JP4279225B2 - 光走査装置及びそれを搭載した画像形成装置 - Google Patents

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本発明は、光走査装置及びそれを搭載した画像形成装置に関し、特に、走査線曲がり補正機構および走査線傾き補正機構を、それぞれ独立して調整することが可能であり、且つ、光学ハウジング内にシンプルな構成で配置でき、安価な光走査装置及びそれを搭載した画像形成装置に関する。
レーザービームプリンタ、デジタル複写機、レーザーFAXなどのレーザー光を使用した画像形成装置では、光源からの光ビームを偏向走査する正多角形に形成されたポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーによって走査された光ビームを感光体面上に結像するための光学素子(走査レンズ)とを有する光走査装置を備えている。
このような光走査装置では、光学素子の像面湾曲特性、光学ハウジングのネジれ、ポリゴンモータの発熱による熱変形、本体内での別ユニットを熱源とする熱変形、感光体の取付け時のネジれなどによって、レーザー走査線に曲がり/傾きが発生するといった問題がある。
この走査線曲がり/傾きが発生することによって、カラーの画像形成装置では、3本ないし4本の走査線が重ならないために、色ずれの原因となる。なお、3本の走査線の場合は、RGB(レッド、グリーン、ブラック)であり、4本の走査線の場合は、CMYB(シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック)である。
前述の問題を解決するために、光学ハウジング内に、走査方向に沿って、長く形成された板状のガラスを配置し、このガラスを断面内で、傾けて光学ハウジングに配置したり、ガラスの厚みを変えたりすることによって、走査線曲がり/傾きを調整するという提案がある(例えば、特許文献1参照)。
また、別の提案として、光学ハウジング内の折り返しミラーを光軸方向に対して、垂直な方向に傾けることによって、走査線傾きを調整するという技術がある(例えば、特許文献2参照)。
さらに、別の提案として、各レーザー走査線に対応するそれぞれの長尺レンズに、第1の走査線曲がり/傾き調整機構を備え、それぞれの調整が独立に行うようにしたものがある(例えば、特許文献3参照)。
特開平11−237966号公報 特開2001−100135号公報 特開2002−182145号公報
しかしながら、特許文献1の技術では、走査線曲がりの湾曲量は調整(補正)することができるものの、走査線傾きは調整することができない。そのため、それぞれの光路における走査線曲がり量が調整できたとしても、走査線傾きは調整することができず、結果として色むら、色ずれといった画像品質の劣化を招いてしまう。
また、特許文献2の技術では、走査線傾きは調整(補正)できるものの、傾き調整を行うことによって、走査線曲がりが変化してしまう。そのため、調整後にさらに、再調整が必要となり、補正値の収束性が悪い。また、走査線曲がり/傾き補正後に、各像高間の倍率が変化してしまう。(折返しミラーを回転することによって、各像高での光路長が変化してしまう。)
また、特許文献3では、前述のような不具合(走査線曲がりと走査線傾きの双方を補正できない)がないものの、調整機構自身が大掛かりであり、光学ハウジング内での配置が困難であるとともに、コストも非常にかかってしまう。
本発明は上記の問題を解決すべくなされたものであり、走査線曲がり補正機構および走査線傾き補正機構を、それぞれ独立して調整することが可能であり、且つ、光学ハウジング内にシンプルな構成で配置でき、安価な光走査装置及びそれを搭載した画像形成装置の提供を目的とする。
この目的を達成するために請求項1記載の発明は、複数のレーザー光源からそれぞれ出射されたビームによる走査線をそれぞれ対応する感光体に結像させる複数の光学素子群が各走査線に対応して光学ハウジング内にそれぞれ配置されると共に、前記複数の光学素子群の中の少なくとも1つを保持部材に保持し、該保持部材が保持している光学素子を前記ビームの副走査方向に強制的に撓ませることにより走査線曲がりを調整する走査線湾曲調整手段と、該走査線湾曲調整手段により調整した走査線曲がりを維持したまま前記光学素子を傾かせることにより走査線全体の傾きを補正する走査線傾き調整手段とを備えた光走査装置において、
前記走査線湾曲調整手段と走査線傾き調整手段とを一体に構成した走査線曲がり及び傾き調整手段を備えてなり、
該走査線曲がり及び傾き調整手段は、光学素子(長尺レンズ5)を剛体(ブラケット21)に取付け支持してなる光学素子組立体(長尺レンズ組立体50)を備え、
該光学素子組立体における剛体と光学素子の組立構造は、
前記剛体と光学素子の取付け支持面の反対側のほぼ中央部を、光学素子を保持する保持部材(光学ハウジング13)に設けた支点(13c)で支持し、
該支点に対向する剛体と光学素子の箇所双方を第1のバネ部材(22)により加圧支持すると共に、前記剛体と光学素子の左右端部をそれぞれ第2,第3のバネ部材(23,24)により加圧支持し、
さらに、前記保持部材に一端が固定され、他端が前記光学素子組立体の左右端部のそれぞれを押圧する第4,第5のバネ部材(32,33)を備えてなり、
前記光学素子組立体の剛体における前記支点の対応箇所を、前記光学ハウジングを基準にしてネジ螺入により押圧し、該光学素子組立体の湾曲を調整する湾曲調整部材(25)と、
前記光学素子に固定した駆動モータの出力軸を係合させ、該出力軸の出し入れにより前記支点を中心にして前記光学素子組立体の傾きを調整する傾き調整手段(駆動モータ26)とを備えた構成としてある。
以上の構成および作用を図示すると、例えば図3(A),(B)、図4(A),(B)、図5、図8、図10に示すようになる。このようにすれば、図4(A),(B)に示すように、剛体(ブラケット21)に対して光学素子(長尺レンズ5)を第1〜第3のバネ部材(22,23,24)で加圧支持して光学素子組立体(長尺レンズ組立体50)を構成し、該光学素子組立体を支点13cに対して第3,第4のバネ部材(32,3)で下方に押圧することになる。
前述の構成において、湾曲調整部材(25、図8参照)により剛体(ブラケット21)のほぼ中央部を上方から押圧して光学素子の湾曲を調整する(図10参照)。また、傾き調整手段(駆動モータ26)を駆動して光学素子の傾きを調整する(図5参照)。
従って、光走査装置において、シンプル且つ安価な構成で、温度変化等の経時による「走査線曲がり」と「走査線傾き」をそれぞれ独立して調整可能となるので、色ずれ等の不具合を解消することができる。
また、請求項2記載の発明は、請求項1記載の光走査装置において、
前記湾曲調整部材は、前記剛体面を押圧する押圧板(25a)と、該押圧板のほぼ中央部に設けた雌ネジに螺入するネジ(調整ネジ25b)とを備えた構成としてある。
以上の構成および作用を図示すると、例えば図8、図9(A)〜(C)に示すようになる。このようにすれば、押圧板に設けた雌ネジに調整ネジを螺入することにより、湾曲調整部材を下方に押し込むことができる。この下方への押し込みに際し、図9(C)に示すように、光学素子(長尺レンズ5)を押圧板の「面」で押し込むことになるので、光学素子のレンズ倒れ(図9(B)参照)を起こすことがない。
また、請求項3記載の発明は、請求項2記載の光走査装置において、
前記剛体面には、前記押圧板の動きを規制する動き規制手段(リブ5e,5f)を備えた構成としてある。
以上の構成を図示すると、例えば図8に示すようになる。このようにすれば、動き規制手段により押圧板の動き(回転)が規制(抑制)されるので、湾曲調整部材によりレンズ倒れを起こすことなく安定して、光学素子を押し込むことができる。
また、請求項4記載の発明は、画像形成装置は、請求項1〜請求項3のいずれかに記載の光走査装置を搭載した構成としてある。
以上の構成を図示すると、例えば図2に示すようになる。このようにすれば、画像形成装置において、温度変化等の経時による曲がり量の変化及び傾き量の変化に、個別に対応可能となり、色ずれ等の不具合を解消することができる。
請求項1記載の発明によれば、光走査装置において、シンプル且つ安価な構成で、温度変化等の経時による「走査線曲がり」と「走査線傾き」をそれぞれ独立して調整可能となるので、色ずれ等の不具合を容易に解消することができる。
請求項2記載の発明によれば、光学素子を押圧板の「面」で押し込むことになるので、光学素子のレンズ倒れを起こすことがない。
請求項3記載の発明によれば、動き規制手段により押圧板の動きが規制されるので、湾曲調整部材により安定して光学素子を押し込むことができる。
請求項4記載の発明によれば、画像形成装置において、温度変化等の経時による曲がり量の変化及び傾き量の変化に、個別に対応可能となり、色ずれ等の不具合を容易に解消することができる。
図1は、本発明の実施形態のデジタルカラー書込み処理システム(光走査装置)の概略側面図、図2は同システムを用いたデジタルカラー機(画像形成装置)の概略側面図である。
図1に示すように、デジタルカラー書込み処理システム(光走査装置)は、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・走査するポリゴンミラー1a,1bと、ポリゴンモータの防音効果を持たせた防音ガラス2a,2bと、ポリゴンミラーによりビーム走査の等角度運動を等速直線運動へと変えるfθレンズ3a,3bと、感光体へとレーザー光を導くミラー(第1〜第3)4a,4b,4c,4d、6a,6b,6c,6d、7a,7b,7c,7dとを備えている。
また、デジタルカラー書込み処理システムは、ポリゴンミラーの面倒れを補正する長尺レンズ5a,5b,5c,5dと、光学ハウジング13内への塵などの落下を防止する防塵ガラス8a, 8b, 8c, 8dと、像を形成する感光体9a,9b,9c,9dと、光学素子が配置される光学ハウジング13の壁面13aおよび光学素子配置面13bと、光学ハウジング13を密閉するための上段蓋11,下段蓋12と、ポリゴンミラー部分の蓋10で構成されている。また、それぞれの光路を、14a、14b、14c、14dとする。
また、デジタルカラー機20の概略構成を図示すると、図2に示すように、前述の光学ハウジング13と、書込みレーザー光14a,14b,14c,14dと、像を形成する感光体9a,9b,9c,9dとを備えており、18は中間転写ベルトであり、矢印Aは、転写ベルト18の駆動方向を示す。19は給紙装置である。
図3は走査線曲がり/傾き調整機構の斜視図であって、(A)は一方の側から見た場合、(B)は反対側から見た場合である。図4は走査線曲がり/傾き調整機構を板バネで支持する模式図であって、(A)は正面図、(B)はブラケットと長尺レンズを支持する場合の側面図、(C)は長尺レンズを光軸方向に位置決め支持する場合の側面図である。図5は長尺レンズの傾き調整を示す正面図である。
図3(A),(B)に示すように、走査線曲がり/傾き調整機構40は、ポリゴンミラーの面倒れを補正する長尺レンズ5と、光学ハウジング13の受け部(支点)13cと、断面形状をコの字にして剛性を高めてあるブラケット21と、ブラケット21に長尺レンズ5を取付ける第1〜第3の板バネ22〜24と、走査線の湾曲具合を調整する湾曲調整部材25とを備えている。
さらに、走査線曲がり/傾き調整機構40は、走査線の傾きを調整する駆動モータ26と、駆動モータ26を支持する駆動モータホルダー27と、長尺レンズ5を光学ハウジング13に対して取付け支持する第4〜第7の板バネ30〜33とで構成されている。
光学素子(長尺レンズ5)は、走査線の位置を副走査方向に補正するパワーを持っている。
先ず、ブラケット21と長尺レンズ5との取付け支持構造(この取付け支持された組立体を「長尺レンズ組立体50」(図4参照)と呼ぶ)、および長尺レンズ組立体50の光学ハウジング13への取付け支持構造を説明する。
図6に示すように、ブラケット21の左右端部に断面形状コの字の内側に向けた切り起しにより当接部(受け面)21aが形成されている。長尺レンズ5の左右端部は、第2,第3の板バネ23,24により当接部21aに強制当接されると共に、第1の板バネ22により強制的に上方に引き上げられる(図4(B)参照)。さらに、長尺レンズ組立体50の左右端部は、それぞれ第4,第5の板バネ32,33により下方に押圧されている。
また、支点13cと長尺レンズ5とは位置決め部材5gにより位置決めされているので、長尺レンズ5が左右方向(図4(A)において)にずれることはない。
さらに、長尺レンズ5の左右端部には第1,第2の耳部5h,5iが突設形成され、これら耳部5h,5iに一端を光学ハウジング13に固定された第6,第7の板バネ30,31が係合され、長尺レンズ5を光軸方向に押さえている(図4(C)参照)。
さらにまた、光学ハウジング13には位置決め部材13dが突設形成され、この位置決め部材13dに前記第1,第2の耳部5h,5iが掛止され、光軸方向に位置決めされている(図4(C)参照)。
以上のような「長尺レンズ組立体50の構造」および「長尺レンズ組立体50の光学ハウジング13への取付け支持構造」となっているので、ブラケット(剛体)21に支持された長尺レンズ5は、支点13cをほぼ中心にして強制的に撓んだ状態で、ブラケット21に固定される(図7参照)。
また、図4(A)に示すように、駆動モータ26の出力軸に螺設されたネジとブラケット21の左端に設けたナット(図示省略)とが螺合され、駆動モータ26の回転により、ブラケット(長尺レンズ組立体)が上下に移動するようになっている(図5参照)。従って、長尺レンズ5の傾き調整を行うことができる。
また、図8に示すように、長尺レンズ5の上面板の中央部には、平行配置された2本のリブ5e,5fが突設形成されている。2本のリブ5e,5fの間には、湾曲調整部材25のほぼ正方形をした押圧板25aが突き当てられる。押圧板25aの中央にはネジが螺設され(図示省略)、調整ネジ25bを螺入可能になっている。
そして、図7に示した状態を初期状態とし(中央が凸に撓んだ状態)、支持手段(図示省略)により光学ハウジングに支持された湾曲調整部材25の調整ネジ25bを、長尺レンズ5の支点13c方向に打ち込んで(螺入して)いくことによって、長尺レンズ5は、徐々に初期状態と反対側へと撓んでいく(中央が凹に撓んだ状態)。
ここで、調整ネジ25bと押圧板25aとからなる湾曲調整部材25を使用する理由を説明する。
図9(A)に示すように、押圧板を備えていない単なる調整ネジ(図示せず)で直接、長尺レンズ5に圧力を加えた場合には、単なる調整ネジの先端が「点」として押圧するので(図9(A)参照)、押圧箇所がずれるおそれがあり、長尺レンズ5の取付け姿勢が悪化(レンズ倒れ)する懸念がある(図9(B)参照)。
そこで、長尺レンズ5のブラケット21との対向面に、前述のように、第1,第2のリブ5e,5fを形成し、これらリブ5e,5f間に押圧板25aを嵌入することにより、回り止めとして機能させる。このようにすれば、調整ネジの圧力は押圧板25aにより「面」として長尺レンズ5の上面板を押圧することになるので、調整ネジの圧力は、長尺レンズ5の取付け姿勢に、ほとんど影響を与えることなく(図9(C)参照)、撓み量に応じて、走査線曲がりは、図10に示すように調整することができる。
なお、前述の長尺レンズ組立体50の構造において、ブラケット21の剛性が、光学素子(長尺レンズ5)に対して、十分高い材質であることが重要である。ブラケット21の剛性が十分でない場合、湾曲調整部材25を打ち込んでいっても、長尺レンズ5が撓むより先に、ブラケット21が撓んでしまい、調整精度が落ちてしまうからである。
本発明の実施形態の光走査装置の概略側面図である。 同実施形態を使用した画像形成装置の概略側面図である。 同実施形態における、走査線曲がり/傾き調整機構の斜視図であって、(A)は一方の側から見た場合、(B)は反対側から見た場合である。 同走査線曲がり/傾き調整機構を板バネで支持する模式図であって、(A)は正面図、(B)はブラケットと長尺レンズを支持する場合の側面図、(C)は長尺レンズを光軸方向に位置決め支持する場合の側面図である。 同実施形態における、長尺レンズの傾き調整を示す模式図である。 同実施形態における、長尺レンズとブラケットとの左右端部における支持構造を示す斜視図である。 同実施形態における、長尺レンズが初期状態において湾曲支持される様子を示す模式図である。 同実施形態における、湾曲調整部材の取り付け支持構造を示す斜視図である。 同実施形態における、湾曲調整部材の作用を示す図であって、(A)は単なるネジで「点」として長尺レンズを押圧する図、(B)は単なるネジで押圧した場合の不都合を示す図、(C)は「面」として長尺レンズを押圧する場合の図である。 同実施形態における、長尺レンズの撓み量に応じて、走査線が湾曲する様子を示す図である。
符号の説明
1a,1b ポリゴンミラー
2a,2b 防音ガラス
3a,3b fθレンズ
4a,4b,4c,4d、6a,6b,6c,6d、7a,7b,7c,7d第1〜第3のミラー群
5(5a,5b,5c,5d) 長尺レンズ
5e,5f 第1,第2のリブ
5g 位置決め部材
5h,5i 第1,第2の耳部
8a, 8b, 8c, 8d 防塵ガラス
9a,9b,9c,9d 感光体
11 上段蓋
12 下段蓋
13 光学ハウジング
13a 光学ハウジングの壁面
13b 光学ハウジングの光学素子配置面
13c 受け部(支点)
14a,14b,14c,14d 光路
18 中間転写ベルト
19 給紙装置
21 ブラケット
21a 当接部(受け面)
22〜24 第1〜第3の板バネ
25 湾曲調整部材
25a 押圧板
25b 調整ネジ
26 駆動モータ
27 駆動モータホルダー
28 アジャスタ
30〜33 第4〜第7の板バネ
40 走査線曲がり/傾き調整機構
50 長尺レンズ組立体


Claims (4)

  1. 複数のレーザー光源からそれぞれ出射されたビームによる走査線をそれぞれ対応する感光体に結像させる複数の光学素子群が各走査線に対応して光学ハウジング内にそれぞれ配置されると共に、前記複数の光学素子群の中の少なくとも1つを保持部材に保持し、該保持部材が保持している光学素子を前記ビームの副走査方向に強制的に撓ませることにより走査線曲がりを調整する走査線湾曲調整手段と、該走査線湾曲調整手段により調整した走査線曲がりを維持したまま前記光学素子を傾かせることにより走査線全体の傾きを補正する走査線傾き調整手段とを備えた光走査装置において、
    前記走査線湾曲調整手段と走査線傾き調整手段とを一体に構成した走査線曲がり及び傾き調整手段を備えてなり、
    該走査線曲がり及び傾き調整手段は、光学素子を剛体に取付け支持してなる光学素子組立体を備え、
    該光学素子組立体における剛体と光学素子の組立構造は、
    前記剛体と光学素子の取付け支持面の反対側のほぼ中央部を、光学素子を保持する保持部材に設けた支点で支持し、
    該支点に対向する剛体と光学素子の箇所双方を第1のバネ部材により加圧支持すると共に、前記剛体と光学素子の左右端部をそれぞれ第2,第3のバネ部材により加圧支持し、
    さらに、前記保持部材に一端が固定され、他端が前記光学素子組立体の左右端部のそれぞれを押圧する第4,第5のバネ部材を備えてなり、
    前記光学素子組立体の剛体における前記支点の対応箇所を、前記光学ハウジングを基準にしてネジ螺入により押圧し、該光学素子組立体の湾曲を調整する湾曲調整部材と、
    前記光学素子に固定した駆動モータの出力軸を係合させ、該出力軸の出し入れにより前記支点を中心にして前記光学素子組立体の傾きを調整する傾き調整手段と
    を備えたことを特徴とする光走査装置。
  2. 請求項1記載の光走査装置において、
    前記湾曲調整部材は、前記剛体面を押圧する押圧板と、該押圧板のほぼ中央部に設けた雌ネジに螺入するネジとを備えたことを特徴とする光走査装置。
  3. 請求項2記載の光走査装置において、
    前記剛体面には、前記押圧板の動きを規制する動き規制手段を備えたことを特徴とする光走査装置。
  4. 請求項1〜請求項3のいずれかに記載の光走査装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。

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