JP2009244651A - レーザ走査光学装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な機構で部分倍率を容易に調整することのできるレーザ走査光学装置及び画像形成装置を得る。
【解決手段】画像データに基づいて変調されたレーザビームで像担持体上を走査するレーザ走査光学装置。ポリゴンミラー６と像担持体との間には、副走査方向Ｚの面上でレーザビームを入射方向と略平行に折り返す複数のミラー２１，２２を有するミラーユニット１０が配置されている。ミラーユニット１０にはレーザビームの主走査平面Ｅに対して垂直な回動軸３０を支点として回動調整する部分倍率調整手段を備えており、不均等な走査線長さＡ’，Ｂ’を均等な走査線長さＡ，Ｂに調整する。
【選択図】図２

Description

本発明は、レーザ走査光学装置、特に、画像データに基づいて変調されたレーザビームで像担持体上を走査するレーザ走査光学装置及び該レーザ走査光学装置を搭載した画像形成装置に関する。

複写機やプリンタなどの画像形成装置に搭載されるレーザ走査光学装置においては、画像の高品質化の要求の高まりに伴って、特に、画素密度が４００ｄｐｉ、６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉと年々高密度化していることに伴って、走査線位置に高精度が要求されている。

走査線の調整項目として部分倍率の調整が挙げられる。部分倍率とは像面上での主走査方向の光軸中心に対する左右の倍率をいう。部分倍率の調整とは、図２に示すＡ，ＢをＡ’，Ｂ’に調整することを意味する。このような部分倍率に差が生じるのは、走査レンズの形状誤差や配置誤差に起因する。近年では、走査レンズを樹脂成形品とすることで、金型の加工精度の向上や成形技術の向上により、走査線の位置精度のばらつきが抑制されてきてはいるものの、レンズの反りや配置誤差、ミラーの平面性のばらつきにより、何らかの調整が未だ必要とされている。

そこで、特許文献１には、１枚のミラーを副走査方向の軸回りに回転させることで部分倍率を調整する技術が記載されている。しかし、このような調整では、部分倍率の調整とともに走査線の傾きも同時に変化するので、走査線の傾きを別途調整しなければならない不具合を有している。

特許文献２には、走査レンズを移動調整することで部分倍率を調整する技術が記載されている。しかし、このような調整では、走査レンズを極めて精密に移動調整する手段が必要であり、部分倍率を簡便に調整することは困難である。

特許文献３には、レーザ走査光学装置を全体的に回転させることで部分倍率を調整する技術が記載されている。しかし、このような調整では、調整対象が装置全体であるので、調整機構が大掛かりになるという問題点を有している。
特開２００１−２２８４２７号公報 特開平２−２９１５７３号公報 特開平８−１１３４８号公報

そこで、本発明の目的は、簡単な機構で部分倍率を容易に調整することのできるレーザ走査光学装置及び画像形成装置を提供することにある。

以上の目的を達成するため、本発明の一形態であるレーザ走査光学装置は、
画像データに基づいて変調されたレーザビームで像担持体上を走査するレーザビーム走査光学装置において、
光源部と、
前記光源部から発せられたレーザビームを主走査方向に偏向する偏向器と、
前記偏向器により偏向されたビームを像担持体上に結像させる走査光学素子と、
前記偏向器と像担持体との間に配置され、副走査方向の面上でレーザビームを入射方向と略平行に折り返す複数のミラーを有するミラーユニットと、
前記ミラーユニットをレーザビームの主走査平面に対して垂直な回動軸を支点として回動調整する部分倍率調整手段と、
前記各構成要素を保持するハウジングと、
を備えたことを特徴とする。

前記レーザ走査光学装置においては、副走査方向の面上でレーザビームを入射方向と略平行に折り返す複数のミラーを有するミラーユニットを、レーザビームの主走査平面に対して垂直な回動軸を支点として回動調整するようにしたため、簡単な構成で走査線の傾きを発生させることなく部分倍率を調整することができる。また、ミラーユニットで光路を折り返しているため、装置全体を小型化することが可能になる。

また、本発明の他の形態である画像形成装置は、複数の前記レーザ走査光学装置を備えていることを特徴とする。複数のレーザ走査光学装置のうち一つは前記部分倍率調整手段を備えていないか、又は、備えていても部分倍率調整を実行しなくてもよい。

以下、本発明に係るレーザ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。

（レーザ走査光学装置の全体構成、図１参照）
本発明の一実施例であるレーザ走査光学装置の全体構成について図１を参照して説明する。このレーザ走査光学装置１は、レーザダイオード２と、コリメータレンズ３と、アパーチャ４と、シリンダレンズ５と、ポリゴンミラー６と、走査レンズ７，８，９と、以下に詳述するミラーユニット１０と、防塵ガラス１１と、これらの構成要素を保持するハウジング１２とで構成されている。

レーザダイオード２は画像データに基づいて変調駆動され、放射されたレーザビームはコリメータレンズ３で平行光に集光され、シリンダレンズ５で副走査方向Ｚにのみ集光され、ポリゴンミラー６で主走査方向Ｙに偏向される。偏向されたレーザビームは、走査レンズ７，８，９を透過してｆθ特性などを補正され、かつ、ミラーユニット１０で光路を折り曲げられ、防塵ガラス１１から出射され、感光体ドラム６１上に結像する。

（ミラーユニット、図２〜図５参照）
ミラーユニット１０は、ポリゴンミラー６と感光体ドラム６１との間に配置され、図２に示すように、副走査方向Ｚの面上でレーザビームを９０°ずつ反射する一対のミラー２１，２２をホルダ２３（図３及び図４参照）に取り付けたもので、図３に示すように、レーザビームｂを入射方向と平行に折り返す。

このミラーユニット１０は、レーザビームの主走査平面Ｅ（図２参照）に対して垂直な回動軸３０を支点として回動調整する部分倍率調整手段（詳細は図６、図７を参照して後述する）を備えている。図４に示すように、回動軸３０はミラーユニット１０に対して主走査方向Ｙの外側に配置され、かつ、ミラーユニット１０の回動位置を固定する部材５１が回動軸３０とは反対側に配置されている。

部分倍率は像面上での主走査方向Ｙの光軸中心に対する左右の倍率であり、走査レンズ７，８，９の形状誤差や配置誤差などに起因して、図２に示す走査線長さＡ’，Ｂ’として現れる。本実施例では、ミラー２１，２２が回動軸３０を支点として主走査平面Ｅ上で回動することにより、不均等な走査線長さＡ’，Ｂ’を均等な走査線長さＡ，Ｂに調整することができる。

即ち、副走査方向Ｚの面上でレーザビームを９０°ずつ反射してレーザビームを入射方向と平行に折り返すミラー２１，２２を回動軸３０を支点として回動させることで光路長が変化し、感光体ドラム６１上では主走査方向Ｙの光軸中心に対して左右の走査線長さがＡ’，Ｂ’からＡ，Ｂに変化することになる。このとき、図３に示すように、レーザビームｂを入射方向と平行に折り返すため、副走査方向Ｚには走査線のずれを発生させることはない。

図４に示すように、回動軸３０及びミラーユニット１０の回動位置固定部材５１は、主走査平面Ｅに対して垂直な方向に位置決めする位置決め面Ｆは、ハウジング１２に同一面として形成されている。位置決め面Ｆをハウジング１２に同一面として形成することにより、ミラーユニット１０の取付け精度が向上する。

また、ミラーユニット１０を主走査平面Ｅに対して垂直な方向に位置決めする位置決め面Ｆは、主走査平面Ｅと平行に、かつ、ミラー２１，２２の副走査方向Ｚの中間に配置されている。図５（Ａ）はこのような配置関係において、位置決め面Ｆが点線で示すような誤差を生じており、ミラー２１，２２が回動軸３０の周りで点線で示すように回動した場合を示している。この場合、入射ビームの光路長は長くなるが、出射ビームの光路長が短くなるので、トータルの光路長に差を生じることはない。

図５（Ｂ）には、位置決め面Ｆがミラーユニット１０の上方に位置する配置関係を示している。このような配置関係において、位置決め面Ｆが点線で示すような誤差を生じており、ミラー２１，２２が回動軸３０の周りで点線で示すように回動した場合、入射ビームの光路長は僅かに短くなり、出射ビームの光路長が寸法Ｇだけ短くなるので、トータルの光路長が大きく変化する。

（回動軸保持機構、図６及び図７参照）
ここで、部分倍率調整手段を構成する回動軸３０の保持機構３１について説明する。図６に示すように、回動軸３０は、ミラーユニット１０のホルダ２３に一体的に固定されており、ハウジング１２に設けた穴１３に回動可能に嵌合している。さらに、回動軸３０は、ミラーユニット１０を主走査平面Ｅに対して垂直な方向に位置決めする位置決め面１４（図４に示した位置決め面Ｆに相当する）に対してコイルばね３２により弾性的に付勢されている。この位置決め面１４はハウジング１２に設けた穴１３の上縁部に形成されている。

コイルばね３２は軸部材３３に取り付けられており、該軸部材３３は回動軸３０に設けた穴３０ａに回動可能に嵌合されている。そして、コイルばね３２は軸部材３３と一体に設けたブラケット３４によって回動軸３０を位置決め面１４に対して押圧するように保持されている。ブラケット３４は、図７に示すように、ハウジング１２から突出した位置決めピン１５に若干の遊びをもって嵌入されているとともに、ねじ３５によってハウジング１２に固定されている。

以上の構成からなる保持機構３１にあっては、ハウジング１２に回動軸３０が連結され、回動軸３０に軸部材３３が連結され、軸部材３３にブラケット３４が連結され、ブラケット３４はハウジング１２が連結されている。また、回動軸３０はミラーユニット１０のホルダ２３に連結されている。回動軸３０と軸部材３３とが一体的に構成されていると、両者の中心軸線がばらついている場合、回動軸３０が回動不良になるおそれがある。しかし、本実施例では、軸部材３３と一体的に設けたブラケット３４がハウジング１２に設けた位置決めピン１５に若干の遊び（０．２〜０．３ｍｍの隙間）をもって嵌入されているため、回動軸３０と軸部材３３の中心軸線のばらつきを吸収することができる。

（回動位置固定機構、図８及び図９参照）
次に、ミラーユニット１０の他端部において回動位置を固定するための機構５０について説明する。図８に示すように、ホルダ２３の他端部には円形状をなす固定部材５１が取り付けられている。固定部材５１はその底面がハウジング１２の位置決め面１４’（図４に示した位置決め面Ｆに相当する）上に載置され、該位置決め面１４’上で摺動自在である。さらに、固定部材５１はハウジング１２に取り付けた板ばね５２の腕部５２ａにより位置決め面１４’上に弾性的に付勢されている。

ミラーユニット１０が前記回動軸３０を支点として回動させる部分倍率の調整動作は、固定部材５１が板ばね５２で付勢された状態で行われる。調整後、固定部材５１はねじ５３によってハウジング１２に固定される。

図９に部分倍率を調整するための偏芯カム５４を備えた固定部材５１の他の例を示す。固定部材５１に一対の突片５１ａを設け、該突片５１ａの間に偏芯カム５４を設けた。偏芯カム５４はハウジング１２に回転可能に設置され、その回転によって固定部材５１を位置決め面１４’上で移動させることにより、部分倍率の調整を行う。

（ミラーの取付け調整、図１０参照）
ところで、複数のミラー２１，２２のうち少なくとも一つは、主走査方向Ｙの軸回りに回動させる部材を有していることが好ましい。具体的には、ミラー２１はホルダ２３に対して板ばね２４（図８及び図９参照）で弾性的に付勢された状態で取り付けられている。さらに、図１０に示すように、ミラー２１はホルダ２３に対して一端で一つの支持部材２５ａで押圧され、他端で二つの支持部材２５ｂ，２５ｃで押圧され、いわゆる３点支持されている。ミラー２１を保持するホルダ２３は金属板のプレス加工品であり、寸法精度の誤差でミラー２１の取付け角度が設計値から外れ、その結果、レーザビームの感光体ドラム６１への照射位置にずれが生じる。

支持部材２５ｂ，２５ｃのいずれか一方を光軸方向Ｘに移動させ、ミラー２１を主走査方向Ｙの軸回りに回動させることで、ミラー２１の取付け角度を調整し、レーザビームの照射位置のずれを補正することができる。

（走査レンズの調整、図１１及び図１２参照）
さらに、走査レンズ７，８，９のいずれかに走査線の湾曲及び／又は傾きを補正する手段を備えていることが好ましい。具体的には、図１１に示すように、走査レンズ９を支持部材４１ａ，４１ｂによって両端部の底面で支持し、中央部の上面を部材４１ｃで押圧可能とし、部材４１ｃによる押圧力を変更することで、走査レンズ９を全体的に湾曲させる。これにて、感光体ドラム６１上での走査線の湾曲を補正することができる。

また、図１２に示すように、走査レンズ９のホルダ４２の一端をピン４３で回動自在に保持し、ピン４３を支点として走査レンズ９の回動角度を調整した後、ホルダ４２の他端をねじ４４でハウジング１２に固定するようにすれば、感光体ドラム６１上での走査線の傾きを補正することができる。

（画像形成装置、図１３参照）
図１３に、複数の前記レーザ走査光学装置１を備えた画像形成装置の要部を示す。この画像形成装置はよく知られている電子写真方式によるタンデム型のカラー複写機あるいはカラープリンタであり、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色のトナー画像を形成するイメージカートリッジ６０Ｙ，６０Ｍ，６０Ｃ，６０Ｋを備えている。各イメージカートリッジ６０Ｙ，６０Ｍ，６０Ｃ，６０Ｋは感光体ドラム６１を含む帯電器や現像器などを有し、四つのレーザ走査光学装置が配置されている。

各感光体ドラム６１上に形成された各色のトナー画像は、矢印ｃ方向に回転する中間転写ベルト６５上に１次転写されて合成され、その後、図示しない用紙上に２次転写される。

各レーザ走査光学装置１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋには前述の部分倍率調整機構などが搭載されており、走査線の歪みを補正可能である。複数のレーザ走査光学装置を備えた画像形成装置において、このような走査線の歪みの補正は、通常、一つのレーザ走査光学装置、例えば、黒色画像を形成するためのレーザ走査光学装置１Ｋを基準として行われる。従って、複数のレーザ走査光学装置のうち一つは、部分倍率調整機構などを備えていないか、又は、備えていても部分倍率調整などを実行することはない。

（実施例のまとめ）
レーザビーム走査光学装置１において、副走査方向Ｚの面上でレーザビームを入射方向と略平行に折り返す複数のミラー２１，２２を有するミラーユニット１０は、レーザビームの主走査平面Ｅに対して垂直な回動軸３０を支点として回動調整する部分倍率調整手段を有している。

ミラーユニット１０は副走査方向Ｚの面上でレーザビームを９０°ずつ反射して入射方向と略平行に折り返す一対のミラー２１，２２を有していてもよい。

回動軸３０はミラーユニット１０に対して主走査方向Ｙの外側に配置され、ミラーユニット１０の回動位置を固定する部材５１が回動軸３０とは反対側に配置されていてもよい。ミラーユニット１０を主走査平面Ｅに対して垂直な方向に位置決めする位置決め面１４は、主走査平面Ｅと平行に、かつ、複数のミラー２１，２２の副走査方向Ｚの略中間に配置されていることが好ましい。

また、回動軸３０は、ハウジング１２に設けた穴１３に嵌合し、かつ、ミラーユニット１０を主走査平面Ｅに対して垂直な方向に位置決めする位置決め面１４に対して第１の押圧部材３２により弾性的に付勢されていてもよい。第１の押圧部材３２は軸部材３３に取り付けられており、該軸部材３３は回動軸３０に設けた穴３０ａに嵌合されており、第１の押圧部材３２は軸部材３３（ブラケット３４）によって回動軸３０を位置決め面１４に対して押圧するように保持されていてもよい。

さらに、ミラーユニット１０の回動位置を固定する部材５１を備え、該部材５１はミラーユニット１０を主走査平面Ｅに対して垂直な方向に位置決めする位置決め面１４’に対して第２の押圧部材５２により弾性的に付勢されていてもよい。ミラーユニット１０の回動位置を固定する部材５１は偏芯カム５４を備えていてもよい。

複数のミラー２１，２２を保持する部材２３、回動軸３０及び回動位置固定部材５１が一体的に形成されていることが好ましい。ミラー２１，２２の位置をより高精度に設定することができる。また、回動軸３０及びミラーユニット１０の回動位置を固定する部材５１を主走査平面Ｅに対して垂直な方向に位置決めする位置決め面１４，１４’は、ハウジング１２に同一面として形成されていることが好ましい。

複数のミラー２１，２２のうち少なくとも一つは、主走査方向Ｙの軸回りに回動させる部材２５ｂを有していてもよい。また、走査光学素子７，８，９の少なくとも一つに走査線の湾曲及び／又は傾きを補正する手段を備えていてもよい。

画像形成装置は複数の前記レーザ走査光学装置を備えており、複数のレーザ走査光学装置のうち一つは、部分倍率調整手段を備えていないか、又は、備えていても部分倍率調整を実行しなくてもよい。

なお、本発明に係るレーザ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できる。

例えば、回動軸３０を弾性的に押圧する押圧部材はコイルばねに代えて板ばねなどであってもよい。

本発明に係るレーザ走査光学装置の一実施例を示す概略平面図である。 ミラーユニットによる部分倍率の調整を示す斜視図である。 ミラーユニットによる部分倍率の調整を示す側面図である。 ミラーユニットの支持平面を説明するための斜視図である。 ミラーユニットの支持平面を説明するための側面図である。 ミラーユニットの回動軸部分を示す斜視図である。 ミラーユニットの回動軸部分を示す斜視図である。 ミラーユニットの回動位置固定部材を示す斜視図である。 ミラーユニットの回動位置固定部材の他の例を示す斜視図である。 ミラーに対する傾き補正部材部材を示す斜視図である。 走査レンズに対する走査線湾曲補正部材を示す斜視図である。 走査レンズに対する走査線傾き補正部材を示す斜視図である。 複数のレーザ走査光学装置を備えた画像形成装置の要部を示す概略図である。

符号の説明

１…レーザ走査光学装置
２…レーザダイオード
６…ポリゴンミラー
７，８，９…走査レンズ
１０…ミラーユニット
１２…ハウジング
１４，１４’位置決め面
２１，２２…ミラー
３０…回動軸
３２…コイルばね
３３…軸部材
５１…回動位置固定部材
５２…板ばね
６１…感光体ドラム
Ｅ…主走査平面

Claims (14)

1. 画像データに基づいて変調されたレーザビームで像担持体上を走査するレーザビーム走査光学装置において、
   光源部と、
   前記光源部から発せられたレーザビームを主走査方向に偏向する偏向器と、
   前記偏向器により偏向されたビームを像担持体上に結像させる走査光学素子と、
   前記偏向器と像担持体との間に配置され、副走査方向の面上でレーザビームを入射方向と略平行に折り返す複数のミラーを有するミラーユニットと、
   前記ミラーユニットをレーザビームの主走査平面に対して垂直な回動軸を支点として回動調整する部分倍率調整手段と、
   前記各構成要素を保持するハウジングと、
   を備えたことを特徴とするレーザ走査光学装置。
2. 前記ミラーユニットは副走査方向の面上でレーザビームを略９０°ずつ反射して入射方向と略平行に折り返す一対のミラーを有していることを特徴とする請求項１に記載のレーザ走査光学装置。
3. 前記回動軸は前記ミラーユニットに対して主走査方向の外側に配置され、
   前記ミラーユニットの回動位置を固定する部材が前記回動軸とは反対側に配置されていること、
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザ走査光学装置。
4. 前記ミラーユニットを主走査平面に対して垂直な方向に位置決めする位置決め面が、主走査平面と平行に、かつ、複数のミラーの副走査方向の略中間に配置されていること、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レーザ走査光学装置。
5. 前記回動軸は、前記ハウジングに設けた穴に嵌合し、かつ、ミラーユニットを主走査平面に対して垂直な方向に位置決めする位置決め面に対して第１の押圧部材により弾性的に付勢されていること、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レーザ走査光学装置。
6. 前記第１の押圧部材は軸部材に取り付けられており、該軸部材は前記回動軸に設けた穴に嵌合されており、
   前記第１の押圧部材は前記軸部材によって前記回動軸を前記位置決め面に対して押圧するように保持されていること、
   を特徴とする請求項５に記載のレーザ走査光学装置。
7. 前記ミラーユニットの回動位置を固定する部材を備え、該部材は前記ミラーユニットを主走査平面に対して垂直な方向に位置決めする位置決め面に対して第２の押圧部材により弾性的に付勢されていること、を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
8. 前記ミラーユニットの回動位置を固定する部材を備え、該部材は偏芯カムを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
9. 前記複数のミラーを保持する部材、前記回動軸及び前記回動位置固定部材が一体的に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
10. 前記回動軸及び前記ミラーユニットの回動位置を固定する部材を主走査平面に対して垂直な方向に位置決めする位置決め面は、前記ハウジングに同一面として形成されていること、を特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
11. 前記複数のミラーのうち少なくとも一つは、主走査方向の軸回りに回動させる部材を有することを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
12. 前記走査光学素子に走査線の湾曲及び／又は傾きを補正する手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
13. 請求項１ないし請求項１２に記載の複数のレーザ走査光学装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
14. 前記複数のレーザ走査光学装置のうち一つは、前記部分倍率調整手段を備えていないか、又は、備えていても部分倍率調整を実行しないことを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。

Images