JP2008139343A - Light scanning optical device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光走査光学装置、特に、電子写真法によるタンデム方式の画像形成装置にプリントヘッドとして搭載される光走査光学装置に関する。 The present invention relates to an optical scanning optical device, and more particularly, to an optical scanning optical device mounted as a print head in a tandem image forming apparatus using electrophotography.
電子写真法によるタンデム方式のプリンタや複写機などの画像形成装置においては、色の3原色(Y,M,C)と黒色(K)の画像を平行に配置された四つの感光体上に形成し、各画像を中間転写ベルト上に1次転写して合成し、さらに記録材上に2次転写するようにしている。この場合、色ずれを防止するために、四つの画像が中間転写ベルト上で精度よく合成されるように位置合わせを高精度に調整する必要がある。 In an image forming apparatus such as an electrophotographic tandem printer or copier, three primary colors (Y, M, C) and black (K) are formed on four photoconductors arranged in parallel. Each image is primarily transferred onto the intermediate transfer belt and synthesized, and then further transferred onto the recording material. In this case, in order to prevent color misregistration, it is necessary to adjust the alignment with high accuracy so that the four images are accurately synthesized on the intermediate transfer belt.
色ずれの調整の項目は、図14に示すように(白丸は設計上の露光位置、黒丸はずれた露光位置をそれぞれ示す)、主走査印字開始位置、全体倍率、部分倍率、主走査高次位置ずれ、副走査印字開始位置、スキュー(走査線傾き)、ボウ(走査線湾曲)、副走査高次位置ずれ、を挙げることができる。 The items of color misregistration adjustment are as shown in FIG. 14 (the white circle indicates the designed exposure position and the exposure position shifted from the black circle, respectively), the main scanning print start position, the overall magnification, the partial magnification, and the main scanning higher-order position. Deviation, sub-scan printing start position, skew (scan line inclination), bow (scan line curve), and sub-scan higher-order position deviation can be mentioned.
このうち、スキューの調整に関しては、特許文献1,2に記載のように、ポリゴンミラーで偏向された各光束の光路を折り曲げるミラーの主走査方向の傾きをモータにて補正する機構が記載されている。しかしながら、モータを駆動してスキュー補正を行う場合、モータの振動が各種光学素子に伝播し、各色の画像にピッチむらやジッタが発生してレジスト性能が劣化するおそれを有している。特に、連続的に通紙される用紙間でスキュー補正を行う場合、高速機では用紙間隔が短いために、この問題点が顕著に現れる。モータの振動が減衰するまで、次の画像形成動作を停止させると、プリント生産性(単位時間当たりのプリント枚数)が犠牲になり、好ましいものではない。
Among these, regarding skew adjustment, a mechanism for correcting the tilt in the main scanning direction of a mirror that bends the optical path of each light beam deflected by a polygon mirror, as described in
とりわけ、色ずれの調整として部分倍率の調整を行うための機構が設置されている場合、前記モータの振動がこの調整機構に伝達されて光学素子が振動し、レジスト性能が劣化するという問題点を有している。
そこで、本発明の目的は、プリント生産性を損なうことなく、露光位置調整用モータの振動によるレジスト性能の劣化を効果的に防止でき、かつ、小型化にも寄与する光走査光学装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical scanning optical device that can effectively prevent deterioration of resist performance due to vibration of an exposure position adjusting motor without impairing print productivity and contribute to downsizing. There is.
以上の目的を達成するため、本発明に係る光走査光学装置は、
複数の光源と、該光源から放射される各光束を同一面で偏向する偏向器と、該偏向器で偏向された各光束を感光体上に結像させる結像素子と、前記光束をそれぞれに対応する前記感光体上に導くミラーと、これらの各部材を保持するハウジングと、前記光束が前記感光体上を露光する位置を調整するためのモータと、該モータで調整する以外の露光位置を調整する調整機構と、を備え、
前記モータは前記感光体の配列方向に複数配置されており、
前記複数のモータと前記調整機構とは、主走査方向において互いに対向する側に配置されていること、
を特徴とする。
In order to achieve the above object, an optical scanning optical device according to the present invention includes:
A plurality of light sources, a deflector that deflects each light beam emitted from the light source on the same surface, an image forming element that forms an image on each photosensitive member deflected by the deflector, and the light beam respectively A mirror for guiding to the corresponding photoconductor, a housing for holding each of these members, a motor for adjusting a position at which the light beam is exposed on the photoconductor, and an exposure position other than that adjusted by the motor. An adjustment mechanism for adjusting,
A plurality of the motors are arranged in the arrangement direction of the photoconductors,
The plurality of motors and the adjustment mechanism are arranged on opposite sides in the main scanning direction;
It is characterized by.
本発明に係る光走査光学装置において、露光位置調整用モータは、主走査方向においていま一つの露光位置調整機構とは対向する側に配置されているため、露光位置調整用モータの振動は前記露光位置調整機構に到達する際にはかなり弱められており、4色の各画像のピッチむらやジッタを所定の許容量に抑えることができ、レジスト性能の劣化を抑えることができる。また、モータと調整機構とをハウジングの対向する側に配置することで、それぞれをスペース効率よく配置できて装置自体が小型化する。 In the optical scanning optical apparatus according to the present invention, since the exposure position adjusting motor is disposed on the side facing the other exposure position adjusting mechanism in the main scanning direction, the exposure position adjusting motor vibrates. When reaching the position adjustment mechanism, the position adjustment mechanism is considerably weakened, and it is possible to suppress the pitch unevenness and jitter of each of the four color images to a predetermined allowable amount, and to suppress deterioration of the resist performance. Further, by arranging the motor and the adjusting mechanism on the opposite sides of the housing, each can be arranged in a space efficient manner, and the apparatus itself can be downsized.
露光位置調整用モータは、例えば、感光体上を露光する走査線の傾き(スキュー)を調整するために第1の光学素子(例えば、結像レンズ)を移動させるものである。露光位置調整機構は、例えば、部分倍率を調整するために第2の光学素子(例えば、折返しミラー)を移動させるものである。 The exposure position adjusting motor moves, for example, the first optical element (for example, an imaging lens) in order to adjust the inclination (skew) of the scanning line for exposing the photosensitive member. The exposure position adjusting mechanism moves, for example, a second optical element (for example, a folding mirror) in order to adjust the partial magnification.
本発明に係る光走査光学装置においては、露光位置調整用モータの出力軸は露光位置調整機構の取付け面に対して平行に設けられていることが好ましい。該モータの振動は出力軸の軸方向に発生するので、取付け面が出力軸と平行であれば、振動が取付け面に伝達される割合が小さくなり、ひいては露光位置調整機構の振動を効果的に抑えることができる。 In the optical scanning optical apparatus according to the present invention, it is preferable that the output shaft of the exposure position adjusting motor is provided in parallel to the mounting surface of the exposure position adjusting mechanism. Since the vibration of the motor is generated in the axial direction of the output shaft, if the mounting surface is parallel to the output shaft, the rate at which the vibration is transmitted to the mounting surface is reduced, which effectively reduces the vibration of the exposure position adjustment mechanism. Can be suppressed.
また、複数のモータが取り付けられているハウジングの空間部と露光位置調整機構が取り付けられている空間部とを互いに囲う仕切り壁が設けられていてもよい。仕切り壁の剛性によってモータの振動が調整機構に伝達することを効果的に減衰させることができる。 Further, a partition wall may be provided that surrounds the space portion of the housing to which the plurality of motors are attached and the space portion to which the exposure position adjusting mechanism is attached. It is possible to effectively attenuate the vibration of the motor transmitted to the adjusting mechanism by the rigidity of the partition wall.
あるいは、ハウジングの露光位置調整機構の取付け面は複数のモータの取付け面よりも低い位置に配置されていることが好ましい。モータの振動が調整機構に伝わりにくくなる。 Alternatively, the mounting surface of the exposure position adjusting mechanism of the housing is preferably disposed at a position lower than the mounting surfaces of the plurality of motors. Motor vibration is less likely to be transmitted to the adjustment mechanism.
以下、本発明に係る光走査光学装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。 Embodiments of an optical scanning optical device according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
(画像形成装置の全体構成、図1参照)
図1に、本発明に係る光走査光学装置を搭載したカラープリンタ1の概略構成を示す。このカラープリンタ1は、タンデム方式で4色の画像を合成するように構成されている。即ち、四つの画像形成ステーション2(2Y,2M,2C,2K)の直上に中間転写ベルト10が配置され、直下に光走査光学装置20が配置されている。各画像形成ステーション2には、それぞれ、感光体ドラム3(3Y,3M,3C,3K)、現像器4(4Y,4M,4C,4K)や図示しない帯電器、残留トナーのクリーナなどが配置されている。なお、黒色の画像を形成するための画像形成ステーション2Kは大型に構成され、使用頻度の高いモノクロ画像を高速で形成できるようにしている。
(Overall configuration of image forming apparatus, see FIG. 1)
FIG. 1 shows a schematic configuration of a
光走査光学装置20は、Y,M,C,Kの画像データに基づいて放射される光束By,Bm,Bc,Bkによって各感光体ドラム3上に画像(静電潜像)を形成する。この潜像はトナーによって可視像化される。このような電子写真プロセスは周知であり、その説明は省略する。
The optical scanning
中間転写ベルト10は、駆動ローラ11及び支持ローラ12に無端状に張り渡され、矢印Y方向への回転に基づいて前記各感光体ドラム3上に形成された各色のトナー画像が順次1次転写され、合成される。また、中間転写ベルト10上に形成された画像(調整用トナーパターン)を読み取るため、黒色の画像形成ステーション2Kの直後に光学センサ71が配置されている。
The
記録材は、自動給紙カセット5に収納されており、1枚ずつ所定のタイミングで給紙され、通紙経路6を経由して中間転写ベルト10から2次転写位置13にて合成トナー画像を2次転写され、定着装置15でトナーの加熱定着を施された後、排出ローラ16から排紙部9上に排出される。一方、両面プリントの際、記録材はスイッチバックローラ17からプリンタ1の外方に搬送され、スイッチバックされて反転経路7を経由して2次転写位置13に戻される。ここで裏面にトナー画像を2次転写された記録材は排出ローラ16から排紙部9上に排出されることになる。
The recording material is stored in the automatic paper feeding cassette 5 and is fed one by one at a predetermined timing, and a composite toner image is transferred from the
(光走査光学装置の概略構成、図2〜図4参照)
図2は一実施例である光走査光学装置20の断面図、図3は平面図、図4は底面図である。この光走査光学装置20は、光源部21と、ポリゴンミラー40と第1及び第2結像レンズ31,32と、各光路ごとに設けた折返しミラー34,35,36及び第3結像レンズ33と、これらの部材を保持するハウジング27とで構成されている。光源部21は、レーザダイオード22(22Y,22M,22C,22K)と、合成ミラー23(23Y,23M,23C)と、折返しミラー24と、シリンドリカルレンズ25とで構成され、プレート26に搭載されている。
(Schematic configuration of optical scanning optical device, see FIGS. 2 to 4)
2 is a cross-sectional view of the optical scanning
レーザダイオード22Kから放射された光束は折返しミラー24に直接導かれる。また、レーザダイオード22C,22M,22Yからそれぞれ放射された光束は、合成ミラー23C,23M,23Yでそれぞれ反射し、折返しミラー24に導かれる。折返しミラー24で反射された各光束はシリンドリカルレンズ25で副走査方向Z(図2参照)にほぼ平行に集光され、ポリゴンミラー40の同一面に副走査方向Zに所定の角度を有して導かれる。
The light beam emitted from the
これらの光束はポリゴンミラー40の回転に基づいて主走査方向Xに等角速度で偏向され、第1及び第2結像レンズ31,32を透過した後、光束Bkは第3結像レンズ33Kを透過して折返しミラー34Kで反射され、感光体ドラム3K上を露光/走査する。光束Bcは折返しミラー34C,35Cで反射されて第3結像レンズ33Cを透過し、さらに折返しミラー36Cで反射され、感光体ドラム3C上を露光/走査する。光束Bmは折返しミラー34Mで反射されて第3結像レンズ33Mを透過し、さらに折返しミラー35Mで反射され、感光体ドラム3M上を露光/走査する。光束Byは折返しミラー34Yで反射されて第3結像レンズ33Yを透過し、さらに折返しミラー35Yで反射され、感光体ドラム3Y上を露光/走査する。
These light beams are deflected at a constant angular velocity in the main scanning direction X based on the rotation of the
ポリゴンミラー40は、図2に示すように、プレート44に固定したモータ42に取り付けられている。プレート44にはさらに基板41及び放熱板43が取り付けられている。
As shown in FIG. 2, the
また、各感光体ドラム3上での各走査線の書出し位置を検出するため、即ち、主走査同期信号を得るため、ポリゴンミラー40で偏向された光束Bkの主走査方向上流側光束は、図3に示すように、検出用ミラー37で反射されてレンズ38で集光され、同期信号検出用受光センサ39に入射する。
Further, in order to detect the writing position of each scanning line on each photosensitive drum 3, that is, to obtain a main scanning synchronization signal, the upstream side beam in the main scanning direction of the beam Bk deflected by the
さらに、色ずれ調整(レジスト調整)として、図3に示すように、部分倍率調整機構45とスキュー調整機構50が設置されている。スキュー調整機構50は駆動源としてブラケット59を介してハウジング27に固定されたステッピングモータ51を備え、その詳細は図10及び図11を参照して後述する。部分倍率調整機構45に関しては図12及び図13を参照して後述する。
Further, as shown in FIG. 3, a partial
(色ずれ調整、図14及び図15参照)
色ずれ(レジスト)調整は、各画像形成ステーション2にて図15に示すトナーパターンPy,Pm,Pc,Pkを形成して中間転写ベルト10上に1次転写し、このトナーパターンPy〜Pkを光学センサ71にて検出することにより、図14に示した各調整項目の全てあるいはその一部の項目を調整する。
(Color misregistration adjustment, see FIGS. 14 and 15)
For color misregistration (registration) adjustment, toner patterns Py, Pm, Pc, and Pk shown in FIG. 15 are formed at each image forming station 2 and primarily transferred onto the
(スキュー調整用モータと部分倍率調整機構の配置及びレジスト性能、図5〜図9参照)
ハウジング27には、図5及び図6に示すように、部分倍率調整機構45が取り付けられている空間部27aと、振動源となるモータ51が取り付けられている空間部27bとが形成され、それぞれを互いに囲う仕切り壁27c,27dが設けられている。モータ51や部分倍率調整機構45は、各感光体ドラム3の配列方向(図5の矢印B参照)に配置され、主走査方向Xにおいて互いに対向する側に配置されている。即ち、図5に示すように、ハウジング27において、主走査方向Xの中心線X’に対して一方の側部にモータ51が配置され、部分倍率調整機構45は他方側に配置されている。また、図6に示すように、部分倍率調整機構45の取付け面27a’はモータ51の取付け面27b’よりも低い位置に配置されている。なお、ハウジング27はカラープリンタ1の図示しないフレームに、3箇所の固定点Z1,Z2,Z3により、例えば、ねじ止めにより固定されている。
(Disposition of skew adjustment motor and partial magnification adjustment mechanism and resist performance, see FIGS. 5 to 9)
As shown in FIGS. 5 and 6, the
本光走査光学装置20において、色ずれ調整は、例えば、プリンタ1を立ち上げたときを含めて、連続的に搬送される先行する記録材の後端と後続の記録材の先端が2次転写位置13を通過する間でも行われる。スキューが発生していれば、モータ51を駆動して第3レンズ33を変位させ、スキューを調整する。このときモータ51を駆動した際の振動が部分倍率調整機構45にも伝播し、該調整機構45が振動することにより画像にピッチむらやジッタが発生してレジスト性能が劣化するおそれがある。
In the present optical scanning
本実施例において、部分倍率調整機構45はモータ51からは主走査方向Xに対向する遠い側に配置されているため、モータ51の振動は部分倍率調整機構45に到達する際にかなり減衰されており、画像のピッチむらやジッタが所定の許容量以下となり、レジスト性能の劣化を抑えることができる。
In the present embodiment, since the partial
また、空間部27a,27bはそれぞれを囲う仕切り壁27c,27dが設けられているため、モータ51の振動は部分倍率調整機構45に到達する際にかなり減衰されることになる。さらに、部分倍率調整機構45の取付け面27a’はモータ51の取付け面27b’よりも低い位置に配置されているため、モータ51の振動が部分倍率調整機構45に伝わりにくい。
Further, since the
ここで、振動について説明する。例えば、モータ51の振動は図7に示す振幅A1の波形Aであり、この振動がハウジング27を伝播して部分倍率調整機構45に伝達されると振幅A2の波形Bとなる。図8は時間に対する振幅を示し、曲線D1は従来の特性、曲線D2は本発明での特性を示している。時間T1において、従来ではモータ51の振幅A1がほぼそのまま部分倍率調整機構45に伝達されていたが、本発明では振幅A2にまで減衰される(振幅が小さくなる)。
Here, vibration will be described. For example, the vibration of the
そして、図9に示すように、従来のごとく部分倍率調整機構45が振幅A1で振動すると、そのピッチむらは許容値を超え、レジスト性能の劣化をきたしていた。しかし、本発明によれば、部分倍率調整機構45の振幅は許容値以下のA2に減衰されているため、レジスト性能の劣化を効果的に抑えることができる。
As shown in FIG. 9, when the partial
(スキュー調整機構、図10及び図11参照)
走査線の傾き(スキュー)の調整は、光束Bkを基準として光束Bc,Bm,Byに対して行われる。従って、図10に示すスキュー調整機構50は光束Bkに対して配置された第3レンズ33Kに対しては設置されておらず、光束Bc,Bm,Byに対して配置された第3レンズ33C,33M,33Yに対して設置されている。なお、光束Bkに対してもスキュー調整を行うようにしてもよいことは勿論である。
(Skew adjustment mechanism, see FIGS. 10 and 11)
The inclination (skew) of the scanning line is adjusted for the light beams Bc, Bm, and By using the light beam Bk as a reference. Therefore, the
詳しくは、第3レンズ33は、図11に示すように、レンズホルダ52に保持され、このレンズホルダ52は一端部で矢印F方向に揺動可能にピン53にて支持されている。さらに、レンズホルダ52の他端部には受け部材58が固定され、図10に示すように、この受け部材58はハウジング27の傾斜面27gに板ばね54にて押圧され、かつ、矢印F方向にスライド自在に取り付けられている。ステッピングモータ51の出力軸51aに固定したウォームギヤ55はウォームホイール56に噛合し、該ウォームホイール56と同軸に固定した偏芯カム57の外周面が受け部材58の底面に当接している。
Specifically, as shown in FIG. 11, the
ステッピングモータ51は、図15に示したトナーパターンPy〜Pkから検出されたスキューの状態に応じてその回転を制御され、ウォームギヤ55の回転がウォームホイール56から偏芯カム57に伝達され、偏芯カム57の外周面が受け部材58を押上げることでホルダ52とともに第3レンズ33を変位させてスキューを調整する。また、ホルダ52は図示しないばね部材により下方へ強制的に復帰するように付勢されている。
The rotation of the stepping
また、ステッピングモータ51の出力軸51aはその取付け面27b’のみならず部分倍率調整機構45の取付け面27a’に対して平行に設けられている。出力軸51aにはウォームホイール56と噛合するウォームギヤ55が取り付けられているため、モータ51の振動は出力軸51aの軸方向に発生する。それゆえ、取付け面27a’,27b’が出力軸51aと平行であれば、振動が取付け面27b’に伝達される割合が小さくなり、ひいては部分倍率調整機構45の振動を効果的に抑えることができる
Further, the
(部分倍率調整機構、図12及び図13参照)
部分倍率の調整は、サービスマンによって所定の時期にあるいは問題が生じたときに実行される。部分倍率の調整は、図12に示すように、折返しミラー34の一端を矢印C方向に変位させることにより行われる。具体的には、図13に示すように、折返しミラー34の一端を板ばね46で弾性的に押圧保持し、ねじ47をブラケット48に対して進退させることで折返しミラー34の一端を矢印C方向に変位させる。ねじ47は手動で回転させるためのロッド49が連結されている。
(Partial magnification adjustment mechanism, see FIGS. 12 and 13)
The adjustment of the partial magnification is executed by a service person at a predetermined time or when a problem occurs. The partial magnification is adjusted by displacing one end of the
(他の実施例)
なお、本発明に係る光走査光学装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
(Other examples)
The optical scanning optical device according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified within the scope of the gist thereof.
特に、ハウジングの細部の構成、光源部の構成の詳細、四つの光路を形成する各種光学素子の構成や配置は任意である。また、スキュー調整は、第3レンズを変位させる以外に、折返しミラーなどを変位させることで行うようにしてもよい。 In particular, the detailed configuration of the housing, the detailed configuration of the light source unit, and the configuration and arrangement of various optical elements forming the four optical paths are arbitrary. The skew adjustment may be performed by displacing a folding mirror or the like in addition to displacing the third lens.
また、露光位置調整用モータとは主走査方向において対向して設けられる調整機構は、部分倍率の調整機構以外に他の項目を調整するための機構であってもよい。 Further, the adjustment mechanism provided to face the exposure position adjustment motor in the main scanning direction may be a mechanism for adjusting other items in addition to the partial magnification adjustment mechanism.
3(3Y,3M,3C,3K)…感光体ドラム
20…光走査光学装置
21…光源部
27…ハウジング
27a,27b…空間部
27a’,27b’…取付け面
31,32,33…結像レンズ
34,35,36…折返しミラー
45…部分倍率調整機構
51…スキュー調整用モータ
51a…出力軸
X…主走査方向
3 (3Y, 3M, 3C, 3K) ...
Claims (5)
前記モータは前記感光体の配列方向に複数配置されており、
前記複数のモータと前記調整機構とは、主走査方向において互いに対向する側に配置されていること、
を特徴とする光走査光学装置。 A plurality of light sources, a deflector that deflects each light beam emitted from the light source on the same surface, an image forming element that forms an image on each photosensitive member deflected by the deflector, and the light beam respectively A mirror for guiding to the corresponding photoconductor, a housing for holding each of these members, a motor for adjusting a position at which the light beam is exposed on the photoconductor, and an exposure position other than that adjusted by the motor. An adjustment mechanism for adjusting,
A plurality of the motors are arranged in the arrangement direction of the photoconductors,
The plurality of motors and the adjustment mechanism are arranged on opposite sides in the main scanning direction;
An optical scanning optical device.
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