JP4600482B2 - 走査光学装置及びカラー画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は光ビームにより感光体上を走査露光し、潜像を形成する走査光学装置、及び複数の走査光学装置を用いて電子写真方式によりカラー画像を形成するカラー画像形成装置に関する。

カラー画像形成装置では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒色（Ｋ）のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成している。かかるカラー画像を形成する際、各色のトナー像は同期がとられて合致していることが必要で、各色のトナー像間でずれがあると色ずれとして認識され、形成されたカラー画像の画質を著しく低下させる。複数の走査光学装置を用いて各色の潜像を像担持体（感光体）上に形成する場合には、各色の走査光学装置による像露光位置が相互に同期がとられて画像として合成される際には合致していることが必要である。

各走査光学装置は走査光学系を基板に保持した構成となっていて、カラー画像形成装置の組み立て調整時には、カラー画像形成装置本体への走査光学系基板の取り付け位置の調整によって像露光位置の調整がなされる。かかる組み立て調整後においても、更に基板上の走査光学系に対する機械的な微調整が行われて電気的な調整と併せて像露光間での完全な同期がとられるような作業が行われる。

レーザ光源とレーザ光源からの光を偏向走査する光学素子を有する走査光学装置にあっては、取り付け調整後に光学素子を移動させることによって感光体上を走査する走査線位置が移動することとなる。

前記の光学素子の移動は、例えば該光学素子の光軸を回動中心として光学素子の一端を上下に移動させることによって行われる。光学素子の一端での上下の移動は、雄ねじ部を有した回転軸を基板上において回転させ、回転軸の回転によって上下する雌ねじ部を有したナット状部材で該光学素子の一端を支持することによって行われる。

光学素子の移動に基づく走査線位置の補正には機構上或いは光路上から限度があり、その限度を越えては補正を行うことはできない。従って光学素子の移動範囲も限定されることとなる。光学素子の移動はモータの駆動によって行われるので、偏向して射出する光ビームの上限及び下限を検知し、或いは光学素子の移動の上限及び下限においてこれを検知し、光学素子が許容される移動範囲外までモータの駆動により移動することのないよう制御されねばならない。

光学素子の許容される移動の上限及び下限を検知するには、偏向して射出する光ビームの上限及び下限を検知することによって行うことが可能である。しかしこの場合は、上限と下限の検知を行うための検知手段を上限用と下限用の２組設けることが必要である。本発明は簡単な検知手段によって光ビームの上下限の検知がなされる走査光学装置、及びかかる走査光学装置を設けたカラー画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の目的の走査光学装置は、レーザ光源及び該レーザ光源からの光ビームを偏向走査する光学素子を有する走査光学装置には、前記光学素子を移動させて副走査方向の走査線位置の補正を行う補正手段と、前記光学素子を通過した光ビームの入光を検知する検知センサと、副走査方向の上限を越えた光ビームを反射させて前記検知センサに入光させる上限ミラーと、下限を越えた光ビームを反射させて前記検知センサに入光させる下限ミラーと、を有し、前記検知センサにより光ビームの副走査方向の上限及び下限を検知することを特徴とする走査光学装置（請求項１の発明）及びレーザ光源及び該レーザ光源からの光ビームを偏向走査する光学素子を有する走査光学装置には、前記光学素子を移動させて副走査方向の走査線位置の補正を行う補正手段と、前記光学素子を通過した光ビームの同期を検知する光同期センサと、副走査方向の上限を越えた光ビームを反射させて前記光同期センサに入光させる上限ミラーと、下限を越えた光ビームを反射させて前記光同期センサに入光させる下限ミラーと、を有し、前記光同期センサにより光ビームの副走査方向の上限及び下限を検知することを特徴とする走査光学装置（請求項３の発明）によって達成される。

本発明の目的のカラー画像形成装置は、複数の像担持体の各々に対し、走査光学装置による光走査を行ってトナー像を形成し、該トナー像を重ね合わせてカラー画像を形成するカラー画像形成装置において、前記走査光学装置は請求項１〜４の何れかに記載のものであることを特徴とするカラー画像形成装置（請求項５の発明）によって達成される。

請求項１及び請求項５の発明によるときは、偏向して出光する光ビームの許容される限界の位置検出が１個のセンサによってなされて、必要とする装置は簡易化されることとなった。

更に請求項３及び請求項５の発明によるときは、偏向して出光する光ビームの許容される限界の位置検出がそのためのセンサを設けることなく検出がなされるので、必要とする装置は更に簡易化されることとなった。

本発明の走査光学装置を用いたカラー画像形成装置には、複数の像担持体（感光体）上にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）トナーから成るトナー像をそれぞれ形成し、複数の像担持体上に形成されたトナー像を、中間転写体を介して、或いは直接に転写材上に重ね合わせて形成されるタンデム型のカラー画像形成装置が用いられる。

図１に示すカラー画像形成装置は、露光手段として本発明の走査光学装置を用い、像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体上に重ね合わせて転写し、重ね合わせたトナー像を一括して転写するタンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと、中間転写ユニット７と、給紙搬送手段及び定着手段２４とから成る。画像形成装置本体（以下、装置本体と称す）Ａの上部には、原稿画像読み取り装置ＳＣが配置されている。

イエロー色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、像担持体（感光体）１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像手段４Ｙ、一次転写手段５Ｙ、クリーニング手段６Ｙを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、像担持体（感光体）１Ｍ、帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像手段４Ｍ、一次転写手段５Ｍ、クリーニング手段６Ｍを有する。シアン色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、像担持体（感光体）１Ｃ、帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像手段４Ｃ、一次転写手段５Ｃ、クリーニング手段６Ｃを有する。黒色画像を形成する画像形成部１０Ｋは、像担持体（感光体）１Ｋ、帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像手段４Ｋ、一次転写手段５Ｋ、クリーニング手段６Ｋを有する。各画像形成部１０では帯電、露光、現像が行われて、像担持体１上に各色の画像が形成される。

中間転写ユニット７は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持された半導電性エンドレスベルト状の中間転写体７０を有する。

画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋより形成された各色の画像は、一次転写手段５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋにより、回動する中間転写体７０上に同期がとられて逐次重ね合わせて転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット２０内に収容された記録媒体（以下、用紙と称す）Ｐは、給紙手段２１により給紙され、複数の中間ローラ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ、レジストローラ２３を経て、二次転写手段５Ａに搬送され、用紙Ｐ上に重ね合わされたカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された用紙Ｐは、定着手段２４により定着処理され、排紙ローラ２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。

一方、二次転写手段５Ａにより用紙Ｐにカラー画像を転写した後、用紙Ｐを曲率分離した中間転写体７０は、クリーニング手段６Ａにより残留トナーが除去される。

画像形成処理中、一次転写手段５Ｋは常時、感光体１Ｋに圧接している。他の一次転写手段５Ｙ，５Ｍ，５Ｃはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃに圧接する。

二次転写手段５Ａは、ここを用紙Ｐが通過して二次転写が行われる時にのみ、中間転写体７０に圧接する。

次に図１のカラー画像形成装置に用いられる露光手段について説明する。図２に示したのは露光手段である走査光学装置を示したもので、各露光手段である走査光学装置３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋは機構的に同様につき走査光学装置３Ｙを例に説明する。走査光学装置３Ｙに形成した走査光学装置本体３１には光学部品等が固定されている。走査光学装置は半導体レーザーの光源装置３９から射出される発散光はコリメーターレンズ３３により平行光束化される。平行光は開口絞り３４によって断面形状が整形され、副走査方向のみパワーを持つ第１シリンドリカルレンズ３５で副走査方向のみ収束し、偏向器３６等の傾き補正用の第２シリンドリカルレンズ３８を通り図１に示す感光体１の被走査面上に光スポットとして集光し、偏向器３６とｆθにレンズ３７とによって等速的にＷ方向に被走査面上を走査する。

Ｓ₀は光同期センサであって、ミラーＭ₀によって反射し光同期センサＳ₀に入射する偏向して走査する光ビームを検知（光同期検知）してから所定時間後書き込みを開始することによって、主走査方向のカラー画像の各トナー像が合致する光同期が行われる。

（実施の形態１）
請求項１に係わる発明の実施例を図３に示す平面図、説明図及びタイミングチャートによって説明する。

本実施例で示す走査光学装置は、第２シリンドリカルレンズ３８の光軸中心近くを揺動中心として移動可能となっていて、第２シリンドリカルレンズ３８の一端を上方又は下方に移動させることによって、偏向器３６とｆθレンズ３７によって射出する偏向走査線の傾きが変化する。

本実施例は第２シリンドリカルレンズ３８を通過した光ビームが許容される上限位置、或いは下限位置に達したことを１箇の検知手段である検知センサＳ₁によって検知するもので、図３（ａ）に示す配置関係となっている。即ち第２シリンドリカルレンズ３８を通過した光ビームの、光同期センサＳ₀への入射位置と書き込み開始位置との間に、許容される上限位置と下限位置の検知を行うための上限検知ミラーＭ₁と下限検知ミラーＭ₂とが、光走査方向の位置をずらして配設されている。

配設された上限検知ミラーＭ₁は、光ビームが上限位置を越すと反射して、反射光は検知センサＳ₁に入光する。また配設された下限検知ミラーＭ₂は、光ビームが下限位置を越すと反射して、反射光は検知センサＳ₁に入光する。検知センサＳ₁は光ビームが許容される上限又は下限を越えると、光ビームが許容限界に達したことを検知する。

検知センサＳ₁が検知した光ビームの限界値が上限であるか下限であるかの判別は、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、光同期センサＳ₀が光ビームの光同期検知を行ってから、例えばｔ₁（ｓｅｃ）経過後検知センサＳ₁が限界値に達したと検知したときは、上限に達したことを検知したと判別する。また光同期検知から例えばｔ₂（ｓｅｃ）経過後検知センサＳ₁が限界値に達したと検知したときは、下限に達したことを検知したものであると判別する。

本実施例においては、上限検知ミラーＭ₁と下限検知ミラーＭ₂との光走査方向の配設位置をずらしているので、１個の検知センサＳ₁によって許容される光ビームの上限及び下限の検知が容易になされることとなり、上下限検知を行う装置の簡略化が可能となった。

（実施の形態２）
請求項３に係わる発明の実施例を図４に示す平面図、説明図及びタイミングチャートによって説明する。

本実施例で示す走査光学装置は、第２シリンドリカルレンズ３８の光軸中心近くを揺動中心として移動可能となっていて、第２シリンドリカルレンズ３８の一端を上方又は下方に移動させることによって、偏向器３６とｆθレンズ３７によって射出する偏向走査線の傾きが変化する。

本実施例にあっては、光同期センサＳ₀は第２シリンドリカルレンズ３８を通過した走査光に対して光同期検知を行うと共に、第２シリンドリカルレンズ３８を通過した光ビームが許容される上限位置或いは下限位置に達したことをも検知するようにしたもので、図４（ａ）に示す配置関係となっている。即ち第２シリンドリカルレンズ３８を通過した光ビームの、光同期センサＳ₀への入射位置と書き込み位置との間に、許容される上限位置と下限位置の検知を行うための上限検知ミラーＭ₁と下限検知ミラーＭ₂とが、光走査方向の位置をずらして配設されている。

配設された上限検知ミラーＭ₁は、光ビームが上限位置を越すと反射して、反射光は光同期センサＳ₀に入光する。また配設された下限検知ミラーＭ₂は、光ビームが下限位置を越すと反射光は光同期センサＳ₀に入光する。光同期センサＳ₀は光同期検知と共に、光ビームが上限又は下限の許容限界に達したことを検知する。
光同期センサＳ₀が検知した光ビームの限界値が上限であるか下限であるかの判別は、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すように、光同期センサＳ₀が光ビームの光同期検知を行ってから、例えばｔ₁（ｓｅｃ）経過後限界値に達したと検知したときは、上限に達したことを検知したと判別する。また光同期検知から例えばｔ₂（ｓｅｃ）経過後限界値に達したときは、下限に達したことを検知したものであると判別する。

本実施例においては、上限検知ミラーＭ₁と下限検知ミラーＭ₂との光走査方向の配設位置をずらし、これらミラーからの反射光が光同期を行う光同期センサＳ₀に入光するよう構成されているので、上限及び下限の検知を行うためのセンサが不要となって、上下限検知が簡略化し、かつ容易化することとなった。

カラー画像形成装置の断面構成図。 走査光学装置の構成図。 請求項１の発明の実施例の平面図、説明図及びタイミングチャート。 請求項３の発明の実施例の平面図、説明図及びタイミングチャート。

符号の説明

３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ 走査光学装置
３１ 走査光学装置本体
３１ａ 基板
３３ コリメーターレンズ
３５ 第１シリンドリカルレンズ
３６ 偏向器
３７ ｆθレンズ
３８ 第２シリンドリカルレンズ
３９ 光源装置
４１ 回転軸
４２ ウォームギヤ
４３ ナット部材
４５ ウォーム
５０ ワイヤ
５１ 引張りばね
５２ ワイヤ位置検知手段
５３ プーリ
Ｍ モータ
Ｓ₀ 光同期センサ
Ｓ₁ 検知センサ
６１、６２ フレーム
６３ 案内ピン
６４ ネジ部材
６５ａ、６５ｂ 突当てピン
６６ 突当て部材
６７ 弾性部材
９０ 摺動部材
９２ 調節ネジ

Claims (5)

1. レーザ光源及び該レーザ光源からの光ビームを偏向走査する光学素子を有する走査光学装置には、前記光学素子を移動させて副走査方向の走査線位置の補正を行う補正手段と、
   前記光学素子を通過した光ビームの入光を検知する検知センサと、
   副走査方向の上限を越えた光ビームを反射させて前記検知センサに入光させる上限ミラーと、下限を越えた光ビームを反射させて前記検知センサに入光させる下限ミラーと、を有し、
   前記検知センサにより光ビームの副走査方向の上限及び下限を検知することを特徴とする走査光学装置。
2. 前記上限ミラーと前記下限ミラーとは主走査方向の異なる位置に配置されており、
   上限及び下限の判別は、前記検知センサの検知と光同期センサによる光同期検知との検知時間差によって行われることを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
3. レーザ光源及び該レーザ光源からの光ビームを偏向走査する光学素子を有する走査光学装置には、前記光学素子を移動させて副走査方向の走査線位置の補正を行う補正手段と、
   前記光学素子を通過した光ビームの同期を検知する光同期センサと、
   副走査方向の上限を越えた光ビームを反射させて前記光同期センサに入光させる上限ミラーと、下限を越えた光ビームを反射させて前記光同期センサに入光させる下限ミラーと、を有し、
   前記光同期センサにより光ビームの副走査方向の上限及び下限を検知することを特徴とする走査光学装置。
4. 前記上限ミラーと前記下限ミラーとは主走査方向の異なる位置に配置されており、
   上限及び下限の判別は、光同期検知との検知時間差によって行われることを特徴とする請求項３に記載の走査光学装置。
5. 複数の像担持体の各々に対し、走査光学装置による光走査を行ってトナー像を形成し、該トナー像を重ね合わせてカラー画像を形成するカラー画像形成装置において、
   前記走査光学装置は請求項１〜４の何れかに記載のものであることを特徴とするカラー画像形成装置。

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