JP2007003732A - 光走査装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走査線の曲がりを安定して制御可能な形状にし、曲がり制御を可能とする。
【解決手段】潜像を形成するために感光体を光走査する光学素子を配置する光学ハウジング１３を備え、走査線の位置を副走査対応方向に補正する主たるパワーを有する光学素子５の副走査方向に対し、前記光学素子５の片方端部の支持部に第１のパルスモータ２６ａを備え、また、前記光学素子５の主走査方向と直角かつ副走査方向と直角である軸部を第２のパルスモータ２６ｂの支持部とし、この第２の支持部に前記第１のパルスモータ２６ａと同一方向に前記第２のパルスモータ２６ｂを備え、前記光学素子５の片方端部の支持部よりも前記第２の支持部を副走査方向に初期的にシフトさせて前記光学ハウジング１３に設置する光走査装置において、各々のパルスモータ２６ａ、２６ｂの動作制御範囲に上下限値を設定した。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真装置、特にカラー記録可能な記録装置に使用する光走査装置及びこれを搭載した、電子写真装置、特にカラー記録可能な記録装置を含む画像形成装置に関するものである。

従来では、レーザビームプリンタ、デジタル複写機、レーザファクシミリなどにおける画像形成装置は、光源からの光ビームを偏向走査する正多角形に形成されたポリゴンミラーと、このポリゴンミラーによって走査された光ビームを感光体面上に結像するための光学素子（走査レンズ）とを備え、書き込み開始位置を決定するために、有効露光領域外の走査開始側に光検知器を設けることが知られている（例えば、特許文献１乃至５参照）。
このようなカラー画像形成装置では、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などによって、レーザ走査線に曲がり／傾き／走査線位置ずれが発生するといった課題がある。
走査線曲がり／傾き／走査線位置ずれが発生することによって、カラー画像形成装置では、３乃至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ための技術が特許文献１などに開示されている。
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、走査線傾曲がりを調整することができる。
しかしながら、この従来技術では、走査線曲がりの湾曲量は変化することができるものの、走査線の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、走査線の傾きは調整することができず、結果として色むら、色ずれといった画像品質の劣化を招いてしまう。

また、特許文献２に開示されている従来技術によれば、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ようになっている。しかし、この従来技術では、走査線傾きは補正できるが、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（折り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）。
また、特許文献３などに開示の技術では、各レーザ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。このため、前述のような不具合がないものの、調整機構自体が大掛かりであり、光学ハウジング内での配置が困難であるとともに、コストも非常に掛かってしまう。
また、特許文献４には、樹脂製結合素子を主走査方向軸回り、主、副走査方向に直角な軸回りに傾ける調整用モータをそれぞれ設けた画像形成装置が開示されている。
これによれば、走査線位置調整前には、各々の軸回りに予め傾けて保持しておくとあるが、これは、長尺レンズを、一旦撓ませた状態とした後、時計回り及び反時計回り両方向に調整可能とするためであり、調整方向が異なるか、または調整後の走査線曲がりの形状が各色で異なった場合、後述する図６に記載されるようなＭ型、またはＷ型形状等の走査線形状となり、色ずれが大きくなってしまう。
特許文献５には、トロイダルレンズを副走査方向に撓ませる湾曲調整手段を有し、各色用のレンズの湾曲方向を同じ方向で一定値以下に調整することが開示されている。
この一定値以下は、即ち湾曲量０付近ということになり（そうでなければ、各色の湾曲量が異なったり、ばらついたりし、色ずれが大きくなってしまう）、各色用のレンズの湾曲調整方向が同一方向であれば、全ての走査線形状が図６に記載のＭ型または、Ｗ型形状、片方に統一され、色ずれが緩和される。
特開平１１−２８７９６６号公報 特開２００１−１００１３公報 特開２００２−１８２１４５公報 特開２００４−３３３８０３公報 特開平１０−２６８２１７号公報

しかしながら、各色用のレンズの湾曲調整方向が同一方向でない場合、図６のＭ型、Ｗ型走査線形状の組合せが発生し、色ずれがかえって大きくなってしまう場合が発生してしまう。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、現状の光走査装置において、光学ハウジング内にシンプルな構成で配置でき、安価であり、調整後、常に凸形状となる方向に揃えて曲げたことにより、走査線の曲がりを安定して制御可能な形状にし、曲がり制御を可能とするパルスモータ及び傾きを制御するパルスモータの各々のパルスモータの動作制御範囲に上下限値を設けることにより、副走査対応方向に補正する主なるパワーを持った光学素子の有効範囲を超えないようにし、色ずれ等の不具合及び異常画像を防ぐ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にある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、潜像を形成するために感光体を光走査する光学素子を配置する光学ハウジングと、走査線の位置を副走査対応方向に補正する主たるパワーを有する光学素子の副走査方向に対し、前記光学素子の片方端部の第１の支持部に設けられた第１のパルスモータと、前記光学素子の主走査方向と直角かつ副走査方向と直角である軸部を第２の支持部とし、該第２の支持部に前記第１のパルスモータと同一方向に設けられる第２のパルスモータと、を備え、前記第１の支持部よりも前記第２の支持部を副走査方向に初期的にシフトさせて前記光学ハウジングに設置する光走査装置において、前記第１及び第２のパルスモータの動作制御範囲にそれぞれ上下限値を設定したことを特徴とする。
また請求項２に記載の発明は、前記第１及び第２のパルスモータの動作制御範囲の上下限値を個別に設定可能とした請求項１記載の光走査装置を特徴とする。
また請求項３に記載の発明は、前記第１のパルスモータ及び前記第２のパルスモータの１回の動作制御において、少なくとも片方に制限を設ける請求項１または２記載の光走査装置を特徴とする。
また請求項４に記載の発明は、前記第１及び第２のパルスモータのパルスモータ動作制御範囲の上下限値を超えるような制御要求があった場合、前記動作制御範囲の上下限値に制御位置を固定する請求項１乃至３のいずれか一項記載の光走査装置を特徴とする。
また請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項記載の光走査装置を搭載した画像形成装置を特徴とする。

本発明によれば、曲がり制御を可能とするパルスモータ及び傾きを制御するパルスモータの各々のパルスモータの動作制御範囲に上下限値を設けることにより、副走査対応方向に補正する主なるパワーを持った光学素子の有効範囲を超えないようにし、色ずれ等の不具合及び異常画像を防ぐことができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明に関わるデジタルカラー書き込み処理システムの内部構成の一例を示す概略図である。図２は本発明に関わるデジタルカラー機を示す概略図である。
図１に示すデジタルカラー書き込み処理システムは、正多角形の側面に反射ミラーを有し、かつ高速回転により、レーザ光を偏向・走査するポリゴンミラー１ａ、１ｂ、ポリゴンモータの防音効果を持たせた防音ガラス２ａ、２ｂ、ポリゴンミラー１ａ、１ｂによりビーム走査の等角度運動を等速直線運動へと変えるｆθレンズ３ａ、３ｂを備えている。
また、デジタルカラー書き込み処理システムは、像を形成する感光体９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄへとレーザ光を導く第１ミラー４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ；第２ミラー６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ；第３ミラー７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、ポリゴンミラー１ａ、１ｂの面倒れを補正する長尺レンズ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、光学ハウジング１３内への塵などの落下を防止する防塵ガラス８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄを備えている。
さらに、光学ハウジング１３は上記光学素子が配置される光学ハウジング１３ａ（壁面）、１３ｂ（光学素子配置面）、光学ハウジング１３を密閉するための上段蓋１１、下段蓋１２、ポリゴンミラー部分の蓋１０で構成されている。像を形成する感光体９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄへのそれぞれの書き込みレーザ光（光路）を、符号１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄで示している。
また、図２において、光学ハウジング１３、書き込みレーザ光１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、像を形成する感光体９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、中間転写ベルト１８、給紙装置１９が示されている。矢印Ａは、中間転写ベルト１８の駆動方向を示している。

図３は走査線傾き／副走査線位置調整機構の一例を示す概略図、図４は走査線傾き／副走査線位置調整機構のブラケットの一部分を示す概略斜視図である。
また図５は走査線傾き／副走査線位置調整機構におけるアジャスタの第１の構成例を示す概略図であり、（ａ）には上面図、（ｂ）には側面断面図、（ｃ）には正面断面図が夫々示されている。
また図６は走査線傾き／副走査線位置調整機構におけるアジャスタの第２の構成例を示す概略図であり、（ａ）には上面図、（ｂ）には側面断面図、（ｃ）には正面断面図が夫々示されている。
図３乃至図６において、走査線傾き／副走査線位置調整機構はポリゴンミラー（図示せず）の面倒れを補正する長尺レンズ５、走査線曲がりを規制するためのブラケット２１、長尺レンズ５とブラケット２１を固定する板ばね２２、２３、走査線曲がり調整ネジ２４、２５、走査線傾き／走査線曲がり／副走査線位置を自動調整する第１及び第２の駆動モータ（パルスモータ）２６ａ、２６ｂ、駆動モータホルダ２７、アジャスタ２８、光学ハウジング１３の受け部２９で構成されている。
アジャスタ２８は、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように中空丸棒の中央にネジが切られている形状体、または図６（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように長円状体の中央にネジが切られている形状体にすることができる。

各々のパルスモータ２６ａ、２６ｂの動作制御範囲の上下限値は個別に設定可能である。それぞれの各色の走査線曲がり／傾き調整を行うパルスモータ２６ａ、２６ｂは、レイアウト構成上等で、調整分解能等が異なる場合もあるため（例えば、パルスモータ２６ａ、２６ｂの端部設置位置の違い等）、それぞれ個別の上下限値を設定する必要がある。
この上下限値の設定により、走査線形状を長尺レンズ５の有効範囲内に保つことが可能になり、温湿度変化等の経時による副走査方向の走査線位置の変化に対応し、微調整することを可能として、色ずれ等の不具合を解消する。
曲がり制御を可能とするパルスモータ（第２のパルスモータ２６ｂ）及び傾き制御を可能とするパルスモータ（第１のパルスモータ２６ａ）の一回の動作制御で、少なくとも片方に制限を設けることにより、異常動作（異常な制御要求）等の不具合があった場合においても、光走査装置のダメージを最小限とし、異常な画像（大きな色ずれ等の不具合）の出力を事前に防止することができる。
図３において、走査線の位置を副走査方向に補正する主たるパワーを有する光学素子（長尺レンズ５）と、この長尺レンズ５よりも剛性が強い材質で、作られているブラケット２１を板ばね２２、２３で固定する。
ブラケット２１には、長尺レンズ５の受け面２１ａ（中央のみ高さの異なる）が３箇所に設けられる。長尺レンズ５は、これを固定する板ばね２２、２３によって、強制的に撓んだ状態で、光学ハウジング１３に固定される。

本発明による光走査装置は、第１乃至第３ミラー、長尺レンズ等の各光学素子を配置する光学ハウジング１３を備え、Ｎ個の感光体９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄに光走査し、潜像を形成するために、Ｎ個の光路１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが配置されている。
走査線の位置を副走査対応方向に補正する主たるパワーを有する光学素子（長尺レンズ）５の副走査方向に対し、この光学素子５の片方端部の第１の支持部（図３に示す左側ブラケット２１の受け面２１ａ）に駆動モータである第１のパルスモータ２６ａを備えている。
また、光学素子５の主走査方向と直角かつ副走査方向と直角である軸部を駆動モータである第２のパルスモータ２６ｂの第２の支持部（図３に示すブラケット２１の中央の受け面２１ａ）とし、第１の支持部である光学素子５の端部に備えられた第１のパルスモータ２６ａと同一方向に第２のパルスモータ２６ｂを備えている。
第２の支持部２１ａは、走査線の位置を常に凸形状（後述の図７の初期で示すように、）に維持するように、光学素子５の片方端部の支持部よりも副走査方向に初期的にシフトさせて、光学ハウジングに設置されている。この場合に、各々のパルスモータ２６ａ、２６ｂの動作制御範囲に上下限値を設定している。
図７はパルスモータ駆動後の走査線を示す概略図である。図８は長尺レンズとともに示すパルスモータ駆動後走査線を示す概略図である。図９はパルスモータ駆動後の走査線を示す概略図である。図１０は長尺レンズとともに示すパルスモータ駆動後走査線を示す概略図である。
図７乃至図１０は長尺レンズ５が強制的に撓んだ状態を示しており、各図において、実線は理想的な走査線、点線は有効範囲内、即ち、上下限値内で撓んだ初期状態の走査線を示している。

図１１は走査線形状を説明する概略図である。長尺レンズ５を強制的に撓んだ状態で光学ハウジング１３に固定するのは、曲がりを曲がり量０付近に強制しようとすると、走査線の位置を副走査方向に補正する主なるパワーをもった光学素子（長尺レンズ５）以外の走査線曲がりに対する寄与率の低い構成部品の影響等により、図１１のように、Ｗ型または、Ｍ型といった走査線形状になってしまう可能性があるためである。
こういった走査線曲がり形状になってしまうと、色ずれとして大きく目立つ結果となってしまうため、走査線曲がり形状を凸形状とし、一方向に揃えることにより、色ずれとして目立たず、かつ良好な画像を得ることが可能となるためである。
この状態を初期状態とし、長尺レンズ５中央の支点部（支持部）及び片側端部をアジャスタ（減速機）２８で押すような構成となるように、第２のパルスモータ２６ｂを設けてあり、この第２のパルスモータ２６ｂを回転させることにより、長尺レンズ５は、徐々に初期の曲がりの状態を維持しながら上下方向へ移動していくこととなる。
この長尺レンズ５の上下方向の移動量に応じて、副走査線位置は、図７のように調整することができる。ここで、調整制御範囲に上下限を設定し、内部機械構成的な限界及び長尺レンズ５の有効範囲を超えないようにする。
仮に調整制御範囲以上の制御要求があった場合は、調整制御範囲の上下限値（長尺レンズ５の有効範囲）に固定することにより、光走査装置の破損等の深刻なダメージ等を防ぐことが可能となり、画像出力できないような状況を事前に防止することができる。
また、走査線傾き調整は、長尺レンズ５中央を支点として、長尺レンズ５の片側一方端部をアジャスタ（減速機）２８で押すような構成となるように、第１のパルスモータ２６ａを設けてあるため、第１のパルスモータ２６ａを回転駆動させることによって、アジャスタ（減速機）２８が、上下方向（図１２）へと移動する。

図１２はアジャスタの動作を説明する概略図である。図１２において、アジャスタ２８は動作を説明するために第１のパルスモータ２６ａから外して示してある。第１のパルスモータ２６ａの場合で説明したが、第２のパルスモータ２６ｂの場合も同じである。
第１のパルスモータ２６ａ及びアジャスタ（減速機）２８の動きに連動して、長尺レンズ５が傾き、走査線傾きが調整可能となる。ここで、調整制御範囲に上下限を設定し、内部機械構成的な限界及び長尺レンズ５の有効範囲を超えないようにする。
仮に調整制御範囲以上の制御要求があった場合は、調整制御範囲の上下限値に固定することにより、光走査装置の破損等の深刻なダメージ等を防ぐことが可能となり、画像出力できないような状況を事前に防止することができる。
よって、温湿度変化等の経時による傾き量の変化及び副走査走査線位置の変化に個別に対応が可能となり、個別のタイミング（調整間隔、調整上下限設定有り）にても調整が可能となるため、色ずれ等の不具合を解消することが可能となる。また、光走査装置の破損等の深刻なダメージ等を防ぐことが可能となり、画像出力できないような状況を事前に防止することが可能となる。
図１３は曲がり調整／傾き調整要求が同時の場合の動作を説明するフローチャートである。曲がり調整／傾き調整の要求があった場合（Ｓ１）、上下限値を超えているどうかを判断し（Ｓ２）、越えているならば、上限値または下限値で調整する（Ｓ３）。
ステップＳ２において上下限値を超えていないならば、続いて、動作制限値を超えているどうかを判断し（Ｓ４）、越えているならば、動作上限値で調整する（Ｓ５）。ステップＳ４で動作制限値を超えていないならば、動作要求値で調整する（Ｓ６）。

図１４は曲がり調整要求及び傾き調整要求が別々の場合の動作を説明するフローチャートである。曲がり調整要求があった場合（Ｓ１１）、上下限値を超えているどうかを判断し（Ｓ１２）、越えているならば、上限値または下限値で調整する（Ｓ１３）。
ステップＳ１２で上下限値を超えていないならば、続いて、動作制限値を超えているどうかを判断し（Ｓ１４）、越えているならば、動作上限値で調整する（Ｓ１５）。ステップＳ１４において動作制限値を超えていないならば、動作要求値で調整する（Ｓ１６）。
次に、傾き調整要求があった場合（Ｓ１７）、上下限値を超えているどうかを判断し（Ｓ１８）、越えているならば、上限値または下限値で調整する（Ｓ１９）。ステップＳ１８において上下限値を超えていないならば、続いて、動作制限値を超えているどうかを判断し（Ｓ２０）、越えているならば、動作上限値で調整する（Ｓ２１）。ステップＳ２０において動作制限値を超えていないならば、動作要求値で調整する（Ｓ２２）。
曲がり制御を可能とするパルスモータ（第２のパルスモータ２６ｂ）及び傾き制御を可能とするパルスモータ（第１のパルスモータ２６ａ）の動作制御で、上下限値以上の動作要求があった場合においても、各々のパルスモータ動作制御範囲の上下限値に制御位置を固定することにより、光走査装置の破損等の深刻なダメージ等を防ぐことが可能となり、画像出力できないような状況を事前に防止することができる。
曲がり制御を可能とするパルスモータ（第２のパルスモータ２６ｂ）及び傾き制御を可能とするパルスモータ（第１のパルスモータ２６ａ）の動作制御に制限を設けた光走査装置を搭載することにより、光走査装置に起因する色ずれ等の不具合及び光走査装置の破損等の深刻なダメージ等を事前に防ぐことが可能な画像形成装置を提供することができる。

本発明に関わるデジタルカラー書き込み処理システムの内部構成の一例を示す概略図。 本発明に関わるデジタルカラー機を示す概略図。 走査線傾き／副走査線位置調整機構の一例を示す概略図。 走査線傾き／副走査線位置調整機構のブラケットの一部分を示す概略斜視図。 走査線傾き／副走査線位置調整機構のアジャスタの第１の例を示す概略図。 走査線傾き／副走査線位置調整機構のアジャスタの第２の例を示す概略図。 パルスモータ駆動後の走査線を示す概略図。 長尺レンズとともに示すパルスモータ駆動後走査線を示す概略図。 パルスモータ駆動後の走査線を示す概略図。 長尺レンズとともに示すパルスモータ駆動後走査線を示す概略図。 走査線形状を説明する概略図。 アジャスタの動作を説明する概略図。 曲がり調整／傾き調整要求が同時の場合の動作を説明するフローチャート。 曲がり調整要求及び傾き調整要求が別々の場合の動作を説明するフローチャート。

符号の説明

５ 光学素子（長尺レンズ）、９ 感光体、１３ 光学ハウジング、２０ デジタルカラー機（画像形成装置）、２１ ブラケット、２１ａ ブラケットの受け面（支持部）、２６ａ 第１のパルスモータ（駆動モータ）、２６ｂ 第２のパルスモータ（駆動モータ）

Claims (5)

1. 潜像を形成するために感光体を光走査する光学素子を配置する光学ハウジングと、走査線の位置を副走査対応方向に補正する主たるパワーを有する光学素子の副走査方向に対し、前記光学素子の片方端部の第１の支持部に設けられた第１のパルスモータと、前記光学素子の主走査方向と直角かつ副走査方向と直角である軸部を第２の支持部とし、該第２の支持部に前記第１のパルスモータと同一方向に設けられる第２のパルスモータと、を備え、前記第１の支持部よりも前記第２の支持部を副走査方向に初期的にシフトさせて前記光学ハウジングに設置する光走査装置において、前記第１及び第２のパルスモータの動作制御範囲にそれぞれ上下限値を設定したことを特徴とする光走査装置。
2. 前記第１及び第２のパルスモータの動作制御範囲の上下限値を個別に設定可能としたことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
3. 前記第１のパルスモータ及び前記第２のパルスモータの１回の動作制御において、少なくとも片方に制限を設けることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光走査装置。
4. 前記第１及び第２のパルスモータのパルスモータ動作制御範囲の上下限値を超えるような制御要求があった場合、前記動作制御範囲の上下限値に制御位置を固定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項記載の光走査装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項記載の光走査装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。
   

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