JP2006201626A - 光走査装置、画像形成装置および光走査装置の姿勢補正方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 光走査装置使用中に姿勢が変化するミラー206に直接的または間接的に接触し、温度変化により伸縮してミラー206の姿勢変化を低減させる伸縮部材209を有する。
【選択図】図10
Description
このようなタンデム式の従来のカラー画像形成装置において、各感光体ドラムへの潜像走査を、感光体ドラム毎に設けた光走査装置を個別に動作させて行うようにしたものが知られているが、ポリゴンミラーとその駆動用モータからなる光偏向器を用いた光走査装置は比較的高価であり、感光体ドラム毎に個別に光走査装置を設けることは、使用部品コストや製造コストを上げてしまうという点で問題がある。また、光偏向器を有する光走査装置を感光体ドラムの数に対応して複数設置するためには大きな設置スペースを必要とするため、画像形成装置全体が大型化するという問題も生じる。そこで、タンデム式のカラー画像形成装置の低コスト化、小型化を図るために、複数の感光体ドラムへ光走査を行う手段として、光偏向器を複数のレーザ装置に共通に用いるようにしたもの、つまり、単一の光偏向器で複数のレーザ装置からのレーザを同時に偏向走査して複数の感光体ドラムに照射し、光走査を行う装置が実用化されている。
ところで、上記のような構成の光走査装置を備え、フルカラー画像を形成する画像形成装置の場合、通常、複数のレーザ装置ユニットとして、ブラック用のレーザ装置ユニットと、カラー用の3つのレーザ装置ユニット(例えばシアン、マゼンタ、イエロー用のレーザ装置ユニット)を備え、白黒画像を形成する白黒モード時にはブラック用のレーザ装置ユニットのみを使用する。カラーモード時にはブラック用とカラー用の合わせて4つのレーザ装置ユニットを使用し、この4つのレーザ装置ユニットからのレーザを一つの光偏向器で同時に偏向走査してそれぞれ光学系を介して4つの感光体ドラムに照射し光走査を行う。4つの感光体ドラムに光を照射し潜像を形成する場合、それぞれの4つのレーザ装置からの光の主走査方向の書込位置を合わせるために同期センサを備えている。この同期センサの出力により各4色の走査タイミングを合わせる。
しかしながら、色ずれ等による画像の劣化を起す走査特性は、初期的にずれのないようにしても、機器の発熱等により部品の取付け位置が変化したり、部品そのものの形状が変化したりすることにより、つまり部品の姿勢が変化してしまうことにより、感光体ドラム上に描画する画像位置が徐々にずれてしまい、その結果、画像位置のずれ(以下、「位置ずれ」という)、またはフルカラー画像形成装置の場合は色ずれという不具合を招いていた。また、前述したように各レーザによる走査ラインは光学系を構成する光学素子の特性やその幾何学的な配置により影響を受けるため、走査ライン毎に発熱等による取付け位置の変化や、部品そのものの形の変化にも差が出ると言う問題があった。
図7および図8において、符号203は光走査装置に配設されている単一の光偏向器であり、符号204−a、204−bは第1の結像用レンズとも呼ばれるfθレンズ、符号205−a、205−bは長尺のトロイダルレンズ、符号207は光偏光器203、fθレンズ204−a、204−bおよびトロイダルレンズ205−a、205−b等の光学素子を収容する光学ハウジング、符号207Aは光学ハウジング207を覆うカバーである。
図7および図8に示すように、光偏向器203は複数の偏向面を備えた回転多面鏡(ポリゴンミラー)であり、図示しないポリゴンモータにより高速で等速回転しているが、光偏向器203の動作時間の経過、すなわち光偏向器203の回転数の増加とともに前記モータ部から熱が発せられる。モータから発せられた熱は光偏向器203から直接光学ハウジング207に伝わるほか、光偏向器203が起した気流によっても光学ハウジング207に伝わる。このため光学ハウジング207には、光偏向器203からの距離や熱の伝わり方により温度分布が生じる。
光学ハウジング207はその形状と発生した温度分布により、光走査装置・機器使用前の図7に示す状態から図8に示すように熱変形を起こす。この際、光学ハウジング207上に取り付けられ、図において光学ハウジング207の両端部に配置された光学素子としての折り返しミラー206−a、206−bの姿勢が変化し、各折り返しミラー206−a、206−bで反射された光ビームL2−a、L2−bの各感光体ドラム201、202上での露光位置が変化する。
図9(a)は、図7に対応して光走査装置内の光学素子が正規の位置にある状態であり、レーザ装置(図示せず)から照射された光ビームL1は、ミラー206−aの反射面206aに当たり、θ角をもって反射し、感光体ドラム201表面に露光している。ミラー206−aは、その反射面206aの図において上下端部が光学ハウジング207と一体的に形成された受け面208−aおよび208−bによって支持されている。一方、受け面208−aおよび208−b近傍には、光学ハウジング207と一体的に形成された板ばね取り付け座208−cにねじで締結・固定された付勢手段ないしは付勢部材としての板ばね220が図における紙面の手前側から奥側に延びて形成されたミラー206−aの両端部に対応して2箇所設けられている。ミラー206−aは、その裏面の図においてほぼ中央部が板ばね220の先端部によってその反射面206aを受け面208−aおよび208−bに接触・押し付ける向きに付勢されている。これにより、ミラー206−aは、光学ハウジング207を介して伝達される外部からの通常の振動や外力によってその姿勢および配置位置が変化しないように受け面208−aおよび208−bに保持されるようになされている。
なお、後述する実施形態を含め、図の簡明化を図るため、ミラー206−aのハッチングを省略するとともに、図9(a)を除き板ばね220の図示を省略する。
図8に示すように、光偏向器203を中心としてミラー206−aと反対側に配置されたミラー206−bは、上述した説明と比較してミラー206−bが逆方向に回転変位する点が主に相違するだけであり、上述したと同様に感光体ドラム202上における副走査方向の露光位置がずれてしまうことが当業者であれば容易に理解できるのでこれ以上の説明を省略する。但し、後述するように光学ハウジングの形状や光学素子の配置の違い等によっても図8のように左右が等しい量理想的に変形するとは限らないことは言うまでもない。
特開平9−193463号公報記載の技術では、感光体上に入射する光ビームの副走査位置を検出して、正規の副走査書込み位置に光ビームを入射させるものである。
特開2004−258182号公報記載の技術では、転写搬送ベルト上に書かれたマークを検出センサにより読み取り、その結果に応じて光走査装置内の光学素子の位置を変位させて、感光体上への照射位置を調整するものである。
またプリント速度の向上のために、光走査装置における光偏向器の駆動速度や転写装置の駆動速度も高速化しているが、特に光偏向器の駆動速度が高速化していくにつれ、光偏向器を駆動するモータの発熱量も増大しており、その発熱が光走査装置のハウジング(筐体)内にあるその他の光学素子(光源、カップリングレンズ、fθレンズ、トロイダルレンズ等の長尺レンズ等)に与える影響が問題となっている。
従って、検知手段とそれを演算する演算手段および光学素子を制御するアクチュエータおよびその駆動機構が最低限必要となる。現在の画像形成装置における画素密度は600もしくは1200dpiあたりが主流である。この場合、42もしくは21μm単位で画像を描画しており、従来技術においては、42もしくは21μm以下に制御することが必須となる。こうするためには、それ相応の精度の部品等を使用するのは当然であり、機器のコストアップ要因となっていた。
また、上記自動色ずれ補正技術では、ベルト上にパターンを形成し、そのパターンのずれを検出後、補正を行うため、その間印刷を行うことは一切できず、ダウンタイムを増大させる要因ともなるこのような自動色ずれ補正は頻繁に行うことは望ましくない。
請求項1記載の発明は、光ビームを出射する光源手段と、該光ビームを偏向し主走査を行う偏向手段と、前記光源手段からの光ビームを被走査面に導く光学手段と、前記光源手段、前記光学手段および前記偏向手段のうちの少なくとも一つの手段を収容するハウジング手段とを備えた光走査装置において、前記光走査装置使用中に姿勢が変化する前記光源手段および前記光学手段のうちの少なくとも一つの手段に直接的または間接的に接触し、温度変化により伸縮して前記少なくとも一つの手段の姿勢変化を低減させる伸縮部材を有することを特徴とする。
ここで、「光源手段および前記光学手段のうちの少なくとも一つの手段に直接的または間接的に接触し」とは、伸縮部材が光源手段および光学手段のうちの少なくとも一つの手段に直接的に接触する場合、または例えば光源手段および光学手段のうちの少なくとも一つの手段を支持する支持部材等を介して光源手段および光学手段のうちの少なくとも一つの手段に接触する場合であってもよいことを意味する(以下、同様)。
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の光走査装置において、前記光学手段には、ミラーが含まれており、前記姿勢変化は、前記ミラーの反射角の変化であることを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項3記載の光走査装置において、前記ミラーは、前記光学手段における光路の最も下流に配置されていることを特徴とする。
請求項6記載の発明は、請求項3記載の光走査装置において、前記光学手段には、副走査方向に補正する補正レンズが含まれており、前記ミラーは、前記補正レンズよりも光路の下流側に配置されたものであることを特徴とする。
請求項7記載の発明は、請求項1乃至6の何れか一つに記載の光走査装置において、前記光学手段には、レンズが含まれており、前記姿勢変化は、前記レンズの取付け位置の変化であることを特徴とする。
請求項9記載の発明は、請求項7記載の光走査装置において、前記光学手段は、前記光源手段と前記偏向手段との間に配設された第1の光学手段であり、前記レンズは、第1の光学手段のうちの副走査方向に光ビームを変化させることが可能な光学素子であることを特徴とする。
請求項11記載の発明は、請求項1または2記載の光走査装置において、前記姿勢変化は、前記光源手段の前記光ビームの出射角度の変化であることを特徴とする。
請求項12記載の発明は、請求項1乃至11の何れか一つに記載の光走査装置において、前記伸縮部材は、樹脂で形成されていることを特徴とする。
請求項14記載の発明は、請求項1乃至13の何れか一つに記載の光走査装置において、前記伸縮部材は、熱源からの熱を直接的または間接的に受けることを特徴とする。
請求項15記載の発明は、請求項14記載の光走査装置において、前記熱源は、前記偏向手段を駆動する駆動手段であることを特徴とする。
請求項16記載の発明は、請求項15記載の光走査装置において、前記偏向手段は、複数の回転自在な偏向面を備えており、前記伸縮部材は、前記複数の偏向面の回転により起こる気流により熱を受けることを特徴とする。
請求項18記載の発明は、請求項1乃至17の何れか一つに記載の光走査装置において、前記ハウジング手段は、樹脂で形成されていることを特徴とする。
請求項19記載の発明は、請求項1乃至18の何れか一つに記載の光走査装置において、前記光走査装置は、一つの光源手段を有することを特徴とする。
請求項20記載の発明は、請求項1乃至18の何れか一つに記載の光走査装置において、前記光走査装置は、複数の光源手段を有することを特徴とする。
請求項22記載の発明は、複数の像担持体上に光走査装置により潜像を形成するとともに、該潜像を上記像担持体毎に異なる色トナーで現像し、該各像担持体上に形成されたトナー像をシート状記録媒体に順次重ねて転写することによりカラー画像を得る画像形成装置において、前記光走査装置が、請求項20に記載の光走査装置であることを特徴とする。
請求項24記載の発明は、複数の像担持体上に光走査装置により潜像を形成するとともに、該潜像を上記像担持体毎に異なる色トナーで現像し、該各像担持体上に形成されたトナー像を順次中間転写体上に重ねて転写した後、シート状記録媒体に一括転写することによりカラー画像を得る画像形成装置において、前記光走査装置が、請求項20に記載の光走査装置であることを特徴とする。
請求項26記載の発明は、請求項22乃至25の何れか一つに記載の画像形成装置において、自動色合わせ補正制御を行うことが可能であることを特徴とする。
請求項27記載の発明は、像担持体上に光走査装置により潜像を形成するとともに、該潜像を上記像担持体にトナーで現像し、該像担持体上に形成されたトナー像をシート状記録媒体に転写することにより画像を得る画像形成装置において、前記光走査装置が、請求項14に記載の光走査装置であり、前記熱源は、トナー像を転写されたシート状記録媒体の定着を行う定着手段であることを特徴とする。
請求項29記載の発明は、請求項28記載の光走査装置の姿勢補正方法において、前記伸縮部材の一端を前記少なくとも一つの手段に接触させ、該伸縮部材の他端を前記光走査装置の不動部材に固定したことを特徴とする。
請求項30記載の発明は、請求項28または29記載の光走査装置の姿勢補正方法において、前記少なくとも一つの手段は、その姿勢が変化する前の状態になる向きに付勢手段によって付勢されていることを特徴とする。
本発明によれば、光走査装置使用中に姿勢が変化する光源手段および光学手段のうちの少なくとも一つの手段に直接的または間接的に接触し、温度変化により伸縮して少なくとも一つの手段の姿勢変化を低減させる伸縮部材を有することにより、伸縮部材の熱膨張による変位によって少なくとも一つの手段の変位を打ち消す方向に伸縮部材を変位させるように構成しているので、少なくとも一つの手段の変位が抑えられ、その結果、狙いの位置に光ビームを照射可能となる。従って、コストの高い検知手段や機構を制御するアクチュエータ等を使用せずに超低コストな手段を用いて、例えば偏向手段の駆動手段の発熱等により光走査装置のハウジング手段内にあるその他の光源手段および光学手段のうちの少なくとも一つの手段の姿勢変化を低減し、またユーザの待ち時間を無くし、位置ずれや色ずれの発生を防止することが可能となることで、画像品質を良好な状態に保つことが可能となる。
カラーレーザプリンタ530は、パソコン300を始めとして、ワードプロセッサ、ファクシミリとも通信可能に接続されるようになっており、カラーレーザプリンタ530にはそれらの受信部である画像データ出力装置が配設されている。
図2は、図1に示したカラーレーザプリンタ530を示している。図2に示すように、カラーレーザプリンタ530は、像担持体としての感光体ドラム2Y,2M,2C,2Bk、現像装置3Y,3M,3C,3Bk、クリーニング装置4Y,4M,4C,4Bk、帯電装置5Y,5M,5C,5Bk、給紙装置6、転写装置7、定着装置8、光走査装置9等を有している。カラーレーザプリンタ530は、いわゆる直接転写式4連タンデム型フルカラー画像形成装置となっている。
図3に、上記特開2002−207337号公報の図5に示されているものと同等の、自動色ずれ補正制御における補正パターン(転写ベルト7aの表面に形成される各色マークのパターン)の一例を示しておく。
光走査装置9は、図4ないし図6に示すように、後述する構成部品(構成要素)を収容するハウジング手段としての光学ハウジング110を有する。光学ハウジング110は、例えばポリカABS(熱伝導率0.6W/mK)等の樹脂材料で一体的に形成されている。
なお、光源ユニット111、112,113,114は、レーザ装置111、112,113,114とも呼ばれる。
光学ハウジング110の上部と下部には、その内部に収納された上記構成部品等を覆うカバー146,147が設けられている。下部側のカバー146には、レーザを通過する開口が設けられ、その開口には防塵ガラス142,143,144,145が取り付けられている。
さらに、各レーザ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、この同期検知用ミラーで反射された光束は、同期検知器140,141で受光されて走査開始の同期信号が出力される。
光偏向器121によって偏向走査されるレーザの走査方向が主走査方向であり、これは各感光体ドラム2Y,2M,2C,2Bkの軸方向である。また、この主走査方向と直交する方向が副走査方向であり、これは感光体ドラム2Y,2M,2C,2Bkの回転方向(感光体ドラム表面の移動方向)である。
一例として図4、図6、図10、図18乃至図20に示すように、温度変化により伸縮して、すなわちある一定の温度(例えば常温)から熱が加わることによる温度上昇によって伸び(膨張・変位)、この温度上昇状態から漸次熱が奪われることによる温度低下によって縮んで元の状態に復帰し、あるいはさらに冷却されることにより元の状態よりもさらに縮む伸縮部材148〜166、209、215、218を光走査装置9内に配置し、かつ、伸縮部材148〜166、209、215、218の一端を上記各光学素子、光源ユニット111〜114に直接的(または間接的)に接触している形態を示す。
伸縮部材148〜166、209、215、218は、上記機能を発揮する材料として、例えばABS樹脂(ABS)やポリカーボネート樹脂(PC)、もしくはこれらの樹脂が適度の比率で配合された樹脂あるいは適宜のエンジニアリングプラスチック材料で形成されている。なお、上記基本的な機能を発揮する材料であれば、樹脂に限らず、後述するように金属で形成してもよい。
従来、本発明の伸縮部材が配置されていない場合は、図8および図9(b)のように光学素子が光走査装置使用中に変位していく。そのため、感光体ドラム上に露光する位置が狙いの位置から外れてしまっていた。これを解消するために本発明においては、伸縮部材を光学素子の一部に接触させ、これの熱膨張により光学素子の変位を打ち消す方向に伸縮部材を変位させるように構成している。
図10に示すように、姿勢変化を生じる各光学素子のうちで顕著な効果を奏する折り返しミラー206を代表して取り上げ、この折り返しミラー206に対して伸縮部材209を直接的または間接的に接触するように配設した場合における同ミラー206の姿勢変化について述べる。
なお、図10(a)、(b)においても、図の簡明化を図るため、ミラー206のハッチングを省略するとともに、図9(a)にのみ示した板ばね220の図示を省略しており、従って図10(a)、(b)ではミラー206の裏面側が図示しない上記板ばねによって光学ハウジング110の受け面208−aおよび208−bに常に接触する向きに付勢されていることを付記しておく。また、図10における伸縮部材209の図示に関して、図の簡明化のために断面を表わすハッチングを図10(a)の一部のみに表示することで図10(b)では省略する。
図10(a),(b)において、伸縮部材209の図において右側の一端(自由端)209−aは、ミラー206の下端部に変位可能に接触しており、図において左側の他端部(基端部)は、光走査装置9内の不動部材である光学ハウジング110の一部にねじ等の締結手段あるいは接着剤等の貼着手段等を介して固定されている。
Y≒Xsinα
また、光走査装置によっては、または光走査置内の別の光学素子によっては、ミラーの変位方向が本説明と異なる場合があるが、その場合でも、伸縮部材の取付け位置を変更すれば対応可能であることも明白である。
また、上述した光学素子の回転方向の変位以外にも、取付け位置が上下・左右方向に変位する直線的な変位に対しても伸縮部材の取付け位置を変更すれば対応可能であることも明白である。
また、図6に示すように、熱源となる光偏光器121は、光学ハウジング110の基盤部110aと接して保持されており、熱源(光偏光器121)よりの熱は、光学ハウジング110を伝熱していく。この際、伸縮部材156a,156b,156b,157,158,163〜166等は伝熱により暖められた光学ハウジング110により間接的に熱せられることになる。
当然、熱源(光偏光器121)に一端を接触させるように伸縮部材を配置し、他端を光学素子に接触させるように構成してもよい。
この時、上記各光学素子の受け面の位置は、光学ハウジング110の形状や材質、熱源の配置位置や形状、熱源からの距離や熱源となる光偏向器121の回転速度、回転方向などにより変動量に違いが現れる。このため変動が最小となるよう、上記各光学素子に独立した各伸縮部材148〜166が直接的または間接的に取り付けてある。各伸縮部材148〜166の形状や線膨張係数を決定するには、各光学素子の位置変動量を測定すればよい。
図10を参照して、本発明の基本的な原理に基づく作用をさらに具体的に補足説明する。図10に示すように、折り返しミラー206に対して伸縮部材209を直接的にまたは間接的に接触するように配設した場合における同ミラー206の姿勢変化について記述する。
伸縮部材209の配置・取り付けの初期状態としては、常温時おいて、図10(a)に示すように、ミラー206の紙面手前および奥側の両端部において幅10mmの2個の伸縮部材209を配置し、各伸縮部材209の一端209−aを下部の反射面206aに直接接触させ(実質的に非拘束)、各伸縮部材209の図における左側の他端部下面を接着剤にて光学ハウジング110上に貼着・固定してその変位を拘束した。従って、図10(b)に示すように、各伸縮部材209の一端209−a側のみが温度上昇に伴って破線で示す初期状態の自然長L0から温度に応じた変位量ΔL分だけ伸びることとなる。
ΔL=A×L0×Δt………(1)
温度変化量Δtは、光偏向器121から受ける熱量をQ(J)、伸縮部材209の熱容量C(J/K)とすると、(2)式で表される。
熱容量C=Q/Δtより、
Δt=Q/C………(2)
C=m×c………(3)
(1)〜(3)式より変位量ΔLは、次の(4)式で表される。
ΔL=A×Q/(m×c)………(4)
図11に示す測定結果は、転写紙サイズA4横送りにて2時間連続通紙を行った際の結果であるが、転写紙サイズによらず概ね2時間で飽和し約1mmの副走査露光位置ずれ量となることも試験で確認済みである。
このとき、図6の構成における光走査装置9の第1折り返しミラー124での角度変化は約10'となり、その時ミラー124の上部の受け面208−a2と下部の受け面208−bとでの位置の差は30μmとなる。従って、伸縮部材157の変位量ΔLが30μmとなる伸縮部材を使用すれば、副走査露光位置ずれを低減することが可能である。
(4)式より光偏向器121から受ける熱量Qが分かれば、変位量ΔLが30μmとなる材料を決定することは容易であるが、実際には熱量Qを直接求めることは困難である。そこで、試験的に常温時(23℃)における自然長L0:50mmのABS樹脂製の伸縮部材157〜160を用いて連続通紙を行い、副走査露光位置ずれ量および変位量ΔLを計測した所、図12、図13に示す結果となった。使用したABS樹脂の材料特性は表1に示すとおりである。
なお、図12等において、「現状」とは、実施例1を採用した光走査装置9を搭載したカラーレーザプリンタ530での計測結果と比較して、実施例1の伸縮部材を採用していないことのみ相違する光走査装置を搭載した図2に示したと同様のカラーレーザプリンタでの計測結果を意味する(以下、同様)。
図13に示す結果より、ABS樹脂製の伸縮部材157〜160を使用した際の連続通紙2時間後の変位量ΔLは136μmであった。(4)式にこれらの値を代入すると、
0.136=0.000074×Q/(3.6×1.59)
Q=10519 (J)
ABS樹脂と同じ形状であれば光偏向器121から受ける熱量Qは同じであるので、
0.3=A×10519/(m×c)
A/(m×c)=2.9×10−5
となる。よってA/(m×c)=2.9×10−5を満足する材料を選択すれば、変位量ΔLは30μmとなる。
図16は、実施例1の伸縮部材を採用していないことのみ相違する光走査装置を搭載した図2に示したと同様のカラーレーザプリンタでの、連続通紙と自動色合わせ補正制御を繰り返し行った試験結果を示している。
実施例2には、実施例1に示したPC+ABS+ガラス繊維30%の樹脂製のそれぞれの変形量に最適な伸縮部材157〜160を第1折り返しミラー124〜127に用いた光走査装置9を搭載したカラーレーザプリンタ530にて、連続通紙と自動色合わせ補正制御を繰り返し行った試験結果が示されている。 同図に示すように、伸縮部材157〜160を使用することで、1000枚通紙後の色ずれ量も最大で15μm程度であり、自動位置合わせによって書込みタイミングを変更することなく色ずれを良好な状態に保つことが可能となる。
なお、図17中各色の黒に対する色ずれ量の推移がマイナス方向の右肩下がりのラインになっているのは、転写装置7に依存している。図2に示した転写装置7の転写ベルト7aを駆動する駆動ローラ7dが連続運転中に熱膨張することで転写速度が徐々に狙いの速度よりも速くなることで、黒に対する色ずれがマイナスになっていくためである。
従って、実施例2のように伸縮部材を使用した上で自動色合わせ補正制御を搭載した画像形成装置においては、ダウンタイムを大幅に低減した上で常に色ずれを良好な状態に保つことが可能となる。
図18において、光源ユニット111は、半導体レーザ(LD)210と、半導体レーザ210を駆動するためのプリント基板213と、プリント基板213に図において上下の台座を介して取り付け・支持され半導体レーザ210を取り付けるホルダ部材212と、ホルダ部材212内に取り付け・固定されたカップリングレンズ211と、ホルダ部材212の外周面を嵌入し支持する光学ハウジング110に一体的に形成された書込みハウジング214(不動部材)とから主に構成されている。書込みハウジング214は、図4等に示した光学ハウジング110に一体的に形成されている。
伸縮部材215の図において左側の一端(自由端)を書込みハウジング214に貫通形成された貫通孔214aを介してホルダ部材212のフランジ下部に接触させ、伸縮部材215の図において右側の他端下部を書込みハウジング214に固定している取り付け状態である。
これにより、温度変化に応じて伸縮部材215が図中矢印方向に伸縮することで、例えば伸縮部材215が熱膨張によって図において左側に伸びた場合には、伸縮部材215の図において左側の一端が光源ユニット111を左側へ平行移動させるように変位するので、光源ユニット111の半導体レーザ210より出射されるレーザL1(光ビーム)の照射角度の変化を低減させることができる。
光走査装置9内に配置した伸縮部材218の図において上部の一端(自由端)を光学素子であるレンズ216に接触させ、これによりレンズ216の姿勢変化、すなわち、レンズの取付け位置が変化してしまうことを低減させている。伸縮部材218の図において下部の他端(基端部)は、図4等に示した光学ハウジング110に一体的に形成された書込みハウジング217(不動部材)に固定されている。
図20に示す変形例は、図19に示した例と比較して、光走査装置内のレンズ216および伸縮部材218を始めとする光学素子等を冷却するための冷却ファン170を有する点のみ相違する。この変形例によっても図示しない熱源からの加熱または冷却ファン170の作動による冷却により、その温度変化に応じて伸縮部材218による板厚方向の熱膨張または収縮による変位によって光ビームL1の高さを維持することができる。
また、上述したとおり、図4および図6に示した全ての伸縮部材148〜166の配置・取り付けは、光ビームの光路の障害とならない位置に配置されることは言うまでもない。
光走査装置9の使用中に姿勢が変化する光源ユニット111〜114、光学素子であるシリンドリカルレンズ115〜118、ミラー119,120,206、第1折り返しミラー124〜127、第2の結像用レンズ128〜131、第2折り返しミラー132〜135、第3折り返しミラー136〜139、レンズ216に直接的または間接的に接触し、温度変化により伸縮して上記各光源ユニットおよび上記各光学素子の姿勢変化を低減させる伸縮部材148〜166,209,215,218を有することにより、これらの伸縮部材148〜166,209,215,218の熱膨張による伸び変位によって、上記各光源ユニットおよび上記各光学素子の姿勢変化による変位を打ち消す方向に構成しているので、簡素かつ安価な構成で上記各光源ユニットおよび上記各光学素子の変位が抑えられ、その結果、狙いの位置に光ビーム(レーザ)を照射可能となる。これにより、ひいてはユーザの待ち時間を無くして、位置ずれや色ずれの発生を防止することが可能となり、位置ずれや色ずれのない良好な画像品質を保つことが可能となる。
また、前記姿勢変化は、ミラー119,120,206、第1折り返しミラー124〜127、第2折り返しミラー132〜135、第3折り返しミラー136〜139の反射角の変化であることにより、上記各ミラーに対応して配設した各伸縮部材を光学素子である上記各ミラーに接触させ、かつ、上記各伸縮部材の熱膨張による伸び変位によって上記各ミラーの反射角変化を打ち消す方向に上記各伸縮部材を変位させ、上記各ミラーの姿勢変化量を低減するように構成しているので、狙いの位置に光ビーム(レーザ)照射が可能となる。
また、補正レンズとしての第2の結像用レンズ128〜131よりも光路の上流側に配置された第1折り返しミラー124〜127に対応して伸縮部材157〜160が配設されていることにより、上記作用によって狙いの位置に光ビーム(レーザ)照射が可能となる。
また、補正レンズとしての第2の結像用レンズ128〜131よりも光路の下流側に配置された第2折り返しミラー132〜135に対応して伸縮部材163、164(図6の左半分側のものは省略されている)が配設されていることにより、上記作用によって狙いの位置に光ビーム(レーザ)照射が可能となる。
また、副走査方向に補正する補正レンズとしての第2の結像用レンズ128〜131に対応して伸縮部材161、162(図6の左半分側のものは省略されている)が配設されていることにより、上記作用によって狙いの位置に光ビーム(レーザ)照射が可能となる。
また、第1の光学系のうち副走査方向に光ビーム変化させることが可能な光学素子、換言すれば副走査方向にパワーを持つレンズとしてのシリンドリカルレンズ115〜118に対応して伸縮部材152〜155が配設されていることにより、上記作用によって狙いの位置に光ビーム(レーザ)照射が可能となる。
また、熱源は、光偏光器121を駆動する図示しないモータであることにより、これは光走査装置9内で最も発熱する部品の一つであるので、光走査装置9内の温度上昇は上記モータの温度上昇と密接な関係がある。従って、上記モータを熱源として捉え、この熱を利用する伸縮部材を用いれば、光走査装置9内の温度上昇による上記各光学素子の姿勢変化を、上記モータの熱履歴による温度変化に応じて変位伸縮する伸縮部材によって抑制することができ、変化と抑制とを同期させることができるから、効率的に低減することが可能となる。
また、伸縮部材156a,156b,158〜160は、光偏光器121の複数の偏向面に対して気流の風下側に配置されていることにより、熱風を効率的に上記各伸縮部材に吹き付けることができる。従って、この熱風を熱源として捉え、この熱を利用する上記各伸縮部材を用いれば、光走査装置9内の温度上昇による光学素子の姿勢変化を、熱風により伸縮する上記各伸縮部材により抑制することができ、変化と抑制とを同期させることができるから、効率的に低減することが可能となる。
本発明の伸縮部材は、図2に示した直接転写式4連タンデム型フルカラー画像形成装置であるカラーレーザプリンタ530およびその光走査装置9に限らず、図21に示すような中間転写式4連タンデム型フルカラー画像形成装置であるカラーレーザプリンタ600にも適用することができる。
図21に示すカラーレーザプリンタ600は、図2に示したカラーレーザプリンタ530と比較して、光走査装置9に代えた光走査装置19を有する点、および転写装置7に代えた転写装置29を有する点が主に相違する。カラーレーザプリンタ600において、カラーレーザプリンタ530の構成部品や部材と実質的に同様の機能を有するものについては、カラーレーザプリンタ530の構成部品や部材の符号に数値「10」を加えた符号を付与することにより、その説明を省略する。
中間転写ベルト30上の重ね合わされたカラー画像は、転写部位で2次転写ローラ33により転写シート上に一括転写される。カラー画像を転写された転写シートは、定着ローラとも呼ばれる加熱ローラ18aと加圧ローラ18bとを有する定着手段としての定着装置18へ送られ、ここでカラー画像を定着される。定着を終えた転写シートは、排紙分岐爪24が図示の位置にある状態では排紙ローラ対21により画像形成装置本体の上面に形成された排紙トレイ16にフェイスダウンの状態で排出されて積載される。中間転写ベルト30上の残留トナー等は、転写後、ベルトクリーニング装置35で清掃される。排紙分岐爪24の矢印で示す上方への揺動によって、定着を終えた転写シートは下段の排紙トレイ24に案内・搬送されて排出されて積載される。
なお、カラーレーザプリンタ600においては、上記各伸縮部材を適用した光走査装置を複数有するように構成することも可能である。
7a 転写ベルト(転写体)
9 光走査装置
30 中間転写ベルト(中間転写体)
110 光学ハウジング(ハウジング手段)
111〜114 光源ユニット(光源手段)
115〜118 シリンドリカルレンズ(光学手段の一例、光学素子)
119,120 ミラー(光学手段の一例、光学素子)
121 光偏光器(偏向手段)
124〜127 第1折り返しミラー(光学手段の一例、光学素子)
128〜131 第2の結像用レンズ(光学手段の一例、光学素子)
132〜135 第2折り返しミラー(光学手段の一例、光学素子)
136〜139 第3折り返しミラー(光学手段の一例、光学素子)
148〜166,209,215,218
500 デジタルカラー複写機(画像形成装置)
530 カラーレーザプリンタ(画像形成装置)
600 カラーレーザプリンタ(画像形成装置)
Claims (30)
- 光ビームを出射する光源手段と、該光ビームを偏向し主走査を行う偏向手段と、前記光源手段からの光ビームを被走査面に導く光学手段と、前記光源手段、前記光学手段および前記偏向手段のうちの少なくとも一つの手段を収容するハウジング手段とを備えた光走査装置において、
前記光走査装置使用中に姿勢が変化する前記光源手段および前記光学手段のうちの少なくとも一つの手段に直接的または間接的に接触し、温度変化により伸縮して前記少なくとも一つの手段の姿勢変化を低減させる伸縮部材を有することを特徴とする光走査装置。 - 請求項1記載の光走査装置において、
前記姿勢変化の方向は、主走査方向に対して直交する副走査方向であることを特徴とする光走査装置。 - 請求項1または2記載の光走査装置において、
前記光学手段には、ミラーが含まれており、
前記姿勢変化は、前記ミラーの反射角の変化であることを特徴とする光走査装置。 - 請求項3記載の光走査装置において、
前記ミラーは、前記光学手段における光路の最も下流に配置されていることを特徴とする光走査装置。 - 請求項3記載の光走査装置において、
前記光学手段には、副走査方向に補正する補正レンズが含まれており、
前記ミラーは、前記補正レンズよりも光路の上流側に配置されたものあることを特徴とする光走査装置。 - 請求項3記載の光走査装置において、
前記光学手段には、副走査方向に補正する補正レンズが含まれており、
前記ミラーは、前記補正レンズよりも光路の下流側に配置されたものであることを特徴とする光走査装置。 - 請求項1乃至6の何れか一つに記載の光走査装置において、
前記光学手段には、レンズが含まれており、
前記姿勢変化は、前記レンズの取付け位置の変化であることを特徴とする光走査装置。 - 請求項7記載の光走査装置において、
前記レンズは、前記光学手段に配置され副走査方向に補正する補正レンズであることを特徴とする光走査装置。 - 請求項7記載の光走査装置において、
前記光学手段は、前記光源手段と前記偏向手段との間に配設された第1の光学手段であり、
前記レンズは、第1の光学手段のうちの副走査方向に光ビームを変化させることが可能な光学素子であることを特徴とする光走査装置。 - 請求項7記載の光走査装置において、
前記光学手段は、前記偏向手段と前記被走査面との間に配設された第2の光学手段であり、
前記レンズは、第2の光学手段のうちの副走査方向に光ビームを変化させることが可能な光学素子であることを特徴とする光走査装置。 - 請求項1または2記載の光走査装置において、
前記姿勢変化は、前記光源手段の前記光ビームの出射角度の変化であることを特徴とする光走査装置。 - 請求項1乃至11の何れか一つに記載の光走査装置において、
前記伸縮部材は、樹脂で形成されていることを特徴とする光走査装置。 - 請求項1乃至11の何れか一つに記載の光走査装置において、
前記伸縮部材は、金属で形成されていることを特徴とする光走査装置。 - 請求項1乃至13の何れか一つに記載の光走査装置において、
前記伸縮部材は、熱源からの熱を直接的または間接的に受けることを特徴とする光走査装置。 - 請求項14記載の光走査装置において、
前記熱源は、前記偏向手段を駆動する駆動手段であることを特徴とする光走査装置。 - 請求項15記載の光走査装置において、
前記偏向手段は、複数の回転自在な偏向面を備えており、
前記伸縮部材は、前記複数の偏向面の回転により起こる気流により熱を受けることを特徴とする光走査装置。 - 請求項16記載の光走査装置において、
前記伸縮部材は、前記複数の偏向面に対して前記気流の風下側に配置されていることを特徴とする光走査装置。 - 請求項1乃至17の何れか一つに記載の光走査装置において、
前記ハウジング手段は、樹脂で形成されていることを特徴とする光走査装置。 - 請求項1乃至18の何れか一つに記載の光走査装置において、
前記光走査装置は、一つの光源手段を有することを特徴とする光走査装置。 - 請求項1乃至18の何れか一つに記載の光走査装置において、
前記光走査装置は、複数の光源手段を有することを特徴とする光走査装置。 - 像担持体上に光走査装置により潜像を形成するとともに、該潜像を上記像担持体にトナーで現像し、該像担持体上に形成されたトナー像をシート状記録媒体に転写することにより画像を得る画像形成装置において、
前記光走査装置が、請求項19に記載の光走査装置であることを特徴とする画像形成装置。 - 複数の像担持体上に光走査装置により潜像を形成するとともに、該潜像を上記像担持体毎に異なる色トナーで現像し、該各像担持体上に形成されたトナー像をシート状記録媒体に順次重ねて転写することによりカラー画像を得る画像形成装置において、
前記光走査装置が、請求項20に記載の光走査装置であることを特徴とする画像形成装置。 - 複数の像担持体上に光走査装置により潜像を形成するとともに、該潜像を上記像担持体毎に異なる色トナーで現像し、該各像担持体上に形成されたトナー像をシート状記録媒体に順次重ねて転写することによりカラー画像を得る画像形成装置において、
前記光走査装置が、請求項19に記載の光走査装置を複数有することを特徴とする画像形成装置。 - 複数の像担持体上に光走査装置により潜像を形成するとともに、該潜像を上記像担持体毎に異なる色トナーで現像し、該各像担持体上に形成されたトナー像を順次中間転写体上に重ねて転写した後、シート状記録媒体に一括転写することによりカラー画像を得る画像形成装置において、
前記光走査装置が、請求項20に記載の光走査装置であることを特徴とする画像形成装置。 - 複数の像担持体上に光走査装置により潜像を形成するとともに、該潜像を上記像担持体毎に異なる色トナーで現像し、該各像担持体上に形成されたトナー像を順次中間転写体上に重ねて転写した後、シート状記録媒体に一括転写することによりカラー画像を得る画像形成装置において、
前記光走査装置が、請求項19に記載の光走査装置を複数有することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項22乃至25の何れか一つに記載の画像形成装置において、
自動色合わせ補正制御を行うことが可能であることを特徴とする画像形成装置。 - 像担持体上に光走査装置により潜像を形成するとともに、該潜像を上記像担持体にトナーで現像し、該像担持体上に形成されたトナー像をシート状記録媒体に転写することにより画像を得る画像形成装置において、
前記光走査装置が、請求項14に記載の光走査装置であり、
前記熱源は、トナー像を転写されたシート状記録媒体の定着を行う定着手段であることを特徴とする画像形成装置。 - 光ビームを出射する光源手段と、該光ビームを偏向し主走査を行う偏向手段と、該偏向手段を中心として光ビームを被走査面に導く光学手段と、前記光源手段、前記光学手段および前記偏向手段のうちの少なくとも一つの手段を収容するハウジング手段とを備えた光走査装置の姿勢補正方法において、
前記光走査装置使用中に姿勢が変化する前記光源手段および前記光学手段のうちの、副走査方向の補正に最も寄与する少なくとも一つの手段に個別的に接触し、温度変化により伸縮して前記少なくとも一つの手段の姿勢変化を低減させる伸縮部材を用いることにより、前記少なくとも一つの手段の姿勢を補正し、被走査面上の副走査方向に関する光ビーム位置を適正にすることを特徴とする光走査装置の姿勢補正方法。 - 請求項28記載の光走査装置の姿勢補正方法において、
前記伸縮部材の一端を前記少なくとも一つの手段に接触させ、該伸縮部材の他端を前記光走査装置の不動部材に固定したことを特徴とする光走査装置の姿勢補正方法。 - 請求項28または29記載の光走査装置の姿勢補正方法において、
前記少なくとも一つの手段は、その姿勢が変化する前の状態になる向きに付勢手段によって付勢されていることを特徴とする光走査装置の姿勢補正方法。
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