子が調整には関与しないため、これらの光学素子の組み付け誤差による画質の劣化は依然として残ってしまう。

このため光学素子の組み付け誤差による被走査面上における光学性能が低下する傾向があった。

本発明は光走査装置を組み立てる際、光学素子の組み付け誤差を踏まえた調整を行うことにより、高画質な画像が容易に得られる光走査装置の調整方法及び製造方法の提供を目的とする。

請求項１の発明の光走査装置の調整方法は、光源手段と、該光源手段から射出された光束を偏向走査する偏向手段と、該光源手段からの光束を該偏向手段に導光する入射光学系と、該偏向手段によって偏向走査された光束を被走査面上に結像させる結像光学系と、を有し、該偏向手段の偏向走査によって該被走査面上を主走査方向に走査する光走査装置の調整方法であって、該偏向手段が回転もしくは揺動し続けている状態で、該光源手段から射出された光束と、該光源手段とは別の調整用光源から射出され該結像光学系を少なくとも１回介した光束とを、該結像光学系を挟んで該偏向手段とは反対側に配置される光検知手段により検知し、該光源手段からの光束及び該調整用光源からの光束が該光検知手段に入射するときの時間差に応じて、該光源手段もしくは該入射光学系の少なくとも一方の主走査方向の位置を調整することで、該光源手段から射出された光束の主走査方向の集光位置を調整することを特徴とする。

また、請求項１２の発明は、光源手段と、該光源手段から射出された光束を偏向走査する偏向手段と、該光源手段からの光束を該偏向手段に導光する入射光学系と、該偏向手段によって偏向走査された光束を被走査面上に結像させる結像光学系と、を有し、該偏向手段の偏向走査によって該被走査面上を主走査方向に走査する光走査装置の製造方法であって、該偏向手段が回転もしくは揺動し続けている状態で、該光源手段から射出された光束と、該光源手段とは別の調整用光源から射出され該結像光学系を少なくとも１回介した光束とを、該結像光学系を挟んで該偏向手段とは反対側に配置される光検知手段により検知し、該光源手段からの光束及び該調整用光源からの光束が該光検知手段に入射するときの時間差に応じて、該光源手段もしくは該入射光学系の少なくとも一方の主走査方向の位置を調整することで、該光源手段から射出された光束の主走査方向の集光位置を調整する工程を有することを特徴とする。

本発明によれば光走査装置を組み立てる際、光学素子の組み付け誤差を踏まえた調整を行うことにより、高画質な画像が容易に得られる光走査装置の調整方法及び製造方法を達成することができる。

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

図１は本発明の調整方法で調整された光走査装置の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。

尚、以下の説明において、主走査方向（Ｙ方向）とは偏向手段の回転軸（または揺動軸）及び結像光学系の光軸（Ｘ方向）に垂直な方向（偏向手段で光束が偏向反射（偏向走査）される方向）である。副走査方向（Ｚ方向）とは偏向手段の回転軸（または揺動軸）と平行な方向である。主走査断面とは結像光学系の光軸と主走査方向とを含む平面である。副走査断面とは結像光学系の光軸を含み主走査断面に垂直な断面である。

図１において、１は光源手段であり、半導体レーザーより成っている。

３は主走査断面内（主走査方向）の屈折力（パワー）と、副走査断面内（副走査方向）の屈折力とが互いに異なる単一のアナモフィックレンズ(異方屈折力単レンズ)である。アナモフィックレンズ３は、光源手段１より射出された光束を主走査断面内に関しては収束光束に変換し、副走査断面内に関しては後述する偏向手段５の偏向面５ａに集光する収束光束に変換している。

４は開口絞りであり、通過光束を制限してビーム形状を整形している。尚、アナモフィックレンズ３、開口絞り４は光源手段１からの光束を偏向手段５に導光する入射光学系ＬＡの一要素を構成している。

５は偏向手段としての光偏向器であり、４面構成のポリゴンミラー（回転多面鏡）より成っており、モーターの駆動手段（不図示）により図中矢印ＰＡ方向に一定速度で回転している。

ＬＢは集光機能とｆθ特性とを有する結像光学系（ｆθレンズ系）であり、プラスチック材料より成る単一の結像レンズ（ｆθレンズ）６より成り、光偏向器５によって偏向反射された画像情報に基づく光束を被走査面としての感光ドラム面7上に結像させている。また副走査断面内において光偏向器５の偏向面５ａと感光ドラム面７との間を共役関係にすることにより、面倒れ補償を行っている。

7は被走査面としての感光ドラム面である。

本実施例において画像情報に応じて光源手段１から光変調され射出した光束はアナモフィックレンズ３により主走査断面内においては収束光束に変換され、開口絞り４を通過する（一部遮光される）。また副走査断面内においては収束光束に変換され開口絞り４を通過し（一部遮光される）光偏向器５の偏向面５ａに線像（主走査方向に長手の線像）として結像する。そして光偏向器５の偏向面５ａで偏向反射された光束は結像レンズ６により感光ドラム面7上にスポット状に結像され、該光偏向器５を矢印ＰＡ方向に回転させることによって、該感光ドラム面7上を矢印ＰＢ方向（主走査方向）に等速度で光走査している。これにより記録媒体である感光ドラム面7上に画像記録を行っている。

次に本発明において光偏向器の偏向走査によって被走査面上を主走査方向に走査するときの光束の集光位置を調整する調整方法の概要について説明する。

調整によって高画質化を極力果たすためには、光走査装置を構成する光源手段１、入射光学系ＬＡ、光偏向器５、結像光学系ＬＢに用いられる全ての光学素子を組み付けた状態で調整を行えばよい。

ところが実際に調整を行うとすると、光源手段１と被走査面７との間の光路中には光束を主走査方向に偏向反射する光偏向器５が配されているため、該光偏向器５の偏向状態により光束の主走査方向の集光位置が変化し、主走査方向の調整がうまくできない。このため、光束の主走査方向の位置調整を行うためには、光偏向器５の偏向状態に影響されない何らかの基準(調整基準）を用いて調整することが必要になる。

そこで本実施例では装置（製品）の１光学素子として用いる光源手段１とは別に、上記全ての光学素子を収めた筐体に対して正確に位置決めされた調整基準としての新たな調整用光源（後述する図２、図４において符番「２」を指す。）を設けている。

尚、以下の説明において、光源手段１から射出する光束を光束Ａ、調整用光源２から射出する光束を光束Ｂと称す。

そして光源手段１から射出された光束Ａが被走査面７上に集光する位置と調整用光源２から射出された光束Ｂが結像レンズ６と光偏向器５を介した後に被走査面７上に集光する位置とのある時期における主走査方向における相対的な差を評価している。これによって光束Ａの主走査方向の集光位置の位置ずれの評価を行っている。

光源手段１及び調整用光源２から射出された各光束Ａ、Ｂは光偏向器５の偏向状態によって被走査面７上において結像する像高は各々変わる。しかしながら各光束Ａ、Ｂが結像する像高の差は、結像光学系ＬＢのもつfθ特性により、光偏向器５の偏向状態によらず、該光偏向器５に入射する直前の光束Ａ及び光束Ｂの角度差で決まる。

つまり像高の差を評価することにより、光偏向器５に入射する直前の光束Ａ及び光束Ｂの角度の差が評価できる。よって光源手段１及び入射光学系ＬＡが特定の場所に設置されたときの像高差になるように光源手段１又は入射光学系ＬＡの少なくとも一方の位置を調整すれば光束Ａの主走査方向の集光位置の調整が行える。

本実施例では調整用光源２から射出した光束Ｂを結像光学系ＬＢを少なくとも１回介し、光偏向器５で偏向させ、結像光学系ＬＢを介した光束Ｂの集光位置を検出し、該集光位置に基づく位置情報より、光源手段又は入射光学系の少なくとも一方の位置を調整する。これにより光源手段１から射出した光束Ａの主走査方向の集光位置の調整が行える。

調整のために変位させる要素としては、もっとも位置敏感度が高い光源手段１又は入射光学系ＬＡを用いる。光束Ａの主走査方向の集光位置の調整を他の要素で行った場合、敏感度があまりに違いすぎて他の要素では調整しきれないことが考えられ、仮に調整できた場合でも本来の位置から大きく外れることが予想される。このため光束Ａの主走査方向の集光位置の調整を行うには、光源手段１又は入射光学系ＬＡの位置を調整する方法が現実的である。

また同様のことはピント位置(光線進行方向の集光位置)ずれに関しても云え、また各調整を同一の要素で行うことで調整工具の構成を簡潔にすることが可能になる。

ところで光偏向器５を静止させた状態で光源手段１から射出された光束Ａと調整用光源２から射出された光束Ｂが集光する像高の差を実際に評価しようとすると、前述した如く光偏向器５の偏向状態により各光束Ａ、Ｂが集光する像高が変わる。

このため光束Ａと光束Ｂの集光位置の差を評価するためには、以下に示す調整方法が挙げられる。

・ 各光束Ａ、Ｂの通過位置を検知する光検知手段（位置検知センサー）を設け、該光検知手段を移動可能にして各光束Ａ、Ｂが検知される像高を各々探索する、
(2)線状に長い光検知手段を用いる、
(3)多数の光検知手段を主走査方向に並べる。

しかしながら上記調整方法(1)は光検知手段を可動させるための仕組みを調整工具に新たに加える必要があり望ましくない。また上記調整方法(2)(3)は装置全体が複雑になってしまうので望ましくない。

これに対してより容易に像高の差を評価する調整方法として、光偏向器５を回転もしくは遥動させる方法がある。本実施例では光偏向器５が回転もしくは遥動し続けているときに光束Ａの主走査方向の集光位置の調整を行なっている。

光偏向器５として回転多面鏡（ポリゴンミラー）を用いた場合、回転多面鏡を一定の速度で回転させることで、結像光学系ＬＢの持つfθ特性により各光束Ａ、Ｂは各々等速走査するようになる。よって各光束Ａ、Ｂの像高の差は時間に変換することができる。

つまり各光束Ａ、Ｂは等速走査しているので、ある像高に光検知手段を固定した場合、ある瞬間における各光束Ａ、Ｂの像高の差に応じて各光束Ａ、Ｂは一定の時間差でそれぞれ検知される。よって検知される時間差を走査速度で掛けることで各光束Ａ、Ｂの像高差を評価できる。よって光源手段１及び入射光学系ＬＡが特定の場所に設置されたときの像高差(ここでは時間差)になるように光源手段１又は入射光学系ＬＡの少なくとも一方の位置を調整すれば光束Ａの主走査方向の集光位置の調整が行える。

偏向手段５として回転多面鏡の代わりに遥動素子(ガルバノミラー)を用いた場合は、遥動素子の角速度の特性及び結像光学系ＬＢのfθ特性に相当する特性を加味して回転多面鏡を用いた場合と同様に調整すればよい。

尚、光検知手段はこれまで被走査面位置または被走査面と光学的に等価な位置にあるという前提で説明してきたが、必ずしも光検知手段は被走査面位置または被走査面と光学的に等価な位置にある必要はない。ただし、被走査面上から大きく離れて配置すると、ある広がりをもった光束を検知することになるため、光検知手段の受光面に光束がすべて入りきれなくなり、受光光量が低下し、光検知手段が各光束を検知しなくなる可能性が高まる。よって被走査面位置または被走査面と光学的に等価な位置に光検知手段を設置することが望ましい。また同様の理由より調整用光源２から射出された光束Ｂも光束Ａと同一の位置に被走査面７を持つように構成することが望ましい。

つまり調整用光源２から射出された光束Ｂの光線進行方向の集光位置は、光源手段１から射出された光束Ａを光線進行方向の集光位置と等しくなるように構成するのが良い。

また本実施例では評価基準として用いる調整用光源２は被走査面側に配置され、該調整用光源２からの光束Ｂで結像光学系ＬＢを介した後、光偏向器５に入射させている。

これは光学素子を収める筐体内部に調整用光源２を配置するスペースが取れなかったこと、それでも無理に調整用光源２を他の位置に配置した場合、筐体の一部に調整用光源２から射出される光束Ｂの光路を確保するため、筐体に穴を開ける必要が生じる。この場合、塵埃が筐体内部に侵入しやすくなり好ましくない。

ただし、上記の配置を採用した場合、調整用光源２から射出された光束Ｂが結像光学系ＬＢを２度透過することになり、結像光学系ＬＢの偏心の影響を２度受けることになる。この結果、光源手段１から射出された光束Ａの調整位置は本来の位置からやや外れてしまう。よって光学的には評価基準として用いる調整用光源２は入射光学系ＬＡを挟んで結像光学系ＬＢとは反対側に配置して、光偏向器５に光束Ｂを入射させてから結像光学系ＬＢに１回だけ入射させることが光学的には望ましい。

これまでは光束Ａの主走査方向の集光位置の調整に関する説明をしてきたが、更に光束の副走査方向の集光位置の調整を行う場合には、最も被走査面７側の光学素子の後に光束分離手段としてのビームスプリッター(後述する図２の１０ａ）を設ける。そしてビームスプリッターにより光束Ａを透過光束Ａ１及び反射光束Ａ２に分離し、透過光束Ａ１又は反射光束Ａ２のいずれか一方の光束を用いて光束Ａの主走査方向の集光位置の調整を行い、他方の光束を用いて光束Ａの副走査方向の集光位置の調整を行えば良い。

それ以外の場所にビームスプリッターを設置した場合は、それ以降の光学素子の組み付け誤差の影響を加味できなくなるため好ましくない。

また上記の構成で光束Ａの集光位置の調整を行う場合、透過光束Ａ１で光束Ａの主走査方向の集光位置の調整を行い、反射光束Ａ２で光束Ａの副走査方向の集光位置の調整することが望ましい。

透過光束Ａ１はビームスプリッターを通過する際に屈折の影響を受けて光束が副走査方向にシフトする。そのシフト量は屈折率、肉厚、光束とビームスプリッターとのなす角度で決まるが、市販のビームスプリッターを用いた場合、使用波長に対する屈折率が不明確であることが多く、また波長変動や肉厚公差の影響も受ける。よって、光束の副走査方向の集光位置の調整は反射光束Ａ２で行うことが望ましい。

もちろん、ビームスプリッターの変わりに光束反射手段としてのミラー（反射ミラー）を用いても良い。その場合は透過光束Ａ１(ミラーを介さない光束Ａ１)を評価できるように、ミラーを可動式にし、任意に光束を反射させる又は反射させないとの切り替えができるように構成すれば良い。またこの場合はビームスプリッターを用いたときに発生した光束の副走査方向のシフトが発生しないため、透過光束Ａ１(ミラーを介さない光束Ａ１)で光束の副走査方向の集光位置の調整を行っても良い。むしろこの場合、ミラーを稼動させる必要があるため、ミラーの角度公差が大きくなることを考慮すると透過光束Ａ１(ミラーを介さない光束Ａ１)で光束の副走査方向の集光位置の調整を行う。また反射光束Ａ２(ミラーを介した光束Ａ２)で光束の主走査方向の集光位置の調整を行うことが望ましい。これによって光源手段１から射出した光束Ａの主走査方向及び副走査方向の集光位置を各々調整することができる。

尚、上記ミラーは結像光学系の最も被走査面側の光学素子６と、該被走査面７との間に配されている。

次に本発明において光源手段１から射出した光束Ａのピント位置の調整方法の概要について説明する。

ピント位置の調整は、光束Ａの主走査方向及び副走査方向の集光位置の調整後、光源手段１又は入射光学系ＬＡの少なくとも一方の位置を調整することで、該光源手段１からの光束Ａのピント位置(光線進行方向の集光位置)を調整することが好ましい。

なぜならば光束の主走査方向及び副走査方向の集光位置の調整を行うと各光学素子を通過する光束の通過位置が変わるため、光束通過位置の差に起因するピントずれが発生する場合がある。このため、光束の主走査方向及び副走査方向の集光位置の調整より先に行うと再度ピント位置の調整をやり直すこととなり２度手間になる。

またピント位置の調整を行う場合は、被走査面上の走査領域の両端の２像高における該光束Ａの主走査断面上におけるピント位置から行うことが好ましい。

一般に走査領域中央から端部にかけて焦点深度幅は狭くなり、組み付け誤差により像面の位置が移動すると焦点深度幅の狭さに応じてスポット径は大きくなりやすい。よって焦点深度幅の狭い走査領域の両端部でピント位置の調整を行うことが好ましい。

つまり光源手段１からの光束Ａのピント位置の調整は被走査面上の走査領域の両端の２像高における光束Ａの主走査断面上及び副走査断面上におけるピント位置を用いて、光源手段及び入射光学系を構成する光学素子のうちの少なくとも１つの位置を調整する。

本実施例では以下に示す調整方法でピント位置の調整を行っている。

まず光源手段１を光線進行方向に移動しながら、印字領域（有効画像領域）両端の像高Ｙ１,Ｙ２でのスポット径を測定する。これにより許容できるスポット径Ｗを超える光源手段１の位置を求める。スポット径は光源手段１を移動するに従い一旦小さくなって再び大きくなるため像高ごとに２つの光源位置が求まる。

ここでは像高Ｙ１においてスポット径Ｗを超える光源手段１の光軸方向の基準位置Ｙ0からの位置をＹ１Ａ、Ｙ１Ｂ、像高Ｙ２においてスポット径Ｗを超える位置をＹ２Ａ、Ｙ２Ｂとする。また光源手段１が光偏向器５から離れる方向をマイナス、近づく方向をプラスとするときに
Ｙ１Ａ＜Ｙ１Ｂ、Ｙ２Ａ＜Ｙ２Ｂ
の関係にあるとする。このとき光源手段１は位置Ｙ１Ａから位置Ｙ１Ｂの間にあり、且つ位置Ｙ２Ａから位置Ｙ２Ｂの間にあることが望ましい。つまりＭＡＸ(Ｙ１Ａ,Ｙ２Ａ)からＭＩＮ(Ｙ１Ｂ,Ｙ２Ｂ)に配置することが望ましい。

本実施例では他の像高の集光位置や環境変化による集光位置の変化などを考慮し、ＭＡＸ(Ｙ１Ａ,Ｙ２Ａ)とＭＩＮ(Ｙ１Ｂ,Ｙ２Ｂ)の中間に光源手段１を配置している。このため環境が変化しても、全像高に渡り被走査面７上でのスポット径が許容スポット径Ｗを超え難くしている。

調整を行うにあたり、主走査断面内及び副走査断面内でのピント位置を評価した上で調整することが望ましい。ただし調整を簡略化するため評価項目を減らす場合は主走査断面内のピント位置の調整のみを評価することが望ましい。これは主走査断面内での焦点深度幅の方が副走査断面内での焦点深度幅よりも狭くなる傾向があるためである。

次に本発明の光束の集光位置の調整方法の実施例１及び実施例２について説明する。

［実施例１］
図２は本発明の実施例１の調整時における光走査装置及び調整治具の配置を示した主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。図３は調整時における光走査装置及び調整治具の配置を示した副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。図２、図３において図１に示した要素と同一要素には同一要素には同符番を付している。

図中、２は調整用の調整用光源２であり、半導体レーザーより成っている。

８は調整用のコリメータレンズであり、調整用光源２から射出された光束を平行光束に変換している。

９は光検知手段（検知センサー）であり、ＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）より成っており、光束Ａの主走査方向及び副走査方向の集光位置を検知している。本実施例における光検知手段９は結像光学系ＬＢを挟んで光偏向器５とは反対側に設置されており、かつ被走査面7と光学的に等価な位置に配置されている。

１０ａは調整用の光束分離手段としてのビームスプリッターであり、結像光学系ＬＢの最も被走査面7側の結像レンズ６と該被走査面7との間の光路中に設けられており、光束Ａを透過光束Ａ１と反射光束Ａ２とに分離している。

１１，１２は各々ピント調整用の光検知手段（検知センサー）であり、印字領域（走査領域）の両端部にそれぞれ設けられている。

１３，１４は各々ピント調整用のスリット部材であり、光検知手段１１，１２に入射する光束を制限している。検知センサー１１とスリット部材１３及び検知センサー１２とスリット部材１４は各々対になっており、印字領域の両端部にそれぞれ設けられている。

１５は光検知手段（検知センサー）であり、ＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）より成っており、光束の副走査方向の集光位置を検知している。本実施例における光検知手段１５は結像光学系ＬＢを挟んで光偏向器５とは反対側に設置されており、かつ被走査面7と光学的に等価な位置に配置されている。

本実施例において調整用光源２から射出された光束Ｂはコリメータレンズ８で発散光束に変換され、結像レンズ６に入射する。光束Ｂは結像レンズ６を経て収束光束に変換され、光偏向器５に入射する。光偏向器５に入射した光束Ｂは偏向反射されて再び結像レンズ６を透過し、さらにビームスプリッター１０ａを透過して光検知手段９面上に結像する。

このとき光検知手段９面上で結像した光束Ｂ及び光源手段１から射出された光束Ａは光偏向器５の回転に応じて間隔を保ったまま光検知手段９を各々よぎる（走査する）。

光検知手段９は各光束Ａ、Ｂが通過する毎に出力信号を発するため各光束Ａ、Ｂが光検知手段９をよぎる時間差を計測できる。また光束Ａまたは光束Ｂのどちらか一方の出力信号の時間間隔を計測することで、１走査にかかる時間も計測できる。さらに結像レンズ６のfθ係数は前もって分かっているため、これらの情報より各光束Ａ、Ｂの主走査方向の相対的な位置関係を検知することができる。

本実施例では光束Ａの主走査方向の集光位置を調整するため光源手段１の主走査方向の位置を調整して行っている。

つまり本実施例において光束Ａの主走査方向の集光位置を調整する際には、図２に示す如くビームスプリッター１０ａを透過した光束Ａ１及び光束Ｂ１を光検知手段９に入射させることで行う。そして光検知手段９で得られた情報（各光束Ａ、Ｂの主走査方向の相対的な位置関係を検知した値）が設計値よりも小さい場合には光偏向器５に入射する各光束Ａ、Ｂのなす角度が広がるように、光源手段１を結像レンズ６側と逆方向（反対側）に位置をずらしている。

逆に光検知手段９で得られた情報（各光束Ａ、Ｂの主走査方向の相対的な位置関係を検知した値）が設計値よりも大きい場合には光偏向器５に入射する各光束Ａ、Ｂのなす角度が狭くなるように、光源手段１を結像レンズ６側に位置をずらしている。

そして光検知手段９からの情報と設計値とが等しくなるまで光源手段１の位置を主走査方向にずらして調整する。

また、光束Ａの副走査方向の集光位置を調整する際には、図３に示す如くビームスプリッター１０ａで反射された光束Ａ２及び光束Ｂ２を光検知手段１５に入射させることで行う。これにより光束Ａ２及び光束Ｂ２が通過する位置が明確になるため光源手段１の位置を特定方向（副走査方向）にずらすことで調整ができる。

ピント位置の調整は、印字領域（走査領域）の両端部にそれぞれ配置したピント位置調整用の光検知手段１１，１２を用いている。

このピント位置の調整は、光束の主走査方向及び副走査方向の集光位置の調整後に行う。ピント位置調整用の光検知手段１１，１２の直前に配置したスリット部材１３,１４を光束Ａがよぎり初めてからよぎり終わるまでの時間を計測することで光束Ａの主走査断面内のスポット径を計測する。

本実施例において、光源手段１を光軸方向に移動しながらスポット径を測定することで光源手段１の位置とスポット径の関係が分かる。そこで許容できるスポット径になる位置をそれぞれの像高で計測し、共通の焦点深度中心位置に光源手段１がくるように、光源手段１の位置を調整する。

本実施例では±１０５ｍｍ像高にピント位置の調整用の光検知手段１１，１２を各々配置しており、+１０５ｍｍ像高で許容できるスポット径になる位置をＹ１Ａ、Ｙ１Ｂ（ただしＹ１Ａ＜Ｙ１Ｂ）とする。また−１０５ｍｍ像高で許容できるスポット径になる位置をＹ２Ａ、Ｙ２Ｂ（ただしＹ２Ａ＜Ｙ２Ｂ）とするとＭＡＸ(Ｙ１Ａ,Ｙ２Ａ)とＭＩＮ(Ｙ１Ｂ,Ｙ２Ｂ)の中間に光源手段１を配置している。

尚、本実施例では光束の主走査方向の集光位置を調整するために光源手段１の位置を調整したが、これに限らず、アナモフィックレンズ３の位置を調整しても良い。また光源手段１とアナモフィックレンズ３の位置を相対的に調整しても良い。

また、本実施例では光束のピント位置を調整するために光源手段１の位置を調整したが、これに限らず、アナモフィックレンズ３の位置を調整しても良い。また光源手段１とアナモフィックレンズ３の位置を相対的に調整しても良い。

また本実施例では偏向手段として回転多面鏡を用いた光走査装置に本発明を適用したが、これに限らず、揺動素子としてのガルバノミラーを用いた光走査装置においても適用できる。

また本実施例では結像光学系ＬＢが１枚のレンズより成る光走査装置に本発明を適用したが、これに限らず、２枚以上のレンズより成る光走査装置においても適用できる。また結像光学系ＬＢに回折光学素子を含ませて構成した光走査装置においても適用できる。

また本実施例では光検知手段としてＡＰＤを用いたが、これに限らず、例えば 等を用いても良い。

［実施例２］
図４は本発明の実施例２の調整時における光走査装置及び調整治具の配置を示した主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。図５は調整時における光走査装置及び調整治具の配置を示した副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。図４、図５において図２、図３に示した要素と同一要素には同符番を付している。

本実施例において前述の実施例１と異なる点は、入射光学系ＬＡの構成を変更したことと、ビームスプリッター１０ａの代わりに可動式のミラー１０ｂを設けたことである。その他の構成及び光学的作用は実施例１と同様であり、これにより同様な効果を得ている。

つまり図中、２３はコリメータレンズであり、光源手段１から射出した発散光束Ａを平行光束に変換している。２４はシリンドリカルレンズであり、副走査断面内にのみ特定の屈折力を有しており、コリメータレンズ２３で平行光束とされた光束を副走査断面内において光偏向器５の偏向面５ａに線像（主走査方向に長手の線像）として結像させている。

尚、コリメータレンズ２３、シリンドリカルレンズ２４は入射光学系ＬＡの一要素を構成している。

１０ｂは光束反射手段としての可動式のミラーであり、光源手段１から射出した光束Ａの主走査方向の集光位置の調整を行う際には、図５に示すように光路内に挿入され、該光束Ａの副走査方向の集光位置の調整を行う際には図４に示すように光路外へ退避している。

本実施例において調整用光源２から射出された光束Ｂはコリメータレンズ８で発散光束に変換され、結像レンズ６に入射する。光束Ｂは結像レンズ６を経て平行光束に変換され、光偏向器５に入射する。光偏向器５に入射に入射した光束Ｂは偏向反射されて再び結像レンズ６を透過し、光束Ａの主走査方向の集光位置の調整を行う際には、図５に示すように可動式のミラー１０ｂを介して光検知手段１５面上に結像する。

このとき光検知手段１５面上で結像した光束Ｂ及び光源手段１から射出された光束Ａは光偏向器５の回転に応じて間隔を保ったまま光検知手段１５を各々よぎる（走査する）。

光検知手段１５は各光束Ａ、Ｂが通過する毎に出力信号を発するため各光束Ａ、Ｂが光検知手段１５をよぎる時間差を計測できる。また光束Ａまたは光束Ｂのどちらか一方の出力信号の時間間隔を計測することで、１走査にかかる時間も計測できる。さらに結像レンズ６のfθ係数は前もって分かっているため、これらの情報より各光束Ａ、Ｂの主走査方向の相対的な位置関係を検知することができる。

本実施例では光束Ａの主走査方向の集光位置を調整するためコリメータレンズ２３の主走査方向の位置を調整している。

つまり本実施例では光束Ａの主走査方向の集光位置を調整する際には、図５に示す如く可動式のミラー１０ｂを光路内に挿入し、該ミラー１０ｂで反射された光束Ａ２及び光束Ｂ２を光検知手段１５に入射させることで行う。そして光検知手段１５で得られた情報（各光束の主走査方向の相対的な位置関係を検知した値）が設計値よりも小さい場合には光偏向器５に入射する各光束Ａ、Ｂのなす角度が広がるように、コリメータレンズ２３を結像レンズ６側とは逆方向に位置をずらしている。逆に光検知手段１５で得られた情報（各光束の主走査方向の相対的な位置関係を検知した値）が設計値よりも大きい場合には光偏向器５に入射する各光束Ａ、Ｂのなす角度が狭くなるように、コリメータレンズ２３を結像レンズ６側に位置をずらしている。

そして光検知手段１５からの情報と設計値とが等しくなるまでコリメータレンズ２３の位置を主走査方向にずらして調整する。

また、光束Ａの副走査方向の集光位置を調整する際には、図４に示す如く可動式のミラー１０ｂを光路内から退避させ、光束Ａ及び光束Ｂを光検知手段９に入射させることで行う。これにより光束Ａ２及び光束Ｂ２が通過する位置が明確になるため光源手段１の位置を特定方向（副走査方向）にずらすことで調整ができる。

ピント位置の調整は前述の実施例１と同様に印字領域の両端部にそれぞれ配置したピント位置調整用の光検知手段１１、１２を用いている。

このピント位置の調整は、光束の主走査方向及び副走査方向の集光位置の調整後に行う。ピント位置調整用の光検知手段１１、１２の直前に配置したスリット部材１３、１４を光束Ａがよぎり初めてからよぎり終わるまでの時間を計測することで光束Ａの主走査断面内のスポット径を計測する。

また前述の実施例１と同様に光源手段１を光軸方向に移動しながらスポット径を測定することで光源手段１の位置とスポット径の関係が分かる。そこで許容できるスポット径になる位置をそれぞれの像高で計測し、共通の深度中心位置に光源手段１がくるように、該光源手段１の位置を調整する。

本実施例では±１０５ｍｍ像高にピント位置の調整用の光検知手段１１，１２を各々配置しており、+１０５ｍｍ像高で許容できるスポット径になる位置をＹ１Ａ、Ｙ１Ｂ（ただしＹ１Ａ＜Ｙ１Ｂ）とする。また−１０５ｍｍ像高で許容できるスポット径になる位置をＹ２Ａ、Ｙ２Ｂ（ただしＹ２Ａ＜Ｙ２Ｂ）とするとＭＡＸ(Ｙ１Ａ,Ｙ２Ａ)とＭＩＮ(Ｙ１Ｂ,Ｙ２Ｂ)の中間に光源手段１を配置している。

尚、本実施例では光束Ａの主走査方向の集光位置を調整の際にはコリメータレンズ２３の位置を調整したがが、これに限らず、光源手段１の位置を調整しても良い。またコリメータレンズ２３と光源手段１の位置を相対的に調整しても良い。

また、本実施例では光束のピント位置を調整するために光源手段１の位置を調整したが、これに限らず、コリメータレンズ２３の位置を調整しても良い。また光源手段１とコリメータレンズ２３の位置を相対的に調整しても良い。

［画像形成装置］
図６は、本発明の画像形成装置の実施例を示す副走査方向の要部断面図である。図において、符号１０４は画像形成装置を示す。この画像形成装置１０４には、パーソナルコンピュータ等の外部機器１１７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１１１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、実施例１又は２のいずれかに示した調整方法で調整された光走査ユニット１００に入力される。そして、この光走査ユニット１００からは、画像データDｉに応じて変調された光ビーム１０３が出射され、この光ビーム１０３によって感光体ドラム（感光体）１０１の感光体面が主走査方向に走査される。

静電潜像担持体（感光ドラム）たる感光ドラム１０１は、モーター１１５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、感光体ドラム１０１の感光体面が光ビーム１０３に対して、主走査方向と直交する副走査方向に移動する。感光体ドラム１０１の上方には、感光体ドラム１０１の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ１０２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１０２によって帯電された感光体ドラム１０１の表面に、前記光走査ユニット１００によって走査される光ビーム１０３が出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１０３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１０３を出射することによって感光体ドラム１０１の表面に静電潜像を形成せしめる。この静電潜像は、上記光ビーム１０３の出射位置よりもさらに感光体ドラム１０１の回転方向の下流側で感光ドラム１０１に当接するように配設された現像器１０７によってトナー像として現像される。

現像器１０７によって現像されたトナー像は、感光体ドラム１０１の下方で、感光体ドラム１０１に対向するように配設された転写ローラ１０８によって被転写材たる用紙１１２上に転写される。用紙１１２は感光体ドラム１０１の前方（図６において右側）の用紙カセット１０９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１０９端部には、給紙ローラ１１０が配設されており、用紙カセット１０９内の用紙１１２を搬送路へ送り込む。

以上のようにして、未定着トナー像を転写された用紙１１２はさらに感光体ドラム１０１後方（図６において左側）の定着器へと搬送される。定着器は内部に定着ヒータ（図示せず）を有する定着ローラ１１３とこの定着ローラ１１３に圧接するように配設された加圧ローラ１１４とで構成されている。そして転写部から搬送されてきた用紙１１２を定着ローラ１１３と加圧ローラ１１４の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙１１２上の未定着トナー像を定着せしめる。更に定着ローラ１１３の後方には排紙ローラ１１６が配設されており、定着された用紙１１２を画像形成装置の外に排出せしめる。

図６においては図示していないが、プリントコントローラ１１１は、先に説明したデータの変換だけでなく、モーター１１５を始め画像形成装置内の各部や、後述する光走査ユニット内のモーターなどの制御を行う。

本発明で使用される画像形成装置の記録密度は、特に限定されない。しかし、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本発明の実施例１〜４の構成はより効果を発揮する。

［カラー画像形成装置］
図７は本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図である。本実施例は、光走査装置（結像光学手段）を４個並べ各々並行して像担持体である感光体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７において、６０はカラー画像形成装置、６１，６２，６３，６４は各々実施例１又は２の何れかに示した調整方法で調整された光走査装置である。７１，７２，７３，７４は各々像担持体としての感光体ドラム、３１，３２，３３，３４は各々現像器、５１は搬送ベルトである。尚、図７においては現像器で現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器（不図示）と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器（不図示）とを有している。

図７において、カラー画像形成装置６０には、パーソナルコンピュータ等の外部機器５２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５３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６１，６２，６３，６４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４１，４２，４３，４４が射出され、これらの光ビームによって感光体ドラム７１，７２，７３，７４の感光体面が主走査方向に走査される。

本実施例におけるカラー画像形成装置は光走査装置（６１，６２，６３，６４）を４個並べ、各々がＣ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各色に対応している。そして各々平行して感光ドラム７１，７２，７３，７４面上に画像信号（画像情報）を記録し、カラー画像を高速に印字するものである。

本実施例におけるカラー画像形成装置は上述の如く４つの光走査装置６１，６２，６３，６４により各々の画像データに基づいた光ビームを用いて各色の潜像を各々対応する感光体ドラム７１，７２，７３，７４面上に形成している。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。

前記外部機器５３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６０とで、カラーデジタル複写機が構成される。

本発明の実施例１の調整方法を用いて調整された光走査装置の主走査断面図 本発明の実施例１の調整中の光走査装置及び治具の主走査断面図 本発明の実施例１の調整中の光走査装置及び治具の副走査断面図 本発明の実施例２の調整中の光走査装置及び治具の主走査断面図 本発明の実施例２の調整中の光走査装置及び治具の副走査断面図 本発明の画像形成装置の実施例を示す副走査断面図 本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図

符号の説明

１ 光源手段
２ 調整用光源２
３ アナモフィックレンズ
４ 絞り
５ 偏向手段
５a 偏向面
ＬＢ 結像光学系
ＬＡ 入射光学系
６ 結像レンズ（ｆθレンズ）
７ 感光ドラム面
２３ コリメータレンズ
２４ シリンドリカルレンズ
８ コリメータレンズ
９ 調整用の光検知手段
１０ａ ビームスプリッター
１０ｂ ミラー
１１,１２ ピント位置の調整用の光検知手段
１３,１４ ピント位置の調整用のスリット部材
１５ 調整用の光検知手段
６１，６２，６３，６４ 光走査装置
７１，７２，７３，７４ 像担持体（感光体ドラム）
３１、３２、３３、３４ 現像器
４１、４２、４３、４４ 光ビーム
５１ 搬送ベルト
５２ 外部機器
５３ プリンタコントローラ
６０ カラー画像形成装置
１００ 光走査装置
１０１ 感光体ドラム
１０２ 帯電ローラ
１０３ 光ビーム
１０４ 画像形成装置
１０７ 現像装置
１０８ 転写ローラ
１０９ 用紙カセット
１１０ 給紙ローラ
１１１ プリンタコントローラ
１１２ 転写材（用紙）
１１３ 定着ローラ
１１４ 加圧ローラ
１１５ モーター
１１６ 排紙ローラ
１１７ 外部機器

Claims (12)

1. 光源手段と、該光源手段から射出された光束を偏向走査する偏向手段と、該光源手段からの光束を該偏向手段に導光する入射光学系と、該偏向手段によって偏向走査された光束を被走査面上に結像させる結像光学系と、を有し、該偏向手段の偏向走査によって該被走査面上を主走査方向に走査する光走査装置の調整方法であって、
   該偏向手段が回転もしくは揺動し続けている状態で、
   該光源手段から射出された光束と、該光源手段とは別の調整用光源から射出され該結像光学系を少なくとも１回介した光束とを、該結像光学系を挟んで該偏向手段とは反対側に配置される光検知手段により検知し、
   該光源手段からの光束及び該調整用光源からの光束が該光検知手段に入射するときの時間差に応じて、該光源手段もしくは該入射光学系の少なくとも一方の主走査方向の位置を調整することで、該光源手段から射出された光束の主走査方向の集光位置を調整することを特徴とする光走査装置の調整方法。
2. 前記調整用光源から射出された光束の光線進行方向の集光位置は、前記光源手段から射出された光束の光線進行方向の集光位置と等しく、且つ前記光検知手段は前記被走査面又は該被走査面と光学的に等価な位置に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置の調整方法。
3. 前記調整用光源は前記入射光学系を挟んで前記結像光学系とは反対側に配置されており、該調整用光源からの光束は前記偏向手段に入射してから前記結像光学系を介して前記光検知手段により検知されることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置の調整方法。
4. 前記調整用光源は前記被走査面側に配置され、該調整用光源からの光束は前記結像光学系を介した後、前記偏向手段に入射していることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置の調整方法。
5. 前記光源手段からの光束Ａを、前記結像光学系の最も被走査面側の光学素子と該被走査面との間に配置された光束分離手段により透過光束Ａ１と反射光束Ａ２とに分離し、該透過光束Ａ１もしくは該反射光束Ａ２のいずれか一方の光束を用いて該光束Ａの主走査方向の集光位置を調整し、他方の光束を用いて該光束Ａの副走査方向の集光位置を調整することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置の調整方法。
6. 前記透過光束Ａ１を用いて前記光束Ａの主走査方向の集光位置を調整し、前記反射光束Ａ２を用いて該光束Ａの副走査方向の集光位置を調整することを特徴とする請求項５に記載の光走査装置の調整方法。
7. 前記結像光学系と前記被走査面との間に設けた光束反射手段により前記光源手段からの光束を反射させた反射光束を用いて該光束の主走査方向の集光位置の調整を行い、前記結像光学系と前記被走査面との間に光束反射手段を挿入せずに前記結像光学系を介した光束を用いて該光束の副走査方向の集光位置の調整を行うことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置の調整方法。
8. 前記光源手段からの光束の主走査方向及び副走査方向の集光位置を調整後、該光源手段もしくは入射光学系の少なくとも一方の位置を調整することで、該光源手段からの光束のピント位置を調整することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の光走査装置の調整方法。
9. 前記光源手段からの光束のピント位置の調整は、前記被走査面上の走査領域の両端の２像高における該光束のピント位置から行うことを特徴とする請求項８に記載の光走査装置の調整方法。
10. 前記光源手段からの光束のピント位置の調整は、前記被走査面上の走査領域の両端の２像高における該光束の主走査断面上におけるピント位置から行うことを特徴とする請求項９に記載の光走査装置の調整方法。
11. 前記光源手段からの光束のピント位置の調整は、前記被走査面上の走査領域の両端の２像高における該光束の主走査断面上及び副走査断面上におけるピント位置を用いて、前記光源手段及び前記入射光学系を構成する光学素子のうちの少なくとも１つの位置を調整することで行うことを特徴とする請求項９に記載の光走査装置の調整方法。
12. 光源手段と、該光源手段から射出された光束を偏向走査する偏向手段と、該光源手段からの光束を該偏向手段に導光する入射光学系と、該偏向手段によって偏向走査された光束を被走査面上に結像させる結像光学系と、を有し、該偏向手段の偏向走査によって該被走査面上を主走査方向に走査する光走査装置の製造方法であって、
    該偏向手段が回転もしくは揺動し続けている状態で、
    該光源手段から射出された光束と、該光源手段とは別の調整用光源から射出され該結像光学系を少なくとも１回介した光束とを、該結像光学系を挟んで該偏向手段とは反対側に配置される光検知手段により検知し、
    該光源手段からの光束及び該調整用光源からの光束が該光検知手段に入射するときの時間差に応じて、該光源手段もしくは該入射光学系の少なくとも一方の主走査方向の位置を調整することで、該光源手段から射出された光束の主走査方向の集光位置を調整する工程を有することを特徴とする光走査装置の製造方法。