JP2005134623A - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 走査線曲がり・傾き補正機構を備える場合でも長尺レンズの位置決めを高精度に行うことができ、光学特性への影響を低減させる。
【解決手段】 ブラケット２１に取り付けた長尺レンズ５を、その長手方向の中央部を図示しない光学ハウジングに直接当接させ、ブラケット両端の板バネ３２，３３により長尺レンズ５をブラケット２１を介して光学ハウジングに装着する。走査線の曲がり調整は調整ネジ２５により、また傾き調整は駆動モータ２６によりアジャスタ２８を移動させて行う。
【選択図】 図４

Description

本発明は、デジタル複写機やレーザプリンタ等の書込系に用いられる光走査装置とそれを搭載する画像形成装置に関する。

特開平１１−２８７９６６号公報 特開２００１−１００１３号公報 特開２００２−１８２１４５号公報

レーザービームプリンタ、デジタル複写機、レーザーファクシミリなどの画像形成装置は、感光体上に潜像を書き込むための光走査装置を備えている。この光走査装置では、光源からの光ビームを回転するポリゴンミラーにより偏向して感光体を走査している。通常、上記光ビームの光路中には、ポリゴンミラーにより偏向された光ビームを感光体面上に結像させるためのレンズやミラー等の光学素子が配置されている。

このような光走査装置では、光学素子の像面湾曲特性、光学ハウジングのねじれ、ポリゴンモータの発熱による熱変形、本体内での別ユニットを熱源とする熱変形、感光体の取り付け時のねじれ等によって、レーザ走査線に曲がりや傾きが発生するといった課題がある。走査線曲がり・傾きが発生することによって、カラー画像形成装置では、３ないし４本の走査線が重ならないために色ずれの原因となる。

この課題を解決する技術として、上記特許文献１に記載されたものがある。これによると、光学ハウジング内に、走査方向に沿って長く形成された板状のガラスを配置する。このガラスを断面内で傾けて光学ハウジングに配置したり、ガラスの厚みを変えたりすることによって、走査線曲がりを調整するようにしている。

しかし、この従来技術では、走査線曲がりの湾曲量を変化させることができるものの、走査線傾きは調整することができない。そのため、それぞれの光路における走査線曲がり量が調整できたとしても、走査線傾きは調整することができず、結果として色ムラ、色ズレといった画像品質の劣化を招いてしまう。

また、上記特許文献２には、光学ハウジング内の折り返しミラーを光軸方向に対して垂直な方向に傾けることによって、走査線傾きを調整することが記載されている。

しかし、この従来技術では、走査線傾きは補正できるものの、傾き調整を行うことによって、走査線曲がりが変化してしまう。そのため、調整後にさらに再調整が必要となり、補正値の収束性が悪い。また、走査線曲がり・傾き補正後に、各像高間の倍率が変化してしまう（折返しミラーを回転することによって、各像高での光路長が変化する）。

そこで、上記特許文献３には、各レーザビームに対応するそれぞれの長尺レンズに走査線曲がり・傾き調整機構を備え、それぞれの調整が独立に行えるようにするものが提案されている。このため、前述のような不具合がないものの、調整機構自身が大掛かりであり、光学ハウジング内での配置が困難であるとともに、コストも非常にかかってしまうという問題がある。さらに、長尺レンズがホルダを介して間接的に光学ハウジングに支持されるため、長尺レンズの位置に各部品の誤差が上積みされるので光学特性に影響を及ぼすという問題があった。

本発明は、従来の光走査装置における上述の問題を解決し、走査線曲がり・傾き補正機構を備える場合でも長尺レンズの位置決めを高精度に行うことができ、光学特性への影響を低減させることのできる光走査装置を簡単な構成で低コストに提供することを課題とする。

前記の課題は、本発明により、光源から出射された光束を偏向手段により偏向させ、光学素子を介して被走査面上に結像させる光走査装置において、前記光学素子として、走査線の位置を副走査方向に補正する機能をもった光学素子を有し、該補正機能をもった光学素子における走査線の曲がり調整機構及び傾き調整機構を備えるとともに、該補正機能をもった光学素子を当該光走査装置の筐体に直接当接させて配置したことにより解決される。

また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記走査線の曲がり調整機構及び（又は）傾き調整機構は、当該光走査装置を画像形成装置に搭載した状態で調整可能に構成されていることを提案する。

また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記走査線の曲がり調整を行うための駆動手段及び（又は）前記走査線の傾き調整を行うための駆動手段を有することを提案する。

また、前記の課題は、本発明により、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光走査装置を備える画像形成装置により解決される。
また、前記の課題を解決するため、本発明は、複数個の感光体を備え、前記光走査装置は光源から出射した光束を前記各感光体面に導く複数の光路を有し、基準となる１個の感光体への光路に配置された前記補正機能をもった光学素子における前記走査線の曲がり調整機構及び傾き調整機構を省略したことを提案する。

また、前記の課題を解決するため、本発明は、複数個の感光体を備え、前記光走査装置は光源から出射した光束を前記各感光体面に導く複数の光路を有し、各光路における前記補正機能をもった光学素子の下流側に配置されたミラーの数が偶数個の光路と奇数個の光路とで、前記補正機能をもった光学素子における前記走査線の曲がりの調整方向が逆向きとなるように前記補正機能をもった光学素子を配置することを提案する。

本発明の光走査装置および画像形成装置によれば、走査線の曲がり調整と傾き調整の収束性を向上させることができる。また、補正機能をもった光学素子の配置精度を向上させて光学特性の劣化を防ぐことができる。

請求項２の構成により、画像形成装置で出力した画像を見て走査線の曲がり調整及び（又は）傾き調整を行えるため、精度の高い調整を行うことができ、良好な画像品質を得ることができる。

請求項３の構成により、駆動手段を用いて走査線の曲がり調整及び（又は）傾き調整を行えるため、調整が容易で調整時間も短縮できる。また、自動調整への展開が可能である。

請求項５の構成により、基準光路の補正機能をもった光学素子における走査線の曲がり調整機構及び傾き調整機構を省略することによって、その光路分の調整時間を短縮でき、また、コストを低減させることもできる。

請求項６の構成により、複数個の感光体上に投影される走査線の曲がり方向が同じになり、各色光路における感光体上での走査線曲がり量の偏差を少なくすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る光走査装置の一例を備えた画像形成装置の概略を示す断面構成図である。また、図２は、その光走査装置付近を詳しく示す拡大図である。
図２に示すように、光走査装置１５は、２段のポリゴンミラー１ａ，１ｂ、防音ガラス２ａ，２ｂ、ｆθレンズ３ａ，３ｂ、第１〜第３ミラー群４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ、長尺レンズ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ、防塵ガラス８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ等を備えており、これらが光学ハウジング１３内に配設されている。

ポリゴンミラー１は、正多角形の側面に反射ミラーを有しており、図示しないポリゴンモータにより高速回転され、図示しない光源からのレーザ光を偏向・走査する。防音ガラス２は、ポリゴンモータが発生する音を防音するものである。ｆθレンズ３は、ポリゴンミラー１によるビーム走査の等角度運動を等速直線運動へと変える光学素子である。上記第１〜第３ミラー群４〜７は、光走査装置１５の上方に配置された各感光体９へとレーザ光を導く光学素子である。長尺レンズ５はポリゴンミラーの面倒れを補正するもので、走査線の位置を副走査方向に補正する機能をもっている。防塵ガラス８は、光学ハウジング１３内への塵などの落下を防止するものである。

光学ハウジング１３は、側壁１３ａ，光学素子配置面１３ｂ，ハウジングを密閉するための上段蓋１１及び下段蓋１２，ポリゴンミラー部分の蓋１０で構成されている。なお、図２において、各感光体への光路を１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの符号を付して表している。

上記長尺レンズ５（５ａ〜５ｄ）は、図２において図面に垂直な方向を長手方向とするレンズで、光学ハウジング１３の光学素子配置面１３ｂに直接当接するように、後述するブラケット２１を介して位置決め支持されている。すなわち、図３（ａ）に示すように、光学素子配置面１３ｂに設けられた受け部１６に、長尺レンズ５の長手方向中央に設けられた基準ピン２９部分のみが嵌合されている。受け部１６の台座部には、図３（ｂ）に示すように、長尺レンズ５の長手方向と直交する方向に延設された突出部１７が設けられており、その突出部１７の曲線状上面に長尺レンズ５が載置されてレンズの高さ方向（副走査方向）への位置決めが行われるとともに、長尺レンズ５をシーソーの支点のように支持し、ブラケット２１（図４参照）の両端部に取り付けられた板バネ３２，３３によって、ブラケット２１が長尺レンズ５を光学素子配置面１３ｂに押し付けるようにして、長尺レンズ５を光学素子配置面１３ｂに保持させる。なお、上記の受け部１６及び突出部１７は、４色の各ステーションにおける長尺レンズ５に対応して設けられるもので、図２に示されている各長尺レンズ５ａ〜５ｄに対応する位置で光学素子配置面１３ｂに設けられている。また、図３では長尺レンズ５を上側に、光学素子配置面１３ｂを下側にして図示しているが、図２に示されるように外側の長尺レンズ５ａ及び５ｄは光学素子配置面１３ｂの下面に配置されており、その場合は各部材の位置関係は図３を逆さにした状態となる。

図４は、本例の光走査装置１５が備える走査線曲がり・傾き調整機構の構成を示す斜視図である。図５は、反対側からの斜視図である。
図４，５にしめすように、長尺レンズ５は板バネ２２〜２４を介してブラケット２１に取り付けられている。ブラケット２１は長尺レンズ５よりも剛性が強い材質で作られている。このブラケット２１には長手方向に距離を置いて２個の長尺レンズ受け面２１ａ（図６）が設けられており、その受け面２１ａの先端（図６における下面）に長尺レンズ５を当接させて板バネ２２〜２４で長尺レンズ５をブラケット２１に保持している。長尺レンズ５は、その両端部付近で一方の面側を上記受け面２１ａに当接され（規制され）、レンズの長手方向中央部を板バネ２２によって受け面２１ａとは反対側から押圧され、図７（ｂ）に模式的に示すように強制的に撓ませた状態でブラッケト２１に保持されている。なお、図７（ａ）は、ブラッケト２１に保持した長尺レンズ５の正面図である。

図４に示すように、ブラッケト２１には走査線曲がり調整ネジ２５が設けられており、図７の状態を初期状態として、上記調整ネジ２５を打ち込んでいく（締めていく）ことによって、長尺レンズ５は徐々に初期状態と反対側へ撓んでいく（図８参照）ように構成されている。この長尺レンズ５の撓み量に応じて、走査線曲がりが調整される。走査線曲がり調整は、光走査装置１５を画像形成装置に搭載した状態で行うことが可能である。

このほか、ブラッケト２１には、走査線傾きを自動調整（ここでは手動調整に対して駆動手段を用いての調整）するための駆動モータ２６、駆動モータホルダー２７、アジャスタ２８、光学ハウジングの受け部２９（図８）、長尺レンズを固定する板バネ３０〜３３が装着されている。ホルダー２７はハウジング１３に取り付けられる。

走査線傾き調整は、長尺レンズ５の長手方向の中央（図３の凸部１６）を支点として、ブラケット２１の端部をアジャスタ２８で押すように設けられた駆動モータ２６（ステッピングモータ）によって行う。このステッピングモータ２６を駆動することによって、アジャスタ２８が図４の矢印Ｋの方向へと移動する。ブラケット２１端部付近の板バネ３０，３１は、ブラケットと長尺レンズ５を、走査面に対して垂直方向へ規制するためのものであるが、この板バネのバネ強度は、ステッピングモータ側の板バネの方がもう一方よりも強いバネであることが重要である。このステッピングモータの動きに連動して（アジャスタ２８の移動によって）ブラケット２１が傾き、走査線傾きが調整できる。

図９は、走査線傾き調整を、手動調整で行うように構成した別例を示す部分斜視図である。
この図に示す例では、ブラケット２１の一端部付近に位置して、ネジ付き軸３４が支持部材３５により回動可能に支持されている。このネジ付き軸３４を手動で回転させることにより図の上下方向に移動させ、ブラケット２１の一端部を上下させることにより傾かせ、走査線傾きを調整する。

また、図１０は、走査線曲がり調整を自動で（ここでは手動に対して駆動手段での調整）行えるように構成した別例を示す部分斜視図である。
この図に示す例では、ブラケット２１の上にステッピングモータ３６を装着し、このステッピングモータ３６によって走査線曲がり調整ネジ２５（図３参照）の打ち込み量を変更できるように構成する。これにより、走査線曲がり調整を駆動手段により行えるようになっている。光走査装置における光学特性は経時劣化が避けられないが、本例では光学特性が変化した場合でも走査線曲がり調整を容易に行うことができ、調整時間を短縮することができる。

走査線曲がり調整及び（又は）走査線傾き調整を駆動手段を用いて調整できる構成であれば、走査線曲がり量及び（又は）走査線傾き量を検出してそれを自動的に補正するような自動調整への展開も可能となる。

上記のような走査線曲がり・傾き調整機構を備える本例の光走査装置１５においては、走査線の曲がりと傾きの調整をそれぞれ独立して実施できるので、調整の収束性が向上する。また、長尺レンズ５を直接光学ハウジング（光学素子配置面１３ｂの凸部１６）に当接させて配置していることによって、長尺レンズがホルダ・ブラケット等を介して間接的に光学ハウジングに保持されている従来技術と比べて部品の寸法誤差の上積みがなく、長尺レンズ５の高精度な位置決めが可能である。よって、走査線曲がり・傾き調整機構を備える場合でも光学特性への悪影響を低減させることができる（走査線曲がり・傾き調整機構を備えたことによる光学特性の劣化を防ぐことができる）。

また、走査線曲がり調整及び（又は）走査線傾き調整を画像形成装置に搭載した状態で（画像形成装置に搭載した後で）実施できるため、出力画像を確認して高精度な調整を行うことが可能となる。

さらに、駆動手段により走査線曲がり調整及び（又は）走査線傾き調整を可能に構成すれば、調整時間を短縮でき、容易に調整を行うことができる。また、自動調整（走査線曲がり・傾きを検出してそれを自動的に補正するような調整）への展開も可能である。

なお、本実施の形態では、長尺レンズ５を光学素子配置面１３ｂ（の凸部１６）に当接させて配置しているが、長尺レンズ５は光走査装置のハウジングそのもの、あるいは光学素子配置面１３ｂのようなハウジングと一体的に形成された部材、さらには、ハウジングに強固に固定された強度部材などに直接当接させて配置すればよいものとし、これらを含むものとしてハウジング（筐体）と表現する。

次に、図１の画像形成装置について説明する。
この図に示すフルカラープリンタ５０は、いわゆる４連タンデム方式の画像形成装置であり、４つ（４色分）の作像ユニットを転写ベルト５１に対向させて並べ、各感光体９上のトナー像を転写ベルト５１上に重ね転写し、給紙部５２から給送した記録材上に転写するものであり、短時間でフルカラー画像が得られる。

転写ベルト５１は矢印Ａ方向に回動される。その転写ベルト５１の下部に感光体ドラム９を中心とする４つ（４色分）の作像ユニットを並設している。各色作像ユニットの構成は同一であり、使用するトナーの色が異なるのみである。本例では、各色作像ユニットにおいてシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色トナーを用いて画像が形成される。その作像ユニットの下方には光走査装置１５が配設されている。給紙部５２から給送された記録材は、レジストローラ５３により転写ベルト５１上のトナー像とのタイミングを取って送出され、転写手段である転写ローラ５４の作用により、転写ベルト５１上のトナー像が記録材に転写される。記録材上のトナー像は定着装置５５により定着され、排出ローラ５６により記録材は排紙トレイ５７に排出されてスタックされる。

このフルカラープリンタ５０の光走査装置１５においては、各色光路の長尺レンズ５（５ａ〜５ｄ）の全てに対して上述の走査線曲がり・傾き調整機構を設けて走査線の曲がり及び傾きを調整可能に設けてもよいが、どれか１色の光路を基準光路として、その基準光路以外の光路の長尺レンズ５に対して走査線曲がり・傾き調整機構を設け、基準光路に対する走査線の曲がり及び傾きを調整するように構成できる。この場合でも、基準色に対する相対的な色ズレはゼロに近づけることができ、全ての光路に調整機構を設けるよりもコストを抑えることができ、また、スペース的にも有利である。４色ステーションの場合は３色分の光路に走査線曲がり・傾き調整機構を設ければよい。もちろん、３連タンデムであれば２色分の光路に走査線曲がり・傾き調整機構を設ければよい。

基準光路に対する走査線の曲がり・傾き量の差は、各作像ユニットでトナー像として形成し転写ベルト５１に転写した位置ズレ判定マークを図示しないフォトセンサで検出し、基準光路のマークと比較することで算出することができる。走査線曲がり・傾き調整がモータ駆動で行える構成においては、上記算出した基準光路に対する走査線の曲がり・傾き量の差に基づいて、各色光路の走査線の曲がり・傾きを自動調整することも可能である。

ところで、４連タンデムの画像形成装置に対応する本例の光走査装置１５では４色分の光路（１４ａ〜ｄ）を有しているが、図２に示すように、ポリゴンミラー１を中心として内側の光路（１４ｂ，１４ｃ）を光学ハウジング１３の光学素子配置面１３ｂの上側に、外側の光路（１４ａ，１４ｂ）を光学素子配置面１３ｂの下側に配置している。そして、各光路の長尺レンズ５を光学素子配置面１３ｂに直接当接させ、その長尺レンズ５を間に挟んで光学素子配置面１３ｂとは反対側（例えば長尺レンズ５ａの場合は下側）に走査線曲がり・傾き調整機構を備えて（ブラケット２１を配置して）いるので、長尺レンズ５の撓み状態は内側光路と外側光路で（光学素子配置面１３ｂの上側と下側で）反対向きになる（図１１の最上段、各長尺レンズの状態を参照）。本例の光走査装置１５では、長尺レンズ５通過後の折り返しミラーの数が、外側光路では３枚、内側光路では２枚となっている。このため、図１１に示すように、最終的に各色感光体９上に投影される走査線の曲がり方向が内側光路と外側光路で同じになり、各色光路における感光体上での走査線曲がり量の偏差を少なくすることができる。

以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、長尺レンズ５を光学ハウジングに押圧して保持させるブラケットの構成や走査線曲がり・傾き調整機構の構成は適宜な構成とすることができる。また、走査線曲がり・傾きを駆動手段により調整可能に構成する場合の駆動手段としては任意のアクチュエータを使用可能である。そして、光走査装置を搭載する画像形成装置としては、プリンタに限らず複写機やファクシミリ、あるいはそれらの複合機でも構わない。

本発明に係る光走査装置の一例を備えた画像形成装置の概略を示す断面構成図である。 その光走査装置付近を詳しく示す拡大図である。 長尺レンズと光学ハウジングの当接部を示す部分正面図である。 光走査装置が備える走査線曲がり・傾き調整機構の構成を示す斜視図である。 図４の反対側からの斜視図である。 長尺レンズを支持するブラケットの受け部を示す部分斜視図である。 ブラッケトに保持した長尺レンズの正面図および長尺レンズの撓み状態を示す模式図である。 走査線曲がりの調整を説明するための模式図である。 走査線傾き調整を手動で行うように構成した別例を示す部分斜視図である。 走査線曲がり調整を自動で行えるように構成した別例を示す部分斜視図である。 図１の画像形成装置における内側光路と外側光路の走査線の曲がり方向を説明するための模式図である。

符号の説明

１（１ａ，１ｂ） ポリゴンミラー
５（５ａ〜５ｄ） 長尺レンズ
１３ 光学ハウジング
１３ｂ 光学素子配置面
１５ 光走査装置
１６ 受け部
２１ ブラケット
２２〜２４ 板バネ
２５ 走査線曲がり調整ネジ
２６ 駆動モータ
２８ アジャスタ
２９ 基準ピン
３０〜３３ 板バネ

Claims (6)

1. 光源から出射された光束を偏向手段により偏向させ、光学素子を介して被走査面上に結像させる光走査装置において、
   前記光学素子として、走査線の位置を副走査方向に補正する機能をもった光学素子を有し、
   該補正機能をもった光学素子における走査線の曲がり調整機構及び傾き調整機構を備えるとともに、
   該補正機能をもった光学素子を当該光走査装置の筐体に直接当接させて配置したことを特徴とする光走査装置。
2. 前記走査線の曲がり調整機構及び（又は）傾き調整機構は、当該光走査装置を画像形成装置に搭載した状態で調整可能に構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記走査線の曲がり調整を行うための駆動手段及び（又は）前記走査線の傾き調整を行うための駆動手段を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の光走査装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の光走査装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
5. 複数個の感光体を備え、前記光走査装置は光源から出射した光束を前記各感光体面に導く複数の光路を有し、基準となる１個の感光体への光路に配置された前記補正機能をもった光学素子における前記走査線の曲がり調整機構及び傾き調整機構を省略したことを特徴とする、請求項４に記載の画像形成装置。
6. 複数個の感光体を備え、前記光走査装置は光源から出射した光束を前記各感光体面に導く複数の光路を有し、各光路における前記補正機能をもった光学素子の下流側に配置されたミラーの数が偶数個の光路と奇数個の光路とで、前記補正機能をもった光学素子における前記走査線の曲がりの調整方向が逆向きとなるように前記補正機能をもった光学素子を配置することを特徴とする、請求項４に記載の画像形成装置。

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