JP2007199242A - 走査線調整装置および光走査装置ならびに画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】副走査方向の走査線位置の変化などに対応した走査線の微調整を、簡素化された安価な構成かつ１回の調整動作で正確に行う。
【解決手段】長尺レンズ５の中央部５−ｃを支点として、長尺レンズ５における一方端部５−ａを第１の駆動モータ２５の回転にて第１のアジャスタ２８を介して上下駆動させ、長尺レンズ５を上下方向に押圧することにより長尺レンズ５の走査線傾き調整を行う。また、長尺レンズ５の中央部５−ｃを、第２の駆動モータ２６の回転にて第２のアジャスタ２９を介して上下駆動可能にし、両駆動モータ２５，２６により各アジャスタ２８，２９を上下駆動し、長尺レンズ５における中央部５−ｃと一方端部５−ａとを同時に押圧することにより、長尺レンズ５を初期の曲がりの状態を維持しながら上下方向へ徐々に移動させることにより、副走査線位置を調整する。
【選択図】図３

Description

本発明は、光学素子が設置され被走査対象を光学的に走査する光走査装置に設けられ、前記光学素子の走査線曲りや傾きを調整する走査線調整装置、およびその走査線調整装置を搭載する光走査装置、ならびに画像形成装置に関するものである。

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装置などにおける画像形成装置は、一般に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、該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走査レンズなどからなる光学素子とを備え、さらに、書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が設けられている。

このような画像形成装置では、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、装置本体内での他部材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問題がある。このような走査線曲がり／傾き／走査線位置ずれが発生することによって、特に、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。

このような課題を解決するために、特許文献１には、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記載されている。

また、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。

また、特許文献３には、複数の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／傾き調整用の機構を備え、それぞれの調整が独立に行えるようにした構成が記載されている。

また、特許文献４には、長尺レンズにおいて調整駆動用のパルスモータを備えた支持部を、副走査方向に初期的にシフトさせておき（板ばねの加圧力により長尺レンズを、基板側に一旦撓ませた状態とした後、板ばねの加圧力に抗して反対側に加圧して撓み量を減らして）、光学ハウジングに設置する構成が記載されている。
特開平１１−２８７９６６号公報 特開２００１−１００１３５号公報 特開２００２−１８２１４５号公報 特開２００４−１２５９６号公報

しかしながら、特許文献１に記載された従来技術では、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、走査線傾きを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に記載された従来技術では、走査線傾きを補正することができるものの、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く、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）。

また、特許文献３に記載された従来技術では、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、コスト増になってしまう。

また、特許文献４に記載された従来技術では、カラー画像形成装置において走査線の調整方向が各々の色に関して異なる場合、調整後の走査線形状がＭ状形状ないしＷ状形状となり、色を合わせる際に、結果的に色ずれが解消されないことになってしまう。そこで、一走査線当たりの調整用の部材を増やすことにより、前記Ｗ状形状またはＭ状形状といった走査線形状になることを緩和することは可能であるが、構成が複雑になり、調整自体も困難になる。

さらに、この調整自体を複数の走査線について個別にそれぞれの項目（走査線曲がり調整／走査線傾き調整）で実施すると、調整にかかる時間（調整時は画像を形成することができないため、調整が終わるまで画像出力を保留することとなる）が長くなってしまい、多量の画像を出力するなどの際には、ユーザの画像出力待ち時間が長くなってしまう。

本発明は、前記従来の課題を解決するため、簡素化された安価な構成であり、１回の調整動作で正確に調整することができ、温湿度変化などの経時による副走査方向の走査線位置の変化に対応して微調整することを可能とし、不具合を解消するための調整にかかる時間を短縮するようにした走査線調整装置、およびその走査線調整装置を搭載する光走査装置、ならびに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、請求項１に記載の発明は、光学素子が設置され被走査対象を光学的に走査する光走査装置に設けられ、光学素子の走査線を調整する走査線調整装置において、前記走査線の副走査方向を調整する光学素子の端部における第１の支持部を副走査方向に押圧駆動する第１の駆動部と、前記第１の支持部から前記光学素子の主走査方向中央部に離れて設けられた第２の支持部を前記第１の駆動部と同一方向に押圧駆動する第２の駆動部とを備え、前記光学素子が前記第１の支持部よりも前記第２の支持部を副走査方向にシフトされた初期調整状態で光学ハウジングに配設されている走査線調整装置であって、前記光学素子の副走査方向に対して前記第１の駆動部と前記第２の駆動部とにより、前記第１の支持部と前記第２の支持部とを同一方向に回転駆動させる制御部を備えたことを特徴とし、この構成によって、第１の支持部と第２の支持部とにそれぞれ設けられた駆動部により、走査線の曲げ量，傾き量を１回の調整動作により、正確かつ効率的に規定量調整することが可能になり、不具合を解消するための調整に必要な時間を短縮することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の走査線調整装置において、制御部が第１の駆動部と第２の駆動部とを各々個別に制御することを特徴とし、この構成によって、光学素子で副走査方向に傾けることが各部で単独で可能となり、正確に規定量を変形させることができるため、傾き量の変化，走査線位置の変化に個別に対応可能となり、また個別のタイミング（調整間隔）にも対応が可能となる。また、調整に必要のない調整を行わないことにより走査線の調整時間を短縮することにより、調整効率を高めることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の走査線調整装置において、複数の走査線における副走査方向の調整を行う場合、初期調整状態からの変化量が少ない走査線を基準として、他の走査線における副走査方向の調整を行うことを特徴とし、この構成によって、不具合解消のために必要な調整を効率的に行うことができ、しかも、その調整に要する時間を、さらに短縮することができる。

請求項４に記載の発明は、光学素子が設置され被走査対象を光学的に走査し、かつ前記光学素子の走査線を調整する走査線調整装置を搭載した光学走査装置において、前記走査線調整装置として請求項１〜３いずれか１項記載の走査線調整装置を搭載したことを特徴とし、この構成によって、従来に比してより安価に、走査精度の良い光学走査装置を供給することができる。

請求項５に記載の発明は、光学素子が設置され画像担持体を光学的に走査することにより画像形成を行い、かつ前記光学素子の走査線を調整する走査線調整装置を搭載した画像形成装置において、前記走査線調整装置として請求項１〜３いずれか１項記載の走査線調整装置を搭載したことを特徴とし、この構成によって、従来に比してより安価に、画像品質に優れた画像形成装置を供給することができる。

本発明に係る走査線調整装置によれば、光学素子の副走査方向に対して第１の駆動部と第２の駆動部とにより、光学素子の第１の支持部と第２の支持部とを同一方向に同時に回転駆動させることによって、走査線の曲げ量，傾き量などを１回の調整動作で正確に効率的に規定量調整することが可能になり、不具合を解消するための調整にかかる時間を短縮することができる。

また、本発明に係る走査線調整装置を搭載することによって、従来に比してより安価で、走査精度がよく、画像品質に優れた光学走査装置あるいは画像形成装置が実現する。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る光学走査装置の実施形態であるデジタルカラー書込み処理システムの概略構成を示す断面図である。

図１において、１ａ，１ｂは、正多角形の側面に反射ミラーを有し、かつ高速回転によってレーザ光を偏向させるポリゴンミラー、２ａ，２ｂはポリゴンミラー１ａ，１ｂを駆動するポリゴンモータの防音機能を有する防音ガラス、３ａ，３ｂはポリゴンミラー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換するｆθレンズ、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄはレーザ光Ｌを偏向させるミラー、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄはポリゴンミラー１ａ，１ｂの面倒れを補正する長尺レンズ、８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは本システムの装置本体である光学ハウジング１３内への塵埃などの落下を防止する防塵ガラスであって、９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄは前記レーザ光Ｌの走査により各色（イエロー，シアン，マゼンタ，ブラック）のトナー像を形成する画像担持体としての感光体である。

前記各光学素子が配置される光学ハウジング１３は、壁面１３ａおよび光学素子配置面１３ｂと、ポリゴンミラー１ａ，１ｂの設置部分を被覆する蓋１０と、上下開口部を密閉するための上段蓋１１および下段蓋１２とにより構成されている。なお、感光体９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄに対するそれぞれのレーザ光Ｌにおける光軸の光路を１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄとして示している。

図２は本発明に係る光学走査装置の実施形態であるデジタルカラー書込み処理システムの概略構成を示す断面図である。

１５は記録紙が収納される給紙トレイ、１６は感光体９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄに対向設置された中間転写ベルト、１７は中間転写ベルト１６に形成されたトナー顕像を記録紙に転写する転写部、１８は転写後の記録紙に対して加熱加圧処理を行う定着部、１９は定着後の記録紙を装置外部へ排出する排紙ローラである。なお、矢印Ａは中間転写ベルト１６の駆動方向を示す。

図３は本発明に係る走査線調整装置の実施形態である走査線傾き／副走査線位置調整機構の概略構成図である。本実施形態において走査線傾き／副走査線位置調整機構は、光学素子として図１に示す長尺レンズ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ（以下、長尺レンズ５と記す）にそれぞれ設けられるとして説明する。

図３において、本走査線傾き／副走査線位置調整機構は、前記ポリゴンミラー１ａ，１ｂの面倒れを補正（走査線の位置を副走査方向に補正）する長尺レンズ５と、長尺レンズ５より剛性が大きい材料よりなり、長尺レンズ５の走査線曲り／傾きを規制するためのブラケット２１と、長尺レンズ５をブラケット２１を介して光学ハウジングであるホルダ２７の一部に固定する板バネ２２，２３と、図示しない調整用ネジなどからなる走査線曲り調整部２４と、走査線傾きと副走査線位置を調整するための駆動部、例えばパルスモータからなる第１の駆動モータ２５および第２の駆動モータ２６と、ホルダ２７にそれぞれ設けられて各駆動モータ２５，２６の回転により上下動する第１のアジャスタ２８および第２のアジャスタ２９と、長尺レンズ５とブラケット２１とを保持固定するための板バネ３０，３１と、第１の駆動モータ２５と第２の駆動モータ２６をそれぞれ駆動制御する制御部３２とからなる。

前記長尺レンズ５は、ブラケット２１により両端部５−ａ，５−ｂと中央部５−ｃとが支持されており、具体的にはブラケット２１の一部を下方へ折り曲げて形成した折曲部２１ａ，２１ｂ，２１ｃを支持体として（図４参照）、各折曲部２１ａ，２１ｂ，２１ｃを長尺レンズ５の両端部５−ａ，５−ｂと中央部５−ｃに当接した状態で支持している。さらに、折曲部２１ａ，２１ｂ，２１ｃのうちで、中央の折曲部２１ｃは、両端部の折曲部２１ａ，２１ｂに比べて長尺レンズ５側に対する突出量が異なっており、長尺レンズ５全体が強制的に撓ませた状態で支持されている。

なお、第１のアジャスタ２８と第２のアジャスタ２９との形状としては、図５，図６に示すように、長尺レンズ５に対する接触面がある範囲で接触するもの、例えば図５に示すような略楕円形の接触面Ａあるいは線接触する平板状のもの、または長尺レンズ５に対して点接触的に接触するもの、例えば図６に示すような先端が球面をなす接触面Ａのものを適宜選択することができる。なお、図５，図６において、（ａ）は長尺レンズ支持体である折曲部の側面図、（ｂ）は同正面図、（ｃ）は同平面図である。

長尺レンズ５を強制的に撓ませた状態で、ブラケット２１を介して光学ハウジングであるホルダ２７に保持固定するのは、調整方向に対して走査線の曲がり形状を、全体してＵの字形状あるいは逆Ｕの字形状のいずれにすることにも対応できるようにするためである。

走査線曲がりの調整に関しては、前記書込み用のレーザ光（光路１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ）Ｌに対して、必ずしも調整する方向が一方向とはならないため、走査線の曲がり量を零に調整しようとすると、図７に示すように、走査線がＭ状形状ないしＷ状形状になったり、図８に示すような走査線形状となり、色ずれ量が大きくなってしまう。このため、本実施形態では、図９に示すように、走査線曲がり形状をあえて一定量の凸形状（または凹形状）にしている。

本実施形態では、図３に示す長尺レンズ５の中央部５−ｃを支点として、第１の駆動モータ２５の回転にて第１のアジャスタ２８を上下駆動させることにより、長尺レンズ５における第１の支持部としての一方端部５−ａを上下方向に押圧することによって、図１１に示すように、長尺レンズ５の取付け角度を傾けることによって、走査線傾き調整が行われる。

また、本実施形態では、長尺レンズ５の中央部５−ｃを第２の支持部とし、第２の駆動モータ２６の回転にて第２のアジャスタ２９を上下駆動させ、長尺レンズ５の中央部５−ｃを上下方向に押圧することが可能になっており、両駆動モータ２５，２６により各アジャスタ２８，２９を上下駆動し、長尺レンズ５における中央部５−ｃと一方端部５−ａとを同時に押圧することにより、初期の曲がりの状態を維持しながら長尺レンズ５を上下方向へ徐々に移動させることができる。この長尺レンズ５の上下方向の移動量に応じて、副走査線位置を図１０に示すように調整することができる。

ここで、画像出力による温湿度変化あるいは装置設置環境変化などによって、構成部品（樹脂性レンズ，樹脂製フレームなど）の変形が発生し、各書込み用のレーザ光Ｌの走査線が初期調整状態から変化してしまった場合において、本実施形態では、曲がり調整および傾き調整用の第１，第２の駆動モータ２５，２６を設けてあるため、走査線の曲がり／傾きを個別に調整することが可能であるが、全ての組合せの調整を実施しようとすると、調整に時間がかかってしまい、画像出力を行うことができない時間が長くなってしまう。

このため、本実施形態では、各走査線の曲がりおよび傾きの成分を別途算出し、図１２に示すように、曲がりに関して最も曲がり変化量の小さい走査線を基準とし、残りの走査線を基準に合わせるように調整する。また、図１３に示すように、傾きに関して最も傾き変化量の小さい走査線を基準とし、残りの走査線を基準に合わせるように調整する。

このように、本実施形態では、走査線の位置を副走査方向に補正する光学素子（本実施形態では長尺レンズ５）を、走査線曲がり調整で調整後、最終的には走査線を一定量曲げた状態で一方向に揃えて曲げるため、他の副走査方向に調整する成分による走査線曲がりの寄与率が小さくなり、例えばカラー画像形成装置において、３〜４本の走査線が重ならないために生じる色ずれの発生を抑制することができる。

また、走査線の位置を副走査方向に補正する光学素子を、その取付面に対して、常に凸形状（または凹形状）となる方向に揃えて曲げたことにより、機械的レイアウトの都合上などにより、調整方向が各色に関して異なる場合においても走査線の曲がりを安定して制御可能な形状になり、色ずれなどの不具合を解消することが可能となる。

また、走査線の位置を副走査方向に補正する光学素子の中央部下側を支点（本例では長尺レンズ５の中央部５−ｃ）とし、この支点と該光学素子の片側一方端部（本例では長尺レンズ５の一方端部５−ａ）を押圧駆動源である駆動モータ２５，２６を動作させることにより、該支点を中心に走査線の位置を光学素子の副走査方向にシフト移動することが可能となり、走査線の曲げ量および傾き量を１回の調整動作で、正確に規定量調整することが可能となる。これにより、温湿度変化などの経時による副走査方向の走査線位置の変化に対応して微調整することが可能になり、色ずれなどの不具合を解消するための調整にかかる時間（調整時は画像を形成することができないため、調整が終わるまで画像出力を保留することとなる）を短縮することができる。

また、走査線の位置を光学素子の前記中央部下側を支点とし、該支点と光学素子の前記片側一方端部とを、それぞれ同方向に押圧するための駆動モータ２５，２６を、各々個別に回転させる制御構成を持つことにより、前記支点を中心に走査線の位置を光学素子の副走査方向に傾けることが単独で可能となるため、正確に規定量の変形させることができ、温湿度変化などの経時による傾き量の変化および走査線位置の変化に個別に対応することが可能となる。

このため、個別のタイミング（調整間隔）にても調整が可能となるため、色ずれなどの不具合内容ごとに解消することができ（曲がりのみ、傾きのみ、曲がり／傾き両方などの個別調整を実施する）、調整に必要のない項目、あるいは他の走査線の調整時間をなくすことにより、色ずれなどの不具合を解消するための調整にかかる時間を短縮することが可能になる。

さらに、複数の走査線における温湿度変化などの経時による傾き量の変化、および走査線位置の変化の調整に対しては、初期調整値からの走査線曲がり成分、または走査線傾き成分の変化量の最も少ない走査線を基準とし、両駆動モータ２５，２６を用いて、他の複数の走査線を調整することにより、色ずれなどに対応するための調整に要する時間をさらに短縮することができる。

また、図１に示すデジタルカラー書込み処理システムを例にする光学走査装置、および図１のデジタルカラー書込み処理システムを搭載した図２のデジタルカラープリンタを例にする画像形成装置において、前記走査線調整装置の実施形態である走査線曲り／傾き調整機構を搭載することにより、従来に比して安価で、より高精度の光走査が行え、さらに画像品質の高い画像形成が行えるようになる。

本発明は、光学素子の走査線傾き／副走査線位置の調整が簡素化された構成で容易に行うことができ、かつ安価な構成の走査線調整装置として有効であり、特にカラー記録可能な電子写真システムのプリンタ，複写機，ファクシミリ装置などの記録装置に有用である。

本発明に係る光学走査装置の実施形態であるデジタルカラー書込み処理システムの概略構成を示す断面図 本発明に係る光学走査装置の実施形態であるデジタルカラー書込み処理システムの概略構成を示す断面図 本発明に係る走査線調整装置の実施形態である走査線傾き／副走査線位置調整機構の概略構成図 本実施形態における長尺レンズの支持するブラレットの折曲部部分を示す拡大斜視図 （ａ）は本実施形態における第１，第２のアジャスタの側面図、（ｂ）は同正面図、（ｃ）は同平面図 （ａ）は本実施形態における第１，第２のアジャスタの他例の側面図、（ｂ）は同正面図、（ｃ）は同平面図 走査線曲がりの調整例を示す説明図 走査線曲がりの調整例を示す説明図 走査線曲がり形状を一定量の凸形状にした場合の説明図 本実施形態における副走査線位置調整の説明図 本実施形態における走査線傾き調整の説明図 本実施形態における各走査線の曲がり成分と調整基準の説明図 本実施形態における各走査線の傾きの成分と調整基準の説明図

符号の説明

１ａ，１ｂ ポリゴンミラー
５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 長尺レンズ
５−ａ 長尺レンズの一方端部（第１の支持部）
５−ｃ 長尺レンズの中央部（第２の支持部）
２１ ブラケット
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ 折曲部（長尺レンズ支持体）
２２，２３ 板バネ
２４ 走査線曲り調整部
２５ 第１の駆動モータ
２６ 第２の駆動モータ
２７ ホルダ
２８ 第１のアジャスタ
２９ 第２のアジャスタ
３０，３１ 板バネ
３２ 制御部

Claims (5)

1. 光学素子が設置され被走査対象を光学的に走査する光走査装置に設けられ、光学素子の走査線を調整する走査線調整装置において、
   前記走査線の副走査方向を調整する光学素子の端部における第１の支持部を副走査方向に押圧駆動する第１の駆動部と、前記第１の支持部から前記光学素子の主走査方向中央部に離れて設けられた第２の支持部を前記第１の駆動部と同一方向に押圧駆動する第２の駆動部とを備え、前記光学素子が前記第１の支持部よりも前記第２の支持部を副走査方向にシフトされた初期調整状態で光学ハウジングに配設されている走査線調整装置であって、
   前記光学素子の副走査方向に対して前記第１の駆動部と前記第２の駆動部とにより、前記第１の支持部と前記第２の支持部とを同一方向に回転駆動させる制御部を備えたことを特徴とする走査線調整装置。
2. 前記制御部が前記第１の駆動部と前記第２の駆動部とを各々個別に制御することを特徴とする請求項１記載の走査線調整装置。
3. 複数の走査線における副走査方向の調整を行う場合、前記初期調整状態からの変化量が少ない走査線を基準として、他の走査線における副走査方向の調整を行うことを特徴とする請求項１または２記載の走査線調整装置。
4. 光学素子が設置され被走査対象を光学的に走査し、かつ前記光学素子の走査線を調整する走査線調整装置を搭載した光学走査装置において、
   前記走査線調整装置として請求項１〜３いずれか１項記載の走査線調整装置を搭載したことを特徴とする光走査装置。
5. 光学素子が設置され画像担持体を光学的に走査することにより画像形成を行い、かつ前記光学素子の走査線を調整する走査線調整装置を搭載した画像形成装置において、
   前記走査線調整装置として請求項１〜３いずれか１項記載の走査線調整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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