JP4646299B2 - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査装置および画像形成装置、特にカラー記録可能な光走査装置および画像形成装置に関する。

レーザービームプリンタ、およびデジタル複写機、レーザＦＡＸなどにおける画像形成装置は、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）とを備え、書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、光学ハウジングのねじれ、ポリゴンモータの発熱による熱変形、本体内での別Unitを熱源とする熱変形、感光体の取付け時のねじれなどによって、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、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という従来技術が提示されている（特許文献１）。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調整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。さらに、ガラスを挿入することによって、波面収差などの光学特性も劣化するため、ビームスポット径に悪影響を及ぼす。

また、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従来技術も提示されている（特許文献２）。

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してしまう）。

そこで、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技術が提示されている（特許文献３）。
特開平１１−２８７９６６号公報 特開２００１−１００１３５号公報 特開２００２−１８２１４５号公報

しかしながら、上記のような技術には、以下の問題点がある。

走査線曲がり／傾き調整機構を備えているため、上述した従来技術のような不具合がないものの、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。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、現状の書込み装置において、走査線曲がり／傾き補正機構が、それぞれ独立して可動し、それぞれの調整時間を大幅に短縮でき、かつ、光学ハウジング内にシンプルな構成で配置でき、安価であることを特徴とした画像形成装置の提供を目的とする。

請求項１記載の発明は、各光学素子を配置する光学ハウジングと、走査線の位置を副走査方向に補正する主なパワーを持った光学素子を、副走査方向に変形させて、走査線曲がりを調整する手段と、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転させ、走査線傾きを調整する調整手段と、前記走査線の位置を副走査方向に補正する主なパワーを持った光学素子を保持するブラケットと、前記走査線曲がり調整手段および前記走査線傾き調整手段のそれぞれに、自動で駆動するアクチュエータ手段を有し、前記走査線の位置を副走査方向に補正する主なるパワーを持った光学素子は、直接前記光学ハウジングに配置され、前記走査線曲がり調整手段が、前記光学ハウジング配置面の対向面に備えられ、前記傾き調整手段が、前記光学ハウジング配置面に備えられ、前記ブラケットは、前記走査線の位置を副走査方向に補正する主なパワーを持った光学素子よりも剛性が強い材質で作られ、該光学素子の両端をそれぞれ支持する受け面が設けられ、該光学素子は、当該光学素子の両端を前記受け面に支持されると共に該光学素子の中央を板バネの復元力により前記ブラケットの方向に圧力をかけられることで撓んだ状態で前記ブラケットに保持され、前記走査線曲がり調整手段は、該光学素子に前記圧力がかけられて撓んだ状態から該光学素子を該圧力による撓み方向と反対側に撓ませていくことで曲がり調整を行い、前記走査線傾き量を調整するアクチュエータ手段の駆動量（Ｙ[μm]）は、走査線曲がり量（Ｘ[μm]）、略中央部に備えられた前記走査線曲がり調整手段から、前記傾き調整手段までの距離（Ｌ₁）、略中央部に備えられた前記走査線曲がり調整手段から、前記傾き調整手段の逆端部までの距離（Ｌ₂）を用いると、Ｙ＝（Ｌ₁+Ｌ₂）・Ｘ／Ｌ₁で調整し、走査線傾き調整手段は、前記走査線曲がり調整の後で、該走査線曲がり調整により変化したブラケットの傾きを前記駆動量Ｙだけ調整することを特徴とする光走査装置である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の装置において、前記光学ハウジングは、Ｎ個の光路を備えた光学ハウジングであり、それぞれの光路内に、請求項１に記載する前記走査線曲がり調整手段および前記傾き調整手段を（Ｎ個または、（Ｎ−１）個）備えたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の光走査装置を有し、１ドラム機、または、タンデムカラー機であることを特徴とする画像形成装置である。

請求項１に記載の発明によれば、走査線曲がり調整手段が光学ハウジング配置面の対向面に備えられ、傾き調整手段が光学ハウジング配置面に備えられていることにより、光学素子の配置誤差などによる光学特性の劣化を少なくし、自動で調整することができる。
また、曲がり調整を自動調整にすることが可能となり、組付け時の自動化、高精度の色合せ、色合せ時の時間短縮化といった効果が現れる。

以下に、本発明の実施形態に係る光走査装置および画像形成装置を、図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明に関わるデジタルカラー書込み処理システムの概略内部構成の一例を示す。本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た防音ガラス２ａ，２ｂ、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、感光体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、ポリゴンミラーの面倒れを補正する長尺レンズ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ、光学ハウジング内への塵などの落下を防止する防塵ガラス８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ、像を形成する感光体９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ、上記光学素子が配置される光学ハウジング１３ａ（壁面）,１３ｂ（光学素子配置面）、光学ハウジング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（それぞれの光路を、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄとする）。

図２において、本発明に関わるデジタルカラー機２０の概略を示す。前記光学ハウジング１５、書込みレーザ光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、給紙カセット１９とする。矢印Ａは、転写ベルトの駆動方向を示す。

図３、図４、図５及び図６に、走査線曲がり／傾き調整機構の例を示す。図３（ａ）及び図３（ｂ）が全体の斜視図である。図４は断面図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）は正面図である。図６は側面図である。ポリゴンミラーの面倒れを補正する長尺レンズ５、走査線曲がり／傾き調整するためのブラケット２１、長尺レンズとブラケットを固定する板バネ２２〜２４、走査線曲がり調整部２５、走査線傾き自動調整する駆動モータ部２６、駆動モータホルダー２７、アジャスタ２８、光学ハウジングの受け面２９、長尺レンズを固定する板バネ３０〜３３で構成されている。

走査線の位置を副走査方向に補正するパワーをもった光学素子（長尺レンズ５）と、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２１を、板バネ２２〜２４で固定する。

ブラケット２１に、長尺レンズ５の受け面を設け（図７）、中央の板バネ２２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８）。

この状態を初期状態とし、走査線曲がり調整部２５（図９）を長尺レンズ５の配置面である光学ハウジング面１３の方向に調整ねじを打ち込んでいくことによって、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。ここで、走査線曲がり調整を行うと、走査線傾きが発生してしまう。そのメカニズムを以下に説明する。

曲がり調整部２５が稼動すると、レンズ中央部は、ハウジング１３に設置されているため、補正機構であるブラケット２１の絶対位置は、曲がり調整部２５の稼動量dだけ、z軸方向に移動する（図１０（ａ））。ブラケット２１は、板バネ３２によって、傾き調整部２６〜２８へと圧力がかかっているため、ブラケット２１の傾き調整部側のz位置は、変化しない（図１０（ｂ））。以上より、ブラケット２１の傾き調整部２６〜２８の逆端部は、曲がり調整方向と逆方向へと動いてしまう（図１０（ｃ））。

そこで、
走査線曲がり調整部の稼動量（走査線曲がりの調整量は、図１１にて図示する。）：Ｘ
レンズ中央部のハウジング１３への設置位置から、傾き調整部２６〜２８がブラケット２１を受けている距離：Ｌ₁
レンズ中央部のハウジング１３への設置位置から、ブラケット２１の傾き調整部の逆端までの距離：Ｌ₂
とした時、傾き調整部の駆動モータ２６の調整量：Ｙは、次式によって、算出される。
Ｙ＝（Ｌ₁+Ｌ₂）・Ｘ／Ｌ₁

上記のように調整することによって、走査線曲がり調整をした場合の傾き調整量の変動をなくすことができる。

以上のように、曲がり調整を自動調整にすることが可能となり、これによって、組付け時の自動化、高精度の色合わせ、色合わせ調整時の時間短縮化が可能となる。

本発明の一実施形態に係るデジタルカラー書込み処理システムの概略内部構成図である。 本発明の一実施形態に係るデジタルカラー機の概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る走査線曲がり／傾き調整機構の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る走査線曲がり／傾き調整機構の断面図である。 本発明の一実施形態に係る走査線曲がり／傾き調整機構の正面図である。 本発明の一実施形態に係る走査線曲がり／傾き調整機構の側面図である。 本発明の一実施形態に係るブラケットの斜視図である。 本発明の一実施形態に係るブラケットに長尺レンズが固定される際の動作を示す図である。 本発明の一実施形態に係る走査線曲がり調整部で発生する走査線傾きを示す図である。 本発明の一実施形態に係る走査線曲がり調整部で走査線傾きが発生するメカニズムを示す図である。 本発明の一実施形態に係る走査線曲がり調整量を示す図である。

符号の説明

１ ポリゴンミラー
２ 防音ガラス
３ ｆθレンズ
４ 感光体へとレーザ光を導くミラー
５ 長尺レンズ
６、７ 感光体へとレーザ光を導くミラー
８ 防塵ガラス
９ 感光体
１０ ポリゴンミラー部分の蓋
１１ 上段蓋
１２ 下段蓋
１３ 光学ハウジング（壁面、光学素子配置面）
１４ レーザ光
１５ 光学ハウジング
１８ 中間転写ベルト
１９ 給紙カセット
２０ デジタルカラー機
２１ ブラケット
２２ 中央の板バネ
２３ 板バネ
２４ 板バネ
２５ 走査線曲がり調整部
２６ 傾き自動調整駆動モータ部
２７ 駆動モータホルダー
２８ アジャスタ
２９ 光学ハウジングの受け面
３０、３１、３２、３３ 長尺レンズを固定する板バネ

Claims (3)

1. 各光学素子を配置する光学ハウジングと、
   走査線の位置を副走査方向に補正する主なパワーを持った光学素子を、副走査方向に変形させて、走査線曲がりを調整する手段と、
   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転させ、走査線傾きを調整する調整手段と、
   前記走査線の位置を副走査方向に補正する主なパワーを持った光学素子を保持するブラケットと、
   前記走査線曲がり調整手段および前記走査線傾き調整手段のそれぞれに、自動で駆動するアクチュエータ手段を有し、
   前記走査線の位置を副走査方向に補正する主なるパワーを持った光学素子は、直接前記光学ハウジングに配置され、
   前記走査線曲がり調整手段が、前記光学ハウジング配置面の対向面に備えられ、
   前記傾き調整手段が、前記光学ハウジング配置面に備えられ、
   前記ブラケットは、前記走査線の位置を副走査方向に補正する主なパワーを持った光学素子よりも剛性が強い材質で作られ、該光学素子の両端をそれぞれ支持する受け面が設けられ、該光学素子は、当該光学素子の両端を前記受け面に支持されると共に該光学素子の中央を板バネの復元力により前記ブラケットの方向に圧力をかけられることで撓んだ状態で前記ブラケットに保持され、
   前記走査線曲がり調整手段は、該光学素子に前記圧力がかけられて撓んだ状態から該光学素子を該圧力による撓み方向と反対側に撓ませていくことで曲がり調整を行い、
   前記走査線傾き量を調整するアクチュエータ手段の駆動量（Ｙ[μm]）は、走査線曲がり量（Ｘ[μm]）、略中央部に備えられた前記走査線曲がり調整手段から、前記傾き調整手段までの距離（Ｌ₁）、略中央部に備えられた前記走査線曲がり調整手段から、前記傾き調整手段の逆端部までの距離（Ｌ₂）を用いると、
   Ｙ＝（Ｌ₁+Ｌ₂）・Ｘ／Ｌ₁
   で調整し、
   走査線傾き調整手段は、前記走査線曲がり調整の後で、該走査線曲がり調整により変化したブラケットの傾きを前記駆動量Ｙだけ調整することを特徴とする光走査装置。
2. 前記光学ハウジングは、Ｎ個の光路を備えた光学ハウジングであり、それぞれの光路内に、請求項１に記載する前記走査線曲がり調整手段および前記傾き調整手段を（Ｎ個または、（Ｎ−１）個）備えたことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
3. 請求項１または２記載の光走査装置を有し、
   １ドラム機、または、タンデムカラー機であることを特徴とする画像形成装置。

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