JP2015129949A - ミラー湾曲調整機構、光書込装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置の光書込装置で、反射ミラーでの走査線曲がりを調整し、外乱に対し反射ミラーを揺れにくくする。
【解決手段】走査線を所定の位置に折り返すミラー３の両端を反射面に対し法線方向に押圧してミラー３を曲げる押圧部材１３、押圧部材１３と逆方向に押込んで押込量を調整可能な押込手段１４、両部材１３、１４を保持し、押圧位置と押込位置の間でミラー３の湾曲状態を保持する支点１６を設けたブラケット１５から構成する。両端の押圧部材１３、１３でミラー３を加圧し、初期的にミラー３を一定量曲げ、押込手段１４によりミラー３の中央を押込み、ミラー３の形状を変形させ、変形状態を保ちつつ、一方の端部を光学ハウジング７（受け面）で受け、他方の端部のミラー３背面より駆動手段１７の先端の突出量を制御し、ミラー３の傾き量を調整し、走査線傾きを調整する。
【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の電子写真方式の画像形成装置に搭載されるミラー湾曲調整機構と、これを用いた光書込装置、及び、この光書込装置を用いた画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置に用いられる光書込装置では、光学素子として用いられているレンズやミラーの面精度により、走査された光線（走査線）が湾曲してしまうことがある。そして、曲がった走査線に基づき、作像されるため画像上においても、そのまま曲がった線として表現されてしまう。また、フルカラー４連タンデム構造において、光書込装置は各色ごとに光路を持つため、各色の走査線の曲がり形状が一致せず、そのまま色ずれとなってしまう問題がある。この問題の対策として、走査レンズを湾曲させ、発生する走査線の曲がりをキャンセルさせるように調整する方式がある。

この方式では、走査レンズがポリゴンミラー以降の光学系に複数あることが前提であるが、光書込装置の全体のコストの面から、走査レンズの枚数を抑える方式を選定することが多くなってきている。ポリゴンミラー以降に一つの走査レンズの光学系などには、レンズではなく、反射ミラーをその反射面に対し法線方向に湾曲させて走査線曲がりを調整する方式が既に知られている。

しかし、従来のミラーを湾曲させて走査線曲がりを調整する方式では、ミラーの法線方向に対し湾曲させるが、そもそも反射ミラーはその特性およびレイアウトの面から細長く、両端を光書込装置の筐体（光学ハウジング）に受けさせて設置される場合が多く、ミラー自身が揺れやすい構造であった。そのため、外部からの振動や光書込装置内からの振動に対しミラーが揺れ、共振をする場合もあり、これにより画像上にバンディングと呼ばれる画像不良を発生させてしまうことがあった。

そこで、反射ミラー単品に対しては、ミラー背面にガラスを貼り付けたり、側面に板金を貼り付けたりすることで、ミラーの断面二次モーメントを上げ、ミラーを反射面に対し法線方向に振動しにくくする対策が提案された。しかし、この振動対策を行うことは、ミラーを法線方向に曲げにくくすることと同じである。換言すれば、ミラーによる曲がり調整と振動に対し補強することは背反するという問題があった。

特許文献１には、走査線曲がりを補正する目的で、反射ミラーを湾曲させることで走査線曲がりを調整する機構を搭載した光書込装置について開示されている。この調整する機構は、ミラーを両端および中央にて保持するブラケットと、ブラケット両端の保持部にミラーを押し当てる押圧部材と、ミラー中央を押し、ミラーを自在に凹凸に変形させる調整部材から構成されるミラー曲がり調整機構である。後述する本発明とは、ミラーを湾曲させて走査線曲がりを調整する点では共通しているが、ミラーが外乱に対し振動しやすいと言う問題は解消できていない。

本発明は、反射ミラーで走査線曲がりを調整する方式で、外乱に対しミラーを今まで以上に揺れにくくすることを目的とする。

本発明に係るミラー湾曲調整機構は、光源と、該光源からのビーム光を主走査方向に走査させる回転多面鏡と、該回転多面鏡により走査されたビーム光を所定の位置に導く光学素子と、前記多面鏡及び前記光学素子を配置する光学ハウジングとを備えた光書込装置において用いるミラー湾曲調整機構であって、前記光学ハウジングに対し長手方向両端にて支持される反射ミラーと、該反射ミラーをその反射面に対する法線方向に押圧し、該反射ミラーを一定量湾曲させる押圧部材と、前記反射ミラーの両端支持位置より該反射ミラーの長手方向中央にあって、前記押圧部材により湾曲した方向とは反対に前記反射ミラーを押し込んで該反射ミラーの湾曲量を調整可能な押込手段を有し、前記押込手段は前記反射ミラーの前記光学ハウジングへの支持位置より内側の、該反射ミラーの長手方向両端部にて該反射ミラーを保持するブラケットに支持されつつ前記反射ミラーに固定されることを特徴とする。

請求項２に係るものは、請求項１に記載のミラー湾曲調整機構において、前記押込手段を、前記反射ミラーの長手方向に対し、該反射ミラーの端部から以下の不等式（式中、Ｌは前記反射ミラーの長手方向長さ、Ｘは前記反射ミラーの端部から前記押込手段までの距離）
（１／４）Ｌ＜Ｘ＜（２／４）Ｌまたは（２／４）Ｌ＜Ｘ＜（３／４）Ｌ
が成立する位置に配したことを特徴とする。

請求項３に係るものは、請求項１または２に記載のミラー湾曲調整機構において、前記押込手段を複数備えたことを特徴とする。

請求項４に係るものは、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のミラー湾曲調整機構において、前記押込手段を前記反射ミラーに接着剤にて固定したことを特徴とする。

請求項５に係るものは、請求項４のミラー湾曲調整機構において、前記接着剤が光硬化性（ＵＶ）の接着剤であることを特徴とする。

請求項６に係る光書込装置は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のミラー湾曲調整機構を少なくとも一つの反射ミラー用として搭載していることを特徴とする。

請求項６に係る画像形成装置は、請求項８の光書込装置を搭載したことを特徴とする。

本発明によれば、反射ミラー中央に位置し、反射ミラーの湾曲を調整するための押し込み部材を反射ミラーと固定することで、その位置を振動状態の節とし、反射ミラーの固有振動数を大幅に上昇させ、反射ミラーで走査線曲がりを調整する構造において、振動などの外乱に対し反射ミラーを今まで以上に揺れにくくすることができる。

本発明に係る画像形成装置を用いたシステムの一例であるデジタルカラー書込処理システムの概略内部構成例を示す概念的断面図 発明に係る画像形成装置の一例であるデジタルカラー機の概略について示す概念的断面図 反射ミラーによる曲がり調整機構について説明するための概念図 反射ミラーによる曲がり調整機構について説明するための概念図 反射ミラーによる曲がり調整機構について説明するための概念図 反射ミラーによる曲がり調整機構について説明するための概念図 反射ミラーによる曲がり調整機構について説明するための概念図 反射ミラーによる曲がり調整機構について説明するための概念図 反射ミラーによる曲がり調整機構について説明するための概念図 ミラーと押込手段が固定されている調整機構について説明するための概念図 ミラーと押込手段が固定されている調整機構について説明するための概念図 ミラーと押込手段が固定されている調整機構について説明するための概念図 ミラーと押込手段が固定されている調整機構について説明するための概念図 ミラーと押込手段が固定されている調整機構について説明するための概念図 ミラーと押込手段が固定されている調整機構について説明するための概念図 ミラーと押込手段の固定状態を拡大して示す概念的斜視図

本発明の実施の形態を説明する。本発明は、反射ミラーを自在に湾曲させ、走査線曲がりを調整する機構に係るものであって、以下の特徴を有する。すなわち、反射ミラーの湾曲を調整した後、反射ミラー中央に位置し、湾曲を調整するための押し込み部材を反射ミラーと固定することで、その位置を振動状態の節とし、反射ミラーの固有振動数を大幅に上昇させる構成となる。それにより、反射ミラーの固有振動数を大幅に上昇させることができるので、反射ミラーで走査線曲がりを調整する構造において、振動などの外乱に対し反射ミラーを今まで以上に揺れにくくする。

そのため本願に係る光書込装置では、光源と、光源からのビーム光を主走査方向に走査させる回転多面鏡と、回転多面鏡により走査されたビーム光を所定の位置に導く光学素子と、多面鏡及び光学素子を配置する光学ハウジングとを備えた光書込装置において、光学ハウジングに対し長手方向両端にて支持される反射ミラーと、反射ミラーを反射面に対し法線方向に押圧し、ミラーを一定量湾曲させる押圧部材と、反射ミラーの両端支持位置より長手方向中央にあって、押圧部材により湾曲した方向とは反対に押し込み、ミラーの湾曲量を調整可能な押込手段を有するミラー湾曲調整機構であって、押込手段がミラーに固定されているものを備える。これにより、ミラー湾曲調整機構の調整用押込手段をミラーに固定し、制振対策を図っている。また本方式を取ることで、ミラーの送りねじの配置されている位置を節とすることができ、固有振動数を上げることが出来る。
ミラーの湾曲量を調整可能な押込手段を光学ハウジングに配置し、押込手段をブラケット等だけでなく、光学ハウジングにも配置可能である。
また、ミラーの一端側を光学ハウジングに支持させ、他方の端部に取り付けられた駆動手段によりミラーの傾きを制御可能とする。ミラーの湾曲量を調整可能な押込手段は、ミラーの光学ハウジング支持位置より内側の、長手方向両端部にてミラーを保持するブラケットに配置する。ブラケットに調整用押込手段を配置した湾曲調整機構の制振対策を図ったものである。ブラケット等でミラーを抱きかかえた場合の調整機構であっても、ミラー自身が振動してしまい、画像にバンディング等の不良を招いてしまうので、ミラーの押込手段とミラーを固定することにより、その位置をミラーの長手方向の節とし、そのことで、固有振動数を上げ、良好な画像を得ることを可能にする。また、一方の端部にパルスモータなどの駆動手段を取り付けることで、ミラーの傾きを調整し、走査線曲がりと同時に走査線の傾きを調整する機能をもたせることも出来る。

また本願に係る光書込装置では、押込手段はミラー長手方向に対し、ミラー端部から以下の不等式が成立するような位置に配置する。すなわちミラーの長手方向長さＬ、ミラー端部から押込手段までの距離Ｘとするとき、
（１／４）Ｌ＜Ｘ＜（２／４）Ｌ、または（２／４）Ｌ＜Ｘ＜（３／４）Ｌ
とする。これにより、ミラーの長手方向に対し押込手段を上記式の成立する位置に置くことで、固定位置から左右のミラーの振動が互いに強めあうことを防ぐ。

また本願に係る光書込装置では、１つのミラー湾曲調整機構に押込手段を複数配し、ミラーの湾曲状態をより微細に調整することを可能とする。またこの構成とすることで、それぞれの位置とミラーを固定することで、その位置を節とすることができ、更なる固有振動数の上昇が見込める。

また本願に係る光書込装置では、押込手段をミラーに接着剤にて固定する。こうすると、押込手段により、ミラーの湾曲を調整した後にミラーと押込手段の接触部に接着剤を用いることができ、安価でレイアウト性にも優れた固定を図ることが可能である。接着剤には光硬化性（ＵＶ）の接着剤が好ましい。ミラーと押込手段の接触部に事前にＵＶ接着剤をつけておき、調整後に光を当て固めることで、固定を図れる。また、調整後に接着剤をつけて固める場合、ミラーと押込手段の接触部に接着剤をつける際に、押込手段の調整状態を変えてしまう恐れがあるが、ＵＶ接着剤を用いると、調整後の状態を変えることなく固定を図ることが出来る。

さらに本願に係る光書込装置は、上述のようなミラー湾曲調整機構を一つないし複数のミラーに搭載した構成とすることができる。上述のミラー湾曲調整機構を、各ステーションのミラーに搭載することで、走査線を良好且つ、振動に強い光書込装置を提供できる。また、振動に対し、揺れやすい箇所にのみ選択することで、コストを抑えることも可能である。このような光書込装置を画像形成装置に搭載すれば、色ずれが小さく、またバンディングの発生しにくい画像形成装置とすることができる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお本発明は図示の画像形成装置への実施には限定されず、画像形成を行う種々の装置に適用可能である。

図１、図２は、デジタルカラー機の概略と本発明の対象となる光書込走査装置の全体について説明する図である。図１は本発明に係る画像形成装置を用いたシステムの一例であるデジタルカラー書込処理システムの概略内部構成例を示す。本システムは、図示のように、正多角形の側面に反射ミラーを有し、高速回転により、レーザー光を偏向・走査させるポリゴンミラー１ａ、１ｂ、ポリゴンミラー１ａ、１ｂによる走査ビームの等角度運動を等速直線運動へと変えるｆθレンズ２ａ〜２ｄ、像を形成する感光体６ａ〜６ｄへとレーザー光を導く反射ミラー３ａ〜３ｄ、４ａ〜４ｄ、これら光学素子が配置される光学ハウジング７内への塵などの落下を防止する防塵ガラス５ａ〜５ｄ、光学ハウジング７を密閉するための上段蓋８で構成されている。

図２は、本発明に係る画像形成装置の一例であるデジタルカラー機１０の概略を示す。この図においては、上述した光学系から射出される書込レーザー光を符号９ａ〜９ｄで示してある。図中符号１１は中間転写ベルト、１２は給紙トレイである。また図中の矢印Ａは、中間転写ベルト１１の駆動方向を示す。

図３Ａ〜図３Ｇは、反射ミラー３ａ〜３ｄ、４ａ〜４ｄによる曲がり調整機構について説明する図である。なお以下の詳細な説明では反射ミラーを特に必要がなければ単にミラー３と記載する。

図３Ａ、図３Ｂに、反射ミラーによる湾曲調整機構の一例を示す。走査線を所定の位置に折り返すミラー３、ミラー３の両端を反射面に対し法線方向に押圧し、強制的にミラー３を曲げる板ばねなどの押圧部材１３、押圧部材１３と逆方向に押込み、その押込量を調整可能な押込手段１４、押圧部材１３と押込手段１４を保持し、その押圧位置と押込位置の間でミラー３の湾曲状態を保持するため支点１６を設けたブラケット１５から構成される。

図３Ｃに示すように、両端の押圧部材１３、１３によりミラー３を加圧し、初期的にミラー３を一定量曲げる（図で上方に凸の方向）。その状態から、ねじなどの押込手段によりミラー３の中央を押込み、ミラー３の形状をその押込量により凸から凹へと変形させる。このミラー変形状態を保ちつつ、一方の端部を光学ハウジング７（受け面）で受けることで支点とし、他の端部のミラー背面よりパルスモータなどの駆動手段１７の先端の突出量を制御することで、ミラー３の傾き量を調整し走査線傾きを調整する機構となる。

この機構は、一つのミラー３で走査線曲がりを調整しつつ、その曲がり形状を変化させることなく走査線傾きを調整可能であり、性能・コスト共に優れた構成である。

本実施例では、ミラー３の反射面側にブラケット１５の支点を、反射面と反対の面側に押圧部材１３、押込手段１４を配置した湾曲調整機構を示したが、図３Ｄのように、ミラー３の反射面側に押圧部材１３を、反射面と反対の面側にブラケット１５の支点、押込手段１４を配置することでも、同様に機能を果たし得る。

図３Ｅ、図３Ｆに、ブラケット１５がなく、押圧部材１９および押込手段１４が光学ハウジング１５に配置されている調整機構の例を示す。ミラー３は両端にて光学ハウジング７上の受け面にて支持し、ミラー３を支持している位置より外側（両端側）に板ばねなどの押圧部材１９を配置することで、光学ハウジング７の受け点を支点とし、押圧部材１９による加圧点を力点とし、ミラー３を一定量湾曲させる。押圧部材１９は光学ハウジング７上にネジ留めなどで固定する。そして、ミラー３の中央付近の光学ハウジング７に固定された板材２０に保持されたねじなどの押込手段１４により、ミラー３の中央を押圧部材１９の湾曲させた方向とは逆方向に押し込むことで、ミラー３を凹凸に湾曲調整する。

図３Ｇに示すように、板材を用いず、光学ハウジング７にナット２１を圧入し、ナット２１に押込手段１４を配置する方式でも同様に湾曲調整を行うことが出来る。または光学ハウジング７にネジ穴を直接切って、そこに保持する方式でもよい。

図４Ａ〜図４Ｆは、具体的なミラー３と押込手段１４が固定されている調整機構について説明する図である。図４Ａ図に、ミラー調整機構を側面から見た図を、図４Ｂに斜視図を示す。ミラー３の背面から押込手段１４（具体的には先端のネジ１８）にて押し込むことで、ミラー３の湾曲具合を調整するが、振動がミラー３に加わった場合、ミラー３の中央においてネジ１８のある図中で右方向には振動しないが、ネジ１８のない図中で左側はフリーとなっている。そのため、図中の左側には揺れてしまう構造となっている。

ミラー３は、湾曲調整するためのブラケット１５、押圧部材１３、押込手段１４を支えつつ、両端を光学ハウジング７で受けているため、複雑なモードで振動しているが、ミラー３の長手方向で比較すると、端部より中央付近で振動レベルが高い結果となっている。このため、最も揺れやすいミラー３の中央において、押込手段１４のネジ１８とミラー３を接着剤２２などで固定することで、その位置を揺れない場所、すなわち節とし、ミラー３の固有振動数を上昇させている。

図４Ｃにその一例を示す。ミラー３の背面のネジ１８の押し込み量によりミラー３を自在に湾曲させている。このミラー３の背面とネジ１８の先端の接触部を接着剤２２で固定する（もちろん、その他の固着手段も採用できる）。これにより、ミラー３に振動が加わっても中央は節となっているため、揺れない構造とすることができ、ミラー３の固有振動数を上げることができる。

接着剤２２などで固定する場合は、調整の前後で押込手段１４とミラー３との接触部が変化する。そのため、固定はミラー３の湾曲調整後に行うことが望ましい。また、ネジ１８はブラケット１５に留められているため、ネジ１８が動いてミラー３が振動することはない。ネジ１８またはブラケット１５のメネジに緩み止め剤２３（ネジロック剤）をつけることで、ネジ１８のさらなる固定を図ることも可能である。

なお押込手段１４をミラー３の長手方向中央に配置した例のみを示してきたが、下記の条件の位置に押込手段を配置した例を図４Ｄに示す。ミラー３の中央を節とすることで、固有振動数を上げることができるが、中央の固定位置（節）から左側の端部までと、右側の端部までのミラー３の長さが同じのため、中央から左側と右側の固有振動数は同じ、または近い値となることが考えられる。元のミラーの固有振動数より高い値になっているが、もしその固有振動数により共振した場合、左右の固有振動数が同じ、または近い値のため、互いの振動を強めあう可能性がある。そこで、下記の条件のように、固定位置を中央からずらすことで、左右の固有振動数の値をずらすことができる。これにより、固定位置からミラーの左右部分で互いの振動を強め合うことを防ぐことが出来る。ただし、押込手段１４を中央に配置するほうが、走査線曲がりを精度よく調整できるため、ミラー３に掛かる振動と、走査線曲がりの状況から押込手段１４の位置を選択することが望ましい。
［条件］
ミラーの長手方向の長さをＬ、ミラー端部から押込手段までの距離をＸとするとき、
（１／４）Ｌ＜Ｘ＜（２／４）Ｌ
または
（２／４）Ｌ＜Ｘ＜（３／４）Ｌ
とする。

次に一つのミラー３の曲がり調整機構に対し、押込手段を複数設けた実施例を図４Ｅに示す。複数の押込手段１４とミラー３を固定することで、それぞれの位置を節とすることができ、更なる振動対策になる。また、走査線曲がりを調整する上でも、複数の押込手段により調整することで、走査線曲がりをより微細に調整することができる。

接着剤にＵＶ硬化型の接着剤を用いる実施例を図４Ｆに示す。ミラー３の中央を節とするために接着剤を用いることで、ミラー３と押込手段１４を固定することができるが、調整後に押込手段１４とミラー３の接触部に接着剤２２をつける際に、調整状態を変えないよう、慎重を要することが考えられる。そこで、調整前の組み付け時等に、押込手段１４とミラー３の接触部にＵＶ硬化型の接着剤をつけておき、調整後にＵＶを照射することで、調整後の状態を変化させる危険なく固定を図れる。

１ａ、１ｂ：ポリゴンミラー
２ａ〜２ｄ：ｆθレンズ
３ａ〜３ｄ、４ａ〜４ｄ：反射ミラー
５ａ〜５ｄ：防塵ガラス
６ａ〜６ｄ：感光体
７：光学ハウジング（受け面）
８：上段蓋
９ａ〜９ｄ：書込レーザー光
１０：デジタルカラー機
１１：中間転写ベルト
１２：給紙トレイ
１３：押圧部材
１４：押込手段
１５：ブラケット
１６：支点
１７：駆動手段
１８：ネジ
１９：押圧部材
２０：板材
２１：ナット
２２：接着剤

特開２００６−０１７８８１号公報

Claims (7)

1. 光源と、該光源からのビーム光を主走査方向に走査させる回転多面鏡と、該回転多面鏡により走査されたビーム光を所定の位置に導く光学素子と、前記多面鏡及び前記光学素子を配置する光学ハウジングとを備えた光書込装置において用いるミラー湾曲調整機構であって、
   前記光学ハウジングに対し長手方向両端にて支持される反射ミラーと、
   該反射ミラーをその反射面に対する法線方向に押圧し、該反射ミラーを一定量湾曲させる押圧部材と、
   前記反射ミラーの両端支持位置より該反射ミラーの長手方向中央にあって、前記押圧部材により湾曲した方向とは反対に前記反射ミラーを押し込んで該反射ミラーの湾曲量を調整可能な押込手段を有し、
   前記押込手段は前記反射ミラーの前記光学ハウジングへの支持位置より内側の、該反射ミラーの長手方向両端部にて該反射ミラーを保持するブラケットに支持されつつ前記反射ミラーに固定される
   ことを特徴とするミラー湾曲調整機構。
2. 請求項１に記載のミラー湾曲調整機構において、前記押込手段を、前記反射ミラーの長手方向に対し、該反射ミラーの端部から以下の不等式（式中、Ｌは前記反射ミラーの長手方向長さ、Ｘは前記反射ミラーの端部から前記押込手段までの距離）
   （１／４）Ｌ＜Ｘ＜（２／４）Ｌまたは（２／４）Ｌ＜Ｘ＜（３／４）Ｌ
   が成立する位置に配したことを特徴とするミラー湾曲調整機構。
3. 請求項１または２に記載のミラー湾曲調整機構において、前記押込手段を複数備えたことを特徴とするミラー湾曲調整機構。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載のミラー湾曲調整機構において、前記押込手段を前記反射ミラーに接着剤にて固定したことを特徴とするミラー湾曲調整機構。
5. 請求項４のミラー湾曲調整機構において、前記接着剤が光硬化性（ＵＶ）の接着剤であることを特徴とするミラー湾曲調整機構置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載のミラー湾曲調整機構を少なくとも一つの反射ミラー用として搭載していることを特徴とする光書込装置。
7. 請求項６の光書込装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。