JP4515842B2 - カラー画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、とくにカラー記録可能な記録装置を備えた電子写真方式の画像形成装置に関するものである。

従来の光走査装置として、それぞれ対応する副走査方向にパワーを有する光学素子に、複数のＬＤユニットから出射されたレーザビームの走査線曲がりを補正するために、強制的に副走査方向に光学素子を撓ませる機構と、走査線傾きを補正する機構を備える光走査装置が提案されている（特許文献１ないし３参照）。
特開平１１−２８７９６６号公報 特開２００１−１００１３５公報 特開２００２−１８２１４５公報

レーザビームプリンタ、デジタル複写機、およびレーザＦＡＸなどのカラー画像形成装置には、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、この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）とが備えられ、また、書き込み開始位置を決定するために、有効露光領域外の走査開始側に光検知器が設けられている。
このようなカラー画像形成装置では、光学素子の像面湾曲特性、光学ハウジングの捩れ、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、感光体の取り付け時の捩れなどによって、レーザ走査線に曲がり／傾きが発生するといった課題がある。
走査線曲がり／傾きが発生することによって、カラー画像形成装置では、３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。この課題を解決するために、特許文献１などの従来技術が提示されている。
これによると、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する。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、走査線傾曲がりを調整することができる。
しかしながら、この従来技術では、走査線曲がりの湾曲量は変化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のごとき従来技術が提示されている。これは、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直交する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である。
しかし、この従来技術では、走査線傾きは補正できるものの、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する）。さらに、特許文献３などの技術では、各レーザに対応するそれぞれの長尺レンズに、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える。
このため、前述のような不具合はないものの、調整機構自体が大掛かりとなり、光学ハウジング内での配置が困難になるとともに、コストも非常に掛かってしまう。
本発明の目的は、上述した実情を考慮して、現状の書き込み装置において、光学ハウジング内にシンプルな構成で配置でき、安価であり、走査線の位置を副走査対応方向に補正する主なるパワーを有する光学素子を走査線曲がり調整で一方向に揃えて曲げて調整するカラー画像形成装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、他の副走査対応方向にパワーを有する成分による走査線曲がりの寄与率が小さくなり、カラー画像形成装置では３ないし４本の走査線が重ならないために起こる色ずれを小さくするカラー画像形成装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、光走査装置を有するカラー画像形成装置において、
前記光走査装置は、
Ｎ個の感光体を光走査して夫々にＮ個の潜像を形成するために形成されるＮ個の光路と、
各光路に沿った走査線の位置を副走査対応方向に補正する主なるパワーを有し且つ光学ハウジングに配置されたＮ個の長尺レンズと、
前記Ｎ個の長尺レンズをそれぞれ副走査方向に変形させて走査線曲がりを調整し、主走査方向と直角かつ副走査方向と直角である軸を中心として回動させることにより走査線傾きを調整するＮ個の走査線曲がり／走査線傾き調整機構と、
を備え、
前記Ｎ個の走査線曲がり／走査線傾き調整機構は、
前記長尺レンズの上面側に組み付けられ、前記長尺レンズよりも剛性が強い材質で作られているブラケットと、
前記長尺レンズを、強制的に撓められた状態で前記ブラケットに固定している複数の固定板ばねと、
前記光学ハウジングに一端を固定され、その他端により前記ブラケットの両端部上面を下方の長尺レンズ側に向けて常時押圧している押圧板ばねと、
前記光学ハウジングに設けられ、前記長尺レンズの長手方向中央部下面を、シーソー式に支持する受け部と、
前記長尺レンズ及び前記ブラケットを挟んで、前記受け部の反対側に設けられ、前記ブラケットに設けたネジ穴内へのねじ込み量を調整することにより、その先端にて前記長尺レンズの長手方向中央部上面を押圧する走査線曲がり調整ネジと、
前記受け部を支点として、前記ブラケットの端部を副走査方向へ押したり引いたりする駆動モータと、
前記駆動モータの出力軸に連結されることにより、前記出力軸と連動して前記ブラケットの一端部を押したり引いたりして副走査方向へ進退させ走査線傾きを調整するアジャスタと、
をそれぞれ備え、
前記Ｎ個の長尺レンズについて、前記強制的に撓められた状態を初期状態とし、前記走査線曲がり調整ネジを前記長尺レンズの長手方向中央部の上面に打ち込んでいくことによって、前記走査線曲がり調整ネジの先端で押圧された前記長尺レンズの中央部を前記初期状態と反対側へと撓ませることにより、これらＮ個の長尺レンズのそれぞれを、前記走査線曲がり調整ネジにより凹または凸形状になる方向に曲げて、前記Ｎ個の潜像に対して走査線曲がりの形状を一方向に揃えることによって走査線曲がりを調整するように構成されていることを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記走査線曲がり／走査線傾き調整機構は、走査線曲がりの調整を、前記光学ハウジングの長尺レンズ取り付け面に対して、凹または凸形状になる方向に曲げることにより実施することを特徴とする。

本発明によれば、走査線の位置を副走査対応方向に補正する主なるパワーを有する光学素子を走査線曲がり調整で一方向に揃えて曲げて調整するため、他の副走査対応方向にパワーを有する成分による走査線曲がりの寄与率が小さくなり、カラー画像形成装置では３ないし４本の走査線が重ならないために起こる色ずれを小さくすることができる。
加えて、走査線曲がり調整と走査線傾き調整とを独立して実施できるので調整が容易であるとともに、調整ネジによる調整が、長尺レンズを徐々に初期状態と反対側への撓みを与える傾向、つまり、長尺レンズの長手中央部を押し下げて全体としてフラットにする傾向となるので、走査線曲がりの調整を精密に実施できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明に関わるデジタルカラー機におけるデジタルカラー書き込み処理システムの内部構成の一例を示す概略図である。
本デジタルカラー書き込み処理システムは、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光を偏向・走査するポリゴンミラー１ａ、１ｂ、ポリゴンモータの防音効果を持たせるために光の経路に配置された防音ガラス２ａ、２ｂ、ポリゴンミラー１ａ、１ｂによる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を有している。
本デジタルカラー書き込み処理システムは、また、感光体９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄへとレーザ光を導くミラー（第１〜第３）４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、ポリゴンミラー１ａ、１ｂの面倒れを補正する長尺レンズ５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）、光学ハウジング１５内への塵などの落下を防止する防塵ガラス８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄを有している。
像を形成する感光体９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、上記の各光学素子が配置され、部分１３ａ（壁面）、１３ｂ（光学素子配置面）から構成される光学ハウジング１５、これらの光学ハウジング部分１３ａ、１３ｂを密閉するための上段蓋１１、下段蓋１２、ポリゴンミラー部分の蓋１０で構成されている（それぞれの光路（書き込みレーザ光）を、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄとする）。
各長尺レンズ５は、ブラケット２１によって支持されており、ブラケット２１に設けた走査線曲がり／走査線傾き調整機構によって、その副走査方向に変形させられるように構成されている。

図２は本発明に関わるデジタルカラー機を示す概略図である。図２において、光学ハウジング１５、書き込みレーザ光１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、像を形成する感光体９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、中間転写ベルト１８を有している。矢印Ａは、転写ベルト１８の駆動方向を示す。
図３は走査線曲がり／傾き調整機構を示す概略斜視図である。図４は図３の走査線曲がり／傾き調整機構を１８０°位置を変えて示す概略斜視図である。図５は図３の走査線曲がり／傾き調整機構の光学ハウジングの受け部を示す部分概略図である。
図３ないし図５において、ポリゴンミラー１ａ、１ｂの面倒れを補正する長尺レンズ５は、走査線曲がり／傾き調整機構によって副走査方向へ変形させられる。走査線曲がり／傾き調整機構は、走査線曲がり／傾き調整するためのブラケット２１、長尺レンズ５とブラケット２１を固定する板ばね２２〜２４を備えている。
走査線曲がり／傾き調整機構は、加えて、走査線曲がり調整ネジ２５、走査線傾きを自動調整する駆動モータ２６、駆動モータホルダ２７、アジャスタ２８、光学ハウジング１５側に設けた長尺レンズの受け部（支点）２９、長尺レンズ５を固定する板ばね３０〜３３を備えている。

図４に示すように、走査線の位置を副走査方向に補正する主なるパワーを有する光学素子（長尺レンズ）５と、この光学素子５よりも剛性が強い材質で作られているブラケット２１とを、板ばね２２〜２４で固定する。具体的には、中央の板バネ２２は、ブラケット２１と長尺レンズ５の中央部上部に設けた突起との間を係止する一方で、板バネ２３、２４はハウジング側に長尺レンズ５の両端部を固定する。
即ち、図３、図４において、長尺レンズ５の上面側に組み付けられたブラケット２１は、ハウジング１５に固定された板バネ２３、２４によって長尺レンズ５の長手方向両端部を夫々支持されている。また、他の板バネ３３、３４は、ハウジング１５に一端を固定され、その他端によりブラケット２１の両端部上面を図面下方（長尺レンズ側）に向けて常時押圧している。一方の板バネ３３は、他方の板バネ３４よりも下方へ抑える力が強く設定されている。
長尺レンズ５の中央部は板バネ２２によりブラケット２１に対して固定されると共に、長尺レンズ５の中央部下面は、図５に示した様にハウジング１５に設けた受け部２９（支点）によってシーソー式に支持されている。
アジャスタ２８は、ステッピングモータ２６の図示しない出力軸に連結されることによりブラケットの一端部を押圧したり引いたりして副走査方向へ進退させるように構成されている。
長尺レンズ５、及びブラケット２１を挟んで、受け部２９の反対側には、走査線曲がり調整ネジ２５が設けられ、ブラケット２１に設けたネジ穴内へのねじ込み量を調整することにより、その先端にて長尺レンズ５の中央部上面を押圧するように構成されている。即ち、長尺レンズ５は、その両端部を板バネ２３、２４によってハウジングに固定されている一方で、中央部は板バネ２２によって上方に持ち上げられている。従って、調整ネジ２５により長尺レンズ５の中央部を押し下げない場合には、長尺レンズは中央部が上向きに湾曲し、両端部が下方へ下降した形状を有している。これに対して、調整ネジ２５により中央部を押し下げ得ることにより、長尺レンズは全体としてフラットになることができる。

図６は板ばねを外した状態の長尺レンズの受け面（ブラケット側）を示す概略斜視図である。図７は強制的に撓んだ状態でブラケットに固定された長尺レンズを示す概略図である。
ブラケット２１に長尺レンズ５の受け面３４を設け（図６参照）、板ばね２２、２３、２４によって、長尺レンズ５は、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）。
図８は走査線曲がりの調整を示す概略図である。上述の強制的に撓んだ状態を初期状態とし、走査線曲がり調整ネジ２５（ブラケットの長手方向中央部に位置する）を打ち込んでいくことによって、調整ネジ２５の先端で押圧された長尺レンズ５の中央部は、徐々に初期状態と反対側へと撓んでいく。この長尺レンズ５の撓み量に応じて、走査線曲がりは、図８のように、調整することができる。
しかし、この曲がり調整を曲がり量０付近に調整しようとすると、走査線の位置を副走査方向に補正する主なるパワーを有する光学素子（長尺レンズ）５以外の走査線曲がりに対する寄与率が低い構成部品の影響等により、走査線形状に不自然な曲がりを生じる。

図９は走査線曲がりにおいて生じる走査線形状を示す概略図である。図９のように、走査線曲がりはＷ型、または、Ｍ型といった走査線形状になってしまう可能性がある。
こういった走査線曲がり形状になってしまうと、色ずれとして大きく目立つ結果となってしまうため、走査線曲がり形状を、凹または凸形状とし、一方向に揃えることによって、色ずれとして目立たず、良好な画像を得ることが可能となる。
また、走査線傾き調整は、長尺レンズ５の長手方向中央部を支点２９として、ブラケット２１の端部をステッピングモータ２６の出力軸と連動して軸方向へ進退するアジャスタ２８により、副走査方向へ押したり引いたりする構成となるように、ステッピングモータ（駆動モータ２６）を設ける。ステッピングモータ２６を駆動させることによって、アジャスタ２８が、図３の矢印で示す傾き調整方向へと移動する。
ブラケット２１の端部の板ばね３０、３１は、ブラケット２１と長尺レンズ５を、走査面に対して直交方向へ規制するために設けられるが、板ばねのばね強度は、ステッピングモータ２６側の板ばね（例えば、３０）の方が、もう一方（例えば、３１）よりも強いばねであることが重要である。このステッピングモータ２６の動きによるアジャスタ２８の動作に連動して、ブラケット２１及び長尺レンズ５が支点２９を中心としてやじろべえ式に傾き、走査線傾きが調整できる。
なお、調整ネジ２５による長尺レンズ５の反りの矯正と、アジャスタ２８による走査線傾きの調整とは、互いに無関係に調整可能である。

本発明の画像形成装置は、各光学素子を配置する光学ハウジング１５を備える光走査装置を備え、走査線の位置を副走査対応方向に補正する主なるパワーを有する光学素子５を副走査方向に変形させ、走査線曲がりを調整し、主走査方向と直角かつ副走査方向と直角である軸（図３の矢印１４で示す方向に延びる軸）を中心として回動、変形させ、走査線傾きを調整する調整機構を備えている。
また、走査線傾き調整機構に関しては、少なくとも走査線曲がりの調整に影響力の少ない（寄与率の小さい）機構であり、かつ、走査線の位置を副走査方向に補正する主なるパワーを有する光学素子５は、直接光学ハウジング１５に配置されている。
光走査装置には、Ｎ個の感光体９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄに光走査し、潜像を形成するために、Ｎ個の光路（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、書き込みレーザ光）が配置されている。かかる光走査装置を有する画像形成装置は、Ｎ個の潜像に対して、走査線曲がりの調整を一方向に揃えて曲げるように構成している。
走査線の位置を副走査対応方向に補正する主なるパワーを有する光学素子５を副走査方向に変形させ、走査線曲がりを調整する箇所を走査線傾き調整の回転支点２９とする。
さらに、走査線曲がりを調整する箇所にある調整ネジ２５が光学素子５を挟んで支点２９の対向側にあるように設けた。
光学ハウジング１５の取り付け面に対して、長尺レンズ５が凹形状になる方向に揃えて曲げたことにより、常に一方向に光学素子に対して応力が加わっているため、走査線の曲がりを安定した形状にすることが可能となり、温度変化による色ずれおよび傾き調整等による影響を小さくすることができる。

本発明に関わるデジタルカラー機におけるデジタルカラー書き込み処理システムの内部構成の一例を示す概略図。 本発明に関わるデジタルカラー機を示す概略図。 走査線曲がり／傾き調整機構を示す概略斜視図。 図３の走査線曲がり／傾き調整機構を１８０°位置を変えて示す概略斜視図。 図３の走査線曲がり／傾き調整機構の光学ハウジングの受け部を示す部分概略図。 板ばねを外した状態において長尺レンズの受け面を示す概略斜視図。 強制的に撓んだ状態でブラケットに固定された長尺レンズを示す概略図。 走査線曲がりの調整を示す概略図。 走査線曲がりにおいて生じる走査線形状を示す概略図。

符号の説明

５ 光学素子（長尺レンズ）、９ 感光体、１４ 光路（書き込みレーザ光）、１５ 光学ハウジング、２１ ブラケット、２２〜２４ 板ばね、２５ 走査線曲がり調整ネジ、２６ 駆動モータ、２９ 光学ハウジングの受け部、３０〜３３ 板ばね

Claims (2)

1. 光走査装置を有するカラー画像形成装置において、
   前記光走査装置は、
   Ｎ個の感光体を光走査して夫々にＮ個の潜像を形成するために形成されるＮ個の光路と、
   各光路に沿った走査線の位置を副走査対応方向に補正する主なるパワーを有し且つ光学ハウジングに配置されたＮ個の長尺レンズと、
   前記Ｎ個の長尺レンズをそれぞれ副走査方向に変形させて走査線曲がりを調整し、主走査方向と直角かつ副走査方向と直角である軸を中心として回動させることにより走査線傾きを調整するＮ個の走査線曲がり／走査線傾き調整機構と、
   を備え、
   前記Ｎ個の走査線曲がり／走査線傾き調整機構は、
   前記長尺レンズの上面側に組み付けられ、前記長尺レンズよりも剛性が強い材質で作られているブラケットと、
   強制的に撓められた状態の前記長尺レンズを前記ブラケットに固定している複数の固定板ばねと、
   前記光学ハウジングに一端を固定され、その他端により前記ブラケットの両端部上面を下方の長尺レンズ側に向けて常時押圧している押圧板ばねと、
   前記光学ハウジングに設けられ、前記長尺レンズの長手方向中央部下面を、シーソー式に支持する受け部と、
   前記長尺レンズ及び前記ブラケットを挟んで、前記受け部の反対側に設けられ、前記ブラケットに設けたネジ穴内へのねじ込み量を調整することにより、その先端にて前記長尺レンズの長手方向中央部上面を押圧する走査線曲がり調整ネジと、
   前記受け部を支点として、前記ブラケットの端部を副走査方向へ押したり引いたりする駆動モータと、
   前記駆動モータの出力軸に連結されることにより、前記出力軸と連動して前記ブラケットの一端部を押したり引いたりして副走査方向へ進退させ走査線傾きを調整するアジャスタと、
   をそれぞれ備え、
   前記Ｎ個の長尺レンズについて、前記強制的に撓められた状態を初期状態とし、前記走査線曲がり調整ネジを前記長尺レンズの長手方向中央部の上面に打ち込んでいくことによって、前記走査線曲がり調整ネジの先端で押圧された前記長尺レンズの中央部を前記初期状態と反対側へと撓ませることにより、これらＮ個の長尺レンズのそれぞれを、前記走査線曲がり調整ネジにより凹または凸形状になる方向に曲げて、前記Ｎ個の潜像に対して走査線曲がりの形状を一方向に揃えることによって走査線曲がりを調整することを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 請求項１記載のカラー画像形成装置において、
   前記走査線曲がり／走査線傾き調整機構は、走査線曲がりの調整を、前記光学ハウジングの長尺レンズ取り付け面に対して、凹または凸形状になる方向に曲げることにより実施することを特徴とするカラー画像形成装置。

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