JP2009014786A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】偏心カムの回転に起因する光学素子の姿勢の変動を抑制して高精度に露光位置を調整することのできる光走査装置を得る。
【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装置。結像レンズ３３は保持部材５５に保持され、モータの出力軸に固定された偏心カム５２の回転角度に応じて副走査方向Ｚに変位し、感光体上での走査線のスキューが調整される。保持部材５５は矢印Ａ方向に押圧されており、この押圧方向Ａと偏心カム５２の軸方向Ｂとは平行に設定されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、光走査装置、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１０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傾きをモータにて補正する機構が記載されている。以下に、この種のスキュー調整機構について図１２〜図１４を参照して説明する。

図１２及び図１３に示すように、結像レンズ１０１を保持する保持部材１０２は主走査方向Ｙの一端部でピン１０３により回動可能に支持され、他端部が偏心カム１０４上に載置されている。また、保持部材１０２は一端部及び他端部で図示しないばね部材により矢印Ａ方向に押圧保持され、光軸方向Ｘに位置決めされている。偏心カム１０４は回転軸１０５を支点として左右方向に適宜回転駆動され、保持部材１０２の他端部が矢印Ｓ方向に変位することで、感光体上での走査線の傾きが調整される。この場合、偏心カム１０４の軸方向Ｂは保持部材１０２への押圧方向Ａ及び光軸Ｘ’（光軸方向Ｘ）に対して直交するように配置されている。

しかしながら、偏心カム１０４の軸方向Ｂが押圧方向Ａと直交する場合、保持部材１０２と偏心カム１０４との摩擦によって押圧力が変化し、図１４（Ａ），（Ｂ）に示すように、結像レンズ１０１の姿勢が不安定になる不都合を有していた。スキューの調整は、例えば、黒画像を描画するための光学系の感光体上での走査線を基準として一定の許容値を有するが、図１４（Ａ），（Ｂ）に示すような姿勢の変動を生じると、結像レンズ１０１によるスキューの調整は許容値を大きく超えてしまうことになる。また、結像レンズ１０１の姿勢の変動は結像位置でのデフォーカスの原因ともなっている。
特開平１０−３９１９４号公報

そこで、本発明の目的は、偏心カムの回転に起因する光学素子の姿勢の変動を抑制して高精度に露光位置を調整することのできる光走査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く光学素子と、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、かつ、該保持部材を介して所定の方向に押圧保持されており、
前記モータの出力部と前記保持部材との間に偏心カムが介在され、
前記偏心カムの軸方向と前記保持部材への押圧方向とが略平行であること、
を特徴とする。

本発明に係る光走査装置においては、偏心カムの軸方向と光学素子の保持部材への押圧方向とが略平行に設定されているため、露光位置の調整のために偏心カムが回転した場合、保持部材と偏心カムとの間に生じる摩擦で押圧力が変化することはほとんどない。それゆえ、保持されている光学素子の姿勢の変動が抑制され、ひいては、露光位置を高精度に調整することができる。

本発明に係る光走査装置において、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ってもよく、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（スキュー）を調整することができる。この場合、保持部材は主走査方向の一端部が略副走査方向に沿った面内で回動可能に支持され、主走査方向の他端部が偏心カムによって略副走査方向に沿った面内で位置調整されることになる。

また、保持部材に保持されている光学素子の光軸と偏心カムの軸方向とが略平行であることが好ましい。露光位置を調整した場合における結像位置でのデフォーカスを極力低減することができる。

また、保持部材と偏心カムとの間に摺動部材が介在されていてもよく、あるいは、偏心カムと保持部材又は摺動部材との間に潤滑剤が介在されていてもよい。光学素子の調整をよりスムーズに行うことが可能となる。

以下、本発明に係る光走査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装置２０の断面図、図３は平面図である。この光走査装置２０は、図示しない光源部と、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。光源部は、４色ごとに設置された四つのレーザダイオードと光合成部材と集光光学素子とで構成されている。それぞれのレーザダイオードから放射された光束はポリゴンミラー４０の同一偏向面に副走査方向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Ｙ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。

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４〜図９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１０及び図１１参照）
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１１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１０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、図４〜図９参照）
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４及び図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４及び図５に示すように、保持部材５５に保持されている。この保持部材５５は主走査方向Ｙの一端部で回動可能にピン５８にて支持され、他端部は偏心カム５２上に載置されている。さらに、保持部材５５は両端部のＣ部分で図示しない板ばね部材にて光軸方向Ｘと一致する矢印Ａ方向に弾性的に押圧保持されている。

偏心カム５２は、回転軸５３を有し、前記ステッピングモータ５１の出力部に固定されている。偏心カム５２の図５中左右方向への回転に基づいて保持部材５５の他端部がピン５８を支点として副走査方向Ｚに沿った面内で上下動し（矢印Ｓ参照）、これにて感光体ドラム３上での走査線の傾き（スキュー）が調整される。即ち、ステッピングモータ５１は、図１１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、偏芯カム５２が同期して回転する。この偏芯カム５２の外周面が保持部材５５の他端部を押上げることで保持部材５５とともに第３レンズ３３を変位させてスキューが調整される。また、保持部材５５は下方へも弾性的に押圧されており、偏心カム５２からの押上げ力が解除されると、下方へ強制的に復帰する。

この調整機構５０において、偏心カム５２の軸方向Ｂと保持部材５５への押圧方向Ａとは平行に設置されている。これにて、スキュー調整時に偏心カム５２が回転した場合、保持部材５５と偏心カム５２との間に生じる摩擦で矢印Ａ方向への押圧力が変化することはほとんどない。それゆえ、第３レンズ３３は光軸方向Ｘに対して垂直方向（副走査方向Ｚ）にのみ変位して姿勢の変動が抑制され、スキューが高精度に調整される。なお、Ｘ’は第３レンズ３３の光軸である。

ところで、図７に示す比較例のごとく、第３レンズ３３の光軸Ｘ’が偏心カム５２の軸方向Ｂに対して傾斜していると、スキュー調整時に第３レンズ３３の他端部が上下方向に平行移動した際、第３レンズ３３の位置が光軸方向Ｘに変位し、デフォーカスが発生する。しかし、本実施例においては、第３レンズ３３の光軸Ｘ’と偏心カム５２の軸方向Ｂとが平行に設置されているので、このような不具合が発生することはない。

図８は、スキュー調整機構の変形例を示し、保持部材５５と偏心カム５２との間に摺動部材５６を介在させている。摺動部材５６としては、摩擦係数の低い樹脂材が適している。また、図９に示すように、摺動部材５６と偏心カム５２との間に潤滑剤５７を介在させてもよい。図示しないが、保持部材５５と偏心カム５２との間に潤滑剤５７を介在させてもよい。このように、摺動部材５６や潤滑剤５７を介在させることで、光学素子の調整をよりスムーズに行うことが可能となる。

（他の実施例）
なお、本発明に係る光走査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、図４及び図５に示した実施例では、偏心カム５２が直接的に保持部材５５の他端部に当接してスキューを調整する構成を示したが、保持部材５５と偏心カム５２との間に受け部材などの中間部材が介在されていてもよい。

また、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、折返しミラーなどの光学素子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。 光走査装置を示す断面図である。 光走査装置を示す平面図である。 スキュー調整機構の要部を示す側面図である。 スキュー調整機構の要部を示す正面図である。 スキュー調整時の結像レンズの変位を示す説明図である。 スキュー調整機構の比較例での結像レンズの変位を示す説明図である。 スキュー調整機構の一変形例を示す側面図である。 スキュー調整機構のいま一つの変形例を示す側面図である。 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。 従来のスキュー調整機構の要部を示す側面図である。 従来のスキュー調整機構の要部を示す斜視図である。 従来のスキュー調整機構による結像レンズの姿勢変動を示す説明図である。

符号の説明

３…感光体ドラム
２０…光走査装置
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…ステッピングモータ
５２…偏芯カム
５３…回転軸
５５…保持部材
５６…摺動部材
５７…潤滑剤

Claims (6)

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く光学素子と、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、かつ、該保持部材を介して所定の方向に押圧保持されており、
   前記モータの出力部と前記保持部材との間に偏心カムが介在され、
   前記偏心カムの軸方向と前記保持部材への押圧方向とが略平行であること、
   を特徴とする光走査装置。
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に記載の光走査装置。
3. 前記保持部材は主走査方向の一端部が略副走査方向に沿った面内で回動可能に支持され、主走査方向の他端部が前記偏心カムによって略副走査方向に沿った面内で位置調整されること、を特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記保持部材に保持されている光学素子の光軸と前記偏心カムの軸方向とが略平行であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光走査装置。
5. 前記保持部材と前記偏心カムとの間に摺動部材が介在されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の光走査装置。
6. 前記偏心カムと前記保持部材又は前記摺動部材との間に潤滑剤が介在されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の光走査装置。

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