JP2013020050A - 走査光学装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】移動可能なレンズの結像位置が光軸に垂直な方向にずれることを防止する走査光学装置を提供する。
【解決手段】光源２と、光源から射出された光ビームを偏向走査する偏向装置１０と、光源と偏向装置との間に設けられた光学系３１と、を有する走査光学装置５０であって、光学系３１は、第一方向Ｚに光ビームを集光させる屈折力を有する第一レンズ６と、第一方向と異なる第二方向Ｙに光ビームを集光させる屈折力を有する第二レンズ７と、第一レンズを光軸ＯＡに沿って移動させる第一移動体６２と、第二レンズを光軸に沿って移動させる第二移動体７２と、を有し、第一レンズの第一方向に垂直な第一レンズ基準面６ａは、第一移動体の第一方向に垂直な第一移動体基準面６２ａに固定されており、第二レンズの第二方向に垂直な第二レンズ基準面７ａは、第二移動体の第二方向に垂直な第二移動体基準面７２ａに固定されている走査光学装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ビームを偏向走査する走査光学装置および画像形成装置に関する。

画像形成装置は、電子写真画像形成プロセスを用いて、記録媒体に画像を形成する。画像形成装置としては、例えば、電子写真複写機、電子写真プリンタ（例えば、カラーレーザビームプリンタ、カラーＬＥＤプリンタ等）、ＭＦＰ（マルチファンクションプリンタ）、ファクシミリ装置、及びワードプロセッサがある。

画像形成装置は、画像情報に従って変調された光ビームを偏向走査し、電子写真感光体（以下、感光体という。）の表面に照射して静電潜像を形成する走査光学装置を有する。

走査光学装置において、光源は、画像情報に従って変調された光ビームを射出する。光ビームは、コリメータレンズにより略平行光ビームに変換された後、偏向装置により偏向走査される。その後、光ビームは、結像光学系により、感光体上に、等速で移動する光スポットとして結像される。光ビームの主走査方向への直線走査を、副走査方向に繰り返し行うことにより、感光体上に静電潜像を形成する。

以下の説明において、主走査方向とは、偏向装置の回転軸（または揺動軸）及び結像光学系の光軸に垂直な方向（偏向装置により光ビームが反射偏向（偏向走査）される方向）である。光源から偏向装置までの入射光学系の光軸の方向は、偏向装置から感光体までの結像光学系の光軸の方向と異なる。

副走査方向とは、結像光学系の光軸及び主走査方向に垂直な方向（偏向装置の回転軸（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。

主走査方向への光ビームの走査毎に、感光体を副走査方向へ移動（回転）させることによって、感光体の表面に二次元の静電潜像を形成する。

走査光学装置の高精度化および低コスト化を図るために、近年では、走査光学装置に用いる光学素子を樹脂材料で形成することが多い。樹脂製の光学素子は、樹脂によるモールド成形が可能であるので、樹脂製のレンズやミラーは、非球面化が容易である。

樹脂製の光学素子を使用した場合、温度や湿度などの環境変動によって屈折率や形状に変化が生じ、ピントずれを起こすという問題がある。光スポット径を小さくすると、それに比例して焦点深度が浅くなる。したがって、わずかなピントずれでも光スポット径の著しい増大につながる。

また、アナモフィックな光学系の場合、主走査方向と副走査方向とでピントずれ量が違うので、主走査方向と副走査方向における光スポット径をそれぞれ独立に検知する必要がある。その為、どのような環境でも所望の光スポット径を維持するためには主走査方向と副走査方向のピントずれ量をそれぞれ独立に検知し、アクティブにピントずれを補正するオートフォーカス（ＡＦ）装置が必要となる。

特許文献１は、光源と、光源から射出された光ビームを偏向走査する偏向装置と、光源と偏向装置との間に設けられた主走査方向の光スポット径補正装置および副走査方向の光スポット径補正装置と、を有する走査光学装置を開示している。走査光学装置は、被走査面上における主走査方向の光スポット径と副走査方向の光スポット径とを検出する検出センサを有する。検出センサの検出結果は、制御手段へ送られる。制御手段は、検出結果に基づいて主走査方向の光スポット径補正装置および副走査方向の光スポット径補正装置を駆動して、主走査方向の光スポット径と副走査方向の光スポット径を補正する。

主走査方向の光スポット径補正装置は、主走査方向にのみ屈折力を有するシリンドリカルレンズと、シリンドリカルレンズを保持する保持部材と、保持部材を支持して光軸方向に案内する支持案内部と、保持部材を光軸に沿って移動させる駆動軸とを有する。副走査方向の光スポット径補正装置は、副走査方向にのみ屈折力を有するシリンドリカルレンズと、シリンドリカルレンズを保持する保持部材と、保持部材を支持して光軸方向に案内する支持案内部と、保持部材を光軸に沿って移動させる駆動伝達部とを有する。

主走査方向の光スポット径補正装置および副走査方向の光スポット径補正装置において、駆動伝達部は、主走査方向に支持案内部と間隔を隔てて、支持案内部と平行に配置されている。主走査方向の光スポット径補正装置および副走査方向の光スポット径補正装置が停止したときに、支持案内部や駆動伝達部のガタの影響で、それぞれのシリンドリカルレンズが副走査方向の軸線の回りに回転して斜めに停止することがある。このため、シリンドリカルレンズの結像位置が光軸に対して垂直な方向にずれることがある。

特開２００１−３３７２８８号公報

レンズの光軸に沿うレンズの移動によりレンズが斜めになることがあるため、従来の技術においては、レンズの結像位置がレンズの光軸に対して垂直な方向にずれるという問題点がある。

本発明は、レンズの光軸に沿うレンズの移動によりレンズが斜めになったとしても、レンズの結像位置がレンズの光軸に対して垂直な方向にずれることを防止できる走査光学装置および画像形成装置を提供する。

上記課題を解決するために、本発明に係る走査光学装置の代表的な構成は、光源と、前記光源から射出された光ビームを偏向走査する偏向装置と、前記光源と前記偏向装置との間に設けられた光学系と、を有し、前記光学系は、第一方向に光ビームを集光させる屈折力を有する第一レンズと、前記第一方向と異なる第二方向に前記光ビームを集光させる屈折力を有する第二レンズと、前記第一レンズを光軸に沿って移動させる第一移動体と、前記第二レンズを前記光軸に沿って移動させる第二移動体と、を有し、前記第一レンズの前記第一方向に垂直な第一レンズ基準面は、前記第一移動体の前記第一方向に垂直な第一移動体基準面に固定されており、前記第二レンズの前記第二方向に垂直な第二レンズ基準面は、前記第二移動体の前記第二方向に垂直な第二移動体基準面に固定されている。
また、本発明に係る画像形成装置は、上記走査光学装置を有する。

本発明によれば、光軸に沿うレンズの移動によりレンズが斜めになったとしても、レンズの結像位置が光軸に対して垂直な方向にずれることを防止できる。

本発明の一実施例による第一光学系（入射光学系）の斜視図。 本発明の一実施例による第一光学系の回転を説明する図。 本発明の一実施例による光スポット径の補正工程と画像形成工程を示すフローチャート。 画像形成装置を示す図。 本発明の一実施例による走査光学装置の平面図。 光源装置の断面図。

以下に、図面を参照しながら、本発明を電子写真画像形成装置（以下、画像形成装置という。）に適用した実施例を説明する。本実施例による画像形成装置は、光ビームを偏向装置により偏向走査し、電子写真感光体上に、移動する光スポットとして結像させる走査光学装置を有する。以下、画像形成装置としてタンデム型カラープリンタを例に挙げて、本実施例を説明する。

図４は、画像形成装置１００を示す図である。図４（ａ）は、画像形成装置１００の断面図である。図４（ｂ）は、走査光学装置５０（５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ）と画像形成部８１（８１Ｂｋ，８１Ｃ，８１Ｍ，８１Ｙ）を示す断面図である。
画像形成装置１００は、一定の間隔で一列に配置された４つの画像形成部８１（８１Ｂｋ，８１Ｃ，８１Ｍ，８１Ｙ）が設けられている。画像形成部８１Ｂｋは、ブラック色の画像を形成する。画像形成部８１Ｃは、シアン色の画像を形成する。画像形成部８１Ｍは、マゼンタ色の画像を形成する。画像形成部８１Ｙは、イエロー色の画像を形成する。

それぞれの画像形成部８１には、ドラム型の電子写真感光体（以下、感光体ドラムという。）８２（８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄ）が設けられている。それぞれの感光体ドラム８２の周囲には、一次帯電器８３、現像装置８４、一次転写ローラ８５、およびドラムクリーナ装置８６が配置されている。一次帯電器８３（８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄ）と現像装置８４（８４ａ，８４ｂ，８４ｃ，８４ｄ）との間の下方には、走査光学装置５０が配置されている。

現像装置８４（８４ａ，８４ｂ，８４ｃ，８４ｄ）には、それぞれ、ブラックトナー、シアントナー、マゼンタトナー、およびイエロートナーが収納されている。

一次転写ローラ（一次転写手段）８５（８５ａ，８５ｂ，８５ｃ，８５ｄ）は、中間転写ベルト８７を感光体ドラム８２に当接させて、中間転写ベルト８７と感光体ドラム８２との間に一次転写部Ｔ１を形成している。

感光体ドラム８２は、アルミニウム製のドラム基体上に負帯電のＯＰＣ感光体（有機光導電体）の光導電体層を有している。感光体ドラム８２は、駆動装置（不図示）によって矢印方向（図４（ａ）における時計回り方向）に所定のプロセススピードで回転させられる。

一次帯電器８３は、帯電バイアス電源（不図示）から印加される帯電バイアスによって感光体ドラム８２の表面を負極性の所定電位に均一に帯電する。

走査光学装置（露光装置）５０は、画像信号（画像情報）に従って変調された走査光（光ビーム）Ｅ（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）を感光体ドラム８２の均一に帯電された表面へ照射し、感光体ドラム８２上に静電潜像を形成する。

現像装置８４は、感光体ドラム８２上に形成された静電潜像をそれぞれの色のトナーで現像（可視像化）してトナー像とする。

一次転写ローラ８５は、感光体ドラム８２上のトナー像を一次転写部Ｔ１において中間転写ベルト８７へ転写する。

ドラムクリーナ装置８６（８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄ）は、一次転写後に感光体ドラム８２の表面上に残ったトナーを、感光体ドラム８２の表面から除去するためのクリーニングブレードを有する。

中間転写ベルト８７は、一対のベルト搬送ローラ８８および８９により張架されており、矢印Ａ方向（図４（ａ）における反時計回り方向）に回転（移動）される。中間転写ベルト８７は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルム等のような誘電体樹脂によって構成されている。

ベルト搬送ローラ８８は、中間転写ベルト８７を二次転写ローラ９０に当接させて、中間転写ベルト８７と二次転写ローラ９０との間に二次転写部Ｔ２を形成している。中間転写ベルト８７の外側でベルト搬送ローラ８９の近傍には、ベルトクリーニング装置９１が設けられている。ベルトクリーニング装置９１は、二次転写後に中間転写ベルト８７の表面上に残った残留トナーを中間転写ベルト８７の表面から除去して回収する。

色ズレ量検出器としてのレジストレーション検出センサ７７は、中間転写ベルト８７上に形成されるそれぞれの色のレジストレーション補正用パターンを検出して、色ズレ量を検出する。

給紙カセット９２は、記録媒体を収納している。記録媒体とは、画像形成装置によって画像が形成されるものであって、例えば、紙、ＯＨＰシート等が含まれる。以下、記録媒体をシートという。給紙カセット９２内のシートは、給紙ローラ９３により1枚ずつレジストレーションローラ対９４へ給送される。シートは、レジストレーションローラ対９４で、いったん停止する。その後、中間転写ベルト８７上のトナー像とタイミングを合わせてシートの搬送が開始され、二次転写部Ｔ２でシートの所定位置にトナー像が転写される。二次転写部Ｔ２でトナー像を転写されたシートは、定着器９５により加熱および加圧されて、トナー像は、シートに定着される。トナー像が定着されたシートは、搬送ローラ対９６により搬送され、排出ローラ対９７により、排出トレイ９８上へ排出される。

次に、走査光学装置５０を説明する。
図５は、本発明の一実施例による走査光学装置５０の平面図である。図５に示すように、走査光学装置５０の光学素子は、光学箱（以下、筐体という。）４０の内部に配置されている。走査光学装置５０は、光源装置１１を有する。光源装置１１は、筐体４０に取り付けられている。筐体４０の側壁には、光源装置１１のレーザホルダ１を位置決めするための嵌合穴部（不図示）および長穴部（不図示）が設けられている。

図６は、光源装置１１の断面図である。レーザホルダ１の鏡筒保持部１ａに設けられた嵌合部１ｍを筐体４０の嵌合穴部に嵌合させて、光源装置１１は、筐体４０に取り付けられている。図６に示すように、光源としての半導体レーザダイオード（シングルビームレーザ）２は、レーザホルダ１の鏡筒保持部１ａに圧入されている。電気回路基板４は、半導体レーザダイオード２に電気的に接続されている。電気回路基板４には、レーザ駆動回路が設けられている。電気回路基板４は、システム制御部１０１に電気的に接続されている。

鏡筒保持部１ａの先端側１ａＬには、絞り部１ｃが設けられている。絞り部１ｃは、半導体レーザダイオード２から射出された光ビームを所望のビーム形状に成形する。

絞り部１ｃの射出側には、絞り部１ｃを通過した光ビームを略平行光ビームに変換するコリメータレンズ５が設けられている。鏡筒保持部１ａの先端部１ａＬから前方へ、２つの接着部１ｅが延在している。２つの接着部１ｅは、コリメータレンズ５を固定するためにコリメータレンズ５の主走査方向の両側に設けられている。コリメータレンズ５の照射位置やピントは、光ビームの光学特性を検出しながら調整される。コリメータレンズ５の位置が決定すると、紫外線硬化形の接着剤に紫外線を照射して、コリメータレンズ５を接着剤により接着部１ｅに固定する。

図１は、本発明の一実施例による第一光学系（入射光学系）３１の斜視図である。図１において、Ｘ軸は、半導体レーザダイオード（光源）２から偏向装置としてのポリゴンミラー（回転多面鏡）１０までの第一光学系３１の光軸ＯＡに沿う光軸方向を表す。Ｙ軸は、主走査方向を表す。Ｚ軸は、副走査方向を表す。主走査方向Ｙは、光軸方向Ｘおよび副走査方向Ｚに対して垂直である。副走査方向Ｚは、光軸方向Ｘおよび主走査方向Ｙに対して垂直である。

なお、本実施例において、偏向装置として、回転軸の回りに回転するポリゴンミラーを使用しているが、本発明は、これに限定されるものではない。偏向装置として、揺動軸の回りに揺動する反射部材を使用してもよい。

第一光学系３１は、半導体レーザダイオード２とポリゴンミラー１０との間に設けられている。第一光学系３１は、シリンドリカルレンズ６と、シリンドリカルレンズ７と、シリンドリカルレンズ６を光軸ＯＡに沿って移動させる移動台（第一移動体）６２と、シリンドリカルレンズ７を光軸ＯＡに沿って移動させる移動台（第二移動体）７２とを有する。シリンドリカルレンズ６は、シリンドリカルレンズ６の焦線とシリンドリカルレンズ６の円柱線とを含む光軸面を有する。シリンドリカルレンズ７は、シリンドリカルレンズ７の焦線とシリンドリカルレンズ７の円柱線とを含む光軸面を有する。第一光学系３１の光軸ＯＡは、シリンドリカルレンズ６の光軸面とシリンドリカルレンズ７の光軸面とが交差する線と一致する。以下、シリンドリカルレンズ６および７の光軸面を、便宜的に、光軸ＯＡという。移動台６２は、シリンドリカルレンズ６を保持し、シリンドリカルレンズ６をシリンドリカルレンズ６の光軸ＯＡに沿って移動させる。移動台７２は、シリンドリカルレンズ７を保持し、シリンドリカルレンズ７をシリンドリカルレンズ７の光軸ＯＡに沿って移動させる。

移動台６２は、駆動モータ６１により光軸ＯＡに沿って移動させられる。移動台７２は、駆動モータ７１により光軸ＯＡに沿って移動させられる。駆動モータ６１および駆動モータ７１は、システム制御部１０１に電気的に接続されている。

シリンドリカルレンズ（第一レンズ）６は、副走査方向（第一方向）Ｚに光ビームを集光させるパワー（屈折力）を有している。シリンドリカルレンズ６は、主走査方向Ｙに光ビームを集光させるパワーを有していない。シリンドリカルレンズ６は、副走査方向Ｚの一端部に取り付け基準面（第一レンズ基準面）６ａを有する。シリンドリカルレンズ６の取り付け基準面６ａは、副走査方向Ｚに対して垂直である。シリンドリカルレンズ６の取り付け基準面６ａは、移動台６２の基準面（第一移動体基準面）６２ａに取り付けられている。シリンドリカルレンズ６は、接着剤などの固定手段により移動台６２に固定されている。従って、シリンドリカルレンズ６の位置が光軸ＯＡに対して副走査方向Ｚにずれることが防止され、シリンドリカルレンズ６は、精度良く配置されている。

移動台６２は、光軸方向Ｘに沿って延在する嵌合孔６２ｃ、支持孔６２ｄおよび係合孔６２ｂが設けられている。嵌合孔６２ｃ、支持孔６２ｄおよび係合孔６２ｂは、シリンドリカルレンズ６が屈折力を有する方向（副走査方向Ｚ）に垂直な方向（主走査方向Ｙ）に間隔を隔てて互いに平行に配置されている。

走査光学装置５０は、光軸方向Ｘに沿って延在する基準軸（第一基準部材）６３および支持軸（第一支持部材）６４を有する。走査光学装置５０は、移動台６２を光軸方向Ｘに移動させるために駆動モータ６１を有する。駆動モータ６１は、回転する駆動軸６１ａ（第一駆動部材）を有する。基準軸６３、支持軸６４、および駆動軸６１ａは、主走査方向Ｙに間隔を隔てて互いに平行に配置されている。

基準軸６３は、移動台６２の嵌合孔６２ｃに嵌合する。基準軸６３は、移動台６２を光軸ＯＡに沿って案内する。支持軸６４は、移動台６２の支持孔６２ｄに挿入されている。基準軸６３および支持軸６４は、移動台６２が光軸ＯＡに沿って光軸方向Ｘに移動可能となるように、移動台６２を支持する。支持軸６４は、副走査方向Ｚに垂直な方向（主走査方向Ｙ）に基準軸６３と間隔を隔てて、基準軸６３と平行に配置されている。支持軸６４は、移動台６２が副走査方向Ｚに移動することを規制する。

基準軸６３および支持軸６４は、移動台６２が副走査方向Ｚに移動することを規制しつつ、移動台６２を光軸ＯＡに沿って移動可能に支持する第一支持案内部を構成する。
基準軸６３は、主走査方向Ｙにおいて、シリンドリカルレンズ６の光軸ＯＡと一致して、または光軸ＯＡの近傍に配置されている。

駆動モータ６１の駆動軸６１ａは、移動台６２を光軸ＯＡに沿って移動させるために設けられている。駆動軸６１ａは、副走査方向Ｚに垂直な方向（主走査方向Ｙ）に支持軸６４と間隔を隔てて、支持軸６４と平行に配置されている。すなわち、駆動軸６１ａは、副走査方向Ｚに垂直な方向（主走査方向Ｙ）に第一支持案内部と間隔を隔てて、第一支持案内部と平行に配置されている。

駆動軸６１ａは、移動台６２の係合孔６２ｂに係合している。駆動軸６１ａは、雄ねじであり、係合孔６２ｂには、雌ねじが形成されている。駆動モータ６１により駆動軸６１ａが回転すると、駆動軸６１ａと係合孔６２ｂのねじ係合により、移動台６２は、光軸ＯＡに沿って光軸方向Ｘに移動させられる。移動台６２に固定されたシリンドリカルレンズ６を光軸方向Ｘに移動することにより、副走査方向Ｚの光スポット径の補正が可能である。

図２は、本発明の一実施例による第一光学系３１の回転を説明する図である。図２（ａ）は、シリンドリカルレンズ６および移動台６２の平面図である。

前述したように、移動台６２は、支持軸６４により、副走査方向Ｚへ移動することが規制されている。一方、移動台６２の係合孔６２ｂとねじ係合する駆動モータ６１の駆動軸６１ａは、基準軸６３に対して主走査方向Ｙに間隔を隔てて配置されているので、移動台６２は、光軸方向を表すＸ軸の回りに回転しない。また、移動台６２の光軸方向Ｘに沿って延在する嵌合孔６２ｃ、支持孔６２ｄおよび係合孔６２ｂが、光軸方向Ｘに沿って延在する基準軸６３、支持軸６４および駆動軸６１ａとそれぞれ係合しているので、主走査方向を表すＹ軸の回りに回転しない。したがって、シリンドリカルレンズ６の結像位置が光軸ＯＡに対して垂直な副走査方向Ｚにずれることを防止できる。

しかし、移動台６２と基準軸６３との間の嵌合ガタや、移動台６２の係合孔６２ｂと駆動モータ６１の駆動軸６１ａとの間のバックラッシュの影響で移動台６２が、図２（ａ）の二点鎖線で示すように、回転して、移動台６２が斜めになって停止することがある。すなわち、移動台６２は、副走査方向を表すＺ軸の回りに回転することがある。

よって、副走査方向を表すＺ軸の回りの移動台６２の回転に従って、主走査方向Ｙのみに沿って、光軸方向Ｘにシリンドリカルレンズ６の位置ずれが発生する。しかし、シリンドリカルレンズ６は、主走査方向Ｙに屈折力を有していないので、移動台６２が副走査方向を表すＺ軸の回りに回転しても、シリンドリカルレンズ６の結像位置が光軸ＯＡに対して垂直な主走査方向Ｙにずれることを防止できる。

さらに、基準軸６３は、主走査方向Ｙにおいて、シリンドリカルレンズ６の光軸ＯＡと一致して、または光軸ＯＡの近傍に配置されているので、シリンドリカルレンズ６の回転中心６ｃは、主走査方向Ｙにおいて、光軸ＯＡと略一致する。よって、移動台６２が副走査方向を表すＺ軸の回りに回転しても、シリンドリカルレンズ６の結像位置が光軸ＯＡに対して垂直な主走査方向Ｙにずれることを防止できる。
よって、シリンドリカルレンズ６を光軸ＯＡに沿って移動させることにより、シリンドリカルレンズ６の副走査方向Ｚの光スポット径を高精度に補正することができる。

シリンドリカルレンズ（第二レンズ）７は、副走査方向Ｚと異なる主走査方向（第二方向）Ｙに光ビームを集光させるパワー（屈折力）を有している。シリンドリカルレンズ７は、副走査方向Ｚに光ビームを集光させるパワーを有していない。図１に示すように、シリンドリカルレンズ７は、主走査方向Ｙの一端部に取り付け基準面（第二レンズ基準面）７ａを有する。シリンドリカルレンズ７の取り付け基準面７ａは、主走査方向Ｙに対して垂直である。シリンドリカルレンズ７の取り付け基準面７ａは、移動台７２の基準面（第二移動体基準面）７２ａに取り付けられている。シリンドリカルレンズ７は、接着剤などの固定手段により移動台７２に固定されている。従って、シリンドリカルレンズ７の位置が光軸ＯＡに対して主走査方向Ｙにずれることが防止され、シリンドリカルレンズ７は、精度良く配置されている。

移動台７２は、光軸方向Ｘに沿って延在する嵌合孔７２ｃ、支持孔７２ｄおよび係合孔７２ｂが設けられている。嵌合孔７２ｃ、支持孔７２ｄおよび係合孔７２ｂは、シリンドリカルレンズ７が屈折力を有する方向（主走査方向Ｙ）に垂直な方向（副走査方向Ｚ）に間隔を隔てて互いに平行に配置されている。

走査光学装置５０は、光軸方向Ｘに沿って延在する基準軸（第二基準部材）７３および支持軸（第二支持部材）７４を有する。走査光学装置５０は、移動台７２を光軸方向Ｘに移動させるために駆動モータ７１を有する。駆動モータ７１は、回転する駆動軸７１ａ（第二駆動部材）を有する。基準軸７３、支持軸７４、および駆動軸７１ａは、副走査方向Ｚに間隔を隔てて互いに平行に配置されている。

基準軸７３は、移動台７２の嵌合孔７２ｃに嵌合する。基準軸７３は、移動台７２を光軸ＯＡに沿って案内する。支持軸７４は、移動台７２の支持孔７２ｄに挿入されている。基準軸７３および支持軸７４は、移動台７２が光軸ＯＡに沿って光軸方向Ｘに移動可能となるように、移動台７２を支持する。支持軸７４は、主走査方向Ｙに垂直な方向（副走査方向Ｚ）に基準軸７３と間隔を隔てて、基準軸７３と平行に配置されている。支持軸７４は、移動台７２が主走査方向Ｙに移動することを規制する。

基準軸７３および支持軸７４は、移動台７２が主走査方向Ｙに移動することを規制しつつ、移動台７２を光軸ＯＡに沿って移動可能に支持する第二支持案内部を構成する。

基準軸７３は、副走査方向Ｚにおいて、シリンドリカルレンズ７の光軸ＯＡと一致して、または光軸ＯＡの近傍に配置されている。

駆動モータ７１の駆動軸７１ａは、移動台７２を光軸ＯＡに沿って移動させるために設けられている。駆動軸７１ａは、主走査方向Ｙに垂直な方向（副走査方向Ｚ）に支持軸７４と間隔を隔てて、支持軸７４と平行に配置されている。すなわち、駆動軸７１ａは、主走査方向Ｙに垂直な方向（副走査方向Ｚ）に第二支持案内部と間隔を隔てて、第二支持案内部と平行に配置されている。

駆動軸７１ａは、移動台７２の係合孔７２ｂにて係合している。駆動軸７１ａは、雄ねじであり、係合孔７２ｂには、雌ねじが形成されている。駆動モータ７１により駆動軸７１ａが回転すると、駆動軸７１ａと係合孔７２ｂのねじ係合により、移動台７２は、光軸ＯＡに沿って光軸方向Ｘに移動させられる。移動台７２に固定されたシリンドリカルレンズ７を光軸方向Ｘに移動することにより、主走査方向Ｙの光スポット径の補正が可能である。

図２（ｂ）は、シリンドリカルレンズ７および移動台７２の側面図である。
前述したように、移動台７２は、支持軸７４により、主走査方向Ｙへ移動することが規制されている。一方、移動台７２の係合孔７２ｂとねじ係合する駆動モータ７１の駆動軸７１ａは、基準軸７３に対して副走査方向Ｚに間隔を隔てて配置されているので、移動台７２は、光軸方向を表すＸ軸の回りに回転しない。また、移動台７２の光軸方向Ｘに沿って延在する嵌合孔７２ｃ、支持孔７２ｄおよび係合孔７２ｂが、光軸方向Ｘに沿って延在する基準軸７３、支持軸７４および駆動軸７１ａとそれぞれ係合しているので、副走査方向を表すＺ軸の回りに回転しない。したがって、シリンドリカルレンズ７の結像位置が光軸ＯＡに対して垂直な主走査方向Ｙにずれることを防止できる。

しかし、移動台７２と基準軸７３との間の嵌合ガタや、移動台７２の係合孔７２ｂと駆動モータ７１の駆動軸７１ａとの間のバックラッシュの影響で移動台７２が、図２（ｂ）の二点鎖線で示されるように、回転して、移動台７２が斜めになって停止することがある。すなわち、移動台７２は、主走査方向を表すＹ軸の回りに回転することがある。

よって、主走査方向を表すＹ軸の回りの移動台７２の回転に従って、副走査方向Ｚのみに沿って、光軸方向Ｘにシリンドリカルレンズ７の位置ずれが発生する。しかし、シリンドリカルレンズ７は、副走査方向Ｚに屈折力を有していないので、移動台７２が主走査方向を表すＹ軸の回りに回転しても、シリンドリカルレンズ７の結像位置が光軸ＯＡに対して垂直な副走査方向Ｚにずれることを防止できる。

さらに、基準軸７３は、副走査方向Ｚにおいて、シリンドリカルレンズ７の光軸ＯＡと一致して、または光軸ＯＡの近傍に配置されているので、シリンドリカルレンズ７の回転中心７ｃは、副走査方向Ｚにおいて、光軸ＯＡと略一致する。よって、移動台７２が主走査方向を表すＹ軸の回りに回転しても、シリンドリカルレンズ７の結像位置が光軸ＯＡに対して垂直な副走査方向Ｚにずれることを防止できる。

よって、シリンドリカルレンズ７を光軸ＯＡに沿って移動させることにより、シリンドリカルレンズ７の主走査方向Ｙの光スポット径を高精度に補正することができる。

図５において、ポリゴンミラー１０は、モータ（不図示）により、一定速度で図５の矢印方向（時計回り方向）に回転させられて、半導体レーザダイオード２から射出された光ビーム（レーザ光）を偏向し走査する。

第二光学系（結像光学系）３２は、ポリゴンミラー１０と感光体ドラム８２との間に設けられている。第二光学系３２は、ポリゴンミラー１０により偏向走査された光ビームを、感光体ドラム８２に、等速で移動する光スポットとして結像させる結像光学系である。第二光学系３２は、第一結像レンズ２１と第二結像レンズ２２を有する。

第一結像レンズ２１は、第二結像レンズ２２と共に光ビームを等速走査および感光体ドラム８２上でスポット結像させる樹脂成形されたｆθレンズ（光学素子）である。第一結像レンズ２１は、シリンドリカルレンズで構成されており、主走査方向のパワーを有している。第二結像レンズ２２は、光ビームを副走査方向に集光して光スポットとして結像させる。

ここで、第一結像レンズ２１および第二結像レンズ２２は、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）やアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）などの樹脂材料を成形して作られている。このため、レンズ面の非球面化が可能で、感光体ドラム８２上での主走査位置における像面湾曲等のピントのずれを低減可能である。

光スポット径センサ（受光素子）３０は、ＣＣＤ素子、フォトダイオードなどの光センサで構成されている。光スポット径センサ３０は、画像領域外で感光体ドラム８２の表面と実質的に共役な位置に配置されている。光スポット径センサ３０は、システム制御部１０１に電気的に接続されている。光スポット径センサ３０は、第二光学系３２から射出された光ビームを受光し、検出信号をシステム制御部１０１へ送信する。システム制御部（光スポット径計算手段）１０１は、光スポット径センサ３０からの検出信号に基づいて、主走査方向と副走査方向の光スポット径を計算する。光スポット径の検出方式は既に提案されている各種のものを採用すれば良い。例えば、特開２００１−１９４６０４号公報に記載された方法を用いて検出できる。

システム制御部（光スポット径補正手段）１０１は、主走査方向と副走査方向の計算された光スポット径に従って、駆動モータ６１および７１により、移動台６２および７２を別個独立に移動させる。これによって、感光体ドラム８２に結像される光スポット径を補正する。

次に、半導体レーザダイオード２から射出された光ビームが走査光Ｅ（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）として感光体ドラム８２上に照射され、感光体ドラム８２を露光する工程を説明する。

走査光学装置５０ａ（図４（ｂ））において、半導体レーザダイオード２から射出された光ビームは、レーザホルダ１の絞り部１ｃ（図６）によって光ビームの断面の大きさが制限される。コリメータレンズ５によりやや発散する略平行光ビームに変換され、シリンドリカルレンズ６に入射する（図１）。シリンドリカルレンズ６に入射した光ビームは、主走査断面内においてはそのままの状態で透過され、副走査断面内においては収束して、主走査方向Ｙに延在する線状の光ビームになる。

シリンドリカルレンズ６から射出された線状の光ビームは、シリンドリカルレンズ７に入射する。シリンドリカルレンズ７に入射した線状の光ビームは、副走査断面内においてはそのままの状態で透過され、主走査断面内においては収束して、ポリゴンミラー１０の反射面に光スポットとして結像する。

そして、光ビームは、回転するポリゴンミラー１０により偏向走査されて、ポリゴンミラー１０から射出される。ＢＤセンサ（不図示）は、半導体レーザダイオード２から射出された光ビームを検知して同期信号を出力する。同期信号にしたがって、半導体レーザダイオード２による画像端部の走査開始位置のタイミングが調整される。タイミングが調整されて半導体レーザダイオード２から射出された光ビームは、第一結像レンズ２１（図４（ｂ））を透過する。その後、光ビームは、第二結像レンズ２２を透過し、走査光Ｅ１として感光体ドラム８２ａ上に照射され、感光体ドラム８２ａを露光する。

走査光学装置５０ｂ，５０ｃ，５０ｄは、走査光学装置５０ａと同構成である。同様にして、走査光学装置５０ｂ，５０ｃ，５０ｄからの光ビームは、走査光Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４として感光体ドラム８２ｂ，８２ｃ，８２ｄ上に照射され、感光体ドラム８２ｂ，８２ｃ，８２ｄを露光する。

次に、図３を用いて、画像形成装置１００における光スポット径の補正工程と画像形成工程を説明する。図３は、本発明の一実施例による光スポット径の補正工程と画像形成工程を示すフローチャートである。

画像形成装置１００にプリントスタート信号が入力されると、まず、ポリゴンミラー１０が所定回転速度で回転する。半導体レーザダイオード２から射出された光ビームは、シリンドリカルレンズ６および７（初期位置）を通り、ポリゴンミラー１０により偏向走査されて、光スポット径センサ３０により受光される。光スポット径センサ３０は、検出信号をシステム制御部１０１へ送信する。システム制御部１０１は、光スポット径センサ３０からの検出信号に基づいて、主走査方向と副走査方向の光スポット径を計算して記憶する。

次に、駆動モータ６１および７１によりシリンドリカルレンズ６および７を半導体レーザダイオード２へ向かって０．５ｍｍ移動する。光スポット径センサ３０は、半導体レーザダイオード２から射出された光ビームを受光し、検出信号をシステム制御部１０１へ送信する。システム制御部１０１は、光スポット径センサ３０からの検出信号に基づいて、主走査方向と副走査方向の光スポット径を計算して記憶する。

次に、駆動モータ６１および７１によりシリンドリカルレンズ６および７を半導体レーザダイオード２へ向かってさらに０．５ｍｍ（初期位置から半導体レーザダイオード２へ向かって１ｍｍ）移動する。同様にして、システム制御部１０１は、主走査方向と副走査方向の光スポット径を計算して記憶する。

次に、駆動モータ６１および７１によりシリンドリカルレンズ６および７をポリゴンミラー１０へ向かって２ｍｍ（初期位置からポリゴンミラー１０へ向かって１ｍｍ）移動する。同様にして、システム制御部１０１は、主走査方向と副走査方向の光スポット径を計算して記憶する。

次に、駆動モータ６１および７１によりシリンドリカルレンズ６および７を半導体レーザダイオード２へ向かって０．５ｍｍ（初期位置からポリゴンミラー１０へ向かって０．５ｍｍ）移動する。同様にして、システム制御部１０１は、主走査方向と副走査方向の光スポット径を計算して記憶する。

こうして記憶された主走査方向と副走査方向のそれぞれ５つ光スポット径から、最小光スポット径および最小光スポット径位置を計算する第一光スポット径測定モードを行う（Ｓ１）。最小光スポット径位置は、最小光スポット径を得るためのシリンドリカルレンズ６および７の光軸方向Ｘにおける位置である。

駆動モータ６１によりシリンドリカルレンズ６を最小光スポット径位置へ移動して、副走査方向の光スポット径を補正する（Ｓ２）。

ほぼ同時に、駆動モータ７１によりシリンドリカルレンズ７を最小光スポット径位置へ移動して、主走査方向の光スポット径を補正する（Ｓ３）。

次に、再度、光スポット径センサ３０は、半導体レーザダイオード２から射出された光ビームを受光し、検出信号をシステム制御部１０１へ送信する。システム制御部１０１は、光スポット径センサ３０からの検出信号に基づいて、主走査方向と副走査方向の光スポット径を計算する第二光スポット径測定モードを行う（Ｓ４）。

システム制御部１０１は、第二光スポット径測定モード（Ｓ４）で求めた光スポット径を、第一光スポット径測定モード（Ｓ１）で求めた最小光スポット径と比較し、光スポット径の補正が必要か否かを判断する（Ｓ５）。

光スポット径の補正が必要であると判断されると（Ｓ５のＹＥＳ）、ステップＳ２へ戻る。

光スポット径の補正が必要ないと判断されると（Ｓ５のＮＯ）、給紙カセット９２から給紙ローラ９３によりシートが1枚ずつ給紙される（Ｓ６）。給紙されたシートは、レジストレーションローラ対９４へ搬送され、いったん停止する。

システム制御部１０１は、画像形成動作を行う（Ｓ７）。半導体レーザダイオード２は、画像情報に従って変調された光ビームを射出する。光ビームは、ポリゴンミラー１０により偏向走査され、走査光Ｅとして走査光学装置５０から射出される。走査光Ｅは、一次帯電器８３により均一に帯電された感光体ドラム８２の表面を露光して、感光体ドラム８２上に静電潜像を形成する。現像装置８４の現像ローラは、現像装置８４内で摩擦帯電された各色のトナーを静電潜像に付着させ、感光体ドラム８２上に各色のトナー像をそれぞれ形成する。各色のトナー像は、感光体ドラム８２上から一次転写ニップ部Ｔ１にて中間転写ベルト８７上に転写され、重ね合わされる。レジストレーションローラ対９４は、二次転写部Ｔ２でシート上の所定位置にトナー像が転写されるように中間転写ベルト８７上のトナー像とタイミングを合わせて、シートの搬送を開始する。二次転写部Ｔ２では、中間転写ベルト８７からシートへトナー像が転写される。

トナー像が転写されたシートは、定着器９５へ搬送される。定着器９５において、シート上のトナー像は、熱及び圧力によりシートに定着される（Ｓ８）。
画像が形成されたシートは、搬送ローラ対９６および排出ローラ対９７により搬送され、排出トレイ９８上に排出される（Ｓ９）。

次に、システム制御部１０１は、画像が形成されたシートが最終ページであるか否かを判断する（Ｓ１０）。画像が形成されたシートが最終ページでなければ（Ｓ１０のＮＯ）、ステップＳ４へ戻る。画像が形成されたシートが最終ページであれば（Ｓ１０のＹＥＳ）、処理を終了する。

本実施例によれば、常に、良好な光スポット径で結像位置が安定しているので、高画質の画像形成が可能となる。なお、本実施例では、最小光スポット径位置を計算するために、シリンドリカルレンズ６および７のそれぞれの５つの位置で光スポット径を測定した。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。光スポット径の測定位置は、例えば、３つ、４つ、６つ、または７つであってもよい。光スポット径の測定位置を増やすことにより、最小光スポット径位置をより正確に求めることができる。

以上で説明したように、シリンドリカルレンズ６および７のパワーを有する方向を基準として、シリンドリカルレンズ６および７を移動台６２および７２に取り付けているので、光軸ＯＡからのずれを低減して、精度良く取り付けることができる。よって、光スポット径を良好に補正することができる。

また、主走査方向にパワーを有するシリンドリカルレンズ７への駆動力は、パワーのない副走査方向から伝達される。副走査方向にパワーを有するシリンドリカルレンズ６への駆動力は、パワーのない主走査方向から伝達される。よって、レンズの移動台と支持案内部や駆動伝達部との間のガタの影響で、レンズが回転して停止してしまっても、結像位置がほとんど変化せず、光スポット径を良好に補正することができる。

さらに、主走査方向にパワーを有するシリンドリカルレンズ７の移動台の基準軸は、パワーのない副走査方向において光軸の近傍に配置されている。副走査方向にパワーを有するシリンドリカルレンズ６の移動台の基準軸は、パワーのない主走査方向において光軸の近傍に配置されている。したがって、レンズの移動体と支持案内部や駆動伝達部との間のガタの影響で、レンズが回転して停止してしまっても、光軸方向の位置がほとんど変化せず、光スポット径を良好に補正することができる。

なお、一方向のみにパワーを有するシリンドリカルレンズを用いて本発明の実施例を説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、主走査方向と副走査方向とで異なるパワーを有するアナモフィックレンズに適用することもできる。また、主走査方向と副走査方向のパワーは、同じであるが、光軸方向に移動した際の敏感度が異なるコリメータレンズに、本発明を適用しても良い。

本発明をアナモフィックレンズに適用した場合は、最も大きいパワーを有する方向を基準としてレンズを移動台に固定することにより、光軸からのずれを効率良く防止し、精度良く取り付けることができる。よって、光スポット径を良好に補正することができる。また、最も小さいパワーを有する方向から駆動力を移動台へ伝達することにより、移動台とレンズの支持案内部や駆動伝達部との間のガタの影響で、レンズが回転して斜めになった状態で停止してしまっても、結像位置の変化を防止することができる。よって、光スポット径を良好に補正することができる。

本発明をコリメータレンズに適用した場合は、コリメータレンズの光軸方向に移動した際の敏感度が大きい方向を基準として取り付けることで、光軸からのずれを効率良く防止して、精度良く取り付けることができる。よって、光スポット径を良好に補正することができる。また、光軸方向に移動した際の敏感度が少ない方向から移動台へ駆動力を伝達することにより、移動台と支持案内部や駆動伝達部との間のガタの影響で、レンズが回転して停止してしまっても、結像位置の変化を低減できる。よって、光スポット径を良好に補正することができる。

敏感度は、焦点深度により表すことができる。コリメータレンズの敏感度が大きい方向において、コリメータレンズの焦点深度は浅い。コリメータレンズの敏感度が小さい方向において、コリメータレンズの焦点深度は深い。焦点深度が深くなることにより、コリメータレンズの光軸方向Ｘにおける位置ずれ量に対するピントのボケ量が小さくなる。すなわち、コリメータレンズの敏感度が小さくなる。

コリメータレンズは、移動体に取り付けられている。コリメータレンズは、移動体によってコリメータレンズの光軸に沿って移動可能である。支持案内部は、移動体をコリメータレンズの光軸に沿って移動可能に支持する。

コリメータレンズは、敏感度が最も大きい所定方向を有する。すなわち、コリメータレンズの所定方向における焦点深度は、所定方向を除くいずれの方向における焦点深度よりも浅い。コリメータレンズは、所定方向に垂直なレンズ基準面を有する。また、移動体は、所定方向に垂直な移動体基準面を有する。コリメータレンズのレンズ基準面は、移動体の移動体基準面に固定されている。

移動体をコリメータレンズの光軸に沿って移動させるための駆動部材は、所定方向に垂直な方向に支持案内部と間隔を隔てて、支持案内部と平行に配置されている。

コリメータレンズが斜めになった状態で停止しても、良好な光スポット径を維持することができる。

２ 半導体レーザダイオード（光源）
６ シリンドリカルレンズ（第一レンズ）
６ａ 取り付け基準面（第一レンズ基準面）
７ シリンドリカルレンズ（第二レンズ）
７ａ 取り付け基準面（第二レンズ基準面）
１０ ポリゴンミラー（偏向装置）
３１ 第一光学系（光学系）
５０ 走査光学装置
６２ 移動台（第一移動体）
６２ａ 基準面（第一移動体基準面）
７２ 移動台（第二移動体）
７２ａ 基準面（第二移動体基準面）
ＯＡ 光軸
Ｙ 主走査方向（第二方向）
Ｚ 副走査方向（第一方向）

Claims (11)

1. 走査光学装置であって、
   光源と、
   前記光源から射出された光ビームを偏向走査する偏向装置と、
   前記光源と前記偏向装置との間に設けられた光学系と、
   を有し、前記光学系は、
   第一方向に光ビームを集光させる屈折力を有する第一レンズと、
   前記第一方向と異なる第二方向に前記光ビームを集光させる屈折力を有する第二レンズと、
   前記第一レンズを保持し、前記第一レンズを前記第一レンズの光軸に沿って移動させる第一移動体と、
   前記第二レンズを保持し、前記第二レンズを前記第二レンズの光軸に沿って移動させる第二移動体と、
   を有し、
   前記第一レンズの前記第一方向に垂直な第一レンズ基準面は、前記第一移動体の前記第一方向に垂直な第一移動体基準面に固定されており、
   前記第二レンズの前記第二方向に垂直な第二レンズ基準面は、前記第二移動体の前記第二方向に垂直な第二移動体基準面に固定されていることを特徴とする走査光学装置。
2. 前記第一レンズは、前記第一方向に最も大きい前記屈折力を有し、
   前記第二レンズは、前記第二方向に最も大きい前記屈折力を有することを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
3. 前記第一レンズは、前記第一方向のみに前記光ビームを集光させ、
   前記第二レンズは、前記第二方向のみに前記光ビームを集光させることを特徴とする請求項１または２に記載の走査光学装置。
4. 前記第一移動体を前記第一レンズの光軸に沿って案内する第一基準部材と、
   前記第一移動体が前記第一方向に移動することを規制する第一支持部材と、
   前記第二移動体を前記第二レンズの光軸に沿って案内する第二基準部材と、
   前記第二移動体が前記第二方向に移動することを規制する第二支持部材と、
   を有し、
   前記第一支持部材は、前記第一方向に垂直な方向に前記第一基準部材と間隔を隔てて、前記第一基準部材と平行に配置され、
   前記第二支持部材は、前記第二方向に垂直な方向に前記第二基準部材と間隔を隔てて、前記第二基準部材と平行に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の走査光学装置。
5. 前記第一移動体を前記第一レンズの光軸に沿って移動させるための第一駆動部材と、
   前記第二移動体を前記第二レンズの光軸に沿って移動させるための第二駆動部材と、
   を有し、
   前記第一駆動部材は、前記第一方向に垂直な前記方向に前記第一支持部材と間隔を隔てて、前記第一支持部材と平行に配置され、
   前記第二駆動部材は、前記第二方向に垂直な前記方向に前記第二支持部材と間隔を隔てて、前記第二支持部材と平行に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の走査光学装置。
6. 前記偏向装置により偏向走査された前記光ビームを感光体に結像させる第二光学系と、
   前記第二光学系から射出された前記光ビームを検出する受光素子と、
   前記受光素子からの検出信号により、前記第一方向と前記第二方向の光スポット径を計算する光スポット径計算手段と、
   を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の走査光学装置。
7. 前記光スポット径計算手段により計算された前記第一方向と前記第二方向の前記光スポット径に従って、前記第一移動体と前記第二移動体を別個に移動させることにより前記光スポット径を補正する光スポット径補正手段を有することを特徴とする請求項６に記載の走査光学装置。
8. 前記第二光学系は、樹脂成形された光学素子であることを特徴とする請求項６または７に記載の走査光学装置。
9. 走査光学装置であって、
   光源と、
   前記光源から射出された光ビームを偏向走査する偏向装置と、
   前記光源と前記偏向装置との間に設けられた光学系と、
   を有し、前記光学系は、
   所定方向における焦点深度が前記所定方向を除くいずれの方向における焦点深度よりも浅いレンズと、
   前記レンズを前記レンズの光軸に沿って移動させる移動体と、
   を有し、
   前記レンズの前記所定方向に垂直なレンズ基準面は、前記移動体の前記所定方向に垂直な移動体基準面に固定されていることを特徴とする走査光学装置。
10. 前記移動体を前記レンズの光軸に沿って移動可能に支持する支持案内部と、
    前記移動体を前記レンズの光軸に沿って移動させる駆動部材と、
    を有し、前記駆動部材は、前記所定方向に垂直な方向に前記支持案内部と間隔を隔てて、前記支持案内部と平行に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の走査光学装置。
11. 記録媒体に画像を形成する画像形成部を有する画像形成装置であって、
    前記画像形成部は、
    感光体と、
    前記感光体を露光する請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の走査光学装置と、
    を有することを特徴とする画像形成装置。

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