JP2008139351A - 光走査光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの回転に対して光学素子の変位量が小さく、高精度に露光位置を調整することのできる光走査光学装置を得る。
【解決手段】タンデム方式の電子写真法によるカラープリンタに搭載される光走査光学装置。結像レンズはホルダ５２に保持されている。モータ５１の出力軸５１ａに固定されたウォームギヤ５５にウォームホイール５６が噛合し、該ウォームホイール５６と同軸に偏芯カム５７が設けられている。ウォームホイール５６の外形は偏芯カム５７の外形よりも大きい。偏芯カム５７の回転に伴って受け部材５８が矢印Ｆ方向にスライドし、ホルダ５２を介して結像レンズが変位し、走査線のスキューが調整される。
【選択図】図５

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。

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。

色ずれの調整の項目は、図９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。

このうち、スキューの調整に関しては、特許文献１，２，３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などの光学素子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、モータの回転数に対する光学素子の変位量が大きいと高精度に調整することが困難である。
特開平９−２６９４５５号公報 特開平１０−３９１９４号公報 特開２００２−２８３６１９号公報

そこで、本発明の目的は、モータの回転に対して光学素子の変位量が小さく、高精度に露光位置を調整することのできる光走査光学装置を提供することにある。

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導きかつ結像させる光学素子と、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、を備え、
前記光学素子のうち少なくとも一つは変位可能な保持部材に保持されており、
前記モータの出力軸に固定されたウォームギヤにウォームホイールが噛合されており、該ウォームホイールと同軸に偏芯カムが設けられ、かつ、ウォームホイールの外形は偏芯カムの外形よりも大きく、
前記偏芯カムの回転に基づいて前記保持部材が変位すること、
を特徴とする。

本発明に係る光走査光学装置において、駆動側であるウォームホイールと被駆動側であって保持部材を変位させる偏芯カムとは、ウォームホイールの外形が偏芯カムの外形よりも大きくされているため、ウォームホイールの変位に対して偏芯カムの変位が小さく、換言すれば、モータの１ステップの回転に対して偏芯カムの変位量が小さく、その分、保持部材（光学素子）を高精度に調整することができる。しかも、偏芯カムを小さなトルクで回転させることができ、モータのトルクが小さくて済む。

本発明に係る光走査光学装置において、例えば、前記モータによって変位される光学素子は結像レンズであり、該結像レンズの変位によって感光体上を露光する走査線の傾きを調整する。

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。

（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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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はさらに基板４１及び放熱板４３が取り付けられている。

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。

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。

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５〜図８を参照して後述する。なお、部分倍率調整機構４５の説明は省略する。

（色ずれ調整、図９及び図１０参照）
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１０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９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。

（スキュー調整機構、図５〜図８参照）
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５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。

詳しくは、第３レンズ３３は、図６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の他端部には樹脂製の受け部材５８が固定され、図５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にて弾性的に押圧され、かつ、ピン６５でガイドされて矢印Ｆ方向にスライド自在に取り付けられている。また、受け部材５８は球面部５８ａを有し、該球面部５８ａによって板ばね５４と接触している。

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。そして、ウォームホイール５６の外形は偏芯カム５７の外形よりも大きく形成されている。

図７及び図８に示すように、ホルダ５２の上端面は板ばね６０によって樹脂製の滑り部材６１を介して弾性的に押圧されている。板ばね６０と滑り部材６１とは先端部６０ａが凹部６１ｂに嵌合することで一体化されている。滑り部材６１は球面部６１ａを有し、該球面部６１ａによってホルダ５２の上端面と接触している。

ステッピングモータ５１は、図１０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は受け部材５８からの押上げ力を解除されると、板ばね６０の押圧力により下方へ強制的に復帰する。

以上の構成からなるスキュー調整機構５０においては、駆動側であるウォームホイール５６と被駆動側であって受け部材５８（ホルダ５２）を変位させる偏芯カム５７とは、ウォームホイール５６の外形が偏芯カム５７の外形よりも大きくされているため、ウォームホイール５６の変位に対して偏芯カム５７の変位が小さい。即ち、ステッピングモータ５１の１ステップの回転に対して偏芯カム５７の変位量が小さく、その分、第３レンズ３３を高精度に調整することができる。しかも、偏芯カム５７を小さなトルクで回転させることができ、モータ５１のトルクが小さくて済む。

また、偏芯カム５７とホルダ５２との間に介在されたスライド可能な受け部材５８を樹脂製としたため、滑りが良好で耐久性に優れており、調整精度の劣化がなく、スキュー調整を長期にわたって高精度に維持することができる。特に、受け部材５８は、その姿勢を保持するための板ばね５４に対して球面部５８ａによって接触しているために摩擦力が軽減される。

また、ホルダ５２は、復帰力を付与するための板ばね６０によって滑り部材６１を介して弾性的に押圧され、該滑り部材６１も樹脂製であるため、滑りが良好で耐久性に優れている。さらに、滑り部材６１はホルダ５２に対して球面部６１ａによって接触しているため摩擦力が軽減される。

（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。

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。

本発明に係る光走査光学装置を備えたカラープリンタを示す概略構成図である。 光走査光学装置を示す断面図である。 光走査光学装置を示す平面図である。 光走査光学装置を示す底面図である。 スキュー調整機構を示す斜視図である。 第３レンズの保持部を示す斜視図である。 スキュー調整機構を示す斜視図である。 スキュー調整機構における板ばねと滑り部材を示し、（Ａ）は分解斜視図、（Ｂ）は組み立てた状態の斜視図である。 色ずれの種類を示す説明図である。 色ずれ調整のためのトナーパターンを示す説明図である。

符号の説明

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
３１，３２，３３…結像レンズ
３４，３５，３６…折返しミラー
４０…ポリゴンミラー
５１…スキュー調整用モータ
５５…ウォームギヤ
５６…ウォームホイール
５７…偏芯カム

Claims (2)

1. 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導きかつ結像させる光学素子と、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、を備え、
   前記光学素子のうち少なくとも一つは変位可能な保持部材に保持されており、
   前記モータの出力軸に固定されたウォームギヤにウォームホイールが噛合されており、該ウォームホイールと同軸に偏芯カムが設けられ、かつ、ウォームホイールの外形は偏芯カムの外形よりも大きく、
   前記偏芯カムの回転に基づいて前記保持部材が変位すること、
   を特徴とする光走査光学装置。
2. 前記モータによって変位される光学素子は結像レンズであり、該結像レンズの変位によって感光体上を露光する走査線の傾きを調整することを特徴とする請求項１に記載の光走査光学装置。

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