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

Description

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。
   
   

Images