JP5240664B2 - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、光束により被走査面を走査する光走査装置、及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。

電子写真の画像記録では、レーザを用いた画像形成装置が広く用いられている。この場合、画像形成装置は光走査装置を備え、感光体ドラムの軸方向（主走査方向）に偏向器（例えば、ポリゴンミラー）を用いてレーザ光を走査しつつ、感光体ドラムを副走査方向に回転させて潜像を形成する方法が一般的である。

光走査装置では、近年、光学素子の材料にプラスチックが多く使われている。プラスチック製の光学素子は、量産性に優れているが、成形時の金型内温度の不均一性や金型から取り出した後の冷却が一律に行われないなどのことから、形状が理想のものから外れてしまうことも多い。

特に、走査光学系では、主走査方向に長い形状の光学素子（長尺レンズ）が多く用いられており、光学素子が副走査方向に曲がってしまうこともあった。

走査光学系の光学素子に形状誤差があると、被走査面上に形成される光スポットに副走査方向の位置ずれ（以下では、便宜上「副走査ずれ」ともいう）を生じ、走査線の傾きや走査線の曲がりを招くおそれがある。

また、光学素子の光学ハウジングへの取り付け誤差も副走査ずれの要因となる。

さらに、１つの光学ハウジング内に複数の画像ステーションを有する画像形成装置では、光学ハウジング内の温度のばらつきにより、各画像ステーションの走査光学系間に温度差が生じ、画像ステーション毎に副走査ずれ量が異なる場合があった。これは、例えば、タンデム型のフルカラー複写機においては、色ずれの要因となる。

そこで、走査光学系の長尺レンズを回動させて、走査線の傾き及び走査線の曲がりを補正することが考案された（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

本発明は、第１の観点からすると、被走査面を光束により主走査方向に走査する光走査装置であって、光源と；前記光源からの光束を偏向する偏向器と；主走査方向を長手方向とする走査光学素子を含み、前記偏向器で偏向された光束を前記被走査面上に集光する走査光学系と；前記偏向器及び前記走査光学系が収容される光学ハウジングと；前記走査光学素子の主走査方向に関する、前記光源からの光束が前記偏向器に入射する側の端部とは反対側の端部近傍に設けられ、前記走査光学素子の主走査方向に関する中心と前記入射する側の端部との間を支点として、前記走査光学素子をその光軸方向に平行な軸回りに回動させる駆動機構と；を備える光走査装置である。

これによれば、安定して高い精度の光走査を行うことができる。

本発明は、第２の観点からすると、少なくとも１つの像担持体と；前記少なくとも１つの像担持体に対して画像情報に応じて変調された光束を走査する少なくとも１つの本発明の光走査装置と；を備える画像形成装置である。

これによれば、本発明の光走査装置を備えているため、結果として安定して高品質の画像を形成することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を説明するための図である。 光走査装置の概略構成を説明するための図（その１）である。 光走査装置の概略構成を説明するための図（その２）である。 光走査装置の概略構成を説明するための図（その３）である。 光走査装置の概略構成を説明するための図（その４）である。 光源に含まれる２次元アレイを説明するための図である。 トロイダルレンズを説明するための図（その１）である。 トロイダルレンズを説明するための図（その２）である。 保持用ブラケットを説明するための図（その１）である。 保持用ブラケットを説明するための図（その２）である。 保持用ブラケットを説明するための図（その３）である。 一体モジュールの光学ハウジングへの取り付けを説明するための図（その１）である。 一体モジュールの光学ハウジングへの取り付けを説明するための図（その２）である。 一体モジュールの光学ハウジングへの取り付けを説明するための図（その３）である。 比較例Ａを説明するための図（その１）である。 比較例Ａを説明するための図（その２）である。 比較例Ｂを説明するための図（その１）である。 比較例Ｂを説明するための図（その２）である。 比較例Ａにおける走査線形状の測定結果を説明するための図である。 比較例Ｂにおける走査線形状の測定結果を説明するための図である。 本実施形態における走査線形状の測定結果を説明するための図である。 比較例Ａ、比較例Ｂ及び本実施形態における、主走査方向に関するビームスポット径の変化量を説明するための図である。 本実施形態の変形例１を説明するための図である。 本実施形態の変形例２を説明するための図である。 変形例１における走査線形状の測定結果を説明するための図である。 変形例２における走査線形状の測定結果を説明するための図である。 走査線形状の測定結果を比較するための図である。 主走査方向に関するビームスポット径の変化量を比較するための図である。 本実施形態の変形例３を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図２２に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係るカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。

このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光走査装置２０１０、４つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４つのクリーニングユニット（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、４つの帯電チャージャ（２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ）、４つの現像ローラ（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）、４つのトナーカートリッジ（２０３４ａ、２０３４ｂ、２０３４ｃ、２０３４ｄ）、転写ベルト２０４０、定着ローラ２０５０、給紙コロ２０５４、レジストローラ対２０５６、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、排紙トレイ２０７０、通信制御装置２０８０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０などを備えている。

なお、本明細書では、ＸＹＺ３次元直交座標系において、各感光体ドラムの長手方向に沿った方向をＹ軸方向、４つの感光体ドラムの配列方向に沿った方向をＸ軸方向として説明する。

通信制御装置２０８０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。

各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。なお、各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図１における面内で矢印方向に回転するものとする。

感光体ドラム２０３０ａ、帯電チャージャ２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、トナーカートリッジ２０３４ａ、及びクリーニングユニット２０３１ａは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｋステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｂ、帯電チャージャ２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、トナーカートリッジ２０３４ｂ、及びクリーニングユニット２０３１ｂは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｃステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｃ、帯電チャージャ２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、トナーカートリッジ２０３４ｃ、及びクリーニングユニット２０３１ｃは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｍステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｄ、帯電チャージャ２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、トナーカートリッジ２０３４ｄ、及びクリーニングユニット２０３１ｄは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｙステーション」ともいう）を構成する。

各帯電チャージャは、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。

光走査装置２０１０は、上位装置からの多色の画像情報（ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報）に基づいて、各色毎に変調された光束を、対応する帯電された感光体ドラムの表面にそれぞれ照射する。これにより、各感光体ドラムの表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像ローラの方向に移動する。なお、この光走査装置２０１０の構成については後述する。

トナーカートリッジ２０３４ａにはブラックトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ａに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｂにはシアントナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｂに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｃにはマゼンタトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｃに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｄにはイエロートナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｄに供給される。

各現像ローラは、回転に伴って、対応するトナーカートリッジからのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像（以下、便宜上「トナー画像」という）は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト２０４０の方向に移動する。

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０上に順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。

給紙トレイ２０６０には記録紙が格納されている。この給紙トレイ２０６０の近傍には給紙コロ２０５４が配置されており、該給紙コロ２０５４は、記録紙を給紙トレイ２０６０から１枚づつ取り出し、レジストローラ対２０５６に搬送する。該レジストローラ対２０５６は、所定のタイミングで記録紙を転写ベルト２０４０に向けて送り出す。これにより、転写ベルト２０４０上のカラー画像が記録紙に転写される。ここで転写された記録紙は、定着ローラ２０５０に送られる。

定着ローラ２０５０では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。ここで定着された記録紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイ２０７０に送られ、排紙トレイ２０７０上に順次スタックされる。

各クリーニングユニットは、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電チャージャに対向する位置に戻る。

次に、前記光走査装置２０１０の構成について説明する。

光走査装置２０１０は、一例として図２〜図５に示されるように、２つの光源（２２００ａ、２２００ｂ）、２つのカップリングレンズ（２２０１ａ、２２０１ｂ）、２つの開口板（２２０２ａ、２２０２ｂ）、２つの光束分割プリズム（２２０３ａ、２２０３ｂ）、４つのシリンドリカルレンズ（２２０４ａ、２２０４ｂ、２２０４ｃ、２２０４ｄ）、ポリゴンミラー２１０４、４つのｆθレンズ（２１０５ａ、２１０５ｂ、２１０５ｃ、２１０５ｄ）、８つの折り返しミラー（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０６ｃ、２１０６ｄ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１０８ｃ、２１０８ｄ）、４つのトロイダルレンズ（２１０７ａ、２１０７ｂ、２１０７ｃ、２１０７ｄ）、４つの光検知センサ（２２０５ａ、２２０５ｂ、２２０５ｃ、２２０５ｄ）、４つの光検知用ミラー（２２０７ａ、２２０７ｂ、２２０７ｃ、２２０７ｄ）、及び不図示の走査制御装置などを備えている。そして、これらは、光学ハウジング２３００（図２〜図４では図示省略、図５参照）の所定位置に組み付けられている。

なお、以下では、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。

また、便宜上、カップリングレンズ２２０１ａの光軸に沿った方向を「ｗ１方向」、光源２２００ａにおける主走査対応方向を「ｍ１方向」とする。さらに、カップリングレンズ２２０１ｂの光軸に沿った方向を「ｗ２方向」、光源２２００ｂにおける主走査対応方向を「ｍ２方向」とする。なお、光源２２００ａ及び光源２２００ｂにおける副走査対応方向は、いずれもＺ軸方向と同じ方向である。

光源２２００ａと光源２２００ｂは、Ｘ軸方向に関して離れた位置に配置されている。

カップリングレンズ２２０１ａは、光源２２００ａから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

カップリングレンズ２２０１ｂは、光源２２００ｂから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

開口板２２０２ａは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１ａを介した光束を整形する。

開口板２２０２ｂは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１ｂを介した光束を整形する。

各光束分割プリズムは、入射光束の半分を透過させ、残りを反射するハーフミラー面と、該ハーフミラー面で反射された光束の光路上にハーフミラー面に平行に配置されたミラー面とを有している。すなわち、各光束分割プリズムは、入射光束を互いに平行な２つの光束に分割する。ここでは、光源ユニット２２００ａからの光束が光束分割プリズム２２０３ａに入射し、光源ユニット２２００ｂからの光束が光束分割プリズム２２０３ｂに入射する。

シリンドリカルレンズ２２０４ａは、光束分割プリズム２２０３aからの２つの光束のうち−Ｚ側の光束の光路上に配置され、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

シリンドリカルレンズ２２０４ｂは、光束分割プリズム２２０３aからの２つの光束のうち＋Ｚ側の光束の光路上に配置され、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

シリンドリカルレンズ２２０４ｃは、光束分割プリズム２２０３ｂからの２つの光束のうち＋Ｚ側の光束の光路上に配置され、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

シリンドリカルレンズ２２０４ｄは、光束分割プリズム２２０３ｂからの２つの光束のうち−Ｚ側の光束の光路上に配置され、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

ポリゴンミラー２１０４は、Ｚ軸に平行な軸回りに回転する２段構造の４面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。そして、１段目（下段）の４面鏡ではシリンドリカルレンズ２２０４ａからの光束及びシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束がそれぞれ偏向され、２段目（上段）の４面鏡ではシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束及びシリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光束がそれぞれ偏向されるように配置されている。なお、１段目の４面鏡及び２段目の４面鏡は、互いに位相が４５°ずれて回転し、書き込み走査は１段目と２段目とで交互に行われる。

ここでは、シリンドリカルレンズ２２０４ａ及びシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束はポリゴンミラー２１０４の−Ｘ側に偏向され、シリンドリカルレンズ２２０４ｃ及びシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束はポリゴンミラー２１０４の＋Ｘ側に偏向される。

各ｆθレンズはそれぞれ、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴って、対応する感光体ドラム面上で光スポットが主走査方向に等速で移動するようなパワーを有する非円弧面形状を有している。

ｆθレンズ２１０５ａ及びｆθレンズ２１０５ｂは、ポリゴンミラー２１０４の−Ｘ側に配置され、ｆθレンズ２１０５ｃ及びｆθレンズ２１０５ｄは、ポリゴンミラー２１０４の＋Ｘ側に配置されている。

そして、ｆθレンズ２１０５ａとｆθレンズ２１０５ｂはＺ軸方向に積層され、ｆθレンズ２１０５ａは１段目の４面鏡に対向し、ｆθレンズ２１０５ｂは２段目の４面鏡に対向している。また、ｆθレンズ２１０５ｃとｆθレンズ２１０５ｄはＺ軸方向に積層され、ｆθレンズ２１０５ｃは２段目の４面鏡に対向し、ｆθレンズ２１０５ｄは１段目の４面鏡に対向している。

そこで、ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ａからの光束は、ｆθレンズ２１０５ａ、折返しミラー２１０６ａ、トロイダルレンズ２１０７ａ、及び折返しミラー２１０８ａを介して、感光体ドラム２０３０ａに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ａの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０ａ上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ａでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ａの回転方向が、感光体ドラム２０３０ａでの「副走査方向」である。

また、ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束は、ｆθレンズ２１０５ｂ、折り返しミラー２１０６ｂ、トロイダルレンズ２１０７ｂ、及び折返しミラー２１０８ｂを介して、感光体ドラム２０３０ｂに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｂの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０ｂ上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ｂでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ｂの回転方向が、感光体ドラム２０３０ｂでの「副走査方向」である。

また、ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光束は、ｆθレンズ２１０５ｃ、折り返しミラー２１０６ｃ、トロイダルレンズ２１０７ｃ、及び折返しミラー２１０８ｃを介して、感光体ドラム２０３０ｃに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｃの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０ｃ上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ｃでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ｃの回転方向が、感光体ドラム２０３０ｃでの「副走査方向」である。

また、ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束は、ｆθレンズ２１０５ｄ、折り返しミラー２１０６ｄ、トロイダルレンズ２１０７ｄ、及び折り返しミラー２１０８ｄを介して、感光体ドラム２０３０ｄに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｄの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０ｄ上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ｄでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ｄの回転方向が、感光体ドラム２０３０ｄでの「副走査方向」である。

なお、各折り返しミラーは、ポリゴンミラー２１０４から各感光体ドラムに至る各光路長が互いに一致するとともに、各感光体ドラムにおける光束の入射位置及び入射角がいずれも互いに等しくなるように、それぞれ配置されている。また、各折り返しミラーは、それぞれミラー保持部材（図示省略）に保持されて、光学ハウジング２３００に固定されている。

また、シリンドリカルレンズとそれに対応するトロイダルレンズとにより、偏向点とそれに対応する感光体ドラム表面とを副走査方向に共役関係とする面倒れ補正光学系が構成されている。

ポリゴンミラー２１０４と各感光体ドラムとの間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、ｆθレンズ２１０５ａとトロイダルレンズ２１０７ａと折り返しミラー（２１０６ａ、２１０８ａ）とからＫステーションの走査光学系が構成されている。また、ｆθレンズ２１０５ｂとトロイダルレンズ２１０７ｂと折り返しミラー（２１０６ｂ、２１０８ｂ）とからＣステーションの走査光学系が構成されている。そして、ｆθレンズ２１０５ｃとトロイダルレンズ２１０７ｃと折り返しミラー（２１０６ｃ、２１０８ｃ）とからＭステーションの走査光学系が構成されている。さらに、ｆθレンズ２１０５ｄとトロイダルレンズ２１０７ｄと折り返しミラー（２１０６ｄ、２１０８ｄ）とからＹステーションの走査光学系が構成されている。

光検知センサ２２０５ａには、ポリゴンミラー２１０４で偏向され、Ｋステーションの走査光学系を介した光束のうち書き込み開始前の光束の一部が、光検知用ミラー２２０７ａを介して入射する。

光検知センサ２２０５ｂには、ポリゴンミラー２１０４で偏向され、Ｃステーションの走査光学系を介した光束のうち書き込み開始前の光束の一部が、光検知用ミラー２２０７ｂを介して入射する。

光検知センサ２２０５ｃには、ポリゴンミラー２１０４で偏向され、Ｍステーションの走査光学系を介した光束のうち書き込み開始前の光束の一部が、光検知用ミラー２２０７ｃを介して入射する。

光検知センサ２２０５ｄには、ポリゴンミラー２１０４で偏向され、Ｙステーションの走査光学系を介した光束のうち書き込み開始前の光束の一部が、光検知用ミラー２２０７ｄを介して入射する。

各光検知センサはいずれも、受光量に応じた信号（光電変換信号）を出力する。

走査制御装置は、各光検知センサの出力信号に基づいて対応する感光体ドラムでの走査開始タイミングを検出する

各光源は、一例として図６に示されるように、２次元的に配列された４０個の発光部（ｖ１〜ｖ４０）が１つの基板上に形成された２次元アレイ１００を有している。４０個の発光部は、すべての発光部を副走査対応方向に伸びる仮想線上に正射影したときに等間隔となるように配置されている。なお、本明細書では、「発光部間隔」とは２つの発光部の中心間距離をいう。

また、各発光部は、発振波長が７８０ｎｍ帯の垂直共振器型の面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）である。すなわち、２次元アレイ１００は、いわゆる面発光レーザアレイである。

ここで、トロイダルレンズについて、図７及び図８を用いて説明する。なお、各トロイダルレンズは同様な形状を有しているため、各トロイダルレンズを区別する必要がないときは、トロイダルレンズ２１０７と総称する。また、便宜上、各トロイダルレンズにおける光束の入射方向を「Ｒ方向」、主走査対応方向を「Ｍ方向」、Ｒ方向及びＭ方向のいずれにも直交する方向を「Ｓ方向」とする。

トロイダルレンズ２１０７は、光学面（入射面及び出射面）を上下（副走査対応方向）から囲むような形態で、リブ部６２を有している。このリブ部６２(＋Ｓ側)の射出面側（＋Ｒ側）の中央部には、凹部３７ａが形成されている。

トロイダルレンズ２１０７におけるＭ方向の両端部の−Ｒ側の面には、それぞれ取付基準となる当接部（５６−１、５６−２）が設けられている。

トロイダルレンズ２１０７は、一例として図９〜図１１に示されるように、保持用ブラケット３５に保持されている。ここでは、保持用ブラケット３５の−Ｓ側にトロイダルレンズ２１０７が保持されている。

保持用ブラケット３５は、例えば鋼板などのプレス加工により製造されている。保持用ブラケット３５の底板３５ａにおける長手方向（Ｍ方向）の両端部近傍には、トロイダルレンズ２１０７を支持するための支持部３８がそれぞれ設けられている。

そして、底板３５ａにおける各支持部３８の−Ｓ側の位置に、それぞれ板ばね３４が締結ねじ４０により締結固定されている。各板ばね３４は、トロイダルレンズ２１０７の−Ｓ側のリブ部６２に対して、＋Ｓ方向に弾性力を作用させる。これにより、保持用ブラケット３５とトロイダルレンズ２１０７のＳ方向に関する相対位置関係が規制（決定）される。

支持部３８は、ビード加工によって形成され、Ｒ方向に延びるＵ字状の溝を有し、−Ｓ側に突出している突出部である。そこで、支持部３８とトロイダルレンズ２１０７との接触は実質的にＲ方向に延びる線接触となり、トロイダルレンズ２１０７は、支持部３８に拘束されことなく、Ｓ方向にたわむことができる。

底板３５ａの＋Ｒ側端部４７及び−Ｒ側端部４８は、−Ｓ側に曲げられている。これらの曲げ部４７及び４８により、保持用ブラケット３５におけるＳ方向の曲げ剛性が向上している。保持用ブラケット３５の曲げ剛性を確保するには、このような曲げ部を備えて断面二次モーメントを大きくすることが重要である。

＋Ｒ側の曲げ部４７のＭ方向における中央先端には、−Ｒ側にさらに折り曲げられている切り曲げ部３６が形成されている。この切り曲げ部３６は、トロイダルレンズ２１０７の中央部に設けられた凹部３７ａに係合される。Ｍ方向に関して、凹部３７ａの幅と、切り曲げ部３６の幅とには、数μｍから数十μｍ程度の差異が設けられ、このクリアランスでＭ方向の位置決めが行われる。

−Ｒ側の曲げ部４８には、２箇所の当接部４１が半抜き加工により形成されている。各当接部４１には、トロイダルレンズ２１０７の−Ｒ側の面が接触し、Ｒ方向の位置決めが行われる。

底板３５ａの中央部には、調整ねじ３１及び２つの板ばね（３２、３３）を含む調整機構３９が取り付けられている。板ばね３２及び板ばね３３による押圧が作用する方向は、調整ねじ３１の押し込み／引き抜き方向に対向するようになっている。調整ねじ３１の押し込み量／引き抜き量を調整することによって、トロイダルレンズ２１０７のたわみ形状を調整することができる。そして、その結果として、被走査面での走査線曲がりを補正することができる。

次に、トロイダルレンズ２１０７が保持されている保持用ブラケット３５（以下では、便宜上「一体モジュール」ともいう）を光学ハウジング２３００に取り付ける方法について、図１２〜図１４を用いて説明する。

−Ｍ側の当接部５６−１は、光学ハウジング２３００の底面における−Ｍ側の側壁近傍の位置から突設された被当接部５１−１に、板ばね５３−１により押圧保持される。

＋Ｍ側の当接部５６−２は、光学ハウジング２３００の底面における＋Ｍ側の側壁近傍の位置から突設された被当接部５１−２に、板ばね５３−２により押圧保持される。

これにより、Ｒ方向の位置決めが行われる。なお、以下では、板ばね５３−１による押圧力をＦ１、板ばね５３−２による押圧力をＦ２とする。

光学ハウジング２３００の−Ｍ側の側壁には、ステッピングモータ及び歯車列等から構成されるアクチュエータ５２が取り付けられている。アクチュエータ５２は、ステッピングモータの回転軸の同軸上に配備された歯車が回転軸方向に移動することができる（特開２００５−８８４４５号公報及び特開２００５−１８９７９１号公報参照）。

保持用ブラケット３５のＭ方向の両端部には、それぞれ段曲げ部（５８−１、５８−２）が形成されている。−Ｍ側の段曲げ部５８−１は、−Ｍ側の側壁の角穴５５を介して、該側壁の外側へ突出し、アクチュエータ５２に当接されている。ステッピングモータを駆動し、段曲げ部５８−１をＳ方向に上下させることにより、一体モジュールをＲ方向に平行な軸回りに回動させることができる。このようにして一体モジュールをＲ方向に平行な軸回りに回動させることを「γ回転」という。このように一体モジュールをγ回転させることにより、被走査面における走査線の傾きを補正することができる。

−Ｍ側の段曲げ部５８−１には、貫通穴５９−１が設けられており、段付ねじ及びコイルばね等から構成される固定部材５７−１が、貫通穴５９−１を介して、光学ハウジング２３００の底面に螺合されている。これにより、段曲げ部５８−１には、コイルばねによる押圧力Ｇ１が作用する。

光学ハウジング２３００の底面には、トロイダルレンズ２１０７をＲ方向に平行な軸回りに回動させる際の支点５０が設けられている。この支点５０は、Ｍ方向に関して、トロイダルレンズ２１０７の中心とトロイダルレンズ２１０７の＋Ｍ側端部との間に対応する位置に設けられている。ここでは、Ｍ方向に関して、支点５０とトロイダルレンズ２１０７の中心との距離は、トロイダルレンズ２１０７の射出側の光学面におけるＭ方向の長さをＬとしたときに、０．２５Ｌとなる距離である。この支点５０には、トロイダルレンズ２１０７の裏面（−Ｓ側の面）が、Ｒ方向に略平行な軸周りに回動可能に当接されている。これにより、Ｓ方向の位置決めが行われる。また、トロイダルレンズ２１０７のリブ部６２(−Ｓ側)に設けられた凹部３７ｂを、光学ハウジング２３００の底面に突設されている円筒部５０ａに係合させることにより、Ｍ方向の位置決めが行われる。

＋Ｍ側の段曲げ部５８−２には、貫通穴５９−２が設けられている。そして、該貫通穴５９−２を介して、固定部材５７−１と同様の固定部材５７−２が、光学ハウジング２３００の底面に螺合されている。これにより、段曲げ部５８−２には、コイルばねによる押圧力Ｇ２が作用する。

一体モジュールは、押圧力Ｇ１と押圧力Ｇ２により安定的に光学ハウジング２３００に固定される。

これにより、カラープリンタ２０００をユーザ先に搬送するときに、一体モジュールの位置や姿勢が変化したり、ユーザ先での使用時にポリゴンミラー２１０４等の振動の影響で一体モジュールが振動するのを回避することができる。

図１５及び図１６には、比較例Ａとして、Ｍ方向に関して、トロイダルレンズ２１０７の射出側の光学面の中心と同じ位置に支点５０が設けられている場合が示されている。

また、図１７及び図１８には、比較例Ｂとして、Ｍ方向に関して、＋Ｍ側の段曲げ部５８−２の中心と同じ位置に支点５０が設けられている場合が示されている。

ここで、比較例Ａ、比較例Ｂ、及び本実施形態について、被走査面上における各像高での光スポットの位置を２５℃（基準温度）及び５０℃で測定した。

図１９には、比較例Ａについて、２５℃での光スポット位置に対する５０℃での光スポット位置(すなわち、温度が２５℃から５０℃に変化したときの、光スポット位置の変化量)が示されている。この場合には、１２０μｍ程度の右上がり傾向の走査線傾きが発生しており、好ましくない結果であった。なお、ここでは、「走査線傾き」とは、像高が−１５０［ｍｍ］での走査位置と像高が＋１５０［ｍｍ］での走査位置の差をいう。

図２０には、比較例Ｂについて、２５℃での光スポット位置に対する５０℃での光スポット位置が示されている。この場合には、下凸形状で、ＰＶ値で４０μｍ程度の走査線曲がりが発生したが、像高が±１５０［ｍｍ］付近での走査位置ずれは小さかった。すなわち、走査線傾きは発生せず、この点では望ましい結果であった。なお、ここでは、「走査線曲がり」とは、像高が±１５０［ｍｍ］での走査位置をいずれもゼロとしたときの走査線形状をいう。

図２１には、本実施形態について、２５℃での光スポット位置に対する５０℃での光スポット位置が示されている。この場合には、右上がり傾向の走査線傾きが発生したが、その発生量は５０μｍ程度であった。これは、比較例Ａの約４０％である。

次に、比較例Ａ、比較例Ｂ、及び本実施形態について、被走査面上において約０．８［ｍｍ］の走査線傾きを補正するために、トロイダルレンズ２１０７をγ回転させたときの、被走査面上での主走査方向に関するビームスポット径の変化量をそれぞれ測定した。その測定結果が図２２に示されている。

比較例Ａの場合には、像高が−５０ｍｍでビームスポット径の変化量が最大（約４μｍ）となったが、全体としては変化量が小さく、好ましい結果であった。

比較例Ｂの場合には、像高が＋側に大きくなるにつれて、ビームスポット径の変化量は大きくなり、その最大値は＋１０μｍにも達し、好ましくない結果であった。

本実施形態の場合には、像高が−側に比較して、＋側でビームスポット径の変化量が大きくなる傾向を示したが、全体としては変化量が小さく、好ましい結果であった。

すなわち、本実施形態の場合には、温度変化時の走査線傾きの発生量を低減し、かつ、走査線傾きの補正に伴うビームスポット形状の劣化を低減することができる。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る光走査装置２０１０では、板ばね５３−１、板ばね５３−２によって押付部材が構成され、アクチュエータ５２によって駆動機構が構成されている。また、保持用ブラケット３５によって素子保持部材が構成され、固定部材５７−１によって第１の弾性部材が構成され、固定部材５７−２によって第２の弾性部材が構成されている。

以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置２０１０によると、２つの光源（２２００ａ、２２００ｂ）、各光源からの光束を偏向するポリゴンミラー２１０４、主走査方向を長手方向とするトロイダルレンズ２１０７を含み、ポリゴンミラー２１０４で偏向された複数の光束を対応する感光体ドラムの表面に集光する走査光学系、ポリゴンミラー２１０４及び走査光学系が収容される光学ハウジング２３００、トロイダルレンズ２１０７をその光軸方向に平行な軸回りに回動させるアクチュエータ５２を備えている。

アクチュエータ５２は、トロイダルレンズ２１０７の−Ｍ側の端部近傍に設けられ、光学ハウジング２３００の底面には、トロイダルレンズ２１０７をＲ方向に平行な軸回りに回動させる際の支点５０が設けられている。この支点５０は、Ｍ方向に関して、トロイダルレンズ２１０７の中心とトロイダルレンズ２１０７の＋Ｍ側端部との間に対応する位置に設けられている。そして、Ｍ方向に関して、支点５０とトロイダルレンズ２１０７の中心との距離は、トロイダルレンズ２１０７の射出側の光学面におけるＭ方向の長さをＬとしたときに、０．２５Ｌとなる距離である。

この場合には、温度変化時の走査線傾きの発生量を低減し、かつ、走査線傾きの補正に伴うビームスポット形状の劣化を低減することができる。その結果、安定して高い精度の光走査を行うことが可能となる。

また、トロイダルレンズ２１０７のＭ方向の両端部近傍にそれぞれ光軸方向に平行な方向の押圧を作用させ、該両端部近傍を光学ハウジング２３００に押し付ける２つの板ばね（５３−１、５３−２）を備えている。この場合には、光学ハウジング２３００内部の温度変化に伴う走査線曲がりをさらに小さくすることができる。

また、保持用ブラケット３５は、トロイダルレンズ２１０７に副走査方向に関して互いに反対向きの押圧を作用させて、トロイダルレンズ２１０７の副走査方向に関する形状を調整する調整機構３９を有している。この場合には、組立工程あるいは調整工程で、走査線曲がりを補正することができる。

また、本実施形態に係るカラープリンタ２０００によると、光走査装置２０１０を備えているため、安定して高品質の画像を形成することが可能である。

そして、色ずれ低減のためにアクチュエータ５２を作動させる頻度が低減でき、連続して複数の画像を出力する場合に、画像出力動作を中断させる頻度を低減することが可能である。

なお、上記実施形態では、調整機構３９が、底板３５ａの中央部１箇所にのみ設けられる場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、トロイダルレンズ２１０７の成形誤差や組付誤差、対応するｆθレンズの成形誤差や組付誤差、他の光学部品の形状誤差や組付誤差、光学ハウジングの形状誤差等を考慮し、複数箇所に設けても良い。これにより、更に高精度に走査線曲がりを補正することが可能となる。

また、上記実施形態では、トロイダルレンズ２１０７の形状を調整することで走査線曲がりを補正する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、折り返しミラーを反射面に垂直な向きに変形させることで走査線曲がりを補正しても良い。この場合に、折り返しミラーを保持する前記ミラー保持部材は、折り返しミラーの反射面に垂直な方向に押圧を作用させて、折り返しミラーの形状を調整するミラー調整機構を有しても良い。

また、上記実施形態では、Ｍ方向に関して、支点５０とトロイダルレンズ２１０７の中心との距離が、トロイダルレンズ２１０７の射出側の光学面におけるＭ方向の長さをＬとしたときに、０．２５Ｌとなる距離である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、支点５０が、Ｍ方向に関して、トロイダルレンズ２１０７の中心とトロイダルレンズ２１０７の＋Ｍ側端部との間に対応する位置に設けられていれば良い。

支点５０とトロイダルレンズ２１０７の中心との距離が０．１５Ｌの場合が、変形例１として図２３に示されている。また、支点５０とトロイダルレンズ２１０７の中心との距離が０．３５Ｌの場合が、変形例２として図２４に示されている。

図２５には、変形例１について、２５℃での光スポット位置に対する５０℃での光スポット位置が示されている。この場合には、右上がり傾向の走査線傾きが発生したが、その発生量は７０μｍ程度であった。これは、比較例Ａの約６０％である。

図２６には、変形例２について、２５℃での光スポット位置に対する５０℃での光スポット位置が示されている。この場合には、下凸形状の走査線曲がりが発生したが、像高が±１５０［ｍｍ］付近での走査位置ずれは小さかった。

図２７には、上記比較例Ａ、比較例Ｂ、上記実施形態、変形例１及び変形例２について、２５℃での光スポット位置に対する５０℃での光スポット位置がまとめて示されている。

また、図２８には、比較例Ａ、比較例Ｂ、上記実施形態、変形例１及び変形例２について、被走査面上において約０．８［ｍｍ］の走査線傾きを補正するために、トロイダルレンズ２１０７をγ回転させたときの、被走査面上での主走査方向に関するビームスポット径の変化量（測定結果）が示されている。

図２７と図２８から総合的に判断すると、変形例１及び変形例２の場合であっても、温度変化時の走査線傾きの発生量を低減し、かつ、走査線傾きの補正に伴うビームスポット形状の劣化を低減することができる。但し、上記実施形態のほうがより好ましい。

また、上記実施形態において、一例として図２９に示されるように、前記固定部材５７−２の位置を、トロイダルレンズ２１０７が押圧力Ｇ２によって支点５０に押し付けられるように、支点５０の＋Ｓ側の位置に変更しても良い。さらに、前記固定部材５７−１の位置を、段曲げ部５８−１が押圧力Ｇ１によってアクチュエータ５２に押し付けられるように、アクチュエータ５２の＋Ｓ側の位置に変更しても良い。これによれば、走査線傾き補正のためにトロイダルレンズ２１０７をγ回転させたときに、保持用ブラケット３５に作用する押圧力(外力)が変化するのを抑制できる。そこで、保持用ブラケット３５及びトロイダルレンズ２１０７の形状が変化することを回避でき、走査線傾き補正時の走査線曲がりをさらに低減することができる。また、耐振動性を向上させることができる。

また、上記実施形態では、画像形成装置としてカラープリンタ２０００の場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに、光走査装置２０１０を備えた画像形成装置であれば、結果として、安定して高品質の画像を形成することが可能である。例えば、レーザ光によって発色する媒体（例えば、用紙）に直接、レーザ光を照射する画像形成装置であっても良い。

また、上記実施形態では、光走査装置２０１０がプリンタに用いられる場合について説明したが、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機にも好適である。

以上説明したように、本発明の光走査装置によれば、安定して高い精度の光走査を行うのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、安定して高品質の画像を形成するのに適している。

３５…保持用ブラケット（素子保持部材）、３９…調整機構（素子調整機構）、５２…アクチュエータ（駆動機構）、５３−１…板ばね（押付部材）、５３−２…板ばね（押付部材）、５７−１…固定部材（第１の弾性部材）、５７−２…固定部材（第２の弾性部材）、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０３０ａ〜２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、２１００…光走査装置、２１０４…ポリゴンミラー（偏向器）、２１０５ａ〜２１０５ｄ…ｆθレンズ（走査光学系の一部）、２１０６ａ〜２１０６ｄ…折り返しミラー、２１０７ａ〜２１０７ｄ…トロイダルレンズ（走査光学素子）、２１０８ａ〜２１０８ｄ…折り返しミラー、２２００ａ…光源、２２００ｂ…光源、２３００…光学ハウジング。

特開２００６−８４９７８号公報 特許第３８４４１６５号公報

Claims (8)

1. 被走査面を光束により主走査方向に走査する光走査装置であって、
   光源と；
   前記光源からの光束を偏向する偏向器と；
   主走査方向を長手方向とする走査光学素子を含み、前記偏向器で偏向された光束を前記被走査面上に集光する走査光学系と；
   前記偏向器及び前記走査光学系が収容される光学ハウジングと；
   前記走査光学素子の主走査方向に関する、前記光源からの光束が前記偏向器に入射する側の端部とは反対側の端部近傍に設けられ、前記走査光学素子の主走査方向に関する中心と前記入射する側の端部との間を支点として、前記走査光学素子をその光軸方向に平行な軸回りに回動させる駆動機構と；を備える光走査装置。
2. 前記支点と前記走査光学素子の主走査方向に関する中心との距離は、前記走査光学素子の射出側の光学面における主走査方向の長さの０．２５倍であることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記走査光学素子の主走査方向に関する両端部近傍にそれぞれ光軸方向に平行な方向の押圧を作用させ、前記両端部近傍を前記光学ハウジングに押し付けるための押付部材を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
4. 前記走査光学素子を保持する素子保持部材を更に備え、
   前記素子保持部材は、前記走査光学素子に対して、主走査方向及び光軸方向のいずれにも直交する副走査方向に関して、互いに反対向きの押圧を作用させて、前記走査光学素子の副走査方向に関する形状を調整する素子調整機構を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光走査装置。
5. 前記走査光学系は、反射面を有する折り返しミラーを含み、
   前記折り返しミラーを保持するミラー保持部材を更に備え、
   前記ミラー保持部材は、前記反射面に垂直な方向に押圧を作用させて、前記折り返しミラーの形状を調整するミラー調整機構を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光走査装置。
6. 前記走査光学素子を保持し、主走査方向に関する一側の端部近傍が前記駆動機構に支持されている素子保持部材と；
   前記一側の端部近傍を弾性力によって前記駆動機構に押し付けるための第１の弾性部材と；
   前記走査光学素子を弾性力によって前記支点に押し付けるための第２の弾性部材と；を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光走査装置。
7. 少なくとも１つの像担持体と；
   前記少なくとも１つの像担持体に対して画像情報に応じて変調された光束を走査する少なくとも１つの請求項１〜６のいずれか一項に記載の光走査装置と；を備える画像形成装置。
8. 前記画像情報は、多色の画像情報であることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。