JP4951242B2 - 光学走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学素子が設置され被走査対象を光学的に走査し、かつ前記光学素子の走査線曲りや傾きを調整する走査線調整装置を搭載した光学走査装置及び画像形成装置に関するものである。

レーザビームプリンタ，デジタル複写機，レーザファクシミリ装置などにおける画像形成装置では、一般的に光源からの光ビームを偏向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偏向された光ビームを感光体面上に結像して走査するための走査レンズなどの光学素子とを備え、さらに、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，装置本体内での他の部材を熱源とする熱変形，感光体の取り付け時のねじれなどによって、レーザ走査線に曲り／傾きが発生するといった問題がある。この走査線曲り／傾きが発生することによって、特にカラー画像形成装置では、３本ないし４本の走査線が重ならないために、色ずれ発生の原因となる。

このような課題を解決するために、特許文献１には、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し、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、走査線傾曲りを調整することが記載されている。

また、特許文献２には、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ことが記載されている。

また、特許文献３には、各レーザに対応するそれぞれの長尺レンズに走査線曲り／傾き調整機構を備え、それぞれの調整が独立に行えるようにした構成が記載されている。
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、特許文献１に記載された従来技術では、走査線曲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り量が調整できたとしても、走査線傾きを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に記載された従来技術では、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く、また、走査線曲り／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ため）。

また、特許文献３に記載された従来技術では、長尺レンズに、走査線曲り／傾き調整機構を備えることにより、それぞれの調整が独立に行えるが、調整機構が大掛かりになり、光学ハウジング内での配置が困難であるとともに、コスト高になってしまう。

本発明は、光学素子の走査線曲りあるいは傾きの調整が簡素化された構成で容易に行うことができ、かつ安価な構成の走査線調整装置を搭載した光学走査装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、長尺レンズが光学ハウジング内に設置され、被走査対象を光学的に走査し、かつ前記長尺レンズの走査線曲り及び走査線傾きを調整する走査線調整装置を搭載した光学走査装置において、走査線調整装置は、長尺レンズと、前記長尺レンズを保持し、前記長尺レンズの走査線曲り及び走査線傾きを調整するためのブラケットと、前記長尺レンズを前記ブラケットに対して保持させる保持板バネと、前記長尺レンズの中央部を押圧する調整用ネジを有する走査線曲り調整部と、駆動モータと、前記駆動モータの回転を受けて前記ブラケットを上下方向に駆動するアジャスタとを有する走査線傾き調整部と、長尺レンズを、前記ブラケットを介して前記光学ハウジングに対して押圧して固定する固定板バネとを備え、前記走査線調整装置は、前記長尺レンズの中央部に配置された位置決め部を中心として、前記長尺レンズの取付け角度を傾けることにより走査線傾きを調整し、前記長尺レンズは、前記保持板バネによって、あらかじめ走査線が上に凸になるように、撓んだ状態で前記ブラケットに取付けられており、前記調整用ネジの突出量を調整することにより、前記長尺レンズを変形させることによって、走査線の湾曲量を調整し、前記保持板バネのうち、前記長尺レンズの両端部を前記ブラケットに保持させる両端保持板バネは、前記光学ハウジングの固定面に固定され、前記長尺レンズの両端を光軸方向に押圧することにより、前記長尺レンズの配置位置が前記長尺レンズの光軸方向にずれてしまうことを防止し、前記長尺レンズは、前記長尺レンズの両端部のそれぞれから光軸方向にリブ形状に突設して形成され、前記両端保持板バネと接触して光軸方向に押圧されて、前記光学ハウジングに対して光軸方向に保持される被押圧部を備え、前記被押圧部は、前記両端保持板バネと接触する面を曲面で形成したことを特徴とし、この構成によって、長尺レンズの両端保持板バネによる被押圧部が曲面になっていることにより、押圧部位における摩擦が小さくなるため、長尺レンズに余分な圧力が加わらず、長尺レンズの光学面へのストレスを低減することができ、走査線調整に伴う光学特性の影響が少なくなると共に、円滑な調整動作を得ることができ、調整精度が向上する。しかも、長尺レンズの被押圧部をリブ形状にしたことによって、被押圧部にヒケの発生などがなくなり、両端保持板バネが一定の圧力を長尺レンズに加えることができる。これにより、調整精度の劣化を回避することができる。さらに、従来に比してより安価に、走査精度の良い光学走査装置を供給することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の光学走査装置において、両端保持板バネの押圧部の幅を、長尺レンズの被押圧部の幅より大きくしたことを特徴とし、この構成によって、押圧部の幅が被押圧部より大きいため、押圧部のバリなどの微小な突起形状が被押圧部に接触せず、これにより、走査線調整時の調整動作が円滑になり、調整精度の劣化を回避することができる。

請求項３に記載の発明は、長尺レンズが設置され画像担持体を光学的に走査することにより画像形成を行い、かつ前記長尺レンズの走査線曲りあるいは傾きを調整する走査線調整装置を搭載した画像形成装置において、前記走査線調整装置として請求項１又は２記載の走査線調整装置を搭載したことを特徴とし、この構成によって、従来に比してより安価に、画像品質に優れた画像形成装置を供給することができる。

本発明に係る走査線調整装置によれば、光学走査装置の装置本体に両端保持バネにより押圧されて、保持される長尺レンズの被押圧部を曲面にしたことによって、長尺レンズにおける被押圧部での摩擦が小さくなるため、長尺レンズに余分な圧力が加わらず、長尺レンズの光学面へのストレスを低減することができ、走査線調整に伴う光学特性の影響が少なくなり、光学素子の走査線曲りや傾きの調整が簡素化された構成で円滑に行うことができ、調整精度が向上する。

また、本発明に係る走査線調整装置を搭載することによって、従来に比してより安価で、走査精度がよく、画像品質に優れた光学走査装置あるいは画像形成装置が実現する。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る光学走査装置の実施形態であるデジタルカラー書込み処理システムの概略構成を示す断面図である。

図１において、１ａ，１ｂは、正多角形の側面に反射ミラーを有し、かつ高速回転によってレーザ光を偏向させるポリゴンミラー、２ａ，２ｂはポリゴンミラー１ａ，１ｂを駆動するポリゴンモータの防音機能を有する防音ガラス、３ａ，３ｂはポリゴンミラー１ａ，１ｂによりビーム走査の等角度運動を等速直線運動へと変換するｆθレンズ、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄはレーザ光Ｌを偏向させるミラー、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄはポリゴンミラー１ａ，１ｂの面倒れを補正する長尺レンズ、８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは本システムの装置本体である光学ハウジング１３内への塵埃などの落下を防止する防塵ガラスであって、９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄは前記レーザ光Ｌの走査により各色（イエロー，シアン，マゼンタ，ブラック）のトナー像を形成する感光体である。

前記各光学素子が配置される光学ハウジング１３は、壁面１３ａおよび光学素子配置面１３ｂと、ポリゴンミラー１ａ，１ｂの設置部分を被覆する蓋１０と、上下開口部を密閉するための上段蓋１１および下段蓋１２とにより構成されている。なお、感光体９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄに対するそれぞれのレーザ光Ｌにおける光軸の光路を１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄとして示している。

図２は本発明に係る光学走査装置の実施形態であるデジタルカラー書込み処理システムの概略構成を示す断面図である。

１５は記録紙が収納される給紙トレイ、１６は感光体９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄに対向設置された中間転写ベルト、１７は中間転写ベルト１６に形成されたトナー顕像を記録紙に転写する転写部、１８は転写後の記録紙に対して加熱加圧処理を行う定着部、１９は定着後の記録紙を装置外部へ排出する排紙ローラである。なお、矢印Ａは中間転写ベルト１６の駆動方向を示す。

図３は本発明に係る走査線調整装置の実施形態である走査線曲り／傾き調整機構の構成を正面側から示す斜視図、図４は図３の走査線曲り／傾き調整機構の構成を背面側から示す斜視図、図５は本実施形態の走査線曲り／傾き調整機構の概略構成を示す正面図、図６は図５の走査線曲り／傾き調整機構の側面図である。

図３〜図６において、本実施形態の走査線曲り／傾き調整機構は、前記ポリゴンミラー１ａ，１ｂの面倒れを補正する長尺レンズ５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）と、走査線曲り／傾き調整するためのブラケット２１と、長尺レンズ５とブラケット２１の保持／調整のための弾性押圧部材である板バネ２２，２３，２４と、図示しない調整用ネジなどからなる走査線曲り調整部２５と、走査線傾き調整部を構成する駆動モータ２６，駆動モータホルダ２７，アジャスタ２８と、板バネ２３，２４における光学ハウジング１３への固定面２９，３０と、長尺レンズ５を固定する弾性押圧部材である板バネ３１，３２とからなる。

なお、図５において、３３，３４は、板バネ３１，３２と該板バネ３１，３２により押圧されるブラケット２１の上面との間に介在された潤滑部材である。

本走査線曲り／傾き調整機構において、走査線傾き調整は、駆動モータ２６の回転をアジャスタ２８が受け、ブラケット２１を上下方向に駆動することによって、例えば、図７に示すように、長尺レンズ５の位置決め部５−ａを中心として、長尺レンズ５の取付け角度を傾けることにより調整することができる。

走査線傾き調整において、駆動量がαとなるように動作させた場合、図８（ａ）に示すように、調整前の走査線Ａが傾いてＡ’に示すようになり、紙上での走査線の傾き量と、基準となる色からの傾き量（色ずれ量）とを共に調整することができる。

また、走査線曲り調整は、板バネ２２，２３，２４によって、あらかじめ長尺レンズ５が、図９（ａ）に示すように走査線Ａが上に凸になるように、撓んだ状態で取付けられており、走査線曲り調整部２５の調整用ネジなどの突出量を調整することにより、長尺レンズ５を変形させることによって、図９（ｂ）に示すように、走査線Ａの湾曲量を自在に調整することができる（Ａ’が調整後の走査線）。

板バネ２３，２４は、工場内もしくは市場などにおける装置移動時の振動によって、長尺レンズ５の配置位置がＸ軸方向（長尺レンズ５の短手方向）にずれてしまうことを防止するために設けられている（座標軸については図３参照）。

ところが、前記のように本走査線曲り／傾き調整機構における走査線傾き調整動作は、長尺レンズ５をＸ軸中心（本例では位置決め部５−ａ）で回転動作させることによって行う。このとき、板バネ２３，２４と長尺レンズ５の被押圧部（弾接部）５−ｂ，５−ｃとの間に摩擦抵抗が発生し、走査線傾き調整部のアジャスタ２８を駆動量αを目標として動作させても、長尺レンズ５における走査線傾き調整部の反対側（被押圧部５−ｃ側）まで駆動力が伝達されず、結果として、目標の調整量の半分程になってしまうことがある（図８（ｂ）参照）。

また、本走査線曲り／傾き調整機構における走査線曲り調整動作は、ブラケット２１と、長尺レンズ５と板バネ２２，２３，２４により行われ、初期調整後、長尺レンズ５の撓み形状に影響を与えないまま、傾き調整が可能であることが特徴である。しかし、板バネ２３，２４のバネ圧が大きい場合、傾き調整の際、長尺レンズ５に板バネ２２，２３，２４以外の外力が加わり、傾き調整時に長尺レンズの撓み形状へ影響を及ぼしてしまう不具合が生じる。

前記不具合の対策のために、板バネ２３，２４のバネ圧はできるだけ弱くさせたい。しかし、弱過ぎると、振動時に長尺レンズ５がＸ軸方向へずれた場合、正位置に戻すことができない。そのため、本実施形態では、図１０（ａ）の平面図、図１０（ｂ）の側面図に示すように、長尺レンズ５における板バネ２３，２４による被押圧部５−ｂ，５−ｃを曲面で形成し、長尺レンズ５と板バネ２３，２４との摩擦力を低減するようにしている。

本走査線曲り／傾き調整機構において、長尺レンズ５のＸＺ平面への位置決め部５−ａを、長尺レンズ５の中央部におけるＸ軸上に備え、走査線調整時には、光学素子である長尺レンズ５を位置決め部５−ａを中心に回転させる。本実施形態において、図１１に示すように、凸状に形成した位置決め部５−ａにおける光学ハウジング１３の受け部１３ａとの接触面を曲面にすることにより、長尺レンズ５に余分な圧力が加わらないようにしている。これにより、長尺レンズ５のレンズ面へのストレスを低減させ、走査線調整に伴う光学特性の影響を少なくすることができる。また、円滑な調整動作を得ることができ、調整精度が向上する。

また、本走査線曲り／傾き調整機構において、図１２（ａ）に示すように、ＹＺ平面への位置決めをする板バネ２３，２４に突起形状２３ａ，２４ａを形成することによって、図１２（ｂ）に示すように、振動などを原因とする長尺レンズ５あるいは走査線調整機構全体のＸ軸方向への変位を、突起形状２３ａ，２４ａが長尺レンズ５の被押圧部５−ｂ，５−ｃに当接することで止めることができるため、最小限（長尺レンズ５と突起形状２３ａ，２４ａ間の距離）の変位に抑えることができる。

これによって、板バネ２３，２４に必要な押圧力は、最小変位分を正立位置に戻す力で十分となり、長尺レンズ５のレンズ面へのストレスを低減することができる。また、過剰な圧力がＹＺ平面に加わらないため、調整動作時に走査線調整機構とＹＺ平面間の摩擦力を低減することができ、円滑な調整動作を得ることができるため、調整精度が向上する。

ここで、前記突起形状２３ａ，２４ａがない場合には、図１２（ｃ）に示すように、Ｘ軸方向への長尺レンズ５の変位量は、図１２（ａ）に示す状態に比べ大きくなる。すると、図１２（ｄ）に示すように、最大変位状態では板バネ２３，２４の変形量が大きくなり、板バネ２３，２４が、前述のように必要最小限の弾発／押圧力を有する弾性係数のもので作られている場合、板バネ２３，２４の変形が塑性変形領域に達する可能性があり、結果として、長尺レンズ５を正立位置まで戻すことが困難になってしまう。

また、本走査線曲り／傾き調整機構において、図１０に示すように、板バネ２３，２４の幅を、長尺レンズ５の被押圧部５−ｂ，５−ｃの幅より大きくすることによって、板バネ２３，２４のバリなどの微小な突起形状が、被押圧部５−ｂ，５−ｃに接触しないようにすることができる。これによって、走査線調整時の調整動作が円滑になり、調整精度の劣化を回避することができる。

さらに、本走査線曲り／傾き調整機構において、図１０に示すように、長尺レンズ５の被押圧部５−ｂ，５−ｃをリブ形状にしている。このように、リブ形状にすることによって、被押圧部５−ｂ，５−ｃにヒケなどがなくなり、板バネ２３，２４が一定の圧力を長尺レンズ５に対して加えることができる。これによって、調整精度の劣化を回避することができる。

このように、走査線曲り／傾き調整機構に係る本実施形態によれば、光学素子である長尺レンズ５の被押圧部５−ｂ，５−ｃが曲面になっていることにより、押圧部材である板バネ２３，２４による押圧部位における摩擦が小さくなるため、長尺レンズ５に余分な圧力が加わらず、長尺レンズ５の光学面（レンズ面）へのストレスを低減することができ、走査線調整に伴う光学特性の影響が少なくなると共に、円滑な調整動作を得ることができ、調整精度が向上する。

また、図１に示すデジタルカラー書込み処理システムを例にする光学走査装置、および図１のデジタルカラー書込み処理システムを搭載した図２のデジタルカラープリンタを例にする画像形成装置において、前記走査線調整装置の実施形態である走査線曲り／傾き調整機構を搭載することにより、従来に比して安価で、より高精度の光走査が行え、さらに画像品質の高い画像形成が行えるようになる。

本発明は、光学素子の走査線曲りあるいは傾きの調整が簡素化された構成で容易に行うことができ、かつ安価な構成の走査線調整装置として有効であり、特にカラー記録可能な電子写真システムのプリンタ，複写機，ファクシミリ装置などの記録装置に有用である。

本発明に係る光学走査装置の実施形態であるデジタルカラー書込み処理システムの概略構成を示す断面図 本発明に係る光学走査装置の実施形態であるデジタルカラー書込み処理システムの概略構成を示す断面図 本発明に係る走査線調整装置の実施形態である走査線曲り／傾き調整機構の構成を正面側から示す斜視図 図３の走査線曲り／傾き調整機構の構成を背面側から示す斜視図 本実施形態の走査線曲り／傾き調整機構の概略構成を示す正面図 図５の走査線曲り／傾き調整機構の側面図 図５の走査線曲り／傾き調整機構の調整動作を示す側面図 （ａ），（ｂ）は本実施形態における走査線傾き調整の説明図 （ａ），（ｂ）は本実施形態における走査線曲り調整の説明図 （ａ）は本実施形態における板バネと長尺レンズの被押圧部を示す平面図、（ｂ）は板バネと長尺レンズの被押圧部を示す側面図 本実施形態における長尺レンズの位置決め部における光学ハウジングの受け部を示す正面図 （ａ），（ｂ）は本実施形態における板バネに突起形状を形成した場合の説明図、（ｃ），（ｄ）は比較例としての突起形状のない板バネを用いた場合の説明図

符号の説明

１ａ，１ｂ ポリゴンミラー
５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 長尺レンズ
５−ａ 長尺レンズの位置決め部
５−ｂ，５−ｃ 長尺レンズの被押圧部
１３ 光学ハウジング
２１ ブラケット
２２，２３，２４ 板バネ
２３ａ，２４ａ 板バネの突起形状
２５ 走査線曲り調整部
２６ 駆動モータ
２８ アジャスタ
３１，３２ 板バネ
Ａ，Ａ’ 走査線

Claims (3)

1. 長尺レンズが光学ハウジング内に設置され、被走査対象を光学的に走査し、かつ前記長尺レンズの走査線曲り及び走査線傾きを調整する走査線調整装置を搭載した光学走査装置において、
   走査線調整装置は、
   長尺レンズと、
   前記長尺レンズを保持し、前記長尺レンズの走査線曲り及び走査線傾きを調整するためのブラケットと、
   前記長尺レンズを前記ブラケットに対して保持させる保持板バネと、
   前記長尺レンズの中央部を押圧する調整用ネジを有する走査線曲り調整部と、
   駆動モータと、前記駆動モータの回転を受けて前記ブラケットを上下方向に駆動するアジャスタとを有する走査線傾き調整部と、
   長尺レンズを、前記ブラケットを介して前記光学ハウジングに対して押圧して固定する固定板バネと
   を備え、
   前記走査線調整装置は、前記長尺レンズの中央部に配置された位置決め部を中心として、前記長尺レンズの取付け角度を傾けることにより走査線傾きを調整し、
   前記長尺レンズは、前記保持板バネによって、あらかじめ走査線が上に凸になるように、撓んだ状態で前記ブラケットに取付けられており、前記調整用ネジの突出量を調整することにより、前記長尺レンズを変形させることによって、走査線の湾曲量を調整し、
   前記保持板バネのうち、前記長尺レンズの両端部を前記ブラケットに保持させる両端保持板バネは、前記光学ハウジングの固定面に固定され、前記長尺レンズの両端を光軸方向に押圧することにより、前記長尺レンズの配置位置が前記長尺レンズの光軸方向にずれてしまうことを防止し、
   前記長尺レンズは、前記長尺レンズの両端部のそれぞれから光軸方向にリブ形状に突設して形成され、前記両端保持板バネと接触して光軸方向に押圧されて、前記光学ハウジングに対して光軸方向に保持される被押圧部を備え、
   前記被押圧部は、前記両端保持板バネと接触する面を曲面で形成したことを特徴とする光学走査装置。
2. 前記両端保持板バネの押圧部の幅を、前記長尺レンズの被押圧部の幅より大きくしたことを特徴とする請求項１記載の光学走査装置。
3. 長尺レンズが設置され画像担持体を光学的に走査することにより画像形成を行い、かつ前記長尺レンズの走査線曲りあるいは傾きを調整する走査線調整装置を搭載した画像形成装置において、前記走査線調整装置として請求項１又は２記載の走査線調整装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。

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