JP2008003414A - 走査光学装置の光学素子の調整機構、走査光学装置の光学素子の調整方法、走査光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単純な調整治具を用いて容易に光学素子の自動調整を可能とする機構等を提供する。
【解決手段】走査光学装置の光学素子の調整を行う調整機構であって、光学素子の位置を変化させる駆動力を伝達するギア１１１と、ギア１１１の回転角を規制するストッパ１１５とを備え、ギア１１１は、その回転中心に対応する位置に、ギア１１１の歯１１の数と整数比をなす１２回転対称形状の嵌合穴１０が設けられており、調整治具１３が嵌合される。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置等において利用される走査光学装置の光学素子の調整機構、走査光学装置等に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、トナー像を形成する感光体ドラムに静電潜像を描き込むのに、レーザー光等のビームが用いられる。図８は、そのようなビームを感光体ドラムへ導くための走査光学装置（ＬＳＵ：レーザ・スキャナ・ユニット）の模式図であり、図９は具体的な構成図である。

図８、９に示すように、光学走査装置は、筐体１０４内にビームを照射するビーム源２００、ポリゴンミラー１０１、偏向ミラー１０５ａ〜１０５ｄ、レンズ（ｆθレンズ）１０２ａ〜１０２ｄ、１０３を有し、光学走査装置から射出されたビームは感光体ドラム１００ａ〜１００ｄに誘導される。

感光体ドラム上におけるビームの照射位置の精度が低いと、ビームにより描き込まれてなる静電潜像に基づくトナー像の形成精度も低下され、画像ムラ、画像歪み等の、形成される画像の質を低下させる不具合が生じる。また、図８のようなタンデム方式のカラー画像形成装置のように、各色（例えば、ブラック、マゼンダ、イエロー、シアンの４色）のトナー像を独立に形成し、それらを重ね合わせて用紙に転写する多色刷りの画像形成装置においては、上述の照射位置の精度、とりわけスキューの精度が低いと、画像ムラ、画像歪みなどに加えて、各色のトナー像が転写される位置に相対的なズレが生じ、形成される画像の質を際立って低下させる。

このように、感光体ドラム１００ａ〜１００ｄにビームを誘導する偏向ミラー１０５ａ〜１０５ｄのスキュー、配置には、極めて高い精度と、調整後の位置の安定が要求される。そこで図９に示す構成では、感光体ドラム１００ａ〜１００ｄに対する偏向ミラー１０５ａ〜１０５ｄの位置を調整するための調整機構がそれぞれ設けられている。図１０に示すように、偏向ミラー１０５ｂを例に取り、調整機構はギア１１１、ギア１１１に同軸接続されたウォームギア１１２、ウォームギア１１２と噛み合うウォームホイール１１３及びウォームホイール１１３に同軸接続された偏心カム１１４を備えている。また図９に示すように走査光学装置の筐体１０４の外部にギア１１１が露出するとともに、調整後のギア１１１の位置を固定保持するため、ギア１１１の回転を一定角に規制するストッパ１１５がさらに備えられている。

調整機構の動作は以下のようなものである。すなわち、ギア１１１を外部からの操作で上記一定角毎に回転させると、ウォームギア１１２とウォームホイール１１３のピッチに基づき偏心カム１１４が微小回転する。偏心カム１１４は偏向ミラー１０５ｂに附勢されているが、偏心カム１１４は回転中心が偏心しているため、偏心カム１１４の回転に連れて偏心カム１１４と偏向ミラー１０５ｂとの接触位置は刻々変化することになる。これにより、偏向ミラー１０５ｂを適切な位置に調整することが可能となる。
特開２００５−９１９２７号公報

このような走査光学装置においては以下のような課題があった。すなわち、走査光学装置、特に調整箇所が多いカラー用マルチビームレーザー走査装置においては、偏向ミラーの個数も増えるため調整機構の個数も増え、結果として偏向ミラーの調整時間が長くかかることになる。

そこで、時間を短縮するため、人力によらず調整治具を自動的に操作することにより調整時間を短縮する試みがなされている。

しかしながら、自動調整を行わせるためには、調整の準備のため治具の位置決めが困難となり、又治具構造が複雑になってしまう。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、単純な調整治具を用いて容易に光学素子の自動調整が可能な走査光学装置の光学素子の調整機構等を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、第１の本発明は、走査光学装置の光学素子の調整を行う調整機構であって、
光学素子の位置を変化させる駆動力を伝達するギアと、前記ギアの回転角を規制するストッパとを備え、
前記ギアは、その回転中心に対応する位置に、前記ギアの歯数と整数比をなすｎ（ｎ：３以上の自然数）個の角を有するｎ回転対称形状の角穴が設けられている、走査光学装置の光学素子の調整機構である。

また、第２の本発明は、前記角穴の前記角の数と前記ギアの歯数とは同数である、第１の本発明の走査光学装置の光学素子の調整機構である。

また、第３の本発明は、前記角穴の前記角の個数は６である、第１又は第２の本発明の走査光学装置の光学素子の調整機構である。

また、第４の本発明は、前記角穴は、その内部にリブが設けられている、第１の本発明の走査光学装置の光学素子の調整機構である。

また、第５の本発明は、光学素子と、
前記光学素子を収納する筐体と、
前記光学素子の位置を変化させる駆動力を与える、第１から第４のいずれかの本発明の走査光学装置の光学素子の調整機構とを備え、
前記ギア及び前記ストッパは前記筐体の外部に設けられている、走査光学装置である。

また、第６の本発明は、光学素子の位置を変化させる駆動力を伝達するとともに、その回転中心に対応する位置に、歯数と同数であるｍ（ｍ：自然数）個の角を有するｍ回転対称形状の角穴が設けられたギアと、前記ギアの回転角を規制するストッパとを有する走査光学装置における前記光学素子の位置を調整する、走査光学装置の光学素子の調整方法であって、
前記ギアの前記角穴の形状に対応して前記角穴に嵌合可能な形状を有し、前記ギアと同一ピッチで回転する治具を、前記角穴に嵌合する工程と、
前記治具を回転することにより前記ギアを回転させて前記光学素子の位置が所望の位置に調整する工程と、
調整が完了した後、前記治具を前記角穴から抜き出す工程とを備えた、走査光学装置の光学素子の調整方法である。

また、第７の本発明は、前記光学素子の位置を変化させる駆動力を伝達するとともに、その回転中心に対応する位置に所定形状の穴が設けられたギアと、前記ギアの回転角を規制するストッパとを有する走査光学装置における前記光学素子の位置を調整する調整方法であって、
前記ギアの前記穴の形状に対応した形状を有する治具と前記ギアとを、前記穴と前記治具の形状とが前記対応をなす位置に配置する工程と、
配置された状態で、前記穴に前記治具を嵌合する工程と、
前記治具を回転することにより前記ギアを回転させて前記光学素子の位置が所望の位置に調整する工程と、
調整が完了した後、前記治具を前記穴から抜き出す工程とを備えた、走査光学装置の光学素子の調整方法である。

以上のような本発明によれば、単純な調整治具を用いて容易に光学素子の自動調整が可能となる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の走査光学装置の要部拡大図であって、当該走査光学装置に用いられる偏向ミラーの調整機構の概略図である。図１において図８〜１０と同一または相当部には、同一符号を付し、詳細な説明は省略する。本実施の形態の偏向ミラーの調整機構は、外部に露出したギア１１１の回転中心に、調整治具を嵌合させる嵌合穴１０を設けた点を特徴とする。

図２はギア１１１の構成を示す図である。嵌合穴１０はギア１１１の歯１１の歯数と同数の角の多角形形状を有し、嵌合穴１０の各角の位置はギア１１１の各歯の位置と一致している。また、嵌合穴１０の内部には一対のリブ１２が設けられている。本実施の形態においては歯数は１２、したがって嵌合穴１０の角の数も１２とした。

このような構成を有する本実施の形態の偏向ミラーの調整機構においては、ストッパ１１５と歯１１との交合によりギア１１１の回転は単位角３０°にて規制され、１２単位角の移動で一回転する。嵌合穴１０の角はギア１１１の歯数と同数の１２であり、嵌合穴１０はギア１１１と同様の１２回転対称形状を有する。したがって、嵌合穴１０がギア１１１の単位角３０°で回転しても、その姿勢は回転の前後で変化せず、常に初期の姿勢が維持されている。

このような偏向ミラーの調整機構を用いた偏向ミラーの調整を、本発明の走査光学装置の光学素子の調整方法の一例として以下に説明する。

図１に示すように、嵌合穴１０の形状に対応した断面６角形形状の調整治具１３を、嵌合穴１０の角と調整治具１３の角とが一致するような位置に配置し、図３に示すように、当該配置の位置から調整治具１３を嵌合穴１０に嵌合する。次いで調整治具１３を回転させて偏向ミラー１０５ｂの位置を調整する。なお、調整治具１３は、ギア１１１と同一のピッチ、すなわち回転単位角（３０°）にて段階的に回転し、１２単位角にて１回転するよう制御する。

調整が完了したら、図１に参照するように調整治具１３を嵌合穴１０から抜き出す。 次に、新たな偏向ミラーの調整機構に対して調整を行うとき、上述のように調整治具１３と嵌合穴１０とは互いに同一回転対称形状を有するため、新たな偏向ミラーの調整機構に係るギア１１１が事前にどのような姿勢（回転状態）を有していても、嵌合穴１０は常に同一の姿勢が維持されている。したがって、調整治具１３を、前回の調整後の偏向ミラーの調整機構に係るギア１１１の嵌合穴１０から抜き出した状態を保ったままで、新たな偏向ミラーの調整機構のギアの嵌合穴１０に即座に嵌合させることが可能となる。

これは以下のような効果を与える。すなわち、偏向ミラーの調整を自動で行う場合、ギア１１１を駆動させるための伝達力を調整治具を介して与える必要があるが、調整治具をギア１１１に結合させるためには、ギアと調整治具との位置あわせを目視、又は専用装置等を用いて確認する等の手間、必要な手段の複雑化を招くこととなっていた。

これに対し本実施の形態は、ギア１１１の歯数と同数の角を有し、この数にて回転対称形状をなす嵌合穴１０を設けたことにより、嵌合穴１０は調整治具１３の回転状態によらず、常に同一姿勢で維持され、調整治具１３に対して同一形状を保ち続ける。したがって、調整治具１３が嵌合穴１０の形状に対応した形状であれば、調整治具１３は自らの回転状態によらず常に嵌合穴１０に対して嵌合させることが出来、確実な位置あわせをして、偏向ミラーの自動調整を容易に達成することが可能となる。

また、上記の実施の形態においては、ギア１１１の歯数を１２として、嵌合穴１０の角の個数もこれに合わせたが、調整治具１３の形状は６角形とした。これにより治具として汎用品の６角レンチを用いた調整が可能となるが、調整治具１３の形状は嵌合穴１０の形状と完全位置する１２角の多角形であるとしてもよい。また４角形、３角形等の形状であっても良い。要するに、嵌合穴１０に対して嵌合穴１０の角と接することにより、嵌合穴１０内部で空回りせず嵌合可能な形状であればよい。これは、本発明の角穴に対応する形状に相当するものである。

また、ギア１１１の歯数及び嵌合穴１０の角の個数は１２としたが、同一数であれば任意数ｍ（ｍ：３以上の自然数）としてよいことは言うまでもない。

また、本実施の形態においては、ギア１１１は、嵌合穴１０の奥に一対のリブ１２を備えたことにより、汎用品であるマイナスドライバーを挿入して、これにより手動で容易に偏向ミラーの調整を行わせることもできる。これは、製造出荷後に装置のメンテナンスを行う必要が生じた場合、人力で作業を容易に行わせることを可能とする利点を有する。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２の走査光学装置の要部拡大図であって、当該走査光学装置に用いられる偏向ミラーの調整機構の概略図である。図４において図１と同一または相当部には、同一符号を付し、詳細な説明は省略する。本実施の形態の偏向ミラーの調整機構は、実施の形態１とは、ギアに設けた嵌合穴の形状が異なる点を特徴とする。

図５は本実施の形態のギア２１１の構成を示す図である。嵌合穴２０はギア２１１の歯１１の歯数の１／２の数の角の多角形形状を有し、嵌合穴２０の各角の位置はギア２１１の各歯の位置と一致している。本実施の形態においては歯数は１２、したがって嵌合穴２０の角の数は６となり、角の位置はギア２１１の歯の位置と一致させている。また、嵌合穴２０の形状と、調整治具１３の形状とは完全に一致する。

なお、上記の構成において、ギア２１１は本発明のギアに相当し、嵌合穴２０は本発明の穴に相当する。

このような構成を有する本実施の形態の偏向ミラーの調整機構においては、ギア２１１の回転は実施の形態１と同様単位角３０°にて規制され、１２単位角の移動で一回転するが、嵌合穴２０の角はギア２１１の歯数の半数の６であり、嵌合穴２０は６回転対称形状を有する。したがって、嵌合穴２０がギア２１１の単位角３０°で回転した場合、姿勢は回転の前後で一段づつ変化して、２単位角の回転毎に初期の姿勢に復帰することになる。
このような偏向ミラーの調整機構を用いた偏向ミラーの調整を、本発明の走査光学装置の光学素子の調整方法の他の一例として以下に説明する。ただし実施の形態１と同様の点は省略し、相違点を中心に述べる。

図４に示すように、嵌合穴２０の形状に対応した断面６角形形状の調整治具１３を、嵌合穴２０の角と調整治具１３の角とが一致するような位置に配置し、図６に示すように、当該配置の位置から調整治具１３を嵌合穴２０に嵌合する。次いで調整治具１３を回転させて偏向ミラー１０５ｂの位置を調整する。調整が完了したら、調整治具１３を嵌合穴２０から抜き出す。

新たな偏向ミラーの調整機構に対して調整を行うときは、以下のようになる。すなわち、上述のように実施の形態１とは異なり調整治具１３と嵌合穴２０とは同一の回転対称形状ではなく、また調整治具１３は、実施の形態１と同様、ギア２１１と同一の回転単位角（３０°）にて段階的に回転し、１２単位角にて１回転する。したがって図７に示すように、調整完了後の偏向ミラーの調整機構のギア２１１の嵌合穴２０から抜き出した時点で、嵌合穴２０に対する調整治具１３の形状が互いに一致しない場合が生じる。この場合、嵌合穴２０に調整治具１３を嵌合させることはできない。

そこで、調整治具１３は、新たな偏向ミラーの調整機構のギア２１１の嵌合穴２０に嵌合させる前に、初期状態の位置に復帰させる必要がある。一般には、復帰の方法は、前回の調整の為に要した（単位角毎の）ステップだけ回転を逆回転させてもよいし、順方向に回転させてもよい。

このとき、本実施の形態においては、ギア２１１は１２回転対称形状、嵌合穴２０は６回転対称形状としたことにより、嵌合穴２０に対する調整治具１３の形状は、調整治具１３を１単位角のみ動かすだけで一致させることができる。また、偶数単位角分ずれている場合は嵌合穴２０に対する調整治具１３の形状が互いに一致しているため、復帰動作自体行う必要がない。

したがって、調整に要した回転数（単位角の移動量）に基づき、調整治具１３を初期状態に復帰させるのに要する動作時間を最短にとることが可能となる。

このように、本実施の形態によれば、調整治具１３を、前回の調整後の偏向ミラーの調整機構に係るギア２１１の嵌合穴２０から抜き出した状態から、短時間かつ容易に調整前の姿勢に復帰させることができ、復帰後に新たな偏向ミラーの調整機構のギアの嵌合穴２０に即座に嵌合させることが可能となる。

なお、上記の実施の形態においては、ギア２１１の歯数を１２として、嵌合穴２０の角の個数もこれの半分としたが、嵌合穴２０の形状は、ギアの歯数と整数比をなすｎ（ｎ：３以上の自然数）個数の角を有するｎ回転対称形状であればよい。角の数ｎをｎ＝６と固定した場合、ギア２１１の歯数は１２，１８，２４、…、とｎの整数倍となり、きめ細かい調整を行うことを可能としつつ、調整毎に必要な調整治具１３の位置あわせを最短時間で行うことができる。また、嵌合穴２０角の数ｎを可変させてもよい。

また、調整治具１３の形状は嵌合穴２０の形状と同一の６角形としたが、調整治具１３の形状は４角形、３角形等の形状であっても良い。要するに、嵌合穴２０に対して嵌合穴２０の角と接することにより、嵌合穴２０内部で空回りせず嵌合可能な形状であればよい。これは、本発明の穴の形状に対応した形状に相当するものである。

また、上記の説明においては、嵌合穴２０の形状は６回転対称形状としたが、３６０°回転して元の形状に復帰する形状（すなわち任意の一定形状）であっても良い。この場合、調整治具１３の形状は嵌合穴２０の形状と完全同一となり、復帰動作において、調整治具１３は、常に初期状態に復元させるように調整に要した回転角だけ動かすようにする。

なお、本発明の走査光学装置の光学素子の調整機構を利用した走査光学装置も、本発明に含まれる。

本発明は、単純な調整治具を用いて容易に光学素子の自動調整が可能な効果を有し、走査光学装置、画像形成装置等として有用である。

本発明の実施の形態１の走査光学装置に用いられる偏向ミラーの調整機構の構成図である。 本発明の実施の形態１の走査光学装置に用いられる偏向ミラーの調整機構のギアの構成図である。 本発明の実施の形態１の走査光学装置に用いられる偏向ミラーの調整機構による調整動作を説明するための図である。 本発明の実施の形態２の走査光学装置に用いられる偏向ミラーの調整機構の構成図である。 本発明の実施の形態２の走査光学装置に用いられる偏向ミラーの調整機構のギアの構成図である。 本発明の実施の形態２の走査光学装置に用いられる偏向ミラーの調整機構による調整動作を説明するための図である。 本発明の実施の形態２の走査光学装置に用いられる偏向ミラーの調整機構による調整動作を説明するための図である。 従来の技術による走査光学装置の模式的な構成図である。 従来の技術による走査光学装置の構成図である。 従来の技術による走査光学装置に用いられる偏向ミラーの調整機構の構成図である。

符号の説明

１０、２０ 嵌合穴
１１ 歯
１２ リブ
１３ 調整治具
１１１、２１１ ギア
１１５ ストッパ
１０５ｂ 偏向ミラー

Claims (7)

1. 走査光学装置の光学素子の調整を行う調整機構であって、
   光学素子の位置を変化させる駆動力を伝達するギアと、前記ギアの回転角を規制するストッパとを備え、
   前記ギアは、その回転中心に対応する位置に、前記ギアの歯数と整数比をなすｎ（ｎ：３以上の自然数）個の角を有するｎ回転対称形状の角穴が設けられている、走査光学装置の光学素子の調整機構。
2. 前記角穴の前記角の数と前記ギアの歯数とは同数である、請求項１に記載の走査光学装置の光学素子の調整機構。
3. 前記角穴の前記角の個数は６である、請求項１又は２に記載の走査光学装置の光学素子の調整機構。
4. 前記角穴は、その内部にリブが設けられている、請求項１に記載の走査光学装置の光学素子の調整機構。
5. 光学素子と、
   前記光学素子を収納する筐体と、
   前記光学素子の位置を変化させる駆動力を与える、請求項１から４のいずれかに記載の走査光学装置の光学素子の調整機構とを備え、
   前記ギア及び前記ストッパは前記筐体の外部に設けられている、走査光学装置。
6. 光学素子の位置を変化させる駆動力を伝達するとともに、その回転中心に対応する位置に、歯数と同数であるｍ（ｍ：自然数）個の角を有するｍ回転対称形状の角穴が設けられたギアと、前記ギアの回転角を規制するストッパとを有する走査光学装置における前記光学素子の位置を調整する、走査光学装置の光学素子の調整方法であって、
   前記ギアの前記角穴の形状に対応して前記角穴に嵌合可能な形状を有し、前記ギアと同一ピッチで回転する治具を、前記角穴に嵌合する工程と、
   前記治具を回転することにより前記ギアを回転させて前記光学素子の位置が所望の位置に調整する工程と、
   調整が完了した後、前記治具を前記角穴から抜き出す工程とを備えた、走査光学装置の光学素子の調整方法。
7. 前記光学素子の位置を変化させる駆動力を伝達するとともに、その回転中心に対応する位置に所定形状の穴が設けられたギアと、前記ギアの回転角を規制するストッパとを有する走査光学装置における前記光学素子の位置を調整する調整方法であって、
   前記ギアの前記穴の形状に対応した形状を有する治具と前記ギアとを、前記穴と前記治具の形状とが前記対応をなす位置に配置する工程と、
   配置された状態で、前記穴に前記治具を嵌合する工程と、
   前記治具を回転することにより前記ギアを回転させて前記光学素子の位置が所望の位置に調整する工程と、
   調整が完了した後、前記治具を前記穴から抜き出す工程とを備えた、走査光学装置の光学素子の調整方法。

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