JP2009053401A - 長尺光学素子の保持機構、光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】「よじれ変形」が発生しない長尺光学素子の保持機構、およびそれらを搭載した光走査装置および画像形成装置を得る。
【解決手段】光偏向器による偏向光束の移動方向を主走査方向、主走査方向に直交する方向を副走査方向としたとき、主走査方向に長く、偏向光束を被走査面に導く長尺光学素子の保持機構であって、長尺光学素子１５−２は、副走査方向に配備された保持部材６０によって少なくとも２ヶ所で保持され、保持部材６０は、長尺光学素子１５−２を副走査方向に押圧する押圧手段３４と、長尺光学素子の光軸方向両側において、押圧手段３４の押圧による変位に対抗するばね手段３３を有する調整手段を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真プロセスによる複写機やプリンターなどの画像形成装置、この画像形成装置に組み込まれる光走査装置、さらに、光走査装置などに組み込まれる長尺光学素子の保持機構に関するものである。

画像形成装置に組み込まれる光走査装置は、光源から射出される光束を光偏向器により偏向し、走査光学系を経て偏向光束を被走査面に導き、被走査面上において走査するように構成されている。上記光束を画像信号で変調し、均一に帯電された感光体表面を上記変調された光束で走査することにより、感光体表面に画像信号に対応した潜像を形成することができる。この潜像の形成プロセスは、電子写真プロセスの露光プロセスに該当し、以下、現像プロセス、転写プロセス、定着プロセスを経ることによって、紙などのシート状のものに画像を形成することができる。

光走査装置の上記走査光学系は、光偏向器によって等角速度的に偏向された光束を被走査面に導くとともに、被走査面上で等速度的走査させるためにｆθ特性を備え、また、光束を被走査面上に収束させる機能を有している。走査光学系はまた、光偏向器によって偏向される光束の全偏向範囲において上記ｆθ特性と収束機能を全うさせるために走査方向に長い長尺光学素子で構成されている。以下、光偏向器による偏向光束の移動方向を主走査方向、主走査方向に直交する方向を副走査方向とする。上記長尺光学素子は主走査方向に長くなっている。

近年、走査光学系の光学素子にはプラスチック材料が多く使われている。プラスチックは量産性に優れている一方で、成形時の金型内に温度分布が生じること、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理由により、形状が理想のものから外れてしまうことも多い。光走査装置に用いられる光学素子、特に、光偏向器から被走査面の間に配置される光学素子は、上に述べた長尺光学素子が多い。長尺光学素子は、副走査方向に曲がってしまうこともあり、保持構造によっては走査線傾き、走査線曲がりなどの副走査対応方向への走査位置ずれとなる。また、光学素子のハウジングへの取り付け誤差も走査面上での副走査対応方向への走査位置ずれとなり、無視できない大きさになる場合が多い。

さらに、複数の走査手段と各走査手段に対応する複数の感光体を持つ画像形成装置においては、それぞれの走査手段を保持固定しているハウジング間の温度偏差により、走査手段毎に走査線曲がりなどの副走査対応方向への走査位置ずれの量が異なってしまうことがある。また、複数の光ビームを単一の偏向器に入射させて走査し、光学素子を副走査方向に重ね合わせて配置する方式、すなわち、同一の光学ハウジング内に全ての走査手段を保持する方式においても、前記走査光学系の形状誤差、取り付け誤差、同一ハウジング内での温度分布の影響により、各感光体での走査線傾き、走査線曲がりなど、副走査対応方向への走査位置ずれの量が異なってしまう。

タンデム型のフルカラー複写機においては、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応して４つの感光体ドラムが転写ベルトの搬送面に沿って列設されている。各感光体ドラムに対応して光走査装置が配置され、それぞれの光走査装置により光束を走査して、それぞれの感光体ドラム周面に静電潜像を形成し、これらの静電潜像を、該当する色のトナーで顕像化し、これを転写ベルトによって搬送されるシート上に順次転写して多色画像を形成するようになっている。したがって、各色に対応した光走査装置ごとに副走査対応方向の走査位置ずれが生じてしまうと、画質の低下、色ずれなどをひきおこす。

以上述べた光走査装置ないしは画像形成装置の問題点を解消するために、長尺光学素子の各種保持機構が提案されている。
特許文献１記載の発明はそのひとつで、保持部材が保持している光学素子を副走査方向に強制的にたわませることにより、被走査面における走査線の曲がりを調整する走査線湾曲調整手段を上記保持部材に備えた光走査装置に関するものである。特許文献１には、光学素子を強制的にたわませる調整手段を保持部材に複数配備する旨の記載があるが、光学素子自体の副走査断面内での倒れ規制については言及していない。特許文献２にも同様に構成された走査光学装置が記載されている。

特許文献３には、主走査方向に延びる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、この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光走査装置に関して記載されている。しかし、特許文献３にも、光学素子の副走査断面内での倒れを規制することについては言及していない。

特許文献４には、走査レンズの中央部に設けられた押圧手段により走査レンズを副走査断面内で「よじれ変形」させることで、走査線曲がりの高次成分（左右対称なＷ形状あるいはＭ形状）を補正することを特徴とする走査光学系、光走査装置及び画像形成装置に関して記載されている。特許文献４記載の発明は、補正可能な走査線曲がり形状が左右対称であることが前提条件であるため、左右非対称な走査線曲がりを高精度に補正することはできない。

特開２００２−１８２１４５号公報 特開２００１−１６６２３５号公報 特許第３５６９４１２号公報 特開２００６−３２３３５６号公報

前述の問題の解決手段として、上記各特許文献に記載されているような発明が多数提案されている。
特許文献３および４に記載されている発明は、調整手段を用いて、少なくとも副走査方向にパワーを有する長尺光学素子を「たわみ変形」させることで、被走査面の走査線形状を補正する発明である。しかしながら、調整手段が１つのみの構成しか開示されていない。従って、左右対称形状の走査線曲がりの補正を行うことは可能であるが、左右非対称の走査線曲がりを高精度に補正することはできない。

一方、特許文献１および２に記載されている発明は、複数の調整手段を備えており、左右非対称な走査線曲がりを補正することが可能である。しかし、走査レンズや走査ミラー、シリンドリカルミラー等、長尺光学素子の副走査断面内での倒れの長手方向の分布（これを『よじれ変形』と呼ぶ）の発生を規制することについて、特許文献１および２には言及していない。特許文献１および２等に記載されている長尺光学素子の調整手段は、長尺光学素子の上面又は下面の一方を調整ねじ等の「押圧手段」で押圧し、この押圧力に対抗する板ばねや圧縮スプリング等の「ばね手段」を他方の面に作用させる構成が採用されている。このような調整手段を設けることにより、長尺光学素子を『たわみ変形』させ、被走査面における走査線形状を補正することが可能となる。

しかし、走査レンズや走査ミラー等、少なくとも主走査方向にパワーを有する長尺光学素子の場合には、必ずしも長手方向に一様な断面ではない。そのため、押圧手段やばね手段の配置によっては、よじれ変形（副走査断面内での倒れの長手方向の分布）が発生する恐れがあった。たわみ変形のみが発生した場合と比較して、よじれ変形が発生した場合には、よじれ変形による、意図しない走査線曲がり成分が発生し、所望の走査線曲がり調整を行うことができない恐れがあった。偏向器から被走査面までの光学系が拡大光学系の場合には、長尺光学素子の「たわみ変形量」が拡大され、被走査面での「走査線曲がり量」が大きくなる。例えば、調整手段における押圧手段として、ねじピッチ０．３６［ｍｍ］の調整ねじを用いた場合、調整ねじを１０°回転したときの進行距離は１０［μｍ］である。すなわち、長尺光学素子が１０［μｍ］たわみ変形を生じることになるが、拡大光学系の場合にはこのたわみ変形量（１０μｍ）が拡大されて大きな走査線曲がりが発生することになる。すなわち、調整ねじの調整量に対し、結果として生じる調整量が大きくなる。ここで、たわみ変形と併せて（意図しない）よじれ変形が発生した場合、さらに大きな走査線曲がりが発生する、すなわち調整感度が高くなりすぎることとなり、通常のスクリュードライバなど、減速機構のない調整工具では高精度な調整を行うことが困難となる恐れがあった。

上記「よじれ変形」とは、図１４（ａ）に示すように、長手方向に略平行な回転軸回りの回転モーメントが作用したときの変形のことであって、「ねじれ変形」ともいう。
上記「たわみ変形」とは、図１４（ｂ）に示すように、長手方向に対して垂直方向の剪断力が作用したときの変形のことである。

本発明は、上述の「よじれ変形」が発生しない長尺光学素子の保持機構、およびそれらを搭載した光走査装置および画像形成装置を提案することを目的とする。

本発明にかかる長尺光学素子の保持機構は、光偏向器による偏向光束の移動方向を主走査方向、主走査方向に直交する方向を副走査方向としたとき、主走査方向に長く、偏向光束を被走査面に導く長尺光学素子の保持機構であって、上記長尺光学素子は、副走査方向に配備された保持部材によって少なくとも２ヶ所で保持され、上記保持部材は、上記長尺光学素子を副走査方向に押圧する押圧手段と、上記長尺光学素子の光軸方向両側において、上記押圧手段の押圧による変位に対抗するばね手段を有する調整手段を備えていることを最も主要な特徴とする。

上記調整手段は、主走査方向に沿った少なくとも１ヶ所に設けられ、上記調整手段によって長尺光学素子が副走査方向に撓ませられるとともに、副走査断面内での倒れが規制される構成にしてもよい。
上記調整手段は複数箇所に設けられ、かつ複数の調整手段における少なくとも一つの押圧手段は、直線上からずれた位置に配置してもよい。
上記光学素子の光軸方向の両側に備えられたばね手段の押圧力は、光軸方向前面側と後面側で異なっていてもよい。
上記光学素子は、主走査方向両端部付近にて、上記保持部材に保持されているとよい。

本発明にかかる光走査装置は、光源から射出される光束を光偏向器により偏向し、偏向光束を、長尺光学素子を備えた走査光学系を経て被走査面に導く光走査装置であって、上記長尺光学素子は、上に述べたように構成された長尺光学素子の保持機構によって保持されていることを特徴とする。

本発明にかかる画像形成装置は、感光体に対して、帯電、露光、現像、転写、定着の各プロセスを含む電子写真プロセスを実行することによって画像を形成する画像形成装置であって、上記露光プロセスを実行する装置として上記の光走査装置を搭載していることを特徴とする。

本発明にかかる長尺光学素子の保持機構によれば、長尺光学素子の形状を調整可能な「調整手段」を備えた保持部材は、「押圧手段」による変位に対向する「ばね手段」を備えているので、「調整手段」によって長尺光学素子の「たわみ形状」を調整することができる。また、長尺光学素子の光軸方向前側及び後側のそれぞれにおいてばね手段を備えているので、長尺光学素子を安定的に保持することができる。

上記長尺光学素子の保持機構において、長尺光学素子を副走査方向にたわませるとともに、副走査断面内での倒れ（βチルト）を規制することにより、「よじれ変形」の発生を回避することができ、意図しない走査線曲がり成分の発生を回避することができる。また、長尺光学素子のたわみ変形による走査線曲がり調整の感度が高くなりすぎることを回避することができる。

上記長尺光学素子の保持機構において、長尺光学素子の断面形状の長手方向の変化に応じて、調整手段の光軸方向の配置位置をずらして配備する、すなわち、調整手段が一直線上に並んでいない構成を採用することにより、長尺光学素子の「よじれ変形」の発生を回避することができる。

上記長尺光学素子の保持機構において、押圧手段が一直線上に配列されている場合でも、長尺光学素子の断面形状の長手方向の変化に応じて、長尺光学素子の前面及び後面の各々に備えられたばね手段の押圧力を前面側と後面側で異ならせることにより、同じ形状のばね手段を用いても、「よじれ変形」の発生を回避することができる。

上記光学素子を、主走査方向両端部付近にて、上記保持部材に保持する構成とすることにより、長尺光学素子の有効範囲外の領域で、保持部材に対して確実に固定することができる。

本発明にかかる光走査装置は、その走査光学系を構成する長尺光学素子の保持機構として、上に述べた長尺光学素子の保持機構を搭載したので、被走査面における走査線曲がりの小さい光走査装置を提供できる。また複数の被走査面を有する光走査装置の場合には、被走査面間の走査線曲がり偏差を低減することができる。

本発明にかかる画像形成装置は、画像形成装置における露光プロセスを実行する装置として上記光走査装置を搭載したので、「色ずれ」の少ない高品位な出力画像を得ることができる。

以下、本発明にかかる長尺光学素子の保持機構、光走査装置および画像形成装置の実施例について図面を参照しながら説明する。
まず、光走査装置およびこれを用いたカラー画像形成装置の概要について説明する。図１は光走査装置の例を示す。図１において、光走査装置２０は、光源部、光偏向器としてのポリゴンミラー１４、走査光学系１５を有する。光源部は、光源である半導体レーザ１１、半導体レーザ１１から出射したレーザビーム２１を以降の光学系に応じて平行光束、弱い発散光束または弱い収束光束等に変換するカップリングレンズ１２、およびシリンドリカルレンズ１３を有する。シリンドリカルレンズ１３の作用により、光偏向器であるポリゴンミラー１４の偏向反射面近傍に、主走査方向に長く副走査方向に結像してなる線像が結ばれる。

ポリゴンミラー１４はモータによって一定の速度で回転駆動され、上記レーザビームを等角速度的に偏向する。偏向されたレーザビームは、第１走査レンズ１５−１および第２走査レンズ１５−２からなる走査光学系１５を介して、被走査面１６を走査する。被走査面１６の実体は感光体ドラムの表面である。レーザビームは被走査面１６上を等速度的に走査するように、走査光学系１５はｆθ機能を備えるとともに、ポリゴンミラー１４の偏向反射面に結ばれる上記線像を被走査面１６上に光スポットとして収束させる機能を備えている。

図２は、上記光走査装置を４つ備えた（４ステーション光学系）タンデム式カラー画像形成装置の一例を示す。本画像形成装置においては、４つの半導体レーザ１１からなる光源を備えている。各光源は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色に対応した画像信号により変調されたレーザ光を出射する。各半導体レーザ１１から出射したレーザ光は、図１に示す走査光学系の場合と同様な光路を辿り、各々異なる感光体ドラム１６（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の表面を走査する。光源は、図２に示すようなシングルビームの半導体レーザに限定されず、複数の発光点を有する半導体レーザアレイや、複数の発光点からの光ビームを合成する構成を採用しても構わない。各感光体ドラム１６は、ブラックＫ、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹの各色のトナーに対応しており、周知の電子写真プロセスにより顕像化されたトナー像が転写ベルト３１上に重ね合わされ、フルカラー画像が形成される。

上記画像形成装置において、各ステーションに対応する感光体ドラム１６上を走査する走査線の形状に偏差が生じた場合、上記「発明が解決しようとする課題」に記したように、出力画像に色ずれが発生し、特にハーフトーン画像等の出力画像の品質を損なう恐れがある。
画像形成装置は、工場での組立時あるいはユーザ先等にて所望の値あるいは形状に調整された走査線が、画像形成装置の使用時に変動する。その原因として、ポリゴンミラー１４からなる光偏向器の発熱の影響が考えられる。特に、光学素子を収納する光学ハウジングの材質が、アルミや亜鉛に代表される金属などのように、熱伝導率の高い材料の場合、光偏向器の回転駆動に伴い発生する熱が（図示しない）光学ハウジング部材内部を熱伝導し、第１走査レンズ１５−１に到達する。第１走査レンズ１５−１に光偏向器の熱が伝導されると、第１走査レンズ１５−１内部に温度分布が発生し、走査線曲がりが発生する原因となる。特に近年では出力スピードの高速化の要望に応えるため、光偏向器の回転数が増加する傾向があり、このような問題が発生する可能性が高まっている。

この不具合を回避するには、第１走査レンズ１５−１の副走査方向のパワーをゼロとすることが望ましい。このような構成の場合には、第２走査レンズ１５−２に副走査方向のパワーが配分されることになる。第２走査レンズ１５−２は、熱伝導に関し光偏向器から比較的遠い位置に配備されることが多いため、第１走査レンズ１５−１よりも光偏向器の発熱の影響を受け難い構成であり、上記のように第２走査レンズ１５−２に副走査方向のパワーを配分することが好ましい。

以上説明した光走査装置、あるいは画像形成装置において、前述の「よじれ変形」が発生しない長尺光学素子の保持機構の実施例について説明する。

図３ないし図５において、主走査方向に長い形状を呈する「長尺光学素子」の代表例として、樹脂成形による走査レンズを示す。しかし、光学素子材料としては樹脂に限定されず、ガラス等の材料でも構わない。また、走査レンズに限らず、これに代わる走査ミラーや折り返しミラー等、主としてポリゴンミラー１４から被走査面１６までの光路中に配備される「長尺形状」の光学素子に適用することができる。なお、本明細書において「長尺形状」とは、外力の作用により外力方向のたわみ変形可能な形状であることを意味する。図３（ａ）は長尺光学素子の保持機構を上面側から見た分解斜視図、図３（ｂ）は底面側から見た分解斜視図である。図４（ａ）は上記保持機構を上面側から見た斜視図、図４（ｂ）は上記保持機構を長さ方向中央で切断して上面側から見た斜視図である。図５（ａ）は上記保持機構を底面側から見た斜視図、図５（ｂ）は上記保持機構を長さ方向中央で切断して底面側から見た斜視図、図５（ｃ）は上記保持機構における長尺光学素子の一部を長手方向の切断面で切除して底面側から見た斜視図である。

図３ないし図５において、第２走査レンズ１５−２は板金のプレス加工による保持部材６０の長手方向（主走査方向）両端部付近に設けられた支持部６１−１及び６１−２に支持される。保持部材６０は溝形に形成された部材で、その底部外側面側から内方に向かって上記溝の幅方向の切り起こしを形成し、この切り起こしの剪断面に上記第２走査レンズ１５−２の一面が当接するようになっている。第２走査レンズ１５−２と保持部材６０を挟み込む「ばね手段」としての板ばね３３−１及び３３−２が配置されている。板ばね３３−１及び３３−２は、Ｕ字状に折り曲げて形成され、保持部材６０の上記支持部６１−１及び６１−２に対応する位置と、これに対向する第２走査レンズ１５−２の部位を下面側から挟み込むように配置され、板ばね３３−１及び３３−２の弾力により第２走査レンズ１５−２が保持部材６０に押圧され固定されている。

保持部材６０には、主走査方向に沿って３ヶ所にねじ孔が設けられており、各ねじ孔には「押圧手段」である３本の調整ねじ３４−１，３４−２，３４−３が各々螺合されている。この各調整３４の先端は第２走査レンズ１５−２の一面（図３（ａ）において上面）に当接し、各調整ねじ３４のねじ込み位置を調整することにより、第２走査レンズ１５−２の部分的な副走査方向への変位量を調整することができるようになっている。各調整ねじ３４のねじ込み位置に対向して板ばね３１−１，３１−２，３１−３が配備されている。これらの板ばねはＵ字状に折り曲げられていて、一辺が保持部材６０の側壁に形成された凹部６２に嵌め込まれて第２走査レンズ１５−２の庇状のリブに掛けられるとともに、他の一辺が保持部材６０の底面に該当する面に掛けられている。

第２走査レンズ１５−２は光軸方向の前後に、かつ、副走査方向（図３において上下方向）両端に庇状のリブを一体に有している。上記板ばね３１−１，３１−２，３１−３は、第２走査レンズ１５−２の光軸方向前側上のリブに掛けられている。また、第２走査レンズ１５−２の光軸方向後側上のリブにも、各調整ねじ３４に対応する位置に板ばね３２−１，３２−２，３２−３の一辺が掛けられ、これら各板ばねの他の一辺は保持部材６０の底面に該当する面に掛けられている。したがって、第２走査レンズ１５−２は上記３個の板ばね３２−１，３２−２，３２−３によっても保持部材６０に取り付けられていることになる。

上記３個の調整ねじ３４−１，３４−２，３４−３を個々に正逆回転させることにより、第２走査レンズ１５−２は、上記３個の調整ねじ対応部における保持部材６０との相対位置が調整され、第２走査レンズ１５−２の「たわみ形状」を調整することが可能となる。各調整ねじ３４−１，３４−２，３４−３に対応する上記板ばねは、それぞれ２個を一対としていて、対をなす板ばねが第２走査レンズ１５−２の前面側（入射面側）と後面側（出射面側）に配備されている。これにより、第２走査レンズ１５−２の形状や姿勢を安定して保持することが可能となっている。

なお、図３ないし図５に示す実施例においては、ばね手段としての板ばね３１及び３２をそれぞれ別部品としているが、図９に示す外力Ｐ０及びＱ０を発生することができる構成であれば、一体の部品としても構わない。また、保持部材６０は、第２走査レンズ１５−２の上側のみに備えられているが、図１５に示すように、上側及び下側に配備する構成としても構わない。図１５に示す構成をより詳細に説明すると、例えば板金製の上保持部材６０−１と下保持部材６０−２をその長さ方向両端部にブロック状のスペーサ６５を介在させて対向配置し、この上下の保持部材６０−１、６０−２間に長尺光学素子である第２走査レンズ１５−２を配置する。一方の保持部材、例えば上保持部材６０−１に３個の押圧手段としての調整ねじ３４−１〜３４−３を長手方向（主走査方向）に適宜間隔で配置し、下保持部材６０−２には、上記各調整ねじに対応する位置と長さ方向両端部寄りの位置に合計５個の板ばね６６からなる付勢手段を配置する。第２走査レンズ１５−２は各板ばね６６の付勢力で上面が各調整ねじ３４−１〜３４−３の先端に押圧され、各調整ねじ３４−１〜３４−３のねじ込み位置を調整することにより、第２走査レンズ１５−２の「たわみ形状」を調整することが可能な構成になっている。

ここで、調整ねじと板ばねからなる構成部を「調整機構」と呼ぶことにする。図３ないし図５、また図１５に示す実施例のように、調整機構が長尺光学素子の長さ方向の３ヶ所に設けられた構成すなわち３点調整機構では、後述の図７に示す実施例のような１点調整機構の場合と比較して、長尺光学素子の、より複雑な形状のたわみ調整が可能となり、もって、走査線形状の補正を行うことが可能となる。１点調整では、単純な「上凸形状」や「下凸形状」のような放物線的な形状のみの補正が可能である。これに対して、３点調整の場合、「Ｓ字型」や「Ｗ字型」、「Ｍ字型」等の形状に対応して調整可能である。

なお、図３ないし図５に示す実施例においては、支持部６１−１及び６１−２を第２走査レンズ１５−２の両端部付近に配備している。このような構成を採用することにより、第２走査レンズ１５−２の有効エリア外の領域で、第２走査レンズ１５−２をその下面側から板ばね３３−１，３３−２により保持部材６０に押圧固定することができ、レンズの庇状リブ部の変形を回避することができる。

図７は、本発明にかかる長尺光学素子の保持機構の第２実施例を示す。この実施例は、長尺光学素子である前記第２走査レンズ１５−２を保持する保持機構において、調整機構を１箇所に備えた「１点調整機構」とした例である。１箇所に設けられている調整機構自体の構成は第１実施例における調整機構の構成と同じである。図７において、符号６０は保持部材、１５−２は長尺光学素子である第２走査レンズ、３３−１，３３−２は第２走査レンズの長さ方向両端部において第２走査レンズを保持部材６０に押圧する板ばね、３４は調整ねじ、３１，３２は調整ねじ３４に対応して設けられた板ばねをそれぞれ示している。

図８は、図７（ｂ）に示す矢印の向きから見た、長尺光学素子の保持機構の長さ方向中央における横断面の拡大図である。また、図９は、図８における長尺光学素子に対する外力すなわち調整ねじ３４及び板ばね３１、３２の作用を模式的に表した図であり、調整ねじ３４を押し込むまたは引き抜く前の仮組立時の状態を表す。図９において、板ばね３１、３２の押圧力Ｐ０、Ｑ０と、調整ねじ３４の押圧力Ｒ０と、第２走査レンズ１５−２における内部応力（剛性たわみ剛性及びねじり剛性）が釣り合った状態となっており、第２走査レンズ１５−２は、「よじれ変形」を生じていない。ここで、調整ねじ３４を押し込む又は引き抜くことにより第２走査レンズ１５−２のたわみ形状を調整する場合に、外力と内部応力のバランスが崩れて、第２走査レンズ１５−２がよじれ変形しないように、押圧力Ｐ０、Ｑ０及び距離Ｄ０、Ｅ０を設定することが望ましい。

調整ねじ３４に対応する板ばね３２及び３１の押圧力を変化させるには、図１１に示すような各種形状を選択して設計すればよい。例えば、現状で、図１０（ａ）に示すように、押圧力Ｑ１が理想値より小さく、第２走査レンズ１５−２の中央部にて矢印β方向のよじれ変形が発生しているとすれば、Ｑ１が理想値に近づくように、すなわちＱ１が大きくなるように、図１１（ｂ）又は（ｃ）のように板ばね形状を修正すればよい。また、図１０（ｂ）に示すように距離Ｄ２が所定値より短い場合には、図１１（ｄ）のように板ばね形状を修正すればよい。板ばねの押圧力を変化させる別の設計としては、当然、板ばねの幅（図７において紙面に垂直な方向の幅）や板厚を変化させ、あるいは異なる物性値（応力−歪特性）を有する材質を適宜選択することで対応することもできる。

実施例２においては、長尺光学素子の保持機構が１点調整機構になっていたが、実施例１について説明したように、調整機構の配備数は複数であっても構わない。調整機構を複数配置する場合、図６（ａ）に示す実施例３のように、第２走査レンズ１５−２の断面形状の主走査方向に沿った変化に応じて、複数の調整ねじ３４の配列を一直線上からずらすことが望ましい。この場合、複数の調整ねじ３４の全てをずらして配置してもよいし、少なくとも一つの調整ねじ３４の配置を他の調整ねじ３４の配置位置からずらしてもよい。図６（ａ）に示す実施例では、３点調整機構になっていて、両側部の調整機構の中心位置を結ぶ線に対し、中央の調整機構における調整ねじの位置がずれている。このような構成を採用することにより、図６（ａ）に対応する斜視図である図４（ａ）において、入射面側の３つの板ばね３１−１〜３１−３を同じ形状とし、また、出射面側の板ばね３２−１〜３２−３を同じ形状としても、第２走査レンズ１５−２がよじれ変形することを回避することが可能となる。なお、上記入射面側の３つの板ばね３１−１〜３１−３と、出射面側の板ばね３２−１〜３２−３とでは、押圧力を異ならせても構わない。

一方、調整ねじ３４が一直線上に配備された図６（ｂ）に示す比較例の構成の場合、よじれ変形が発生することを回避するには、板ばね３１−１、３１−２、３１−３及び３２−１、３２−２、３２−３の作用点を異ならせる必要が生じる。そのため、互いに異なる形状の板ばねを設計する必要が生じ、部品コストの高コスト化、部品管理の煩雑化を招き、望ましくない。

数値例
検討対象の走査光学系、すなわち光偏向器から被走査面までの光学系は、パワーを有する光学素子として、第１走査レンズと第２走査レンズから構成され、第１走査レンズは副走査方向にパワーを有しておらず、第２走査レンズにのみ副走査方向のパワーが配分されている。本走査光学系は、副走査方向に関しては拡大光学系（倍率：約１．５倍）である。本光学系では、図１３に示すように、第２走査レンズの中心部がβ＝１．７［分］よじれ変形した場合に、中央像高での走査線の位置が約５０［μｍ］変化する程度の副走査方向のパワーを有している。他の光学素子は、形状誤差および取り付け誤差のない理想的な状態であることを前提とする。

上記走査光学系のシミュレーション結果を以下に示す。第２走査レンズが成形時のばらつき等の影響により、図１２（ａ）に示すような母線曲がり形状を呈していた場合、被走査面においては、この母線曲がりが拡大されて図１２（ｂ）の曲線１に示す形状となった。これは、組立時によじれ変形の発生していない図９に示すセッティング状態に対応する。一方、第２走査レンズの中央部にて、図１０（ａ）又は（ｂ）に示すようなよじれ変形が発生した場合、このよじれ成分の影響で被走査面においては、図１２（ｂ）の曲線２に示す形状の走査線曲がり成分が付加される。結果として、組立時点で、曲線３に示す走査線形状となる。

第２走査レンズによじれ変形がない場合すなわち図１２（ｂ）の曲線１の場合、及びよじれ変形がある場合すなわち図１２（ｂ）の曲線３の場合を初期状態として、調整ねじの押し込みまたは引き抜きによってたわみ調整を行い、走査線曲がりを補正した結果を図１１（ｃ）に示す。補正後の走査線曲がりの大きさは、それぞれ、
よじれ変形なし・・・１４μｍ（曲線４）
よじれ変形あり・・・３９μｍ（曲線５）
となり、よじれ変形が発生した状態でセッティングした場合には、調整残差が大きくなってしまうことが分かった。

以上説明した長尺光学素子の保持機構は、図１に示すような、光源である半導体レーザ１１から射出される光束を光偏向器であるポリゴンミラー１４により偏向し、偏向光束を、長尺光学素子である第１走査レンズ１５−１および第２走査レンズ１５−２を備えた走査光学系を経て被走査面１６に導く光走査装置において、上記長尺光学素子の一つである例えば第２走査レンズ１５−２の保持機構として適用することができる。
また、図２に示すような、感光体に対して、帯電、露光、現像、転写、定着の各プロセスを含む電子写真プロセスを実行することによって画像を形成する画像形成装置において、上記露光プロセスを実行する装置として上記光走査装置を適用することができる。

本発明にかかる長尺光学素子の保持機構を適用することができる光走査装置の実施例を示す斜視図である。 本発明にかかる光走査装置を適用することができる画像形成装置の実施例を示す斜視図である。 本発明にかかる長尺光学素子の保持機構の第１の実施例を示すもので、（ａ）は上面側から見た分解斜視図、（ｂ）は底面側から見た分解斜視図である。 上記第１の実施例を示すもので、（ａ）は上面側から見た斜視図、（ｂ）は上記保持機構を長さ方向中央で切断して上面側から見た斜視図である。 上記第１の実施例を示すもので、（ａ）は上記底面側から見た斜視図、（ｂ）は長さ方向中央で切断して底面側から見た斜視図、（ｃ）は長尺光学素子の一部を長手方向の切断面で切除して底面側から見た斜視図である。 ３点支持機構を備えた長尺光学素子の保持機構における上記３点支持機構の配列例を示すもので、（ａ）は本発明の実施例を、（ｂ）は比較例を示す平面図である。 本発明にかかる長尺光学素子の保持機構の第２の実施例を示すもので、（ａ）は上面側から見た分解斜視図、（ｂ）は上記保持機構を長さ方向中央で切断して上面側から見た分解斜視図である。 上記第２の実施例における長尺光学素子の保持機構の長さ方向中央における横断面拡大図である。 上記長尺光学素子の保持機構の長さ方向中央における外力の作用を示す模式図である。 長尺光学素子の保持機構において外力および内部応力のバランスが崩れている場合を説明するための模式図である。 本発明に適用可能な板ばねの各種例を示す側面図である。 走査光学系のシミュレーション結果を示すもので、（ａ）は長尺光学素子の母線曲がり形状の例を、（ｂ）は被走査面において母線曲がりが拡大された例を、（ｃ）は走査線曲がりを補正した結果を示すグラフである。 光走査装置の長尺光学素子である走査レンズの傾きに対する走査線位置の変化を説明するために数値を入れた例を示す側面図である。 長尺光学素子のよじれ変形と撓み変形を説明するための模式図である。 本発明にかかる長尺光学素子の保持機構のさらに別の実施例を、一部を切除して示す斜視図である。

符号の説明

１５−２ 長尺光学素子としての第２走査レンズ
３１−１ 板ばね
３１−２ 板ばね
３１−３ 板ばね
３２−１ 板ばね
３２−２ 板ばね
３２−３ 板ばね
３３−１ 板ばね
３３−２ 板ばね
３４−１ 調整ねじ
３４−２ 調整ねじ
３４−３ 調整ねじ
６０ 保持部材

Claims (7)

1. 光偏向器による偏向光束の移動方向を主走査方向、主走査方向に直交する方向を副走査方向としたとき、主走査方向に長く、偏向光束を被走査面に導く長尺光学素子の保持機構であって、
   上記長尺光学素子は、副走査方向に配備された保持部材によって少なくとも２ヶ所で保持され、
   上記保持部材は、上記長尺光学素子を副走査方向に押圧する押圧手段と、上記長尺光学素子の光軸方向両側において、上記押圧手段の押圧による変位に対抗するばね手段を有する調整手段を備えていることを特徴とする長尺光学素子の保持機構。
2. 請求項１記載の長尺光学素子の保持機構において、上記調整手段は、主走査方向に沿った少なくとも１ヶ所に設けられ、上記調整手段によって長尺光学素子が副走査方向に撓ませられるとともに、副走査断面内での倒れが規制されていることを特徴とする長尺光学素子の保持機構。
3. 請求項２記載の長尺光学素子の保持機構において、上記調整手段は複数箇所に設けられ、かつ複数の調整手段における少なくとも一つの押圧手段は、直線上からずれた位置に配置されていることを特徴とする長尺光学素子の保持機構。
4. 請求項２記載の長尺光学素子の保持機構において、上記光学素子の光軸方向の両側に備えられたばね手段の押圧力は、光軸方向前面側と後面側で異なっていることを特徴とする長尺光学素子の保持機構。
5. 請求項１記載の長尺光学素子の保持機構において、上記光学素子は、主走査方向両端部付近にて、上記保持部材に保持されていることを特徴とする長尺光学素子の保持機構。
6. 光源から射出される光束を光偏向器により偏向し、偏向光束を、長尺光学素子を備えた走査光学系を経て被走査面に導く光走査装置において、上記長尺光学素子は、請求項１〜５記載の長尺光学素子の保持機構によって保持されていることを特徴とする光走査装置。
7. 感光体に対して、帯電、露光、現像、転写、定着の各プロセスを含む電子写真プロセスを実行することによって画像を形成する画像形成装置において、上記露光プロセスを実行する装置として請求項６記載の光走査装置を搭載していることを特徴とする画像形成装置。

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