JP2004302364A

JP2004302364A - 走査光学装置

Info

Publication number: JP2004302364A
Application number: JP2003098072A
Authority: JP
Inventors: Jiyunya Asami; 純弥阿左見; Shin Komori; 慎古森
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-04-01
Filing date: 2003-04-01
Publication date: 2004-10-28

Abstract

【課題】画像の傾き及び片倍率を安価な構成で自動的に調整する。
【解決手段】複数のレーザ光源と、該複数のレーザ光源から出射したレーザ光束を偏向する１つ又は複数の偏向手段と、該偏向手段により偏向されたレーザ光束を複数の像担持体上に走査線として結像する複数の結像手段を有し、該複数の結像手段を光軸に略平行な軸回りに回転することにより前記複数の像担持体上に結像された走査線の傾きを個々に調整する走査光学装置において、前記複数の結像手段が１つの駆動手段によって、各々独立して自動的に回転される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の像担持体を用いた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物である。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、先に特開平１１−３２６８０４において、複数の像担持体を用いたカラー画像形成装置に用いる走査光学装置を提案している。それを図１１を用いて説明する。
【０００３】
同図において、５０１ａ、５０１ｂ、５０１ｃ、５０１ｄは走査光学装置、５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ、５０２ｄは像担持体、５０３ａ、５０３ｂ、５０３ｃ、５０３ｄは帯電器、５０４ａ、５０４ｂ、５０４ｃ、５０４ｄは現像器、５０５ａ、５０５ｂ、５０５ｃ、５０５ｄは転写ローラ、５０６は搬送ベルト、５０７は例えば紙などの記録メディア、５０８は定着器である。
【０００４】
尚、本カラー画像形成装置は、高速印字を可能にする為に４色を一度に記録メディア５０７上に印字するものである。その為、走査光学装置、像担持体、帯電器、現像器、転写ローラ等はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色に対応する４セットが搭載され、ており、走査光学装置５０１ａ、５０１ｂ、５０１ｃ、５０１ｄには各々ポリゴンミラー５０９、トーリックレンズ５１０、回折光学素子５１１や不図示のレーザ光源等が搭載され、各色毎の画像信号に応じて像担持体５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ、５０２ｄを露光するようになっている。
【０００５】
本カラー画像形成装置の画像形成プロセスは、まず像担持体５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ、５０２ｄが帯電器５０３ａ、５０３ｂ、５０３ｃ、５０３ｄによって帯電される。次に、走査光学装置５０１ａ、５０１ｂ、５０１ｃ、５０１ｄによって各色毎の画像信号に応じた静電潜像が５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ、５０２ｄ上に形成され、現像器５０４ａ、５０４ｂ、５０４ｃ、５０４ｄによって静電潜像はトナー像となる。
【０００６】
一方、記録メディア５０７は搬送ベルト５０６上を図の右から左へ搬送され、転写ローラ５０５ａ、５０５ｂ、５０５ｃ、５０５ｄによってブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４色のトナーが転写される。その後、記録メディア５０７は定着器５０８を通過してトナーを定着させ、装置外に排出される。
【０００７】
また、回折光学素子５１１を個々に変位乃至回転させることによって走査線の傾きや曲り及び走査速度の左右差（以下片倍率と称する）を調整し、出力画像の色ずれを補正している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本出願に係る発明は、上記先願を発展させ、さらに像担持体相互の平行度誤差に起因して生じる画像の傾きと片倍率を無くし、更に色ずれの少ない走査光学装置を提案するものである。
【０００９】
これについて、図１２と図１３を用いて説明する。
【００１０】
図１２（ａ）は、複数の像担持体のうち、５０２ｂが図の手前側が右側にずれるような傾きを生じている場合を表す。この時、傾いていない像担持体５０２ａは、走査光学装置５０１ａから出射したレーザ光束５２０ａが静電潜像５２１を形成し、像担持体５０２ａが矢印Ｄ方向に回転することによって、５２１ａの位置で記録メディア５０７に転写される。一方、傾いた像担持体５０２ｂは、走査光学装置５０１ｂからのレーザ光束５２０ｂによって、奥側は正規の位置である５２２の位置に静電潜像が形成されるが、手前側は正規位置から角度θだけ離れた５２３の位置に形成される。そして、像担持体５０２ｂが矢印Ｄの方向に回転することによって、まず手前側の静電潜像５２３が５２３ａの位置で転写される。そのとき、奥側の静電潜像５２２はまだ５２２ａの位置にあって転写されておらず、もう少し像担持体が回転してから転写される。一方、記録メディア５０７は矢印Ｐの方向に搬送されているので、結果記録メディア５０７上に転写されたトナー像は、像担持体５０２ａによる物は５２４の様に傾いていないが、像担持体５０２ｂによる物は５２５の様に傾いてしまう。これによって、像担持体が傾きを生じている色とそうでない色とで色ずれが生じてしまう。
【００１１】
図１３は、像担持体の平行度に起因する片倍率の発生メカニズムを示す。像担持体が５０２のように真直ぐな状態の時には、走査光学装置から出射されたレーザ光束は、左端、中央、右端でそれぞれ５３０ａ、５３０ｂ、５３０ｃの位置に像担持体５０２上に照射され、左右の走査線の長さＳは等しい。しかし、像担持体が破線５０２ｅのように倒れた場合には左端、中央、右端で照射される位置は５３１ａ、５３１ｂ、５３１ｃの様になってしまい、走査線の長さが左側はＳ１の様に延び、右側はＳ２の様に縮む、つまり片倍率を生じてしまう。これによって、像担持体が倒れを生じている色とそうでない色とで主走査方向（図の左右方向）に描かれる画像の間に位置ずれが生じ、色ずれになる。
【００１２】
これら像担持体相互の平行度ずれに起因する画像の傾きや片倍率は走査光学装置のみで完結するものではなく、カラー画像形成装置本体に組込んだ状態で調整しなければならない。
【００１３】
また、像担持体はその寿命によって交換式になっている場合が多く、その都度、相互の平行度は変化するため、傾きや片倍率は自動的に調整できる必要がある。
【００１４】
その為、本出願に係る発明の目的は、画像の傾き及び片倍率を安価な構成で自動的に調整出来る機構を提案するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為、本出願に係る第１の発明は、複数のレーザ光源と、該複数のレーザ光源から出射したレーザ光束を偏向する１つ又は複数の偏向手段と、該偏向手段により偏向されたレーザ光束を複数の像担持体上に走査線として結像する複数の結像手段を有し、該複数の結像手段を光軸に略平行な軸回りに回転することにより前記複数の像担持体上に結像された走査線の傾きを個々に調整する走査光学装置において、前記複数の結像手段が１つの駆動手段によって、各々独立して自動的に回転されることを特徴としている。
【００１６】
また、第１の発明に係る走査光学装置は、前記駆動手段の駆動を、前記複数の結像手段のうち任意の１つに選択的に伝える切替え手段を有している。
【００１７】
また、第１の発明においては、前記駆動手段はモータであり、前記切替え手段が、該モータの回転に連動して回転するピニオンギアと、該ピニオンギアに連動して移動可能なラックギアと、ラックギアに連結され前記複数の結像手段と同数の伝達ギアと、該伝達ギアに連結し、該伝達ギアと同数のソレノイドクラッチを有し、該複数のソレノイドクラッチが個々にオン、オフされることによって前記複数の結像手段のうち任意の１つが選択的に可動することを特徴としている。
【００１８】
また、本出願に係る第２の発明は、複数のレーザ光源と、該複数のレーザ光源から出射したレーザ光束を偏向する１つ又は複数の偏向手段と、該偏向手段により偏向されたレーザ光束を複数の像担持体上に走査線として結像する複数の結像手段を有し、該複数の結像手段を主走査方向に変位させることにより前記複数の像担持体上に結像された走査線の左右の速度差を個々に調整する走査光学装置において、前記複数の結像手段が１つの駆動手段によって、各々独立して自動的に変位されることを特徴としている。
【００１９】
また、第２の発明に係る走査光学装置は、前記駆動手段の駆動を、前記複数の結像手段のうち任意の１つに選択的に伝える切替え手段を有している。
【００２０】
また、第２の発明においては、前記駆動手段がモータであり、前記切替え手段が、該モータの回転に連動して回転するピニオンギアと、該ピニオンギアに連動して移動可能なラックギアと、ラックギアに連結され前記複数の結像手段と同数の伝達ギアと、該伝達ギアに連結し、該伝達ギアと同数のソレノイドクラッチを有し、該複数のソレノイドクラッチが個々にオン、オフされることによって前記複数の結像手段のうち任意の１つが選択的に可動することを特徴としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施例に係る走査光学装置を表す斜視図である。同図において、１はポリゴンミラー、２ａ、２ｂはトーリックレンズ、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆは折返しミラー、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは回折光学素子、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは像担持体、６ａ、６ｂはステッピングモータ、７ａ、７ｂはラックギア、８ａ、８ｂはステッピングモータ６ａ、６ｂの回転軸に取り付けられたピニオンギア、９ａ、９ｂはそれぞれ４個づつ設けられた伝達ギア、１０ａ、１０ｂははそれぞれ４個づつ設けられたソレノイドクラッチ、１１は上記構成部品が搭載されている光学箱である。尚、光学箱は説明の為に一部のみ描いている。
【００２２】
図２は本走査光学装置を横から観た図である。
【００２３】
同図において、不図示の４個のレーザ光源から発せられたレーザ光束は、ポリゴンミラー１によって偏向され、偏向光束Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄとなる。このうち、偏向光束Ｌａはトーリックレンズ２ａを通過した後、折返しミラー３ｃによって回折光学素子４ａに導光され、これを通過した後に像担持体５ａに到達し、図１の様に走査線１２ａを形成する。偏向光束Ｌｂはトーリックレンズ２ａを通過した後、折返しミラー３ａ、３ｂによって回折光学素子４ａに導光され、これを通過した後に像担持体５ｂに到達し、走査線１２ｂを形成する。同様に、偏向光束Ｌｃ、Ｌｄもトーリックレンズ２ｂ、折返しミラー３ｄ、３ｅ、３ｆと回折光学素子４ｃ、４ｄによってそれぞれ像担持体５ｃ、５ｄ上に走査線１２ｃ、１２ｄを形成する。
【００２４】
図３は、本走査光学装置が搭載されるカラー画像形成装置である。
【００２５】
同図において、１０１は本実施例の走査光学装置、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄはプロセスカートリッジであり、内部には、像担持体５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、帯電器１０３、現像器１０４等が収納されており、像担持体５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの寿命に合わせて交換可能になっている。１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄは転写ローラ、１０６は搬送ベルト、１０７は例えば紙などの記録メディア、１０８は定着器である。
【００２６】
尚、本カラー画像形成装置は、高速印字を可能にする為に４色を一度に記録メディア１０７上に印字するものである。その為、プロセスカートリッジ１０２、転写ローラ１０５はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色に対応する４セットが搭載され、走査光学装置１０１はそれに対応する４本の走査線１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを形成するようになっている。
【００２７】
ここで、本カラー画像形成装置の画像形成プロセスについて説明する。
【００２８】
像担持体５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、まず帯電器１０３によって帯電される。次に、走査光学装置１０１からの走査線１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄによって各色毎の画像信号に応じた静電潜像が像担持体５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ上に形成され、現像器１０４によって静電潜像はトナー像となる。
【００２９】
一方、記録メディア１０７は搬送ベルト１０６上を図の右から左へ搬送され、転写ローラ１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄによってブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４色のトナーが転写される。その後、記録メディア１０７は定着器１０８を通過してトナーを定着させ、装置外に排出される。
【００３０】
次に、像担持体の平行度ずれに起因する画像の傾きの調整原理について図４を用いて説明する。
【００３１】
同図は、複数の像担持体のうち、任意の１つが５に示す様に図の手前側が左側にくるように傾いた状態を示す。この時、走査光学装置１０１から出射したレーザ光束を、図の手前側が４１ａ、奥側が４１ｂに示す様にわざと傾ける。そうすることによって、手前側に形成された静電潜像４２ａと奥側に形成された静電潜像４２ｂが４３で示す様に同じ位置で記録メディア１０６上に転写され、記録メディア１０６上での画像の傾きを補正できる。
【００３２】
本実施例では、走査線を傾ける手段として、図５の様に、回折光学素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄのうち任意の１つ（図では４ａ）を矢印Ｔ方向、つまり光軸に略平行な軸回りに回転させる。そうすることによって走査線１２ａを破線６１で描いた様に回折光学素子４ａと同方向に傾けることが出来る。
【００３３】
図６は、回折光学素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを傾けた時の走査線１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの傾きをシミュレーションした結果である。同図は横軸が像高（図５の矢印Ｙ方向）、縦軸が像担持体上の走査線の高さ（図５の矢印Ｚ方向）であり、回折光学素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを５′、１０′、―５′、―１０′傾けた時の様子を示す。同図より明らかな様に、回折光学素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの回転角に比例して走査線が傾く。
【００３４】
次に、像担持体の平行度ずれに起因する片倍率の調整原理について図７を用いて説明する。
【００３５】
同図は、複数の像担持体のうち、任意の１つ（図では５ａ）が倒れた状態を示す。この状態では、左端、中央、右端のドットは像担持体５ａ上にそれぞれ７２、７３、７４の位置に打たれ、左右の走査線の長さＳ１とＳ２が異なっているが、回折光学素子４ａを矢印Ｙの方向（主走査方向）に平行移動させることで、左端、中央、右端のドットは像担持体７１上にそれぞれ７２ａ、７３ａ、７４ａの位置に移動し、左右の走査線の長さＳが等しくなり、片倍率が調整出来る。
【００３６】
図８は、回折光学素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄのＹ方向の移動量と片倍率の発生量を示すグラフで、横軸は回折光学素子の移動量、縦軸は片倍率であり、回折光学素子の移動量と片倍率が比例関係にあることが分かる。
【００３７】
次に、本実施例の回折光学素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの調整機構を図９を用いて説明する。
【００３８】
図９は回折光学素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄのうち任意の１つ（図では４ａ）を光軸方向から見た図であり、同図において、９１はウォームであり、ソレノイドクラッチ１０ａに連動して回転可能になっている。９２は緩やかな傾斜カム面９２ａを持つウォームカムギア、９３は傾き調整台であり、先端に設けられたピボット９３ａが傾き調整ばね９４によって傾斜カム面９２ａに付勢されている。９５は回折光学素子４ａが固定されている固定板、９６は固定板の一端に取り付けられて連結部材であり、傾き調整台９３と少なくとも矢印Ｔ方向に回転可能でかつ、矢印Ｙ方向に摺動可能に連結されている。９７はリードスクリュー、９８は片倍率調整バネ、９９はリードナットである。
【００３９】
ここで、図１０のように、固定板９５にはリード篏合穴９５ａが穿たれており、ここにリードスクリュー９７が嵌合されている。リードスクリュー９７は先端９７ａが太くなっており、ここが片倍率調整バネ９８によって固定板９５に付勢されている。また、リードナット９９はソレノイドクラッチ１０ｂと一体に回転可能になっており、光学箱１１には軸回りに回転可能でかつ、矢印Ｙ方向には動かないように固定され、雌ネジ部９９ａにリードスクリュー９７が係合されている。
【００４０】
尚、他の回折光学素子４ｂ、４ｃ、４ｄについても図９に示したのと基本的に同じ機構が設けられている。
【００４１】
次に、傾き調整の動作について図１、図９をもとに説明する。
【００４２】
始めに、カラー画像形成装置本体に搭載された不図示の色ずれ検知手段により、傾きを調整すべき色と、その調整量が決定され、決定された色に対応するソレノイドクラッチ１０ａがオンされる。次に、調整量に応じたステップ数だけステッピングモータ６ａが回転し、それに連動してラックギア７ａが図９の矢印Ｚ方向に移動し、全ての伝達ギア９ａが回転する。すると、ソレノイドクラッチ１０ａがオンされた箇所のみウォームスクリュー９１に駆動が伝達されて回転し、連動してウォームカムギア９２が回転する。
【００４３】
すると、ウォームカムギア９２の回転に連動し、傾斜カム面９２ａに付勢された傾き調整台９３が矢印Ｚの方向に移動し、これに連結された固定台９５の図の右端が矢印Ｚ方向に移動する。
【００４４】
一方、固定台９５の他端はリードスクリュー９７に勘合しているので、矢印Ｚ方向の移動は行われず、その代わりにリード篏合穴９５ａを中心として矢印Ｔ方向に回転を行う。そして、固定台９５に固定された回折光学素子４ａもこれに連動して矢印Ｔ方向つまり光軸に略平行な軸回りに回転をし、走査線の傾きが調整される。
【００４５】
次に、片倍率調整の動作について図１、図９を用いて説明する。
【００４６】
こちらもまず始めに、カラー画像形成装置本体に搭載された不図示の色ずれ検知手段により、片倍率を調整すべき色と、その調整量が決定され、決定された色に対応するソレノイドクラッチ１０ｂがオンされる。次に、調整量に応じたステップ数だけステッピングモータ６ｂが回転し、それに連動してラックギア７ｂが図９の矢印Ｚ方向に移動し、全ての伝達ギア９ｂが回転する。すると、ソレノイドクラッチ１０ｂがオンされた箇所のみリードナット９９に駆動が伝達されて回転し、これに係合されたリードスクリュー９７が矢印Ｙ方向に移動する。一方、固定板９５は片倍率調整バネ９８によってリードスクリュー９７の先端９７ａに付勢されているので、固定板９５もリードスクリュー９７の移動に追随して矢印Ｙ方向に移動する。そして、固定台９５に固定された回折光学素子４ａもこれに連動して矢印Ｙ方向つまり主走査方向に移動をし、片倍率が調整される。
【００４７】
本実施例の特徴は、回折光学素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを光軸に略平行な軸周りの回転による走査線傾き調整及び主走査方向の平行移動による片倍率調整を自動的に行い、かつ複数の回折光学素子を１つのステッピングモータ６ａ、６ｂで各々独立して稼動させることである。
【００４８】
これにより、高価な駆動手段を多数個使うこと無く、安価に像担持体の平行度ずれに起因する画像の傾きと片倍率を調整することが出来る。
【００４９】
尚、本実施例では、回折光学素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを全て自動調整し、画像の傾き及び片倍率を調整しているが、回折光学素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄのうちのどれか１つを固定式若しくは手動調整にして基準色とし、他の色はこれに対する相対差を合わせる様に自動調整される構成としても良い。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明した様に本発明を用いれば、画像の傾き及び片倍率を安価な構成で自動的に調整出来、像担持体相互の平行度ずれに起因する色ずれを無くすことが出来る走査光学装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る走査光学装置を説明する斜視図である。
【図２】本発明の実施例に係る走査光学装置を説明する断面図である。
【図３】本発明の実施例に係るカラー画像形成装置を説明する断面図である。
【図４】本発明の実施例の傾き調整を説明する図である。
【図５】本発明の実施例の傾き調整を説明する図である。
【図６】本発明の実施例の傾き調整を説明する図である。
【図７】本発明の実施例の片倍率調整を説明する図である。
【図８】本発明の実施例の片倍率調整を説明する図である。
【図９】本発明の実施例に係る走査光学装置の調整機構を説明する図である。
【図１０】本発明の実施例に係る走査光学装置を片倍率調整機構を説明する図である。
【図１１】従来例を説明する図である。
【図１２】像担持体の傾きに起因する画像の傾きを説明する図である。
【図１３】像担持体の倒れに起因する片倍率を説明する図である。
【符号の説明】
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ回折光学素子
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ像担持体
６ａ，６ｂステッピングモータ
７ａ、７ｂラックギア
８ａ、８ｂピニオンギア
９ａ、９ｂ伝達ギア
１０ａ、１０ｂソレノイドクラッチ
９１ウォーム
９２ウォームカムギア
９３傾き調整台
９４傾き調整ばね
９５固定台
９６連結部材
９７リードスクリュー
９８片倍率調整ばね
９９リードナット

Claims

複数のレーザ光源と、該複数のレーザ光源から出射したレーザ光束を偏向する１つ又は複数の偏向手段と、該偏向手段により偏向されたレーザ光束を複数の像担持体上に走査線として結像する複数の結像手段を有し、該複数の結像手段を光軸に略平行な軸回りに回転することにより前記複数の像担持体上に結像された走査線の傾きを個々に調整する走査光学装置において、前記複数の結像手段が１つの駆動手段によって、各々独立して自動的に回転されることを特徴とする走査光学装置。
前記駆動手段の駆動を、前記複数の結像手段のうち任意の１つに選択的に伝える切替え手段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。
前記駆動手段がモータであり、前記切替え手段が、該モータの回転に連動して回転するピニオンギアと、該ピニオンギアに連動して移動可能なラックギアと、ラックギアに連結され前記複数の結像手段と同数の伝達ギアと、該伝達ギアに連結し、該伝達ギアと同数のソレノイドクラッチを有し、該複数のソレノイドクラッチが個々にオン、オフされることによって前記複数の結像手段のうち任意の１つが選択的に可動することを特徴とする請求項２に記載の走査光学装置。
複数のレーザ光源と、該複数のレーザ光源から出射したレーザ光束を偏向する１つ又は複数の偏向手段と、該偏向手段により偏向されたレーザ光束を複数の像担持体上に走査線として結像する複数の結像手段を有し、該複数の結像手段を主走査方向に変位させることにより前記複数の像担持体上に結像された走査線の左右の速度差を個々に調整する走査光学装置において、前記複数の結像手段が１つの駆動手段によって、各々独立して自動的に変位されることを特徴とする走査光学装置。
前記駆動手段の駆動を、前記複数の結像手段のうち任意の１つに選択的に伝える切替え手段を有することを特徴とする、請求項５に記載の走査光学装置。
前記駆動手段がモータであり、前記切替え手段が、該モータの回転に連動して回転するピニオンギアと、該ピニオンギアに連動して移動可能なラックギアと、ラックギアに連結され前記複数の結像手段と同数の伝達ギアと、該伝達ギアに連結し、該伝達ギアと同数のソレノイドクラッチを有し、該複数のソレノイドクラッチが個々にオン、オフされることによって前記複数の結像手段のうち任意の１つが選択的に可動することを特徴とする請求項５に記載の走査光学装置。