JP4643159B2 - 光路調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体の被走査面上に光ビームを照射して潜像を書き込む光走査装置、この光走査装置の光ビームの光路調整方法及びこの光走査装置を備えた画像形成装置に関する。

従来、像担持体の被走査面上に光ビームを照射して潜像を書き込む光走査装置を搭載した、いわゆる電子写真方式の画像形成装置として、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等が知られている。これらの画像形成装置として、以下の（１）〜（４）の方式のものが知られている。
（１）１つの光源から出射される光ビームを、１つの像担持体である感光体ドラムに照射して潜像の書き込みを行い、像担持体上に形成された潜像を現像剤（例えばブラックのトナー）で現像して可視像化した後、転写手段にて紙等の転写材に転写した後、定着手段によって、定着するモノクロ画像形成装置。

（２）１つの光源から出射される光ビームを、１つの像担持体に照射して潜像の書き込みを行い、像担持体上に形成された潜像を異なる色の複数の現像剤（例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー）で現像し、可視像化した後、１次転写手段により各色の可視化像を重ね合わせ、さらに２次転写手段にて紙等の転写材に転写した後、定着手段によって、定着して多色画像を得るカラー画像形成装置。

（３）複数の光源から出射される光ビームを、並設された複数の像担持体に照射して潜像の書き込みを行い、各像担持体上に形成された潜像を異なる色の現像剤（例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー）でそれぞれ現像して可視像化した後、転写搬送ベルト等に担持された紙等の転写材を各像担持体の転写部に順次搬送し、各像担持体上に形成された各色の可視像を転写材に重ね合わせて転写した後、転写材上に転写された画像を定着して多色画像を得るカラー画像形成装置。

（４）複数の光源から出射される光ビームを、並設された複数の像担持体に照射して潜像の書き込みを行い、各像担持体上に形成された潜像を異なる色の現像剤（例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー）でそれぞれ現像して可視像化した後、１次転写手段により各色の可視化像を重ね合わせ、転写搬送ベルト等に担持された紙等の転写材を各像担持体の転写部に順次搬送し、各像担持体上に形成された各色の可視像を転写材に重ね合わせて転写し、さらに２次転写手段にて紙等の転写材に転写した後、定着手段によって、定着して多色画像を得るカラー画像形成装置。

これら（１）ないし（４）のいずれかに記載の画像形成装置の光書き込みのために搭載される光走査装置には、図１３に示す位置ずれとして、
Ａ．副走査（対応）方向レジストずれ（図１３（ａ））
Ｂ．副走査（対応）方向の走査線傾き（図１３（ｂ））
Ｃ．副走査（対応）方向の走査線曲がり（図１３（ｃ））
Ｄ．主走査（対応）方向のレジストずれ（図１３（ｄ））
Ｅ．主走査（対応）方向の倍率ずれ（図１３（ｅ））
Ｆ．主走査（対応）方向の走査速度の均一性（図１３（ｆ））
のような各種の位置ずれが生じる。

ここで、主走査方向とは、光走査装置自体が記録媒体に書き込む方向であり、副走査方向とは、転写媒体が移動する方向であり、ここでは、副走査方向は主走査方向に対して略直交する方向である。すなわち、光書き込み方向と転写媒体の移動方向は機械的には直交しているが、主走査方向に走査している間においても副走査方向に移動しているので、厳密に言えば主走査方向と副走査方向は画像としては直交していない。
また、記録媒体に至る以前の光学経路においては、そのまま主走査方向及び副走査方向になるわけでないので、光路上で書き込み位置の主走査に対応する方向については主走査対応方向と、副走査に対応する方向については副走査対応方向と称することにする。

Ａの「副走査方向レジストずれ」とは、理想的な走査線に対し、副走査方向に平行にずれる現象である。この現象は、光学素子自身の副走査方向性能、各光学素子の幾何学的配置精度および熱膨張によるそれぞれの変化に起因する。

Ｂの「副走査方向の走査線の傾き」とは、理想的な走査線に対し、副走査方向に傾斜する現象である。この現象は、光学素子自身の副走査方向性能、各光学素子の幾何学的配置精度に起因する。

Ｃの「副走査方向の走査線曲がり」とは、理想的な走査線に対し、副走査方向に湾曲する現象である。この現象は、光学素子自身の副走査方向性能、各光学素子の幾何学的形状精度、変形に起因する。

Ｄの「主走査方向のレジストずれ」とは、走査ごとに画像の書き出し位置がずれる現象である。この現象は、ポリゴンミラーＮ面の面傾斜が各々異なること、画像形成のモードで光量が異なること、マルチビーム走査（１回の走査で、Ｎ個のＬＤ使用によって副走査方向にＮ本の走査線を形成する方法）においてＬＤ波長が微妙に異なる等により発生する。

Ｅの「主走査方向の倍率ずれ」とは、主走査方向の走査線長さが理想的な長さと異なる現象である。この現象は、光学素子自身の副走査方向性能、各光学素子の幾何学的配置精度、および、熱膨張によるそれぞれの変化に起因する。また、マルチビーム走査（１回の走査で、Ｎ個のＬＤ使用によって副走査方向にＮ本の走査線を形成する方法）においてＬＤ波長が微妙に異なる等により発生する。

Ｆの「主走査方向の走査速度の均一性」とは、主走査方向の走査速度が微視的に異なるために、理想的な主走査対応位置に、光ビーム書き込みができない現象である。この現象は、光学素子自身の主走査方向性能、各光学素子の幾何学的配置精度、および、熱膨張によるそれぞれの変化に起因する。

Ａの副走査方向レジストずれに対しては、副走査方向に関する光学素子の発光タイミングを合わせることにより本体画像紙先端との位置関係を合わせる対応を行うため、光走査装置側の対応としては、熱変形等によって、本体側構成部材との干渉を起こさない範囲であればよく、高精度な調整の必要はない。ただし、（３）及び（４）のようなカラー画像形成装置においては、各色本体側に発光タイミングを設定するための検知手段が必要となる。この検知手段は光ビームあるいは画像位置を検出するものである。

Ｂの副走査方向の走査線傾きに対しては、（１）のようなモノカラー画像形成装置のうち、位置精度をそれほど要求されない画像形成装置では、光走査装置構成部品の精度によって、必要な走査線傾き特性を得ている。また、比較的高い位置精度を要求される画像形成装置では、本体との取り付け部で平行度調整を実施して、最終画像の傾き特性を達成しているものもある。さらに、（３）及び（４）に搭載される光走査装置の場合、折り返しミラーを主走査方向と直角、かつ、反射面と直角な軸まわりに偏心させる走査傾き調整機構によって光走査装置内の傾き調整や、本体との平行度調整を実施しているものがある。

Ｃの副走査方向の走査線曲がりに対しては、（１）及び（２）のような、１つの光路で形成されている画像形成装置のうち、位置精度をそれほど要求されない画像形成装置では、光走査装置構成部品の精度によって、必要な走査線曲がり特性を得ている。比較的高い位置精度を要求される画像形成装置、例えば（３）及び（４）のような複数の光路で形成された光走査装置を搭載したカラー画像形成装置では、走査線の位置を副走査方向に補正する機能を持った光学素子の中央部を変形させて、走査線曲がりを調整しているものがある。

Ｄの主走査方向のレジストずれに対しては、基本的には、フォトダイオード等の素子によって構成される光検知手段を画像形成域外の光走査装置内、もしくは本体側に設置し、光検知手段を通過したタイミングを基準に、光走査によって画像情報を形成することによって、主走査方向の書き出し位置を決定している。ポリゴンミラーＮ面の面傾斜が各々異なることによる書き出し位置ずれに対しては、部品精度を画像に現れないレベルまで、向上させて対応している。また、画像形成のモードで光量が異なること、マルチビーム走査においてＬＤ波長が微妙に異なる等により発生することに対しては、それぞれのモードの光量に応じたタイミングでの書き出しを行うよう、制御することで対応している。

Ｅの主走査方向の倍率ずれに対しては、（１）のようなモノカラー画像形成装置のうち、位置精度をそれほど要求されない画像形成装置では、光走査装置構成部品の熱膨張を含んだ精度によって、必要な倍率特性を得ている。また、比較的高い位置精度を要求される画像形成装置では、フォトダイオード等の素子によって構成される光検知手段を画像形成域外書き出し側、書き終わり側の２個所の光走査装置内、もしくは本体側に設置し、その２つの光検知手段を通過した時間と基準時間との比から倍率を演算し、画周波数を変化させて基準時間に合致させるようにすることによって、主走査方向の倍率を調整する等を実施しているものがある。また、（３）及び（４）のようなカラー画像形成装置では、それぞれの光路間の倍率の偏差が色ずれ等の画像劣化に直結するため、走査線の位置を主走査方向に補正する機能を有する光学素子が、樹脂のような温度による屈折率変化が大きい材料により形成されている場合等には、上述の２つの光検知手段は必須の構成となっている。

Ｆの主走査方向の走査速度の均一性に対しては、（１）のようなモノカラー画像形成装置のうち、位置精度をそれほど要求されない画像形成装置では、光走査装置構成部品の熱膨張を含んだ精度によって、必要な走査速度均一性を得ている。また、さほど高い絶対位置精度を要求されない（２）のようなカラー画像形成装置においては、各色に対して同一光路を使用するため、走査速度均一性の差はなく、従って、（１）と同様な対応としている。また、（１）、（２）のうち、絶対位置精度を要求される高精度プロッタや、（３）及び（４）のようにそれぞれの色に対して異なる光路を用いる光走査装置を用いるカラー画像形成装置では、画周波数を走査内に変更して、調整するもの等があるが、微視的に連続的な変化を持たせることが困難であるため、主走査方向のドットピッチムラによるすじ画像等の不具合が発生する場合がある。走査線の位置を主走査方向に補正するパワーを持った光学素子が、樹脂のような温度による屈折率変化が大きい材料により形成されている場合等には、光学素子内の温度分布が走査速度均一性を大きく変化させる場合があり、走査内に変更する画周波パターンを多く持つ必要がある。
このように、ＡないしＥに記載の各位置ずれに対応する調整手法はほぼ確立されている。

一方、樹脂光学素子等を用いる場合には、Ｆの調整を高精度に実施し、画像劣化をなくす必要がある。しかし、現状では、走査速度均一性を高精度に調整する方法はまた確立されておらず、樹脂光学素子等を用いた場合の画像劣化にはまだ対処できていない。
特許文献１は、受光面たる感光体が理想位置に存在することを前提としており、光走査装置が理想の光路を確保できないことから、画像上に不具合が発生することを解決することを課題としている。そして、光ビームの走査精度を確保するのに、光走査装置に備える検知手段、調整手段を用いて調整するものである。
ところが、実際の受光面は感光体であるので、感光体の画像形成装置本体における位置精度が、上記最終光路と想定した位置とくいちがうことが発生する。これは感光体をプロセスカートリッジで構成し、画像形成装置本体に対し着脱するタイプとした場合に顕著である。カートリッジの筐体、感光体の支持部材等の形状精度などが影響するからである。

特開２００３−３３７２９４号公報

上記問題点に鑑み、本発明は、走査速度均一性を高精度に調整可能な絶対位置精度の良好な単一光路の光走査装置、絶対位置精度及び光路間の走査速度均一性偏差の良好な、複数光路の光走査装置を提供することを課題とする。
また、本発明は、光走査装置おいて光ビームの光路調整が容易な光ビームの光路調整方法を提供することを課題とする。
また、本発明は、上記光走査装置を備え、優れた画質の画像を出力できる画像形成装置を提供することを課題とする。
また、本発明は、感光体と、現像装置、帯電装置またはクリーニング装置のうち、少なくとも１つとを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在に形成したプロセスカートリッジおよびこのプロセスカートリッジを採用した画像形成装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、発光素子と、少なくとも１つの折り返しミラーと、走査線の位置を副走査対応方向に補正する機能を有する光学素子とを備え、発光素子から出射された光ビームを像担持体に照射して光書き込みを行う光走査装置の光ビームの光路の調整方法において、前記折り返しミラーの一部を支持する第１の支持部を支点として折り返しミラーを当該折り返しミラーの反射面に対して垂直な方向に揺動させ、折り返しミラーの反射面と像担持体との距離を変える第１の調整工程と、前記光学素子の一部を支持する第２の支持部を支点として光学素子を当該光学素子に入射する光ビームの走査軌跡がなす平面に対して垂直な方向に揺動させ、主走査対応方向に直交する方向の傾きを変える第２の調整工程とを備え、第１の調整工程では、第１ないし第３の少なくとも３個の光検出器を像担持体の配設位置に配置し、隣接する光検出器間の距離が同一となるパルス数で発光素子を１ドット点灯させ、像担持体の受光位置において隣接する光検出器間の距離を検出し、第１の調整工程を実施した後、第２の調整工程を実施することを特徴とする光路調整方法である。
本発明は、さらに、第１の調整工程では、送りネジを手動で回動させて折り返しミラーの反射面と像担持体との距離を変え、第２の調整工程では、電気的駆動手段によって光学素子の主走査対応方向に直交する方向の傾きを変えることを特徴とする光路調整方法である。
本発明は、さらに、像担持体の配設位置に配置される光検出器を筐体に設け、この筐体を画像形成装置に備える像担持体保持部材に対し着脱可能とし、像担持体保持部材に装着した状態で調整を実行することを特徴とする光路調整方法である。

以上のように本発明によれば、走査速度均一性を高精度に調整可能な絶対位置精度の良好な単一光路の光走査装置、絶対位置精度および光路間の走査速度均一性偏差の良好な複数光路の光走査装置を提供することができる。
また、本発明によれば、光走査装置おいて光ビームの光路調整が容易な光ビームの光路調整方法を提供することができる。
また、本発明によれば、絶対位置精度の良好な単一光路の光走査装置あるいは、絶対位置精度及び光路間の走査速度均一性偏差の良好な複数光路の光走査装置を備えているので、優れた画質の画像を出力できる画像形成装置を提供することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明はこの発明の最良の形態の例であって、いわゆる当業者は特許請求の範囲内で、変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、以下の説明が特許請求の範囲を限定するものではない。

図１は、本発明の一実施形態係る画像形成装置の概略構成を示す図である。図２は、図１に示す画像形成装置に備えられる光走査装置の基板上面側の構成を示す平面図である。図３は、図２に示す光書込装置のＡ−Ａ線断面図である。図４は、図２に示す光走査装置の構成から光源ユニット、光偏向器及び光学系を抜き出してその配置構成を示した説明図である。図５は、図３に示す光走査装置の構成から光偏向器及び光学系を抜き出してその配置構成を示した説明図である。

図１において、画像形成装置ＰＲは、複数の像担持体として複数のドラム状の光導電性感光体（以下、感光体ドラム）１、２、３、４を並置したフルカラー画像形成装置であり、この４つの感光体ドラム１、２、３、４は、例えば図に対して右から順に、ブラック（ＢＫ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色に対応した画像を形成するものである（なお、色の順はこの限りではなく任意に設定することが可能である）。その４つの感光体ドラム１、２、３、４の各々の周囲には、電子写真プロセスにより画像形成を行うための、帯電部（帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電チャージャ等）６、７、８、９と、光走査装置５からの光ビームＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の露光部と、現像部（ＢＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙの各色の現像装置）１０、１１、１２、１３と、転写搬送ベルト２２ａ及びその裏面に配置された転写手段（転写ローラ、転写ブラシ等）１４、１５、１６、１７を備えた転写搬送装置２２と、クリーニング部（クリーニングブレード、クリーニングブラシ等）１８、１９、２０、２１などが配設されており、それぞれの感光体ドラム１、２、３、４に各色の画像形成を行うことが可能となっている。

さらに詳しくは、図１において、図中のＺ方向を鉛直上方向、Ｘ、Ｙ方向を水平方向とした場合、４つの感光体ドラム１、２、３、４の並設方向は水平面に対して傾斜しており（なお、図１の場合はＸ方向に対して傾斜している）、転写搬送装置２２は４つの感光体ドラム１、２、３、４の並設方向と略平行となるように水平面に対して傾斜して配置され、転写材はその傾斜方向の下方側から給紙され転写搬送ベルト２２ａにより上方側に向けて４つの感光体ドラム１、２、３、４の転写部を順次搬送される構成であり、その転写材の搬送方向下流側で傾斜方向の上方側には定着装置２６が配設されている。また、光走査装置５は、４つの感光体ドラム１、２、３、４が並設された作像部の斜め上方に配置され、且つ光走査装置５のハウジング５０は、４つの感光体ドラム１、２、３、４の並設方向と略平行となるように水平面（図中のＸ方向）に対して傾斜して配置され、画像形成装置本体の傾斜したフレーム２９、３０に固定されている。

ここで、光走査装置５は、図２ないし図５に示すように、４つの光源ユニット５２、５３、５４、５５と、各光源ユニットからの光ビームＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４を対称な２方向に振り分けて偏向走査する光偏向器６２と、この光偏向器６２を中心にして２方向に対称に配置され光偏向器６２により偏向走査される複数の光ビームＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４をそれぞれ対応する感光体ドラム１、２、３、４の被走査面上に導いて結像する光学系（結像用レンズ６３、６４、６９、７０、７１、７２光路折り返し用ミラー６５、６６、６７、６８、７３、７４、７５、７６、７７、７８、７９、８０等の光学部材からなる）を備えており、これらの構成部材は１つのハウジング５０内に収納されている。

ハウジング５０は、光偏向器６２や光学系が配設される基板５０Ａと、基板５０Ａの周囲を囲む枠状の側壁５０Ｂとを有すると共に、基板５０Ａが側壁５０Ｂの略中央部に設けられてハウジング５０を上下に仕切っている。４つの光源ユニット５２、５３、５４、５５はハウジング５０の側壁５０Ｂに配置され、感光体の並設方向と略同方向に並設されており、光偏向器６２はハウジング５０の基板５０Ａの略中央部に配置され、光学系を構成する光学部材（結像用レンズ６３、６４、６９、７０、７１、７２光路折り返し用ミラー６５、６６、６７、６８、７３、７４、７５、７６、７７、７８、７９、８０等）は基板５０Ａの両面（上面側と下面側）に分けて配設されている。また、ハウジング５０の上部と下部にはカバー８７、８８が設けられており、下部側のカバー８７には光ビームを通過する開口が設けられ、その開口には防塵ガラス８３、８４、８５、８６が取り付けられている。

この光走査装置５では、図示しない原稿読み取り装置（スキャナ）あるいは画像データ出力装置（パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、ファクシミリの受信部等）から入力される色分解された画像データを光源駆動用の信号に変換し、それに従い各光源ユニット５２，５３，５４，５５内の光源（半導体レーザ（ＬＤ））を駆動して光ビームを出射する。各光源ユニット５２、５３、５４、５５から出射された光ビームは、面倒れ補正用のシリンドリカルレンズ５６、５７、５８、５９を通り直接またはミラー６０、６１を介して光偏向器６２に至り、ポリゴンモータ６２ｃで等速回転されている２段のポリゴンミラー６２ａ、６２ｂで対称な２方向に偏向走査される。なお、図２および図５の構成ではポリゴンミラーはＬ２、Ｌ３の光ビーム用と、Ｌ１、Ｌ４の光ビーム用の上下２段に分けた構成となっているが、１つの厚めのポリゴンミラーで偏向走査する構成としてもよい。

光偏向器６２のポリゴンミラー６２ａ、６２ｂで２ビームずつ２方向に偏向走査された光ビームは、例えば上下２層構成のｆθレンズ等からなる結像用レンズ６３、６４をそれぞれ通過し、第１折り返しミラー６５、６６、６７、６８により折り返されて基板５１の開口部を通過した後、例えば長尺トロイダルレンズ等からなる第２結像用レンズ６９、７０、７１、７２を通過し、第２折り返しミラー７３、７５、７７、７９第３折り返しミラー７４、７６、７８、８０防塵ガラス８３、８４、８５、８６を介して各色用の感光体ドラム１、２、３、４の被走査面上を照射し、静電潜像を被走査面上に書き込む。

なお、光走査装置５において、４つの光源ユニット５２、５３、５４、５５は、光源である半導体レーザ（ＬＤ）とその半導体レーザの出射光束をコリメートするコリメートレンズから構成され、これらがホルダーに一体に組み込まれた構成であるが、白黒画像形成時に多用されるブラック用の光源ユニット（例えば符号５４の光源ユニット）は、高速書き込みを可能とするために、２つ以上の光源（ＬＤ）とコリメートレンズの組を備えたマルチビーム構成としてもよい。また、マルチビーム構成とした場合には、ハウジング５０の側壁５０Ｂに対して光源ユニットを光軸中心に回転可能に構成すれば、副走査方向のビームピッチを調整することができ、白黒画像形成時に画素密度（例えば６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉ等）を切り替えることが可能となる。

さらに、各光ビームＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の光路には、主走査方向の走査開始位置の光束を取り出すための図示しない同期検知用ミラーが設けられており、同期検知用ミラーで反射された光束は、同期検知器８１、８２で受光されて走査開始の同期信号が出力される。

なお、前述したように光偏向器６２によって偏向走査される光ビームの走査方向が主走査方向であり、これは各感光体ドラム１〜４に書き込む際には感光体ドラム１〜４の軸方向に相当する。また、この主走査方向に直交する方向（ここでは感光体ドラム１〜４の回転方向、一般には像担持体の移動方向）が副走査方向である。

本実施形態では、走査速度均一性調整機構を各光路の第３折り返しミラー７４、７６、７８、８０の支持部に配置した。この調整機構の一例を第３折り返しミラー７４を例に取って説明する。
図６は、第３折り返しミラー７４の調整機構を示す図である。第３折り返しミラー７４は図６（ａ）に示すように、一方が固定側７４Ａに、他方が調整側（可動側）７４Ｂに設定され、固定側７４Ａを支点に調整側７４Ｂがミラー面７４Ｃに対して直交する方向（矢印Ｐ方向）に可動に構成されている。これによって光源ユニット５２と感光体ドラム１の感光面との距離を調整することができ、走査速度の不均一性を補正することが可能となる。

第３折り返しミラー７４の固定側７４Ａは、図６（ｃ）に示すように、ハウジング５０に設けられた第１の支持部５０Ｃにミラー７４の背面側７４Ｅを弾性部材７４Ｆで弾性付勢することにより３点で支持されている。この３点は、ミラー７４の幅Ｈ方向に離れて２点５０Ｃ１、５０Ｃ２設けられており、この２点５０Ｃ１、５０Ｃ２で反射面７４Ｃの幅方向の位置（角度）を規定している。また、他の１点でミラー７４の側面の角部７４Ｄを支持している。

第３折り返しミラー７４の調整側７４Ｂは、図６（ｂ）に示すように、第１の調整手段である送りねじ５０Ｄと弾性部材７４Ｆから構成され、送りねじ５０Ｄによって、前述のように第３折り返しミラー７４の調整側７４Ｂを固定側７４Ａを支点として感光体ドラム１に対して近接あるいは離間させる方向に調整することができる。送りネジ５０Ｄは、先端側が折り返しミラー７４のミラー面７４Ｃに当接し、基部側がハウジング５０側に螺合し、送りネジ５０Ｄを回転させることにより前述の調整が可能である。なお、この実施形態では、送りネジ５０Ｄは手動で回動させるようになっている。

これらの調整機構は、他の第３折り返しミラー７６、７８及び８０にそれぞれ設けられ、書き込みを行う各色の光ビームについて前述の調整が行われる。送りネジ５０Ｄによって第３折り返しミラー７４、７６、７８及び８０の角度を調整することによって、各色の走査速度均一性を理想的な状態に近く調整することが可能になる。

実際に調整する際は、光検出器としての位置情報測定装置（後述のＰＤ１〜３）を光ビームＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の光路の最も像担持体位置に近い位置（後述の例では、第３折り返しミラーの背後）に設け、理想的な位置からのずれ量を測定する。
図７は、主走査対応方向の走査位置と理想からの主走査方向の位置ずれ量を示す図であ
る。そのずれ量をプロットしたのが、図７における破線の状態である。送りねじ５０Ｄを回転させることにより、第３折り返しミラー７４、７６、７８、８０を前述の固定側７４Ａを支点に移動させ、理想的な状態に近い状態とした結果が、図７における実線の状態である。

しかしながら、このようにして走査速度を均一な状態にしたとしても、走査線傾きが理想状態からずれている場合が多い、これは、各構成部品の光学的特性や、位置精度がばらつきを持ち、理想的な状態からのずれをもつためである。
そこで、走査傾き調整機構によって、走査線傾きを理想状態に近づける調整を主走査方向の走査速度の均一性の調整に加えて実施する。

本実施形態では、走査線の位置を副走査方向に補正するパワー（機能）を持った長尺トロイダルレンズ（ＷＴＬ）からなる第２結像用レンズ６９、７０、７１、７２に走査線傾き調整機構を設けた。この調整機構の一例を第２結像用レンズ６９を例に取って説明する。
図８は、第２結像用レンズ６９の調整機構を示す図である。第２結像用レンズ６９は図８（ａ）に示すように一方が固定側６９Ａに、他方が調整側（可動側）６９Ｂに設定され、固定側６９Ａを支点に調整側６９Ｂがレンズ面に６９Ｃに対して平行な方向（副走査方向に対して平行な方向〔Ｑ２軸方向〕）に可動に構成されている。これによって副走査方向の傾きを調整することができる。

第２結像用レンズ６９の固定側６９Ａで、図８（ｃ）に示すようにハウジング５０に設けられた２点の第２の支持部５０Ｅにレンズ６９の下面６９Ｄが支持され、レンズ６９の上面６９Ｅ側を弾性部材６９Ｆで弾性付勢することによりハウジング５０に支持されている。

第２結像用レンズ６９の調整側６９Ｂは、図８（ｂ）に示すように第２の調整手段である送りねじ５０Ｆと弾性部材６９Ｆから構成され、送りねじ５０Ｆによって、前述のように第２結像用レンズ６９の調整側６９Ｂを固定側６９Ａを支点としてレンズ面に６９Ｃに対して平行な方向（副走査方向に対して平行な方向〔Ｑ２軸方向〕）に調整することができる。送りネジ５０Ｆは、先端側が第２結像用レンズ６９の下面（弾性部材６９Ｆが当接している面と対向する面）６９Ｄに当接し、基部側がハウジング５０側に螺合し、送りネジ５０Ｆを回動させることにより前述の調整が可能である。なお、この回動は、ここでは図示していないが、ステッピングモータによって駆動するように構成されている。

これらの調整機構は、他の第２結像用レンズ６９の他の第２結像用レンズ７０、７１及び７２にそれぞれ設けられ、書き込みを行う各色の光ビームについて前述の調整が行われる。送りネジ５０Ｆによって第２結像用レンズ６９、７０、７１、７２の角度を調整することによって、各色の走査線の傾きを理想的な状態に近く調整する。

実際に調整する際は、位置情報測定装置前述の位置に設け、理想的な位置からのずれ量を測定する。
図９は、主走査対応方向の走査位置と理想からの副走査方向の位置ずれ量を示す図であ
る。そのずれ量をプロットしたのが、図９における破線の状態である。送りねじ５０Ｆを回転させることにより、第２結像用レンズ６９、７０、７１、７２を前述の固定側を支点に移動させ、理想的な状態に近い状態とした結果が、図７における実線の状態である。

上述の実施形態では、走査線傾き調整機構の送りネジ５０Ｆをステッピングモータで駆動することにより調整できるようにしているが、走査速度均一性調整機構における送りねじ５０Ｄもステッピングモータ、アジャスタ等により、電気的に駆動制御可能なアクチュエータで構成することもできる。なお、ステッピングモータはステップ数と送りネジのピッチとから容易に調整量を設定することができるので、この種の制御には好適である。なお、調整量が少なくて済む場合には、例えば電歪素子なども使用することができる。このように電気的な駆動制御により、調整を行うように構成すると調整作業が容易となる。

なお、図６において折り返しミラー７４の反射面７４ｃにおいて主走査対応方向と平行な第１の軸〔Ｐ１軸〕と、反射面７４Ｃに沿って第１の軸〔Ｐ１軸〕に対して直角な第２の軸〔Ｐ２軸〕とを設定し、折り返しミラーを前記第２の軸〔Ｐ２軸〕に関して回動させると、折り返しミラー７４は固定側７４Ａを支点として反射面７４に対して垂直な方向〔Ｐ３軸方向〕に移動することになる。また、図８において、第２結像用レンズ６９の光ビーム入射面（レンズ面６９Ｃ）において主走査対応方向と平行な第３の軸〔Ｑ１軸〕と、第３の軸〔Ｑ１軸〕に対して直角であって光ビーム入射方向に沿った第４の軸〔Ｑ３軸〕とを設定し、光学素子を第４の軸〔Ｑ３軸〕に関して回動させることにより、第２結像用レンズ６９に入射する光ビームの走査軌跡がなす平面に対して垂直な方向〔Ｑ２軸方向〕に固定側６９Ａを支点として第２結像用レンズ６９が移動することになる。

位置情報測定装置の一例を図１０及び図１１に示す。
図１０は、位置情報測定装置の概略を示す図である。図１１は、位置情報測定装置のＰＤ０〜ＰＤ３の配置位置を示す図である。この例では、最終ミラーとなる第３折り返しミラー７４、７６、７８、８０（図では前述の黒の第３折り返しミラー７４を示す）にハーフミラーを使用し、裏（透過側）にフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３を配置している。図１１に示すように、書き出し同期用のフォトダイオードＰＤ０とは別に、画像形成範囲内に３個のフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３を配置している。フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３のユニット内位置は、画像形成時のほぼ両端と中央に設置しており、特に高精度には取り付けられていない。

このような位置情報測定装置を使用して第３折り返しミラー７４、７６、７８、８０と第２結像用レンズ６９、７０、７１、７２の電気的調整のための制御回路の一例を図１２のブロック図に示す。制御回路はシステムコントローラ１００と位置合わせコントローラ１０１とから主に構成され、システムコントローラ１００は光走査装置５全体の制御を司り、画像形成装置ＰＲの本体制御部との間で制御情報の送信、受信が行われる。位置合わせコントローラ１０１とシステム１００との間は相互に制御情報が送受信される。位置合わせコントローラ１０１には、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、不揮発メモリ１０４が接続され、さらに、各第３折り返しミラー７４、７６、７８、７９のそれぞれに設けられた調整用のステッピングモータ１０６と、各第２結像用レンズ６９、７０、７１、７２のそれぞれ設けられた調整用のステッピングモータ１０７とが接続されている。また、位置合わせコントローラ１０１には、レーザダイオードＬＤのフォトダイオードＰＤ０、ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３取り付け相当位置での発光状体を撮影した照射位置測定ＣＣＤカメラ１０５からの画像が取り込まれる。なお、位置合わせコントローラ１００を構成するＣＰＵは、ＲＯＭ１０２に格納されたプログラムに従って処理を実行する。また、ＲＡＭ１０３はＣＰＵのワークエリアとして機能するとともに、制御に必要なデータが格納される。

このように設けられたフォトダイオードＰＤ０、ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３は、光走査装置５を組み立てた際に、ビーム位置の測定をする際に使用される。具体的には、測定装置として、本体に搭載した際、感光体位置に相当する箇所に照射位置測定ＣＣＤカメラ１０５が取り付けてあるものを用いる。その照射位置測定ＣＣＤカメラ１０５の位置は、主走査方向に精密に測定され、位置決めされている。ＬＤを同期用のフォトダイオードＰＤ０通過後、フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３付近、ただし、一端と中央（ＰＤ１とＰＤ２）、他端と中央（ＰＤ３とＰＤ２）の距離が同一となるパルス数にて１ドット点灯させ、照射位置測定ＣＣＤカメラ１０５により撮影し、その情報を位置合わせコントローラ１０１に入力する。位置合わせコントローラ１０１では、一端と中央（ＰＤ１とＰＤ２）、他端と中央（ＰＤ３とＰＤ２）の距離が等しくなるように、第３折り返しミラー用７４、７６、７８、８０の角度調整用の送りネジ５０Ｄを回動させるステッピングモータ１０６にパルスを与えてＰ２軸に関して偏心させ、走査速度均一性を調整する。その後、第２結像レンズ（長尺トロイダルレンズ）６９、７０、７１、７２の角度を調整する送りネジ５０Ｆを回動させるステッピングモータ１０７にパルスを与えてＱ３軸に関して回動させ、当該軸回りに偏心させる。このような調整を行って照射位置測定ＣＣＤカメラ１０５で副走査位置を測定し、スキューをゼロに調整する。この調整は、スキューがゼロになるまで複数回繰り返される。その際、調整後の主走査位置も測定しておく。ここまで終了するとＣＣＤカメラ１０５は取り外される。その後、ＬＤを全点灯させ、ＰＤ０−ＰＤ１間、ＰＤ０−ＰＤ２間、ＰＤ０−ＰＤ３間の時間を測定する。１ドット点灯させたタイミングと、照射位置測定ＣＣＤカメラ１０５による照射位置測定結果、ＰＤ０−ＰＤ１間、ＰＤ０−ＰＤ２間、ＰＤ０−ＰＤ３間の時間測定結果から、ＰＤ１〜ＰＤ３の位置情報を求め、データとして不揮発メモリ１０４に格納しておく。そして、格納された距離と時間とのデータは、本体搭載後の位置調整時等に使用する。
また、図１４に示すように、ＰＤ1〜ＰＤ３を感光体素管上に配置した測定用装置を用意し、この装置をプロセスカートリッジ内にセットし、同様な測定を行い、データを格納することで、ほぼ、実際機械に搭載されるプロセスカートリッジ状態での感光体位置（被照射位置）における位置情報を入手でき、誤差を最小限とすることができる。

なお、この実施形態では、ブラックＢＫ、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹの各色に調整機構を設けているが、基準色が決まっていれば、基準色については調整機構を省略し、他の３色についてのみ調整機構を設ければよい。例えば、基準光路をブラックＢＫとした場合、ブラックＢＫの光路Ｌ１には、走査速度均一性調整機構、走査線傾き調整機構を省略し、実際の調整としては、それぞれの理想的状態に近づけるのではなく、他色で使用する光路Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の走査速度均一性及び走査線傾きについては、ブラック光路Ｌ１の状態をターゲットに調整する。その際、画像の絶対位置が数百ミクロンレベルでよいカラー画像形成装置用光走査装置であれば、各色走査線の相対的な位置ずれはゼロに近づけることができるため、カラー画像としての品質を落とすことはない。

また、調整の順番を上述のように、まず、走査速度均一性の調整を行い、次に走査線傾き調整を行うという順で実施することが望ましい。これは上述したように、走査線傾き調整を実施した後に、走査速度均一性調整を実施した場合には、走査線傾きが変化するため、再度走査線傾き調整を実施する必要があり、調整収束性が悪いからである。

本実施形態では、複数の光ビームＬ１〜Ｌ４を使用した例について説明したが、単一の光ビームで書き込みを行う光走査装置においては、実施形態で１つの光ビームＬ１を例に取って説明していることと同等である。従って、光ビームの光路数にかかわらず本願発明は適用される。また、単一光路の光走査装置では、走査速度均一性を高精度に調整可能な絶対位置精度の良好なものとすることができる。さらに、複数光路の光走査装置では、絶対位置精度および光路間の走査速度均一性偏差の良好なものとすることができる。

なお、本実施形態における調整機構は一例であって、軸回りに移動させる機構全てに適用できることは言うまでもない。

さらに、本実施形態では、調整対象として第３の折り返しミラーを例示しているが、第１または第２の折り返しミラーにも適用可能である。但し、調整幅が拡大されるので、調整が難しいことは否めない。

本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 図１に示す画像形成装置に備えられる光走査装置の基板上面側の構成を示す平面図である。 図２に示す光書込装置のＡ−Ａ線断面図である。 図２に示す光走査装置の構成から光源ユニット、光偏向器及び光学系を抜き出してその配置構成を示す説明図である。 図３に示す光走査装置の構成から光偏向器及び光学系を抜き出してその配置構成を示す説明図である。 第３折り返しミラーの調整機構を示す図である。 主走査対応方向の走査位置と理想からの主走査方向の位置ずれ量を示す図である。 第２結像用レンズ６９の調整機構を示す図である。 主走査対応方向の走査位置と理想からの副走査方向の位置ずれ量を示す図である。 位置情報測定装置の概略を示す図である。 位置情報測定装置のＰＤ０〜ＰＤ３の配置位置を示す図である。 位置情報測定装置の制御構成を示すブロック図である。 光走査装置における各種の位置ずれの状態を示す説明図である。 ＰＤ1〜ＰＤ３を感光体素管上に配置した測定用装置を示す図である。

１、２、３、４ 感光体ドラム
５ 光走査装置
５０ ハウジング
５０Ｃ 第１の支持部
５０Ｅ 第２の支持部
５０Ｄ 送りネジ（第１の調整手段）
５０Ｆ 送りネジ（第２の調整手段）
５２、５３、５４、５５ 光源ユニット
６２ 光偏光器
６５、６６、６７、６８ 第１折り返しミラー
６９、７０、７１、７２ 第２結像用レンズ（光学素子）
６９Ａ、７４Ａ 固定側
６９Ｂ、７４Ｂ 調整側
６９Ｃ レンズ面
６９Ｆ、７４Ｆ 弾性部材
７３、７５、７７、７９ 第２折り返しミラー
７４、７６、７８、８０ 第３折り返しミラー
７４Ｃ 反射面
１０１ 位置合わせコントローラ
１０４ 不揮発メモリ
１０５ ＣＣＤカメラ
１０６ ミラー調整用ステッピングモータ
１０７ 結像用レンズ調整用ステッピングモータ
１１１ 信号ハーネス
１１２ フランジ
１１３ 対プロセスカートリッジ回転方向位置決めピン
ＰＤ０〜ＰＤ３ フォトダイオード（位置情報測定装置、光検出器）
ＬＤ レーザダイオード（発光素子）
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４ 光ビーム

Claims (3)

1. 発光素子と、少なくとも１つの折り返しミラーと、
   走査線の位置を副走査対応方向に補正する機能を有する光学素子とを備え、
   発光素子から出射された光ビームを像担持体に照射して光書き込みを行う光走査装置の光ビームの光路の調整方法において、
   前記折り返しミラーの一部を支持する第１の支持部を支点として折り返しミラーを当該折り返しミラーの反射面に対して垂直な方向に揺動させ、
   折り返しミラーの反射面と像担持体との距離を変える第１の調整工程と、
   前記光学素子の一部を支持する第２の支持部を支点として光学素子を当該光学素子に入射する光ビームの走査軌跡がなす平面に対して垂直な方向に揺動させ、
   主走査対応方向に直交する方向の傾きを変える第２の調整工程とを備え、
   第１の調整工程では、第１ないし第３の少なくとも３個の光検出器を像担持体の配設位置に配置し、隣接する光検出器間の距離が同一となるパルス数で発光素子を１ドット点灯させ、像担持体の受光位置において隣接する光検出器間の距離を検出し、
   第１の調整工程を実施した後、第２の調整工程を実施する
   ことを特徴とする光路調整方法。
2. 第１の調整工程では、送りネジを手動で回動させて折り返しミラーの反射面と像担持体との距離を変え、
   第２の調整工程では、電気的駆動手段によって光学素子の主走査対応方向に直交する方向の傾きを変える
   ことを特徴とする請求項１記載の光路調整方法。
3. 像担持体の配設位置に配置される光検出器を筐体に設け、
   この筐体を画像形成装置に備える像担持体保持部材に対し着脱可能とし、
   像担持体保持部材に装着した状態で調整を実行する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の光路調整方法。

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