JPH10268217A

JPH10268217A - 多色画像形成装置の光走査装置

Info

Publication number: JPH10268217A
Application number: JP9071775A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Nakajima; 智宏中島
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 1998-10-09
Anticipated expiration: 2017-03-25
Also published as: JP3569412B2

Abstract

(57)【要約】【課題】複数のレーザ光源から出射された各ビームを
感光体に結像するレンズにプラスチックレンズを使用す
る光走査装置において、各ビームに対応する走査線曲が
りの補正を容易に行えるようにする。【解決手段】プラスチックレンズとしてのトロイダル
レンズ１８の上面には、トロイダルレンズ１８を副走査
方向にたわませる湾曲調整手段１が一体に設けられてい
る。湾曲調整手段１は、トロイダルレンズ１８のリブ１
８ｂに一体に形成された保持突起２，２と、この保持突
起２，２間に係合される支持板３と、この支持板３に螺
合される調整ネジ８とか構成されており、走査線曲がり
を補正すべく調整ネジ８を回すと、トロイダルレンズ１
８は湾曲し、その焦線１８ｄも湾曲する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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の光書き込み系に用い
られる光走査装置に係り、特に、複数のビームにより感
光体ドラム上に各々静電潜像を形成し、その像の重ね合
わせにより多色画像を得る多色画像形成装置の光走査装
置に関し、更に詳しくはプラスチックレンズを用いた多
色画像形成装置の光走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、感光体ドラム上の少なくとも異な
る２箇所を光ビームで同時に露光し、その各々の露光領
域を異なる色の現像器で現像して重ね合わせ、出力紙へ
の１回の転写で２色画像を形成したり、あるいは４つの
感光体ドラムを出力紙の搬送方向へ並置し、各感光体ド
ラムに対応した光ビームで同時に露光し、各々異なる色
（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の現像器で
現像した画像を順次転写し、重ね合わせてフルカラー画
像を形成するデジタル複写機やレーザプリンタが実用化
されている。

【０００３】このような多色画像形成装置では、複数の
レーザ光源から射出されたビームを各々個別のレンズ群
を用いて走査し、画像を形成してそれらを重ね合わせて
多色画像を形成するのであるが、この場合、各ビームの
走査線をいかに正確に重ね合わせるかが画像品質を向上
させるポイントとなる。

【０００４】各走査線の重ね誤差の形態としては、副走
査位置のズレ、傾きのズレ、曲がりがある。一般的に、
副走査位置のズレについては書込開始のタイミングの制
御によって、傾きのズレについては光路中の折り返しミ
ラーの調節によってそれぞれ画像品質を向上させるため
の補正がなされているが、曲がりについては容易に調節
できる手段がなく、曲がりの発生要因であるレンズ群の
相対配置精度を高め、走査線曲がりの絶対量をゼロに近
づけることにより画像品質の低下を回避している現状に
ある。例えば特開平４−１２７１１５号公報には、複数
の走査手段を単一の光学ハウジング内の所定位置に収め
ることで相対的な配置精度を維持し得る光走査装置の例
が開示されている。

【０００５】ところで、近年、低コスト、取扱の容易性
等の観点からプラスチックレンズが用いられるようにな
ってきているが、プラスチックレンズはこれを支持する
光学ハウジングに比べて熱膨張係数が高いため、プラス
チックレンズに対する光学ハウジングの拘束力が大きい
と、環境変化、すなわち温度変動によりプラスチックレ
ンズ自身が歪んで走査線曲がり等を来すという問題を有
していた。このような問題に対処すべく、例えば特開昭
６３−１５２１２号公報には、レーザ光を通過させるス
リットが形成された反り防止体を光学ハウジングに固定
してこの中にプララスチックレンズを収容し、プラスチ
ックレンズの長手方向は拘束しないように構成した技術
が開示されている。反り防止体による拘束によってプラ
スチックレンズの経時的な反り変形が防止されるととも
に、温度変動による長手方向の伸縮変位が許容されるも
のである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】各ビームに対応した走
査線曲がりを各レンズ群の配置精度を高めて個別に補正
する方式では、補正作業が面倒で熟練を要する問題があ
る。また、プラスチックレンズでは、樹脂特性による成
型時の歪みによってレンズの焦線が曲がり易く、この場
合には走査線曲がりの原因となるが、上記特開昭６３−
１５２１２号公報に開示された技術はレンズ群を配置し
た後の経時的な反り防止技術にすぎないので、成型時の
歪みを伴うプラスチックレンズを使用するときは、その
歪みによる誤差を低減すべく、レンズ群の配置調整をし
なければならないことになる。すなわち、従来技術にお
いては、結局、各レンズ群の配置精度を高めて個別に補
正する面倒な方式に頼らざるを得ない。また、プラスチ
ックレンズにおける成型時の歪みは、走査線曲がりの原
因としては、レンズ群の配置誤差とは全く異なるもので
あるので、その程度如何によってはレンズ群の配置調整
（広義には光学系要素の配置調整）では対応できない恐
れもある。

【０００７】本発明は、プラスチックレンズを使用した
場合における走査線曲がりを、曲がりの原因の種類に関
係なく容易に補正でき、画像品質の向上を図ることがで
きる多色画像形成装置の光走査装置の提供を、その目的
とする（請求項１）。請求項２記載の発明では、更に、
温度変動によるプラスチックレンズの歪み問題をも同時
に解消できる多色画像形成装置の光走査装置の提供を、
その目的とする。請求項３記載の発明では、更に、補正
作業の容易化を一層促進できる画像形成装置の光走査装
置の提供を、その目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】プラスチックレンズはガ
ラスレンズに比べて変形し易いが故に走査線曲がりを引
き起こし易いが、その変形し易い素材特性を逆に利用し
て、変形を意図的に操作できるようにすれば走査線曲が
りを容易に修正することが可能となる。曲がりの発生要
因自体を直接に操作するため、レンズ群の配置精度を高
める作業に比べてその修正作業は極めて容易となる。こ
れが本発明の趣旨である。具体的には、請求項１記載の
発明では、複数のレーザ光源から射出されたビームを各
々対応する感光体に結像させるレンズ群が各ビーム毎に
設けられた多色画像形成装置の光走査装置において、上
記レンズ群を構成するレンズの内いずれかにスリット状
のプラスチックレンズを使用するとともに、該プラスチ
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
調整手段を備えている、という構成を採っている。湾曲
調整手段によるプラスチックレンズの湾曲調整によっ
て、レンズ群の配置誤差又はプラスチックレンズの成型
時の歪みによる走査線曲がりを補正することが可能とな
る。

【０００９】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
構成において、上記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、という構成を採ってい
る。湾曲調整手段が光学ハウジングの拘束を受けない構
成となるので、湾曲調整手段の存在によるプラスチック
レンズの温度変動に伴う長手方向の変位の阻害を回避す
ることができる。

【００１０】請求項３記載の発明では、請求項１記載の
構成において、各ビームに対応する各プラスチックレン
ズを各々に対応する湾曲調整手段で同一の方向へたわま
せて走査線の曲がりを補正する、という構成を採ってい
る。湾曲調整手段による補正作業の手順が画一的となる
ので、走査線曲がりの補正作業が一層容易となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図６に基
づいて詳細に説明する。図５及び図６に本発明を適用し
た光走査装置の全体構成を示す。図示しない半導体レー
ザ、コリメートレンズを含む光源ユニット１１，１２及
び１３，１４は、それぞれ回転多面鏡としてのポリゴン
ミラー１５に対向して配置されており、光学ハウジング
１０に形成された取付面に支持されている。本実施例に
おける光源ユニット１１，１４のポリゴンミラー１５へ
の平均入射角θは６０°、光源ユニット１２，１３では
７５°に設定されている。図５中、符号３５、３６はミ
ラー、３２、３３、３４はビーム検知センサを示す。

【００１２】光源ユニット１１，１２及び１３，１４か
ら出射されたレーザビームは、ポリゴンミラー１５で偏
向され、共軸非球面からなってｆθ特性を有する凹曲面
鏡であるｆθミラー１６，１７により、面倒れ補正系を
なすプラスチック製のトロイダルレンズ１８，１９，２
０，２１を介して感光体２８，２９，３０，３１の面上
にスポット状に結像され、潜像を記録する。これらの潜
像は順次ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンのトナ
ーにより顕像化され、出力紙に転写されてカラー画像を
形成する。

【００１３】ポリゴンミラー１５は、厚さ３ｍｍのもの
をモータ基準面上に位相を合わせて２段に積み重ねて構
成され、ｆθミラー１６，１７も中心間を３ｍｍとして
２段に樹脂で一体成形されており、各々の法線方向を入
射光線に対し副走査方向に相反してαだけ傾けている。
従って、図に則して説明すれば、光源ユニット１１から
出射されたビーム１は下段のポリゴンミラー１５により
偏向され、ｆθミラー１６の下段で反射され、ミラー２
２を介してトロイダルレンズ１８を透過し、ミラー２４
を介して感光体２８に結像する。一方、光源ユニット１
２から出射されたビーム２は、上段のポリゴンミラー１
５により偏向され、ｆθミラー６１の上段で反射され、
ミラー２６を介してトロイダルレンズ１９を透過し、感
光体２９に結像する。対向して走査される光源ユニット
１３，１４のビーム３，４の流れも同様であるが、ポリ
ゴンミラー１５の回転方向は特定であるため、走査方向
は反対となる。すなわち、光源ユニット１１，１２が文
頭から文末に走査するとすれば、光源ユニット１３，１
４では文末から文頭に走査される。

【００１４】本実施例では、レンズ群の中のトロイダル
レンズ１８，１９，２０，２１について発明の趣旨が具
体化されている。これらのプラスチックレンズとしての
トロイダルレンズ１８，１９，２０，２１のうち、光源
ユニット１１のビーム１に対応するトロイダルレンズ１
８を図１及び図２に基づいて説明する。トロイダルレン
ズ１８は、図２に示すように、レンズ部１８ａと、この
レンズ部１８ａを囲むように設けられたリブ１８ｂとか
ら、主走査方向に延びるスリット状に構成されている。
従来と同様に光学ハウジング１０の位置決め基準面に当
接して支持されるが、具体的には、光学ハウジング１０
に固定された傾斜支持片６，６にリブ１８ｂの底面を載
せるとともに、リブ１８ｂの両端に形成された凸部１８
ｃを光学ハウジング１０に固定された支柱７，７の傾斜
面７ａに当てがい、支柱７，７にねじ止めされる板バネ
４，５で凸部１８ｃの前面及びリブ１８ｂの上面を押圧
保持することによってなされる。傾斜支持されるトロイ
ダルレンズ２０においても同様である。

【００１５】トロイダルレンズ１８の上面には、該レン
ズを副走査方向に強制的にたわませることができる湾曲
調整手段１が一体的に設けられている（請求項１，
２）。湾曲調整手段１は、トロイダルレンズ１８のリブ
１８ｂの副走査側面上に一体に形成された逆Ｌ字状の２
個の保持突起２，２と、この保持突起２，２間に上方向
に抜け止め状態に係合される長手方向に剛性のある板金
製の支持板３と、支持板３の中央部に形成されたネジ穴
２ａに螺合される調整ネジ８とから構成されている。保
持突起２は全長２ｌのリブ１８ｂの中心Ｏから互いに略
等距離の位置に設けられている。

【００１６】図１に示すように、調整ネジ８を螺合が進
む方向に回すと、調整ネジ８の先端がリブ１８ｂの側面
に当接しているので支持板３は上昇するが、支持板３の
移動が保持突起２，２によって阻止されると、次第に調
整ネジ８の先端はトロイダルレンズ１８を加圧し、これ
によってトロイダルレンズ１８は湾曲し、その焦線１８
ｄも湾曲する。本実施例における調整ネジ８のピッチは
約５００μｍであり、従って調整ネジ８の１回転で５０
０μｍトロイダルレンズ１８を変形させることができ
る。図示しないが、その他のトロイダルレンズ１９，２
０，２１においてもトロイダルレンズ１８と同様な調整
構造となっている。

【００１７】次に、走査線曲がりの具体的な補正動作を
説明する。本実施例においては各トロイダルレンズ１
８，１９，２０，２１における湾曲調整手段１は一方向
への加圧調整しかできない片側設置構造、すなわち、調
整前に既に加圧方向と同じ方向に凸の走査線曲がりがあ
る場合にはこれを真っ直ぐ（ゼロ）にできない設置構造
であるので、全てのトロイダルレンズ１８，１９，２
０，２１において同一の方向にたわませる補正がなされ
る（請求項３）。例えばブラックＢｋ，イエローＹ、マ
ゼンタＭ、シアンＣに対応する走査線曲がりが図３
（ａ）に示すような状態で存在していた場合、従来のよ
うにこれらの走査線曲がりを各々ゼロに近づけるのでは
なく、例えばブラックＢｋに対応する走査線曲がりを基
準として、図３（ｂ）に示すように、他の走査線曲がり
をこれに近づける補正をする。

【００１８】走査線曲がりの補正では必ずしもゼロに近
づける必要はなく、走査線曲がりの大きさを画像に影響
しない０．２ｍｍ以下に抑え、且つ、各走査線曲がり間
の偏差を小さく抑えることが重要である。図３の例で
は、ブラックＢｋに対応する走査線曲がりは基準となる
ので湾曲調整手段１による補正をする必要はなく、他の
３つ（イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ）に対応する
走査線曲がりについてのみ補正をすることになる。この
場合、各走査線曲がりの補正においては、補正前に生じ
ていた曲がりを更に大きくする結果、すなわち画像に影
響しない０．２ｍｍ以下の範囲で強制的に走査線曲がり
を生じさせる結果となる。シアンＣに対応する走査線曲
がりについては−範囲から＋範囲への大幅な調整量とな
る。図３からも明らかなように、各走査線曲がりの調整
量の大きさは、Ｙ＜Ｍ＜Ｃの順となる。

【００１９】図４は、上記の走査線曲がりの補正思想に
基づいて湾曲調整手段１で実際に補正した実験グラフで
ある。図４から明らかなように、全体的な走査線曲がり
の絶対量は１２５μｍ（２００μｍ以下）と大きいが、
各走査線曲がり間の偏差は±２５μｍの範囲内に収まっ
ている。従って、色ズレを抑制することができる。

【００２０】上述のように、走査線曲がりの発生要因で
あるレンズ（ここではトロイダルレンズ１８，１９，２
０，２１）自体を直接に且つ強制的に変形させることに
より、レンズ群の配置誤差やレンズの焦線曲がり等の原
因の種類に拘わらず走査線曲がりを容易に無効化、すな
わち画像に影響しないようにすることができる。また、
上記実施例では湾曲調整手段１を各トロイダルレンズ１
８，１９，２０，２１に一体的に設けているので、湾曲
調整手段１と光学ハウジング１０との間に拘束関係はな
く、湾曲調整手段１によるトロイダルレンズ１８，１
９，２０，２１の温度変動に伴う歪みは生じない。

【００２１】なお、湾曲調整手段１をトロイダルレンズ
１８，１９，２０，２１の両側に設けて各走査線曲がり
を真っ直ぐ（ゼロ）に近づける調整構造としても、従来
に比べて補正作業は格段に容易となるが、上述のように
片側のみに設けて調整方向を同一とした場合には、走査
線曲がりの補正作業が単純・画一的となり、一層容易と
なる。

【００２２】上記実施例では、調整ネジ８による加圧で
各トロイダルレンズ１８，１９，２０，２１をたわませ
る構成としたが、これに限定される趣旨ではない。例え
ば図７に示すように、外部から圧力を加えてトロイダル
レンズ１８を補正すべき量に湾曲させた状態で、支持板
３との間の隙間に充填した、固化動作を外部から操作可
能な接着剤、例えば紫外線硬化型接着剤９を固着させ、
その湾曲形状を固定する、等の構成としても良い。ま
た、上記実施例では湾曲調整手段１をレンズに一体的に
設ける構成としたが、図８に示すように、光学ハウジン
グ１０に設けられた湾曲調整手段１００でトロイダルレ
ンズ１８の中央部を加圧して湾曲させる構成とすること
もでき、さらにまた、図９に示すように、中央部を支持
部材４０で支持されたトロイダルレンズ１８の両端部
を、光学ハウジング１０に設けられた湾曲調整手段１０
１，１０１で加圧して湾曲させる構成とすることもでき
る。

【００２３】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、プラスチ
ックレンズを強制的にたわませる湾曲調整手段を設ける
構成としたので、デリケートで面倒なレンズ群の配置調
整をすることなく走査線曲がりを容易に補正でき、よっ
て色ズレのない高品位な多色画像を得ることができると
ともに、低コストで取扱性が良いというプラスチックレ
ンズの利点を十分に活かすことができる。

【００２４】請求項２記載の発明によれば、湾曲調整手
段をプラスチックレンズに一体的に設ける構成としたの
で、光学ハウジングへの取付けについては従来通り、温
度変動があってもプラスチックレンズ自身に強制力が働
かないように、すなわち、プラスチックレンズがその長
手方向に自由に伸縮できるように構成できるので、請求
項１の効果に加え、温度変動によるプラスチックレンズ
の歪みによる画像歪み等の発生を防止できる。

【００２５】請求項３記載の発明によれば、各ビームに
対応するレンズを同一方向へたわませる構成としたの
で、湾曲調整手段による調整が画一的となり、請求項１
の効果に加え、走査線曲がりの補正作業を一層容易化す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における光走査装置のプラス
チックレンズと湾曲調整手段との関係を示す断面図であ
る。

【図２】プラスチックレンズと湾曲調整手段との関係を
示す分解斜視図である。

【図３】各プラスチックレンズにおける走査線曲がりの
本発明に係る補正手法を示す模式図で、（ａ）は補正前
の状態を示す図、（ｂ）は特定の走査線曲がりを基準に
して他を合わせて偏差を低減した状態を示す図である。

【図４】図３で示した補正手法によって実際に走査線曲
がりを補正したデータを示すグラフである。

【図５】本発明に係る光走査装置の全体構成を示す概要
平面図である。

【図６】本発明に係る光走査装置の全体構成を示す概要
断面図である。

【図７】他の実施例におけるプラスチックレンズと湾曲
調整手段との関係を示す断面図である。

【図８】湾曲調整手段が光学ハウジングに取り付けられ
ている場合のプラスチックレンズと湾曲調整手段との関
係を示す概要図である。

【図９】湾曲調整手段が光学ハウジングに取り付けられ
ている場合の別の例のプラスチックレンズと湾曲調整手
段との関係を示す概要図である。

【符号の説明】

１湾曲調整手段１１，１２，１３，１４レーザ光源としての光源ユニ
ット１８，１９，２０，２１プラスチックレンズとしての
トロイダルレンズ２８，２９，３０，３１感光体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のレーザ光源から射出されたビームを
各々対応する感光体に結像させるレンズ群が各ビーム毎
に設けられた多色画像形成装置の光走査装置において、上記レンズ群を構成するレンズの内いずれかにスリット
状のプラスチックレンズを使用するとともに、該プラス
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
曲調整手段を備えたことを特徴とする多色画像形成装置
の光走査装置。
【請求項２】上記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請求項１
記載の多色画像形成装置の光走査装置。
【請求項３】各ビームに対応する各プラスチックレンズ
を各々に対応する湾曲調整手段で同一の方向へたわませ
て走査線の曲がりを補正することを特徴とする請求項１
記載の多色画像形成装置の光走査装置。