JP6040457B2 - レーザー走査光学装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザー走査光学装置、特に、画像データに基づいて変調される複数の光源手段から発せられるレーザー光束でそれぞれの光源手段に対応する複数の被走査面上を走査するレーザー走査光学装置に関する。

通常、タンデム方式の画像形成装置に搭載されるレーザー走査光学装置では、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）及びＫ（ブラック）の各色に対応する光路を形成し、それぞれの光源から発せられたレーザー光束で対応する被走査面上を走査している。各色の光路を設定する自由度を高めるために、特許文献１には、主走査方向に非対称な走査レンズのうち少なくとも二つは副走査方向の位置決め基準を両側に有している走査装置が記載されている。

一方、走査レンズに関しては、走査線の湾曲を調整するための機構が付設されており、この調整には走査レンズの主走査方向の中央部分を撓ませるためのネジ部材にドライバなどの調整治具をアクセスする必要がある。光路を設定する自由度を高めるには、このような走査線の湾曲調整のためのアクセス方向を考慮する必要があり、前記特許文献１では、ここまで考慮されていない。

特に、光源から放射された光束が偏向手段へ偏向平面と異なる角度を有して入射する（以下、斜入射と称する）方式では、光路が対称となる二つの光路において走査レンズを同形状としてコストダウンを図った場合、走査レンズが副走査方向に非対称であれば、一方の走査レンズについて適切な走査線湾曲調整のアクセス方向を定めてしまうと、走査線湾曲調整のための基準座面が一義的に決まってしまうので、それ以外の同形状の走査レンズについては適切な走査線湾曲調整のアクセス方向とはならず、光路や他の部品との干渉を避けるためにスペースの増大や折返しミラーの増加につながる、換言すれば、光路設定の自由度が小さくなるという問題点を有している。

特開２００６−１５４０９７号公報

本発明の目的は、適切な走査線湾曲調整のアクセス方向を選択できるともにスペースの増大や折返しミラーの増加につながることなく複数の光路を設定できるレーザー走査光学装置を提供することにある。

本発明の一形態であるレーザー走査光学装置は、
レーザー光束を射出する複数の光源手段と、
前記複数の光源手段のそれぞれから発せられた光束を偏向走査する偏向手段と、
前記偏向手段により偏向された光束をそれぞれの光源手段に対応する複数の被走査面上に結像させる走査光学素子と、
前記走査光学素子を保持するホルダーと、
を備えたレーザー走査光学装置において、
前記複数の光源手段から発せられた光束は偏向平面に対してそれぞれ異なる角度を有して前記偏向手段に入射し、
前記走査光学素子のうち最も大きい副走査方向のパワーを持つ走査レンズは、前記複数の光源手段から発せられたそれぞれの光束の光路中に配置され、
前記走査レンズは副走査方向に非対称な断面形状であって、前記ホルダーに保持される際に前記ホルダーの所定の位置に当接する一対の基準座面を有し、
前記走査レンズをその弾性変形によって走査線の湾曲を調整する調整機構を備え、
前記走査レンズのうち、偏向平面に対して対称に入射され反射された光束の光路中に配置された少なくとも二つの走査レンズは同形状をなし、かつ、走査線の湾曲を調整するための前記一対の基準座面を副走査方向の両側部に有し、
前記走査レンズは材料の光弾性係数が４０×１０ ^-12 （Ｐａ ^-1 ）以上であり、
前記複数の光源手段から発せられた光束のうち前記偏向手段へ入射する角度の大きい光束の光路中に配置された走査レンズは、走査線の湾曲を調整するための前記一対の基準座面が副走査方向の片側部のみに有すること、
を特徴とする。
本発明の他の形態であるレーザー走査光学装置は、
レーザー光束を射出する複数の光源手段と、
前記複数の光源手段のそれぞれから発せられた光束を偏向走査する偏向手段と、
前記偏向手段により偏向された光束をそれぞれの光源手段に対応する複数の被走査面上に結像させる走査光学素子と、
前記走査光学素子を保持するホルダーと、
を備えたレーザー走査光学装置において、
前記複数の光源手段から発せられた光束は偏向平面に対してそれぞれ異なる角度を有して前記偏向手段に入射し、
前記走査光学素子のうち最も大きい副走査方向のパワーを持つ走査レンズは、前記複数の光源手段から発せられたそれぞれの光束の光路中に配置され、
前記走査レンズは副走査方向に非対称な断面形状であって、前記ホルダーに保持される際に前記ホルダーの所定の位置に当接する一対の基準座面を有し、
前記走査レンズをその弾性変形によって走査線の湾曲を調整する調整機構を備え、
前記走査レンズのうち、偏向平面に対して対称に入射され反射された光束の光路中に配置された少なくとも二つの走査レンズは同形状をなし、かつ、走査線の湾曲を調整するための前記一対の基準座面を副走査方向の両側部に有し、
四つの光源手段から発せられた光束が進行する四つの光路を備え、
前記走査レンズは材料の光弾性係数が４０×１０ ^-12 （Ｐａ ^-1 ）以上であり、
前記偏向手段へ入射する角度の大きい光束の光路中に配置された２本の走査レンズは、同形状であり、かつ、走査線の湾曲を調整するための前記一対の基準座面が副走査方向の片側部のみに有し、
前記偏向手段へ入射する角度の小さい光束の光路中に配置された２本の走査レンズは、同形状であり、かつ、走査線の湾曲を調整するための前記一対の基準座面が副走査方向の両側部に有すること、
を特徴とする。

前記レーザー走査光学装置においては、走査光学素子のうち最も大きい副走査方向のパワーを持ち、複数の光源手段から発せられたそれぞれの光束の光路中に配置された走査レンズのうち少なくとも二つは同形状をなし、かつ、走査線の湾曲を調整するための一対の基準座面を副走査方向の両側部に有すため、走査線湾曲調整のアクセス方向を副走査方向のいずれの側からも設定可能となり、スペースの増大や折返しミラーの増加につながることなく複数の光路の引き回しを考慮したうえで、適切な走査線湾曲調整のアクセス方向を選択できる。

本発明によれば、適切な走査線湾曲調整のアクセス方向を選択できるとともに、スペースの増大や折返しミラーの増加につながることなく複数の光路を設定できる。

実施例１であるレーザー走査光学装置を示す副走査方向の立面図である。 実施例２であるレーザー走査光学装置を示す副走査方向の立面図である。 走査線湾曲調整機構を示す光軸方向から見た正面図である。 図３のＤ−Ｄ断面図である。 走査レンズの副走査方向断面図で、（Ａ）は斜入射角の小さい内側の光路に配置される走査レンズを示し、（Ｂ）は斜入射角の大きい外側の光路に配置される走査レンズを示す。 ポリゴンミラーに対する斜入射角の説明図である。

以下、本発明に係るレーザー走査光学装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。なお、各図において同じ部材には共通する符号を付し、重複する説明は省略する。また、それぞれの符号に付した添字ｙ、ｍ、ｃ、ｋはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の光路に配置された部材であることを意味し、説明の文章においていずれの色にも該当する場合には添字としての記載は省略する。

（実施例１、図１参照）
実施例１であるレーザー走査光学装置１Ａは、タンデム方式のカラー画像形成装置に用いられるものであり、図１に示すように、四つの感光体ドラム４０ｙ，４０ｍ，４０ｃ，４０ｋ上にそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成するように構成されている。感光体ドラム４０上に形成された４色の画像（静電潜像）はトナーにて現像された後、図示しない中間転写ベルト上に１次転写／合成され、記録材上に２次転写される。この種の画像形成プロセスは周知であり、その説明は省略する。

光源光学系は、図示しないが、レーザダイオードアレイからなる四つの発光素子と、それぞれの発光素子に対して配置されたコリメータレンズ及び開口部（絞り）と、それぞれの発光素子に共通のシリンダレンズとで構成されている。各発光素子から発せられたレーザー光束はポリゴンミラー１０に偏向面の近傍で副走査方向Ｚに集光された状態で斜入射する。具体的には、図６に示すように、ポリゴンミラー１０の偏向平面Ｈを中心として、光束Ｂｙは角度＋θ１で入射し、角度−θ１で反射（偏向走査）される。光束Ｂｍは角度＋θ２で入射し、角度−θ２で反射（偏向走査）される。光束Ｂｃは角度−θ２で入射し、角度＋θ２で反射（偏向走査）される。光束Ｂｋは角度−θ１で入射し、角度＋θ１で反射（偏向走査）される。

ポリゴンミラー１０は所定の速度で回転駆動され、それぞれの光束は主走査方向Ｙに偏向走査される。ポリゴンミラー１０から各光束の進行方向Ｘに関しては、走査光学系として、第１走査レンズ２１、第２走査レンズ２２、第３走査レンズ２３ｙ，２３ｍ，２３ｃ，２３ｋ、光路折返しミラー２４ｙ，２４ｍ，２４ｃ，２４ｋ，２５ｙ，２５ｍ，２５ｃ，２６ｃが配置されている。

ポリゴンミラー１０の偏向面（反射面）で同時に偏向されたそれぞれの光束は、第１走査レンズ２１及び第２走査レンズ２２を透過する。光束Ｂｙは、折返しミラー２４ｙで反射され、第３走査レンズ２３ｙを透過し、さらに、折返しミラー２５ｙで反射され、感光体ドラム４０ｙ上で結像し、主走査方向Ｙに走査する。光束Ｂｍは、折返しミラー２４ｍで反射され、第３走査レンズ２３ｍを透過し、さらに、折返しミラー２５ｍで反射され、感光体ドラム４０ｍ上で結像し、主走査方向Ｙに走査する。光束Ｂｃは、折返しミラー２４ｃで反射され、第３走査レンズ２３ｃを透過し、さらに、折返しミラー２５ｃ，２６ｃで反射され、感光体ドラム４０ｃ上で結像し、主走査方向Ｙに走査する。光束Ｂｋは、第３走査レンズ２３ｋを透過し、折返しミラー２４ｋで反射され、感光体ドラム４０ｋ上で結像し、主走査方向Ｙに走査する。

前記走査光学系において、走査レンズ２１，２２は全ての光路に共通に配置されており、走査レンズ２３は各光路に個別に配置されている。走査レンズ２３は他の走査レンズ２１，２２よりも大きい副走査方向Ｚのパワーを持っており、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、副走査方向Ｚに非対称な断面形状を有している。四つの光路のうち斜入射角が小さい（±θ１）の内側の光路に配置された走査レンズ２３ｍ，２３ｃは同じ形状をなし、斜入射角が大きい（±θ２）の外側の光路に配置された走査レンズ２３ｙ，２３ｋは同じ形状をなしている。走査レンズ２３ｙ，２３ｋは走査レンズ２３ｍ，２３ｃに比べて断面の変化率が大きく形成されている。

（実施例２、図２参照）
実施例２であるレーザー走査光学装置１Ｂは、基本的には前記実施例１として示したレーザー走査光学装置１Ａと同様の構成からなり、異なるのは、以下に説明するように、走査レンズ２３ｋに対する走査線湾曲調整のためのアクセスＡ方向が実施例１とは反対方向に設定されている点である。アクセス方向Ａ及び走査線の湾曲調整に関して以下に説明する。

（走査線湾曲調整機構、図３及び図４参照）
ところで、走査レンズ２３に対してその弾性変形を利用して感光体ドラム４０へ結像する走査線の湾曲を調整するには、図３及び図４に示す調整機構３０が用いられている。具体的には、走査レンズ２３の主走査方向Ｙの両端部を基準座面３０ａ，３０ｂとしてこの部分をホルダー３５の突片３５ａ，３５ｂで保持し、走査レンズ２３の上面の両端部及び中央部をばね部材３６ａ，３６ｂ，３６ｃで弾性的に押圧し、さらに、走査レンズ２３の下面中央部をホルダー３５に螺着したねじ部材３７で下方から押圧可能とする。

走査レンズ２３は基準座面３０ａ，３０ｂが突片３５ａ，３５ｂによって同一高さに設定され、中央部をばね部材３６ｃで押圧されることで、初期状態では凹形状３８Ａに撓んで設定され、ねじ部材３７を前進させることで水平状態３８Ｂから凸形状３８Ｃに変形する。つまり、走査レンズ２３の主走査方向Ｙの中心部を撓ませることで、様々な要因から生じる走査線の湾曲とは逆方向の形状変化を走査レンズ２３に与え、感光体ドラム４０上での走査線の湾曲を補正する。

以上のごとく、走査線の湾曲を補正するには、レーザー走査光学装置１Ａ，１Ｂを組み立てたうえでドライバなどの調整治具を用いて前記ねじ部材３７にアクセスする（ねじ部材３７を回転させる）必要があり、このアクセス方向を図１及び図２では矢印Ａで示している。このアクセス方向Ａを確保するには所定のスペースが必要であり、かつ、他の光学素子がアクセス方向Ａに干渉しないように配置することが必要となる。換言すれば、従来のレーザー走査光学装置にあっては、走査線湾曲調整のためのアクセスを確保するために光路の引き回しが大きく制限されていたのである。

仮に、最も大きい副走査方向Ｚのパワーを持つ走査レンズ２３の形状を各光路ごとに個別に設計するのであれば、適切なアクセス方向Ａを個々に設定することが可能になるので、光路の設計の自由度が高い。しかし、コストダウンを図るために走査レンズ２３の二つずつを同形状とし（２３ｍ，２３ｃが同形状、２３ｙ，２３ｋが同形状）、同形状の走査レンズ２３が副走査方向Ｚに非対称であれば、一方の走査レンズ２３に適切なアクセス方向Ａを設定してしまうと、走査線湾曲調整のための基準座面が一義的に決まってしまうので、他方の走査レンズ２３においては適切なアクセス方向Ａになるとは限らない。

そこで、前記実施例１では、斜入射角が小さい光束の光路に配置された走査レンズ２３ｍ，２３ｃには走査線湾曲調整のための基準座面３０ａ，３０ｂを副走査方向Ｚの両側部に有することとした（図５（Ａ）参照）。そして、走査レンズ２３ｍ，２３ｃに対するアクセス方向Ａを逆方向に設定した。ここで、逆方向とは、走査レンズ２３ｍに対するアクセス方向Ａが幅の広い断面部分に向かう（図５（Ａ）の下方から）のに対して、走査レンズ２３ｃに対するアクセス方向Ａが幅の狭い断面部分に向かう（図５（Ａ）の上方から）ことを意味している。これにて、適切な走査線湾曲調整のアクセス方向を選択できるとともにスペースの増大や折返しミラーの増加につながることなく複数の光路を設定できる。

また、前記実施例２では、走査レンズ２３ｍ，２３ｃとともに、斜入射角が大きい光束の光路に配置された走査レンズ２３ｙ，２３ｋにも走査線湾曲調整のための基準座面３０ａ，３０ｂを副走査方向Ｚの両側部に有することとし、走査レンズ２３ｙ，２３ｋに対するアクセス方向Ａを逆方向に設定した。。つまり、図２に示すように、走査レンズ２３ｙに対するアクセス方向Ａが幅の広い断面部分に向かうのに対して、走査レンズ２３ｋに対するアクセス方向Ａが幅の狭い断面部分に向かうように設定した。これにて、前記実施例１よりも光路の引き回しの自由度が大きくなる。

ところで、同形状の走査レンズ２３においてアクセス方向Ａが逆方向である場合、走査レンズ２３の材料の光弾性係数が４０×１０^-12（Ｐａ−１）以上であると、例えば、材料がポリカーボネイトであると複屈折が大きくなり、走査線湾曲調整によって、複屈折の状態が変化し、感光体ドラム４０上で光量むらを生じる。斜入射角が大きい光路にあっては、走査レンズ２３ｙ，２３ｋは、必要な光学性能を達成するために、副走査方向Ｚの断面形状（くさび形状）が斜入射角が小さい光路に配置される走査レンズ２３ｍ，２３ｃよりも大きくなる（図５（Ａ），（Ｂ）参照）。換言すれば、走査レンズ２３ｙ，２３ｋは、副走査方向Ｚの両側面（図５（Ｂ）の上下面）の幅寸法差が走査レンズ２３ｍ，２３ｃの両側面（図５（Ａ）の上下面）の幅寸法差よりも大きくなる。

上下面の幅寸法差が相対的に大きい走査レンズ２３ｙ，２３ｋにあっては、幅の大きい側面からアクセスした場合と幅の小さい側面からアクセスした場合とで、同じ負荷であってもレンズ自体の変形量が異なるため、複屈折状態の変化に差が生じ、感光体ドラム４０ｙ，４０ｋ上で光量むらが生じて画質を劣化させてしまう。

そこで、走査レンズ２３の光弾性係数が４０×１０^-12（Ｐａ−１）以上である場合は、前記実施例１のように、斜入射角の大きい光路中に配置された断面が同形状の走査レンズ２３ｙ，２３ｋは、走査線の湾曲を調整するための基準座面が副走査方向Ｚの片側部のみに有することとし、幅の大きな側面に対してアクセスするように設定する。これにて、走査線湾曲の調整時に作用する負荷に対する変形量が走査レンズ２３ｙ，２３ｋともに同等となるので、複屈折の変化量も同等となる。即ち、走査レンズ２３に光弾性係数が大きくて複屈折による光量むらの影響が大きい材料を用いた場合であっても、斜入射角の大きい光路における光量むらを抑制し、形成される画像での色間差を抑えることができる。

また、四つの光源手段から発せられた光束が進行する四つの光路を備え、走査レンズ２３の光弾性係数が４０×１０^-12（Ｐａ−１）以上であり、斜入射角の大きい光束の光路中に配置された２本の走査レンズ２３ｙ，２３ｋは、同形状であり、かつ、走査線湾曲を調整するための基準座面３０ａ，３０ｂが副走査方向Ｚの片側部のみに有し、斜入射角の小さい光束の光路中に配置された２本の走査レンズ２３ｍ，２３ｃは、同形状であり、かつ、走査線湾曲を調整するための基準座面３０ａ，３０ｂが副走査方向Ｚの両側部に有することにより、走査レンズ２３のコストダウンを可能としつつ、内側光路においては光路の引き回しの自由度を確保し、外側光路においては光量むらによる色間差を抑えることができる。

（他の実施例）
なお、本発明に係るレーザー走査光学装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できることは勿論である。

以上のように、本発明は、レーザー走査光学装置に有用であり、特に、適切な走査線湾曲調整のアクセス方向を選択できるとともに、スペースの増大や折返しミラーの増加につながることなく複数の光路を設定できる点で優れている。

１Ａ，１Ｂ…レーザー走査光学装置
１０…ポリゴンミラー
２３ｙ，２３ｍ，２３ｃ，２３ｋ…走査レンズ
３０ａ，３０ｂ…基準座面
４０ｙ，４０ｍ，４０ｃ，４０ｋ…感光体ドラム

Claims (3)

1. レーザー光束を射出する複数の光源手段と、
   前記複数の光源手段のそれぞれから発せられた光束を偏向走査する偏向手段と、
   前記偏向手段により偏向された光束をそれぞれの光源手段に対応する複数の被走査面上に結像させる走査光学素子と、
   前記走査光学素子を保持するホルダーと、
   を備えたレーザー走査光学装置において、
   前記複数の光源手段から発せられた光束は偏向平面に対してそれぞれ異なる角度を有して前記偏向手段に入射し、
   前記走査光学素子のうち最も大きい副走査方向のパワーを持つ走査レンズは、前記複数の光源手段から発せられたそれぞれの光束の光路中に配置され、
   前記走査レンズは副走査方向に非対称な断面形状であって、前記ホルダーに保持される際に前記ホルダーの所定の位置に当接する一対の基準座面を有し、
   前記走査レンズをその弾性変形によって走査線の湾曲を調整する調整機構を備え、
   前記走査レンズのうち、偏向平面に対して対称に入射され反射された光束の光路中に配置された少なくとも二つの走査レンズは同形状をなし、かつ、走査線の湾曲を調整するための前記一対の基準座面を副走査方向の両側部に有し、
   前記走査レンズは材料の光弾性係数が４０×１０ ^-12 （Ｐａ ^-1 ）以上であり、
   前記複数の光源手段から発せられた光束のうち前記偏向手段へ入射する角度の大きい光束の光路中に配置された走査レンズは、走査線の湾曲を調整するための前記一対の基準座面が副走査方向の片側部のみに有すること、
   を特徴とするレーザー走査光学装置。
2. レーザー光束を射出する複数の光源手段と、
   前記複数の光源手段のそれぞれから発せられた光束を偏向走査する偏向手段と、
   前記偏向手段により偏向された光束をそれぞれの光源手段に対応する複数の被走査面上に結像させる走査光学素子と、
   前記走査光学素子を保持するホルダーと、
   を備えたレーザー走査光学装置において、
   前記複数の光源手段から発せられた光束は偏向平面に対してそれぞれ異なる角度を有して前記偏向手段に入射し、
   前記走査光学素子のうち最も大きい副走査方向のパワーを持つ走査レンズは、前記複数の光源手段から発せられたそれぞれの光束の光路中に配置され、
   前記走査レンズは副走査方向に非対称な断面形状であって、前記ホルダーに保持される際に前記ホルダーの所定の位置に当接する一対の基準座面を有し、
   前記走査レンズをその弾性変形によって走査線の湾曲を調整する調整機構を備え、
   前記走査レンズのうち、偏向平面に対して対称に入射され反射された光束の光路中に配置された少なくとも二つの走査レンズは同形状をなし、かつ、走査線の湾曲を調整するための前記一対の基準座面を副走査方向の両側部に有し、
   四つの光源手段から発せられた光束が進行する四つの光路を備え、
   前記走査レンズは材料の光弾性係数が４０×１０^-12（Ｐａ^-1）以上であり、
   前記偏向手段へ入射する角度の大きい光束の光路中に配置された２本の走査レンズは、同形状であり、かつ、走査線の湾曲を調整するための前記一対の基準座面が副走査方向の片側部のみに有し、
   前記偏向手段へ入射する角度の小さい光束の光路中に配置された２本の走査レンズは、同形状であり、かつ、走査線の湾曲を調整するための前記一対の基準座面が副走査方向の両側部に有すること、
   を特徴とするレーザー走査光学装置。
3. 同形状をなす前記二つの走査レンズは、前記複数の光源手段から発せられた光束のうち前記偏向手段へ入射する角度の小さい光束の光路中に配置された走査レンズであり、かつ、走査線の湾曲を調整するためにアクセスする方向が逆方向であること、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザー走査光学装置。

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