JP6225665B2 - 光走査装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査装置、画像形成装置に関する。

特許文献１には、光走査装置に設置した後のシリンドリカルミラーを、調整部材で湾曲変形させて、シリンドリカルミラーの反射面の形状を変化させ、ボウを補正する構成が開示されている。

特開２００２−３１１３６６号公報

本発明は、光走査装置に設置した後の光学部品に対して行うボウ調整の調整量を低減することを目的とする。

請求項１の発明は、光源から反射面に入射された複数の光を、該反射面の移動によって該光を主走査方向に偏向する偏向手段と、該反射面で反射した該複数の光の各々が通過する１つの共通レンズと、該共通レンズを通過した該複数の光の各々が反射又は通過し、該複数の光の各々が主走査方向に走査されるように無負荷状態において副走査方向に反っている複数の光学部品と、を有する。

そして、該共通レンズの副走査方向の中央部を通る対称軸を挟んで両側に対称に配置され、副走査方向の反り量が同じで反りの向きが該対称軸を基準として互いに逆である一対の第１光学部品と、前記対称軸を挟んだ両側であって且つ前記一対の第１光学部品よりも前記対称軸から離れた位置に対称に配置され、副走査方向の反り量が同じで反りの向きが該対称軸を基準として互いに逆である一対の第２光学部品と、を有する。

請求項２の発明は、複数の光の各々を走査して被形成体に潜像を形成する請求項１に記載の光走査装置と、前記潜像の各々を現像する現像装置と、を有する。

本発明の請求項１の構成によれば、無負荷状態において副走査方向に反っている光学部品を有さない場合に比べ、ボウ調整の調整量を低減できる。

なお、「ボウ調整の調整量の低減」には、調整量が０に低減される場合も含まれる。すなわち、「ボウ調整の調整量の低減」には、ボウ調整が不要となる場合も含まれる。

本発明の請求項１の構成によれば、一対の第１光学部品同士及び一対の第２光学部品同士で部品の共通化を図ることができる。

本発明の請求項２の構成によれば、本構成における光走査装置を有さない場合に比べ、現像された各潜像の位置ずれを補正するための調整が容易になる。

本実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。 本実施形態に係る露光装置の構成を示す概略図である。 図２に示す露光装置において、湾曲した個別レンズの設置前に、湾曲していない個別レンズを設置した構成を示す概略図である。

以下に、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。

（画像形成装置１０の構成）
まず、本実施形態に係る画像形成装置１０の構成を説明する。図１は、本実施形態に係る画像形成装置１０の構成を示す概略図である。

画像形成装置１０は、図１に示されるように、各構成部品が設けられる画像形成装置本体１１（筐体）を備えている。画像形成装置本体１１の内部には、用紙等の記録媒体Ｐが収容される収容部１２と、記録媒体Ｐに画像を形成する画像形成部１４と、収容部１２から画像形成部１４へ記録媒体Ｐを搬送する搬送部１６と、画像形成装置１０の各部の動作を制御する制御部２０と、が設けられている。また、画像形成装置本体１１の上部には、画像形成部１４によって画像が形成された記録媒体Ｐが排出される排出部１８が設けられている。

画像形成部１４は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー画像を形成する画像形成ユニット２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋ（以下、２２Ｙ〜２２Ｋと示す）と、画像形成ユニット２２Ｙ〜２２Ｋで形成されたトナー画像が転写される中間転写ベルト２４と、を備えている。さらに、画像形成部１４は、画像形成ユニット２２Ｙ〜２２Ｋで形成されたトナー画像を中間転写ベルト２４に転写する第１転写部材としての第１転写ロール２６と、第１転写ロール２６によって中間転写ベルト２４に転写されたトナー画像を中間転写ベルト２４から記録媒体Ｐへ転写する第２転写部材としての第２転写ロール２８と、第２転写ロール２８によって中間転写ベルト２４から記録媒体Ｐへ転写されたトナー画像を記録媒体Ｐに定着させる定着装置３０と、を備えている。

なお、画像形成部１４は、上記の構成に限られず、他の構成であっても良く、記録媒体Ｐに画像を形成するものであればよい。

画像形成ユニット２２Ｙ〜２２Ｋは、水平方向に対して傾斜した状態で、画像形成装置本体１１に並んで配置されている。また、画像形成ユニット２２Ｙ〜２２Ｋは、一方向（例えば、図１における時計回り方向）へ回転する感光体３２（被形成体の一例）をそれぞれ有している。なお、画像形成ユニット２２Ｙ〜２２Ｋは、同様に構成されているので、図１において、画像形成ユニット２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋの各部の符号を省略している。

各感光体３２の周囲には、感光体３２の回転方向上流側から順に、感光体３２を帯電させる帯電装置としての帯電ロール２３と、帯電ロール２３によって帯電した感光体３２を後述の露光装置６０が露光することで感光体３２に形成された静電潜像を現像してトナー画像を形成する現像装置３８と、感光体３２に残留した残留トナーを除去する除去装置４０と、が設けられている。

画像形成ユニット２２Ｙ〜２２Ｋの斜め下方には、帯電ロール２３によって帯電した感光体３２を露光して感光体３２に静電潜像を形成する露光装置６０（光走査装置の一例）が設けられている。露光装置６０は、制御部２０から送られた画像信号に基づき静電潜像を形成するようになっている。制御部２０から送られる画像情報としては、例えば、外部装置で生成されその外部装置から制御部２０が取得する画像情報や、画像形成装置１０において原稿等の画像を読み取ることで生成される画像情報などがある。なお、露光装置６０の具体的な構成は、後述する。

中間転写ベルト２４は、図１に示されるように、環状に形成されると共に、画像形成ユニット２２Ｙ〜２２Ｋの斜め上側に配置されている。中間転写ベルト２４の内周側には、中間転写ベルト２４が巻き掛けられる巻掛ロール４２、４３、４４、４５が設けられている。中間転写ベルト２４は、例えば、巻掛ロール４３が回転駆動することによって、感光体３２と接触しながら一方向（例えば、図１における反時計方向）へ循環移動（回転）するようになっている。なお、巻掛ロール４２は、中間転写ベルト２４を挟んで第２転写ロール２８に対向する対向ロールとされている。

第１転写ロール２６は、それぞれ、中間転写ベルト２４を挟んで感光体３２に対向している。第１転写ロール２６は、転写電圧（転写バイアス）の印加により、感光体３２に形成されたトナー画像を中間転写ベルト２４に転写するようになっている。第１転写ロール２６と感光体３２との間が、感光体３２に形成されたトナー画像が中間転写ベルト２４に転写される第１転写位置Ｔ１とされている。

第２転写ロール２８は、中間転写ベルト２４を挟んで巻掛ロール４２に対向している。第２転写ロール２８は、転写電圧（転写バイアス）の印加により、中間転写ベルト２４に転写されたトナー画像を記録媒体Ｐに転写するようになっている。第２転写ロール２８と巻掛ロール４２との間が、中間転写ベルト２４に転写されたトナー画像が記録媒体Ｐに転写される第２転写位置Ｔ２とされている。

搬送部１６は、収容部１２に収容された記録媒体Ｐを送り出す送出ロール４６と、送出ロール４６に送り出された記録媒体Ｐが搬送される搬送路４８と、搬送路４８に沿って配置され送出ロール４６によって送り出された記録媒体Ｐを第２転写位置Ｔ２に向けて搬送する複数の搬送ロール５０と、を有している。

定着装置３０は、第２転写位置Ｔ２から搬送された記録媒体Ｐに対し、第２転写位置Ｔ２で転写されたトナー画像を定着させる。この定着装置３０よりも搬送方向下流側には、トナー画像が定着された記録媒体Ｐを排出部１８へ排出する排出ロール５２が設けられている。

また、片面にトナー画像が定着された記録媒体Ｐを反転させて、再び第２転写位置Ｔ２へ送り戻すための反転搬送路３７が、第２転写位置Ｔ２（第２転写ロール２８）に対する中間転写ベルト２４とは反対側（図１における右側）に設けられている。記録媒体Ｐの両面に画像を形成する際には、片面にトナー画像が定着された記録媒体Ｐが、排出ロール５２によりスイッチバックされて反転搬送路３７に導かれて第２転写位置Ｔ２へ送り戻されるようになっている。

（画像形成動作）
次に、本実施形態に係る画像形成装置１０における、記録媒体Ｐへ画像を形成する画像形成動作について説明する。

本実施形態に係る画像形成装置１０では、収容部１２から送出ロール４６によって送り出された記録媒体Ｐが、複数の搬送ロール５０によって第２転写位置Ｔ２へ搬送される。

一方、画像形成ユニット２２Ｙ〜２２Ｋでは、帯電ロール２３によって帯電した感光体３２が、露光装置６０によって露光されて感光体３２に静電潜像が形成される。その静電潜像が現像装置３８によって現像されて感光体３２にトナー画像が形成される。画像形成ユニット２２Ｙ〜２２Ｋで形成された各色のトナー画像は、各第１転写位置Ｔ１にて中間転写ベルト２４に転写されることで重ねられ、カラー画像が形成される。そして、中間転写ベルト２４に形成されたカラー画像が、第２転写位置Ｔ２にて記録媒体Ｐへ転写される。

トナー画像が転写された記録媒体Ｐは、定着装置３０へ搬送され、転写されたトナー画像が定着装置３０により定着される。記録媒体Ｐの片面へのみ画像を形成する場合は、トナー画像が定着された後、記録媒体Ｐは排出ロール５２により排出部１８へ排出される。記録媒体Ｐの両面へ画像を形成する場合には、片面に画像が形成された後、記録媒体Ｐは、排出ロール５２でスイッチバックされ、反転して反転搬送路３７へ送り込まれる。さらに、反転搬送路３７から再び第２転写位置Ｔ２へ送り込まれ、画像が記録されていない反対面に、上記と同様に画像が形成され、記録媒体Ｐの両面へ画像が形成され、排出ロール５２により排出部１８へ排出される。以上のように、一連の画像形成動作が行われる。

（露光装置６０の構成）
次に、露光装置６０の構成を説明する。図２（Ａ）は、露光装置６０の構成を模式的に示す概略図である。具体的には、図２（Ａ）は、露光装置６０における光学系の光路を展開して示した図である。図２（Ｂ）は、感光体３２側（図２（Ａ）における右側）から後述の個別レンズ７２を見た図である。なお、図２（Ａ）（Ｂ）において、Ｘ方向が主走査方向を示し、Ｙ方向が副走査方向を示す。

露光装置６０は、光を走査する光走査装置の一例であり、各構成部品を収容する筐体６１（装置本体）を有している（図１参照）。筐体６１の内部には、図２（Ａ）に示されるように、複数の光源６２と、複数の光源６２から発せられた光（具体的には、レーザー光）を主走査方向Ｘに偏向する偏向手段の一例としての回転多面鏡６４（ポリゴンミラー）と、を備えている。なお、回転多面鏡６４は、図２（Ａ）において模式的に図示している。

光源６２は、具体的には、各色の画像形成ユニット２２Ｙ〜２２Ｋに対応して、４つが筐体６１（図１参照）に設けられている。光源６２としては、例えば、半導体レーザー（ＬＤ）が用いられている。なお、光源６２は、複数（例えば４つ）の発光部を有する単一の光源で構成されていてもよい。

このように光源６２が４つ設けられるのに対して、回転多面鏡６４は、１つが筐体６１（図１参照）に設けられている。この回転多面鏡６４は、各光源６２から射出された複数のレーザー光を反射する複数の反射面６４Ａ（図１参照）を外周部に有し、駆動部（図示省略）よって回転するように構成されている。回転多面鏡６４では、各光源６２からのレーザー光が反射面６４Ａに入射し、回転による該反射面６４Ａの移動によって該レーザー光を主走査方向Ｘに偏向するようになっている。

光源６２と回転多面鏡６４との間には、すなわち、光源６２から回転多面鏡６４までの光路中には、レーザー光の照射方向（進行方向）に沿って、コリメータレンズ６６、スリット部材６８及びシリンドリカルレンズ６９が、この順で設けられている。

露光装置６０では、光源６２から射出されたレーザー光は、コリメータレンズ６６で平行光に変換され、スリット部材６８のスリットを通過することで予め定められた断面形状に整形されるようになっている。この整形されたレーザー光は、シリンドリカルレンズ６９によって副走査方向Ｙへ集光され、回転多面鏡６４の反射面６４Ａへ入射するようになっている。

回転多面鏡６４が反射面６４Ａによってレーザー光を反射する反射側には、レーザー光の照射方向（進行方向）に沿って、共通レンズ７０及び個別レンズ７２（光学部品の一例）がこの順で設けられている。すなわち、共通レンズ７０は、個別レンズ７２よりも回転多面鏡６４に近い側に配置されている。また、個別レンズ７２は、共通レンズ７０よりも感光体３２に近い側に配置されている。

共通レンズ７０は、各色に対応した４つのレーザー光が共通して通過するレンズであり、筐体６１（図１参照）に１つ設けられている。個別レンズ７２は、各色に対応した各レーザー光が個別に通過する４つの個別レンズ７２Ｙ、７２Ｍ、７２Ｃ、７２Ｋで構成されている。この共通レンズ７０及び個別レンズ７２は、レーザー光を感光体３２上に結像させると共に等速度で走査するためのｆθレンズとして機能する。

なお、共通レンズ７０と個別レンズ７２との間の光路中、及び、個別レンズ７２と感光体３２との間の光路中の少なくとも一方には、レーザー光を反射するミラーが設けられていてもよい。

また、本実施形態では、光源６２を含む各光学部品を有して構成される光学系の光軸Ｓを挟んで両側に、コリメータレンズ６６、スリット部材６８、シリンドリカルレンズ６９及び個別レンズ７２が、２つずつ配置されている。すなわち、コリメータレンズ６６、スリット部材６８、シリンドリカルレンズ６９及び個別レンズ７２は、光軸Ｓに対して対称に、２つずつが配置されている。従って、光軸Ｓは、当該光学部品の対称配置における軸（対称軸）をなす。なお、光軸Ｓは、図２（Ａ）（Ｂ）において一点鎖線で示されている。

ここで、本実施形態では、４つの個別レンズ７２は、図２（Ｂ）に示されるように、レーザー光が主走査方向Ｘに走査されるように無負荷状態において副走査方向Ｙに反っている。すなわち、４つの個別レンズ７２は、ボウ（感光体３２上で走査線Ｌが湾曲すること）を補正すべく、無負荷状態において副走査方向Ｙに反っている。なお、無負荷状態とは、外部から負荷（荷重）を受けていない状態である。従って、４つの個別レンズ７２は、露光装置６０への設置前（取付け前）の単品の状態で、副走査方向Ｙに反っている。

具体的には、４つの個別レンズ７２は、それぞれ、光軸Ｓ側に凸状になるように湾曲している。すなわち、４つの個別レンズ７２のうち、光軸Ｓに対して一方側（図２（Ｂ）における上側）に配置された個別レンズ７２Ｙ、７２Ｍは、図２（Ｂ）における下側に凸状になるように湾曲している。これは、個別レンズ７２Ｙを通過するレーザー光ＬＹ及び、個別レンズ７２Ｍを通過するレーザー光ＬＭにおいて、光軸Ｓ側（図２（Ｂ）における下側）に凹状になるように発生するボウ（図３（Ｂ）参照）を補正するためである。

また、４つの個別レンズ７２のうち、光軸Ｓに対して他方側（図２（Ｂ）における下側）に配置された個別レンズ７２Ｃ、７２Ｋは、図２（Ｂ）における上側に凸状になるように湾曲している。これは、個別レンズ７２Ｃを通過するレーザー光ＬＣ及び、個別レンズ７２Ｋを通過するレーザー光ＬＫにおいて、光軸Ｓ側（図２（Ｂ）における上側）に凹状になるように発生するボウ（図３（Ｂ）参照）を補正するためである。

さらに、４つの個別レンズ７２のうち、光軸Ｓに対して近い側に配置された個別レンズ７２Ｍ、７２Ｃは、反り量が設計値（狙い値）として同じ量とされている。従って、個別レンズ７２Ｍ、７２Ｃは、副走査方向Ｙの反り量が同じで反りの向きが互いに逆である一対の第１光学部品の一例として機能する。

また、４つの個別レンズ７２のうち、光軸Ｓから離れた側に配置された個別レンズ７２Ｙ、７２Ｋは、反り量が設計値（狙い値）として同じ量とされている。従って、個別レンズ７２Ｙ、７２Ｋは、光軸Ｓに対して個別レンズ７２Ｍ、７２Ｃよりも離れた側に位置し、且つ、副走査方向Ｙの反り量が同じで反りの向きが互いに逆である一対の第２光学部品の一例として機能する。

そして、４つの個別レンズ７２は、例えば、樹脂材料で構成され、射出成形により形成される。射出成形では、具体的には、溶融した樹脂を金型のキャビティに射出し、冷却固化して成形される。この射出成形における成形条件、具体的には、キャビティの温度条件によって、設定された反り量で個別レンズ７２が湾曲される。より具体的には、個別レンズ７２において、凸となる表面７２１における温度よりも、凹となる表面７２２における温度を高くし、温度が高いほど冷却時の収縮量が大きいことを利用して湾曲されるものである。

個別レンズ７２の反り量は、以下のように設定される。

露光装置６０において、個別レンズ７２を設置する前に、図３（Ａ）（Ｂ）に示されるように、副走査方向Ｙにおいて湾曲していない個別レンズ７３を設置し、光源６２からレーザー光を照射して、各色に対応したレーザー光ごとの実際のボウ量Ｂを測定する。ボウは、各光学部品の部品自体の設計値に対する部品誤差や取付誤差によって生じるものであり、露光装置６０ごとにボウ量が異なるため、露光装置６０ごとにボウ量が測定される。

レーザー光ＬＭにおけるボウ量と、レーザー光ＬＣにおけるボウ量とを加算した値を１／２した値を補正量として、個別レンズ７２Ｍ、７２Ｃの反り量が設定される。すなわち、レーザー光ＬＭにおけるボウ量と、レーザー光ＬＣにおけるボウ量との中間値にボウが補正されるように、個別レンズ７２Ｍ、７２Ｃの反り量が設定される。

個別レンズ７２Ｙ、７２Ｋにおいても同様に、レーザー光ＬＹにおけるボウ量と、レーザー光ＬＫにおけるボウ量とを加算した値を１／２した値を補正量として、個別レンズ７２Ｙ、７２Ｋの反り量が設定される。すなわち、レーザー光ＬＹにおけるボウ量と、レーザー光ＬＫにおけるボウ量との中間値にボウが補正されるように、個別レンズ７２Ｙ、７２Ｋの反り量が設定される。

なお、本実施形態では、個別レンズ７２を露光装置６０に設置した後に、ボウを調整するための調整機構を有していない。すなわち、個別レンズ７２は、露光装置６０に設置した後も、無負荷状態、すなわち、湾曲させるような外力が作用していない状態となっている。なお、調整機構は、例えば、調整部材に突き当てにより、個別レンズ７２の外部から負荷（荷重）を付与して個別レンズ７２を副走査方向Ｙに湾曲させる構成とされた機構である。

（本実施形態の作用）
本実施形態では、前述のとおり、個別レンズ７２を無負荷状態において副走査方向Ｙに湾曲させて、ボウを補正する。このため、露光装置６０に設置した後に個別レンズ７２に対して行うボウ調整が不要になる。すなわち、当該ボウ調整の調整量が０に低減される。従って、前述したように、ボウ調整を行うための調整機構が不要となり、露光装置６０の構成が簡易となる。これにより、露光装置６０の部品費が低減されると共に、露光装置６０に個別レンズ７２を設置した後に行うボウ調整工程が削減される。

また、本実施形態では、個別レンズ７２Ｍ、７２Ｃは、副走査方向Ｙの反り量が同じで反りの向きが互いに逆とされている。したがって、光軸Ｓを基準として同一形状のレンズを反転させて用いることで、部品共通化が図れる。個別レンズ７２Ｙ、７２Ｋにおいても同様に、副走査方向Ｙの反り量が同じで反りの向きが互いに逆とされているため、同一形状のレンズを用いることで、部品共通化が図れる。このように、部品の共通化が図れるので、部品管理が容易となる。

（変形例）
上記実施形態では、光学部品としての個別レンズ７２が、無負荷状態において副走査方向Ｙに反っていたが、これに限られない。無負荷状態において副走査方向Ｙに反っている光学部品としては、例えば、レーザー光を感光体３２へ向けて反射するミラーであってもよい。ミラーにおいても、例えば、樹脂材料で構成され、射出成形により形成される。この場合においても、例えば、射出成形における成形条件（キャビティの温度条件）によって、設定された反り量でミラーが湾曲される。

また、上記実施形態では、成形条件（温度条件）によって個別レンズ７２が湾曲されていたが、これに限られるものではない。例えば、湾曲された金型のキャビティを用いることで、個別レンズ７２を湾曲させてもよい。

また、上記実施形態では、個別レンズ７２Ｍ、７２Ｃと、個別レンズ７２Ｙ、７２Ｋとで、それぞれ、反り量が同じとされていたが、これに限られない。個別レンズ７２Ｙ、７２Ｍ、７２Ｃ、７２Ｋの個々のボウ量が予め定められた基準値に補正されるように、個別レンズ７２Ｙ，７２Ｍ、７２Ｃ、７２Ｋごとに反り量を設定してもよい。この場合では、個別レンズ７２Ｙ，７２Ｍ、７２Ｃ、７２Ｋが基準値に補正されるので、各色間におけるボウ差が効果的に低減される。なお、この構成では、個別レンズ７２Ｙ，７２Ｍ、７２Ｃ、７２Ｋごとに反り量が異なり、それぞれで部品管理が必要となる。

さらに、上記実施形態では、個別レンズ７２を露光装置６０に設置した後に、ボウを調整するための調整機構を有していなかったが、当該調整機構を有していてもよい。この構成では、例えば、個別レンズ７２の無負荷状態における副走査方向の反りによって、ボウが粗補正され、調整機構による調整によってボウが微補正される。
この変形例では、個別レンズ７２が無負荷状態において副走査方向に反っていることで、露光装置６０に設置した後に個別レンズ７２に対して行うボウ調整の調整量が低減される。また、個別レンズ７２の無負荷状態における副走査方向の反りと、調整機構による調整と、によってボウが調整されるので、高精度にボウの調整がなされる。

本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、種々の変形、変更、改良が可能である。例えば、上記に示した変形例は、適宜、複数を組み合わせて構成しても良い。

１０ 画像形成装置
３２ 感光体（被形成体の一例）
３８ 現像装置
６０ 露光装置（光走査装置の一例）
６２ 光源
６４ 回転多面鏡（偏向手段の一例）
６４Ａ 反射面
７２ 個別レンズ（光学部品の一例）
７２Ｍ、７２Ｃ 個別レンズ（第１光学部品の一例）
７２Ｙ、７２Ｄ 個別レンズ（第２光学部品の一例）
Ｘ 主走査方向
Ｙ 副走査方向

Claims (2)

1. 光源から反射面に入射された複数の光を、該反射面の移動によって該光を主走査方向に偏向する偏向手段と、
   該反射面で反射した該複数の光の各々が通過する１つの共通レンズと、
   該共通レンズを通過した該複数の光の各々が反射又は通過し、該複数の光の各々が主走査方向に走査されるように無負荷状態において副走査方向に反っている複数の光学部品と、
   を有し、
   該複数の光学部品は、
   該共通レンズの副走査方向の中央部を通る対称軸を挟んで両側に対称に配置され、副走査方向の反り量が同じで反りの向きが該対称軸を基準として互いに逆である一対の第１光学部品と、
   該対称軸を挟んだ両側であって且つ該一対の第１光学部品よりも該対称軸から離れた位置に対称に配置され、副走査方向の反り量が同じで反りの向きが該対称軸を基準として互いに逆である一対の第２光学部品と、
   を有する光走査装置。
2. 複数の光の各々を走査して被形成体に潜像を形成する請求項１に記載の光走査装置と、
   前記潜像の各々を現像する現像装置と、
   を有する画像形成装置。
   

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