JP6041140B2 - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査用の長尺光学素子を備えた光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等の画像形成装置は、一般的に、光源からの光ビームをポリゴンミラーで偏向し、この偏向した光ビームを走査レンズなどの長尺光学素子を通して感光体上に結像・走査する。

このような画像形成装置は、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等によって、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。この走査線の曲り／傾きが発生すると、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とがある。

この課題を解決するために、特許文献１（特許第４９５１２４２号公報）の光走査装置のように、走査レンズとなる長尺レンズの長手方向中央部を副走査方向に押圧することで、走査線を二次曲線的に曲げ調整する技術が提案されている。この光走査装置は、長尺レンズと、当該長尺レンズと所定の隙間を明けて平行に配設されたブラケットを有し、長尺レンズの両端部をブラケットの一対の支持部で支持する。そして、長尺レンズの中央部とブラケットの中央部の間の隙間を板バネと調整ネジで増減調整することによって長尺レンズの湾曲量を加減し、これにより走査線の曲り調整を行っている。また、走査線の曲り調整後にブラケット全体を傾斜させることで走査線の傾き調整も行えるようにしている。

図１０は前記特許文献１の光走査装置の走査線曲り調整機構を組立順に示している。（Ａ）は長尺光学素子としての長尺レンズ５０の両端を板バネ５１、５１によってブラケット５２に連結した状態を示している。この状態では長尺レンズ５０の中央に曲げ力はほとんど作用しておらず、長尺レンズ５０はほぼ直線状態である。従って、長尺レンズ５０以外の光学的な歪みの影響がない限り図示するように走査線は直線状になる。長尺レンズ５０の中央部には長尺レンズ５０の短手方向に突出する形で基準ピン５０ａが一体形成されており、この基準ピン５０ａとブラケット５２の凹部５２ａの底の間に隙間Ｄが形成されている。

（Ｂ）は長尺レンズ５０の中央部を板バネ５３によってブラケット５２側に引き寄せて長尺レンズ５０の中央部をブラケット５２側に凸に湾曲させた初期湾曲状態を示している。板バネ５３は基準ピン５０ａに係合されており、板バネ５３の力が長尺レンズ５０の短手方向にやや偏った形で作用している。板バネ５３の力で長尺レンズ５０の基準ピン５０ａが初期湾曲状態でブラケット５２の凹部５２ａの底に着座する（前記隙間Ｄがゼロ）。これで長尺レンズ５０の所期湾曲形状が一義的に定まる。なお、図１０で５５は光学ハウジングに配設された支点部、５６は左右一対の押え板バネである。

この初期湾曲状態で図示しない感光体上に結像する走査線の真直度を測定し、その真直度に応じて（Ｃ）のようにブラケット５２の中央部に取り付けた調整ネジ５４を回し、長尺レンズ５０の長手方向中央部（短手方向も中央部）を押して長尺レンズ５０をブラケット５２から離間する方向に変位させる。これにより、長尺レンズ５０が初期湾曲状態から復元する方向に変形し、感光体上の走査線曲りが少なくなるように調整される。

特許文献１の光走査装置は、長尺レンズの走査線の曲り調整と傾き調整を簡素な構成で容易に行うことができる。しかし、長尺レンズ５０の基準ピン５０ａがブラケット５２の凹部５２ａに着座するまで長尺レンズ５０を板バネ５１で曲げることで初期湾曲状態を決めているため、初期湾曲量が凹部の深さの精度に依存する。また、初期湾曲変形専用の板バネも必要になる。さらに、ブラケットの加工精度を考慮すると凹部５２ａの深さを必要以上に設定する必要があり、その結果長尺レンズ５０の初期湾曲量も必要以上に大きくなっていた。また、調整ネジによってレンズに捻り方向の力が作用するため、初期湾曲量が多いほど調整後の走査線形状に含まれる高次関数成分が大きくなり（図１０（Ｂ）（Ｃ）の走査線曲り図参照）、当該高次関数成分によって色ずれなどの画像品質が劣化するという課題がある。

そこで本発明の目的は、ブラケットの凹部の加工精度に依存せず、また初期湾曲専用の板バネも必要とせず、従来の光走査装置の構成を利用して初期湾曲形状を二次曲線に可及的に近付けることにある。

前記課題を解決するため、本発明の光走査装置は、光走査用の長尺光学素子を備えた光走査装置であって、前記長尺光学素子との間に所定の隙間を明けて当該長尺光学素子と平行に配設され、前記長尺光学素子の両端部を支持する一対の支持部及び前記長尺光学素子の中央部を押圧する調整部材を有するブラケットと、前記長尺光学素子を間に挟んで前記ブラケットと反対側に配設され前記長尺光学素子の中央部に当接して当該長尺光学素子を揺動可能に支持する支点部と、前記ブラケットの両端部を前記支点部側に付勢する一対の押え部材とを備え、前記一対の押え部材の押え力によって前記長尺光学素子の中央部を前記支点部からの支持反力で前記ブラケット側が凸となるように湾曲させることで前記長尺光学素子に初期湾曲形状を付与すると共に、前記調整部材で前記長尺光学素子と前記ブラケットの間の隙間を拡大することで前記初期湾曲形状の湾曲量を減少させて走査線の曲りを調整するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、従来の光走査装置のブラケットの両端部に配設されている、一対の押え部材を長尺光学素子の初期湾曲変形用としても利用するので、従来のように初期湾曲変形専用の板バネが不要である。また長尺光学素子の中央の基準ピンをブラケットの凹部に着座させることなく初期湾曲形状を決めるので凹部の精密加工が不要である。従って、部品点数削減と加工コスト低減により光走査装置の軽量低コスト化を図ることができる。

また、長尺光学素子の両端二箇所を押さえて初期湾曲変形させるので、長尺光学素子の中央一箇所を専用の板バネでブラケット側に引き寄せて初期湾曲変形させる場合に比べて湾曲変形と湾曲量の制御が容易である。これにより初期湾曲変形を必要以上に大きくしなくて済み、無理なく湾曲変形させることで初期湾曲形状に含まれる高次関数成分も少なくすることができ、画像品質を劣化させる色ずれを低減することができる。

本発明の実施形態に係る光走査装置を有するデジタルカラー書込装置の断面図である。 本発明の実施形態に係る光走査装置を有する画像形成装置の概略断面図である。 本発明の実施形態に係る光走査装置の正面側斜視図である。 本発明の実施形態に係る光走査装置の背面側斜視図である。 本発明の実施形態に係る光走査装置の端部斜視図である。 （Ａ）は本発明の実施形態に係る光走査装置の正面図、（Ｂ）は同側面図である。 本発明の実施形態に係る光走査装置の傾斜調整用アジャスタ部の側面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は本発明の実施形態に係る光走査装置の走査線曲り調整の説明図である。 （Ａ）〜（Ｂ）は本発明の実施形態に係る光走査装置の走査線傾き調整の説明図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は従来の光走査装置の走査線曲り調整の説明図である。

以下、本発明の実施形態に係る光走査装置と画像形成装置を図に基づき説明する。図１は本発明の実施形態に係る光走査装置を有するデジタルカラー書込装置の断面図である。同図において、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である。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である。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レンズである。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である。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である。８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄは、光走査装置の本体である光学ハウジング２２内への塵埃などの落下を防止する防塵ガラスである。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２２は、壁面２２ａおよび光学素子配置面２２ｂ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は本発明に係る光走査装置の実施形態であるデジタルカラー画像形成装置２１の概略断面図である。図２で２２は前述した光学ハウジング、２３は感光体９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄに対向設置された中間転写ベルトである。２４は記録紙が収納される給紙トレイ、２５は中間転写ベルト２３に形成されたトナー顕像を記録紙に転写する転写部である。２６は転写後の記録紙に対して加熱加圧処理を行う定着部、２７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２３の駆動方向を示す。この画像形成装置２１の画像形成部には、図１の書込装置が搭載されている。

図３は、図１の書込装置に配設された光走査装置の正面側斜視図であり、レーザ光はＸ方向に透過する。曲げ調整と傾き調整はＺ方向に行う。図４は同背面側斜視図である。また、図５は光走査装置の端部斜視図、図６（Ａ）は光走査装置の正面図、（Ｂ）は同側面図である。

図３〜図６に示すように、Ｙ方向に延びた光走査用長尺光学素子としての長尺レンズ５と、当該長尺レンズ５を支持するブラケット３１が、上下（Ｚ方向）に平行に配設されている。ブラケット３１は長尺レンズ５を所定の曲り形状と傾斜状態で支持するためのもので、長尺レンズ５よりもやや長く形成されている。ブラケット３１は、帯状の板金を断面Ｃ字状又は一面開放の矩形ボックス状に折曲げ成形し、長尺レンズ５よりも大きな曲げ強度と曲げ剛性を有するように構成されている。そして、長尺レンズ５がその長手方向中央部の上側部分が屈曲変形によりブラケット３１の内側空間に入り込めるようにブラケット３１に支持されている。

ブラケット３１の両端には、図５のように、切り起こし突起３１ａが形成され、この切り起こし突起３１ａの下端部に長尺レンズ５の両端部が支持されている。ブラケット３１と長尺レンズ５は、長尺レンズ５の短手方向の位置ズレを防止するため、図６のように側面視Ｃ字状又は一面開放の矩形ボックス状に折曲げ成形された保持板バネ３２によって、両者を挟み付ける形で連結されている。また、光学ハウジング２２には断面半円弧状の突起による支点部２２ｃが形成され、この支点部２２ｃに長尺レンズ５の中央部平面が揺動可能に当接し支持されている。そして長尺レンズ５はこの支点部２２ｃを中心としてシーソー式に揺動可能とされている。

ブラケット３１の左側の長く突き出た方の一端部には、図６及び図７のように傾斜調整手段としての傾き調整部３３が連結されている。この傾き調整部３３は、パルスモータ３３ａで上下動するアジャスタ３３ｂを有し、モータホルダ３３ｃによって光学ハウジング２２に固定されている。このアジャスタ３３ｂでブラケット３１の一端を左側の傾斜調整用の押え板バネ３４に抗して押し上げると、長尺レンズ５が図６で右側に傾斜し、アジャスタ３３ｂを下げると長尺レンズ５が左側の押え板バネ３４の力で図６で左側に傾斜するようになっている。なお、図６ではアジャスタ３３ｂと左側の押え板バネ３４を水平方向に離間して配置しているが、両者を水平方向に離間せずに同じ位置に配置してもよい。

次に、前述した光走査装置の曲り調整と傾斜調整について延べる。曲り調整は、図８（Ｃ）のように、調整部材としての調整ネジ３５をブラケット３１にねじ込む方向に回転させることによって調整する。調整部材としてはネジ以外でもよく、例えばカムやクサビを利用した調整部材を長尺レンズ５に当てるようにしてもよい。（Ａ）は長尺レンズ５の自然状態を示している。長尺レンズ５の中央部下面が支点部２２ｃに当接しているが、ブラケット３１の両端は押え部材としての押え板バネ３４でまだ押されていない状態である。なお、押え部材としては板バネ３４に限らず各種弾性部材等を使用することができる。

図８（Ｂ）は、ブラケット３１の両端部を押え板バネ３４で押圧付勢している状態である。この状態では、ブラケット３１は左右の押え板バネ３４によって下側に押されており、長尺レンズ５の中央部が左右の押え板バネ３４の力で支点部２２ｃに当接している。従って、長尺レンズ５はその中央部が支点部２２ｃからの反力で押されてブラケット３１側が凸状となるように湾曲変形する。

この時、長尺レンズ５の基準ピン１５はブラケット３１の凹部３１ｂ内に入るが、基準ピン１５を凹部３１ｂの底面に当接させる必要はない。走査線の傾斜調整用としてブラケット３１の両端に配設された一対の押え板バネ３４で初期湾曲状態を形成するので、１つの板バネで初期湾曲状態を形成する従来方法に比べて、初期湾曲変形を無理なく容易に行うことができる。このため初期湾曲形状に含まれる高次関数成分が少なくなり、走査線の曲り調整を高次関数成分の色ずれを伴うことなく良好に行うことができる。

図８（Ｂ）の初期湾曲状態から図８（Ｃ）のように調整ネジ３５をねじ込んでいくと、ブラケット３１全体が支点部２２ｃから離間する方向、すなわち、長尺レンズ５の両端部を持ち上げる方向に移動する。これにより、長尺レンズ５の上凸湾曲形状がフラットになる方向に変形し、走査線の曲りが調整される。ブラケット３１は長尺レンズ５よりも大きな曲げ強度と曲げ剛性を有するように構成しているので、正確な曲り調整が可能である。感光体上に形成される走査線が正しい直線状になることを確認したら、調整ネジ３５を緩み止めナット等で固定して走査線曲り調整を終了する。

但し、実際の光走査装置に搭載される長尺光学素子は、長尺レンズ５に限られず、長尺レンズ５以外にも多岐に渡る。このため、仮に長尺レンズ５の副走査方向の凹凸状態を限りなくフラットにした場合でも、感光体上の走査線が曲がって曲線状態になることがある。そして、この状態で中間転写ベルト２３上で色を重ね合わせすると色ずれとなってしまう。そこで、当該色ずれの有無を確認しながら調整ネジ３５で長尺レンズ５の副走査方向の凹凸量を調整し、感光体上での走査線の曲り状態をフラット又は基準の色の凹凸状態に合わせる。これにより、走査線曲りによる色ずれを低減することが可能となる。

次に、長尺レンズ５を傾斜調整する場合はパルスモータ３３ａを駆動してアジャスタ３３ｂを上昇又は下降させる。例えば長尺レンズ５を図９で右側に傾斜させる場合は、パルスモータ３３ａを駆動して図７のアジャスタ３３ｂを上昇させ、ブラケット３１の左側一端部を持ち上げる。

長尺レンズ５の姿勢と感光体上の走査線の状態は、ほぼ１：１で対応している。従って、図９（Ａ）のようにブラケット３１の一端部を持ち上げて図のように角度αで左上がり（右下がり）傾斜にすると、図９（Ｂ）のように傾斜調整前の走査線Ａが調整後に角度αで左上がりに傾斜して走査線Ａ’となる。

長尺レンズ５を図９で左側に傾斜させる場合は、パルスモータ３３ａを駆動して図７のアジャスタ３３ｂを下降させ、ブラケット３１の左側一端部を下降させる。このようにして、用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）を共に調整することができる。

傾斜調整の間、長尺レンズ５の曲りはブラケット３１に支持された状態で変わらない。すなわち、長尺レンズ５のストレート形状ないし曲り形状は、ブラケット３１の両端部の突起３１ａと、中央部の調整ネジ３５の合計３箇所によって規制されている。このため、長尺レンズ５は当該規制された形状のまま、ブラケット３１の傾斜に合わせて傾斜し、走査線の傾斜調整が行われる。以上のように、本発明の実施形態に係る光走査装置は、ブラケット３１両端の押え板バネ３４により初期湾曲状態を形成することができる

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。

１ａ−１ｂ：ポリゴンミラー
５、５ａ−５ｄ：長尺レンズ
９ａ−９ｄ：感光体
１０：蓋
１１：上段蓋
１２：下段蓋
１５：基準ピン
２１：デジタルカラー画像形成装置
２２：光学ハウジング
２２ａ：壁面
２２ｂ：光学素子配置面
２２ｃ：支点部
２３：中間転写ベルト
３１：ブラケット
３１ａ：突起
３１ｂ：凹部
３２：保持板バネ
３３：傾き調整部
３３ａ：パルスモータ
３３ｂ：アジャスタ
３３ｃ：モータホルダ
３４：押え板バネ
３５：調整ネジ
５０：長尺レンズ
５０ａ：基準ピン
５１：板バネ
５２：ブラケット
５２ａ：凹部
５３：板バネ
５４：調整ネジ
５５：支点部

特許４９５１２４２号公報

Claims (5)

1. 光走査用の長尺光学素子を備えた光走査装置であって、
   前記長尺光学素子との間に所定の隙間を明けて当該長尺光学素子と平行に配設され、前記長尺光学素子の両端部を支持する一対の支持部及び前記長尺光学素子の中央部を押圧する調整部材を有するブラケットと、
   前記長尺光学素子を間に挟んで前記ブラケットと反対側に配設され前記長尺光学素子の中央部に当接して当該長尺光学素子を揺動可能に支持する支点部と、
   前記ブラケットの両端部を前記支点部側に付勢する一対の押え部材とを備え、
   前記一対の押え部材の押え力によって前記長尺光学素子の中央部を前記支点部からの支持反力で前記ブラケット側が凸となるように湾曲させることで前記長尺光学素子に初期湾曲形状を付与すると共に、前記調整部材で前記長尺光学素子と前記ブラケットの間の隙間を拡大することで前記初期湾曲形状の湾曲量を減少させて走査線の曲りを調整するようにしたことを特徴とする光走査装置。
2. 前記調整部材を調整ネジで構成し、当該調整ネジの先端部を前記長尺光学素子の中央部に当接させることを特徴とする請求項１の光走査装置。
3. 前記ブラケットの曲げ強度を、前記長尺光学素子の曲げ強度よりも大きくしたことを特徴とする請求項１の光走査装置。
4. 前記ブラケットの一端部に走査線の傾斜角を調整するための傾斜調整手段を連結し、前記傾斜調整手段によって長尺光学素子を前記支点部を中心に揺動させるようにしたことを特徴とする請求項１の光走査装置。
5. 請求項１から４のいずれか１の光走査装置を画像形成部に有することを特徴とする画像形成装置。

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