JP4537285B2 - 走査線湾曲補正機構を有する光学走査装置 - Google Patents

走査線湾曲補正機構を有する光学走査装置 Download PDF

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Description

本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置に搭載されるレーザスキャナユニットのような光学走査装置に関し、特に、ミラーの湾曲量を調整して走査線の湾曲を補正できる走査線湾曲補正機構を有する光学走査装置に関する。
電子写真記録技術を用いたカラー複写機やカラープリンタとして、複数の画像形成部をタンデム型に配置したものがある。このタンデム型の画像形成装置は、利用可能な記録メディアが比較的多く、記録速度も速いというメリットを有しており、近年のカラー画像形成装置の主力形態になりつつある。
各画像形成部(通常4つの画像形成部)は、感光体と、感光体を帯電する帯電器と、帯電した感光体を画像情報に応じたレーザ光で走査する光学走査装置と、感光体上に形成された静電潜像をトナーで現像する現像器と、感光体上に形成されたトナー像を記録紙(或いは中間転写体)に転写する転写帯電器と、を有する。
このようなタンデム型の画像形成装置では、記録紙(或いは中間転写体)上に重ねられる4色のトナー像の色ずれを抑えるために、各光学走査装置から出射するレーザ光による走査線の形状を補正し、走査線形状のずれを抑える必要がある。補正項目は種々存在するが、その中の1つに走査線の湾曲補正がある。
レーザ光による走査線が湾曲する原因は、光学走査装置に搭載されるfθレンズやミラーの光学箱に対する取り付け公差、これら光学素子自体の製造公差、等種々存在する。例えば、光学走査装置にはポリゴンミラーによって偏向されたレーザ光を反射するミラーが搭載されているが、このミラーのガラス基板に反りがないようにミラーを製造するのは非常に難しく、通常若干の反りがある。このミラーの反りも走査線が湾曲する原因の一つである。
走査線の湾曲を補正する方法の1つとして、光学走査装置に設けられているレーザ光反射ミラーの湾曲度合いを調整する方法がある。例えば、特開平8−146325号、特開平10−186257号、特開平11−231240号、特開2000−180778号、特開2000−235290号、特開2000−258713号、特開2001−117040号、特開2003−270573号には、ミラーの湾曲度合いを調整する機構(走査線湾曲補正機構)を設けた光学走査装置が開示されている。
これらの特許文献に記載されている湾曲補正機構はいずれも、ミラーの長手方向中央部や長手方向両端部に設けたミラー押圧量調整手段によってミラー湾曲度合いを調整して走査線の湾曲を補正するものである。
例えば、特開2001−117040号に記載されている光学走査装置は、ミラーの長手方向両端部に押圧量調整ネジが設けてあり、このネジを回してミラーの湾曲度合いを調整している。
また、特開2000−180778号に記載されている光学走査装置は、ミラーの長手方向中央部に押圧量調整ネジが設けてあり、このネジを回してミラーの湾曲度合いを調整している。
特開平8−146325号公報 特開平10−186257号公報 特開平11−231240号公報 特開2000−235290号公報 特開2000−258713号公報 特開2003−270573号公報 特開2001−117040号公報 特開2000−180778号公報
本発明は、これらの従来技術に代わる簡素な走査線湾曲補正機構を有する光学走査装置を提供するものである。
上述の課題を解決するための本発明は、光源から出射するレーザ光を偏向する偏向器と、前記偏向器によって偏向されたレーザ光を被走査面に導く光学素子と、前記光学素子の長手方向端部付近を支持する支持部材と、前記光学素子を前記支持部材に向けて押圧する押圧部材とを備え、レーザ光によって被走査面に形成される走査線の湾曲を補正する湾曲補正機構と、を有し、前記支持部材による支点は固定され、前記押圧部材による押圧点は前記光学素子の長手方向に移動可能である光学走査装置において、前記押圧部材は、前記光学素子を押圧する力を付与するばね部と、前記ばね部に対してスライド可能に取り付けられ前記光学素子と接触する前記押圧点を備えた移動部と、を備え、前記湾曲補正機構は、前記押圧部材が前記光学素子を押圧した状態で前記光学素子の長手方向に沿って前記移動部の押圧点をスライドさせることによ、前記支持部材支持点と前記移動部の押圧点との間の前記光学素子の長手方向における距離を調整可能であることを特徴とする。
以上の構成によれば、簡単な構造の走査線湾曲補正機構を有する光学走査装置を提供することができる。
〔第1実施形態〕
図を用いて本発明の第1実施形態について説明する。説明にあたり、画像形成装置の全体説明をした後、光学走査装置の詳細な構成について説明する。
(画像形成装置)
まず、画像形成装置について説明する。本実施形態においては、複数の像担持体(感光体)を有するカラー画像形成装置について説明する。図8は画像形成装置の概略説明図である。
本実施形態の画像形成装置は、4つの画像形成部をタンデム型に配置したフルカラープリンタである。各画像形成部は、感光体と、感光体を帯電する帯電器と、帯電した感光体を画像情報に応じたレーザ光で走査する光学走査装置と、感光体上に形成された静電潜像をトナーで現像する現像器と、感光体上に形成されたトナー像を記録紙(或いは中間転写体)に転写する転写帯電器と、を有する。ここで説明する4つの感光体ドラムは、それぞれ、現像される色に対応している。即ちシアンはC、イエローはY、マゼンタはM、ブラックはBKとなる。以下、詳述する。
感光体ドラム12(12C、12Y、12M、12BK)の周辺には、感光体ドラム12を一様に帯電する一次帯電器103(103C、103Y、103M、103BK)と、帯電した感光体を画像情報に応じたレーザ光で走査する光学走査装置1(1C、1Y、1M、1BK)と、静電潜像にトナーを供給することにより現像を行う現像器104(104C、104Y、104M、104BK)と、紙等の転写材Pに対してトナー像の転写を行う転写ローラ105(105C、105Y、105M、105BK)と、転写されずに残ったトナーをクリーニングするクリーナ106(106C、106Y、106M、106BK)とが配設される。また、感光体ドラム12と転写ローラ105に挟まれる位置に、転写材Pを搬送するための搬送ベルト107が、駆動ローラ124等に張架されて配設される。
また、搬送ベルト107の下部には、紙等の転写材Pを積載保持する給送トレイ121と、給送トレイ121から転写材Pを繰り出すための給送ローラ122と、転写材Pの姿勢を整えつつタイミングを合わせて転写材Pを搬送ベルト107へ供給するレジストローラ123と、を有する。また、搬送ベルト107の転写材Pの搬送方向下流には、転写材P上に転写されたトナー像を定着する定着器125と、装置外に転写材Pを排出する排出ローラ126が配設される。
この構成により、画像形成装置は、次のようにして画像を形成する。まず、一次帯電器103により一様に帯電された状態の感光体ドラム12に対して、光学走査装置1からレーザービーム(光線)3C、3Y、3M、3BKが照射される。該光線は、画像情報に基づいて各々光変調されているため、各感光体ドラム12上には、各々の画像情報に応じた静電潜像が形成されることになる。
前記静電潜像は、現像器104により、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラックのトナーが供給されることにより、可視像化される。
一方、給送トレイ121上に積載されている転写材Pは、給送ローラ122によって1枚ずつ順に給送され、レジストローラ123によって画像の書き出しタイミングに同期をとって搬送ベルト107上に送り出される。搬送ベルト107上を精度よく搬送されている間に、感光体ドラム12面上に形成されたシアンの画像、イエローの画像、マゼンダの画像、ブラックの画像が順に転写材P上に転写されてカラー画像が形成される。この後、感光体ドラム12の面上に残っている残留トナーはクリーナ106によりクリーニングされ、感光体ドラムは次のカラー画像を形成するために再度一次帯電器103によって一様に帯電される。
駆動ローラ124は搬送ベルト107の送りを精度よく行っており、回転ムラの小さな駆動モータ(図示しない)と接続している。転写材P上に形成されたカラー画像は定着器125によって熱定着されたのち、排出ローラ126などによって搬送されて装置外に出力される。
(光学走査装置)
次に、光学走査装置1について詳細に説明する。図1は光学走査装置の斜視図である。図1及び図8に示すように、光学走査装置1は、感光体ドラム12の上方に一つの感光体ドラム12に対して一つずつ配設されている。
光学走査装置1は、次のような光学部品等を光学箱(筐体)5に収容している。光学箱5には、レーザービームを出射するためのレーザ光源ユニット2と、副走査方向(レーザービームが走査される主走査方向と直交する方向)にのみ集光するシリンドリカルレンズ6と、レーザービーム3の径を所定の径に制限するための光学絞り4と、複数の反射面8を有してレーザービーム3を走査する(偏向する)回転多面鏡(偏向器)7と、回転多面鏡7を回転駆動するためのモータを搭載した回路基板9と、走査レンズ(fθレンズ)10と、走査されるレーザービーム3を感光体ドラム12方向へ反射する折り返しミラー(反射鏡)11と、を有する。折り返しミラー11は、レーザービーム3が走査される主走査方向が長手になるように配置される。尚、本実施形態においては、走査レンズ10を2つ直列に配設して使用している。
この構成により、レーザ光源ユニット2から出射したレーザービーム3は、シリンドリカルレンズ6によって副走査方向にのみ集光され、光学絞り4によって所定のビーム径に制限され、回転多面鏡7の反射面8に集光される。回転多面鏡7は、反射面8に入射したレーザービーム3を主走査方向へ偏向する。偏向されたレーザービーム3は、2つの走査レンズ10を通過後、折り返しミラー11によって反射され、感光体ドラム(被走査面)12上に走査露光され、感光体ドラム12上に静電潜像を形成する。
(折り返しミラー(光学素子)11を支持する構成)
図2を用いて折り返しミラー11を支持する構成を詳細に説明する。図2は折り返しミラー11を光学箱5に取り付けた状態を説明する図である。図においては、折り返しミラー11の長手方向(主走査方向)の片側端部のみ図示しているが、反対側端部も同形状である。また、図2(a)は折り返しミラー11の一方の端部付近の斜視図、図2(b)は図2(a)のY方向矢視図である。
図2に示すように、折り返しミラー11は、断面が長方形形状をしており、レーザービーム3を反射する反射面14と、その隣接面16とを有する。図において反射面14の幅をwとし、隣接面16の幅をhとしている。ここで、折り返しミラー11の反射面14のミラー長手方向両端部付近は台座15に載置され、隣接面16は台座17に載置されることで、折り返しミラー11はその下部の位置決めがなされる。ここで、台座15と台座17を総称してミラー支持部材(支持部材)13と称し、折り返しミラー11は長手方向の2点において、その下部を、2つのミラー支持部材13R、13Lによって支持される(図3参照)。なお、台座15と台座17は光学箱5の一部になっている(光学箱5との一体成型である)。
また、光学箱5には折り返しミラー11の上部の各ミラー支持部材13R、13Lに対向する位置において、それぞれ2つの板状の弾性部材(板バネ18、板バネ21)が配設される。これにより、折り返しミラー11はミラー支持部材13方向に押圧支持される。つまり、2つの板バネ18、板バネ21は支持部材13R、13Lと協同してミラー11を挟み込んでいる。具体的には、板バネ(押圧部材)18の突起形状の押圧部18aが、折り返しミラー11の反射面14の裏側の面を押圧して、折り返しミラー11を台座15方向に付勢する。また、板バネ21の突起形状の押圧部21aが、折り返しミラー11の隣接面16の裏側の面を押圧して、折り返しミラー11を台座17方向に付勢する。
板バネ18、21はそれぞれ、ネジSにより光学箱5に固定支持される。ここで、板バネ18には、ガイド穴20と長穴19が形成されている。ガイド穴20は、光学箱5のガイド凸部5aに沿って板バネ18を長手方向に摺動移動させるためのものである。また、長穴19は、ネジSによる固定をするためのものであり、ネジの頭よりも小さい幅で、ガイド穴20と平行に形成されている。このように、板バネ18は折り返しミラー11の長手方向と平行に移動することが可能であり、かつ板バネ18は、折り返しミラー11の反射面14の裏側の面を押圧することが可能である。
(走査線の湾曲を補正する構成)
図3及び図4を用いて走査線の湾曲を補正する構成(走査線湾曲補正機構)を説明する。図3は、板バネ18の押圧位置を折り返しミラー11の長手方向に移動させた場合の、折り返しミラー11の変形の様子を示しており、図2を矢印A方向から見た模式図である。また図4は折り返しミラー11の変形の結果、感光体ドラム12上に生じる走査線がどのように変化するかを説明する図である。
本実施形態の画像形成装置を製造する過程において、fθレンズや折り返しミラー等の光学素子の位置ずれや傾きなどの要因によって感光体ドラム12上の走査線の湾曲が発生した場合、組立作業者が板バネ18の位置を調整して走査線の湾曲を打ち消す方向に折り返しミラー11を湾曲させる。これにより、走査線の湾曲が補正されるものである。この補正方法について、以下に詳細に説明する。
まず、図3を用いて、折り返しミラー11を光学箱5に対して平行な位置から湾曲させる構成について説明する。図3(a)のように、折り返しミラー11を光学箱5に対して平行に保持する場合には、板バネ18を、左右のミラー支持部材13L、13Rに対向する位置において固定する。つまり、ミラー11の長手方向において、左右の板バネ18の押圧部18a(力点、押圧点)の位置が、左右のミラー支持部材13L、13R(支点)の位置に重なる。すると、板バネ18による押圧力がミラー11を湾曲させる方向に作用せず、バネ18とミラー支持部材13とは、折り返しミラー11を湾曲させることなく保持する。
図3(b)のように、折り返しミラー11を光学箱5に対して凸状に湾曲させる場合には、板バネ18を、左右のミラー支持部材13L、13Rに対向する位置よりも外側において固定する。つまり、ミラー11の長手方向において、左右の板バネ18の押圧部18a(力点)の位置が、左右のミラー支持部材13L、13R(支点)の位置よりも外側になる。すると、ミラー支持部材13L、13Rが2箇所で折り返しミラー11の走査方向における内側下部を押し、板バネ18が折り返しミラー11の走査方向における外側上部を押す。これにより、折り返しミラー11が光学箱5に対して凸形状に曲がるように板バネ18の力がミラー11に働き、折り返しミラー11は、光学箱5に対して凸状に湾曲する。なお、板バネ18をスライドさせる時はネジSを一端緩める必要があるが、このネジSの位置はミラー11の長手方向において常に一定である。また、支点と力点(押圧点)の間の距離dを調整することにより、ミラー11の湾曲度合いを調整することができる。
図3(c)のように、折り返しミラー11を光学箱5に対して凹状に湾曲させる場合には、板バネ18を、左右のミラー支持部材13L、13Rに対向する位置よりも内側において固定する。つまり、ミラー11の長手方向において、左右の板バネ18の押圧部18a(力点)の位置が、左右のミラー支持部材13L、13R(支点)の位置よりも内側になる。すると、ミラー支持部材13L、13Rが2箇所で折り返しミラー11の走査方向における外側下部を押し、板バネ18が折り返しミラー11の走査方向における内側上部を押す。これにより、折り返しミラー11が光学箱5に対して凹形状に曲がるように板バネ18の力がミラー11に働き、折り返しミラー11は、光学箱5に対して凹状に湾曲する。この場合も、支点と力点(押圧点)の間の距離dを調整することにより、ミラー11の湾曲度合いを調整することができる。
折り返しミラー11が湾曲すると、折り返しミラー11に反射されて感光体ドラム12上に形成される走査線が湾曲する。図4に感光体ドラム12上で走査線が湾曲する方向を示す。図4に示す、感光体ドラム12上の走査線22(a)、22(b)、22(c)は、それぞれ、折り返しミラー11が図3(a)、(b)、(c)の方向に湾曲したときの走査線を示している。このように、折り返しミラー11の湾曲に応じて、折り返しミラー11によって反射されるレーザービーム3により形成される走査線22も湾曲する。
ところで、タンデム型の画像形成装置の場合、複数の画像形成部に対応する複数の光学走査装置を必要とするが、走査線湾曲補正を実施する前の段階で、例えば第1の光学走査装置から出射するレーザ光による走査線が凹形状になっており、第2の光学走査装置から出射するレーザ光による走査線が凸形状になっていることも考えられる。つまり、第1の光学走査装置から出射するレーザ光による走査線の湾曲方向と第2の光学走査装置から出射するレーザ光による走査線の湾曲方向が異なっていることも考えられる。
このように湾曲方向が異なる複数の走査線を、光学素子の湾曲状態を調整することにより1つの走査線形状に合わせ込む場合、第1の光学走査装置が搭載する光学素子の湾曲調整方向と、第2の光学走査装置が搭載する光学素子の湾曲調整方向と、は異なる。したがって、ミラーの湾曲調整手段としては、凹形状の走査線を補正する場合、及び凸形状の走査線を補正する場合、いずれにも対応できるように調整の自由度が大きい構成が好ましい。
前述したように、特開2001−117040号に記載されている光学走査装置は、ミラーの長手方向両端部に押圧量調整ネジが設けてあり、このネジを回してミラーの湾曲度合いを調整している。
しかしながら、ネジの回動量に拘わらず調整可能なミラーの湾曲方向は一方向(凹面形状になる方向または凸面形状になる方向のいずれか一方)であるので、走査線の湾曲調整の自由度は小さい。
また、特開2000−180778号に記載されている光学走査装置は、ミラーの長手方向中央部に押圧量調整ネジが設けてあり、このネジを回してミラーの湾曲度合いを調整している。
しかしながら、この場合もネジの回動量に拘わらず調整可能なミラーの湾曲方向は一方向であるので、走査線の湾曲調整の自由度は小さい。
また、ミラーの長手方向中央部と両端部の両方に押圧量調整ネジを設けることにより、ミラーを凹面形状になる方向及び凸面形状になる方向の2方向に調整可能とすることも考えられるが、この場合、押圧調整手段の設置数が増えるのでコストが掛かってしまう。
これに対し、本実施形態の光学走査装置の場合、支持部材15による支点と押圧部材18による力点(押圧点)の間の距離dを調整して走査線の湾曲度合いを調整できるだけでなく、押圧部材18による押圧点の位置が、ミラー長手方向に関して、支持部材15による支点の位置を越えて移動可能になっている。この構成により、凹形状の走査線を補正する場合、及び凸形状の走査線を補正する場合、いずれにも対応でき、簡単な構成で湾曲補正の自由度が非常に大きいというメリットがある。
上述した走査線湾曲補正機構を用いて感光体ドラム12上の走査線22の湾曲を補正する方法を以下に例示して説明する。fθレンズ等の光学素子の位置ずれや傾きなどによって、感光体ドラム12上に走査線22の湾曲が生じた場合、その走査線22の湾曲を相殺する方向に折り返しミラー11を湾曲させれば、走査線22の湾曲を補正することができる。
例えば、左右の板バネ18の押圧部18a(力点)の位置が、左右のミラー支持部材13L、13R(支点)の位置と重なっている状態で、感光体ドラム12上の走査線22が、図4の22(c)で示すように湾曲している場合、図3(b)のように左右のミラー支持部材13の外側を板バネ18で押圧固定すればよい。すると、折り返しミラーに生じる歪みによって、走査線は図4の22(b)の方向に湾曲する。これにより、互いの走査線湾曲が打ち消しあって、走査線22の湾曲を補正することができる。逆に、左右の板バネ18の押圧部18a(力点)の位置が、左右のミラー支持部材13L、13R(支点)の位置と重なっている状態で、走査線22の湾曲する方向が図4の22(b)のときは、図3(c)に示すように、左右のミラー支持部材13の内側を板バネ18で押圧固定すればよい。
また、走査線湾曲の調整量は、ミラー支持部材13の支持点(支点)から板バネ18の押圧点(力点)までの距離dに依存している。このため、4つの画像形成部による色ずれが生じないように各光学走査装置1(1C、1Y、1M、1BK)の板バネ18の押圧点の位置を調整することで、4つの画像形成部間の走査線のずれを補正することができる。
このように本実施形態の走査線湾曲補正機構は、支持部材による支持点(支点)と押圧部材による押圧点(力点)の間のミラー長手方向の距離dが調整可能になっている。また、支持部材の位置は固定されており、押圧点の位置がミラー長手方向に調整可能になっている。更に、押圧部材をミラー長手方向に移動させることにより押圧点の位置が調整可能になっている。更に、押圧部材による押圧点の位置は、ミラー長手方向に関し支持部材による支点の位置を越えて移動可能になっている。
ミラー支持部材13の支持点から板バネ18の押圧点までの距離d(mm)と走査線22の湾曲量(μm)との関係を図5を用いて説明する。図5は、ミラー支持部材13Lと13Rとの間の距離L=170mm、折り返しミラー11の厚みh=5mm、折り返しミラー11の幅w=10mmの条件下で、板バネ18の押圧位置を変化させたときの、走査線湾曲量を示した実験結果である。図10にミラー11のサイズと板バネ18による押圧方向の関係図を示す。
図5の横軸の符号は、図3の(+)(−)の符号に一致している。また、縦軸の符号は図4の(+)(−)の符号に一致している。図5より、板バネ18の押圧荷重が一定の場合、距離dと走査線22の湾曲量は比例関係であることが分かる。
本実施形態によれば、元来折り返しミラー11を保持するためだけに配設されていた板バネ18を、折り返しミラー11の長手方向に移動させる構成とした。このため、走査線湾曲を補正するための別機構が不要である。したがって、部品点数を削減することができるため、部品コスト及び当該部品の組立コストを削減することができる。また、板バネ18が、ミラー支持部材13と対向する位置よりも内側や外側を押圧できる構成、即ち押圧部材による押圧点の位置が、ミラー長手方向に関し、支持部材による支点の位置を越えて移動可能になっているので、走査線の湾曲補正の自由度が大きく、湾曲補正前の走査線形状が凹形状であっても凸形状であっても対応できる。
また、板バネ18のネジSを挿入する部分を長穴19で構成した。この構成により、湾曲補正を行う際にネジSを取り外すことなく緩めるだけで板バネを動かすことが出来るので、調整作業が容易に行える。
特に、複数の光学走査装置を用いたタンデム式のカラー画像形成装置においては、複数の感光体ドラム上に形成されるトナー像を重ね合わせるため、各感光体ドラムに形成される静電潜像間のずれが小さい方が好ましい。本実施形態によれば、各色の走査線湾曲を小さく抑えることができ、湾曲の凸凹方向を揃えることができるため、静電潜像のずれが小さくなる。このため、走査線湾曲が小さく、色ずれが極小の画像を安価に提供することができる。
〔第2実施形態〕
図6を用いて本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態の板バネ(押圧部材)31は、前述の実施形態の板バネと同様に、折り返しミラー11を左右のミラー支持部材13と対向する位置において固定するためのものである。また、板バネ31は、折り返しミラー11の長手方向(主走査方向)に移動可能であり、板バネ31を移動させて折り返しミラー11を湾曲させ、走査線22の湾曲を補正する。折り返しミラー11を支持する板バネ31について詳細に説明する。前述と同様の構成については同符号を付すことで説明を省略する。
(折り返しミラー11を支持する構成)
図6を用いて折り返しミラー11を支持する構成を詳細に説明する。図6は折り返しミラー11を光学箱(筐体)42に取り付けた状態を説明する図である。図においては、折り返しミラー11の長手方向(主走査方向)の片側端部のみ図示しているが、反対側端部も同形状である。また、図6(a)は折り返しミラー11の一方の端部付近の斜視図、図6(b)は図6(a)のY方向矢視図、図6(c)は図6(a)のZ方向矢視図である。
本実施形態の板バネ(押圧部材)31は、一枚の板金を折り返しミラー11の上部を覆うように折り返しミラー11の形状に合わせて折り曲げて加工されたものである。板バネ31は、折り返しミラー11を押圧するための板状の弾性部32や弾性部33、これらの弾性部を囲むフレーム部34等を有する。
弾性部32には、折り返しミラー11の反射面14に対向する面を、台座(支持部材)15方向に押圧する突起形状の押圧部(押圧点(力点))39が形成され、弾性部33には、折り返しミラー11の隣接面16に対向する面を台座17方向に押圧する突起形状の押圧部40が形成される。つまり、板バネ31はミラー11の異なる複数の面を押圧している。また、押圧部39と押圧部40とは、レーザービーム3の主走査方向と直交する方向の同一直線上に配列される。これらの押圧部39、40によって折り返しミラー11は光学箱42に押圧固定される。
板バネ31は、その弾性部33の近傍(本実施形態においては弾性部33の根元の直下)に形成される長穴35においてネジSを挿入して締結することにより光学箱42に固定される。長穴35が形成されることにより、板バネ31は折り返しミラー11の長手方向にスライド可能である。
また、板バネ31は、折り返しミラー11を境にしてネジSととは反対側に、折り返し部37を有する。折り返し部37は光学箱42に形成される溝41の側面を押圧することで、板バネ31の弾性部32の根元側を支持する。また、折り返し部37の弾性部32の近傍(本実施形態においては弾性部32の根元の直下)には、光学箱42側に形成された爪43が係止される長穴44が設けられている。これにより、板バネ31を上下方向に動かないように係止することができ、かつネジSを緩めれば、板バネ31を折り返しミラー11の長手方向に摺動させて移動させることが可能である。つまり、板バネ31は、ミラー11の長手方向の一部を支持部材13と協同して包み込むようにミラー長手方向に対して交差する方向の異なる2点(ネジSの位置及び爪43の位置)で固定されている。
以上の構成により、板バネ31を折り返しミラー11の長手方向に移動させることができる。また、本実施形態の板バネ31も、実施形態1同様、ミラー支持部材13と対向する位置よりも内側や外側を押圧できる構成、即ち押圧部材31による押圧点39の位置が、ミラー長手方向に関し、支持部材13による支点の位置を越えて移動可能になっているので、走査線の湾曲補正の自由度が大きく、湾曲補正前の走査線形状が凹形状であっても凸形状であっても対応できる。また、折り返しミラー11を押圧固定する働きをする板バネ31がミラー長手方向に移動可能なので、、走査線湾曲を補正するための別機構が不要である。さらに本実施形態においては、板バネ31に二つの弾性部32、33を設けたので、部品点数を第1実施形態と比較してさらに削減することができる。
また板バネ31は、長穴44を爪43に係止することで光学箱42に固定されている。このため、ネジSを緩めた状態であっても押圧部39の押圧は開放されることがない。従って、ネジSを緩めて板バネ31を移動させながら走査線湾曲の変化を観測することができる。すなわち、板バネ(押圧部材)31がミラー11を押圧した状態で押圧点39の位置が調整可能になっている。また、調整後にネジSを締めて板バネ31を固定しても、走査線湾曲の調整値はほとんど変動しない。よって板バネ31による折り返しミラー11の固定と、走査線補正の調整との双方を、容易かつ精度良く行うことができる。
〔第3実施形態〕
図を用いて本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態の板バネ(押圧部材)51は、前述の実施形態と同様に、折り返しミラー11を左右のミラー支持部材13と対向する位置において固定するためのものである。また、板バネ51は、折り返しミラー11の長手方向(主走査方向)に移動可能であり、板バネ51を移動させて折り返しミラー11を湾曲させ、走査線22の湾曲を補正する。折り返しミラー11を支持する板バネ51について詳細に説明する。前述と同様の構成については同符号を付すことで説明を省略する。
(折り返しミラー11を支持する構成)
図7を用いて折り返しミラー11を支持する構成を詳細に説明する。図7は折り返しミラー11を光学箱(筐体)62に取り付けた状態を説明する図である。図においては、折り返しミラー11の長手方向(主走査方向)の片側端部のみ図示しているが、反対側端部も同形状である。また、図7(a)は折り返しミラー11の一方の端部付近の斜視図、図7(b)は図7(a)のY方向矢視図、図7(c)は図7(a)のZ方向矢視図である。
本実施形態の板バネ(押圧部材)51は、実施形態2同様、一枚の板金を折り返しミラー11の上部を覆うように折り返しミラー11の形状に合わせて折り曲げて加工されたものである。板バネ51は、折り返しミラー11を押圧するための板状の弾性部32や弾性部33、これらの弾性部を囲むフレーム部54等を有する。また、本実施形態の板バネ51も、実施形態1同様、ミラー支持部材13と対向する位置よりも内側や外側を押圧できる構成、即ち押圧部材51による押圧点39の位置が、ミラー長手方向に関し、支持部材13による支点の位置を越えて移動可能になっているので、走査線の湾曲補正の自由度が大きく、湾曲補正前の走査線形状が凹形状であっても凸形状であっても対応できる。
本実施形態の板バネ51には、弾性部32の下部にフック(係止部)65が設けられている。フック65はフレーム部54の一部を切り欠いて、折り返しミラー11方向に曲げて形成される。また、光学箱62には折り返し部37を挟んで固定する溝41が形成されている。さらに光学箱62には、溝41の側面において、フック65と対向する位置に、フック65が係止するための係止部材66を有する。本実施形態も、実施形態2同様、板バネ51は、ミラー11の長手方向の一部を支持部材13と協同して包み込むようにミラー長手方向に対して交差する方向の異なる2点(ネジSの位置及びフック65の位置)で固定されている。
このため、装置筐体には、光学箱62と係止部材66との間に、フック65が入り込む係止溝67が形成される。係止溝67は、フック65よりも主走査方向に長く形成されており、その長さは少なくとも板バネ51が移動可能な長さである。このため、板バネ51を折り返しミラー11の長手方向に移動させた場合でも、確実にフック65が係止溝67に入り込み、係止部材66に係止される。尚、押圧部39、押圧部40及びフック65は、レーザービーム3の主走査方向と直交する方向の同一直線上に配列される。
このように板バネ51の押圧部39側は、折り返し部37の溝41の側面に対する押圧と、フック65が係止部材66と係止することで光学箱62に固定される。また、板バネ51の押圧部40側は、長穴35においてネジSを挿入して締結することにより光学箱62に固定される。以上の構成により、長穴35、44に沿って、板バネ51を折り返しミラー11の長手方向に移動させることができる。
加えて、本実施形態においては、板バネ51を光学箱62に係止するフック65が板バネ51に形成されており、フック65は、押圧部39、40と同一直線上に配列されている。また、フック65の先端は常に係止部材66に当接している。このため、板バネ51をY方向に移動させるときにX軸周り(図7の矢印R方向)の回転が発生しにくい。従って、走査線22の湾曲を補正する際に、弾性部32、33の荷重変動を抑制することができる。この結果、走査線22の湾曲補正が行いやすい光学走査装置を提供することが可能となる。
なお、前述の実施形態1〜3においては、走査線22の湾曲補正時における、ミラー支持部材13から板バネによる押圧位置までの距離dを左右同一の距離として説明したが、これに限るものではない。即ち、距離dは左右で異なる長さとしてもよい。
また、折り返しミラー11の長さは実施形態の実験結果に示したL=170mmという長さは例示であり、装置の大きさに応じて好適な長さに設定することができる。
また、板バネの形状は、前述の実施形態に限定されず、いかなる形状であってもよい。また、折り返しミラー11の固定には前述の板バネ以外の固定手段を用いても構わず、折り返しミラー11の長手方向にスライド可能であればよい。また、ミラーの材質は板ガラスを用いることができるが、これに限るものではない。また、反射面14は平面に限定されるものではなく、湾曲ミラーでも良い。
また、前述の実施形態1〜3においては、1つの光学走査装置1からは1つの感光体ドラム12に対して走査線22が導かれたが、これに限るものではない。例えば、図9に示すように、1つの光学走査装置201に、複数(図9では2つであるが4つでもよい)の光源202a、202bを搭載し、1つの光学走査装置201から複数の感光体ドラムに向かう複数のレーザービーム203a、203bを出射する構成でもよい。このように構成すれば、前述の実施形態1〜3においては4つの光学走査装置を必要としたが、2つの光学走査装置により構成することができ、部品点数の削減となる。また、ある一つの走査線の湾曲に合わせて他の走査線湾曲を補正すれば、走査線湾曲の相対差をなくすことができる。これによって、少なくとも一つの走査線は調整不要とすることができる。
なお、図9を説明すると、出射されたレーザービーム203a、203bはそれぞれ、回転多面鏡207の異なる面を利用して2方向に導かれ、複数の走査レンズ210a、210bを透った後に、複数の折り返しミラー211a、211bにて反射されて複数の異なる感光体ドラム12に導かれる。
前述した実施形態1〜3は、ミラーを押圧する板バネをミラー長手方向(主走査方向)にスライドさせて走査線の湾曲を補正したが、以下に示す実施形態は、板バネの位置は固定したまま板バネに取り付けた移動駒をミラー長手方向にスライドさせることによって走査線の湾曲を補正するものである。
〔第4実施形態〕
図11は実施形態4の光学走査装置の斜視図、図12(a)はミラー11の一方の端部付近に設けられた走査線湾曲補正機構100Rの斜視図、図12(b)は、図12(a)をY方向から見たときの断面図である。なお、前述の実施形態と同一の機能を有する部材には同じ番号を付してあり、再度の説明は省略する。また、走査線湾曲補正機構100Lの構造は100Rと同じである。
本実施形態の光学走査装置も、実施形態1〜3同様、ミラー11の両端部付近に走査線湾曲補正機構100R、100Lが設けられている。 折り返しミラー11は、レーザービーム3が走査される主走査方向が長手になるように光学箱5内に配置されている。折り返しミラー11の長手方向両端部付近の下部(反射面14と、反射面14に隣接する面16)は、樹脂製の光学箱5の一部であるミラー支持部材13(台座15、17)に載置されている。一方、折り返しミラー11の長手方向両端部付近の上部(反射面14とは反対側の面)は、板バネ(押圧部材)180によって押さえつけられている。この板バネ180は、ネジ185によって光学箱5に取り付けられる固定部180Aと、ミラーを押圧する力を付与するばね部180Bを有する。ばね部180Bにはミラー長手方向にスライド可能な移動駒(駒部)190が取り付けられており、この移動駒190がミラーの反射面14とは反対側の面に接触し、押圧点(力点)を形成している。一方、台座15が支点となる。なお移動駒190は、ばね部180Bの両面からばね部180Bを挟み込むようにばね部180Bに取り付けられている。板バネ180は金属製であるが、移動駒190は樹脂製である。
移動駒190は、板バネ180のばね部180Bと折り返しミラー11との間に挟まれる押圧部190Aを有し、押圧部190Aを介して板バネ180の押圧力が折り返しミラー11に伝達される。また、移動駒190は、板バネ180が折り返しミラー11を押圧した状態を保ちつつ(即ち、ネジ185を緩めることなく)、折り返しミラー11の長手方向に手動で移動可能になっている。
図13は移動駒190の押圧位置(押圧点)を折り返しミラー11の長手方向に移動させた場合の、折り返しミラー11の変形の様子を示す図である。図13(a)、図13(b)、図13(c)は、ミラーの長手方向両端部付近を矢印A方向(図12(b))から見た模式図である。
図13(a)では、二つの移動駒190がミラー長手方向において左右のミラー支持部(支点)13L、13Rと重なる位置を押圧している。このため、折り返しミラー11が受ける負荷は殆どなく、ほぼ自然な形状を維持している。図13(b)では、移動駒19が左右のミラー支持部13L、13Rよりも外側を押圧している。このため、折り返しミラー11が凸状に撓む。図3(c)では、移動駒19が左右のミラー支持部13L、13Rより内側を押圧している。このため、折り返しミラー11が凹状に撓む。
このように、本実施形態の走査線湾曲補正機構100も、実施形態1〜3同様、支持部材13による支持点(支点)と押圧部材180による押圧点(力点)190の間のミラー長手方向の距離dが調整可能になっている。また、支持部材13の位置は固定されており、押圧点190の位置がミラー長手方向に調整可能になっている。更に、押圧部材の駒190をミラー長手方向に移動させることにより押圧点の位置が調整可能になっている。更に、押圧部材による押圧点の位置は、ミラー長手方向に関し支持部材による支点の位置を越えて移動可能になっている。したがって、走査線の湾曲補正の自由度が大きく、湾曲補正前の走査線形状が凹形状であっても凸形状であっても対応できる。
更に本実施形態においては、走査線の湾曲を補正する際に、板バネ180が折り返しミラー11を押圧した状態を保ちつつ(即ち、ネジ185を緩めることなく)、移動駒190が折り返しミラー11の長手方向に手動で移動可能になっている。このため、容易に走査線の湾曲を補正することができる。なお、移動駒190の位置を調整した後は、移動駒はミラー11との摩擦力で調整後の位置を維持する。
特に、複数の光学走査装置を用いたタンデム式のカラー画像形成装置においては、各色の走査線湾曲の度合いを小さく抑えること、加えて湾曲の凸凹方向を揃えることが重要である。本実施形態の光学走査装置を用いれば、走査線の湾曲度合いが小さく、色ずれも抑えることができる。
なお、走査線の湾曲を補正した後、移動駒が移動しないように、移動駒を板バネに接着剤等で固定しても構わない。
〔第5実施形態〕
図14は第5実施形態の光学走査装置に設けられた走査線湾曲補正機構の断面図である。図14はミラーの長手方向一端部付近を示したものであり、他端部付近にも図14と同様の走査線湾曲補正機構があるが説明は省略する。本実施形態の走査線湾曲補正機構も、押圧部材による押圧点の位置(駒の位置)がミラー長手方向に関しミラー支持部材(台座)による支点の位置を越えて移動可能になっているが、この点に関しては実施形態1〜4と同様なので説明は省略する。
実施形態4と同様に、折り返しミラー11は、まず、左右のミラー支持部13R、13Lに載置される。その後、折り返しミラー11は、板バネ280及び移動駒290によって上方から押圧され固定される。前述の実施形態と同様、板バネ280はネジ185によって光学箱に固定されており、移動駒290が折り返しミラー11の長手方向に移動可能になっている。移動駒290を移動させることにより、走査線の湾曲補正が行える。
本実施形態の走査線湾曲補正機構の構造を図14(a)、(b)を用いて説明する。折り返しミラー11の長手方向両端部付近の上部(反射面とは反対側の面)は、板バネ(押圧部材)280によって押さえつけられている。この板バネ280は、ネジ185によって光学箱に取り付けられる固定部280Aと、ミラーを押圧する力を付与するばね部280Bを有する。ばね部280Bにはミラー長手方向にスライド可能な移動駒(駒部)290が取り付けられており、この移動駒290がミラーの反射面とは反対側の面に接触し、押圧点(力点)を形成している。移動駒290は、ばね部280Bの両面からばね部280Bを挟み込むようにばね部280Bに取り付けられている。
移動駒290は、板バネ280のばね部280Bと折り返しミラー11との間に挟まれる押圧部290Aを有し、押圧部290Aを介して板バネ280の押圧力が折り返しミラー11に伝達される。また、移動駒290は、板バネ280が折り返しミラー11を押圧した状態を保ちつつ(即ち、ネジ185を緩めることなく)、折り返しミラー11の長手方向に手動で移動可能になっている。なお、移動駒290の位置を調整した後は、移動駒はミラー11との摩擦力で調整後の位置を維持する。
また、本実施形態の板バネ280には、移動駒290を案内する溝(案内部)280Cが折り返しミラー11の長手方向に沿って形成されている。この板バネ280に移動可能に取り付けられている移動駒290は、ミラー11に接触する押圧部290A以外に、板バネの溝280Cに嵌まり込む凸部290B、及び移動駒290を動かす際に指で掴むための取っ手290Cを有する。移動駒290の凸部290Bの幅(移動方向に対し交差する方向の長さ)は板バネの溝280Cの幅より若干狭い。
このように、本実施形態の移動駒290は取っ手290Cを有するので非常に動かしやすくなっている。また、移動駒290の凸部290Bが板バネ280の溝280C内を摺動する構成であるので、移動駒290をスムーズに移動させることができ、走査線湾曲補正をより容易なものとしている。
〔第6実施形態〕
図15は第6実施形態の光学走査装置に設けられた走査線湾曲補正機構の斜視図である。図15はミラーの長手方向一端部付近を示したものであり、他端部付近にも図15と同様の走査線湾曲補正機構があるが説明は省略する。本実施形態の走査線湾曲補正機構も、押圧部材による押圧点の位置(駒の位置)がミラー長手方向に関しミラー支持部材(台座)による支点の位置を越えて移動可能になっているが、この点に関しても実施形態1〜5と同様なので説明は省略する。
実施形態4と同様に、折り返しミラー11は、まず、左右のミラー支持部13R、13Lに載置される。その後、折り返しミラー11は、板バネ380及び移動駒390によって上方から押圧され固定される。前述の実施形態と同様、板バネ380はネジ(不図示)によって光学箱に固定されており、移動駒390が折り返しミラー11の長手方向に移動可能になっている。移動駒390を移動させることにより、走査線の湾曲補正が行える。
図15に示すように、本実施形態の板バネ380は、ネジ(不図示)によって光学箱に取り付けられる固定部380Aと、ミラーを押圧する力を付与するばね部380Bを有する。ばね部380Bにはミラー長手方向にスライド可能な移動駒(駒部)390が取り付けられており、この移動駒390がミラーの反射面とは反対側の面に接触し、押圧点(力点)を形成している。移動駒390は、ばね部380Bの両面からばね部380Bを挟み込むようにばね部380Bに取り付けられている。
移動駒390は、板バネ380のばね部380Bと折り返しミラー11との間に挟まれる押圧部(不図示)を有し、押圧部を介して板バネ380の押圧力が折り返しミラー11に伝達される。また、移動駒390は、板バネ380が折り返しミラー11を押圧した状態を保ちつつ(即ち、ネジを緩めることなく)、折り返しミラー11の長手方向に手動で移動可能になっている。
また、本実施形態の板バネ380にも、移動駒390を案内する溝380Cが折り返しミラー11の長手方向に沿って形成されている。この板バネ380に移動可能に取り付けられている移動駒390は、ミラー11に接触する押圧部以外に、板バネの溝380Cに嵌まり込む二つの凸部390B、及び二つの凸部390Bの間に設けられた弾性部390Cを有する。移動駒390は樹脂製であり、弾性部390Cは移動駒390本体に対して可撓性を有し、先端には爪部390Dを有する。移動駒390の凸部390Bの幅(移動方向に対し交差する方向の長さ)は板バネの溝380Cの幅より若干狭い。
また、板バネ380の溝部380Cの底面には、移動駒390の爪部390Dが係止するラック(rack)部380Dが設けられている。このラック部380Dは、折り返しミラー11の長手方向に、板バネ380のほぼ全域に設けられている。
移動駒390をミラー長手方向に移動させると、弾性部390Cがラック部380Dの凹凸形状に合わせて撓み、爪部390Dがラック部380Dの山を乗り上げながら移動する。所望の位置まで移動駒390を移動させると爪部390Dがラック部380Dの凹部で停止し、移動駒390の位置が決まる。つまり、本実施形態の押圧部材は移動駒(駒部)の移動を規制する移動規制機構を有する。
このように、移動駒(駒部)の移動を規制する移動規制機構を設けたので、多少の衝撃が加わっても移動駒390は調整後の位置を維持しやすくなっている。このため、走査線湾曲補正後に接着剤等で移動駒390を固定する処置が必要なくなり、組み立ての手間を省くことが出来る。
上述した実施形態1〜6ではミラーの湾曲度合いを調整して走査線の湾曲を補正したが、調整の対象となる光学素子はfθレンズであってもよい。図16はfθレンズ10の長手方向両端部付近に走査線湾曲補正機構を設けた例を示す図である。図16に示す走査線湾曲補正機構は、実施形態1〜3と同様に板バネ(押圧部材)480の位置を主走査方向(矢印方向)に調整するタイプであり、支持部材130R(130L)による支点と板バネ480による押圧点の間のレンズ長手方向(主走査方向)の距離が調整可能になっている。板バネ480を動かすタイプの走査線湾曲補正機構の代わりに、実施形態4〜6のように移動駒を用いるタイプの走査線湾曲補正機構でもかまわない。
本発明は上述の例にとらわれるものではなく、技術思想内の変形を含むものである。
本発明の実施形態1の光学走査装置の斜視図。 折り返しミラーの長手方向両端部付近に設けた走査線湾曲補正機構の斜視図及び断面図。 押圧部材を主走査方向に移動させて折り返しミラーを撓ませた状態を示した模式図。 押圧部材の移動方向と走査線の湾曲方向の関係を説明するための斜視図。 ミラー支持部材の支持点から板バネの押圧点までの距離dと走査線の湾曲量との関係を示す図。 本発明の実施形態2の光学走査装置に設けた走査線湾曲補正機構の斜視図、断面図、及び上面図。 本発明の実施形態3の光学走査装置に設けた走査線湾曲補正機構の斜視図、断面図、及び上面図。 本発明の光学走査装置を搭載した画像形成装置の概略断面図。 本発明の実施形態の走査線湾曲補正機構を搭載可能な他の光学走査装置の説明図。 図5の距離dと湾曲量の関係を調べる際に用いた折り返しミラーのサイズと押圧方向を示した斜視図。 本発明の実施形態4の光学走査装置の斜視図。 本発明の実施形態4の光学走査装置に設けた走査線湾曲補正機構の斜視図及び断面図。 押圧部材の移動駒を移動させた際のミラーの湾曲状態を示した模式図。 本発明の実施形態5の光学走査装置に設けた走査線湾曲補正機構の斜視図及び断面図。 本発明の実施形態6の光学走査装置に設けた走査線湾曲補正機構の斜視図及び断面図。 本発明の実施形態の走査線湾曲補正機構をfθレンズの両端部に取り付けた例を示す斜視図。
符号の説明
1…光学走査装置、7…回転多面鏡(偏向器)、11…折り返しミラー(光学素子)、13…ミラー支持部材(支持部材)、18…板バネ(押圧部材)

Claims (8)

  1. 光源から出射するレーザ光を偏向する偏向器と、
    前記偏向器によって偏向されたレーザ光を被走査面に導く光学素子と、
    前記光学素子の長手方向端部付近を支持する支持部材と、前記光学素子を前記支持部材に向けて押圧する押圧部材とを備え、レーザ光によって被走査面に形成される走査線の湾曲を補正する湾曲補正機構と、を有し、
    前記支持部材による支点は固定され、前記押圧部材による押圧点は前記光学素子の長手方向に移動可能である光学走査装置において、
    前記押圧部材は、前記光学素子を押圧する力を付与するばね部と、前記ばね部に対してスライド可能に取り付けられ前記光学素子と接触する前記押圧点を備えた移動部と、を備え、
    前記湾曲補正機構は、前記押圧部材が前記光学素子を押圧した状態で前記光学素子の長手方向に沿って前記移動部の押圧点をスライドさせることによ、前記支持部材支持点と前記移動部の押圧点との間の前記光学素子の長手方向における距離を調整可能であることを特徴とする光学走査装置。
  2. 前記移動部の押圧点の位置は、前記光学素子の長手方向において、前記支持部材支持点の位置を越えて移動可能であることを特徴とする請求項1に記載の光学走査装置。
  3. 前記押圧部材は、前記移動部の移動を案内する案内部を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の光学走査装置。
  4. 前記ばね部と前記移動部は接着剤によって固定されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の光学走査装置。
  5. 前記ばね部は前記移動部の移動を規制する移動規制機構を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の光学走査装置。
  6. 記偏向器と前記光学素子と前記湾曲補正機構を収容する光学箱を有し、前記支持部材は前記光学箱の一部であることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の光学走査装置。
  7. 前記光学素子は、前記偏向器によって偏向されたレーザ光を被走査面反射するミラーであることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の光学走査装置。
  8. 前記光学素子は、前記偏向器によって偏向されたレーザ光が透過するレンズであることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の光学走査装置。
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