JP2006145816A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 走査結像光学系に含まれる光学素子の反りや捻れに起因する走査線曲がりを経時的にも防止する構成を備えた光走査装置及びこれを備えた画像形成装置の提供。
【解決手段】光学素子３０をビームの副走査方向Ｂに矯正してビームによる走査線の曲がりを補正する走査線曲がり補正手段７１と、光学素子３０の副走査方向Ｂにおける捻れを規制する捻れ規制手段８１とを有する光走査装置及びこれを有する画像形成装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に搭載される光走査装置及びこれを搭載するかかる画像形成装置に関する。

複写機、ファクシミリ、プリンタ、プロッタ等の画像形成装置において、光走査装置が広く用いられている。この光走査装置は、かかる画像形成装置における画像形成プロセスを構成する工程のうちの１つの工程である、レーザビームによって構成される光束を被走査面すなわち感光体等の像担持体の表面に照射して光スポットを形成し、画像情報に応じた潜像を形成する画像書込み工程に用いられるものであって、光源から出射された光束を、回転多面鏡等の光偏向手段により偏向して像担持体上を走査するようにしており、光束の光路中には、光束を像担持体に結像させるための走査結像光学系といわれる光学素子群が配置されている。

画像形成プロセスによって形成される画像の良否は、光走査装置による、かかる光走査の良否に影響され、光走査の良否は、光走査の主走査方向や副走査方向の走査特性に依存する。
主走査方向の走査特性の１つとして、光走査の等速性が挙げられる。光偏向手段として回転多面鏡を用いる場合、光束の偏向は等角速度的に行われるので、光走査の等速性を実現するために走査結像光学系としてfθ特性を持つものが用いられている。しかしながら、走査結像光学系に要請される他の性能との関係もあって、完全なfθ特性を実現することは容易でない。このため、現実の光走査においては、光走査が完全に等速的に行われることはなく、走査特性としての等速性は、理想の等速走査からのずれをともなっている。
光走査の等速性が完全でないと、形成された画像に主走査方向の歪みが生じる。

副走査方向の走査特性には、走査線曲がりや走査線の傾きがある。走査線は、被走査面上における光スポットの移動軌跡であり、直線であることが理想とされ、光走査装置の設計も走査線が直線となるよう行われるが、実際には光学素子やメカ部品の加工誤差や組立誤差等が原因して走査線に曲がりが発生するのが普通である。
また、走査結像光学系として結像ミラーを用い、光偏向手段による偏向後の偏向光束の結像ミラーへの入射方向と反射方向との間で、偏向光束の副走査方向に角度をもたせる場合には、原理的に走査線の曲がりが発生し、走査結像光学系をレンズ系として構成する場合でも、被走査面を副走査方向に分離した複数の光スポットで光走査するマルチビーム走査方式では走査線の曲がりが不可避である。

走査線の傾きは、走査線が副走査方向に対して正しく直交しない現象であり、走査線曲がりの一種である。従って、以下の説明においては特に断らない限り、走査線の傾きを走査線の曲がりという表現に含めて説明する。
走査線曲がりは、形成された画像に副走査方向の歪みを生じさせる。

画像が所謂モノクロで、単一の光走査装置により書込形成される場合は、走査線曲がりや等速性の不完全さ、すなわち理想の等速走査からのずれがある程度抑えられていれば、形成された画像に目視で分かるほどの歪みは生じないが、それでも、このような画像の歪みが少ないに越したことはない。

一方、モノクロ画像に加えて、マゼンタ・シアン・イエローの３色、あるいはこれに黒を加えた４色の画像を色成分画像として形成し、これらの色成分画像を重ね合わせることにより合成的にカラー画像を形成することが、従来から、上述のような画像形成装置で行われており、このようなカラー画像形成を行う方式の一つとして、各色成分毎の画像を、各色成分毎に設けられている光走査装置を用いて各色成分毎の画像が形成可能な像担持体に形成する、所謂タンデム型と呼ばれる画像形成方式がある。

このような画像形成方式の場合、光走査装置相互で走査線の曲がり具合や傾きが異なると、各光走査装置毎の走査線曲がりが一応補正されていたとしても、形成されたカラー画像に色ずれと呼ばれる異常画像が現れて、カラー画像の画質を劣化させる。色ずれ現象の現れ方として、カラー画像における色合いが所望のものにならないという現象があり、これは目視により明らかに分かるものであって、形成画像の低品質を顕著に示すものである。

そこで、従来、上述した色ずれなどの不具合の発生を防止するために、たとえば、〔特許文献１〕に記載されているように、走査結像光学系を構成するレンズの光軸を副走査方向に挟む一方側の支持部と、レンズの光軸方向に移動可能な調整ネジとを備えた調整部を有し、調整ネジの締め具合によりレンズを偏向走査方向と直交する断面内で回転調整することにより走査線曲がりを補正する構成が提案されている。

また、たとえば、〔特許文献２〕に記載されているように、走査線傾き補正機構として、走査結像光学系を構成するレンズをレンズ台に載せ、レンズの略光軸に対応して、レンズ台に回転支持部を設け、レンズ台の一方の端部をネジと駆動機構により揺動させることにより、走査線傾きを補正する構成が提案されている。

特開２００２−１３１６７４号公報 特開２００３−２６２８１６号公報

しかし、〔特許文献１〕に示されている構成では、結像光学系に用いられるレンズの材質が影響を受ける環境変動に対しては走査線曲がりの補正が依然としてできない場合がある。
また、〔特許文献２〕に示されている構成では、走査線傾き補正は可能であるが、レンズの反りによる走査線曲がり補正ができず、更に温度変化による、走査線曲がりの変動を防止することが困難である。
この理由は次の通りである。

近年、走査特性の向上を意図して、光走査装置の走査結像光学系に、非球面に代表される特殊な面を採用することが一般化しており、そのため、このような特殊な面を容易かつ安価に形成すべく、樹脂材料で製作された光学素子を用いた走査結像光学系が多用されている。

樹脂材料によって作成された光学素子は、温度や湿度の変化の影響を受けることで光学特性が変化しやすく、このような光学特性の変化は、走査線の曲がり具合や等速性も変化させる。このため、例えば、数十枚のカラー画像の形成を連続して行う場合に、画像形成装置の連続運転により機内温度が上昇し、走査結像光学系の光学特性が変化して、各光書込装置の書き込む走査線の曲がり具合や等速性が次第に変化し、色ずれの現象により、初期に得られたカラー画像と終期に得られたカラー画像とで色合いのまったく異なるものになることがある。

ここで、結像走査光学系を構成する光学素子として代表的な上述したfθレンズ等の走査結像レンズは一般に、副走査方向におけるレンズ不用部分、すなわち偏向光束が入射しない部分をカットし、主走査方向に長い短冊形レンズとして形成される。走査結像レンズが複数枚のレンズで構成される場合、配設位置が光偏向手段から離れるほど、主走査方向のレンズ長さが大きくなり、１０数センチ〜２０センチ以上の長さをもつ長尺レンズが必要となる。ところが、このような長尺レンズは、上述したように一般に樹脂材料を用いて樹脂成形で形成されるため、外界の温度変化によりレンズ内の温度分布が不均一となりやすく、これにより反りを生じてレンズが副走査方向に弓なりな形状となりやすく、また捻れを生じてレンズが副走査方向においてゆがんだ形状となりやすい。レンズの反りや捻れは、上述した、走査線曲がりの原因となるが、レンズが長尺である場合には反りや捻れが著しく発生するため、走査線曲がりが極端に発生する。

経時変化によるレンズの反りや捻れに起因する走査線曲がりの現象は、〔特許文献１〕に示されたような構成を用いて初期調整を行っても発生する。そして、〔特許文献１〕の構成は、上述のような長尺レンズを用いているものであるため、走査線曲がりが顕著に発生する。なお、〔特許文献１〕の構成においては、走査線曲がり以外に色ずれなどの不具合を発生する原因となる走査線の傾きについての対策が採られていない。また〔特許文献１〕に示された構成では、光軸方向での位置決めがネジの締結具合によって変化するために位置決め精度を確保しにくいという不具合もある。

また、〔特許文献２〕に示されている構成でも、同様に、レンズの反りや捻れによる走査線曲がり補正ができず、温度変化による、走査線曲がりの変動を防止することが困難である。〔特許文献２〕の構成も、上述のような長尺レンズを対象としているものであるため、走査線曲がりが顕著に発生する。
したがって、従来の技術では、経時的な走査線曲がりの防止及びこれに起因する色ずれ防止が不十分であり、特にカラー画像形成を行う場合におけるカラー画像の品質が十分でない。

本発明は、走査結像光学系に含まれる光学素子の反りや捻れに起因する走査線曲がりを経時的にも防止する構成を備えた光走査装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、光源と、この光源から出射されたビームを被走査面に結像させるための光学素子群と、この光学素子群を構成する複数の光学素子のうちの少なくとも１つを保持し、保持した被保持光学素子を前記ビームの副走査方向に矯正して前記ビームによる走査線の曲がりを補正する走査線曲がり補正手段と、前記被保持光学素子の前記副走査方向における捻れを規制する捻れ規制手段とを有する光走査装置にある。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、前記走査線曲がり補正手段が、前記被保持光学素子を、前記副走査方向から挟持して保持する保持部材と、前記被保持光学素子を前記保持部材に対して前記副走査方向に変位させて前記走査線の曲がりを補正する走査線曲がり補正機構とを有することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の光走査装置において、前記走査線曲がり補正機構が、前記捻れ規制手段を有することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項２または３記載の光走査装置において、前記保持部材が、前記被保持光学素子の、前記ビームの主走査方向における各端部に係合して前記被保持光学素子を保持し、前記被保持光学素子との係合位置において前記被保持光学素子の同保持部材内における位置基準を形成する間隔保持部材を有し、前記走査線曲がり補正機構が、前記各係合位置の、前記主走査方向における間の位置において、前記被保持光学素子を前記保持部材に対して前記副走査方向に変位させて前記走査線の曲がりを補正することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の光走査装置において、前記各係合位置における前記間隔保持部材の形状が、前記各係合位置が互いに向き合う方向において前記被保持光学素子との間隔が漸増する形状であることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項４または５記載の光走査装置において、前記走査線曲がり補正機構が、前記被保持光学素子の前記間隔保持部材に係合する面の反対側から同被保持光学素子を押圧する押圧部材と、前記被保持光学素子を挟んで前記押圧部材に対向する位置に配設され、前記保持部材に支持され、前記押圧部材との間で前記被保持光学素子を挟持する挟持部材とを有することを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の光走査装置において、前記被保持光学素子は、前記押圧部材に係合する面と前記挟持部材に係合する面とを備えたリブ部を一体に有することを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項６または７記載の光走査装置において、前記ビームの光軸方向における前記押圧部材の幅が、前記押圧部材が係合する位置での前記被保持光学素子の前記光軸方向における幅より大きいことを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項８記載の光走査装置において、前記押圧部材が、前記被保持光学素子の前記副走査方向における捻れを規制する第１の捻れ規制部材であることを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項７ないし９の何れか１つに記載の光走査装置において、前記ビームの光軸方向における前記挟持部材の幅が、前記挟持部材が係合する位置での前記被保持光学素子の前記光軸方向における幅より大きいことを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の光走査装置において、前記挟持部材が、前記被保持光学素子の前記副走査方向における捻れを規制する第２の捻れ規制部材であることを特徴とする。

請求項１２記載の発明は、請求項６ないし１１の何れか１つに記載の光走査装置において、前記挟持部材が弾性部材であることを特徴とする。

請求項１３記載の発明は、請求項２ないし１２の何れか１つに記載の光走査装置において、前記走査線曲がり補正機構を前記ビームの主走査方向に複数有することを特徴とする。

請求項１４記載の発明は、請求項１ないし１３の何れか１つに記載の光走査装置において、前記ビームの光軸周りに前記被保持光学素子の全体を傾けて前記走査線の傾きを補正する走査線傾き補正手段を有することを特徴とする。

請求項１５記載の発明は、請求項１４記載の光走査装置であって、請求項２記載の光走査装置に従属する光走査装置において、前記走査線傾き補正手段が、前記保持部材を、前記走査線の傾きを補正可能な方向に変位可能に支持するための不動部材と、前記保持部材に配設され前記保持部材を前記不動部材に対して搖動させるための差動ネジ機構を備えた傾き補正駆動手段を有することを特徴とする。

請求項１６記載の発明は、請求項１ないし１５の何れか１つに記載の光走査装置と、前記光走査装置によって前記ビームを結像されることで潜像を形成される被走査面を備えた像担持体とを有する画像形成装置にある。

請求項１７記載の発明は、請求項１６記載の画像形成装置において、前記像担持体を複数有し、前記光走査装置を前記複数の像担持体のそれぞれに対応して配設したことを特徴とする。

本発明は、光源と、この光源から出射されたビームを被走査面に結像させるための光学素子群と、この光学素子群を構成する複数の光学素子のうちの少なくとも１つを保持し、保持した被保持光学素子を前記ビームの副走査方向に矯正して前記ビームによる走査線の曲がりを補正する走査線曲がり補正手段と、前記被保持光学素子の前記副走査方向における捻れを規制する捻れ規制手段とを有する光走査装置にあるので、被保持光学素子の反りや捻れを防止するとともに姿勢変化を防止することで、光学素子群を構成する複数の光学素子の形状精度、位置精度等の積み上げによって発生する走査線の曲がりを初期調整時に高精度に補正することができるとともに、かかる走査線曲がりを、温度変化時、経時においても防止することができ、走査線を良好かつ安定した状態に保つことができるから、良好な画像形成を行うことに寄与できる光走査装置を提供することができる。

前記走査線曲がり補正手段が、前記被保持光学素子を、前記副走査方向から挟持して保持する保持部材と、前記被保持光学素子を前記保持部材に対して前記副走査方向に変位させて前記走査線の曲がりを補正する走査線曲がり補正機構とを有することとすれば、保持部材に保持された被保持光学素子の反りや捻れを走査線曲がり補正機構によって防止するとともに姿勢変化を防止することで、光学素子群を構成する複数の光学素子の形状精度、位置精度等の積み上げによって発生する走査線の曲がりを初期調整時に高精度に補正することができるとともに、かかる走査線曲がりを、温度変化時、経時においても防止することができ、走査線を良好かつ安定した状態に保つことができるから、良好な画像形成を行うことに寄与できる光走査装置を提供することができる。

前記走査線曲がり補正機構が、前記捻れ規制手段を有することとすれば、部品点数の増加、大型化を抑制しつつ、保持部材に保持された被保持光学素子の反りや捻れを走査線曲がり補正機構によって防止するとともに姿勢変化を防止することで、光学素子群を構成する複数の光学素子の形状精度、位置精度等の積み上げによって発生する走査線の曲がりを初期調整時に高精度に補正することができるとともに、かかる走査線曲がりを、温度変化時、経時においても防止することができ、走査線を良好かつ安定した状態に保つことができるから、良好な画像形成を行うことに寄与できる、安価で小型の光走査装置を提供することができる。

前記保持部材が、前記被保持光学素子の、前記ビームの主走査方向における各端部に係合して前記被保持光学素子を保持し、前記被保持光学素子との係合位置において前記被保持光学素子の同保持部材内における位置基準を形成する間隔保持部材を有し、前記走査線曲がり補正機構が、前記各係合位置の、前記主走査方向における間の位置において、前記被保持光学素子を前記保持部材に対して前記副走査方向に変位させて前記走査線の曲がりを補正することとすれば、間隔保持部材に保持された被保持光学素子の反りや捻れを走査線曲がり補正機構によって防止するとともに姿勢変化を防止することで、光学素子群を構成する複数の光学素子の形状精度、位置精度等の積み上げによって発生する走査線の曲がりを初期調整時に高精度に補正することができるとともに、かかる走査線曲がりを、温度変化時、経時においても防止することができ、走査線を良好かつ安定した状態に保つことができるから、良好な画像形成を行うことに寄与できる光走査装置を提供することができる。

前記各係合位置における前記間隔保持部材の形状が、前記各係合位置が互いに向き合う方向において前記被保持光学素子との間隔が漸増する形状であることとすれば、間隔保持部材に保持された被保持光学素子の反りや捻れを走査線曲がり補正機構によって防止するとともに姿勢変化を防止することで、光学素子群を構成する複数の光学素子の形状精度、位置精度等の積み上げによって発生する走査線の曲がりを初期調整時に高精度に補正することができるとともに、温度変化時等に間隔保持部材の係合によって被保持光学素子の伸び縮みを阻害することを防止することによって、かかる走査線曲がりを、温度変化時、経時においてもさらに良好に防止することができ、走査線を良好かつ安定した状態に保つことができるから、良好な画像形成を行うことに寄与できる光走査装置を提供することができる。

前記走査線曲がり補正機構が、前記被保持光学素子の前記間隔保持部材に係合する面の反対側から同被保持光学素子を押圧する押圧部材と、前記被保持光学素子を挟んで前記押圧部材に対向する位置に配設され、前記保持部材に支持され、前記押圧部材との間で前記被保持光学素子を挟持する挟持部材とを有することとすれば、間隔保持部材に保持された被保持光学素子の反りや捻れを、非保持光学素子を押圧部材と挟持部材とで挟持する走査線曲がり補正機構によって防止するとともに姿勢変化を防止することで、光学素子群を構成する複数の光学素子の形状精度、位置精度等の積み上げによって発生する走査線の曲がりを初期調整時に高精度により良好に補正することができるとともに、かかる走査線曲がりを、温度変化時、経時においてもより良好に防止することができ、走査線を良好かつ安定した状態に保つことができるから、良好な画像形成を行うことに寄与できる光走査装置を提供することができる。

前記被保持光学素子は、前記押圧部材に係合する面と前記挟持部材に係合する面とを備えたリブ部を一体に有することとすれば、間隔保持部材に保持された被保持光学素子の反りや捻れ、形状のばらつきを、非保持光学素子のリブ部を押圧部材と挟持部材とで挟持する走査線曲がり補正機構によって滑らかに矯正して防止するとともに姿勢変化を防止することで、光学素子群を構成する複数の光学素子の形状精度、位置精度等の積み上げによって発生する走査線のＭ型、Ｗ型、三角関数状の曲がりを初期調整時に高精度により良好かつ滑らかに補正することができるとともに、かかる走査線曲がりを、温度変化時、経時においてもより良好に防止することができ、走査線を良好かつ安定した状態に保つことができるから、良好な画像形成を行うことに寄与できる光走査装置を提供することができる。

前記ビームの光軸方向における前記押圧部材の幅が、前記押圧部材が係合する位置での前記被保持光学素子の前記光軸方向における幅より大きいこととすれば、間隔保持部材に保持された被保持光学素子の反りや捻れを、非保持光学素子を係合長さの長い押圧部材と挟持部材とで挟持する走査線曲がり補正機構によって防止するとともに姿勢変化を防止することで、光学素子群を構成する複数の光学素子の形状精度、位置精度等の積み上げによって発生する走査線の曲がりを初期調整時に高精度により良好に補正することができるとともに、かかる走査線曲がりを、温度変化時、経時においてもより良好に防止することができ、走査線を良好かつ安定した状態に保つことができるから、良好な画像形成を行うことに寄与できる光走査装置を提供することができる。

前記押圧部材が、前記被保持光学素子の前記副走査方向における捻れを規制する第１の捻れ規制部材であることとすれば、間隔保持部材に保持された被保持光学素子の反りや捻れを、非保持光学素子を係合長さの長く捻れを防止することに優れた押圧部材と挟持部材とで挟持する走査線曲がり補正機構によって防止するとともに姿勢変化を防止することで、光学素子群を構成する複数の光学素子の形状精度、位置精度等の積み上げによって発生する走査線の曲がりを初期調整時に高精度により良好に補正することができるとともに、かかる走査線曲がりを、温度変化時、経時においてもより良好に防止することができ、走査線を良好かつ安定した状態に保つことができるから、良好な画像形成を行うことに寄与できる光走査装置を提供することができる。

前記ビームの光軸方向における前記挟持部材の幅が、前記挟持部材が係合する位置での前記被保持光学素子の前記光軸方向における幅より大きいこととすれば、間隔保持部材に保持された被保持光学素子の反りや捻れを、非保持光学素子を押圧部材と係合長さの長い挟持部材とで挟持する走査線曲がり補正機構によって防止するとともに姿勢変化を防止することで、光学素子群を構成する複数の光学素子の形状精度、位置精度等の積み上げによって発生する走査線の曲がりを初期調整時に高精度により良好に補正することができるとともに、かかる走査線曲がりを、温度変化時、経時においてもより良好に防止することができ、走査線を良好かつ安定した状態に保つことができるから、良好な画像形成を行うことに寄与できる光走査装置を提供することができる。

前記挟持部材が、前記被保持光学素子の前記副走査方向における捻れを規制する第２の捻れ規制部材であることとすれば、間隔保持部材に保持された被保持光学素子の反りや捻れを、非保持光学素子を押圧部材と係合長さの長く捻れを防止することに優れた挟持部材とで挟持する走査線曲がり補正機構によって防止するとともに姿勢変化を防止することで、光学素子群を構成する複数の光学素子の形状精度、位置精度等の積み上げによって発生する走査線の曲がりを初期調整時に高精度により良好に補正することができるとともに、かかる走査線曲がりを、温度変化時、経時においてもより良好に防止することができ、走査線を良好かつ安定した状態に保つことができるから、良好な画像形成を行うことに寄与できる光走査装置を提供することができる。

前記挟持部材が弾性部材であることとすれば、間隔保持部材に保持された被保持光学素子の反りや捻れ、形状のばらつきを、非保持光学素子を押圧部材と弾性部材とで挟持する走査線曲がり補正機構によってバックラッシュを抑制しつつ容易かつ高精度に防止するとともに姿勢変化を防止することで、光学素子群を構成する複数の光学素子の形状精度、位置精度等の積み上げによって発生する走査線の曲がりを初期調整時に高精度により良好に補正することができるとともに、かかる走査線曲がりを、温度変化時、経時においてもより良好に防止することができ、走査線を良好かつ安定した状態に保つことができるから、良好な画像形成を行うことに寄与できる光走査装置を提供することができる。

前記走査線曲がり補正機構を前記ビームの主走査方向に複数有することとすれば、保持部材に保持された被保持光学素子の反りや捻れ、形状のばらつきを走査線曲がり補正機構によってバックラッシュを抑制しつつ防止するとともに姿勢変化を防止することで、光学素子群を構成する複数の光学素子の形状精度、位置精度等の積み上げによって発生する走査線のＭ型、Ｗ型、三角関数状の曲がりを初期調整時に高精度かつ滑らかに補正することができるとともに、かかる走査線曲がりを、温度変化時、経時においても防止することができ、走査線を良好かつ安定した状態に保つことができるから、良好な画像形成を行うことに寄与できる光走査装置を提供することができる。

前記ビームの光軸周りに前記被保持光学素子の全体を傾けて前記走査線の傾きを補正する走査線傾き補正手段を有することとすれば、被保持光学素子の反りや捻れを防止するとともに姿勢変化を防止することで、光学素子群を構成する複数の光学素子の形状精度、位置精度等の積み上げによって発生する走査線の曲がりを初期調整時に高精度に補正することができるとともに、かかる走査線曲がりを、温度変化時、経時においても防止することができ、走査線を良好かつ安定した状態に保つことができ、また、走査線の傾きを補正することができ、走査線の曲がりと傾きとを独立して補正することができるから、走査線の調整を容易かつ良好に補正することができ、より良好な画像形成を行うことに寄与できる光走査装置を提供することができる。

前記走査線傾き補正手段が、前記保持部材を、前記走査線の傾きを補正可能な方向に変位可能に支持するための不動部材と、前記保持部材に配設され前記保持部材を前記不動部材に対して搖動させるための差動ネジ機構を備えた傾き補正駆動手段を有することとすれば、被保持光学素子の反りや捻れを防止するとともに姿勢変化を防止することで、光学素子群を構成する複数の光学素子の形状精度、位置精度等の積み上げによって発生する走査線の曲がりを初期調整時に高精度に補正することができるとともに、かかる走査線曲がりを、温度変化時、経時においても防止することができ、走査線を良好かつ安定した状態に保つことができ、また、走査線の傾きを高精度で補正することができ、走査線の曲がりと傾きとを独立して補正することができるから、走査線の調整を容易かつ良好に補正することができ、より良好な画像形成を行うことに寄与できる光走査装置を提供することができる。

本発明は、請求項１ないし１５の何れか１つに記載の光走査装置と、前記光走査装置によって前記ビームを結像されることで潜像を形成される被走査面を備えた像担持体とを有する画像形成装置にあるので、上述の各効果を奏する光走査装置を有し、被保持光学素子の反りや捻れを防止するとともに姿勢変化を防止することで、光学素子群を構成する複数の光学素子の形状精度、位置精度等の積み上げによって発生する像担持体の被走査面上での走査線の曲がりを初期調整時に高精度に補正することができるとともに、かかる走査線曲がりを、温度変化時、経時においても防止することができ、走査線を良好かつ安定した状態に保つことができるから、良好な画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することができる。

前記像担持体を複数有し、前記光走査装置を前記複数の像担持体のそれぞれに対応して配設したこととすれば、被保持光学素子の反りや捻れを防止するとともに姿勢変化を防止することで、光学素子群を構成する複数の光学素子の形状精度、位置精度等の積み上げによって発生する像担持体の被走査面上での走査線の曲がりを初期調整時に高精度に補正することができるとともに、かかる走査線曲がりを、温度変化時、経時においても防止することができ、走査線を良好かつ安定した状態に保つことができるから、色ずれを良好に防止した高品質のカラー画像形成を行うことができるタンデム型の画像形成装置を提供することができる。

図１に本発明を適用した、カラー画像を形成可能なタンデム型の画像形成装置の概略を示す。画像形成装置１は、複写機であるが、ファクシミリ、プリンタ、複写機とプリンタとの複合機等、他の画像形成装置であっても良い。画像形成装置１が、プリンタ、ファクシミリ等として用いられる場合には、外部から受信した画像情報に対応する画像信号に基づき画像形成処理を行なう。

画像形成装置１は、上述したカラー画像を対象とするだけでなく、単一色の画像を対象とする装置であっても良い。画像形成装置１は、一般にコピー等に用いられる普通紙の他、ＯＨＰシートや、カード、ハガキ等の厚紙や、封筒等の何れをもシート状の記録媒体として画像形成を行なうことが可能である。

画像形成装置１は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する画像を形成可能な複数の像担持体としての感光体ドラム１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａを並置したタンデム構造が用いられており、各感光体ドラム１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａに形成された可視像が各感光体ドラム１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａに対峙しながら移動可能な転写ベルト５によって搬送される記録媒体である転写紙Ｓにそれぞれ重畳転写されるようになっている。

一つの感光体ドラム１Ａ及びその周りに配設された構成を代表して画像形成処理に係る構成を説明する。なお、他の感光体ドラム２Ａ〜４Ａに関しても同様な構成であるので、便宜上、感光体ドラム１Ａ及びその周りに配設した構成に付した符号に対応する符号を、感光体ドラム２Ａ〜４Ａ及びその周りに配設した対応する構成に付し、詳細な説明については適宜省略する。

感光体ドラム１Ａの周囲には、矢印で示す回転方向に沿って画像形成処理を実行するためにコロトロンあるいはスコトロトン等の構成を用いた帯電装置１Ｂ、レーザ光源からのレーザ光を用いる書込み装置としての光走査装置２０、現像装置１Ｄおよびクリーニング装置１Ｅがそれぞれ配置されている。本発明を適用した光走査装置２０については、図２以下の図において詳細を説明する。

現像装置１Ｄ〜４Ｄの配列は、図１において転写ベルト５の展張部における右側からイエロー、シアン、マゼンタおよびブラックのトナーを供給できる順序となっている。帯電装置１Ｂには、図１に示した例では、ローラを用いているが、帯電装置１Ｂは、ローラを用いた接触式に限らず、放電ワイヤを用いたコロナ放電式を用いることも可能である。

画像形成装置１では、帯電装置１Ｂ、光走査装置２０、現像装置１Ｄおよびクリーニング装置１Ｅ等が配置されている画像形成部の上部に原稿読み取り部６が配置されており、原稿載置台６Ａ上に載置された原稿を読み取り装置７によって読みとった画像情報を図示しない画像処理制御部に出力し、光走査装置２０に対する書き込み情報が得られるようになっている。

読み取り装置７は、原稿載置台６Ａ上に載置されている原稿を走査するための光源７Ａおよび原稿からの反射光を色分解毎の色に対応して設けられているＣＣＤ７Ｂに結像させるための複数の反射鏡７Ｃと結像レンズ７Ｄとを備えており、色分解毎の光強度に応じた画像情報が各ＣＣＤ７Ｂから画像処理制御部に出力される。

転写ベルト５は、複数のローラに掛け回されたポリエステルフィルムなどの誘電体で構成された部材であり、展張部分の一つが各感光体ドラム１Ａ〜４Ａに対峙し、各感光体ドラム１Ａ〜４Ａとの対峙位置内側には、転写装置８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄが配置されている。転写ベルト５に対しては、レジストローラ９を介して給紙装置１０の給紙カセット１０Ａ内から繰り出された転写紙Ｓが給送され、転写紙Ｓが転写ベルト５に対して転写装置８Ａからのコロナ放電により静電吸着されて搬送される。転写装置８Ａ〜８Ｄは、正極のコロナ放電を用いて感光体ドラム１Ａ〜４Ａに担持されている画像を転写紙Ｓに向けて静電吸着させる特性とされている。

各感光体ドラム１Ａ〜４Ａからの画像転写が終了した転写紙Ｓが移動する位置には転写紙Ｓの分離装置１１が、また、展張部分の今一つの部分にはベルトを挟んで対向する除電装置１２が配置されている。なお、図１中、符号１３は、転写ベルト５に残存しているトナーを除去するクリーニング装置を示している。

分離装置１１は、転写紙Ｓの上面から負極性のＡＣコロナ放電を行うことにより転写紙Ｓに蓄積している電荷を中和して静電的な吸着状態を解除することにより転写ベルト５の曲率を利用した分離を可能にすると共に分離の際の剥離放電によるトナーチリの発生を防止するようになっている。また、除電装置１２は、転写ベルト５の表裏両面から転写装置８Ａ〜８Ｄによる帯電特性と逆極性となる負極性のＡＣコロナ放電を行うことにより転写ベルト５の蓄積電荷を中和して電気的初期化を行うようになっている。

各感光体ドラム１Ａ〜４Ａでは、帯電装置１Ｂ〜４Ｂによって感光体ドラム１Ａ〜４Ａの表面が一様帯電され、原稿読み取り部６における読み取り装置７によって読み取られた色分解色毎の画像情報に基づき光走査装置２０を用いて感光体ドラムに静電潜像が形成され、該静電潜像が現像装置１Ｄ〜４Ｄから供給される色分解色に対応する補色関係を有する色のトナーにより可視像処理されたうえで、転写ベルト５に担持されて搬送される転写紙Ｓに対して転写装置８Ａ〜８Ｄを介して静電転写される。

各感光体ドラム１Ａ〜４Ａに担持された色分解毎の画像が転写された転写紙Ｓは、除電装置１１により除電された上で転写ベルト５の曲率を利用して曲率分離された後に定着装置１４に移動して未定着画像中のトナーが定着され、画像形成装置１本体外部の図示しない排紙トレイ上に排出される。

図２に示すように、光走査装置２０はタンデム式の書込光学系である。各感光体ドラム１Ａ〜４Ａのそれぞれに対応して１つの光走査装置２０が、共通の光走査装置として配設されている。図２は光走査装置２０の概略を示す図であり、走査レンズ方式を採用しているが、走査レンズ、走査ミラー方式のいずれにも対応可能である。また図２においては、図示の便宜上、２ステーションを示し、これに沿って以下説明するが、ポリゴンミラー６、７を中心に左右対称に構成することで４ステーションとすることができ、これを画像形成装置１に用いている。

光走査装置２０は、所定の距離をおいて配設された光源としての２個のＬＤユニット２１、２２を有している。光学走査装置２０は、ＬＤユニット２１、２２からそれぞれ出射されたレーザビームたる光束としてのビームを、像担持体としての感光体ドラムたる感光体３４、３８の周面からなる被走査面である結像面上にそれぞれに結像させ、潜像を形成するものであり、このための走査結像光学系としての光学素子群５１、５２を、それぞれ、ＬＤユニット２１、２２および感光体３４、３８に対応して有しており、これにより、光走査装置２０は感光体３４、３８のそれぞれに対応して配設されている。なお感光体３４、３８はそれぞれ、上述した感光体ドラム１Ａ〜４Ａの何れかに対応するものである。

ＬＤユニット２１、２２は、ほぼ鉛直方向をなすビームの副走査方向Ｂにおいて異なる高さに配設されており、上側のＬＤユニット２１から出射されたビームは途中の折り返しミラー２３で下側ＬＤユニット２２から出射されたビームと同一方向に曲げられ、ＬＤユニット２１のビーム、ＬＤユニット２２からのビームはそれぞれシリンダレンズ２４、２５に入射し、所定距離離れた上下２段のポリゴンミラー２６、２７反射面近傍に線状に集光する。

ポリゴンミラー２６、２７で偏向されたビームはそれぞれ、一体型あるいは２段に重ねられた第１の走査レンズ２８、２９でビーム整形され、その後、第２の走査レンズ３０、３５でｆθ特性と所定のビームスポット径にビーム整形されて感光体３４、３８の走査面上を走査する。第１の走査レンズ２８、２９以降、２個の異なる感光体３４、３８にビームを導くため光路が異なる。

上側のビームすなわち第１の走査レンズ２８を透過したビームは、折り返しミラー３２によって９０°上方向に向けられ、折り返しミラー３１によって９０°曲げられてから、長尺プラスチックレンズ上たる第２の走査レンズ３０に入射し、折り返しミラー３３によってＢ方向のうち鉛直下方向に曲げられて、感光体３４上をビームの走査方向である主走査方向Ａに走査する。

下側のビームすなわち第１の走査レンズ２９を透過したビームは、途中折り返しミラーに入射することなく、長尺プラスチックレンズ下たる第２の走査レンズ３５に入射した後、２枚の折り返しミラー３６、３７によって光路を曲げられて、所定のドラム間ピッチの感光体３８上をビームの主走査方向Ａに走査する。図２において矢印Ｃは第２の走査レンズ３０、３５の光軸方向を示している。

光学素子群５１は、複数の光学素子、すなわち上述した折り返しミラー２３、シリンダレンズ２４、ポリゴンミラー２６、第１の走査レンズ２８、折り返しミラー３１、３２、第２の走査レンズ３０、折り返しミラー３３によって構成されている。光学素子群５１は、ＬＤユニット２１からのビームをポリゴンミラー２６に導く第１結像光学系としての第１光学素子群を構成するミラー２３、シリンダレンズ２４と、ポリゴンミラー２６と、ポリゴンミラー２６によって偏向されたビームを感光体３４に光スポットとして集光するとともに等速度で走査させる第２結像光学系としての第２光学素子群を構成する第１の走査レンズ２８、折り返しミラー３１、３２、第２の走査レンズ３０、折り返しミラー３３とを有している。

光学素子群５２は、複数の光学素子、すなわち上述したシリンダレンズ２５、ポリゴンミラー２７、第１の走査レンズ２９、第２の走査レンズ３５、折り返しミラー３６、３７によって構成されている。光学素子群５２は、ＬＤユニット２２からのビームをポリゴンミラー２７に導く第１結像光学系としての第１光学素子群を構成するシリンダレンズ２５と、ポリゴンミラー２７と、ポリゴンミラー２７によって偏向されたビームを感光体３８に光スポットとして集光するとともに等速度で走査させる第２結像光学系としての第２光学素子群を構成する第１の走査レンズ２９、第２の走査レンズ３５、折り返しミラー３６、３７とを有している。

光走査装置２０は、光学素子群５１を構成する上述した光学素子のうち、第２の走査レンズ３０を保持する保持部材６１と、光学素子群５２を構成する上述した光学素子のうち、第２の走査レンズ３５を保持する保持部材６２とを有している。保持部材６１及びこの保持部材６１に保持された被保持光学素子たる第２の走査レンズ３０と、保持部材６２及びこの保持部材６２に保持された被保持光学素子たる第２の走査レンズ３５とは、ほぼ同じ構成であるので、図３以降、保持部材６１及び第２の走査レンズ３０を代表して説明する。

図３に示すように、光走査装置２０には、第２の走査レンズ３０を保持するとともに副走査方向Ｂに矯正してビームによる感光体３４上における走査線の曲がりを補正する走査線曲がり補正手段７１と、ビームの光軸方向Ｃを中心に周るように第２の走査レンズ３０の全体を傾けてビームによる感光体３４上における走査線の傾きを補正する走査線傾き補正手段７２とを有している。

上述のように、走査光学系にはコストダウンの要求からプラスチックを採用し、樹脂成形することが必須となってきている。特に本実施例のごとく４ステーションを備えたタンデム式の書込ユニットにおいては、各ステーション毎に１セットの光学素子を用い、全ステーションでは光学素子の部品点数がその略４倍となり、非常に多いため、プラスチック化によるコストダウン効果化が極めて大きく、したがって本実施例においても、上述の光学素子はプラスチックにより成形したものを採用している。

しかしながら、長尺のプラスチック光学素子は成形条件や残留応力などによって長手方向、特に主走査方向Ａと直交する方向であるＢ方向に反り、たわみが発生しやすい。その反り、たわみ量は数十ミクロンとなり、型の違いによってその量、方向ともばらつくことがある。走査線曲がりは走査光学系全体として発生するものであるため、曲がりの形状はうねりを生じた態様となる。したがって、各ステーション間の走査線の曲がりや傾きの調整、位置合わせを高精度に行うことが非常に困難であった。

また、雰囲気温度、機内温度が上昇すると、初期調整を高精度に行っても、プラスチック光学素子の主走査方向、副走査方向に温度分布が生じてプラスチック光学素子に反り、捻れが生じ、走査線の曲がりや傾き、うねりが生じるという問題が発生する。走査線曲がり補正手段７１と走査線傾き補正手段７２とは、このような問題に対処すべく備えられているものである。

上述した保持部材６１は走査線曲がり補正手段７１に備えられており、走査線傾き補正手段７２を構成する部材の一部は、後述するように保持部材６１に一体的に設けられている。なお、走査線曲がり補正手段７１と走査線傾き補正手段７２とは第２の走査レンズ３５に対しても同様に別個に配設されており、これらを構成する部材と保持部材６２との関係は、走査線曲がり補正手段７１および走査線傾き手段７２と保持部材６１との関係と同様である。

保持部材６１は、第２の走査レンズ３０を副走査方向Ｂの下方から支持するための、主走査方向Ａに長い第１の支持部材としての支持部材６３と、支持部材６３に対向して配設され、支持部材６３との間で第２の走査レンズ３０を保持するための主走査方向Ａに長い第２の支持部材としての支持部材６４と、方向Ａにおける支持部材６３及び支持部材６４の各端部に配設され支持部材６３と支持部材６４とを一体化するとともに方向Ａにおける第２の走査レンズ３０の各端部に方向Ｂの下方から当接して第２の走査レンズ３０を保持する間隔保持部材６６とを有している。

支持部材６３と支持部材６４とは、何れも断面をコの字型となるようチャンネル曲げによって曲げて曲げ強度向上させた板金であり、方向Ｃにおける幅が互いに略同じであるとともに、同方向における第２の走査レンズ３０の幅、言い換えると、後述する面５４、５５、リブ部５６の幅よりも大きい。第２の走査レンズ３０は、支持部材６４の上面５３に凸設されたピン８２により挟持されること等により、保持部材６１内において保持されている。

各間隔保持部材６６は、支持部材６３と支持部材６４との、第２の走査レンズ３０の長手方向すなわち方向Ａにおける両端部に配設されている。間隔保持部材６６は、方向Ｃにおける幅が、同方向における第２の走査レンズ３０の幅、言い換えると、後述する面５４、５５、リブ部５６の幅より大きいとともに、同方向における支持部材６３、６４の幅より小さい。間隔保持部材６６は、方向Ｃに垂直な平面による断面が略Ｌ字状をなす形状をなしており、支持部材６３に対向する平面部６５を有している。

平面部６５と支持部材６４との間隔は、方向Ｂにおける第２の走査レンズ３０の厚みと同等以下の大きさとなっている。図示を省略するが、各間隔保持部材６６はそれぞれ、第２の走査レンズ３０に対向する部分であって、各間隔保持部材６６が互いに向き合う部分の角部に相当する部分に、各平面部６５から互いに向き合う方向において各平面部６５に連続して滑らかに形成され、第２の走査レンズ３０との距離が漸増する漸傾部を有している。漸傾部は、かかる角部における、平面部６５に滑らかに連続した、滑らかな曲面形状または面取り形状をなしている。各間隔保持部材６６はそれぞれ、平面部６５ないし漸傾部において、方向Ａにおける第２の走査レンズ３０の各端部に、方向Ｂの下方から係合し当接しており、この係合位置において、保持部材６１内における第２の走査レンズ３０の位置基準を形成している。

支持部材６３と間隔保持部材６６、及び支持部材６４と間隔保持部材６６はそれぞれ、間隔保持部材６６がその係合位置において第２の走査レンズ３０を保持した状態で、ネジ６７で締結されている。なお、図３において、ネジ６７は、支持部材６４と間隔保持部材６６とを締結するもののみが図に表れている。

走査線曲がり補正手段７１は、方向Ａにおける各係合位置の間において方向Ａに複数、具体的には３箇所配設され、第２の走査レンズ３０を保持部材６１に対して方向Ｂに変位させて感光体３４上における走査線の曲がりを補正するための走査線曲がり補正機構８１を有している。図３、図４、図５または図６に示すように、各走査線曲がり補正機構８１は、第２の走査レンズ３０に押し当てられる押圧部材７３と、各押圧部材７３を第２の走査レンズ３０に押し当てるための押し当て部材７４と、支持部材６４の上面にスポット溶接等で固定され押し当て部材７４をそれぞれ支持するためのコ字状をなすブラケット７５と、第２の走査レンズ３０を挟んで押圧部材７３に対向する位置に配設され、押圧部材７３との間で第２の走査レンズ３０を挟持する挟持部材としての弾性部材である板バネ５９とを有している。

図４、図５または図６に示すように、第２の走査レンズ３０は、押圧部材７３を押し当てられる面５４と、面５４と反対側の面であって間隔保持部材６６に当接する面５５とを備えたリブ部５６を一体に有している。
各押圧部材７３は、第２の走査レンズ３０の間隔保持部材６６に係合し当接する面５５の反対側から、すなわち、面５４において、第２の走査レンズ３０を押圧するようになっている。

ブラケット７５の両側の立ち曲げ部の一方にはガイド穴７６、もう一方にはガイド穴７６より大きいタップ７７が開孔されている。各押し当て部材７４は、大径部７８と、小径部７９と、大径部７８と小径部７９とを連結するテーパ部８０とを有するテーパピンである。大径部７８にはねじ山が形成されており、押し当て部材７４はネジとなっている。

各押し当て部材７４は、ガイド穴７６に小径部７９が、タップ７７に大径部７８が、それぞれ挿通され、タップ７７に噛合したネジとなっており、その軸方向をなすＡ方向とほぼ同一の方向においてブラケット７５によって移動可能に保持され、これによってブラケット７５を介して支持部材６４と一体化されている。

押圧部材７３は、円柱状をなすコロであり、その軸線方向が第２の走査レンズ３０の光軸方向Ｃと平行をなすように配置され、方向Ｃにおける長さが、第２の走査レンズ３０に係合する位置での同方向における第２の走査レンズ３０の幅、言い換えると、面５４、５５、リブ部５６の幅より大きい。押圧部材７３のこの形状に合うように、図４に示すように、ブラケット７５には切り欠き４１が、支持部材６４には孔４２が形成されている。押圧部材７３は、切り欠き４１及び孔４２に落とし込まれ、第２の走査レンズ３０に、面５４において直接当接している。なお、押圧部材７３は第２の走査レンズ３０に対して直接当接するのでなく、図示しない当て板を介して当接するようにしても良い。

板バネ５９は、基端部が図示しないネジにより支持部材６４の上面５３に固定され、自由端部が面５５に当接した矩形の片持ち梁形状をなしており、面５５への当接部は滑らかな曲面形状をなしている。板バネ５９は、方向Ｃにおける長さが、第２の走査レンズ３０に係合する位置での同方向における第２の走査レンズ３０の幅、言い換えると、面５４、５５、リブ部５６の幅より大きい。

よって、第２の走査レンズ３０は、方向Ｂにおいて、押圧部材７３及び板バネ５９により、弾性的に挟持された態様で支持され、板バネ５９の弾性力により図４において上に凸の形状をなす強制的な湾曲を与えられて保持されている。また、板バネ５９が、面５５と上面５３との間の空間に配設され、弾性的に第２の走査レンズ３０を押圧することから、第２の走査レンズ３０の成形精度のばらつきを吸収しつつ、第２の走査レンズ３０に対して許容応力を超えるような過大な付加を与えることなく、最小のスペースでかかる押圧が行われる。

押し当て部材７４は、テーパ部７３が押圧部材７３に当接しており、押し当て部材７４をドライバ等で回転させその軸方向すなわち押圧部材７３の軸線方向とほぼ直行する方向に移動させることで、板バネ５９が弾性変形することにより、方向Ｂにおける押圧部材７３への押圧位置が変化し、押圧部材７３が当接した位置において支持部材６３、６４に対する第２の走査レンズ３０の位置が変化する。したがって、各走査線曲がり補正機構８１において押し当て部材７４の回転を行なうことで、第２の走査レンズ３０が保持部材６１に対して方向Ｂに変位し、走査線曲がり補正手段７１により、全体として、第２の走査レンズ３０を透過したビームの、感光体３４上における走査線の曲がりの補正が行なわれる。

感光体３４上における走査線の曲がりは、第２の走査レンズ３０の平面度や、折り返しミラー２３、シリンダレンズ２４、ポリゴンミラー２６、第１の走査レンズ２８、折り返しミラー３１、３２、第２の走査レンズ３０、折り返しミラー３１の反りの積み上げにより発生するが、走査線曲がり補正手段７１により、上述のようにして第２の走査レンズ３０だけを副走査方向に曲げることにより、かかる走査線の曲がりが解消される。

例えば第２の走査レンズ３０が上に凸に過度に反っていれば、中央部の走査線曲がり補正機構８１に備えられた押圧部材７３を下方に押し下げて第２の走査レンズ３０を押圧して矯正すれば良く、逆に下に凸に過度に反っていれば両端の走査線曲がり補正機構８１に備えられた押圧部材７３を下方に押し下げて第２の走査レンズ３０を押圧して矯正すればよい。実際の走査線曲がり量は数１０μｍのレベルであり、支持部材６３及び支持部材６４が変形しない領域で補正可能となる。

図５に示すように、第２の走査レンズ３０には、その成形過程で、押圧部材７３が当接する面５４にひけ部としてのひけ８３が生じる。ひけ８３は、肉厚部に沿って光軸方向Ｃにおいて幅ｄの大きさを有する。押圧部材７３は、その軸線方向すなわち光軸方向Ｃにおける長さが、ひけ８３の幅ｄよりも長くなっており、押圧部材７３と第２の走査レンズ３０との接触を安定して行なうようになっている。

また、押圧部材７３の軸線方向を第２の走査レンズ３０の光軸と略平行にしているため、環境温度が変化し第２の走査レンズ３０が膨張あるいは収縮しても、押圧部材７３が回転しあるいは滑ることで、第２の走査レンズ３０のＡ方向における膨張、収縮の膨張を妨げることがなく、光学特性の変化を抑えることができる。

走査線曲がり補正機構８１は、このようにして第２の走査レンズ３０を方向Ｂに変位させβチルト方向への補正を行なうことで感光体３４上における走査線の曲がりを補正するようになっているが、これとともに、第２の走査レンズ３０の方向Ｂにおける捻れを規制しβチルト方向における姿勢を安定させるねじれ規制手段としての機能も持っている。すなわち、走査線曲がり補正機構８１は、環境温度が変化しても、第２の走査レンズ３０の状態を、感光体３４上における走査線の曲がりを補正された状態に保つようになっている。

これは、押圧部材７３の方向Ｃにおける長さをひけ８３の幅ｄよりも長くしたことや押圧部材７３の軸線方向を第２の走査レンズ３０の光軸と略平行にしたこと等による上述の作用に加え、押圧部材７３及び板バネ５９の方向Ｃにおける長さを上述のように第２の走査レンズ３０の幅より大きくしたことによっても行われる。すなわち、押圧部材７３及び板バネ５９の方向Ｃにおける第２の走査レンズ３０に対する当接長さを大きくし、スパンを広くしたことにより、方向Ｂにおける第２の走査レンズ３０の安定した姿勢保持が可能となっている。このような作用をなすことから、押圧部材７３はかかる捻れ規制手段に備えられ第２の走査レンズ３０の方向Ｂにおける捻れを規制する第１のねじれ規制部材を構成しており、板バネ５９はかかる捻れ規制手段に備えられ第２の走査レンズ３０の方向Ｂにおける捻れを規制する第２のねじれ規制部材を構成している。

図３に示すように、走査線傾き補正手段７２は、支持部材６４と一体的に設けられ保持部材６１を傾けるように駆動するための駆動手段としてのアクチュエータであるステッピングモータ９０と、走査線の位置ずれを検知する図示しない検知手段と、検知手段が検知した走査線の位置ずれ量に応じてステッピングモータ９０により保持手段６１を傾け、これにより第２の走査レンズ３０の全体を傾けて走査線の傾きを補正させるための図示しない制御手段としてのＣＰＵ等とを有している。

図３または図４において、符号９１は、光走査装置２０の図示しないハウジングと一体化された、保持部材６１を支持するための不動部材としての長尺レンズホルダを示している。なお、不動部材は光走査装置２０のハウジング自体であっても良い。長尺レンズホルダ９１は、Ａ方向における第２の走査レンズ３０の中心に対応して、Ｃ方向に延在するように配設された図４に示すＶ溝９２を有している。

走査線傾き補正手段７２は、長尺レンズホルダ９２と、Ｖ溝９２に載置された、Ｃ方向に長い支点部材としてのコロ９３を有している。保持部材６１は、コロ９３を介して、長尺レンズホルダ９１により、走査線の傾きを補正可能な方向に変位可能、具体的には搖動可能に支持されている。よってコロ９３と保持部材６１との当接部は、保持部材６１を傾ける際の支点４７を形成している。支点４７は、Ａ方向における第２の走査レンズ３０の中心位置にあり、第２の走査レンズ３０の光軸付近に位置している。

長尺レンズホルダ９１がコロ９３のみを介して保持部材６１を支持すると保持部材６１が不安定となるため、走査線傾き補正手段７２は、支持部材６３と長尺レンズホルダ９１とに一体的に構成された板ばね９４と、支持部材６４と長尺レンズホルダ９１とに一体的に構成された板ばね９５とを有しており、保持部材６１を、長尺レンズホルダ９１に対して走査線の傾きを補正可能な方向に搖動可能に支持させるとともに、板ばね９４、板ばね９５の弾性力によりコロ９３に押圧して長尺レンズホルダ９１に対して安定させた状態で支持させている。

板ばね９４はネジ９６により支持部材６３と長尺レンズホルダ９１とに一体化され、板ばね９５はネジ９７により支持部材６４と長尺レンズホルダ９１とに一体化されている。図３または図７に示すように、ステッピングモータ９０は、ねじ９８により支持部材６４に一体化されている。本形態においてはステッピングモータ９０は稼動側の保持部材６１に配置した構成としたが、長尺レンズホルダ９１に取り付けた構成としてもよいし、光走査装置２０のハウジングに取り付けた構成としてもよい。

図７に示すように、ステッピングモータ９０はステッピングモータ軸としてのステッピングモータシャフト９９を有している。ステッピングモータシャフト９９は、支持部材６３、６４にそれぞれ形成された孔４３、４４に挿入されている。ステッピングモータシャフト９９の先端部には雄ねじが切られ、ネジ部を構成している。

走査線傾き補正手段７２は、ネジ部が切られた部分に噛合し一体化されたナット部４５と、ステッピングモータ９０本体とネジ部との間においてステッピングモータシャフト９９に取り付けられステッピングモータシャフト９９と一体で回転する初段歯車４６を有している。ナット部４５は、ステッピングモータシャフト９９に相対回転可能であって、支持部材６４に嵌合することにより、ステッピングモータシャフト９９を中心に回転自在に支持されているとともに、その先端が長尺レンズホルダ９１の上面に当接している。ナット部４５は、ステッピングモータシャフト９９を中心とする平歯車部４８を一体に有している。

走査線傾き補正手段７２は、支持部材６３、６４にその各端部を回転自在に支持された軸４９と、初段歯車４６に噛み合い軸４９と一体で回転するギヤ５７と、平歯車部４８に噛み合い軸４９と一体で回転するギヤ５８とを備えた２段歯車６０を有している。
初段歯車４６とギヤ５７とのギヤ比と、平歯車部４８とギヤ５８とのギヤ比とは異なっている。

したがって、ステッピングモータシャフト９９が回転すると、初段歯車４６が一体で回転し、初段歯車４６がギヤ５７に噛み合っていることで２段歯車６０が回転する。上述したように、初段歯車４６とギヤ５７とのギヤ比と、平歯車部４８とギヤ５８とのギヤ比とが異なっているため、ギヤ５８に噛み合った平歯車部４８は、ステッピングモータシャフト９９に対して相対回転し、ナット部４５とステッピングモータシャフト９９とが回転位相差を生じることにより、ナット部４５が保持部材６１に対してスラスト方向、すなわちＢ方向に変位する。これにより、保持部材６１が長尺レンズホルダ９１に対して支点４７を中心に搖動する。

このように、走査線傾き補正手段７２は、保持部材６１に配設され保持部材６１を長尺レンズホルダ９１に対して搖動させる、ステッピングモータ９０、ステッピングモータシャフト９９、ステッピングモータシャフト９９のネジ部、初段歯車４６、ナット部４５、平歯車部４８および２段歯車６０を備えた差動ネジ機構７０を備えている。差動ネジ機構７０は、ネジおよびナットだけの機構に比して、１桁以上上の調整分解能を備え、保持部材６１の微小な移動を可能として、走査線の傾きの微小な調整を可能とし、分解能を高めている。

検知手段は、転写ベルト５の非通紙領域に対してテストパターンを読み取るフォトセンサである。テストパターンは、セルフプリントによって形成されるライン状のパッチパターンであり、感光体１Ａ〜４Ａにそれぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックによる同一形状のトナー像を形成し、これらが一致するタイミングで転写ベルト５の非通紙領域上に転写されることで、ちょうど重なり合うように形成されるが、走査線が傾いている場合には、各感光体１Ａ〜４Ａによって形成されるテストパターンが副走査方向においてずれ、転写ベルト５の進行方向の前後にずれて転写されることとなる。検知手段はたとえばブラックを基準に、他の色がどれだけずれたかを検知するものである。

ＣＰＵは、かかる検知手段が検知した走査線の位置ずれを、時間タイミングで検出し、そのずれ量に基づいてステッピングモータ９０を駆動するステップ数を算出し、ステッピングモータ９０を駆動することで、各色の書き込みによる色ずれ補正を実施するものである。かかる補正、すなわちテストパターンの形成、検出、補正は、画像形成装置１の電源投入時における全体プロセスコントロール実施時、機内温度に所定温度たとえば５℃の変化が生じたとき、数百枚の所定のジョブ進行時たとえばかかる枚数の画像形成枚数終了時、感光体ドラム１Ａ〜４Ａ、現像装置１Ｄ〜４Ｄ、転写ベルト５やこれを含むベルトユニットの交換時等の適時に行なわれ、検知手段の検知信号に基づくＣＰＵによるフィードバック制御に供されるようになっている。転写ベルト５上に形成されたテストパターンは、クリーニング装置１３によって除去される。

走査線傾き補正手段７２は以上の構成であるから、ＣＰＵが検知手段による検知結果に基づきステッピングモータ９０を駆動してステッピングモータシャフト９９を回転させると、保持部材６１は板ばね９４、９５の付勢力に抗して不動部材９１に対して変位し、保持部材６１は支点４７を中心にしてγ回転することで傾く。ＣＰＵは検知手段による検知結果に基づきステッピングモータ９０を駆動するフィードバック制御を行うため、走査線の位置ずれ、具体的に走査線の傾きは速やかに解消される。

走査線の曲がりの補正は、上述した走査線の傾きを補正するためのテストパターンを形成したときにこれを利用して副走査方向の色ずれ量を認識し、この量に応じて、走査線曲がり補正手段７１によって行う。
よって、本形態の画像形成装置１のような４連タンデム機において、４色の色ずれが生じないようにレジストを取るべく、部品精度や組み付け精度を高精度化することは、高コスト化を招くにもかかわらず十分な精度を確保することが困難であるが、走査線曲がり補正手段７１、走査線傾き補正手段７２を用いれば、そのような問題が解消される。

支点４７は第２の走査レンズ３０の光軸付近に位置しているので、第２の走査レンズ３０を傾けて走査線の傾きを補正した際の光学特性の変化が抑制される。また、以上の説明から明らかなように、走査線曲がり補正手段７１と走査線傾き補正手段７２とはそれぞれ独立して、走査線の曲がりを補正し、走査線の傾きを補正するようになっており、したがって、それぞれを補正することが容易になっている。

以上、本発明を適用した光走査装置及び画像形成装置を説明したが、保持部材は、少なくとも１つの光学素子を保持すればよいのであって、第２の走査レンズを被保持光学素子とするに限るものではなく、走査線曲がり補正手段７１と走査線傾き補正手段７２とは、適宜、他の１つの光学素子または複数の光学素子に対して配設しても良い。

ねじれ規制手段は、走査線曲がり補正手段とは別個の独立の構成として備えられていても良い。上記形態では、複数の像担持体のそれぞれに対応して１つの光走査装置を、共通の光走査装置として配設したが、複数の像担持体のそれぞれに対応して、光走査装置を１対１で配設しても良い。
本発明の適用は、上述の説明において特に限定を行っていない限り、上述の形態に限られるものではない。

本発明を適用した画像形成装置の概略を示す側面図である。 図１に示した画像形成装置に搭載された光走査装置の概略を示す斜視図である。 図２に示した光走査装置の要部を示す斜視図である。 図３に示した光走査装置の一部の正断面図である。 図２に示した光走査装置に備えられた被保持光学素子の側断面図である。 図２に示した光走査装置に備えられた被保持光学素子の概形を示す平面図である。 図３に示した光走査装置の一部の正断面図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
１Ａ〜４Ａ 像担持体
２１、２２ 光源
２３〜３３、３５〜３７ 光学素子
３０、３５ 被保持光学素子
３４、３８ 像担持体
５１、５２ 光学素子群
５４ 被保持光学素子の、押圧部材に係合する面
５５ 被保持光学素子の、挟持部材に係合する面
５６ 被保持光学素子のリブ部
５９ 挟持部材、弾性部材、第２の捻れ規制部材
６１、６２ 保持部材
６３ 支持部材
６６ 間隔保持部材
７０ 差動ネジ機構
７１ 走査線曲がり補正手段
７２ 走査線傾き補正手段
７３ 押圧部材、第１の捻れ規制部材
８１ 捻れ規制手段、走査線曲がり補正機構
９１ 不動部材
Ａ ビームの主走査方向
Ｂ ビームの副走査方向
Ｃ ビームの光軸方向

Claims (17)

1. 光源と、
   この光源から出射されたビームを被走査面に結像させるための光学素子群と、
   この光学素子群を構成する複数の光学素子のうちの少なくとも１つを保持し、保持した被保持光学素子を前記ビームの副走査方向に矯正して前記ビームによる走査線の曲がりを補正する走査線曲がり補正手段と、
   前記被保持光学素子の前記副走査方向における捻れを規制する捻れ規制手段とを有する光走査装置。
2. 請求項１記載の光走査装置において、
   前記走査線曲がり補正手段が、
   前記被保持光学素子を、前記副走査方向から挟持して保持する保持部材と、
   前記被保持光学素子を前記保持部材に対して前記副走査方向に変位させて前記走査線の曲がりを補正する走査線曲がり補正機構とを有することを特徴とする光走査装置。
3. 請求項２記載の光走査装置において、前記走査線曲がり補正機構が、前記捻れ規制手段を有することを特徴とする光走査装置。
4. 請求項２または３記載の光走査装置において、前記保持部材が、前記被保持光学素子の、前記ビームの主走査方向における各端部に係合して前記被保持光学素子を保持し、前記被保持光学素子との係合位置において前記被保持光学素子の同保持部材内における位置基準を形成する間隔保持部材を有し、
   前記走査線曲がり補正機構が、前記各係合位置の、前記主走査方向における間の位置において、前記被保持光学素子を前記保持部材に対して前記副走査方向に変位させて前記走査線の曲がりを補正することを特徴とする光走査装置。
5. 請求項４記載の光走査装置において、前記各係合位置における前記間隔保持部材の形状が、前記各係合位置が互いに向き合う方向において前記被保持光学素子との間隔が漸増する形状であることを特徴とする光走査装置。
6. 請求項４または５記載の光走査装置において、前記走査線曲がり補正機構が、前記被保持光学素子の前記間隔保持部材に係合する面の反対側から同被保持光学素子を押圧する押圧部材と、前記被保持光学素子を挟んで前記押圧部材に対向する位置に配設され、前記保持部材に支持され、前記押圧部材との間で前記被保持光学素子を挟持する挟持部材とを有することを特徴とする光走査装置。
7. 請求項６記載の光走査装置において、前記被保持光学素子は、前記押圧部材に係合する面と前記挟持部材に係合する面とを備えたリブ部を一体に有することを特徴とする光走査装置。
8. 請求項６または７記載の光走査装置において、前記ビームの光軸方向における前記押圧部材の幅が、前記押圧部材が係合する位置での前記被保持光学素子の前記光軸方向における幅より大きいことを特徴とする光走査装置。
9. 請求項８記載の光走査装置において、前記押圧部材が、前記被保持光学素子の前記副走査方向における捻れを規制する第１の捻れ規制部材であることを特徴とする光走査装置。
10. 請求項７ないし９の何れか１つに記載の光走査装置において、前記ビームの光軸方向における前記挟持部材の幅が、前記挟持部材が係合する位置での前記被保持光学素子の前記光軸方向における幅より大きいことを特徴とする光走査装置。
11. 請求項１０記載の光走査装置において、前記挟持部材が、前記被保持光学素子の前記副走査方向における捻れを規制する第２の捻れ規制部材であることを特徴とする光走査装置。
12. 請求項６ないし１１の何れか１つに記載の光走査装置において、前記挟持部材が弾性部材であることを特徴とする光走査装置。
13. 請求項２ないし１２の何れか１つに記載の光走査装置において、前記走査線曲がり補正機構を前記ビームの主走査方向に複数有することを特徴とする光走査装置。
14. 請求項１ないし１３の何れか１つに記載の光走査装置において、前記ビームの光軸周りに前記被保持光学素子の全体を傾けて前記走査線の傾きを補正する走査線傾き補正手段を有することを特徴とする光走査装置。
15. 請求項１４記載の光走査装置であって、請求項２記載の光走査装置に従属する光走査装置において、
    前記走査線傾き補正手段が、
    前記保持部材を、前記走査線の傾きを補正可能な方向に変位可能に支持するための不動部材と、
    前記保持部材に配設され前記保持部材を前記不動部材に対して搖動させるための差動ネジ機構を備えた傾き補正駆動手段を有することを特徴とする光走査装置。
16. 請求項１ないし１５の何れか１つに記載の光走査装置と、前記光走査装置によって前記ビームを結像されることで潜像を形成される被走査面を備えた像担持体とを有する画像形成装置。
17. 請求項１６記載の画像形成装置において、前記像担持体を複数有し、前記光走査装置を前記複数の像担持体のそれぞれに対応して配設したことを特徴とする画像形成装置。

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