JP2005074661A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 位置合わせ精度の良好なものにするとともに、位置合わせに係る部材のコストを抑え、しかも装置の生産性を向上させる。
【解決手段】 感光体中心軸１５０の両側には軸受１５１が設けられており、感光体中心軸１５０の一方の軸受１５１は副走査方向に移動可能となっており、他方の軸受１５１は固定されており、また、一方の軸受１５１は一方の側から付勢スプリング１５３によって付勢されており、他方の側から調整ネジ１５２によって移動を規制することによって感光体の位置が決められる。走査傾き調整は、実際に画像を出力し、傾き量を測定し、必要な量だけ調整ネジ１５２を回転させることによって行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の像担持体の被走査面上に複数の略同一単一光路ユニットで光ビームを照射して潜像を書き込み、トナー画像を形成する画像形成装置に関する。

複数の像担持体の被走査面上に光ビームを照射して潜像を書き込む光走査装置を搭載したカラー画像形成装置として、カラー複写機，プリンタ，ファクシミリ，プロッタ等がある。

このようなカラー画像形成装置の構成としては、大別すると２つのタイプが存在する。

１つは、複数の光源から出射される光ビームを、並設された複数の像担持体（例えば、感光体ドラム）に照射して潜像の書き込みを行い、各像担持体上に形成された潜像を異なる色の現像剤（例えば、イエロー，マゼンタ，シアン，ブラックのトナー）でそれぞれ現像して可視像化した後、転写搬送ベルト等に担持された記録用紙等の転写材を各像担持体の転写部に順次搬送し、各像担持体上に形成された各色の可視像を転写材に重ね合わせて転写した後、転写材上に転写された画像を定着して多色画像を得る、というタイプである。

もう１つは、複数の光源から出射される光ビームを、並設された複数の像担持体（例えば、感光体ドラム）に照射して潜像の書き込みを行い、各像担持体上に形成された潜像を異なる色の現像剤（例えば、イエロー，マゼンタ，シアン，ブラックのトナー）でそれぞれ現像して可視像化した後、１次転写手段により各色の可視化像を重ね合わせ、さらに２次転写手段にて転写材（たとえば、記録用紙）に転写した後、定着手段によって、定着して多色画像を得る、というタイプである。

図２はカラー画像形成装置の内部構成を示す断面図である。図２に示す構成のカラー画像形成装置は、前者のタイプの一例であり、複数の像担持体として、複数のドラム状の光導電性感光体（以下、感光体ドラムと称する）１，２，３，４を並置したフルカラー画像形成装置である。この４つの感光体ドラム１，２，３，４は、例えば図に対して右から順に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色に対応した画像を形成するものである（なお、色の順はこの限りではなく任意に設定することができる）。その４つの感光体ドラム１，２，３，４の各々の周囲には、電子写真プロセスにより画像形成を行うための帯電部（帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電チャージャ等）６，７，８，９と、光書込装置５からの光ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の露光部と、現像部（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの各色の現像装置）１０，１１，１２，１３と、転写搬送ベルト２２ａおよびその裏面に配置された転写手段（転写ローラ、転写ブラシ等）１４，１５，１６，１７を備えた転写搬送装置２２と、クリーニング部（クリーニングブレード、クリーニングブラシ等）１８，１９，２０，２１などが配設されており、それぞれの感光体ドラム１，２，３，４に各色の画像形成を行うことが可能となっている。

光走査ユニットである光書込装置５は、４つの感光体ドラム１，２，３，４が並設された作像部の斜め上方に配置されている。

図３は画像形成装置内の光書込装置の上面図である。図４は画像形成装置内の光書込装置の断面図である。尚、図４は図３のＡ−Ａ’線部分の断面構成を示している。

光書込装置５は、図３，図４に示す構成例のように、４つの光源ユニット５２，５３，５４，５５と、各光源ユニットからの光ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を対称な２方向に振り分けて偏向走査する光偏向器６２と、この光偏向器６２を中心にして前記２方向に対称に配置され、光偏向器６２により偏向走査される複数の光ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４をそれぞれ対応する像担持体の被走査面上に導き結像する光学系（結像用レンズ６３，６４，６９，７０，７１，７２、光路折り返し用のミラー６５，６６，６７，６８，７３，７４，７５，７６，７７，７８，７９，８０等の光学部材からなる）を備えており、これらの構成部材は１つのハウジング５０内に収納されている。

より具体的には、ハウジング５０は、光偏向器６２や光学系が配設される基盤５０Ａと、基盤５０Ａの周囲を囲む枠状の側壁５０Ｂとを有すると共に、基盤５０Ａが側壁５０Ｂの略中央部に設けられてハウジング５０を上下に仕切る構造であり、４つの光源ユニット５２，５３，５４，５５はハウジング５０の側壁５０Ｂに配置され、光偏向器６２はハウジング５０の基盤５０Ａの略中央部に配置され、光学系を構成する光学部材（結像用レンズ６３，６４，６９，７０，７１，７２、光路折り返し用のミラー６５，６６，６７，６８，７３，７４，７５，７６，７７，７８，７９，８０等）は基盤５０Ａの両面（上面側と下面側）に分けて配設されている。また、ハウジング５０の上部と下部にはカバー８７，８８が設けられており、下部側のカバー８７には光ビームを通過する開口が設けられ、その開口には防塵ガラス８３，８４，８５，８６が取り付けられている。

この光書込装置５では、図示しない原稿読取装置（スキャナー）あるいは画像データ出力装置（パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、ファクシミリの受信部等）から入力される色分解された画像データを光源駆動用の信号に変換し、それに従い各光源ユニット５２，５３，５４，５５内の光源（半導体レーザ（ＬＤ））を駆動して光ビームを出射する。各光源ユニット５２，５３，５４，５５から出射された光ビームは、面倒れ補正用のシリンドリカルレンズ５６，５７，５８，５９を通り、直接あるいはミラー６０，６１を介して光偏向器６２に至り、ポリゴンモータ６２ｃで等速回転されている２段のポリゴンミラー６２ａ，６２ｂで対称な２方向に偏向走査される。なお、図４に示す構成ではポリゴンミラーはＬ２，Ｌ３の光ビーム用と、Ｌ１，Ｌ４の光ビーム用の上下２段に分けた構成となっているが、１つの厚めのポリゴンミラーで４つの光ビームを偏向走査する構成としてもよい。

光偏向器６２のポリゴンミラー６２ａ，６２ｂで２ビームずつ２方向に偏向走査された光ビームは、例えば上下２層構成の走査線の位置を主走査対応方向に補正するパワーを持ったｆθレンズからなる第１の結像用レンズ６３，６４をそれぞれ通過し、第１折り返しミラー６５，６６，６７，６８により折り返されて基盤５０Ａの開口部を通過した後、例えば走査線の位置を副走査対応方向に補正するパワーを持った、長尺トロイダルレンズ（ＷＴＬ）からなる第２の結像用レンズ６９，７０，７１，７２を通過し、第２折り返しミラー７３，７５，７７，７９、第３折り返しミラー７４，７６，７８，８０、防塵ガラス８３，８４，８５，８６を介して各色用の像担持体被走査面上に照射され静電潜像を書き込む。

なお、上記の光書込装置５において、４つの光源ユニット５２，５３，５４，５５は、光源である半導体レーザ（ＬＤ）とその半導体レーザの出射光束をコリメートするコリメートレンズから構成され、これらがホルダーに一体に組み込まれた構成であるが、白黒画像形成時に多用されるブラック用の光源ユニット（例えば符号５４の光源ユニット）は、高速書込を可能とするために、２つ以上の光源（ＬＤ）とコリメートレンズの組を備えたマルチビーム構成としてもよい。また、マルチビーム構成とした場合には、ハウジング５０の側壁５０Ｂに対して光源ユニットを光軸中心に回転可能に構成すれば、副走査方向のビームピッチを調整することができ、白黒画像形成時に画素密度（例えば６００ｄｐｉ，１２００ｄｐｉ等）を切り替えることが可能となる。

さらに、各光ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の光路には、主走査方向の走査開始位置の光束を取り出すための図示しない同期検知用ミラーが設けられており、同期検知用ミラーで反射された光束は、図示しない同期検知器で受光されて走査開始の同期信号が出力される。

なお、光偏向器６２によって偏向走査される光ビームの走査方向が主走査対応方向であり、これは各感光体ドラム１〜４の軸方向である。また、この主走査対応方向に直交する方向が副走査対応方向である。
特開２００１−１４２０１２号公報 特開２００１−１０８９２２号公報

カラー画像形成装置に搭載される光走査装置としては、以下のような、相対的位置関連特性を良好な状態とすることが望まれる。
Ａ．副走査対応方向のレジストずれ（図５（ａ））
Ｂ．副走査対応方向の走査線傾き（図５（ｂ））
Ｃ．副走査対応方向の走査線曲がり（図５（ｃ））
Ｄ．主走査対応方向のレジストずれ（図５（ｄ））
Ｅ．主走査対応方向の倍率ずれ（図５（ｅ））
Ｆ．主走査対応方向の走査速度均一性（図５（ｆ））
図５（ａ）に示す副走査対応方向レジストずれは、理想的な走査線に対し、副走査対応方向に平行にずれる現象であり、光学素子自身の副走査対応方向性能、各光学素子の幾何学的配置精度、および熱膨張によるそれぞれの変化に起因する。

図５（ｂ）に示す副走査対応方向の走査線傾きは、理想的な走査線に対し、副走査対応方向に傾斜する現象であり、光学素子自身の副走査対応方向性能、各光学素子の幾何学的配置精度に起因する。

図５（ｃ）に示す副走査対応方向の走査線曲がりは、理想的な走査線に対し、副走査対応方向に湾曲する現象であり、光学素子自身の副走査対応方向性能、各光学素子の幾何学的形状精度、変形に起因する。

図５（ｄ）に示す主走査対応方向のレジストずれは、走査ごとに画像の書き出し位置がずれる現象であり、ポリゴンミラーＮ面の面傾斜が各々異なること、画像形成のモードで光量が異なること、マルチビーム走査（１回の走査で、Ｎ個のＬＤ使用によって副走査対応方向にＮ本の走査線を形成する方法）においてＬＤ波長が微妙に異なる等により発生する。

図５（ｅ）に示す主走査対応方向の倍率ずれは、主走査対応方向の走査線長さが理想的な長さと異なる現象であり、光学素子自身の副走査対応方向性能、各光学素子の幾何学的配置精度、および熱膨張によるそれぞれの変化に起因する。また、マルチビーム走査（１回の走査で、Ｎ個のＬＤ使用によって副走査対応方向にＮ本の走査線を形成する方法）においてＬＤ波長が微妙に異なる等により発生する。

図５（ｆ）に示す主走査対応方向の走査速度均一性は、主走査対応方向の走査速度が微視的に異なるために、理想的な主走査対応位置に、光ビーム書込ができない現象であり、光学素子自身の主走査対応方向性能、各光学素子の幾何学的配置精度、および熱膨張によるそれぞれの変化に起因する。

Ａ〜Ｆに示す相対的位置関連特性を良好なものにするために、従来、多くの技術が提案されている。特に、Ｂに対しては、折り返しミラーを、主走査対応方向と直角、かつ反射面と直角な軸まわりに偏心させる走査線傾き調整機構や、走査線の位置を副走査対応方向に補正するパワーを持った光学素子を、主走査対応方向と直角、かつ反射面と直角な軸まわりに偏心させる走査線傾き調整機構によって、光走査装置内の傾き調整や、本体との平行度調整を行うものが提案されている。

図６は走査線傾き調整機構の一例を示す説明図であり、図６（ａ）は第２の結像用レンズの移動方向を示し、図６（ｂ）は第２の結像用レンズの一方の端部の構成を示し、図６（ｃ）は第２の結像用レンズの他方の端部の構成を示すものであり、１００は送りネジ、１０１は板バネを示す。走査線傾き調整機構は送りネジ１００、板バネ１０１等により構成されており、板バネ１０１は、走査線の位置を副走査対応方向に補正するパワーを持った、長尺トロイダルレンズ（ＷＴＬ）からなる第２の結像用レンズ６９，７０，７１，７２をハウジング側に常時付勢するものであり、送りネジ１００は、第２の結像用レンズ６９，７０，７１，７２は一端部側（図中調整側）に配置され、第２の結像用レンズ６９，７０，７１，７２の一端部側を板バネ１０１の付勢に抗する方向に押圧しかつ位置決めをするものである。ここで、第２の結像用レンズ６９，７０，７１，７２は他端部側（図中固定側）を支点として一端部が図６（ａ）の矢印方向に揺動可能に設けられており、送りネジ１００によって、主走査対応方向と直角、かつ副走査対応方向と直角な軸まわりに偏心させるように構成されている。

図７は走査線傾き調整機構におけるずれ量を示すものであり、測定装置により測定したずれ量をプロットしたものが図７中破線である。送りネジ１００を回転させることにより、第２の結像用レンズ６９，７０，７１，７２を、主走査対応方向と直角、かつ副走査対応方向と直角な軸まわりに偏心させ、理想的な状態に近い状態とした結果が、図７中実線の状態である。

さらに、Ｆに対しては、画周波数を走査内に変更して、調整するもの等が提案されている。しかし、微視的に連続的な変化を持たせることが困難であるため、主走査対応方向のドットピッチムラによるすじ画像等の不具合が発生する場合がある。そこで、従来としては、走査速度均一性調整機構を、例えば、各光路の第３折り返しミラー７４，７６，７８，８０に配置している。

図８は走査速度均一性調整機構を示す説明図であり、図８（ａ）は第３折り返しミラーの移動方向を示し、図８（ｂ）は第３折り返しミラーの一方の端部の構成を示し、図８（ｃ）は第３折り返しミラーの他方の端部の構成を示すものであり、送りネジ１０２、板バネ１０３等により構成されている。１０２は送りネジ、１０３は板バネを示す。走査速度均一性調整機構は、板バネ１０３は、第３折り返しミラー７４，７６，７８，８０をハウジング５０側に常時付勢するものであり、送りネジ１０２は、第３折り返しミラー７４，７６，７８，８０の一端部側（図中調整側）に配置され、第３折り返しミラー７４，７６，７８，８０の一端部側を板バネ１０３の付勢に抗する方向に押圧しかつ位置決めをするものである。ここで、第３折り返しミラー７４，７６，７８，８０は他端部側（図中固定側）を支点として一端部が図８（ａ）の矢印方向に揺動可能に設けられており、送りネジ１０２によって、第３折り返しミラー７４，７６，７８，８０を、主走査対応方向と直角、かつ反射面と直角な軸まわりに偏心させることができる構成となっている。これによって、各色の走査速度均一性を理想的な状態に近く、調整することが可能になる。

実際に走査速度均一性を調整する際には、図示しない位置情報測定手段を光書込装置５の下方、感光体ドラム１〜４近傍に位置させ、理想的な位置からのずれ量を測定する。そのずれ量をプロットしたのが、図９中破線で示した状態である。そして、送りネジ１０２を回転させることにより、第３折り返しミラー７４，７６，７８，８０を、主走査対応方向と直角、かつ反射面と直角な軸まわりに偏心させ、理想的な状態に近い状態とした結果が、図９中実線で示した状態である。

ところで、この走査速度均一性を調整した状態においては、走査線傾きに理想状態に対してずれが生じている場合が多い。これは、各構成部品の光学的特性や、位置精度がばらつきを持ち、理想的な状態からのずれをもつためである。したがって、走査線傾き調整機構によって、走査線傾きを理想状態に近づける調整が必要となる場合がある。

しかしながら、装置本体に、光書込装置５や感光体ドラム１〜４およびその周辺のユニットを搭載した後に、本体側部品精度ばらつき等により、走査線傾きの再調整が必要となる場合が多い。この際、上記のように光書込装置５の内部に設けた走査線傾き調整機構を用いて調整を実施するためには、光書込装置５の内部にアクセスする手段、もしくはその調整機構をアクチュエータ等で形成する必要が生じるためにコストアップにつながる。また、光書込装置５で走査線傾き調整を実施し、さらに本体においても同様な調整を実施する必要があるため、生産性を低下させている。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、位置合わせ精度の良好なものにするとともに、位置合わせに係る部材のコストを抑え、しかも装置の生産性を向上させることを実現した画像形成装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、感光体と、この感光体に照射するレーザ光の出射光路を１つもしくは複数有する光走査ユニットとを有する画像形成装置において、前記光走査ユニットに、少なくとも１つの折り返しミラーと、この折り返しミラーを、主走査対応方向に対して直角でかつ、反射面と直角な軸まわりに偏心させる走査速度均一性調整機構とを設け、装置本体側に走査線傾きを調整する走査線傾き調整機構を設け、前記光走査ユニットにおいて走査速度均一性調整を行い、装置本体で走査線傾き調整を行うことを特徴とする。

また本発明は、前記走査線傾き調整機構を、前記感光体の中心軸を傾けるものとしたことを特徴とする。

前述したように構成した本発明によれば、光走査ユニットにおいては必要最小限の調整のみを行えばよく、光走査ユニットの調整、本体側の各種調整等を含むトータルの調整時間を短縮することが可能となり、生産性を向上させることができる。また、調整に係る部品も最小限の構成で可能であるため、コストを抑えた製品を提供できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

なお、図２〜４に示した部材と同一の部材または同一機能の部材については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

図１は本発明の画像形成装置の実施形態における走査線傾き調整機構の要部を示す説明図であり、１５０は感光体ドラム１〜４の感光体中心軸、１５１は感光体中心軸１５０の軸受、１５２は調整ネジ、１５３は付勢スプリング、１５４は軸受１５１を支持する面板を示す。

本実施形態における画像形成装置は、図８に示す従来の走査線傾き調整機構の代わりに、図１に示す走査線傾き調整機構を設けたものであり、その他の構成は図６に示す走査速度均一性調整機構を含めて、図２〜４に示す従来技術と同じである。

感光体中心軸１５０の両側には軸受１５１が設けられており、軸受１５１は装置本体前側の面板１５４によって支持されている。ここで、一方の軸受１５１は副走査方向に移動可能となっており、他方の軸受１５１は固定されている。また、一方の軸受１５１は一方の側から付勢スプリング１５３によって付勢されており、他方の側から調整ネジ１５２によって移動を規制することによって感光体ドラム１〜４の位置が決められる。

調整ネジ１５２を回転させると調整ネジ１５２の先端が突出または引き込み、感光体中心軸１５０が他方の軸受１５１の位置を中心として回動し、転写搬送ベルト２２ａ上における感光体中心軸１５０の傾きを変更することが可能となり、結果として走査傾きを調整することが可能となる。走査傾き調整は、実際に画像を出力し、傾き量を測定し、必要な量だけ調整ネジ１５２を回転させることによって行われる。

以上、説明したように本実施形態によれば、感光体ドラム１〜４側に設けた調整機構によって走査線傾きを調整できるために、走査速度均一性の調整によって生じた走査線傾きの調整を確実に行うことが可能になり、良好な画像形成装置を提供することができる。さらにこの両者の特性は、経時で大きく変化することがないため、経時での調整が不要であり、したがって調整機構としてアクチュエータ等を用いる必要がないので、その分コストダウンが図れる。

なお、本発明の実施の形態は上述したものに限るものではなく、例えば、上述した実施形態においては、従来の技術で説明した２タイプの画像形成装置の前者のタイプを例として説明したが、後者のタイプであっても良く、ドラム型の感光体を採用した画像形成装置であれば本発明を適用することが可能である。

本発明のカラー画像形成装置の実施形態における走査線傾き調整機構の要部を示す説明図 カラー画像形成装置の内部構成を示す断面図 カラー画像形成装置内の光書込装置の上面図 カラー画像形成装置内の光書込装置の断面図 カラー画像形成装置に搭載される光走査装置における相対的位置関連特性の説明図 走査線傾き調整機構を示す説明図 走査線傾き調整機構におけるずれ量を示す図 走査速度均一性調整機構を示す説明図 走査速度均一性調整機構におけるずれ量を示す図

符号の説明

１５０ 感光体中心軸
１５１ 軸受
１５２ 調整ネジ
１５３ 付勢スプリング
１５４ 面板

Claims (2)

1. 感光体と、この感光体に照射するレーザ光の出射光路を１つもしくは複数有する光走査ユニットとを有する画像形成装置において、前記光走査ユニットに、少なくとも１つの折り返しミラーと、この折り返しミラーを、主走査対応方向に対して直角でかつ、反射面と直角な軸まわりに偏心させる走査速度均一性調整機構とを設け、装置本体側に走査線傾きを調整する走査線傾き調整機構を設け、前記光走査ユニットにおいて走査速度均一性調整を行い、装置本体で走査線傾き調整を行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記走査線傾き調整機構を、前記感光体の中心軸を傾けるものとしたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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