JP5284226B2 - 光走査装置およびそれを備える画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に備えられる光走査装置に関する。

従来の電子写真方式の画像形成装置は、光源と偏向走査手段であるところのポリゴンミラーを有する光走査装置が出射するレーザ光によって像担持体である感光体ドラムを走査し、感光体ドラム上に静電潜像を形成する。その静電潜像をトナーによって現像し、そのトナー像を記録媒体に転写、定着することによって記録媒体上に画像を形成する。

このような画像形成装置では、光走査装置に備えられる光学素子の取付誤差や製造精度、光学素子を収容する筐体のねじれ、ポリゴンミラーを駆動する駆動モータの発熱による熱変形、本体内での別ユニットを熱源とする熱変形、感光体ドラムの取り付け時のねじれによってレーザ光の照射位置にずれが発生する。それによって、感光体ドラム上を走査するレーザ光の走査線が理想の走査線に対して曲がり、傾きを持ってしまい、画質を低下させる要因となっている。

特に、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各色に対応する４個の感光体ドラムそれぞれに走査線を形成するカラー画像形成装置では、それぞれの色に対応する走査線の傾き、曲がりが画像の質に大きな影響を与える。即ち、各色の走査線はその曲がりや傾きの度合い、方向がそれぞれ異なる。このような走査線の曲がり、傾きが存在すると重なるべき走査線同士が重ならなくなるため、色ずれが生じ画像の質が低下する。

このような問題を解決するために、レーザ光を副走査方向に屈折させるパワーを持った光学素子（以下、レンズ）をレンズの光軸に平行な回転軸を中心として回転させることで色ずれ要因のひとつとなる走査線の傾きを調整する技術がある（例えば、特許文献１）。

特開２００６−３０７０５号公報

しかしながら、上記の様にレンズをその光軸に平行な回転軸を中心として回動させて走査線の傾きを調整しようとした場合、設置されているレンズは、その幾何公差や取付誤差、光走査装置の筐体の幾何公差やねじれが存在するため、所定の位置にレーザ光が入射しているとは限らない。レンズに対するレーザ光の入射位置が適切でないまま上記の傾き補正を行うと、感光体ドラム上に結像するレーザ光のスポットの形状がレーザ光の走査位置によって均一にならなくなるおそれがある。

図１１は、非球面レンズからなるレンズにおけるレーザ光の通過位置とレンズ母線とのずれ量（横軸）に対するスポット径分布（縦軸）を示す図である。ここで、スポット径はピーク光量に対する光量レベルが１／ｅ^２（ｅは自然対数の底）の領域のうち主走査方向と副走査方向それぞれの最大サイズを指すものとする。即ち、レーザ光の強度を示すガウス分布においてレーザ光のピーク光量に対して光量が１／ｅ^２となる部分（ピーク光量の約１４％の光量）の断面の径をスポット径とする。

図１１からスポット径はレーザ光の入射位置のレンズ母線からのずれ量が大きくなるに従い、主走査方向・副走査方向ともに飛躍的に肥大していることがわかる。また、ズレ量が大きくなるにつれてスポット形状がいびつになるスポットの変形やスポットが回転するなど、スポット形状が崩れることが知られている。

レーザ光がレンズの母線からずれた位置に入射する状態において、レンズを回動させて走査線の傾き補正を行うと、主走査方向の位置によっては上記のズレ量が大きくなる場合がある。そのため、主走査方向の位置によっては、前述したスポット形状の崩れやスポット径の肥大が促進されるおそれがある。

上記弊害が発生することにより、感光体ドラムを露光する際の潜像のプロファイルが所定のプロファイルとならず、濃度均一性、文字再現性の低下、およびガサツキなどの画質低下の要因となる。

本発明では上記の課題に鑑みてなされたものであり、レーザ光がレンズに入射する際の入射位置を補正し、その後に行われる走査線の傾き補正におおけるスポットの変形、回転、またはスポット径の肥大化を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の光走査装置は、レーザ光を出射する光源と、前記光源から出射されたレーザ光が感光体を走査するように前記レーザ光を偏向する偏向手段と、前記偏向されたレーザ光を前記感光体に導くレンズと、前記レンズを保持する第１ユニットと、前記第１ユニットに連結される第２ユニットであって、当該第２ユニットに対して前記第１ユニットが可動となるように前記レンズの長手方向における前記レンズの一端側において前記第１ユニットが連結された第２ユニットと、前記第１ユニットと前記第２ユニットとを収容し、前記第２ユニットが固定された光学箱と、前記レンズの光軸方向と前記レンズの長手方向とに直交する方向において前記光学箱に対する前記第２ユニットの固定位置を任意に位置に調整可能であり、前記レンズの光軸方向及び前記レンズの長手方向における前記光学箱に対する前記第２のユニットの位置を決める位置決め機構と、前記光学箱に取り付けられ、前記第１ユニットを移動させる移動手段であって、前記レンズが前記レンズの光軸と平行な回転軸を中心に回動し、かつ前記レンズが前記レンズの長手方向に平行な回転軸を中心に回動するように、前記位置決め機構において前記レンズの光軸方向と前記レンズの長手方向とに直交する方向において前記光学箱に対する前記第２ユニットの固定位置を任意に位置に調整された前記第２ユニットに連結された前記第１ユニットを移動させる移動手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、レーザ光の入射位置が調整された状態のレンズを回動させて走査線の傾き補正、及び走査線の曲がりの補正を行うことができるので、感光体上におけるレーザ光のスポットの変形、回転、またはスポット径の肥大化を抑制することができる。

本実施例に係るカラー画像形成装置の要部概略図である。 図１に示すカラー画像形成装置に備えられる光走査装置を展開した概略図である。 中間転写ベルト上に転写されるトナー像のラインを示す図である。 走査線の傾き、走査線の曲がり、および左右の倍率のずれを補正する際のレンズの回動方向および移動方向を示す図である。 結像レンズの支持方法を示す図である。 各種調整を行う際の結像レンズの移動方向を示す図である。 Ｘ軸方向から結像レンズおよびレンズ支持部材を見たときの断面図である。 本実施例の画像形成装置においてオートレジストレーションを実行するためのブロック図である。 中間転写ベルト上に形成される所定のパターン画像を示す図である。 ＣＰＵが実行するオートレジストレーションのフローチャートである。 非球面レンズからなるレンズにおけるレーザ光の通過位置とレンズ母線とのずれ量（横軸）に対するスポット径分布（縦軸）を示す図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

図１は、本実施例に係る光走査装置を複数色のトナーを用いて画像形成するデジタルフルカラープリンター（カラー画像形成装置）に適用したときの要部概略図である。図２は、図１に示すデジタルフルカラー複写機における光走査装置を模式的に展開した概略図である。なお、カラー画像形成装置に備えられる光走査装置を例に本実施例を説明するが、本実施例の光走査装置は単色のトナー（例えば、ブラック）のみで画像形成する画像形成装置に用いられてもよい。

まず、図１を用いて本実施例のデジタルフルカラープリンターについて説明する。画像形成装置１００には色別に画像を形成する４つの画像形成部（画像形成手段）１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｂｋが配置されている。ここでのＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを表している。画像形成部１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｂｋはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを用いて画像形成を行う。

画像形成部１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｂｋには像担持体として感光体ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋが備えられている。感光体ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋの周りには、帯電装置１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃ、１０３ＢＫ、光走査装置１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｂｋ、現像装置１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ、１０５Ｂｋが設けられている。また、感光体ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋの周りには、ドラムクリーニング装置１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｂｋが配置されている。光走査装置１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｂｋは後述するレンズ保持部材、支持部材が設置される筐体２００Ｙ、２００Ｍ、２００Ｃ、２００Ｂｋを備える。

感光体ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋの下方には無端ベルト状の中間転写ベルト１０７が配置されている。中間転写ベルト１０７は、駆動ローラ１０８と従動ローラ１０９及び１１０とに張架され、画像形成中は図中の矢印方向に回転する。また、中間転写ベルト１０７（中間転写体）を介して、感光体ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋに対向する位置には一次転写装置１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ、１１１Ｂｋが設けられている。一次転写装置１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ、１１１Ｂｋは、感光体ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋ上のトナー像を中間転写ベルト１０７に転写させる。さらに、中間転写ベルト１０７の近傍にはベルト上に残留したトナーを清掃するクリーニング装置１１２、各色のトナー像のずれ量を検知するための所定の画像パターンを読み取るためのセンサ１１３（検出手段）が設けられている。

また、本実施形態の画像形成装置１００は、中間転写ベルト１０７上のトナー像を記録媒体Ｓに転写するための２次転写装置１１４、記録媒体Ｓ上のトナー像を定着するための定着装置１１５を備える。

ここでかかる構成を有する画像形成装置１００の画像形成プロセスを説明する。各画像形成部における画像形成プロセスは同一であるため、画像形成部における画像形成プロセスは、画像形成部１０１Ｙを用いて説明し、画像形成部１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｂｋにおける画像形成プロセスについては説明を省略する。

まず画像形成部１０１Ｙの帯電装置により感光体ドラム１０２Ｙを帯電する。画像データに基づいて後述する光源から出射されるレーザ光は、後述するポリゴンミラーによって偏向走査され、帯電された感光体ドラム１０２Ｙ（像担持体上）を走査する。これによって、感光体ドラム１０２Ｙ上の露光部分には主走査方向（感光体ドラム１０２Ｙの回転軸方向）に静電潜像が形成される。また、露光中、感光体ドラム１０２Ｙは回転しているため、レーザ光の走査が繰り返されることにより感光体ドラム１０２Ｙの副走査方向（感光体ドラム１０２の回転方向）にも静電潜像が形成される。その後、該静電潜像は現像装置１０５Ｙによってイエローのトナー像として現像される。

各画像形成部の感光体ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋ上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像はそれぞれ、一次転写装置１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ、１１１Ｂｋによって中間転写ベルト１０７に転写される。これによって中間転写ベルト１０７上で各色のトナー像が重ね合わされる。

中間転写ベルト１０７に４色のトナー像の転写が終了すると、中間転写ベルト１０７上の４色トナー像は２次転写装置１１４にて、手差し給送カセット１１６または給紙カセット１１７から２次転写位置に搬送されてきた記録媒体Ｓ上に再び転写（２次転写）される。この記録媒体Ｓは、手差し給送カセット（マルチ・パーパス・トレイ）１１７内の給送ローラ及び搬送ローラ、レジストローラにより中間転写ベルト１０７上のトナー像の移動タイミングに合わせるように搬送される。そして、２次転写が終了した記録媒体Ｓ上のトナー像は定着装置１１５で加熱定着され、排紙部１１８に排紙され、記録媒体Ｓ上にフルカラー画像が得られる。

なお、転写が終了したそれぞれの感光体ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋは、ドラムクリーニング装置１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｂｋによって残留トナーを除去され、引き続き行われる画像形成に備えられる。

中間転写ベルト１０７の近傍には、各画像形成部１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｂｋで形成されるトナー像の中間転写ベルト１０７上におけるずれ量を検知するために形成される色ズレ検知用の所定のパターン画像を検出するためのセンサ１１３（検知手段）が備えられている。センサ１１３は、図１において中間転写ベルト１０７の（画像搬送方向（移動方向）に略垂直な方向で）奥側、中央、手前側の３ヵ所に同構成の３つ配置されている。画像形成装置１００に備えられるＣＰＵは、このパターン画像をセンサ１１３に検知させ、各画像形成部１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｂｋで形成される画像の中間転写ベルト１０７上におけるずれ量を検出し、そのずれ量が補正されるようにレーザ光の出射タイミングを制御する。

次に、図２を用いて光走査装置１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｂｋについて説明する。なお、各光走査装置の構成は同一であるので、色を示す添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋを省略する。図２は、図１の光走査装置１０４の筐体内部に収容された部材と光走査装置１０４に対応する感光体ドラム１０２を模式的に平面状に展開して表した斜視図である。

光走査装置１０４には、その筐体２００にレーザ光を出射する光源２０１が設けられている。図２では、筐体２００の一部分のみが図示されているが、筐体２００は、図１に示される光走査装置１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｂｋの外枠に相当し、内部には、光源２０１、以下で説明するポリゴンミラー２０３、各種レンズが収容される。光源２０１には、レーザ光を平行光に変換させるコリメータレンズ、開口絞りが内蔵されている。光源２０１から出射されたレーザ光は、その光路上に配置された副走査方向に所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズ２０２を通過し、ポリゴンミラー２０３によって偏向走査される。ポリゴンミラー２０３によって偏向走査されたレーザ光は、トーリックレンズ２０４、結像レンズ２０５によって感光体ドラム１０２上に導かれる。結像レンズ２０５は、感光体ドラム上でのレーザ光の走査方向のスポット径を一様にする目的で設けられている。なお、図２では説明を簡易にするためにポリゴンミラー２０３によって偏向走査されたレーザ光を感光体ドラム１０２に向けて反射させる反射ミラーの説明を省略する。

続いて、上記の画像のずれの種類について説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は、中間転写ベルト１０７上に転写されるイエローのラインｙ１〜３とマゼンタのラインｍ１〜ｍ３とのずれについて説明するための図である。図３（ｄ）〜（ｅ）は、直線のイエローのラインｙ４、ｙ５に対して、それに重なるべきマゼンタのラインｍ４、ｍ５が傾き、曲がりを有している場合の図である。図３（ｆ）は、イエローのラインｙ６とマゼンタのラインｍ６の左右の倍率が異なる場合を示す図である。

図３中の矢印は中間転写ベルト１０７上の画像の搬送方向であり、上記副走査方向に対応する。中間転写ベルト１０７の面内においてこの搬送方向に垂直な方向が、感光体ドラム上で走査線が形成される方向（主走査方向）に対応する。なお、ここでは、イエローを基準にしてイエローのラインと他の色のラインとのずれの種類を説明するが、基準の色はどの色でも良い。

まず、副走査方向にラインのずれΔａ（図３（ａ）参照）が生じている場合、ラインｙ１とラインｍ１とが重なるようにレーザ書き込みタイミングを必要量だけ変化させる。例えば、図３（ａ）中では、副走査方向においてラインｙ１がラインｍ１よりも先行しているため、ラインｙ１にラインｍ１を重ねるためにラインｍ１の走査線を形成するタイミングを早める。反対に、副走査方向においてラインｍ１がラインｙ１よりも先行している場合にはラインｍ１の走査線を形成するタイミングを遅くする。

主走査方向においてラインｙ２とラインｍ２とにずれΔｂ（図３（ｂ）参照）が生じている場合、１走査内での露光開始タイミングを必要量だけ変化させることによってズレを補正する。例えば、図３（ｂ）中では、主走査方向においてラインｙ２がラインｍ２よりも先行しているため、ラインｙ２とラインｍ２とを重ねるために１走査内において光源２０１Ｍからレーザ光を出射するタイミングを早める。反対に、主走査方向においてラインｍ２がラインｙ２よりも先行している場合には１走査内において光源２０１Ｍからレーザ光を出射するタイミングを遅くする。

主走査方向においてラインの倍率ずれ（主走査方向の長さがｙ３≠ｍ３）（図３（ｃ）参照）が生じている場合、前述のＣＰＵは光源を発光させる発光パルス信号の周波数変調を行う。例えば、図３（ｃ）中では、ラインｙ３の主走査方向の長さよりもラインｍ３の主走査方向の長さのほうが短いため、ラインｙ３とラインｍ３との長さをそろえるためにラインｍ３の走査線を形成する際の１画素あたりの発光パルス幅を広げる。

以上の３つのずれに対しては光源２０１の発光タイミングや光源２０１からレーザ光を出射させるための画像データの周波数を変化させることで比較的容易に補正できる。しかし、走査線のずれの一種類であるところのラインの傾き（図３（ｄ）参照）及びラインの曲がり（湾曲）（図３（ｅ）参照）に関しては、上記と同様の画像信号を変化させることによる調整では制御が複雑化するため満足な補正を行えない。ラインの傾き、ラインの曲がりの補正は、レンズの配置角度を調整することによってなされる。本実施例では、ライン（以下、走査線とする）の傾き、走査線の曲がりについては、結像レンズ２０５を所定の軸を中心に回動自在な構成とし、その所定の軸を中心に結像レンズ２０５を回動させることによって補正する。また、走査線のずれの一種類であるところの画像の左右の倍率のずれである片倍率のずれ（図３（ｆ）参照）に関しても、光学レンズの配置調整にて簡単に補正することができるため、このずれ量の補正も光学レンズの配置位置調整によって行う。なお、図３（ｆ）に示す２つのラインｙ６とｍ６とは本来重なっているラインであるが、ラインｙ６とラインｍ６との左右の倍率のずれを簡易に説明するために図面ではラインｙ６とラインｍ６とを副走査方向にずらしている表記している。

図４に走査線の傾き、走査線の曲がり、および左右の倍率のずれを補正する方法について説明する。図４は、走査線の傾き、走査線の曲がり、および左右の倍率のずれを補正する際のレンズの回動方向および移動方向を示す図である。まず、走査線傾きの補正方法について図４（ａ）を用いて説明する。結像レンズ２０５を結像レンズ２０５の長手方向におけるある一方の端部において結像レンズ２０５の光軸と平行な軸を回転軸として結像レンズ２０５をその光軸を法線とする面内において回動させる（図４（ａ）中の矢印方向）。このように結像レンズ２０５を回動させると、感光体ドラム上での走査線は、例えば実線から点線あるいは点線から実線にシフトする。従って、イエローのラインに対してマゼンタのラインが傾いている場合、マゼンタに対応する光走査装置の結像レンズ２０５Ｍを上記回転軸を中心に回動させる。これによって、マゼンタの走査線の傾きが補正され、イエローのラインとマゼンタのラインとが重なるようになる。また、イエローの走査線及びマゼンタの走査線が理想の走査線（所定の走査線）に対して傾いている場合、イエロー及びマゼンタに対応する光走査装置の結像レンズを上記回転軸を中心に回動させるようにしても良い。この場合、イエローの走査線及びマゼンタの走査線が理想の走査線に重なるように補正されるため、結果としてそれらを現像したラインが重なるようになる。

上記による結像レンズ２０５の回動量（回転角度）と走査線の傾き量とはほぼ比例した関係にあり、その関係は設計時に把握されている。従って、上述の所定の画像パターンを形成し、その検知結果から傾き量を算出し、その傾き量に基づいてずれを補正するのに必要な分だけ結像レンズ２０５をステッピングモータ等の回動装置またはサービスマンが手動で回動させることにより、走査線の傾きを調整することができる。

走査線曲がり調整は、次のように行う。図４（ｂ）に示す結像レンズ２０５の内部を通り結像レンズ２０５の長手方向に平行な軸を中心として矢印方向に回動させる。すると、走査線が理想の線分に近づくように補正される。この結像レンズ２０５の回動量と走査線の曲がり量とはほぼ比例した関係にあり、その関係は設計時に把握されている。従って、曲がりを補正するのに必要な分だけ結像レンズ２０５を回動させることにより、走査線の曲がりを調整することができる。

走査線の片倍率調整については、図４（ｃ）に示すように、結像レンズ２０５をレンズの長手方向である矢印方向に移動することにより、画像中心（走査線の中心）が主走査方向に移動する。この結像レンズ２０５の移動量と走査線の片倍率とはほぼ比例した関係にあり、その関係は設計時に把握されている。従って、片倍率を補正する必要分だけ結像レンズ２０５を移動させることにより、走査線の片倍率を調整することができる。なお、図４（ｃ）に示すように結像レンズ２０５を移動させることによって走査線の端部も移動することになるが、その際の走査線の端部の移動量は走査線の中心の移動量に比べて無視できるほど小さいものである。

以上の調整を行うことにより各色において走査線の傾き、曲がりが補正されるので各種色ずれを抑制することができる。しかしながら、レーザ光の光路に対する結像レンズ２０５の初期設置位置が適切でないまま上記の調整を行うと、感光体ドラム１０２上での結像するレーザ光のスポットの形状がレーザ光の走査位置毎に均一にならないおそれが生じる。これは、レーザ光がレンズを通過する際に、レーザ光が設計時に想定した位置よりも微妙にずれた光路でレンズを通過することに起因する。また、レーザ光が設計時に想定した位置と異なる位置を通過することによって、レーザ光の屈折方向が所望の方向にならず、レーザ光の光路が所望の光路にならないことも考えられ得る。この場合、レーザ光が感光体の所望の位置に結像しないことになる。上記のレーザ光のスポット径の肥大化や結像位置のずれは、図４（ｂ）に示す曲がり補正を行った場合も同様に生じるおそれがある。そのため、本実施例では、上記の傾き、曲がり等の調整を行う前にレーザ光の光路に対して結像レンズ２０５が適切な位置に配置されるように初期調整を行うことができる光走査装置となっており、以下その構成について説明する。なお、以下の構成は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの光走査装置に共通する構成であるため、符号の後の添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋを省略する。

図５（ａ）は、結像レンズ２０５を光走査装置の筐体２００に設置する前の様子を示す図である。図中のＸ軸方向は、レーザ光が走査される方向である。Ｙ軸方向は、結像レンズ２０５の光軸方向である。Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に直交する方向、即ち結像レンズ２０５の光軸Ｌの方向およびレーザ光が結像レンズ２０５を走査する方向に直交する方向である。なお、図５（ａ）に示す光走査装置の筐体２００は、図１に示す光走査装置１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋの筐体２００の形状に対応している。図５中のＹ軸方向は図１の鉛直方向に対応する。

図５（ａ）において、レーザ光は、Ｙ軸方向上側から結像レンズ２０５に入射し、Ｘ軸方向に結像レンズ２０５を走査する。図５（ａ）に示すように、結像レンズ２０５は、レンズ保持部材５０１に保持される。レンズ保持部材５０１には板バネ５０４ａ、５０４ｂが設けられており、その付勢力によって結像レンズ２０５はレンズ保持部材５０１に押圧されている。また、結像レンズ２０５およびレンズ保持部材５０１は、レンズ保持部材５０１と共にレンズ保持手段を構成するところの支持部材５０２を介して設置手段であるところの筐体２００に設置される。支持部材５０２は、後述するように結像レンズ２０５を保持するレンズ保持部材５０１の一端部を筐体２００に対して支持する。ここでの一端部とは、レンズ保持部材５０１の長手方向において上記板バネ５０４ａが設けられる側の端部を示す。そして、レンズ保持部材５０１は、その一端部を中心に支持部材５０２に対し回動可能な構成となっている。筐体２００には、駆動モータ５０３が取り付けられており、駆動モータ５０３には走査線の傾きを補正する傾き補正手段であるところの揺動カムが取り付けられている。また、レンズ保持部材５０１には、レンズ保持部材５０１の長手方向において上記の一端部とは反対側の他端部に図示しないカムフォロアが取り付けられており、上記揺動カムは、そのカムフォロアと嵌合してレンズ保持部材５０１を上記板バネ５０４ａが設けられる側の一端部を中心に結像レンズ２０５が図５（ａ）のＹ軸（結像レンズ２０５の光軸Ｌと平行な軸）方向を回転軸としてＸ−Ｚ平面（結像レンズ２０５の光軸Ｌと垂直な平面）内において回動するようにしている。ここでの他端部とは、レンズ保持部材５０１の長手方向において上記板バネ５０４ｂが設けられる側の端部を示す。なお、結像レンズ２０５、レンズ保持部材５０１、支持部材５０２、駆動モータ５０３は、図５（ａ）の点線の矢印に示すように筐体２００に嵌め込まれる。

結像レンズ２０５は、感光体ドラム上でのレーザ光の走査方向のスポット径を一様にする目的で設けられている。本実施例では、結像レンズ２０５として非球面の樹脂製レンズを用いる。結像レンズ２０５は、入射したレーザ光を結像させる性能を有するレンズ部と突起部とを有する。この突起部は、レンズ保持部材５０１にレンズを固定するために設けられており、上述の板バネ５０４ａ、５０４ｂが押圧されている。 図５（ｂ）は、筐体２００に設置された支持部材５０２周辺の拡大図である。図５（ｂ）に示すように、レンズ保持部材５０１の長手方向端部には、立曲げ部５０５が設けられており、その立曲げ部５０５には丸穴が形成されている。この丸穴には結像レンズ２０５の長手方向を軸に結像レンズ２０５を回動自在にするための回転軸５０６がその丸穴に貫通されている。 そして、回転軸５０６の一端部には、回転軸５０６が丸穴から抜けないようにするための抜け止め部５０６ａが設けられている。一方、回転軸５０６の他端部には走査線の左右の倍率のずれを補正する片倍率補正手段であるところのおねじが設けられている。前記回転軸５０６のおねじは、めねじが形成された支持部材５０２に螺合される。立曲げ部５０５とレンズ保持部材５０１との間には片倍率を調整するための調整用板バネ５０８が設けられている。調整用板バネ５０８は、コの字状になっており、その互いに対向する両辺の外側が立曲げ部５０６と筐体２００に当接して立曲げ部５０６と筐体２００を互いに押し広げるように付勢力を付与している。これにより調整用板バネ５０８は、その付勢力により立曲げ部５０５を抜け止め部５０６ａに当接させている。工場での組立時またはメンテナンス時に回転軸５０６が回転されることによってそのおねじが支持部材５０２のめねじに対して相対的に回転し、それによって抜け止め部５０６が図５（ｂ）中の矢印Ｂ方向（Ｘ軸方向）に移動する。すると、調整用板バネ５０８によって抜け止め部５０６に当接された立曲げ部も矢印Ｂ方向に移動するため、立曲げ部５０５と一体的に構成されたレンズ保持部材５０１は矢印Ｂ方向に移動する。これによって、結像レンズ２０５の位置を調整することで、図４（ｃ）で説明した感光体ドラム上での各色の走査線の左右の倍率のずれを補正することができる。

また、回転軸５０６が貫通する立曲げ部５０５の丸穴は、回転軸５０６に対して遊びを持った径で構成されており、これによって、立曲げ部５０５は、回転軸５０６に対して調整用板バネ５０８の付勢力に抗して揺動可能になっている。これによってレンズ保持部材５０１は、前述した駆動モータ５０３に取り付けられた揺動カムの移動で抜け止め部５０６ａと立曲げ部５０５との接点を支点として結像レンズ２０５の光軸を法線とする面内において回動可能な構成になっている。この支点は、駆動モータ５０３がレンズ保持部材５０１を回動する方向によってその位置を変える。抜け止め部５０６ａは、立曲げ部５０５に設けられた丸穴の円に沿って立曲げ部５０５に当接している。図５（ａ）において駆動モータ５０３を駆動することによってレンズ保持部材５０１の上記他端部を筐体２００から離れる方向に移動させる場合、上記支点は図５（ｂ）のＺ軸方向において最も手前側における抜け止め部５０６ａと立曲げ部５０５との接点が回動中心となる。一方、図５（ａ）において駆動モータ５０３を駆動することによってレンズ保持部材５０１の上記他端部を筐体２００側に移動させる場合、上記支点は図５（ｂ）のＺ軸方向において筐体２００に近い位置の抜け止め部５０６ａと立曲げ部５０５との接点となる。

以上のような構成によって、結像レンズ２０５の光軸に垂直な平面内でレンズ保持部材５０１が上記の接点を通る光軸Ｌに平行な軸の回りに回動自在な構成になっている。レンズ保持部材５０１には、結像レンズ２０５が保持されているため、レンズ保持部材５０１を回動させることによって、結像レンズ２０５も同時に上記の接点を通る光軸Ｌに平行な軸の回りに回動させることができる。なお、抜け止め部５０６ａの立曲げ部５０５に当接する部分の面には曲面が形成されている。上記支点を中心に結像レンズ２０５が回動される場合、回転軸５０６はこの曲面に沿って摺動されるため、曲面が形成されていない場合よりも回転軸５０６が丸穴の内面を移動し易い構成となっている。これによって、図４（ａ）で説明した感光体ドラム上での走査線の傾きを補正可能とすることができる。

さらに、結像レンズ２０５は、結像レンズ２０５の長手方向に平行な軸を中心に回動可能な構成になっている。図５（ｂ）に示すように、レンズ保持部材５０１には立曲げ部５０５の近傍に屈曲部５０９が設けられている。屈曲部５０９は、レンズ保持部材５０１の端部からレーザ光が入射する側に伸びるようにレンズ保持部材５０１と一体に形成されている。屈曲部５０９には丸穴が形成されている。屈曲部５０９と支持部材５０２との間にはリング状の圧縮バネ５１０（図５（ａ）参照）が設けられている。その屈曲部５０９の丸穴及び圧縮バネ５１０には走査線の曲がりを補正する曲がり補正手段であるところの曲がり調整ネジ５１１が通されており、曲がり調整ネジ５１１は支持部材５０２に螺合されている。この曲がり調整ネジ５１１を回すことにより、圧縮バネ５１０が弾性変形する。その際に生じる弾性力によって、屈曲部５０２は調整ネジ５１１に押圧される。このような構成によって、屈曲部５０９が矢印Ｃに示す方向に移動し、屈曲部５０９の移動に追従してレンズ保持部材５０１も移動する。このとき、レンズ保持部材５０１の立曲げ部５０５の丸穴には回転軸５０６が貫通しているので、曲がり調整ネジ５１１を回すことによって、レンズ保持部材５０１は回転軸５０６を軸としてＸ軸周りに回動自在な構成となっている。これによって、図４（ｂ）で説明した感光体ドラム上での走査線の曲がりを補正することができる。

次に、本実施例の特徴部分について説明する。筐体２００には調整部（嵌合部）としてのＵ字溝５０７（図５（ａ）参照）が設けられており、支持部材５０２にはこのＵ字溝５０７に嵌合される凸部が設けられている。支持部材５０２の凸部はＵ字溝５０７に沿って移動可能になっており、調整しろとしての機能を果たす。支持部材５０２をＵ字溝内で移動させることによって結像レンズ２０５の上記の抜け止め部５０６ａと立曲げ部５０５との接点および回転軸５０６を図５（ｂ）に示す矢印Ａ方向（＝Ｚ軸方向）に移動させることができる。また、Ｕ字溝５０７は、支持部材５０２がＹ軸方向に移動できないように移動を規制する役割を果たす。筐体２００に対する支持部材５０２の設置位置は、レーザ光が結像レンズ２０５の所定の位置に入射するように調整される。調整後、支持部材５０２はＵ字溝５０７内の適切な位置で接着固定される。

図６は、各種調整を行う際の結像レンズ２０５の移動方向を示している。まず、Ｕ字溝５０７に沿って支持部材５０２を移動させると、それに追従してレンズ保持部材５０１が移動する。これにより、レーザ光を結像レンズの適切な位置に入射させることができる。その適切な位置で支持部材５０２が固定されると、抜け止め部５０６ａと立曲げ部５０５との接点および回転軸５０６の位置決めがなされる。

上記の調整後、以下の調整を行う。支持部材５０２に形成されためねじに対しておねじを回転させることによって結像レンズ２０５を矢印Ｂ方向に移動させることができる。これによって、図４（ｃ）に示すように走査線の片倍率の調整を行うことができる。また、調整ネジ５１１を回転させ屈曲部５０９を矢印Ｃ方向に移動させることによって、結像レンズ２０５を回転軸５０６（Ｘ軸に平行な軸）を中心に回動させることができる（Ｃ’方向）。これによって、図４（ｂ）に示すように走査線の曲がりの調整を行うことができる。さらに、駆動モータ５０３を駆動し端部をＤ方向に移動させることによって、結像レンズ２０５を抜け止め部５０６ａと立曲げ部５０５との接点を支点として結像レンズ２０５の光軸を法線とする面内で回動させることができる（Ｄ’方向）。これによって、図４（ａ）に示すように走査線の傾きの調整を行うことができる。

次に、図７を用いてＵ字溝５０７に対する支持部材５０２設置位置の調整方法（初期調整）について説明する。図７は、図５のＸ軸方向から結像レンズ２０５およびレンズ支持部材５０２を見たときの断面図である。この初期調整は、工場出荷時などの調整時やサービスマンによるメンテナンス時に、ＣＣＤラインセンサ７０１を有するＣＣＤセンサ冶具７０２を用いて行われる。ＣＣＤラインセンサ７０１の複数のセンサ検知面はＺ軸方向に並べられている。図７に示すように、ＣＣＤセンサ冶具７０２を結像レンズ２０５の端面２０５ａに当接させ、ＣＣＤラインセンサ７０１にレーザ光を入射させる。このとき、ＣＣＤラインセンサ７０１は、結像レンズ２０５の長手方向において、上述した抜け止め部５０６ａと立曲げ部５０５との接点に近い側の結像レンズ２０５の端面２０５ａに当接させる。上述したレンズ保持部材５０１の他端部は揺動カムを介して駆動モータ５０３に接続されているため、初期調整時には他端部を移動させることはできない。そのため、ＣＣＤラインセンサ７０１をできる限り抜け止め部５０６ａと立曲げ部５０５との接点に近い側に設置し初期調整を行うことが望ましい。上述した通り抜け止め部５０６ａと立曲げ部５０５との接点の初期位置は図５（ａ）のＺ軸方向に調整可能である。そこで、ＣＣＤラインセンサ７０１を結像レンズ２０５の長手方向中央部または上述の他端部に配置するよりも、その接点に近い位置（上述の一端部側）に配置し、レーザ光の光路に応じて筐体２００に対する結像レンズ２０５の位置を調整する。これによって、レーザ光の光路に対する結像レンズ２０５の初期調整を高精度に行うことができる。

ＣＣＤセンサ冶具７０２は、結像レンズの長手方向において所定の位置に設置される。そして、ＣＣＤラインセンサ７０１の検知結果から結像レンズ２０５に対するレーザ光の通過位置を判定し、レーザ光が結像レンズ２０５の所定の位置に入射するように支持部材５０２をＵ字溝に沿ってスライドさせる。すると、結像レンズ２０５はレンズ保持部材５０１を伴ってＺ軸方向に移動する。このようにしてレーザ光の結像レンズ２０５への入射位置を調整した状態で、支持部材５０２は筐体２００に接着固定される。レンズの精度によっては、支持部材５０２がＵ字溝の置くまで押し込まれて固定される場合だけでなく、支持部材５０２がＵ字溝の置くまで押し込まれずに固定される場合も生じる。調整後、ＣＣＤセンサ冶具７０２は結像レンズ２０５から取り外される。接着には例えば、粘度の高いＵＶ接着剤を用いるとよい。本実施例では固定手段として接着剤を用いる例を説明したが、調整後にレンズ支持部材５０２を筐体２００にビスで固定しても良い。以上のようにして、筐体２００のＵ字溝の中において支持部材５０２を固定する位置をＣＣＤラインセンサ７０１の読取結果より判定し、に支持部材５０２を筐体２００に固定する。

次に、感光体ドラム上での走査線の傾きを自動で補正する自動画像位置ズレ補正機能（所謂、オートレジストレーション）について説明する。図８は、本実施例の画像形成装置１００においてオートレジストレーションを実行するためのブロック図である。ＣＰＵ８０１は、画像形成部１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｂｋに図９に示すような所定のパターン画像９０１Ｙ、９０１Ｍ、９０１Ｃ、９０１Ｂｋ、９０２Ｙ、９０２Ｍ、９０２Ｃ、９０２Ｂｋを中間転写ベルト１０７上（中間転写体上）に形成させる。また、ＣＰＵ８０１は、センサ１１３Ｒ、１１３Ｌに上記の所定のパターン画像を読み取らせる。メモリ８０３には、傾きを補正する際の駆動モータの駆動量が記憶されており、ＣＰＵ８０１はメモリ８０３から駆動量を読み出し、駆動モータ５０３Ｙ、５０３Ｍ、５０３Ｃ、５０３Ｂｋを算出する。

図９に示すように所定のパターン画像９０１Ｙ、９０１Ｍ、９０１Ｃ、９０１Ｂｋと９０２Ｙ、９０２Ｍ、９０２Ｃ、９０２Ｂｋとはそれぞれ対をなすようにセンサ１１３Ｒ、１１３Ｌの読取範囲内に形成される。ＣＰＵ８０１は、センサ１１３Ｒおよびセンサ１１３Ｌの読取タイミングの差から各色に対応する走査線の傾きを算出する。

図１０は、ＣＰＵ８０１が実行するオートレジストレーションのフローチャートである。オートレジストレーションは、画像形成装置の電源がＯＮになった直後、所定枚数画像形成された後の紙間などの所定のタイミングで開始される。まず、ＣＰＵ８０１は、画像形成部１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｂｋにパターン画像９０１Ｙ、９０１Ｍ、９０１Ｃ、９０１Ｂｋ、９０２Ｙ、９０２Ｍ、９０２Ｃ、９０２Ｂｋを形成させる（ステップＳ１００１）。次に、センサ１１３Ｒおよびセンサ１１３Ｌに上記の所定のパターン画像を読み取らせ（ステップＳ１００２）、読取結果から各色の走査線の傾き量を求める（ステップＳ１００３）。ＣＰＵ８０１は、走査線の傾き補正が必要か否かを判定し（ステップＳ１００４）、必要がなければオートレジストレーションを終了する。走査線の傾き補正が必要な場合、算出された傾き量から、補正値をメモリ８０３から読み出す（ステップＳ１００５）。そして、ＣＰＵ８０１は、読み出された補正値に基づいて駆動モータ５０３Ｙ、５０３Ｍ、５０３Ｃ、５０３Ｂｋを駆動する（ステップＳ１００６）。このようにオートレジストレーションを行うことによって、自動的に傾き補正を行うことができる。本実施例では、オートレジストレーションの例として傾き補正の方法について説明したが、この方法を曲がり補正に応用することも可能である。曲がり補正を行う場合、図９に設けられた左右のパターン画像に少なくとも一つのパターン画像を形成する。即ち、９０１Ｙと９０２Ｙとの間に少なくとも一つのパターン画像を形成する。そのパターン画像を検知するためのセンサを設けておき、ＣＰＵ８０１はセンサ１１３Ｒおよびセンサ１１３Ｌを含む３つ以上のセンサの検知結果から走査線の曲がり具合を判定する。そして、その走査線の曲がりを補正するために自動で結像レンズ２０５を回動させるようにする。その場合、調整ネジ５１１の部分にも駆動モータを取り付けられることになる。その駆動モータはＣＰＵ８０１によって駆動される。

なお、本実施例では、走査線の傾きを補正するために抜け止め部５０６ａと立曲げ部５０５との接点を支点としてレンズ保持部材５０１を回動させる構成について説明した。しかしながら、走査線の傾き補正をする際の回動中心は、抜け止め部５０６ａと立曲げ部５０５との接点に限られるものではない。例えば、結像レンズ２０５の光軸と平行な軸を結像レンズ２０５の端部に形成し、その軸を中心に光軸を法線とする平面内で結像レンズ２０５を回動させても良い。その際は、レンズ保持部材２０５から第２の立曲げ部を立設させ、第２の立曲げ部に設けた丸穴に結像レンズ２０５の光軸と平行な軸を貫通させる構成にすると良い。また、本実施例では、回動させるレンズとして結像レンズ２０５を例に説明した。しかしながら、本実施例に示すような初期設置位置の調整を行うレンズは、ポリゴンミラー２０３と感光体との間に配されるレンズであって、所定の回転軸を中心にレンズを回動させることによって走査線の傾き補正、曲がり補正を行うことができるレンズであれば結像レンズ２０５に限られるものではない。（例えば、シリンドリカルレンズ）
以上説明したように、走査線の傾き補正を行うために設けられた結像レンズ２０５の回転軸を移動調整可能にすることによって、結像レンズ２０５の適切な位置にレーザ光を入射させることができる。これにより、走査線の傾き補正、曲がり補正を行った場合でも、感光体ドラム上でのレーザ光のスポット形状の変化または感光体ドラム上でのレーザ光の結像位置が理想の結像位置からずれることを抑制することができる。

１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋ 感光体ドラム
１０７ 中間転写ベルト
１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｂｋ 光走査装置
２０３ ポリゴンミラー
２０５ 結像レンズ
５０１ レンズ保持部材
５０２ レンズ支持部材
５０５ 立曲げ部
５０６ 回転軸
５０６ａ 抜け止め部
５０７ Ｕ字溝

Claims (11)

1. レーザ光を出射する光源と、
   前記光源から出射されたレーザ光が感光体を走査するように前記レーザ光を偏向する偏向手段と、
   前記偏向されたレーザ光を前記感光体に導くレンズと、
   前記レンズを保持する第１ユニットと、
   前記第１ユニットに連結される第２ユニットであって、当該第２ユニットに対して前記第１ユニットが可動となるように前記レンズの長手方向における前記レンズの一端側において前記第１ユニットが連結された第２ユニットと、
   前記第１ユニットと前記第２ユニットとを収容し、前記第２ユニットが固定された光学箱と、
   前記レンズの光軸方向と前記レンズの長手方向とに直交する方向において前記光学箱に対する前記第２ユニットの固定位置を任意に位置に調整可能であり、前記レンズの光軸方向及び前記レンズの長手方向における前記光学箱に対する前記第２のユニットの位置を決める位置決め機構と、
   前記光学箱に取り付けられ、前記第１ユニットを移動させる移動手段であって、前記レンズが前記レンズの光軸と平行な回転軸を中心に回動し、かつ前記レンズが前記レンズの長手方向に平行な回転軸を中心に回動するように、前記位置決め機構において前記レンズの光軸方向と前記レンズの長手方向とに直交する方向において前記光学箱に対する前記第２ユニットの固定位置を任意に位置に調整された前記第２ユニットに連結された前記第１ユニットを移動させる移動手段と、を備えることを特徴とする光走査装置。
2. 前記位置決め機構として、前記第２ユニットは凸部を備え、前記光学箱は前記凸部が嵌合される嵌合部を有し、
   前記第２ユニットの凸部が前記光学箱の嵌合部に嵌合することによって、前記レンズの光軸方向及び前記レンズの長手方向における前記光学箱に対する前記第２のユニットの位置が決められ、
   前記凸部は、前記嵌合部における前記凸部の位置が前記レンズの光軸方向及び前記レンズの長手方向のそれぞれと直交する所定の方向の任意の位置に調整された後、固定手段によって前記嵌合部に固定されることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記凸部は、前記嵌合部に対して接着固定されることを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記移動手段は、前記レーザ光が前記感光体上を走査する走査線の傾きを補正するために、前記レンズの光軸と平行な回転軸を中心として前記レンズが回動するように、前記第１ユニットを移動させる傾き補正手段を有することを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の光走査装置。
5. 前記傾き補正手段は、駆動モータと、前記駆動モータによって回転され、前記第１ユニットに接触するカム機構とを備え、前記第１ユニットは、前記駆動モータによって回転されたカム機構の回転に応じて移動することを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。
6. 前記移動手段は、前記レーザ光が前記感光体上を走査する走査線の湾曲を補正するために、前記レンズの長手方向と平行な回転軸を中心として前記レンズが回動するように、前記第１ユニットを回動させる曲がり補正手段を有することを特徴とする請求項４または５に記載の光走査装置。
7. 前記曲がり補正手段は、前記光学箱と前記第１ユニットとの間に設けられた弾性部材と、前記弾性部材を弾性変形させるために前記光学箱に螺合される調整ビスと、を備え、前記調整ビスのビス頭は前記第１ユニットの前記光学箱とは反対側の面に当接し、前記光学箱に対する前記調整ビスの締め込み量を調整することにより前記レンズの長手方向と平行な回転軸を中心として前記レンズが回動するように、前記第１ユニットを回動させることを特徴とする請求項６に記載の光走査装置。
8. 前記第１ユニットと前記第２ユニットとを連結する軸部材であって、前記曲がり補正手段による前記第１ユニットの回動軸を中心とする円形断面の軸部材を備え、
   前記第１ユニットは、前記軸部材が挿入される開口であって、前記軸部材の断面の外形に沿う形状の開口を有する取付部を備え、
   前記軸部材は、一端側が前記第２ユニットに取り付けられ、他端側に前記開口からの前記軸部材の抜けを抑制するために前記取付部に当接する抜け止め部を備え、
   前記傾き補正手段は、前記抜け止め部と前記取付部との当接部を支点として前記第１ユニットを移動させ、
   前記曲がり補正手段は、前記軸部材を中心に前記第１ユニットを回動させることを特徴とする請求項６または７に記載の光走査装置。
9. 複数色のトナーを用いて画像形成するカラー画像形成装置であって、
   前記複数色のトナーそれぞれに対応するように請求項４乃至８のいずれか１項に記載の感光体および光走査装置がそれぞれ複数設けられると共に、前記複数の光走査装置によって前記複数の感光体上に形成される静電潜像をトナー像として現像する複数の現像手段とを備える画像形成手段と、
   前記複数の感光体上のトナー像が転写される転写体と、
   前記画像形成手段によって前記転写体上に所定のパターン画像を形成させる制御手段と、
   前記転写体上に転写される前記所定のパターン画像を検知する検知手段と、を有し、
   前記傾き補正手段は、前記レーザ光が前記感光体上を走査する方向を補正するために、前記検知手段の検知結果に基づいて前記レンズの光軸と平行な回転軸を中心として前記第１ユニットを移動させることを特徴とするカラー画像形成装置。
10. 複数色のトナーを用いて画像形成するカラー画像形成装置であって、
    前記複数色のトナーそれぞれに対応するように請求項１から８のいずれかに記載の感光体および光走査装置がそれぞれ複数設けられると共に、前記複数の光走査装置によって前記複数の感光体上に形成される静電潜像をトナー像として現像する現像手段とを備える画像形成手段とを有することを特徴とするカラー画像形成装置。
11. 請求項１から８のいずれかに記載の感光体および光走査装置がそれぞれ設けられると共に、前記光走査装置によって前記感光体上に形成される静電潜像をトナー像として現像する現像手段とを備える画像形成手段とを有することを特徴とする画像形成装置。

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