JP2004258102A - 走査光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インライン型のカラー画像形成装置において、特に昇温時に色ずれを抑制できる走査光学装置を提案する。
【解決手段】走査光学装置の光学フレームを鋼鈑で形成し、発熱源である偏向走査手段（スキャナモータ）をこの鋼鈑の光学フレームに取り付け、さらに走査レンズや折り返しミラーをこの偏向走査手段を中心として左右対称に取り付けたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカラーレーザビームプリンタやカラーデジタル複写機などのカラー画像形成装置に用いられる走査光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、複数の走査光学装置と複数の像担持体である感光体ドラムを使用してカラー画像を形成する所謂タンデム型の装置が知られている。このカラー画像形成装置は、図５に示すようにＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、ＢＫ（ブラック）の各色に対応する４個の走査光学装置１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ、１ＢＫ、感光体ドラム２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ、２ＢＫ、現像器３Ｃ、３Ｍ、３Ｙ、３ＢＫと搬送ベルト４などから構成されている。そして、各走査光学装置１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ、１ＢＫからのレーザ光によって、それぞれ感光体ドラム２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ、２ＢＫ面上に各色毎の画像情報を記録して、高速でカラー画像を形成するものである。
【０００３】
さらに近年においては、カラー画像形成装置をより小型かつ低コスト化を考慮して、４個の走査光学装置を一体化して１つないし２つの偏向走査手段で４色のレーザ光を出射するような構成も提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなタンデム型のカラー画像形成装置においては、各々のレーザ光が感光体ドラムに照射する位置にずれや変化が生じると、色ずれや色味の変化が生じるという問題がある。
【０００５】
これは走査光学装置内のレンズやミラーなどの位置ずれなどによって生じるものであるが、これらを収納する光学フレームの熱変形などに起因して生じるものである。特に、１つの偏向走査手段で複数のレーザ光を各々に対応する感光体ドラムに照射するような走査光学装置においては、１つの光学フレーム内に複数のレンズやミラーを配置するため大型になり易く、プラスチックにて成形されている光学フレームでは熱変形や２次収縮による変形が大きくなり、レンズやミラーの位置ずれが大きくなりやすいという問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明における走査光学装置においては異なる色の画像を形成する複数の像担持体上にレーザ光を照射するための複数の光源と、この複数の光源から出射されたレーザ光を像担持体上に走査する少なくともひとつの偏向走査手段と、この偏向走査手段により偏向走査されたレーザ光を像担持体上に集光させる複数の光学部材群を有する走査光学装置において、前記偏向走査手段は放熱性の高い金属フレーム上に配置され、前記光学部材群の少なくとも一部は該偏向走査手段を中心として略対称に配置されている特徴を有する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
本発明の実施形態である走査光学装置およびこの走査光学装置を内有するカラー画像形成装置を図１から図３を用いて説明する。
【０００８】
図２は本発明に係るカラー画像形成装置要部の概略断面図である。同図において、５１と５２は後述する構成よりなる走査光学装置、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１ＢＫは像担持体である感光体ドラム、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ、１２ＢＫは１次帯電器、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙ、１４ＢＫは現像器、１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｙ、１５ＢＫは転写ローラ、１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙ、１６ＢＫはクリーナである。
【０００９】
感光体ドラム１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１ＢＫは１次帯電器１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ、１２ＢＫによって一様に帯電しており、画像情報に基づいて各々光変調された各光束（レーザ光）ＬＣ、ＬＭ、ＬＹ、ＬＢＫによってそれぞれ対応する感光体ドラム１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１ＢＫ上に潜像が形成される。そして、各潜像は現像器１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙ、１４ＢＫによってそれぞれシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各画像に可視像化され、転写ベルト１７上を搬送されてくる記録材である転写材Ｐに転写ローラ１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｙ、１５ＢＫによって画像が順次転写されることによってカラー画像が形成される。なお、感光体ドラム１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１ＢＫ面上に残っている残留トナーはクリーナ１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙ、１６ＢＫによって除去され、感光体ドラム１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１ＢＫは次のカラー画像を形成するために再び１次帯電器１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ、１２ＢＫによってそれぞれ一様に帯電される。
【００１０】
ところで、転写材Ｐは給紙トレイ２１上に積載されており、この転写材Ｐは給紙ローラ２２によって１枚ずつ順に給紙され、レジストローラ２３によって画像の書き出しタイミングに同期を取って転写ベルト１７上に送り出される。そして、転写材Ｐは転写ベルト１７上を精度良く搬送されている間に感光体ドラム１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１ＢＫ面上にそれぞれ形成されたシアン画像、マゼンタ画像、イエロー画像、ブラック画像が順に転写材Ｐ上に転写されてカラー画像が形成される。なお、駆動ローラ２４は転写ベルト１７の送りを精度良く行っており、これらのうちの一方は回転むらの小さな不図示の駆動モータに接続されている。
【００１１】
しかして、転写材Ｐ上に形成されたカラー画像は定着器２５によって熱定着され、カラー画像が熱定着された転写材Ｐは排紙ローラ２６によって装置外に排出される。なお、定着器２５の上流側に配置されている２０は４色のカラー画像が色ずれすることなく画像形成されているかを時折検知するための検知センサである。
【００１２】
次に、本体ステー１８上に取り付けられている走査光学装置５１と５２について図１（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。走査光学装置５１と５２は基本的な構成は同一であるので、その一方を取り上げて説明する。
【００１３】
図１（ａ）は走査光学装置５１（５２）の上視図、図１（ｂ）は断面図である。
【００１４】
上記走査光学装置５１は１枚の板状の光学フレーム１１０に、異なるカラー画像（５１はシアンとマゼンタ、５２はイエローとブラック）を形成するために必要な２つのレーザ光を照射するに必要な各部材がコンパクトに収納している。
【００１５】
光源部としての半導体レーザ１０１ａ、１０１ｂから出射したレーザ光は各々の光束を略平行光とする１０２ａ、１０２ｂのコリメータレンズを透過し、副走査方向に各レーザ光を集光するシリンドリカルレンズ１０３ａ、１０３ｂを透過した後、偏向走査手段を構成する回転多面鏡１０５のそれぞれ異なる面に入射し、異なる方向に走査される。このとき、駆動モータ１０４にて矢印Ａ方向に高速に回転している回転多面鏡１０５によって走査されたレーザ光の一部ＬＡは回転多面鏡１０５の回転位置を検知し主走査方向の画像書き出し位置を揃えるため、集光レンズ１２１、スリット１２２を介して同期信号を発生する光検出器１２３に入射する。
【００１６】
一方、回転多面鏡１０５によって走査されたビームＬＣ、ＬＭはそれぞれ１枚目の走査レンズ１０６ａ、１０６ｂと２枚目の走査レンズ１０７ａ、１０７ｂを透過し、折り返しミラー１０８ａ、１０８ｂによって感光体ドラムへと導光される。このとき、折り返しミラー１０８ａ、１０８ｂはその姿勢を調整する調整部材１３１ａ、１３１ｂと１３２ａ、１３２ｂで位置調整されることによって、各々の感光体ドラム上にレーザ光が所望の位置に照射できるように調整されている。
【００１７】
そこで、図３を用いてレーザ光が感光体ドラム１１の所望の位置に照射する調整方法について説明する。
【００１８】
折り返しミラー１０８ａは長手方向の一端を１３３ａのブロックと１３４の板ばねで挟持して固定されている。ブロック１３３ａには微小な突起１３３ｅが出っ張っていて、ミラーの幅方向の略中央で支持している。一方、長手方向の他端側は折り返しミラー１０８ａの姿勢を調整する機構が配設されている。板ばね１３５と調整ねじ１３１ａで挟持されている折り返しミラー１０８ａは幅方向の上下２箇所１３５ｅで支持され、なおかつ調整ねじ１３１ａが上側の支持点近傍を押えているので、調整ねじ１３１ａを僅かに緩めることにより、折り返しミラー１０８ａを矢印Ｅ方向に微小量動かすことができる。このとき、折り返しミラー１０８ａにて反射したレーザ光は感光体ドラム１１上でＥ´の位置に調整することができる。
【００１９】
さらに、折り返しミラー１０８ａは調整ブロック１３２ａに取り付けられており、この調整ブロック１３２ａは光学フレームに対して移動可能でねじ１３６によって固定されている。今、矢印Ｆの方向にこの調整ブロック１３２ａを微小量動かすと、感光体ドラム１１上に導光されるレーザ光は図中Ｆ´に調整することができる。
【００２０】
このような調整を組み合わせることによって感光体ドラム１１に照射されるレーザ光の位置を所望の位置に追い込むことができるので、色ずれの小さい良好なカラー画像を形成することができる。
【００２１】
さらに図１に示す本発明の実施形態である走査光学装置５１においては、この調整後に連続印字時に顕著に現れる昇温による色ずれを防止するように構成されている。
【００２２】
薄い鋼鈑にて形成されている光学フレーム１１０は、その中央に偏向走査装置を構成する駆動モータ１０４と回転多面鏡１０５が配設されている。走査光学装置においては、高速で長時間回転する駆動モータが最も熱を発生するものであって、主に駆動モータを制御するＩＣと巻線部が発熱源である。従来のように、プラスチックにて成形された光学フレームであればこの駆動モータの発熱によって変形が生じ、さらに走査光学装置は周囲の塵埃の侵入を防止するために密閉されているために熱がこもり易く、このために昇温が増長してより変形しやすくなる。しかしながら、本実施形態の光学フレーム１１０は鋼鈑で形成されているため、熱による変形が小さいうえに、駆動モータ１０４がこの鋼鈑に直に４本のねじ１１４で固定されていることから、鋼鈑が熱容量の大きな放熱部材の役割をするため昇温の増長を抑制することができる。さらに、本実施形態では駆動モータ１０４を中心に各々の感光体ドラムに照射されるレーザ光が透過する走査レンズ１０６ａ、１０６ｂ、１０７ａ、１０７ｂや折り返しミラー１０８ａ、１０８ｂを対称位置に配置しているため、熱による光学フレームの僅かな伸びやレンズの変形なども同程度の影響になるように構成されている。従って、回転多面鏡１０５を保持する駆動モータ１０４の回転部の内側に有する巻線のみならず駆動ＩＣ１０４ａなどの発熱する部材も中心近くに配置することが好ましい。
【００２３】
なお、図中の走査レンズ１０６ａ、１０６ｂ、１０７ａ、１０７ｂは光学フレーム１１０から精度良く打ち出された取り付け基準座１１６や１１７上に配置されて接着剤などによって固定されている。
【００２４】
本発明の走査光学装置５１は本体ステーに対して図１で示す４箇所でねじ１１１によって固定されている。これもまた、レーザ光の位置ずれを低減することが目的であって、照射位置ずれに影響の大きい折り返しミラー１０８ａ、１０８ｂの取り付け部１３２ａ、１３２ｂや１３３ａ、１３３ｂの近傍を避け、本体ステー１８への組み付け時に生じる可能性がある僅かな捻じれも、折り返しミラーの姿勢変化に影響の少ない離れた位置でねじ１１１をもって固定している。その一方でこの取り付け部を配置することで懸念される光学フレーム１１０の剛性低下を防止するために、折り返しミラー下部の開口部や取り付け部近傍にそれぞれ切り起こし１１２ａ、１１２ｂや１１３を配置することで撓み防止を行なっている。
【００２５】
このように、放熱性の高い鋼鈑の光学フレーム１１０に偏向走査手段を中心に走査レンズや折り返しミラーなどを対称に配置し、折り返しミラーにレーザ光の照射位置を調整する機構を設けることで感光体ドラムの所望の位置に精度良くレーザ光を照射することができ、さらに装置内の昇温の影響によるレーザ光の照射位置ずれを抑制することができる。
【００２６】
（実施例２）
本発明の第２実施例を示す走査光学装置を図４を用いて説明する。
【００２７】
図４（ａ）は第２の実施例を示す走査光学装置５３の上視図、図４（ｂ）は断面図であって、１つの光学フレーム２１０上にシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色の画像を形成するためのレーザ光ＬＣ、ＬＭ、ＬＹ、ＬＢＫを出射する構成である。
【００２８】
光源部としての半導体レーザ２０１Ｃ、２０１Ｍ、２０１Ｙ、２０１ＢＫとこの半導体レーザから出射した各レーザ光を略平行光とするコリメータレンズ２０２Ｃ、２０２Ｍ、２０２Ｙ、２０２ＢＫはそれぞれ光源装置２００Ｃ、２００Ｍ、２００Ｙ、２００ＢＫに内有されている。この光源装置から出射したレーザ光のうち、マゼンタとイエローの画像を形成するＬＭとＬＹの光束は下段に位置し、反射ミラー２０９ａ、２０９ｂで反射して副走査方向に集光するシリンドリカルレンズ２０３ａ、２０３ｂを透過して、下段側の回転多面鏡２０５ｂに入射する。一方、上段を通過するレーザ光ＬＣ、ＬＢＫは各々光源装置２００Ｃ、２００ＢＫから出射した後、シリンドリカルレンズ２０３ａ、２０３ｂを透過して上段側の回転多面鏡２０５ａに入射する。この回転多面鏡２０５ａと２０５ｂは反射面が同位相になるように一体で形成されており、駆動モータ２０４上に取り付けられて高速に矢印方向に回転している。
【００２９】
回転多面鏡にて走査された４つのレーザ光ＬＣ、ＬＭ、ＬＹ、ＬＢＫは、回転多面鏡２０５ａと２０５ｂと駆動モータ２０４等から構成させる偏向走査手段を中心に左右対称で２段に配置されている１枚目の走査レンズ２０６Ｃ、２０６Ｍ、２０６Ｙ、２０６ＢＫと２枚目の走査レンズ２０７Ｃ、２０７Ｍ、２０７Ｙ、２０７ＢＫを透過し、それぞれ対応する感光体ドラムの所望位置にレーザ光を照射するように調整された折り返しミラー２０８Ｃ、２０８Ｍ、２０８Ｙ、２０８ＢＫによって感光体ドラムに導光される。
【００３０】
これらのレンズや折り返しミラーなどの光学部材は、１枚の鋼鈑から構成された光学フレーム２１０に取り付けられているので、４色の画像を形成する各々のレーザ光を相対的に照射する位置ずれが極力小さくなるように調整することが可能であって、さらに放熱性が高く、熱膨張の小さい鋼鈑は走査レンズや折り返しミラーの位置ずれを極力小さくすることができるので、タンデム型のカラー画像形成装置を構成する走査光学装置として各色を形成する位置を高精度に保つことができるのでより好適である。
【００３１】
上記実施例における光学フレームに使用できる鋼鈑として、防錆性があって加工性の高い亜鉛メッキ鋼鈑などが好適であるが、放熱性や熱変形、強度などが満たされるものであれば鉄系の鋼鈑の代わりにアルミ合金や銅合金の板状の材料を用いても同様な効果を得ることができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、発熱源である偏向走査手段を放熱性の高い金属フレームに配置し、光学部材群をこの偏向走査手段を中心として左右の対称位置に配置することにより、連続印字による昇温を抑えることが可能である上に、熱による光学部材の位置ずれを極力抑えることができ、さらにその影響は左右同程度であるため、複数のレーザ光が感光体ドラムに照射する位置のずれは非常に小さく抑えることができるので、常に色ずれの小さい良好なカラー画像を得ることができる。
【００３３】
さらに、従来光学フレームの成形に使用していたガラスフィラーなどを含む強化プラスチックはリサイクルが難しい材料であったが、金属フレームはリサイクル性でも有効であり、厚みが薄くても高い剛性が得られるため、高速で回転駆動する偏向走査手段を固定する部材としてより好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す走査光学装置の上面図と断面図
【図２】本発明の実施例を示すカラー画像形成装置
【図３】本発明の走査光学装置のレーザ光の照射位置調整方法を示す図
【図４】本発明の第２の実施例を示す走査光学装置の上面図と断面図
【図５】従来からのカラー画像形成装置
【符号の説明】
５１、５２、５３ 走査光学装置
１１０、２１０ 光学フレーム
１０４、２０４ 駆動モータ
１０５、２０５ａ、２０５ｂ 回転多面鏡
１０３ａ、１０３ｂ、２０３ａ、２０３ｂ シリンドリカルレンズ
１０６ａ、１０６ｂ、１０７ａ、１０７ｂ、２０６ａ、２０６ｂ、２０７ａ、２０７ｂ 走査レンズ
１０８ａ、１０８ｂ、２０８ａ、２０８ｂ 折り返しミラー

Claims (1)

1. 異なる色の画像を形成する複数の像担持体上にレーザ光を照射するための複数の光源と、この複数の光源から出射されたレーザ光を像担持体上に走査する少なくともひとつの偏向走査手段と、この偏向走査手段により偏向走査されたレーザ光を像担持体上に集光させる複数の光学部材群を有する走査光学装置において、
   前記偏向走査手段は放熱性の高い金属フレーム上に配置され、前記光学部材群の少なくとも一部は該偏向走査手段を中心として略対称に配置されていることを特徴とする走査光学装置。

Images