JP5871834B2 - 光学部材の調整機構、光走査装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、感光体などの被走査体へ向けて光を導く光学部材の湾曲による被走査体における走査線の湾曲（ボウ）を補正することが可能な光学部材の調整機構、この調整機構を備えた光走査装置、及びこの光走査装置を備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置には、感光体に光を照射して感光体を露光させる光走査装置が備えられている。この光走査装置は、光を出射する光源、光源からの光を反射させるポリゴンミラー、ポリゴンミラーからの光を感光体に結像するｆθレンズ、及びｆθレンズを通った光を感光体へ反射させる平面ミラーなどの光学部材を備えている。感光体へ向けて反射された光は、ポリゴンミラーの回転に応じて主走査方向へ走査される。

複数の感光体が転写ベルトの搬送方向に沿って配列されたタンデム方式のカラー画像形成装置では、それぞれの感光体へ向けて各色に対応した光が各々の光走査装置から照射される。このようなカラー画像形成装置においては、転写ベルト上に複数のトナー像が重ねられてカラー画像が形成される。そのため、それぞれの感光体の表面を走査されるそれぞれの走査線は、全てのライン形状が正確に揃えられる必要があり、仮に不揃いになっている場合は、転写ベルト上のトナー像に色ずれが生じることになる。

前記走査線のライン形状が不揃いとなる要因の一つとして、感光体の表面に描かれる走査線が放物線状に湾曲することが挙げられる。光走査装置ごとにそれぞれの走査線のライン形状が異なる湾曲形状となることにより、前記トナー像に色ずれが生じる。このような走査線の湾曲はボウと称されている。ボウの発生原因は、ポリゴンミラーに入射する光源からの光の光軸のずれや、ポリゴンミラーの反射面の微小な凹凸、前記光学部材の組み付け誤差などが挙げられる。また、光を反射させる平面ミラーの反射面の反りや歪み、或いは、光が透過する各種レンズにおけるレンズ面の反りや歪み、或いは屈折率の内部分布の微小な違いなどもその一因である。

特開平１０−２６８２１７号公報

前記ボウを補正する手法、つまり、感光体の表面における走査線を放物線形状から概ね直線形状に補正する手法として、特許文献１に記載の湾曲調整手段などの調整機構が公知である。この種の調整機構は、レンズやミラーなどの光学部材において予め定められたポイントを押圧して、光学部材を強制的に形状変化させるものである。しかしながら、前記ボウの発生要因は様々であり、レンズやミラーごとによっても異なる。したがって、予め定められたポイントだけを押圧して調整する従来の機構では、前記ボウの補正抑制に限界があり、前記ボウを十分に補正することができない。

そこで、本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被走査体の光照射面における走査線のボウ（湾曲）をより効果的に補正することが可能な光学部材の調整機構、光走査装置及び画像形成装置を提供することにある。

本発明は、光学部材と、押圧部材と、を備える光学部材の調整機構である。前記光学部材は、予め定められた第１方向へ走査された光を透過又は反射させることにより前記光を被走査体側へ導くものであり、前記第１方向に長い形状である。前記押圧部材は、前記光学部材における光の入射面に交差する方向へ前記光学部材を押圧しつつ前記第１方向へ移動可能に支持されている。
また、本発明は、前記調整機構を備えた光走査装置、この光走査装置を備えた画像形成装置として構成されている。

本発明によれば、被走査体の光照射面における像面湾曲をより効果的に補正することが可能になる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る光走査装置の構成を示す斜視図である。 光走査装置の内部構成を示す中央断面図である。 光走査装置が備える調整機構の構成を示す斜視図である。 調整機構の構成を示す斜視図である。 調整機構の内部構成を示す断面図である。 調整機構が備える押圧部材を示す斜視図である。 調整機構の変形例を示す図である。

以下、適宜図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明される実施形態は本発明を具体化した一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で、本発明の実施形態は適宜変更できる。

［画像形成装置１０］
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置１０（本発明の画像形成装置の一例）の概略構成を示す模式図である。図１に示されるように、画像形成装置１０は、いわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置であり、複数の画像形成部４と、中間転写ベルト５と、駆動ローラー７Ａと、従動ローラー７Ｂと、二次転写装置２０と、定着装置１６と、給紙トレイ１７と、排紙トレイ１８と、を備えている。なお、本発明の実施形態に係る画像形成装置１０の具体例は、例えばプリンターや複写機、ファクシミリ、これらの各機能を備えた複合機である。

本実施形態では、画像形成部４が４つ設けられている。各画像形成部４（４Ｂ，４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ）は、それぞれの画像形成部４が備える感光体ドラム１１（本発明の被走査体の一例）に色の異なるトナー像を形成し、そのトナー像を走行中（移動中）の中間転写ベルト５へ順次重ね合わせて転写する電子写真方式の画像形成部である。図１に示される例では、中間転写ベルト５の移動方向（矢印１９方向）の下流側から順に、ブラック用の画像形成部４Ｂ、イエロー用の画像形成部４Ｙ、シアン用の画像形成部４Ｃ、及びマゼンタ用の画像形成部４Ｍがその順番で一列に配置されている。

画像形成部４は、感光体ドラム１１、帯電装置１２、光走査装置１３（本発明の光走査装置の一例）、現像装置１４、一次転写装置１５等を備えている。感光体ドラム１１は、トナー像を担持するものであり、図１の紙面垂直方向に長い円筒形状に形成されている。帯電装置１２は、感光体ドラム１１の表面を帯電させる。光走査装置１３は、帯電された感光体ドラム１１の表面にレーザー光を照射しつつ走査することにより静電潜像を形成する。現像装置１４は、感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより現像する。なお、図１には示されていないが、各画像形成部４は、感光体ドラム１１上の残存トナー像を除去するクリーニング装置も備えている。

中間転写ベルト５は、駆動ローラー７Ａ及び従動ローラー７Ｂによって回転駆動可能に支持されている。駆動ローラー７Ａ及び従動ローラー７Ｂによって支持されることにより、中間転写ベルト５は、その表面が各感光体ドラム１１の表面に接しながら移動（走行）可能となる。そして、中間転写ベルト５は、その表面が感光体ドラム１１と一次転写装置１５との間を通過する際に、各感光体ドラム１１からトナー像が順に重ね合わせて転写される。

二次転写装置２０は、中間転写ベルト５に転写されたトナー像を給紙トレイ１７から搬送されてきた印刷用紙に転写するものである。トナー像が転写された印刷用紙は、図示しない搬送手段によって定着装置１６に搬送される。定着装置１６は、およそ２００℃以上に加熱された加熱ローラー１６Ａと、この加熱ローラー１６Ａに対向配置された加圧ローラー１６Ｂとを有する。定着装置１６に搬送された印刷用紙は、加熱ローラー１６Ａと加圧ローラー１６Ｂとによって挟持されつつ搬送される。これにより、トナー像が印刷用紙に溶着される。その後、印刷用紙は排紙トレイ１８に排出される。

このように、画像形成装置１０は、複数の画像形成部４（４Ｂ，４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ）によって各色のトナー像を走行中の中間転写ベルト５上に重ねて転写することにより、カラーのトナー像を中間転写ベルト５の表面に形成させ、さらに、そのカラーのトナー像を二次転写装置２０によって中間転写ベルト５から印刷用紙へ転写することにより、印刷用紙上にカラー画像を形成させる。なお、中間転写ベルト５を搬送ベルトとして用い、その搬送ベルト上に搬送される印刷用紙にトナー像が直接に重ね合わせて転写される構成や、中間転写ベルト５に代えてローラー状の中間転写部材を用いることも他の実施例として考えられる。

［光走査装置１３］
次に、図２乃至図７を参照して、光走査装置１３について説明する。なお、画像形成装置１０には、４つの光走査装置１３が設けられているが、全て同じ構成である。

光走査装置１３は、感光体ドラム１１へ向けてレーザー光を出射して感光体ドラム１１の表面をレーザー光で走査するものである。図２に示されるように、光走査装置１３は、ケース本体５１と蓋体５２とを有するケース３９を有しており、その内部に光学機器が収容されている。図３に示されるように、ケース３９の内部には、レーザー光を出射する光源３１、ポリゴンミラー３２、モーター３３、ｆθレンズ３５Ａ、偏向ミラー３７Ａ，３７Ｂ、ｆθレンズ３５Ｂ、偏向ミラー３７Ｃ（本発明の光学部材、平面ミラーの一例）、及び調整機構４０（本発明の調整機構の一例）が収容されている。

光源３１は、レーザー光を発光するレーザーダイオードを有しており、このレーザーダイオードからポリゴンミラー３２へ向けてレーザー光が出射される。図３において、光源３１はポリゴンミラー３２よりも奥側に配置されている。光源３１から出射されたレーザー光は、図示しないコリメータレンズやシリンドリカルレンズなどによって平行光に変えられた後に、ポリゴンミラー３２に照射される。

ポリゴンミラー３２は、アルミニウム製であって、光源３１からのレーザー光を反射させる６つの反射面を有する回転多面境である。ポリゴンミラー３２は、平面視で正六角形状に形成された回転体であり、その側面に前記６つの反射面が形成されている。ポリゴンミラー３２の鉛直下方にモーター３３が設けられている。モーター３３の出力軸にポリゴンミラー３２が連結されている。モーター３３が不図示のモータードライバーによって回転駆動されると、ポリゴンミラー３２が出力軸を回転中心軸として回転される。これにより、光源３１からのレーザー光が感光体ドラム１１の長手方向と同じ方向（以下「主走査方向」という。）に走査される。なお、前記主走査方向が本発明の第１方向に相当する。

ｆθレンズ３５Ａは、ポリゴンミラー３２と偏向ミラー３７Ａとの間に配置されている。また、ｆθレンズ３５Ｂは、偏向ミラー３７Ｂと偏向ミラー３７Ｃとの間に配置されている。ｆθレンズ３５Ａ，３５Ｂは、ポリゴンミラー３２で反射されて主走査方向へ走査されたレーザー光を、被照射体である感光体ドラム１１の表面に集光させる。つまり、ｆθレンズ３５Ａ，３５Ｂは、ポリゴンミラー３２によって主走査方向へ走査されて等角運動されるレーザー光の焦点位置を感光体ドラム１１の表面上に結像させる。ｆθレンズ３５Ａ，３５Ｂは、ガラスや、無色透明なプラスチック（アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート）など素材により構成されたものであり、その表面は非球面形状に形成されている。具体的には、湾曲軸型トロイダル面などの自由曲面が採用されている。

図３に示されるように、偏向ミラー３７Ａ、３７Ｂ，３７Ｃは、前記主走査方向（図３の紙面に垂直な方向）に沿って延びる長板状に形成されている。偏向ミラー３７Ａは、ｆθレンズ３５Ａよりもレーザー光の進行方向（図３の破線矢印で示される光路２５参照）の下流側であって、偏向ミラー３７Ａよりも進行方向の上流側に配置されている。偏向ミラー３７Ａによって、ポリゴンミラー３３からのレーザー光が反射されてその進行方向が偏向ミラー３７Ｂへ向けて偏向される。また、偏向ミラー３７Ｂは、偏向ミラー３７Ａによって偏向されたレーザー光を反射してその進行方向を偏向ミラー３７Ｃへ向けて偏向する。また、偏向ミラー３７Ｃは、偏向ミラー３７Ｂによって偏向されたレーザー光を反射してその進行方向を蓋体５２にはめ込まれた透明板３８へ向けて偏向する。

光走査装置１３においては、モーター３３によってポリゴンミラー３２が回転されると、光源３１から出射されたレーザー光は、ポリゴンミラー３２によって反射されて、光路２５（図３の波線矢印）を通って感光体ドラム１１の表面へ導かれる。詳細には、光源３１から水平方向へ出射されたレーザー光は、ポリゴンミラー３２の回転によって随時反射角度が変化される反射面で反射されることにより、水平方向に走査される。そして、そのレーザー光は、ｆθレンズ３５Ｂ、偏向ミラー３７Ａ、偏向ミラー３７Ｂ、及びｆθレンズ３５Ｂを経て偏向ミラー３７Ｃに到達する。偏向ミラー３７Ｃに到達したレーザー光は透明板３８へ向けて反射されて、透明板３８を透過して感光体ドラム１１に到達し、感光体ドラム１１の表面で主走査方向（感光体ドラム１１の長手方向）へ走査される。

［調整機構４０］
上述したように、光走査装置１３には調整機構４０が設けられている。調整機構４０は、偏向ミラー３７Ｃを微小変形させて、感光体ドラム１１の表面におけるレーザー光による走査線のボウ（湾曲）を補正するものである。図３に示されるように、調整機構４０は、スパイラルシャフト４１（本発明の螺旋軸の一例）、押圧部材４２（本発明の押圧部材の一例）、及びこれらを収容する保持ケース４３を備えている。

保持ケース４３は、板状の部材を２点で直角に屈曲加工して形成されたものであり、図３に示されるように、断面視で互いに垂直に交わる３つの隔壁（上壁４３Ａ、下壁４３Ｂ、側壁４３Ｃ）を有する。したがって、保持ケース４３の一側面は側壁を有しておらず、開放された開口となっている。この開口に偏向ミラー３７Ｃが嵌め入られて、固定具４４によって固定されている。これにより、偏向ミラー３７Ｃが保持ケース４３に保持されている。つまり、保持ケース４３は、スパイラルシャフト４１を収容するだけでなく、偏向ミラー３７Ｃを保持するものでもある。

図４に示されるように、保持ケース４３は、一方向に長い形状に形成されている。本実形態では、保持ケース４３の長手方向と前記主走査方向（感光体ドラム１１の長手方向）とが一致するように、保持ケース４３がケース３９のケース本体５１に取り付けられている。保持ケース４３の長手方向の両端には、スパイラルシャフト４１の回転軸４５を回転可能に支持するための支持部４７が設けられている。支持部４７は、側壁４３Ｃと一体に形成されている。支持部４７に軸孔４８が形成されており、この軸孔４８に回転軸４５が回転可能に挿入された状態で支持されている。これにより、スパイラルシャフト４１が前記主走査方向と同方向に配置された状態で、前記主走査方向と同方向に延びる軸心を中心に回転可能となる。

図５（Ａ）は、調整機構４０の斜視図であり、図５（Ｂ）はスパイラルシャフト４１の構成を示す模式図である。図５（Ｂ）に示されるように、スパイラルシャフト４１は、押圧部材４２を前記主走査方向へ移動させるための部材である。このスパイラルシャフト４１は、回転軸４５と、外周面に螺旋溝６７（本発明の螺旋溝の一例）が形成された円柱状の螺旋体６５（本発明の螺旋部の一例）とを有する長尺な軸部材である。螺旋溝６７は、螺旋体６５の中心軸を中心とする螺旋形状に形成されている。螺旋溝６７の螺旋角や溝ピッチ、溝幅などの要素は、後述するように、押圧部材４２の移動量を決定するものであり、要求される前記移動量に応じて適宜定められる。

図５（Ｂ）に示されるように、螺旋体６５は、スパイラルシャフト４１の回転軸４５の軸心から、この軸心に垂直な方向へΔＬだけずらされている。つまり、螺旋体６５の軸心は回転軸４５の軸心に対してΔＬだけずれている。このため、回転軸４５を中心にスパイラルシャフト４１が回転されると、螺旋体６５は偏心運動を行う。つまり、螺旋体６５は、その軸心からΔＬだけずれた回転軸４５を中心に回転される。スパイラルシャフト４１の回転駆動は、例えば、回転軸４５に連結された図示しない回転駆動手段が考えられる。回転駆動手段の具体例としては、例えば、回転軸４５を手動で回転させる回転レバーや、回転軸を電動で回転させるモーターなどの電動機が考えられる。また、前記回転駆動手段と回転軸４５との連結部を光走査装置１３のケース３９の外部に露出させておけば、光走査装置１３の外部からスパイラルシャフト４１を回転させることができる。なお、螺旋体６５のずれ量ΔＬは、後述するように、押圧部材４２の押圧力や偏向ミラー３７Ｃの変形量を決定するものであり、要求される押圧力や変形量に応じてずれ量ΔＬは適宜定められる。

押圧部材４２は、偏向ミラー３７Ｃの裏面からその裏面に垂直な方向へ偏向ミラー３７Ｃを押圧しつつスパイラルシャフト４１に沿って前記主走査方向へ移動可能に支持されたものである。具体的には、図７に示されるように、押圧部材４２は、スパイラルシャフト４１の螺旋体６５に支持される。この押圧部材４２は、スパイラルシャフト４１の螺旋体６５に挿通されて支持される筒状の筒状部５５（本発明の筒状部の一例）と、偏向ミラー３７Ｃの裏面に当接される突起５６（本発明の当接部の一例）と、ガイド部５７（本発明の挿入部の一例）とを有する。

押圧部材４２の筒状部５５の内部は空洞になっている。つまり、押圧部材４２は内孔を有している。筒状部５５の内部の内径は、スパイラルシャフト４１の螺旋体６５が挿入可能なサイズに形成されている。ガイド部５７は、螺旋溝６７に挿入されて係合する部分であり、筒状部５５の内面に設けられている。このガイド部５７は、筒状部５５の内面から突出した形状に形成されている。また、ガイド部５７は、螺旋体６５の螺旋溝６７に対応した形状に形成されている。したがって、図６に示されるように、押圧部材４２の筒状部５５の内部に螺旋体６５が挿入された状態で、ガイド部５７は螺旋体６５の螺旋溝６７に挿入可能となる。また、ガイド部５７の突出量は、螺旋体６５と筒状部５５の内面との隙間よりも大きい。このため、ガイド部５７が螺旋溝６７に挿入された状態では、ガイド部５７が螺旋溝６７に引っ掛かり、押圧部材４２はスパイラルシャフト４１から引き出すことはできないようになっている。この場合、押圧部材４２に対してスパイラルシャフト４１が回転されることによって、ガイド部５７は螺旋溝６７から前記主走査方向の力を受ける。これにより、押圧部材４２がスパイラルシャフト４１に沿って前記主走査方向へ移動することができる。

突起５６は、偏向ミラー３７Ｃの裏面に当接して偏向ミラー３７Ｃを押圧する部分であり、筒状部５５の外周面の中央部に形成されている。この突起５６は、筒状部５５の周方向に沿って連続する峰状に形成されている。そのため、突起５６は、偏向ミラー３７Ｃに対して点で接触する。上述したように、回転軸４５を中心にスパイラルシャフト４１が回転されると螺旋体６５が偏心運動する。このため、螺旋体６５が偏心運動すると、螺旋体６５に支持された押圧部材４２も偏心運動を行う。本実施形態では、突起５６は、螺旋体６５の偏心運動に伴い押圧部材４２が偏心運動することにより、偏向ミラー３７Ｃの裏面に対して接離する。つまり、突起５６は、偏向ミラー３７Ｃの裏面を押圧する位置と、偏向ミラー３７Ｃの裏面から離れた位置との間で変位する。

［実施形態の作用効果］
このように光走査装置１３に調整機構４０が設けられているため、走査線にボウが発生した場合でも、スパイラルシャフト４１を回転させることにより、押圧部材４２をスパイラルシャフト４１に沿って任意の位置に移動させることができる。これにより、押圧部材４２による偏向ミラー３７Ｃへの押圧点を主走査方向の任意の位置に容易に移動させることができる。その結果、予め定められた押圧点を押圧するだけでは十分に前記ボウを補正できない場合でも、押圧点を移動させることにより、走査線のボウをより効果的に補正することができる。

なお、上述の実施形態では、スパイラルシャフト４１に１つの押圧部材４２が支持された構成について例示したが、これに限られない。例えば、図８（Ａ）に示されるように、スパイラルシャフト４１の螺旋体６５に２つの押圧部材４２が支持された構成であってもよい。もちろん、３つ以上の押圧部材４２がスパイラルシャフト４１の螺旋体６５に支持された構成でもかまわない。

また、１つのスパイラルシャフト４１に複数の押圧部材４２が設けられた構成の場合は、スパイラルシャフト４１が回転されると複数の押圧部材４２が同じタイミングで同じ方向へ移動する。このため、例えば、図８（Ｂ）に示されるように、２つスパイラルシャフト４１が前記主走査方向に沿って同軸上に回転可能に設けられており、それぞれのスパイラルシャフト４１の螺旋体６５に１つずつ押圧部材４２が設けられた構成が考えられる。この構成であれば、それぞれのスパイラルシャフト４１を個別に回転させることができるため、任意の２点で偏向ミラー３７Ｃを押圧することが可能であり、前記ボウをより効果的に補正することができる。

また、上述の実施形態では、スパイラルシャフト４１によって押圧部材４２を前記主走査方向へ移動させる機構について例示したが、偏向ミラー３７Ｃを押圧しつつ押圧部材４２を移動させる機構であれば、如何なる機構であっても適用可能である。

また、上述の実施形態では、調整機構４０によって偏向ミラー３７Ｃを押圧して前記ボウを補正することについて説明したが、調整機構４０は、偏向ミラー３７Ａ又は偏向ミラー３７Ｂにも適用可能である。また、偏向ミラー３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃに限られず、ｆθレンズ３５Ａやｆθレンズ３５Ｂに調整機構４０を適用して、ｆθレンズ３５Ａやｆθレンズ３５Ｂを押圧部材４２で押圧することにより前記ボウを補正することも可能である。

１０：画像形成装置
１１：感光体ドラム
１３：光走査装置
３２：ポリゴンミラー
３３：モーター
３４：ドライバー基板
３５Ａ，３５Ｂ：ｆθレンズ
３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃ：偏向ミラー
３９：ケース
４０：調整機構
４１：スパイラルシャフト
４２：押圧部材
４３：保持ケース
４５：回転軸
４７：支持部
５５：筒状部
５６：突起
５７：ガイド部
６５：螺旋体
６７：螺旋溝

Claims (8)

1. 予め定められた第１方向へ走査された光を透過又は反射させることにより前記光を被走査体側へ導く前記第１方向に長い光学部材と、
   前記光学部材における光の入射面に交差する方向へ前記光学部材を押圧しつつ前記第１方向へ移動可能に支持された押圧部材と、
   前記第１方向と同方向に延びる軸心を中心に回転可能に設けられ、外周面に形成された螺旋溝を含む螺旋部が前記軸心に垂直な方向へずらされた螺旋軸と、を備え、
   前記押圧部材は、前記螺旋溝に係合する挿入部を有し、前記螺旋軸が回転されることにより前記第１方向へ移動するものである光学部材の調整機構。
2. 前記押圧部材は、前記螺旋軸に挿通されて支持される筒状の筒状部を有し、
   前記筒状部の内周面に前記挿入部が設けられており、前記筒状部の外周面に前記光学部材に当接して前記光学部材を押圧する当接部が設けられている請求項１に記載の光学部材の調整機構。
3. 複数の前記押圧部材が前記螺旋軸に支持されている請求項１又は２に記載の光学部材の調整機構。
4. 複数の前記螺旋軸が前記第１方向に沿って同一直線上に設けられており、それぞれの前記螺旋軸に前記押圧部材が支持されている請求項１又は２に記載の光学部材の調整機構。
5. 前記当接部は、前記筒状部の周方向に沿って連続する峰状に形成されている請求項２に記載の光学部材の調整機構。
6. 前記光学部材は、前記第１方向へ走査された光を前記被走査体側へ反射する前記第１方向へ延びる長尺状の平面ミラーである請求項１から５のいずれかに記載の光学部材の調整機構。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の光学部材の調整機構を備える光走査装置。
8. 請求項７に記載の光走査装置を備える画像形成装置。
   

Images