JP5903406B2 - 光ビームセンサーの位置調整方法 - Google Patents

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Description

本発明は、光走査装置及び光ビームセンサーの位置調整方法に関する。
電子写真方式の画像形成装置(例えば、複写機やレーザープリンター)においては、感光体の感光面が帯電器によって帯電され、帯電された感光面が露光装置によって露光される。そして、画像データに対応した潜像が感光面に形成される。この潜像は現像装置によって現像されてトナー像として顕像化される。そして、トナー像は転写装置によって用紙上に転写される。更に、用紙上のトナー像は、定着装置によって加熱及び加圧されて溶融し、用紙上に定着する。
画像形成装置の感光体の感光面を露光する装置として、光走査装置が用いられている(特許文献1参照)。図6は従来の光走査装置の一例の概略構成図である。この光走査装置100は、光源110、偏向器120、走査光学系130、BDセンサー140及び反射ミラー150を備える。走査光学系130は走査レンズ132及び走査レンズ134を含む。
光源110は光ビーム200を射出する。偏向器120は回転して光ビーム200を偏向するとともに主走査方向に移動させる。走査光学系130は光ビーム200を感光体の感光面300上にスポット状に結像させる。感光面300上を移動するスポット状の光によって感光面300上に画像データが書き込まれる。
BDセンサー140は光ビーム200を検知する。BDセンサー140は感光面300への画像データの書き込み開始のタイミングを決定するために用いられる。BDセンサー140は、偏向器120から感光面300までの光路長と、偏向器120からBDセンサー140までの光路長とが同じとなるように配置される。光走査装置100は、BDセンサー140が光ビーム200を検知した時点から所定時間経過後に感光面300への画像データの書き込みを開始する。
なお、光ビーム200が走査レンズ132及び走査レンズ134を透過した後にBDセンサー140が光ビーム200を検知するようにBDセンサー140を配置すると、光走査装置が大型化する等の問題が生じる。そこで、光走査装置100では、走査レンズ132と走査レンズ134との間に配置された反射ミラー150が光ビーム200の進行方向を変更し、走査レンズ132と走査レンズ134との間に配置されたBDセンサー140に光ビーム200を導くようにしている。
特開2004−184527号公報
図6に示す従来の光走査装置100では、以下に述べるような問題点があった。
光ビーム200の偏向器120への入射角度や入射位置が、光ビーム200の光軸調整のばらつきや部品精度のばらつき等によって基準からずれた場合、光ビーム200の走査光学系130への入射位置がずれる。
物点が無限遠(平行光入射)にある光学系において、走査光学系が適切に収差補正されていれば、2本の光ビームの走査光学系への入射角度が等しいときには、2本の光ビームの走査光学系への入射点が微小に異なっていても、2本の光ビームの結像の像高の差は殆んど生じない。したがって、光ビームの偏向器への入射角度や入射位置が基準からずれても、感光面上の光ビームの結像点が基準位置からずれない場合がある。
図7は、平行な2本の光ビーム200及び光ビーム200’の走査光学系130への入射位置と結像面F上の結像位置との関係を示す説明図である。図7(a)は、光ビーム200及び光ビーム200’が走査レンズ132及び走査レンズ134を透過する場合を示し、図7(b)は、光ビーム200及び光ビーム200’が走査レンズ134を透過しない場合を示す。
図7(a)において、光ビーム200及び光ビーム200’は走査レンズ132に同じ角度(θ)で入射し、走査レンズ134を透過して結像面F上に結像する。光ビーム200と光ビーム200’とは走査光学系130の光軸A.Xに対して距離dだけずれているが、結像面F上における光ビーム200の結像位置から光軸A.Xまでの距離と、結像面F上における光ビーム200’の結像位置から光軸A.Xまでの距離とは同じ距離(D)である。したがって、光ビーム200による結像の像高と光ビーム200’による結像の像高とは同じである。
一方、図7(b)においては、光ビーム200及び光ビーム200’が走査レンズ134によって収束しないため、光ビーム200の結像面F上における結像位置と光ビーム200’の結像面F上における結像位置とがΔhずれる。したがって、光ビーム200による結像の像高と光ビーム200’による結像の像高とは異なる。
図6の光走査装置100において、光ビーム200及び光ビーム200’がBDセンサー140に入射する場合には、BDセンサー140における光ビーム200及び光ビーム200’の結像の状態は図7(b)と同じとなる。すなわち、光ビーム200及び光ビーム200’は走査レンズ134を透過しないため、BDセンサー140における光ビーム210の結像点と光ビーム220の結像点とがΔhずれる。
したがって、図6の光走査装置100においては、光ビーム200が基準位置からずれて光ビーム200’となった場合、感光面300上では光ビーム200’の結像位置が基準位置からずれないが、BDセンサー140では、光ビーム200’の結像位置が基準位置からずれる。その場合、BDセンサー140による光ビーム200’の検知のタイミングが基準からずれるため、BDセンサー140が光ビーム200’を検知した時点から所定時間後に光走査装置100が感光面300上に画像データの書き込みを開始すると、画像データの書き込み開始位置が基準位置からずれる。
図8は、感光面への画像データの書き込み開始時間のずれを説明するための説明図である。画像データの書き込み開始時間のずれは、BDセンサーによる光ビームの検知タイミングのずれによって生じる。測定点4における光ビームの測定タイミングは、BDセンサーにおいて光ビームの結像位置が基準位置からずれていない場合のタイミングを示す。測定点5における光ビームの測定タイミングは、BDセンサーにおいて光ビームの結像位置が基準位置からΔhずれた場合のタイミングを示す。測定点5における測定タイミングは測定点4における測定タイミングに対してΔhに相当するΔtだけずれている。
測定点5において、BDセンサーが光ビームを検知した時点から所定時間後に光走査装置が感光面への画像データの書き込みを開始すると、感光面への画像データの書き込み開始時間が基準に対してΔtずれることになる。
カラーの画像形成装置の場合、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラック等の色毎に光走査装置が設けられており、光走査装置間で感光面への画像データの書き込み開始のタイミングがずれると、色間で画像データの書き込み開始のタイミングがずれる。その場合、fθレンズの主走査方向のリニアリティの影響のため、色間で主走査方向の位置ずれが発生し、画像品質が低下する。
本発明は上記事情に鑑みて創案されたものであり、その目的は、光ビームが少なくとも1つの走査レンズを透過する前にセンサーが光ビームを検知して被走査面への画像データの書き込みを開始する光走査装置において、被走査面への画像データの書き込み開始位置のずれを抑制することにある。
本発明に係る第1の態様は、光ビームによって被走査面を走査し、前記被走査面上に画像データを書き込む光走査装置であって、前記光ビームを射出する光源と、前記射出された前記光ビームを偏向する偏向器と、少なくとも1つの走査レンズを含み、前記偏向された前記光ビームを前記被走査面上に結像させる走査光学系と、前記光ビームを検知する光ビームセンサーと、前記光ビームを第1ビームと第2ビームとに分割する光ビーム案内部材とを備え、前記光ビーム案内部材は、前記第1ビームが前記走査レンズのうちの少なくとも1つを透過して前記被走査面に入射し、前記第2ビームが前記光ビームセンサーに入射するように、前記第1ビームと前記第2ビームとを案内する。
また、本発明に係る第2の態様は、第1の態様の光走査装置において、前記光ビームセンサーの位置を調整する方法であって、前記被走査面と同じ位置に配置されるとともに、前記第1ビームが入射すべき基準位置に前記第1ビームを検知する基準センサーの取付部を備える治具を準備する準備工程と、前記治具の前記取付部に前記基準センサーを取り付けるセンサー取付工程と、前記光ビームセンサーによる前記第2ビームの検知タイミングが前記基準センサーによる前記第1ビームの検知タイミングと一致するように前記光ビームセンサーの位置を調整する調整工程とを含む。
本発明によれば、光ビームが少なくとも1つの走査レンズを透過する前にセンサーが光ビームを検知して被走査面への画像データの書き込みを開始する光走査装置において、被走査面への画像データの書き込み開始位置のずれを抑制することができる。
本発明に係る光走査装置の第1実施形態の概略構成図である。 第1実施形態のBDセンサーの筐体への位置決め方法の説明図である。 第1実施形態のBDセンサーの筐体への位置決め方法を示すフローチャートである。 本発明に係る光走査装置の第2実施形態の概略構成図である。 感光面への画像データの書き込み開始タイミングのずれを説明するための説明図である。 従来の光走査装置の一例を示す概略構成図である。 平行な2本の光ビームの走査光学系への入射位置と結像面上の結像位置との関係を示す説明図である。 感光面への画像データの書き込みタイミングのずれを説明するための説明図である。
以下、図面を参照して本発明による実施形態を説明する。図1は本発明に係る光走査装置の第1実施形態の概略構成図である。
図1に示す光走査装置1は、画像形成装置(複写機やプリンター)に装備され、感光体ドラムの被走査面としての感光面300に画像データを書き込むために用いられる。
光走査装置1は、光源10と、偏向器としてのポリゴンミラー20と、走査光学系30と、光ビームセンサーとしてのBD(Beam Detect)センサー40と、光ビーム案内部材としてのハーフミラー50とを備える。
光源10はレーザーダイオード等により構成され、画像データに応じて変調されたレーザー光を射出する。
ポリゴンミラー20は、平面視多角形のプレート状で、外周部に複数の反射面を有する。ポリゴンミラー20は、モーター(図示せず)によって時計回り方向に回転する。
走査光学系30は、第1走査レンズとしての走査レンズ32と、第2走査レンズとしての走査レンズ34とを含む。走査レンズ32及び走査レンズ34は、例えば、fθレンズやトロイダルレンズで構成される。走査レンズ32は、例えば、主走査方向に正のパワーを有し、副走査方向に負のパワーを有する。走査レンズ34は、例えば、主走査方向に正のパワーを有し、副走査方向に正のパワーを有する。
ハーフミラー50は、走査レンズ32を透過したレーザー光200の一部を第1ビーム200aと第2ビーム200bとに分割する。第1ビーム200aはハーフミラー50を透過して走査レンズ34に入射し、感光面300上に結像する。一方、第2ビーム200bはハーフミラー50で反射され、走査レンズ32と走査レンズ34との間を通過してBDセンサー40に入射する。
BDセンサー40は第2ビーム200bを検知する。BDセンサー40は金属や合成樹脂等によって形成された支持部材(図示せず)に固定されている。この支持部材は光走査装置1の筐体(図示せず)に対してビスで固定される。支持部材にはビスの軸部を挿通する長穴が形成されており、ビスの支持部材に対する締結力を緩めることにより、支持部材を長穴の長手方向に移動させることができる。
光源10から射出された光ビーム200はポリゴンミラー20で偏向されて走査レンズ32に入射する。走査レンズ32を透過した光ビーム200は走査レンズ34に入射し、走査レンズ34を透過して感光面300上にスポット状に結像する。感光面300上に形成された光ビーム200のスポット状の結像は、ポリゴンミラー20の回転に伴って主走査方向(X軸方向)に移動して感光面300に画像データを書き込む。
光ビーム200の一部はハーフミラー50に入射し、第1ビーム200aと第2ビーム200bとに分割される。第1ビーム200aはハーフミラー50を透過して走査レンズ34に入射し、走査レンズ34を透過して感光面300上に結像する。光ビーム200が画像データの書き込み開始位置を決定するための基準からずれていない場合における感光面300上の第1ビーム200aの結像位置を基準位置P1とする。
第2ビーム200bはハーフミラー50で反射されて走査光学系30の光軸A.Xと略直交する方向に進行し、BDセンサー40に入射する。光走査装置1は、BDセンサー40が第2ビーム200bを検知した時点から所定時間経過後に感光面300への画像データの書き込みを開始する。光ビーム200が画像データの書き込み開始位置を決定するための基準からずれていない場合には、画像データの書き込みが書き込み開始位置P2から開始し、書き込み終了位置P3で終了するものとする。
BDセンサー40による第2ビーム200bの検知のタイミングが基準からずれている場合、光走査装置1による感光面300への画像データの書き込み開始のタイミングがずれるため、感光面300への画像データの書き込み開始位置がP2からずれる。その結果、用紙に形成される画像にずれが生じて画像品質が低下する。
感光面300への画像データの書き込み開始位置のずれを抑制するためには、第1ビーム200aが感光面300上に結像するタイミングと、BDセンサー40が第2ビーム200bを検知するタイミングとを一致させる必要がある。すなわち、第1ビーム200aが感光面300上に結像するタイミングでBDセンサー40が第2ビーム200bを検知するようにBDセンサー40を筐体に位置決めする必要がある。
BDセンサー40の筐体への位置決めは光走査装置1の製造工程において行われる。BDセンサー40の筐体への位置決め方法を図2及び図3に基づいて説明する。図2はBDセンサー40の筐体への位置決め方法の説明図であり、図3はBDセンサー40の筐体への位置決め方法を示すフローチャートである。
図2に示すように、BDセンサー40の筐体への位置決めには治具400を用いる。治具400はセンサー取付面401を有する。センサー取付面401は、光走査装置1に対して感光面300(図1参照)と同じ位置に配置される。センサー取付面401には、第1ビーム200aが入射すべき基準位置に第1ビーム200aを検知する基準センサー500の取付部401aが設けられている。なお、ここでいう基準位置とは、第1ビーム200aが、画像データの書き込み開始位置を決定するための基準からずれていない場合における第1ビーム200aのセンサー取付面401への入射位置である。
治具400を用いたBDセンサー40の筐体への位置決めは次のようにして行う。図3に示すように、まず、ステップS10において、作業員は治具400を準備する。ステップS10は、本発明の準備工程に相当する。
次に、ステップS20において、作業員が基準センサー500を治具400の取付部401aに取り付ける。基準センサー500はセンサー取付面401に入射する第1ビーム200aを検知する。ステップS20は、本発明のセンサー取付工程に相当する。
次に、ステップS30において、作業員は光走査装置1を治具400に取り付ける。
次に、ステップS40において、作業員はBDセンサー40の位置を調整する。すなわち、作業員は光源10を点灯させ、基準センサー500による第1ビーム200aの検知波形とBDセンサー40による第2ビーム200bの検知波形とをオシロスコープ等で観察する。そして、BDセンサー40による第2ビーム200bの検知タイミングが基準センサー500による第1ビーム200aの検知タイミングと一致するようにBDセンサー40の支持部材の位置を調整する。そして、支持部材をビスによって筐体に固定する。ステップS40は、本発明の調整工程に相当する。
次に、ステップS50において、作業員は、光走査装置1を治具400から取り外す。
以上のようにBDセンサー40の位置を調整することにより、光ビーム200の偏向器20への入射角度や入射位置が基準からずれたとしても、基準センサー500による第1ビーム200aの検知のタイミングとBDセンサー40による第2ビーム200bの検知のタイミングとを一致させることができる。したがって、光走査装置1による感光面300(図1参照)への画像データの書き込み開始のタイミングのずれを抑制することができ、画像品質の低下を抑制することができる。
次に、本発明の第2実施形態を説明する。図4は本発明に係る光走査装置の第2実施形態の概略構成図である。なお、第2実施形態において、図1及び図2に示す第1実施形態と対応する部分には同一の符号を使用し、重複する説明は省略するものとする。
第2実施形態の光走査装置1’は、一対の光源10A及び光源10Bと、光源10Aに対応して設けられたBDセンサー40A及びハーフミラー50Aと、光源10Bに対応して設けられたBDセンサー40B及びハーフミラー50Bとを備える。
光源10Aは光ビーム200Aを射出する。ハーフミラー50Aは光ビーム200Aを第1ビーム200Aaと第2ビーム200Abとに分割する。第1ビーム200Aaはハーフミラー50A及び走査レンズ34を透過してセンサー取付面401に入射する。第2ビーム200Abはハーフミラー50Aで反射されてBDセンサー40Aに入射する。
光源10Bは光ビーム200Bを射出する。ハーフミラー50Bは光ビーム200Bを第1ビーム200Baと第2ビーム200Bbとに分割する。第1ビーム200Baはハーフミラー50B及び走査レンズ34を透過してセンサー取付面401に入射する。なお、第1ビーム200Baは、第1ビーム200Aaに対して副走査方向(図4のY軸に沿う方向)に離れた位置に入射する。第2ビーム200Bbはハーフミラー50Bで反射されてBDセンサー40Bに入射する。
図5は、感光面への画像データの書き込み開始タイミングのずれを説明するための説明図である。図5において、画像データの書き込み開始タイミングのずれは、BDセンサー50Aによる光ビームの検知タイミングとBDセンサー50Bによる光ビームの検知タイミングとのずれによって生じる
図5(a)の測定点1における測定タイミングは、基準センサー500による第1ビーム200Aaの測定タイミングを示し、測定点2における測定タイミングは、BDセンサー40Aによる第2ビーム200Abの測定タイミングを示す。測定点2における測定タイミングが測定点1における測定タイミングに対してΔt1ずれている場合、BDセンサー40Aが第2ビーム200Abを検知してから所定時間後に光走査装置1’が感光面への画像データの書き込みを開始すると、感光面への画像データの書き込み開始のタイミングが基準に対してΔt1ずれることになる。
一方、図5(b)の測定点1’における測定タイミングは、基準センサー500に対して副走査方向(Y軸方向)に離れた位置に配置された基準センサー500’による第1ビーム200Baの測定タイミングを示し、測定点3における測定タイミングは、BDセンサー40Bによる第2ビーム200Bbの測定タイミングを示す。測定点3の測定タイミングが測定点1’の測定タイミングに対してΔt2ずれている場合、BDセンサー40Bが第2ビーム200Bbを検知した時点から所定時間後に光走査装置1’が感光面への画像データの書き込みを開始すると、感光面への画像データの書き込み開始時間が基準に対してΔt2ずれることになる。
BDセンサー40Aの位置調整方法は第1実施形態のBDセンサー40の位置調整方法と同じである。すなわち、BDセンサー40Aによる第2ビーム200Abの検知タイミングが基準センサー500による第1ビーム200Aaの検知タイミングと一致するようにBDセンサー40Aの位置を調整する。換言すると、図5(a)に示すΔt1が0となるようにBDセンサー40Aの位置を調整する。
BDセンサー40Bの位置調整は、BDセンサー40Aの位置調整と同じ方法で行ってもよいし、BDセンサー40Aを基準として行ってもよい。
BDセンサー40Bの位置調整をBDセンサー40Aの位置調整方法と同じ方法で行う場合は、BDセンサー40Bによる第2ビーム200Bbの測定タイミングが基準センサー500’による第1ビーム200Baの測定タイミングと一致するようにBDセンサー40Bの位置を調整する。換言すると、図5(b)に示すΔt2が0となるようにBDセンサー40Bの位置を調整する。
一方、BDセンサー40Aを基準としてBDセンサー40Bの位置を調整する場合には、次のようにする。すなわち、まず、BDセンサー40Aの位置を調整する工程を実行し、その後、BDセンサー40Bによる第2ビーム200Bbの測定タイミングがBDセンサー40Aによる第2ビーム200Abの測定タイミングと一致するようにBDセンサー40Bの位置を調整する工程を実行する。
本実施形態では、複数の光源を有する光走査装置の光源間での画像データの書き込み開始のタイミングのずれを抑制できるので、画像品質の低下を抑制することができる。
なお、本発明によれば、複数の光走査装置間での画像データの書き込み開始のタイミングのずれを抑制することもできる。すなわち、複数の光走査装置を1つずつ治具に取りつけて各光走査装置のBDセンサーの位置調整を行うことにより、複数の光走査装置間での画像データの書き込み開始のタイミングのずれを抑制できる。複数の光走査装置が互いに色の異なる画像形成を行う場合には、色間での画像データの位置ずれを抑制できるので、高精度のカラー画像を得ることができる。
以上、本発明の具体的な実施形態を説明したが、本発明は図1〜図5に示される実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で本実施形態に種々の改変を施すことができる。
例えば、第1実施形態及び第2実施形態では、光ビーム案内部材がハーフミラーである場合について説明したが、ハーフミラー以外の光ビーム案内部材(例えば、プリズム)を用いることもできる。
また、第1実施形態では、光源、光ビームセンサー及び光ビーム案内部材の各々が1つであり、第2実施形態では、光源、光ビームセンサー及び光ビーム案内部材の各々が2つの場合を例に挙げて説明したが、光源、光ビームセンサー及び光ビーム案内部材の各々が3つ以上であってもよい。
また、第1実施形態及び第2実施形態では、走査光学系が第1走査レンズと第2走査レンズとを含む場合について説明したが、走査光学系は3つ以上の走査レンズを含んでもよいし、走査光学系は1つの走査レンズのみを含んでもよい。走査光学系が3つ以上の走査レンズを含む場合には、第1ビームが1つの走査レンズを透過して被走査面に入射してもよいし、第1ビームが2つ以上の走査レンズを透過して被走査面に入射してもよい。
その他にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に種々の改変を施すことができる。
1、1’ 光走査装置
10 光源
20 偏向器
30 走査光学系
32 走査レンズ(第1走査レンズ)
34 走査レンズ(第2走査レンズ)
40、40A、40B BDセンサー(光ビーム検知センサー)
50、50A、50B ハーフミラー(光ビーム案内部材)
200 光ビーム
200a、200Aa 200Ba 第1ビーム
200b、200Ab 200Bb 第2ビーム
300 感光面(被走査面)
400 治具
401 センサー取付面
401a 取付部

Claims (2)

  1. ビームを射出する光源と、
    前記射出された前記光ビームを偏向する偏向器と、
    少なくとも1つの走査レンズを含み、前記偏向された前記光ビームを被走査面上に結像させる走査光学系と、
    前記光ビームを検知する光ビームセンサーと、
    前記光ビームを第1ビームと第2ビームとに分割し、前記第1ビームが前記走査レンズのうちの少なくとも1つを透過して前記被走査面に入射し、前記第2ビームが前記光ビームセンサーに入射するように、前記第1ビームと前記第2ビームとを案内する光ビーム案内部材と
    を備え、
    前記第1ビームによって前記被走査面を走査し、前記被走査面上に画像データを書き込む光走査装置の前記光ビームセンサーの位置を調整する方法であって、
    前記被走査面と同じ位置に配置されるとともに、前記第1ビームが入射すべき基準位置に前記第1ビームを検知する基準センサーの取付部を備える治具を準備する準備工程と、
    前記治具の前記取付部に前記基準センサーを取り付けるセンサー取付工程と、
    前記光ビームセンサーによる前記第2ビームの検知タイミングが前記基準センサーによる前記第1ビームの検知タイミングと一致するように前記光ビームセンサーの位置を調整する調整工程と
    を含む、光ビームセンサーの位置調整方法
  2. 前記光走査装置が前記光源を複数備えるとともに、前記複数の光源の各々に対して前記光ビームセンサー及び前記ビーム案内部材が設けられており、
    前記調整工程において、
    複数の前記光ビームセンサーのうちの1つの位置を調整する工程と、
    前記1つの光ビームセンサー以外の前記光ビームセンサーによる前記第2ビームの検知タイミングが前記1つの光ビームセンサーによる前記第2ビームの検知タイミングと一致するように前記1つの光ビームセンサー以外の前記光ビームセンサーの位置を調整する工程と
    を含む、請求項1に記載の光ビームセンサーの位置調整方法
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