JP2004287380A

JP2004287380A - Light scanning device, scanning line adjusting method, scanning line adjusting control method, image forming apparatus and image forming method

Info

Publication number: JP2004287380A
Application number: JP2003201885A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Kubo; 信秋久保
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-01-30
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2004-10-14

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light scanning device which is equipped with a configuration capable of effectively suppressing a deformation due to the temperature variation of an optical element included in a scanning image forming optical system and accurately adjusting the curve of a scanning line and the inclination of the scanning line, and effectively corrects the relative color slippage among colors to contributes to the output of an excellent color image having little color slippage, and to provide a scanning line adjusting method, a scanning line adjusting control method, an image forming device equipped with the light scanner and an image forming method. <P>SOLUTION: A curve correction means 71 which corrects the curve of the scanning line by correcting an optical element 30 in the sub scanning direction B of a beam, and a tilt correction means 72 which corrects the inclination of the scanning line by tilting the whole optical element 30 are provided, and at least a part of the curve correction means 71 and the inclination correction means 72 are provided in a unit in the supporting member 61 of the optical element 30, and further a correction means for write-in beginning position is provided. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に搭載される光走査装置、走査線補正方法、走査線補正制御方法、かかる光走査装置を搭載するかかる画像形成装置および画像形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置は、レーザビームを感光体等の像担持体の表面に照射して像担持体上に画像情報に応じた潜像を形成する光走査装置を備えている。このような光走査装置においては、光源から出射されたレーザビームを、回転するポリゴンミラーにより偏向して像担持体上を走査するようにしているが、レーザビームの光路中には、レーザビームを像担持体に結像させるための光学素子群が配置されている。
【０００３】
かかる光学素子群は、レーザビームより像担持体上を正確に走査して良好な画像を得るうえで非常に重要である。そこで近年、走査特性の向上を意図して、光走査装置の結像光学系に、非球面に代表される特殊な面を有する光学素子を採用することが一般化しており、そのため、このような特殊な面を有する光学素子を容易かつ安価に形成すべく、樹脂材料で製作された光学素子をかかる光学素子群に用いた結像光学系が多用されている。
【０００４】
走査光学系に用いられる光学素子として代表的なｆθレンズ等の走査結像レンズは一般に、副走査方向におけるレンズ不用部分すなわちレーザビームたる偏向光束が入射する部分以外の部分をカットし、主走査方向に長い短冊形レンズとして形成される。走査結像レンズが複数枚のレンズで構成される場合、配設位置が光偏向手段から離れるほど、主走査方向のレンズ長さが大きくなり、１０数センチ〜２０センチ以上の長さをもつ長尺レンズが必要となる。
【０００５】
ところが、このような長尺レンズは上述したように一般に樹脂材料を用いて樹脂成形で形成されるため、外界の温度変化によりレンズ内の温度分布が不均一になると、反りを生じてレンズが副走査方向に弓なりな形状、すなわちレンズをその光軸方向から見た場合に弓状に曲がった形状をなすこととなる。
【０００６】
すなわち、樹脂材料により成形した光学素子を用いた結像光学系は、温度や湿度の変化の影響を受けることで光学特性が変化しやすく、このような光学特性の変化は走査線の曲がり具合や等速性も変化させる。このため例えば数十枚のカラー画像の形成を連続して行い、画像形成装置の連続運転により機内温度が上昇した場合には、その光走査装置に備えられた結像光学系の光学特性が変化して、各光書込装置すなわち各光走査装置の書き込む走査線の曲がり具合や等速性が次第に変化するため、色ずれの現象により、初期に得られたカラー画像と終期に得られたカラー画像とで色合いのまったく異なるものになることがある。なお、この色ずれの現象は、カラーの画像を形成する画像形成装置に特有かつ顕著な現象である。
【０００７】
そこで、光学素子群を構成する光学素子の光学特性を調整するべく、従来より種々の技術が提案されている。かかる技術の一種として、〔特許文献１〕において提案されているように、光学素子を保持する保持部材に光学素子の光学特性を調整する機構を設けたものが知られている。また、光学素子群に備えられた折り返しミラーについて、この傾きを変化させることにより、走査線の傾きを補正する方法が知られている。
【０００８】
〔特許文献１〕では、レーザビームの走査方向に長い光学素子たる長尺レンズを副走査方向から挟む部材を設け、その一方側の部材を、長尺レンズの光軸方向に移動可能な調整ネジを用いた調整部材とし、調整ネジの締め具合により長尺レンズを走査方向と直交する断面内で回転調整することにより走査線曲がりを補正する構成が提案されている。
【０００９】
また近年、カラー画像形成装置の高速化に伴い、例えば、４つの感光体ドラムを記録紙の搬送方向に配列し、これらの各感光体ドラムに対応した複数の走査光学系で同時に露光して潜像をつくり、これらの潜像をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックなどの各々異なる色の現像剤を使用する現像器で可視像化したのち、これらの可視像を同一の記録紙に順次重ね合わせて転写し、カラー画像を得るデジタル複写機やレーザープリンタ等の画像形成装置が実用化されている（所謂、４ドラムタンデム方式）。
【００１０】
４ドラムタンデム方式では、カラーもモノクロも同じ速度で出力できるため、高速プリントに有利であるが、各々の感光体書き込み現像したトナー像を記録紙に重ね転写する際に色ずれが生じる。この色ずれは、４ドラムタンデム方式では、記録紙上に順次重ね転写して多色画像を形成するようになっていることから、各色ごとにばらばらの副走査対応方向の走査位置ずれが生じることにより発生しやすい。
【００１１】
こうした色ずれを低減する方式として、以下の方法が知られている。
Ａ．複数の走査手段を用いる画像形成装置において、各走査手段（ハウジング）全体を感光体に対し位置調整し、各感光体での走査線を一致させる発明が開示されている。しかし、調整のための機構が複雑になり、調整時間もかかる。また、重量の大きいハウジングを調整するため、温度変化などによる経時的な変化には対応できにくく、プリント中、もしくは使用環境における色ずれを高精度に補正することが困難である〔例えば、〔特許文献２〕参照）。
【００１２】
Ｂ．前記問題の別の解決方法として、ガルバノミラーを用いて副走査ビーム位置を制御する方法が提案されている。しかしながら、ガルバノミラーは副走査位置を制御するには感度が高すぎるため外部振動の影響を受けやすく、更に良好なビームスポット径を確保するためには高い面精度が要求される（透過面の約４倍）といわれている（例えば〔特許文献３〕参照）。
【００１３】
Ｃ．マルチビーム間のずれの問題を解決する手段として、中間転写基準信号とライン同期信号との位相関係に応じて複数のレーザビームのうち感光体に最初に画像を書き込むレーザビームを切り換えることにより副走査方向の各色毎の画像書き込み開始位置を調整して色ずれを補正する補正手段を備えたカラー画像形成装置が提案されている（例えば、〔特許文献４〕参照）。しかし、この方式をもってしても１ライン以下の補正は困難であり、例えば６００ｄｐｉ書き込みの場合は、少なくとも４２μｍ以上の色ずれが発生する。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００２−１３１６７４号公報
【特許文献２】
特開２００１−１３３７１８号公報
【特許文献３】
特開２００１−１００１２７号公報
【特許文献４】
特開平１０−２３９９３９号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし〔特許文献１〕に示されている構成では次の不具合がある。すなわち、結像光学系に用いられる光学素子たるレンズの材質が影響を受ける環境変動下においては、走査線曲がりの補正が依然としてできない場合がある。
【００１６】
具体的には、たとえば上述のような長尺レンズの反りが著しい場合には走査線曲がりが極端に発生するが、光学素子の反りに起因する走査線曲がりは〔特許文献１〕に示されたような構成を用いて初期調整を行った場合でも発生し、その後の調整が困難である。また、〔特許文献１〕の構成においては、走査線曲がり以外に色ずれなどの不具合を発生する原因となる走査線傾きについての対策がとられていない。さらに〔特許文献１〕に示された構成では、光軸方向での位置決めがネジの締結具合によって変化するため、位置決め精度を確保しにくいという不具合もある。また、折り返しミラーの傾きを変化させる方式では、傾きを変化させることにより、像担持体にいたるまでの光路長が、走査線の中心部と端部とで異なる、いわゆる主走査倍率誤差が生ずるという問題がある。
【００１７】
一方、タンデム型の画像形成装置における、特に副走査方向の色ずれの発生原因は以下が挙げられる。
▲１▼感光体の周方向（副走査方向）の送り速度むら
▲２▼中間転写体の周方向（副走査方向）の送り速度むら
▲３▼感光体間の位置誤差
▲４▼走査光学系間のビームスポット書き込み位置ずれ
▲５▼上記▲１▼〜▲４▼の環境変動または連続プリント時などの温度変動による位置ずれ
▲６▼各感光体上にマルチビームで同時に書き込みを行う場合、ポリゴンスキャナーの回転と感光体送速度は、一般に非同期のため、副走査方向でビーム数だけずれるおそれがあること
その他、中間転写体の厚さの誤差により光路長が変化し、これに起因して色ずれが発生することがある。
【００１８】
本発明は、走査結像光学系に含まれる光学素子、特に樹脂製結像素子の温度変化に起因する変形を有効に抑制し、なおかつ、走査線曲がり及び走査線傾きの補正を正確に行える構成を備え、また連続プリント時においても、各色間の相対的な色ずれを効果的に補正し、色ずれの少ない良好なカラー画像の出力に寄与する光走査装置、走査線補正方法、走査線補正制御方法、かかる光走査装置を備えた画像形成装置および画像形成方法の提供を目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、光源から出射されたビームを像担持体に結像させるための光学素子と、この光学素子を保持する保持部材と、上記光学素子を上記ビームの副走査方向に矯正して上記ビームによる走査線の曲がりを補正する走査線曲がり補正手段と、上記光学素子の全体を傾けて上記走査線の傾きを補正する走査線傾き補正手段とを有し、上記走査線曲がり補正手段の少なくとも一部と上記走査線傾き補正手段の少なくとも一部とを上記保持部材に一体的に設けた光走査装置にある。
【００２０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、上記保持部材が、上記光学素子に当接して同光学素子の同保持部材内における位置基準を形成する基準面を有するとともに同光学素子を上記副走査方向から支持する、上記ビームの走査方向に長い支持部材を有することを特徴とする。
【００２１】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の光走査装置において、上記基準面が、上記光学素子の端部以外の部分に対応して形成されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項４記載の発明は、請求項２または３記載の光走査装置において、上記走査線曲がり補正手段は、上記光学素子の上記支持部材に当接する面の反対側から同光学素子を押圧する押圧手段を有することを特徴とする。
【００２３】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の光走査装置において、上記基準面が、上記押圧手段による上記光学素子の押圧位置以外の部分に対応して形成されていることを特徴とする。
【００２４】
請求項６記載の発明は、請求項４または５記載の光走査装置において、上記押圧手段を、上記支持部材の長手方向に複数有することを特徴とする。
【００２５】
請求項７記載の発明は、請求項４ないし６の何れか１つに記載の光走査装置において、上記押圧手段を上記支持部材の長手方向の略中央部に単数有することを特徴とする。
【００２６】
請求項８記載の発明は、請求項４ないし７の何れか１つに記載の光走査装置において、上記押圧手段が、上記光学素子の上記支持部材に当接する面の反対側から同光学素子に係合する押圧部材と、この押圧部材を上記光学素子に押し当てる押し当て部材とを有することを特徴とする。
【００２７】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の光走査装置において、上記押し当て部材が、その軸方向に移動することで上記押圧部材を上記光学素子に押し当てるテーパピンであることを特徴とする。
【００２８】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の光走査装置において、上記押圧部材は、その軸線方向が上記光学素子の光軸方向とほぼ平行な円柱状をなし、上記テーパピンの軸方向が上記軸線方向とほぼ直行することを特徴とする。
【００２９】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の光走査装置において、上記軸線方向における上記押圧部材の長さが、上記光学素子の、当該押圧部材が当接する面に形成された、上記光軸方向におけるひけ部の長さより長いことを特徴とする。
【００３０】
請求項１２記載の発明は、請求項４ないし１１の何れか１つに記載の光走査装置において、上記押圧手段が、上記光学素子に対して上記副走査方向を含む方向に変位するねじを有することを特徴とする。
【００３１】
請求項１３記載の発明は、請求項２ないし５の何れか１つに記載の光走査装置において、上記保持部材が、上記光学素子の上記支持部材に当接する面の反対側に位置し、上記支持部材とともに上記光学素子を挟持する挟持部材を有することを特徴とする。
【００３２】
請求項１４記載の発明は、請求項１３記載の光走査装置であって、押圧手段を有する光走査装置において、上記挟持部材に、上記押圧手段の少なくとも一部と上記走査線傾き補正手段の当該少なくとも一部とを一体的に設けたことを特徴とする。
【００３３】
請求項１５記載の発明は、請求項１ないし１４の何れか１つに記載の光走査装置において、上記走査線傾き補正手段が、上記保持部材の全体を上記光学素子とともに傾けて上記走査線の傾きを補正することを特徴とする。
【００３４】
請求項１６記載の発明は、請求項１ないし１５の何れか１つに記載の光走査装置において、上記走査線傾き補正手段が、上記保持部材を傾ける際の支点を形成する支点部材を有することを特徴とする。
【００３５】
請求項１７記載の発明は、請求項１６記載の光走査装置において、上記支点を上記光学素子の光軸付近に設けたことを特徴とする。
【００３６】
請求項１８記載の発明は、請求項１ないし１７の何れか１つに記載の光走査装置において、上記走査線曲がり補正手段と上記走査線傾き補正手段とが独立して当該補正を行なうことを特徴とする。
【００３７】
請求項１９記載の発明は、請求項１ないし１８の何れか１つに記載の光走査装置において、複数の像担持体を上記ビームにより走査するために用いられることを特徴とする。
【００３８】
請求項２０記載の発明は、請求項１９記載の光走査装置において、複数の像担持体が互いに異なる複数の色のトナー像を形成するためのものであり、カラー画像形成を形成するために用いられることを特徴とする。
【００３９】
請求項２１記載の発明は、請求項１９または２０記載の光走査装置において、上記走査線曲がり補正手段と、上記走査線傾き補正手段とが、複数の像担持体のそれぞれに対応する上記ビームの少なくとも１つについて当該補正を行うことが可能であることを特徴とする。
【００４０】
請求項２２記載の発明は、請求項２１記載の光走査装置において、トナー像を形成する複数の色のうちの１色を基準色とし、上記走査線曲がり補正手段と、上記走査線傾き補正手段とが、非基準色に対応する上記ビームによる走査線を、基準色に対応する上記ビームによる走査線に一致させるために、当該補正を行うことを特徴とする。
【００４１】
請求項２３記載の発明は、請求項２２記載の光走査装置において、基準色が黒又はマゼンタであることを特徴とする。
【００４２】
請求項２４記載の発明は、請求項１９ないし２３の何れか１つに記載の光走査装置において、上記ビームを偏向する偏向手段と、光源から上記偏向手段に至る光路中に配設された光路屈曲部材とを備え、この光路屈曲部材を、この光路屈曲部材によって光路を屈曲される上記ビームの略光軸まわりに回転させることにより、上記副走査方向における走査位置を可変とする書き込み開始位置補正手段を有することを特徴とする。
【００４３】
請求項２５記載の発明は、請求項２４記載の光走査装置において、上記光屈曲部材が楔形状プリズムであることを特徴とする。
【００４４】
請求項２６記載の発明は、請求項２４または２５記載の光走査装置において、各像担持体間の副走査方向の相対的な書き込み開始位置ずれを検知する位置ずれ検知手段を有し、この位置ずれ検知手段が検知した位置ずれデータに基づいて、上記書き込み開始位置補正手段をフィードバック制御可能であることを特徴とする。
【００４５】
請求項２７記載の発明は、請求項２４ないし２６の何れか１つに記載の光走査装置において、上記書き込み開始位置補正手段を用いて画像データ書き込み中に像担持体上の走査位置を制御することを特徴とする。
【００４６】
請求項２８記載の発明は、請求項１ないし２７の何れか１つに記載の光走査装置において、上記保持部材を、上記走査線の傾きを補正可能な方向に変位可能に支持するための不動部材を有し、上記走査線傾き補正手段が、上記保持部材と上記不動部材とに一体的に構成され、上記保持部材を、上記不動部材に対して、上記走査線の傾きを補正可能な方向に変位可能に支持させるための弾性部材を有し、上記保持部材を上記弾性部材の付勢力に抗して傾ける保持部材傾斜手段を有することを特徴とする。
【００４７】
請求項２９記載の発明は、請求項２８記載の光走査装置において、上記保持部材傾斜手段がねじであることを特徴とする。
【００４８】
請求項３０記載の発明は、請求項１ないし２９の何れか１つに記載の光走査装置において、上記走査線傾き補正手段が、上記保持部材と一体的に設けられ上記保持部材を傾けるように駆動するための駆動手段と、上記走査線の傾きを検知する傾き検知手段と、上記傾き検知手段が検知した上記走査線の傾きに応じて上記駆動手段により上記光学素子の全体を傾けて上記走査線の傾きを補正させるための制御手段を有することを特徴とする。
【００４９】
請求項３１記載の発明は、請求項３０記載の光走査装置において、上記保持部材を、上記走査線の傾きを補正可能な方向に変位可能に支持するための不動部材を有し、上記走査線傾き補正手段が、上記保持部材と上記不動部材とに一体的に構成され、上記保持部材を、上記不動部材に対して、上記走査線の傾きを補正可能な方向に変位可能に支持させるための弾性部材を有し、上記保持部材を上記弾性部材の付勢力に抗して傾ける保持部材傾斜手段を有し、この保持部材傾斜手段が上記駆動手段であることを特徴とする。
【００５０】
請求項３２記載の発明は、請求項２８ないし３１の何れか１つに記載の光走査装置において、上記弾性部材が、板ばね及び／又はコイルばねであることを特徴とする。
【００５１】
請求項３３記載の発明は、請求項１ないし３２の何れか１つに記載の光走査装置に備えられた、走査線曲がり補正手段および／または走査線傾き補正手段を用い、光源から出射されたビームによる、走査線の曲がりおよび／または走査線の傾きを補正する走査線補正方法にある。
【００５２】
請求項３４記載の発明は、請求項３０ないし３２の何れか１つに記載の光走査装置であって、制御手段を有する光走査装置に備えられた制御手段を用い、光源から出射されたビームによる走査線の傾きを補正する走査線補正制御方法にある。
【００５３】
請求項３５記載の発明は、請求項１ないし３２の何れか１つに記載の光走査装置を有する画像形成装置にある。
【００５４】
請求項３６記載の発明は、請求項３５記載の画像形成装置であって、像担持体を複数有する画像形成装置において、各像担持体上のトナー像を重ね転写される中間転写体を有することを特徴とする。
【００５５】
請求項３７記載の発明は、請求項３３記載の走査線補正方法または請求項３４記載の走査線補正制御方法を用いて画像形成を行う画像形成装置にある。
【００５６】
請求項３８記載の発明は、請求項１ないし３２の何れか１つに記載の光走査装置を用いて、または、請求項３３記載の走査線補正方法または請求項３４記載の走査線補正制御方法を用いて、または請求項３５ないし３７の何れか１つに記載の画像形成装置を用いて画像形成を行う画像形成方法にある。
【００５７】
請求項３９記載の発明は、光源と、この光源から出射されたビームを像担持体に結像させるための光学素子群と、この光学素子群を構成する複数の光学素子のうちの少なくとも１つを保持する保持部材と、上記複数の光学素子のうち上記保持部材に保持された被保持光学素子を上記ビームの副走査方向に矯正して上記ビームによる走査線の曲がりを補正する走査線曲がり補正手段と、上記被保持光学素子の全体を傾けて上記走査線の傾きを補正する走査線傾き補正手段とを有し、上記走査線曲がり補正手段の少なくとも一部と上記走査線傾き補正手段の少なくとも一部とを上記保持部材に一体的に設けた光走査装置にある。
【００５８】
請求項４０記載の発明は、請求項３９記載の光走査装置において、上記保持部材が、保持した上記被保持光学素子に当接して同被保持光学素子の同保持部材内における位置基準を形成する基準面を有するとともに同被保持光学素子を上記副走査方向から支持する、上記ビームの走査方向に長い支持部材を有し、上記走査線曲がり補正手段は、上記被保持光学素子の上記支持部材に当接する面の反対側から同被保持光学素子を押圧する、上記支持部材の長手方向に複数配設された押圧部材と、この押圧部材を上記被保持光学素子に押し当てる押し当て部材とを有することを特徴とする。
【００５９】
請求項４１記載の発明は、請求項４０記載の光走査装置において、上記保持部材が、上記支持部材との間で上記被保持光学素子を挟持する挟持部材を有し、この挟持部材に、上記押し当て部材と上記走査線傾き補正手段の当該少なくとも一部とを一体的に設けたことを特徴とする。
【００６０】
請求項４２記載の発明は、請求項４０または４１記載の光走査装置において、上記押し当て部材が、その軸方向に移動することで上記押圧部材を上記被保持光学素子に押し当てるテーパピンであることを特徴とする。
【００６１】
請求項４３記載の発明は、請求項４２記載の光走査装置において、上記押圧部材は、その軸線方向が上記被保持光学素子の光軸方向とほぼ平行な円柱状をなし、上記テーパピンの軸方向が上記軸線方向とほぼ直行することを特徴とする。
【００６２】
請求項４４記載の発明は、請求項４３記載の光走査装置において、上記軸線方向における上記押圧部材の長さが、上記被保持光学素子の、当該押圧部材が当接する面に形成された、上記光軸方向におけるひけ部の長さより長いことを特徴とする。
【００６３】
請求項４５記載の発明は、請求項３９ないし４４の何れか１つに記載の光走査装置において、上記走査線傾き補正手段が、上記保持部材と一体的に設けられ上記保持部材を傾けるように駆動するための駆動手段と、上記走査線の位置ずれを検知する検知手段と、上記検知手段が検知した上記走査線の位置ずれ量に応じて上記駆動手段により上記被保持光学素子の全体を傾けて上記走査線の傾きを補正させるための制御手段を有することを特徴とする。
【００６４】
請求項４６記載の発明は、請求項４５記載の光走査装置において、上記保持部材を、上記走査線の傾きを補正可能な方向に変位可能に支持するための不動部材を有し、上記走査線傾き補正手段が、上記保持部材と上記不動部材とに一体的に構成され、上記保持部材を、上記不動部材に対して、上記走査線の傾きを補正可能な方向に変位可能に支持させるための板ばねを有し、上記駆動手段は、上記保持部材を上記板ばねの付勢力に抗して傾けることを特徴とする。
【００６５】
請求項４７記載の発明は、請求項３９ないし４６の何れか１つに記載の光走査装置において、上記走査線傾き補正手段が、上記保持部材を傾ける際の支点を形成する支点部材を有することを特徴とする。
【００６６】
請求項４８記載の発明は、請求項４７記載の光走査装置において、上記支点を上記被保持光学素子の光軸付近に設けたことを特徴とする。
【００６７】
請求項４９記載の発明は、請求項３９ないし４８の何れか１つに記載の光走査装置において、上記走査線曲がり補正手段と上記走査線傾き補正手段とは独立して当該補正を行なうことを特徴とする。
【００６８】
請求項５０記載の発明は、請求項２９ないし４９の何れか１つに記載の光走査装置を有する画像形成装置にある。
【００６９】
請求項５１記載の発明は、請求項５０記載の画像形成装置において、像担持体を複数有し、上記光走査装置を上記複数の像担持体のそれぞれに対応して配設したことを特徴とする。
【００７０】
【実施例】
図１に本発明を適用した、カラー画像を形成可能な画像形成装置の概略を示す。画像形成装置１は、複写機であるが、ファクシミリ、プリンタ、複写機とプリンタとの複合機等、他の画像形成装置であっても良い。画像形成装置１が、プリンタ、ファクシミリ等として用いられる場合には、外部から受信した画像情報に対応する画像信号に基づき画像形成処理を行なう。
【００７１】
画像形成装置１は、本発明の少なくとも１が適用できるのであれば、上述したカラー画像を対象とするだけでなく、単一色の画像を対象とする装置であっても良い。画像形成装置１は、一般にコピー等に用いられる普通紙の他、ＯＨＰシートや、カード、ハガキ等の厚紙や、封筒等の何れをもシート状の記録媒体Ｓとして画像形成を行なうことが可能である。
【００７２】
画像形成装置１は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する画像を形成可能な複数の像担持体としての感光体ドラム（単に「感光体」と記すこともある。）１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａを並置したタンデム構造が用いられており、各感光体ドラム１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａに形成された互いに異なる色の可視像が各感光体ドラム１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａに対峙しながら移動可能な中間転写体たる転写ベルト５によって搬送される記録媒体である転写紙Ｓにそれぞれ重畳転写されるようになっている。
【００７３】
一つの感光体ドラム１Ａ及びその周りに配設された構成を代表して画像形成処理に係る構成を説明する。なお、他の感光体ドラム２Ａ〜４Ａに関しても同様な構成であるので、便宜上、感光体ドラム１Ａ及びその周りに配設した構成に付した符号に対応する符号を、感光体ドラム２Ａ〜４Ａ及びその周りに配設した対応する構成に付し、詳細な説明については適宜省略する。
【００７４】
感光体ドラム１Ａの周囲には、矢印で示す回転方向に沿って画像形成処理を実行するためにコロトロンあるいはスコトロトン等の構成を用いた帯電装置１Ｂ、レーザ光源からのレーザー光を用いる光走査装置２０、現像装置１Ｄおよびクリーニング装置１Ｅがそれぞれ配置されている。本発明を適用した光走査装置２０については、図２以下の図において詳細を説明する。
【００７５】
現像装置１Ｄ〜４Ｄの配列は、図１において転写ベルト５の展張部における右側からイエロー、シアン、マゼンタおよびブラックのトナーを供給できる順序となっている。帯電装置１Ｂには、図１に示した例では、ローラを用いているが、帯電装置１Ｂは、ローラを用いた接触式に限らず、放電ワイヤを用いたコロナ放電式を用いることも可能である。
【００７６】
画像形成装置１では、帯電装置１Ｂ、光走査装置２０、現像装置１Ｄおよびクリーニング装置１Ｅ等が配置されている画像形成部の上部に原稿読み取り部６が配置されており、原稿載置台６Ａ上に載置された原稿を読み取り装置７によって読みとった画像情報を図示しない画像処理制御部に出力し、光走査装置２０に対する書き込み情報が得られるようになっている。
【００７７】
読み取り装置７は、原稿載置台６Ａ上に載置されている原稿を走査するための光源７Ａおよび原稿からの反射光を色分解毎の色に対応して設けられているＣＣＤ７Ｂに結像させるための複数の反射鏡７Ｃと結像レンズ７Ｄとを備えており、色分解毎の光強度に応じた画像情報が各ＣＣＤ７Ｂから画像処理制御部に出力される。
【００７８】
転写ベルト５は、複数のローラに掛け回されたポリエステルフィルムなどの誘電体で構成された厚さ１００μｍの部材であり、展張部分の一つが各感光体ドラム１Ａ〜４Ａに対峙し、各感光体ドラム１Ａ〜４Ａとの対峙位置内側には、転写装置８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄが配置されている。転写ベルト５の厚さは、製造上±１０μｍの誤差が生じ、後述するように各色毎に形成されたトナー像が重ねあわされる際に位置ずれが生じることがあるが、これは主に、後述する書き込み開始位置補正手段１４０による補正によって解消される。
【００７９】
転写ベルト５に対しては、レジストローラ９を介して給紙装置１０の給紙カセット１０Ａ内から繰り出された記録媒体Ｓが給送され、記録媒体Ｓが転写ベルト５に対して転写装置８Ａからのコロナ放電により静電吸着されて搬送される。転写装置８Ａ〜８Ｄは、正極のコロナ放電を用いて感光体ドラム１Ａ〜４Ａに担持されている画像を記録媒体Ｓに向けて静電吸着させる特性とされている。
【００８０】
各感光体ドラム１Ａ〜４Ａからの画像転写が終了した記録媒体Ｓが移動する位置には記録媒体Ｓの分離装置１１が、また、展張部分の今一つの部分にはベルトを挟んで対向する除電装置１２が配置されている。なお、図１中、符号１３は、転写ベルト５に残存しているトナーを除去するクリーニング装置を示している。
【００８１】
分離装置１１は、記録媒体Ｓの上面から負極性のＡＣコロナ放電を行うことにより記録媒体Ｓに蓄積している電荷を中和して静電的な吸着状態を解除することにより転写ベルト５の曲率を利用した分離を可能にすると共に分離の際の剥離放電によるトナーチリの発生を防止するようになっている。また、除電装置１２は、転写ベルト５の表裏両面から転写装置８Ａ〜８Ｄによる帯電特性と逆極性となる負極性のＡＣコロナ放電を行うことにより転写ベルト５の蓄積電荷を中和して電気的初期化を行うようになっている。
【００８２】
各感光体ドラム１Ａ〜４Ａでは、帯電装置１Ｂ〜４Ｂによって感光体ドラム１Ａ〜４Ａの表面が一様帯電され、原稿読み取り部６における読み取り装置７によって読み取られた色分解色毎の画像情報に基づき書き込み装置１Ｃ〜４Ｃを用いて感光体ドラムに静電潜像が形成され、該静電潜像が現像装置１Ｄ〜４Ｄから供給される色分解色に対応する補色関係を有する色のトナーにより可視像処理されたうえで、転写ベルト５に担持されて搬送される記録媒体Ｓに対して転写装置８Ａ〜８Ｄを介して静電転写される。
【００８３】
各感光体ドラム１Ａ〜４Ａに担持された色分解毎の画像が転写された記録媒体Ｓは、除電装置１１により除電された上で転写ベルト５の曲率を利用して曲率分離された後に定着装置１４に移動して未定着画像中のトナーが定着され、画像形成装置１本体外部の図示しない排紙トレイ上に排出される。
【００８４】
図２に示すように、光走査装置２０はタンデム式の書込光学系である。図２は光走査装置２０の概略を示す図であり、走査レンズ方式を採用しているが、走査レンズ、走査ミラー方式のいずれにも対応可能である。また図２においては、図示の便宜上、２ステーションを示し、これに沿って以下説明するが、偏向手段としてのポリゴンミラー６、７を中心に左右対称に構成することで４ステーションとすることができ、これを画像形成装置１に用いている。画像形成装置１が本実施例のようにカラー画像を形成可能であるため、画像形成装置１がカラー画像を形成する場合には、光走査装置２０はカラー画像を形成するために用いられるものである。
【００８５】
光走査装置２０は、光源としての２個のＬＤユニット２１、２２を有している。光学走査装置２０は、ＬＤユニット２１、２２からそれぞれ出射されたレーザビームたるビームを、像担持体としての感光体ドラムたる感光体３４、３８のそれぞれに結像させるものであり、このための光学素子群５１、５２を、それぞれ、ＬＤユニット２１、２２および感光体３４、３８に対応して有しており、これにより、光走査装置２０は感光体３４、３８のそれぞれに対応して配設されている。なお感光体３４、３８はそれぞれ、上述した感光体ドラム１Ａ〜４Ａの何れかに対応するものである。
【００８６】
ＬＤユニット２１、２２は、ほぼ鉛直方向をなすビームの副走査方向Ｂにおいて異なる高さに配設されており、上側のＬＤユニット２１から出射されたビームは、書き込み開始位置補正手段１４０を通過してから、途中の折り返しミラー２３で下側ＬＤユニット２２から出射されたビームと同一方向に曲げられ、下側のＬＤユニット２２から出射されたビームは折り返しミラー２３に入射する前に書き込み開始位置補正手段１４１を通過し、折り返しミラー２３を透過する。その後、ＬＤユニット２１のビーム、ＬＤユニット２２からのビームはそれぞれシリンダレンズ２４、２５に入射し、所定距離離れた上下２段のポリゴンミラー２６、２７反射面近傍に線状に集光する。
【００８７】
なお、ＬＤユニット２１、２２はそれぞれ、図示を省略するが、少なくとも半導体レーザーとコリメートレンズとを有している。書き込み開始位置補正手段１４０、１４１はそれぞれ、図８、９に示す光屈曲部材としての楔形状のプリズム１０１を有しており、ＬＤユニット２１、２２から出射されたビームは何れも、書き込み開始位置補正手段１４０、１４１を通過するとき、各プリズム１０１を透過するようになっている。ポリゴンミラー２６、２７は、図示しないポリゴンモータに直結されていて回転駆動される。
【００８８】
ポリゴンミラー２６、２７で偏向されたビームはそれぞれ、一体型あるいは２段に重ねられた第１の走査レンズ２８、２９でビーム整形され、その後、第２の走査レンズ３０、３５でｆθ特性と所定のビームスポット径にビーム整形されて感光体３４、３８の感光体面上を走査する。第１の走査レンズ２８、２９以降、２個の異なる感光体３４、３８にビームを導くため光路が異なる。
【００８９】
上側のビームすなわち第１の走査レンズ２８を透過したビームは、折り返しミラー３１によって９０°上方向に向けられ、折り返しミラー３２によって９０°曲げられてから、長尺プラスチックレンズ上たる第２の走査レンズ３０に入射し、折り返しミラー３３によってＢ方向のうち鉛直下方向に曲げられて感光体３４上をビームの走査方向である主走査方向Ａに走査する。
【００９０】
下側のビームすなわち第１の走査レンズ２９を透過したビームは、途中折り返しミラーに入射することなく、長尺プラスチックレンズ下たる第２の走査レンズ３５に入射した後、２枚の折り返しミラー３６、３７によって光路を曲げられて、所定のドラム間ピッチの感光体３８上をビームの主走査方向Ａに走査する。図２において矢印Ｃは第２の走査レンズ３０、３５の光軸方向を示している。
【００９１】
なお、図１０に示すように、各感光体１Ａ〜４Ａの直上には、折り返しミラー１１０が配設されている。折り返しミラー１１０は、各感光体１Ａ〜４Ａ上の有効画像領域の両外側に対応する、その両端部におけるビームを反射し、各感光体１Ａ〜４Ａ上の有効画像領域に対応するビームを透過するようになっている。折り返しミラー１１０によって反射されたビームは、位置ずれ検知手段としての機能を有するビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂに入射するようになっている。ビームスポット位置検知手段３００ａは書き込み開始位置検知用であり、ビームスポット位置検知手段３００ｂは書き込み終端位置検知用である。
【００９２】
光学素子群５１は、複数の光学素子、すなわち上述したプリズム１０１、折り返しミラー２３、シリンダレンズ２４、ポリゴンミラー２６、第１の走査レンズ２８、折り返しミラー３１、３２、第２の走査レンズ３０、折り返しミラー３３、折り返しミラー１１０によって構成されている。光学素子群５２は、複数の光学素子、すなわち上述したプリズム１０１、シリンダレンズ２５、ポリゴンミラー２７、第１の走査レンズ２９、第２の走査レンズ３５、折り返しミラー３６、３７、折り返しミラー１１０によって構成されている。
【００９３】
光走査装置２０は、光学素子群５１を構成する上述した光学素子のうち、第２の走査レンズ３０を保持する保持部材６１と、光学素子群５２を構成する上述した光学素子のうち、第２の走査レンズ３５を保持する保持部材６２とを有している。保持部材６１及びこの保持部材６１に保持された被保持光学素子たる光学素子としての第２の走査レンズ３０と、保持部材６２及びこの保持部材６２に保持された被保持光学素子たる光学素子としての第２の走査レンズ３５とは、ほぼ同じ構成であるので、図３以降、保持部材６１及び第２の走査レンズ３０を代表して説明する。
【００９４】
図３に示すように、光走査装置２０には、第２の走査レンズ３０を副走査方向Ｂに矯正してビームによる感光体３４上における走査線の曲がりを補正する走査線曲がり補正手段７１と、第２の走査レンズ３０の全体を傾けてビームによる感光体３４上における走査線の傾きを補正する走査線傾き補正手段７２とを有している。
【００９５】
上述のように、走査光学系にはコストダウンの要求からプラスチックを採用し、樹脂成形することが必須となってきている。特に本実施例のごとくタンデム式の書込ユニットにおいては、光学素子の部品点数が多いため、プラスチック化によるコストダウン効果化が非常に大きく、したがって本実施例においても、上述の光学素子はプラスチックにより成形したものを採用している。
【００９６】
しかしながら、長尺のプラスチック光学素子は成形条件や残留応力などによって長手方向、特に主走査方向Ａと直交する方向であるＢ方向にたわみが発生しやすい。そのたわみ量は数十ミクロンとなり、型の違いによってその量、方向ともばらつくことがあるため、各ステーション間の走査線の湾曲や傾きの位置合わせを高精度に行うことが非常に困難であった。走査線曲がり補正手段７１と走査線傾き補正手段７２とは、このような問題に対処すべく備えられているものである。
【００９７】
走査線曲がり補正手段７１を構成する部材の一部と走査線傾き補正手段７２を構成する部材の一部とは、後述するように保持部材６１に一体的に設けられている。なお、走査線曲がり補正手段７１と走査線傾き補正手段７２とは第２の走査レンズ３５に対しても同様に別個に配設されており、これらを構成する部材の一部は保持部材６１に対すると同様に保持部材６２に一体的に設けられている。
【００９８】
保持部材６１は、第２の走査レンズ３０を副走査方向Ｂから支持する、主走査方向Ａに長い支持部材６３と、支持部材６３との間で第２の走査レンズ３０を挟持する挟持部材６４とを有している。支持部材６３は、保持した第２の走査レンズ３０に当接し保持部材６１内における第２の走査レンズ３０の位置基準を形成する基準面６５を有している。
【００９９】
支持部材６３と挟持部材６４とは、何れも断面をコの字型に曲げて曲げ強度向上させた板金であり、その平面を第２の走査レンズ３０に突き当てている。支持部材６３において第２の走査レンズ３０に突き当てた平面が基準面６５をなしている。第２の走査レンズ３０は、その一部が基準面に凸設されたピン８２により挟持されること等により、基準面６５上において支持部材６３に固定されている。
【０１００】
支持部材６３と挟持部材６４との、第２の走査レンズ３０の長手方向すなわち方向Ａにおける両端部には、支持部材６３と挟持部材６４との間隔保持用の、第２の走査レンズ３０の厚みとほぼ同じ高さを有する角柱６６が配設されており、支持部材６３と角柱６６、及び挟持部材６４と角柱６６はそれぞれ、支持部材６３と挟持部材６４とで第２の走査レンズ３０を挟持した状態で、ネジ６７で締結されている。各角柱６６は支持部材６３と挟持部材６４とともに保持部材６１を構成している。なお、図３において、ネジ６７は、挟持部材６４と角柱６６とを締結するもののみが図に表れている。
【０１０１】
走査線曲がり補正手段７１は、これを構成する部材が挟持部材６４と一体化されている。走査線曲がり補正手段７１は、主走査方向Ａに複数配設された押圧手段としての走査線曲がり補正機構８１を有している。図３または図４に示すように、各走査線曲がり補正機構８１は、押圧部材７３と、各押圧部材７３を第２の走査レンズ３０に押し当てるための押し当て部材７４と、挟持部材６４の上面にスポット溶接等で固定され押し当て部材７４をそれぞれ支持するためのコ字状をなすブラケット７５とを有している。
【０１０２】
各押圧部材７３は、第２の走査レンズ３０の支持部材６３に当接する面の反対側から、第２の走査レンズ３０を押圧するようになっている。ブラケット７５の両側の立ち曲げ部の一方にはガイド穴７６、もう一方にはガイド穴７６より大きいタップ７７が開孔されている。各押し当て部材７４は、大径部７８と、小径部７９と、第径部７８と小径部７９とを連結するテーパ部８０とを有するテーパピンである。大径部７８にはねじ山が形成されており、押し当て部材７４はネジとなっている。
【０１０３】
各押し当て部材７４は、ガイド穴７６に小径部７９が、タップ７７に大径部７８が、それぞれ挿通され、タップ７７に噛合したネジとなっており、その軸方向をなすＡ方向とほぼ同一の方向においてブラケット７５によって移動可能に保持され、これによってブラケット７５を介して挟持部材６４と一体化されている。そしてこれにより、走査線曲がり補正手段７１は、この一部すなわち走査線曲がり補正機構８１の一部をなす押し当て部材７４が挟持部材６４すなわち保持部材６１と一体化されている。
【０１０４】
押圧部材７３は、円柱状をなすコロであり、その軸線方向が第２の走査レンズ３０の光軸方向Ｃと平行をなすように配置され、この形状に合うように、図４に示すように、ブラケット７５には切り欠き４１が、挟持部材６４には孔４２が形成されている。押圧部材７３は、切り欠き４１及び孔４２に落とし込まれ、第２の走査レンズ３０に直接当接している。なお、押圧部材７３は第２の走査レンズ３０に対して直接当接するのでなく、当て板等を介して当接するようにしても良い。
【０１０５】
押し当て部材７４は、テーパ部７３が押圧部材７３に当接しており、押し当て部材７４をドライバ等で回転させその軸方向すなわち押圧部材７３の軸線方向とほぼ直行する方向に移動させることで、方向Ｂにおける押圧部材７３への押圧位置が変化し、押圧部材７３が当接した位置において挟持部材６４に対する第２の走査レンズ３０の位置が変化する。したがって、各走査線曲がり補正機構８１において押し当て部材７４の回転を行なうことで、全体として、走査線曲がり補正手段７１による、第２の走査レンズ３０を透過したビームの、感光体３４上における走査線の曲がりの補正が行なわれる。
【０１０６】
感光体３４上における走査線の曲がりは、第２の走査レンズ３０の平面度や、折り返しミラー２３、シリンダレンズ２４、ポリゴンミラー２６、第１の走査レンズ２８、折り返しミラー３１、３２、第２の走査レンズ３０、折り返しミラー３１の反りの積み上げにより発生するが、走査線曲がり補正手段７１により、上述のようにして第２の走査レンズ３０だけを副走査方向に曲げることにより、かかる走査線の曲がりが解消される。
【０１０７】
例えば第２の走査レンズ３０が上に凸に反っていれば、中央部の走査線曲がり補正機構８１に備えられた押圧部材７３を下方に押し下げて第２の走査レンズ３０を押圧し、矯正すれば良く、逆に下に凸に反っていれば両端部の走査線曲がり補正機構８１に備えられた押圧部材７３を下方に押し下げて第２の走査レンズ３０を押圧し、矯正すればよい。実際の走査線曲がり量は数１０μｍのレベルであり、支持部材６３及び挟持部材６４が変形しない領域で補正可能となる。
【０１０８】
図５に示すように、第２の走査レンズ３０には、その成形過程で、押圧部材７３が当接する面にひけ部としてのひけ８３が生じる。ひけ８３は、肉厚部に沿って光軸方向Ｃにおいて幅ｄの大きさを有する。押圧部材７３は、その軸線方向すなわち光軸方向Ｃにおける長さが、図６から明かなようにひけ８３の幅ｄよりも長くなっており、押圧部材７３と第２の走査レンズ３０との接触を安定して行なうようになっている。
【０１０９】
また、押圧部材７３の軸線方向を第２の走査レンズ３０の光軸と略平行にしているため、環境温度が変化し第２の走査レンズ３０が膨張あるいは収縮しても、押圧部材７３が回転しあるいは滑ることで、第２の走査レンズ３０のＡ方向における膨張、収縮の膨張を妨げることがなく、光学特性の変化を抑えることができる。なお、タンデム光学系の各ステーション間での反りの量、方向を一致させる狙いであれば、走査線曲がり補正手段７１は、支持部材６３、挟持部材６４ごと第２の走査レンズ３０を変形させることで調整の余裕度が向上し調整の容易化が更に可能となる。
【０１１０】
図３に示すように、走査線傾き補正手段７２は、挟持部材６４と一体的に設けられ保持部材６１を傾けるように駆動するための、保持部材傾斜手段、駆動手段としてのアクチュエータであるステッピングモータ９０と、走査線の傾きを検知する図示しない傾き検知手段と、傾き検知手段が検知した走査線の位置ずれ量に対応する傾きに応じてステッピングモータ９０により保持手段６１を傾け、これにより第２の走査レンズ３０の全体を傾けて走査線の傾きを補正させるための図示しない制御手段としてのＣＰＵとを有している。
【０１１１】
図３または図４において、符号９１は、光走査装置２０の図示しないハウジングと一体化された、保持部材６１を支持するための不動部材としての長尺レンズホルダを示している。なお、不動部材は光走査装置２０のハウジング自体であっても良い。長尺レンズホルダ９１は、Ａ方向における第２の走査レンズ３０の中心に対応して、Ｃ方向に延在するように配設されたＶ溝９２を有している。
【０１１２】
走査線傾き補正手段７２は、Ｖ溝９２に載置された、Ｃ方向に長い支点部材としてのコロ９３を有している。保持部材６１は、コロ９３を介して、長尺レンズホルダ９１により、走査線の傾きを補正可能な方向に変位可能、具体的には搖動可能に支持されている。よってコロ９３と保持部材６１との当接部は、保持部材６１を傾ける際の支点４７を形成している。支点４７は、Ａ方向における第２の走査レンズ３０の中心位置にあり、第２の走査レンズ３０の光軸付近に位置している。
【０１１３】
長尺レンズホルダ９１がコロ９３のみを介して保持部材６１を支持すると保持部材６１が不安定となるため、走査線傾き補正手段７２は、支持部材６３と長尺レンズホルダ９１とに一体的に構成された弾性部材としての板ばね９４と、挟持部材６４と長尺レンズホルダ９１とに一体的に構成された弾性部材としての板ばね９５とを有しており、保持部材６１を、長尺レンズホルダ９１に対して走査線の傾きを補正可能な方向に搖動可能に支持させるとともに、板ばね９４、板ばね９５の弾性力によりコロ９３に押圧して長尺レンズホルダ９１に対して安定させた状態で支持させている。
【０１１４】
板ばね９４はネジ９６により支持部材６３と長尺レンズホルダ９１とに一体化され、板ばね９５はネジ９７により挟持部材６４と長尺レンズホルダ９１とに一体化されている。図３または図７に示すように、ステッピングモータ９０は、ねじ９８により挟持部材６４に一体化されている。本実施例においてはステッピングモータ９０は稼動側の保持部材６１に配置した構成としたが、長尺レンズホルダ９１に取り付けた構成としてもよいし、光走査装置２０のハウジングに取り付けた構成としてもよい。
【０１１５】
図７に示すように、ステッピングモータ９０はステッピングモータシャフト９９を有している。長尺レンズホルダ９１の上面には突起部４３が凸設され、突起部４３の内側によって形成される溝部４４には、先端が球形状をなすとともに断面が小判型をなすナット４５が嵌合している。ステッピングモータシャフト９９には雄ねじが切られ、その先端部はナット４５に噛合している。ナット４５は溝部４４に嵌合することで固定され、ステッピングモータシャフト９９の回転時にも不動である。
【０１１６】
傾き検知手段は、転写ベルト５の非通紙領域に形成されるテストパターンを読み取るフォトセンサである。テストパターンは、感光体１Ａ〜４Ａが同一形状のトナー像を形成し、これらが一致するタイミングで転写ベルト５の非通紙領域上に転写されることで、ちょうど重なり合うように形成されるが、走査線が傾いている場合には、各感光体１Ａ〜４Ａによって形成されるテストパターンがずれることとなる。傾き検知手段はこのずれを検知するものである。
【０１１７】
ＣＰＵは、かかる傾き検知手段が検知した走査線の位置ずれ量に基づいてステッピングモータ９０を駆動するステップ数を算出し、ステッピングモータ９０を駆動するものである。テストパターンの形成は適時行なわれ、傾き検知手段の検知信号に基づくＣＰＵによるフィードバック制御に供されるようになっている。転写ベルト５上に形成されたテストパターンは、クリーニング装置１３によって除去される。
【０１１８】
走査線傾き補正手段７２は以上の構成であるから、ＣＰＵが傾き検知手段による検知結果に基づきステッピングモータ９０を駆動してステッピングモータシャフト９９を回転させると、保持部材６１は板ばね９４、９５の付勢力に抗して不動部材９１に対して変位し、保持部材６１は支点４７を中心にしてγ回転することで傾く。ＣＰＵは検知手段による検知結果に基づきステッピングモータ９０を駆動するフィードバック制御を行うため、走査線の位置ずれ、具体的に走査線の傾きは速やかに解消される。
【０１１９】
支点４７は第２の走査レンズ３０の光軸付近に位置しているので、第２の走査レンズ３０を傾けて走査線の傾きを補正した際の光学特性の変化が抑制される。また、以上の説明から明らかなように、走査線曲がり補正手段７１と走査線傾き補正手段７２とはそれぞれ独立して、走査線の曲がりを補正し、走査線の傾きを補正するようになっており、したがって、それぞれを補正することが容易になっている。
【０１２０】
上述のように、走査線の曲がり、走査線の傾きを補正するためには、各色に対応する各走査光学系の走査線の位置を、それぞれについて転写ベルト５上に重ね合わせた時のずれがゼロに近くなるように補正することも考えられる。しかしながら、４色に対応するそれぞれのビームの走査位置を調整する際に、４つの全部をそれぞれ所定の基準位置に合わせようとすると、誤って大きな回転偏心を与え、光学性能、例えばビームスポット径が劣化するおそれがある。また走査線曲がり補正手段７１、走査線傾き補正手段７２をそれぞれのビームに対応して配設するため部品点数も多くなりコストアップを生ずる。
【０１２１】
そこで光走査装置２０においては、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の４つの色の中の１つを基準とし、この基準色の走査位置に略一致するように、基準色以外の走査光学系による走査ビームの走査位置を補正すること、言い換えると、非基準色に対応するビームによる走査線を基準色に対応するビームによる走査線に一致させることとしてもよい。相対的な走査線位置の補正を行なえば、色調の変化を十分に抑えた色再現性の高い画像を得ることができるためである。これにより、走査線曲がり補正手段７１、走査線傾き補正手段７２はＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の各走査ビームの中の３つの走査ビームを調整するように配設すれば十分であるので、それぞれの数が３つで済む。
【０１２２】
本実施例において、基準色は黒色とした。カラー画像は、基本的にＹ、Ｍ、Ｃの３色で形成可能であるが、カラー画像の鮮鋭性を向上し、かつ文字画像の解像度を向上させるためには黒色プロセスを有することが一般的であり、本実施例においてもこれを採用している。このような構成において基準色を黒色としているため次のような利点を得ることができる。
【０１２３】
すなわち、黒色は他の色に対しコントラストが高いため、振動、温度変動などの外乱によるビームスポット径、ビームスポット位置変動劣化の影響が画像に現れやすいが、黒色用のレーザービームを基準色とすることで、かかる色を扱う走査光学系の各光学部品を剛性高く固定することができ、外乱の影響を受けにくい走査光学系を実現することができるものである。なお、Ｍ（マゼンタ）も、黒色に準ずる性質を有するため、Ｍ（マゼンタ）を基準色としてもよい。また他の色を基準色とすることも可能である。
【０１２４】
このような構成によれば４色のうち、３色を調整すればよいため、走査線曲がり補正手段７１、走査線傾き補正手段７２はそれぞれ３つ用いることで足り、調整箇所、調整量も減るため、基準色に対する走査位置ずれが大きい場合でも「相対的な色ずれ」を容易に補正することができ、１ライン以下の色ずれも補正することが可能となって、色調の変化を十分に抑えた色再現性の高い画像を得ることができる。われわれの経験上、相対的な色ずれ量は３０μｍ以下に抑えることにより、事実上の色ずれが目立たない条件を得ることができ、本構成によってこれが達成される。
【０１２５】
図８または図９に示すように、書き込み開始位置補正手段１４０は、プリズム１０１と、プリズム１０１の回転調整手段としてのステッピングモータ１０９を駆動源とするリードスクリュー型のアクチュエータ１０２とを有している。書き込み開始位置補正手段１４０、１４１はぞれぞれ同様の構成であるので、書き込み開始位置補正手段１４０を代表して説明する。
【０１２６】
ここで楔形状のプリズム１０１による副走査ビームスポット位置補正原理を図８により説明する。プリズム１０１は楔状（断面台形状）であり、符号Ｏ―Ｏをプリズム１０１を透過するビームの光軸とすると、略光軸Ｏ−Ｏ回りに矢印１０３で示すように回動することにより、入射ビームに対し矢印１０４で示すように最大偏向角度φの範囲で偏向を行うことができ、結果として被走査面上の副走査ビームスポット位置を可変調節することができる。
【０１２７】
図８に示すようにプリズム１０１を光軸Ｏ―Ｏまわりに回転することにより、屈折により最大偏向角φの範囲で偏向角度が可変である。なお、最大偏向角度φは、楔形状プリズムの頂角をαとし、楔状プリズム１（プリズム硝材）の屈折率をｎとしたとき、以下の（式１）で表すことができる。
φ＝（ｎ−１）×α ・・・（式１）
【０１２８】
また、光軸Ｏ―ＯがＬＤユニット２１、２２の光軸と一致するとき、コリメートレンズ１５０ｂの焦点距離をｆｃ、光学系全系の副走査横倍率をβとすると、感光体面上の走査位置補正量ｐは以下の（式２）で表される。
Ｐ＝ｆｃ×β×ｔａｎφ×ｓｉｎγ ・・・（式２）
ここで、プリズムの頂角α［ｄｅｇ］は以下の関係を満足することが望ましい。
０．１＜β×ｔａｎ［（ｎ−１）×α］＜１．０・・・（式３）
【０１２９】
（式３）において、上限を超えると、光束に波面収差を発生し、ビームスポット形状が乱れたり（サイドローブの発生）、ビームスポット径の太りを生じたりする。下限を超えると、感度が鈍すぎ、書き込み開始位置の調整のために大きな回転角を与える必要があり、経時変化補正時などの場合に高速に応答することができない。
【０１３０】
図９に示すように、アクチュエータ１０２は、プリズム１０１を装着されるプリズムホルダー１０５を有している。プリズムホルダー１０５はコリメートレンズの光軸Ｏ−Ｏを回転軸として回転自在に支持されていて、その一部にアーム１０５ａが形成されている。このアーム１０５ａの自由端側の上面には不動部材の間に介在する伸張性のばね１０６の下端側が接していて、アーム１０５ａを押圧している。このため、プリズム１０１はプリズムホルダー１０５と共に光軸Ｏ−Ｏを回転軸（回転中心）として図９において時計まわりのモーメントが付与されている。
【０１３１】
このモーメントによるプリズムホルダー１０５の回転は、アーム１０５ａの自由端側の下面に接している受け部材１０７により阻止されている。受け部材１０７は円柱状をした軸体でその軸線方向、すなわち図９中の上側の先端部が円錐状をしており、この円錐の頂点部がアーム１０５ａの自由端側の下面に接している。この接している部分をアクチュエータ作用点Ｐと称する。
【０１３２】
一方、受け部材１０７の上記頂点部の反対側、図９中の下側の端部にはナット１０８が固定（あるいは雌ねじが形成）されていて、このナット１０８にはステッピングモータ１０９の回転軸と一体の雄ねじが螺合されている。このねじをリードスクリューと称する。ステッピングモータ１０９は図示しない不動部材に固定されている。
【０１３３】
かかる構成の回転手段をリードスクリュー型のアクチュエータと称し、ステッピングモータ１０９を駆動することにより、プリズム１０１はプリズムホルダー１０５と共に光軸Ｏ−Ｏを回転軸（回転中心）として回転する。かかるリードスクリュー型のアクチュエータ１０２は、ステッピングモータ１０９を駆動源としているので、プリズム１０１の回転角をデジタルのパルス信号として駆動制御できるため、マイコンなどで位置ずれ量を演算した後、パルス信号として容易にフィードバック制御できる。
【０１３４】
ここで、リニアアクチュエータの変動量（＝ナットの変位量＝作用点Ｐの変位量）Δｘは下式（式４）で与えられる。
Δｘ＝Ｒ×ｔａｎ（Δγ）・・・（式４）
（ここで、Ｒ：回転中心からアクチュエータ作用点までの距離、Δγ：楔形状プリズム回転角度とする。）
【０１３５】
一方、転写ベルト５の１回転に要する時間Ｔ_ｍは転写ベルト５の１回転の長さをＬ_ｍ、線速度をｖ_ｍとしたとき、次式（式５）で表される。
Ｔ_ｍ＝Ｌ_ｍ／Ｖ_ｍ［ｓｅｃ］・・・（式５）
従って、感光体１Ａ〜４Ａ上の副走査方向補正量ΔＺを制御するために必要な単位時間当たりのステッピングモータ１０９の駆動周波数Ｎは下式（式６）で与えられる。
Ｎ＝Δｘ／ｐ×Ｎ_ｏ／Ｔ_ｍ・・・（式６）
（ここで、ｐ：リードスクリューのねじピッチ、Ｎ_ｏ：ステッピングモータ１０９の１回転当たりのパルス数とする。）
【０１３６】
そこで、以下の式を満足することにより、良好に色ずれを低減することができる。
１０＜Ｎ＜２０００［ｐｐｓ］・・・（式７）
上限である２０００ｐｐｓ、好ましくは１０００ｐｐｓを超えると、ステッピングモータ１０９が応答できなくなるためビームスポット位置ずれ補正が追従することができない。また下限である１０ｐｐｓを超えると、分解能が粗すぎるため、ビームスポット位置補正精度が不十分となる。
【０１３７】
一方、ステッピングモータ１０９のトルクＴは下式で与えられる。
Ｔ＝Ｔ_１ｐ／２πＲ・・・（式８）
（ここで、ｐ：リードスクリューのねじピッチ、Ｔ_１：ばね（１０６）のテンションで発生するトルク、Ｒ：回転中心と作用点との距離を表す。）
【０１３８】
ステッピングモータ１０９の最大応答パルス数Ｎｍａｘは、図１１に示すような規格表（モータの特性図）を用いて、トルクＴに対するプルインの駆動周波数から読みとることができる。したがって、（式６）における感光体１Ａ〜４Ａ上の副走査方向補正量ΔＺを制御するために必要な単位時間当たりのパルス数Ｎは、
Ｎ＜Ｎｍａｘ・・・（式９）
の条件を満たす必要がある。
【０１３９】
かかるアクチュエータ１０２によってプリズム頂角αを適度な角度に設定することにより適度な感度に設定することができる。そのため、ガルバノミラー方式などのように感度が高すぎることなく又振動による影響も少なく、精度の高いビームスポット位置決めが可能となる。また、楔形状のプリズム１０１を用いることにより、単純な構成の楔形状プリズムを回動させるという簡単な動作にかかる制御が可能であり、機械立ち上げ時またはプリント出力前などのバッチ毎の位置補正制御に比べ、画像データを書き込み中にビームスポット位置補正ができる。
【０１４０】
したがって、図１２に示すような立ち上がり区間Ａや、符号Ｂで示す領域である連続プリント時などのように、急激に温度変動が起きる場合や、転写ベルト５、感光体１Ａ〜４Ａなどの速度変動による位置ずれが発生した場合においても、このずれを、図１０に示した位置ずれ検知手段としての機能を有するビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂや、同図に示す、位置ずれ検知手段としての機能を有する色ずれ検知用センサ３３０からの位置ずれデータに基づいてほぼリアルタイムな位置補正が可能となるため、色ずれの発生を大幅に低減することができる。なお、ビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂや、色ずれ検知用センサ３３０を、上述した傾き検知手段に代えて、またはこれとともに、傾き検知手段として用いることも可能である。
【０１４１】
楔形状プリズム１０２及びプリズムホルダー１０５は材質（例えば樹脂）や形状（例えば薄形形状）を選択することで重量が比較的軽いため、長尺の折り返しミラー、走査レンズ、ダハミラー、光源ユニットなどの比較的重量の重い光学素子をチルト／シフトしてビームスポット位置を補正する従来方式に比べ、応答速度が速く、高い周波数の位置ずれまで補正することが可能となる。
【０１４２】
さらに液晶偏向素子、電気光学素子（ＰＬＺＴなど）のように、印加電圧を変えてビームスポット位置を補正する方式に比べ、電源ＯＦＦ時も位置決めがずれることなく、しかも安価なに実現することができる。すでに述べたように、われわれの経験上、相対的な色ずれ量は３０μｍ以下に抑えることにより、事実上の色ずれが目立たない条件を得ることができ、本構成によればこれが達成される。
【０１４３】
光走査装置２０は、ＬＤユニット２１、２２からポリゴンミラー２６、２７に至る光路中に、プリズム１０１を少なくとも１つ有し、プリズム１０１を略光軸回りに回転調整することにより、感光体１Ａ〜４Ａ上での副走査方向のビームスポット位置を可変とする、上述したような書き込み開始位置補正手段１４０を有し、更に、各感光体１Ａ〜４Ａ間の副走査方向の相対的な書き込み開始位置ずれを検知する位置ずれ検知手段を有し、この位置ずれ検知手段による位置ずれデータに基づいて、該書き込み開始位置補正手段１４０をフィードバック制御可能とする。感光体１Ａ〜４Ａ上での副走査方向と、上述した矢印Ｂで示す被保持光学素子における副走査方向とは対応しているが、同じ空間上では異なる方向を示す。
【０１４４】
位置ずれ検知手段については、図１０に示した書き込み開始位置検知用ビームスポット位置検知手段３００ａ、書き込み終端位置検知用ビームスポット位置検知手段３００ｂと、色ずれ検知用センサ３３０とを有している。かかる位置ずれ検知手段により、経時変動に対する各感光体１Ａ〜４Ａの副走査方向での書き込み開始位置ずれを補正することができる。なお、プリズム１０１のフィードバック制御による回転調整は、図９に沿って説明したように、ステッピングモータ、超音波モータなどにより容易に駆動制御可能である。
【０１４５】
ＬＤユニット２１、２２からは、所定枚数のプリント毎に、色ずれ検知用のトナー像を形成するためのビームが出射される。これにより、図１０に示すように、色ずれ検知用トナー像３３０Ｚが３箇所ずつ、転写ベルト５上に形成されると、これらのトナー像による色ずれが色ずれ検知用センサ３３０により検知される。
【０１４６】
光走査装置２０は図示しない箱状の光学ハウジングに、上述の各構成のほか、位置ずれ検知手段としての機能を有するビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂなど走査結像光学系を含む部材を支持してなるユニットであり、画像形成装置１本体側に設置される色ずれ検知用センサ３３０も位置ずれ検知手段として用いられ、書き込み開始位置補正手段１４０による補正量を得るのに使用され、ビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂなどと併用され、この点において光走査装置２０に備えられているものである。
【０１４７】
併用の場合の使用方法としては、例えば、色ずれ検知用センサ３３０は粗調整用、ビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂは微調整用として使用する。書き込み開始位置補正手段１４０は画像データ書き込み中に感光体１Ａ〜４Ａ上のビームスポット位置を位置ずれ検知結果に基づいて補正制御する。
【０１４８】
図１２に示したとおり、複数枚の画像を連続プリント出力するなどの場合は、光走査装置２０内部ではポリゴンミラー２６、２７駆動用のポリゴンモーターや、ＬＤユニット２１、２２からの発熱により、また光走査装置２０外部では、定着装置１４においてトナー定着時のヒーター熱などの影響により、画像形成装置１内部の温度は急激に変化する。この場合、感光体１Ａ〜４Ａ上のビームスポット位置も急激に変動し、１枚目、数枚目、数十枚目と次第に出力カラー画像の色合いが変化する。
【０１４９】
そこで、ビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂ、色ずれ検知用センサ３３０を位置ずれ検知手段として用い、書き込み開始位置補正手段１４０による補正を行う。位置ずれ検知手段としてのビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂは、非平行フォトダイオードセンサーである。ビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂは、主走査方向の書き込み開始位置を決定する同期信号を検知する機能を兼ねている。
【０１５０】
図１３に示すように、フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ１’の受光面は走査ビームに直交し、フォトダイオードＰＤ２、ＰＤ２’の受光面はフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ１’の受光面に対して傾いている。この傾き角をα１とする。また、上記ヒーター熱による温度変化前の走査ビームをＬ１、温度変化後の走査ビームをＬ２としたとき、副走査方向にΔＺ（未知）ずれたとする。この場合、１対の非平行フォトダイオード間、すなわち非平行フォトダイオードＰＤ１とＰＤ２との間、或いは、非平行フォトダイオードＰＤ１’とＰＤ２’との間を走査ビームＬ１、Ｌ２が通過する時間Ｔ１、Ｔ２を計測し、Ｔ２−Ｔ１の時間差を求めることにより、副走査方向の走査位置すなわち書き込み開始位置をモニター、検知する。
【０１５１】
副走査方向の相対的なドット位置ずれすなわち副走査方向補正量ΔＺは、ＰＤ１とＰＤ２との各受光面間のなす角度α１と、時間差Ｔ２−Ｔ１が既知であるので、計算により容易に求めることができる。この補正量を、書き込み開始位置補正手段１４０により補正する。したがって、複数枚の画像を連続プリント出力するなどの場合に、感光体１Ａ〜４Ａ上のビームスポット位置が温度変化などにより急激に変動する場合においても、画像データ書込み中においても感光体１Ａ〜４Ａ上のビームスポット位置を補正可能である。フォトダイオードＰＤ１’とＰＤ１との間を走査ビームが通過するに要する時間Ｔ０の変動を検知することにより、主走査方向の倍率変動をモニターすることも可能である。
【０１５２】
図１４（ａ）に、転写ベルト５における副走査ドット位置変動のイメージ図を示す。同図から明らかなように転写ベルト５は周期的に副走査方向にΔＺのドット位置ずれを発生する。この周期は転写ベルト５の１回転にかかる時間Ｔ_ｍに相当する。このＴ_ｍは上述の（式５）により求められるものであり、以下の（式１０）に示す関係を満足することが望ましい。
０．５＜Ｔ_ｍ＜５［ｓｅｃ］・・・（式１０）
【０１５３】
（式１０）において、上限を超えると、１周期が長過ぎるため振動などの外乱の影響を受けやすく、下限を超えると、ビームスポット位置補正制御に対する高い応答速度が要求されるため、プリズム１０１の回転の速度が追従することができない。従って、（式１０）を満足することで、振動などの外乱の影響を受けにくく、また、ビームスポット位置補正制御に対する追従性もよい。
【０１５４】
図１４（ｂ）に本発明の実施によるビームスポット位置補正後の副走査方向での副走査ドットの位置ずれを示す。上述のΔＺの位置ずれが前記したように副走査方向補正量とされているため、転写ベルト５上のドット位置ずれを書き込み光学系のビームスポット位置で補正することにより、低周波の大きな位置ずれ成分は良好に補正されている。なお、同図に示されているように、非常に高い周期の位置ずれまでは補正されない。中間転写体は図１の例では転写ベルト５として構成したが、ドラム状に構成することもでき、この場合においても同様に位置ずれを補正することができる。
【０１５５】
上述のように、副走査方向の色ずれを補正するためには、各色に対応する各走査光学系の走査線の位置を、それぞれについて転写ベルト５上に重ね合わせた時のずれがゼロに近くなるように補正することも考えられる。しかしながら、４色に対応するそれぞれのレーザービームの書き込み開始位置すなわち走査位置を調整する際に、４つの全部をそれぞれ所定の基準位置に合わせようとすると、誤って大きな回転偏心を与え、光学性能、例えばビームスポット径が劣化するおそれがある。また書き込み開始位置補正手段の部品点数も多くなりコストアップを引き起こす。
【０１５６】
そこで光走査装置２０においては、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の４つの色の中の１つを基準とし、この基準色の走査位置に略一致するように、基準色以外の走査光学系による走査ビームの走査位置を補正すること、言い換えると、非基準色に対応するビームによる走査線を基準色に対応するビームによる走査線に一致させることとしてもよい。相対的な色ずれの補正を行なえば、色調の変化を十分に抑えた色再現性の高い画像を得ることができるためである。
【０１５７】
これにより、書き込み開始位置を補正するプリズム１０１はＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の各走査ビームの中の３つの走査ビームを調整するように配設すれば十分であるので、その数が３つで済み、書き込み開始位置補正手段１４０も３つで済む。この場合、基準色については平行平板または素通し（エアー）とし、基準色以外の３色分についてプリズム１０１を含めた一体的に構成したユニットつまり、書き込み開始位置補正手段１４０が配置される。
【０１５８】
本実施例において、基準色は黒色とした。カラー画像は、基本的にＹ、Ｍ、Ｃの３色で形成可能であるが、カラー画像の鮮鋭性を向上し、かつ文字画像の解像度を向上させるためには黒色プロセスを有することが一般的であり、本実施例においてもこれを採用している。このような構成において基準色を黒色としているため次のような利点を得ることができる。
【０１５９】
すなわち、黒色は他の色に対しコントラストが高いため、振動、温度変動などの外乱によるビームスポット径、ビームスポット位置変動劣化の影響が画像に現れやすいが、黒色用のレーザービームを基準色とすることで、かかる色を扱う走査光学系の各光学部品を剛性高く固定することができ、外乱の影響を受けにくい走査光学系を実現することができるものである。なお、Ｍ（マゼンタ）も、黒色に準ずる性質を有するため、Ｍ（マゼンタ）を基準色としてもよい。また他の色を基準色とすることも可能である。
【０１６０】
このような構成によれば４色のうち、３色を調整すればよいため、楔形状プリズム１は３つ用いることで足り、調整箇所、調整量も減るため、基準色に対する走査位置ずれが大きい場合でも「相対的な色ずれ」を容易に補正することができ、１ライン以下の色ずれも補正することが可能となって、色調の変化を十分に抑えた色再現性の高い画像を得ることができる。すでに述べたが、われわれの経験上、相対的な色ずれ量は３０μｍ以下に抑えることにより、事実上の色ずれが目立たない条件を得ることができ、本構成によってこれが達成される。
【０１６１】
以下、上述した走査線曲がり補正手段７１、走査線傾き補正手段７２の種々の変形例を示す。変形例は、上述の走査線曲がり補正手段７１、走査線傾き補正手段７２とともに、また変形例相互間においても適宜組み合わせ可能であって、以下説明する構成例に限定されるものではない。
【０１６２】
図１５ないし図１７に示すように、基準面６５は、走査線曲がり補正機構８１による第２の走査レンズ３０に押圧位置以外の部分、言い換えると非押圧部分に対応して形成することができる。図１５に示す基準面６５は、その上面が面一になるよう、板金である支持部材６５に絞り加工により突設された、高さ２００μｍの２つの突起部１１１、１１１によって形成されている。各突起部１１１、１１１は、主走査方向Ａにおける、各走査線曲がり補正機構８１の間に配設されている。
【０１６３】
これにより、走査線曲がり補正機構８１による押圧位置においては、第２の走査レンズ３０の下面と支持部材６３本体との間に２００μｍの高さの間隙が形成されるので、この間隙部分が走査線曲がり補正機構８１による押圧時に副走査方向Ｂにおける第２の走査レンズ３０の逃げとして機能し、第２の走査レンズ３０のＢ方向への曲げ、すなわち矯正が良好に行われる。図４等に示したように基準面６５が走査線曲がり補正機構８１による押圧位置にも形成されている場合に比して、小さな応力により矯正が可能となり、走査線曲がり補正機構８１による矯正が容易かつ良好に行われる。
【０１６４】
基準面６５を、非押圧部分に対応して形成するにあたっては、支持部材６３の、走査線曲がり補正機構８１による押圧位置に凹部を形成してもよく、図１５ないし図１７に示したように凸部を形成する構成に限られない。すなわち、非押圧部分に基準面６５を形成する凸部が形成されるよう、支持部材６３に凹凸が形成されればよい。なお、両端の走査線曲がり補正機構８１よりも端部側にそれぞれ基準面６５を形成してもよい。またたとえば、走査線曲がり補正機構８１が４つ形成される場合には、かかる基準面６５が３つまたは５つ、走査線曲がり補正機構８１が５つ形成される場合には、かかる基準面６５が４つまたは６つの凸部により形成されることとなる。
【０１６５】
支持部材６３に凹凸を形成した場合であって、第２の走査レンズ３０の両端が支持部材６３の凹部に位置する場合、角柱６６の高さを、角柱６６の上面が第２の走査レンズ３０の上面よりも低くなる高さとすることができる。たとえば、角柱６６の高さを、上述したような、第２の走査レンズ３０の厚みとほぼ同じ高さでなく、第２の走査レンズ３０の厚みよりも低い高さとすることができる。
【０１６６】
このような高さとすれば、第２の走査レンズ３０を支持部材６３と挟持部材６４とで挟持すると、走査線曲がり補正手段７１による調整前の初期状態においては、第２の走査レンズ３０は常に上に凸の変形が加えられる。したがって、支持部材６３に凸部が形成された構成において角柱６６の高さをかかる高さにすることで、第２の走査レンズ３０ごとに異なるその成型時の形状によらず、走査線曲がり補正手段７１による調整前の初期状態を均一にすることができ、曲がり調整を規格化して行うことが可能となる。
【０１６７】
なお第２の走査レンズ３０のかかる変形量は、支持部材６３も実際にはわずかな反力により弾性変形を生じることから、１００μｍ以下となる。かかる角柱６６の高さは、第２の走査レンズ３０を支持部材６３と挟持部材６４とで挟持したとき、走査線曲がり補正手段７１による調整前の初期状態において、第２の走査レンズ３０に常に上に凸の変形が加えられる高さであって、第２の走査レンズ３０に過剰な応力を加えず、かかる凸の変形が、走査線曲がり補正手段７１によって補正される範囲となる高さとされる。
【０１６８】
図１８に示すように、保持部材６１と不動部材たる長尺レンズホルダ９１とに一体的に構成され、保持部材６１を長尺レンズホルダ９１に対して走査線の傾きを補正可能な方向に変位可能に支持させるための弾性部材は、図４に示した板ばね９４、９５でなく、コイルばねたる圧縮ばね１１２、１１２であってもよい。長尺レンズホルダ９１の両端部には段付ねじ１１３、１１３が螺合する、長尺レンズホルダ９１と一体の柱１１４、１１４が挟持部材６４の下面に向けて突設されている。
【０１６９】
段付ねじ１１３、１１３は挟持部材６４の上面から挟持部材６４を貫通して柱１１４、１１４に螺合しているとともに、そのねじ頭１１３ａ、１１３ａと挟持部材６４との間の部分に圧縮ばね１１２、１１２が巻き付けられている。圧縮ばね１１２、１１２の上端はねじ頭１１３ａ、１１３ａの下面に係合し、下端は挟持部材６４の上面に係合している。
【０１７０】
圧縮ばね１１２、１１２の付勢力により、ねじ頭１１３ａ、１１３ａと挟持部材６４とが互いに離間する方向に付勢されており、これにより、挟持部材６４と長尺レンズホルダ９１とは互いに近接する方向に付勢されている。このように、圧縮ばね１１２、１１２は、段付ねじ１１３、１１３を介して長尺レンズホルダ９１と実質的に一体化されている。
【０１７１】
したがって、圧縮ばね１１２、１１２の付勢力と、長尺レンズホルダ９１がコロ９３を介して保持部材６１を支持していることとにより、保持部材６１は、長尺レンズホルダ９１に対して走査線の傾きを補正可能な方向に搖動可能に支持されているとともに、長尺レンズホルダ９１に対して安定させた状態で支持させている。
【０１７２】
コイルばねは、保持部材６１を、長尺レンズホルダ９１に対して走査線の傾きを補正可能な方向に搖動可能に支持させるとともに、長尺レンズホルダ９１に対して安定させた状態で支持させればよいので、圧縮ばね１１２に限らず、ねじ頭１１３ａ、１１３ａと挟持部材６４とが互いに近接する方向に付勢し、挟持部材６４と長尺レンズホルダ９１とを互いに離間する方向に付勢するものであっても良い。
【０１７３】
段付ねじ１１３、１１３の締結状態を調整し、コイルばねによる付勢力を最適化することで、ステッピングモータ９０等の保持部材傾斜手段による所定量の走査線傾き補正が可能となる。なお、弾性部材はねじり梁であっても良いし、かかるコイルばねと板ばねとねじり梁との組み合わせによって構成しても良い。
【０１７４】
図１９に示すように、保持部材傾斜手段は、図４等に示したステッピングモータ９０でなく、γ調整ねじたるねじ１１５であってもよい。図１９に示す例においては、挟持部材６４は、その一端に延設されるとともに長尺レンズホルダ９１側に向けて斜め方向に屈曲された傾斜部１１６と、他端に延設されその端部が長尺レンズホルダ９１にねじ９７、９７によりねじ止めされた、弾性部材として機能する梁部１１７とを有している。梁部１１７は、板金である挟持部材６４の端部を細く絞ることで挟持部材６４に一体に形成されている。ねじ１１５は傾斜部１１６に螺合し挟持部材６４と一体化されているとともに、その先端は長尺レンズホルダ９１に螺合し、傾斜部１１６と長尺レンズホルダ９１との間の部分には圧縮ばね１１８が巻き付けられている。
【０１７５】
この構成においては、梁部１１７の、弾性領域、塑性領域の撓みと、圧縮ばね１１８の付勢力とのバランスにより、ねじ１１５の締めによって、走査線の傾きの微調整が可能となる。フィードバック制御せず、ステッピングモータ９０を用いることなく、ねじ１１５により傾き調整を行うことで、経時で傾きがずれないことを前提とした初期調整、あるいは必要に応じたサービスマンによる調整を行うことで、大幅なコストダウンを図ることが可能となる。なお、本発明にかかる弾性部材は、本変形例のような梁部によって構成することができ、また、上述の板ばね等、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。
【０１７６】
図４等に示した例では、走査線曲がり補正手段７１が、押圧手段たる走査線曲がり補正機構８１を、支持部材６３の長手方向に複数有しているが、押圧手段は、支持部材６３の長手方向に単数備えられているものであっても良い。また、押圧手段は、押圧部材７３と押し当て部材７４とを有する走査線曲がり補正機構８１のような構成に限られない。
【０１７７】
すなわち、図２０、図２１に示すように、押圧手段は、支持部材６３の長手方向に単数備えられた、ねじたるイモネジ１１９を有する構成であっても良い。この押圧手段１２０は、支持部材６３の長手方向の略中央部に配設され、イモネジ１１９と螺合する、挟持部材６４の上面側に絞りにより突設された絞り１２１を有している。イモネジ１１９は回転により副走査方向Ｂにほぼ平行な方向に変位する。絞り１２１はイモネジ１１９との螺合を良好とするために形成されているものである。このように押圧手段１２０は挟持部材６３と一体化されている。
【０１７８】
押圧手段１２０によれば、イモネジ１１９を回転させることにより、イモネジ１１９の先端による第２の走査レンズ３０に対する押圧力を調整し、第２の走査レンズ３０の曲がりを矯正することができる。このように、押圧手段をイモネジ１１９と絞り１２１のみの単純化した構成とすることで、大幅なコストダウンを図ることが可能である。イモネジ１１９の変位の方向は、第２の走査レンズ３０に対する押圧力を調整できれば良いのであるから、副走査方向Ｂにほぼ平行な方向に限らず、副走査方向Ｂを含む方向であれば良い。
【０１７９】
図２２に示すように、構造を単純化した押圧手段の別の例としては、ねじ１２２と、板金押圧部材１２３とを有する構成を採用することができる。この押圧手段１２４は、挟持部材６４の一部はＬ字状に起立した屈曲部１２５、１２６を有しており、板金押圧部材１２３の一端１２３ａは屈曲部１２５の上方に間隔を置いて位置し、他端１２３ｂは屈曲部１２６の下方に位置し屈曲部１２６に係合している。板金押圧部材１２３の中央部は第２の走査レンズ３０に係合し押圧部１２３ｃをなしている。ねじ１２２は、一端１２３ａと屈曲部１２５とを貫通する状態で板金押圧部材１２３と屈曲部１２５とに螺合している。ねじ１２２は回転により副走査方向Ｂにほぼ平行な方向に変位する。このように押圧手段１２４は挟持部材６３と一体化されている。
【０１８０】
押圧手段１２４によれば、ねじ１２２を回転させることにより、一端１２３ａと屈曲部１２５との間隔を調整することで、押圧部１２３ｃによる第２の走査レンズ３０に対する押圧力を調整し、第２の走査レンズ３０の曲がりを矯正することができる。このように、押圧手段を単純化した構成とすることで、大幅なコストダウンを図ることが可能である。なお、押圧手段１２４は押圧手段１２０に比して構造が複雑なため若干のコスト上昇が生じるが、第２の走査レンズ３０の押圧を押圧手段１２０の場合よりも安定して行うことが可能であるという利点がある。ねじ１２２の変位の方向は、第２の走査レンズ３０に対する押圧力を調整できれば良いのであるから、副走査方向Ｂにほぼ平行な方向に限らず、副走査方向Ｂを含む方向であれば良い。構成を単純化した押圧手段としては、他にカム等を利用したものが挙げられる。
【０１８１】
押圧手段を、支持部材６３の長手方向に単数備える構成においては、押圧手段は押圧手段１２０、１２４等のように単純化された構成に限らず、走査線曲がり補正機構８１を用いても良い。また、押圧手段を、支持部材６３の長手方向に複数備える構成においては、押圧手段は走査線曲がり補正機構８１に限らず、押圧手段１２０、１２４等のように単純化された構成を用いても良いし、補正機構８１、押圧手段１２０、１２４等を組み合わせて用いることもできる。
【０１８２】
図２３に、押圧手段を備えていない場合と、押圧手段を支持部材６３の長手方向に１つ備えている場合と、押圧手段を支持部材６３の長手方向に３つ備えている場合とで、走査線曲がりの量、すなわち理想とされる走査線からのずれの量を比較した結果を示す。同図において、像高とは、第２の走査レンズ３０等の被保持光学素子の長手方向における中心を基準の０とし、この中心からの距離を示すものである。
【０１８３】
同図から明らかなように、押圧手段を備えておらず調整を行わない場合には、被保持光学素子の中心すなわち像高０で反りがピークとなる山形の曲がりが生じている。押圧手段を像高０に対応する位置に１つ備えており１箇所で調整を行う場合には、被保持光学素子の中心すなわち像高０を中心としたＭ型の走査線形状となる。このときの曲がり量は、無調整の場合の約１／２であることから、押圧手段を単数備えている場合の調整精度は無調整の場合の約１／２が限界であることがわかる。
【０１８４】
押圧手段を像高０を中心に３つ備えており３箇所で調整を行う場合には、被保持光学素子の中心すなわち像高０を中心とした折れ線型の走査線形状となる。このときの曲がり量は、数十μｍ以下となっており、さらに高精度の調整が可能であることがわかる。このように、押圧手段の数を増やせば、曲がり量の調整精度が向上する。なお、押圧手段を備えておらず調整を行わない場合の、像高０で反りがピークとなる山形の曲がり形状は、支持部材６３に凸部が形成された構成において角柱６６の高さを第２の走査レンズ３０の厚みより低くしたことによって得たものである。
【０１８５】
以上説明した実施例及び変形例においては、被保持光学素子の両端部を、保持部材の量端部を不動部材に対して弾性的に支持することで、弾性的に支持した構成を採用しており、このように、両端支持梁形状によって被保持光学素子を保持し、この保持構造を利用して走査線の傾きを補正する方式をスパンバンド方式という。一方、従来から採用されている、折り返しミラーの傾きを変化させて走査線の傾きを補正する方式を、ＭＵＳＩＣ方式という。
【０１８６】
図２４以下において、スパンバンド方式とＭＵＳＩＣ方式とのそれぞれで走査線の傾きを調整した場合での光学特性に与える影響を比較し、スパンバンド方式による効果について述べる。倍率誤差とは、像高０に対応する像担持体の中心位置と、被保持光学素子の端部に対応する像担持体の端部位置とでの、ビームのスポット径の大きさが異なる割合をいう。したがって、倍率誤差が小さいほど、補正時における光学特性の変化が少なく、良好な走査が行えるものである。
【０１８７】
図２４から明らかなように、スパンバンド方式で走査線の傾きを行い、たとえば、傾き調整を７００μｍ行っても、倍率誤差は一定であるが、従来のＭＵＳＩＣ方式で走査線の傾きを行うと、傾きの補正量が大きくなるほど、倍率誤差が大きくなり、光学特性が劣化している。すなわち、スパンバンド方式は、従来のＭＵＳＩＣ方式に比べて、傾き補正時の光学特性が大きく向上している。ここで、図中、５０ｍｍとは、光路長を意味している。
【０１８８】
図２５は、スパンバンド方式、従来のＭＵＳＩＣ方式それぞれの、傾き補正量と像高とを変化させたときの倍率誤差を示すものである。図２５（ａ）はスパンバンド方式の倍率誤差の変化を、図２５（ｂ）は従来のＭＵＳＩＣ方式の倍率誤差の変化を示している。図２４は本図に基づいて作成されたものである。図２５（ａ）、図２５（ｂ）において、ＰＶとは、誤差の最大値と最小値との差を示している。図２５（ａ）においては、ＰＶは一定値を示し、図２５（ｂ）においては、ＰＶは傾き補正量が大きくなるほど値が大きくなっている。このことは、図２４の説明において述べたと同様であるが、スパンバンド方式が従来のＭＵＳＩＣ方式に比べて傾き補正時の光学特性が大きく向上していることを示している。
【０１８９】
図２６、図２７は、従来のＭＵＳＩＣ方式と、スパンバンド方式とで傾き調整を７００μｍ行ったときのビームスポット径を、傾き補正前の設計中央値のビームスポット径と比較したものである。図２６は、主走査方向におけるビームスポット形の変化を示すものであり、図２７は、副走査方向におけるビームスポット形の変化を示すものである。図２６においても、図２７においても、グラフの形状が設計中央値に近いほどビームスポット径の劣化が少ないことを表す。
【０１９０】
図２６、図２７において、デフォーカスとは許容深度すなわち光路長に対するビームスポット径の変動を示す。各図中２本の破線はそれぞれビームスポット系の許容値の上限と下限を示しており、２本の破線で挟まれた領域がビームスポット径の許容範囲である。図２６から明らかなように、スパンバンド方式とＭＵＳＩＣ方式とでは、スパンバンド方式の方が設計中央値に近く、ほぼ同じグラフ形状を示しており、またＭＵＳＩＣ方式では主走査方向の許容深度が浅くなっていることから、スパンバンド方式では主走査方向におけるビームスポット径の劣化がほとんどなく、傾き補正時における主走査方向の光学特性において非常に優れている。
【０１９１】
また、図２７は、図２６ほど顕著ではないが、図２６と同様の傾向を示しており、スパンバンド方式では、副走査方向におけるビームスポット径の劣化がほとんどなく、傾き補正時における副走査方向の光学特性においてＭＵＳＩＣ方式に比して優れていることがわかる。図２６と図２７とから、傾き補正時におけるビームスポット径の劣化に関する光学特性においてスパンバンド方式がＭＵＳＩＣ方式に比して非常に優れていることがわかる。なお、書き込み開始位置補正手段１４０による補正方式は、スパンバンド方式に対して、三角プリズム方式と呼ばれる。
【０１９２】
本発明を適用した画像形成装置１では、走査線曲がり補正手段７１、走査線傾き補正手段７２、書き込み開始位置補正手段１４０を有することにより、各補正手段によっては補正が弱くなる点を補完しあえる関係となっていることから、走査位置精度１０μｍが狙え、走査位置精度が大きく向上している。
【０１９３】
具体的には、スパンバンド方式による走査線曲がり補正手段７１、走査線傾き補正手段７２を用いた補正では、保持部材６１のメカ精度、コロ９３等によるγチルトの支点の位置精度等の誤差の積み上げにより、位置ずれ後の走査線の副走査方向Ｂでのずれ量が、各ステーション間でばらつくが、これを三角プリズム方式による書き込み開始位置補正手段１４０を用いた補正により補正することで、位置ずれが解消される。一方、三角プリズム方式によれば、走査位置は平行にシフトするが、その部品精度誤差の積み上げにより走査線の傾き成分が若干であるが発生する。これについては、スパンバンド方式の走査線曲がり補正手段７１によるγチルト補正により補正される。
【０１９４】
このような補完関係により、電気的に書き込みタイミングを補正して走査位置を合わせる方式では、精度的に１０μｍは困難であったが、光走査装置２０では、走査線傾き補正手段が７００μｍの傾き補正を行うことができ、走査線曲がり補正手段が２０〜３０μｍの曲がり補正を行うことができ、書き込み開始位置補正手段により±５０μｍの位置ずれ補正を行うことができることから、これら走査線傾き補正手段、走査線曲がり補正手段、書き込み開始位置補正手段による補正の組み合わせにより、１０μｍの精度を狙うことが可能となっている。
【０１９５】
以上、本発明を適用した光走査装置及び画像形成装置を説明したが、保持部材は、少なくとも１つの光学素子を保持すればよいのであって、第２の走査レンズを被保持光学素子とするに限るものではなく、走査線曲がり補正手段７１と走査線傾き補正手段７２とは、適宜、他の１つの光学素子または第２の走査レンズを含む複数の光学素子に対して配設しても良い。押圧部材は球形をなすものであっても良く、この場合、押し当て部材の軸方向は自由に設定される。像担持体はドラム状でなくベルト状であってもよい。
【０１９６】
本発明を適用した走査線曲がり補正手段と走査線傾き補正手段とは、これによる補正の必要に応じて配設されるものであり、複数の像担持体のそれぞれに対応するビームのうちの少なくとも１つについて当該補正を行うために配設されることが可能であり、またこれらが複数配設された場合にはそのうちの少なくとも１つを作動させることが可能であるのであって、言い換えると、複数の像担持体のそれぞれに対応するビームの少なくとも１つについて当該補正を行うことが可能である。
【０１９７】
また、上述した構成例において、符号９５、９６で示した板ばねは湾曲した形状をなしているが、板ばねを用いる場合その形状はかかる湾曲形状に限らず、短冊形状をなしていても良い。短冊形状の板ばねの場合には、副走査方向Ｂにおける押圧力の調整が若干難しいものの、押圧方向たるＢ方向に直交する、走査方向Ａ、光軸方向Ｃのガタがなく振動に強い利点がある。
【０１９８】
また、上述した構成例はすべて、両端支持梁形状によって被保持光学素子を保持し、この保持構造を利用して走査線の傾きを補正するスパンバンド方式を採用したが、図１８、図１９に示した例を除く、両端を板ばねで支持した構成で、何れか一方の板ばねのねじ止めを省略する等、片側のみを板ばねで支持し、他端側を単に不動部材に載せた、片持ち梁形状によって被保持光学素子を保持する方式を採用してもよい。片持ち梁形状による方式では、押圧方向たるＢ方向に直交する、走査方向Ａ、光軸方向Ｃの支持は、摩擦力のみでなされるため、振動に弱くなるが、押圧方向たる副走査方向Ｂにフリーであるため、押圧力の微調整は可能である。
【０１９９】
【発明の効果】
本発明は、光源から出射されたビームを像担持体に結像させるための光学素子と、この光学素子を保持する保持部材と、上記光学素子を上記ビームの副走査方向に矯正して上記ビームによる走査線の曲がりを補正する走査線曲がり補正手段と、上記光学素子の全体を傾けて上記走査線の傾きを補正する走査線傾き補正手段とを有し、上記走査線曲がり補正手段の少なくとも一部と上記走査線傾き補正手段の少なくとも一部とを上記保持部材に一体的に設けた光走査装置にあるので、走査結像光学系に含まれる光学素子、特に樹脂製結像素子の温度変化に起因する変形を有効に抑制できるとともに、かかる変形や成形時の残留応力等によって生じる光学素子のたわみに起因する走査線曲がり及び走査線傾きの補正を行うことができ、また、保持部材に集中して補正機構を設けることで、比較的簡単な構造で低コストを図りつつ補正を容易に行なうことができる光走査装置を提供することができる。
【０２００】
保持部材が、光学素子に当接して同光学素子の同保持部材内における位置基準を形成する基準面を有するとともに同光学素子を上記副走査方向から支持する、ビームの走査方向に長い支持部材を有することとすれば、光学素子の主走査方向、副走査方向における組み付け位置を、光学素子を支持部材の基準面に突き当てることで、支持位置の許容精度内で精度よく支持することができ、また雰囲気温度上昇時の熱伝導を支持部材により遮断して、光学素子の屈折率の部分的な変化を防止し、ビーム径の太りによる黒スジ等の異常画像を防止して、良好な画像形成を行うことに寄与できる光走査装置を提供することができる。
【０２０１】
基準面が、光学素子の端部以外の部分に対応して形成されていることとすれば、光学素子を多点で支持し、押圧することが可能となり、光学素子を主走査方向においてＭ型、Ｗ型など種々の形に変形することが可能となり、走査線の曲がりを補正するに適した変形が可能となるので、折り返しミラー等の他の光学素子等の影響をも考慮した高精度な補正を可能とする光走査装置を提供することができる。
【０２０２】
走査線曲がり補正手段は、光学素子の支持部材に当接する面の反対側から同光学素子を押圧する押圧手段を有することとすれば、光学素子の大きな反りを矯正できるとともに微小な補正を行なうことができ、走査線の曲がりを正確に補正することができる光走査装置を提供することができる。
【０２０３】
基準面が、押圧手段による光学素子の押圧位置以外の部分に対応して形成されていることとすれば、光学素子の矯正が小さな応力により可能となり、光学素子の矯正を容易かつ良好に行うことができる光走査装置を提供することができる。
【０２０４】
押圧手段を、支持部材の長手方向に複数有することとすれば、走査線曲がり補正手段による補正を高精度で行うことができる光走査装置を提供することができる。
【０２０５】
押圧手段を支持部材の長手方向の略中央部に単数有することとすれば、走査線曲がり補正手段を比較的簡易な構成とすることができ、比較的安価な構成で走査線曲がりを補正できる光走査装置を提供することができる。
【０２０６】
押圧手段が、光学素子の支持部材に当接する面の反対側から同光学素子に係合する押圧部材と、この押圧部材を上記光学素子に押し当てる押し当て部材とを有することとすれば、押圧部材を押し当て部材により光学素子に押し当てることで光学素子の大きな反りを矯正できるとともに微小な補正を行なうことができ、走査線の曲がりを正確に補正することができる光走査装置を提供することができる。
【０２０７】
押し当て部材が、その軸方向に移動することで押圧部材を光学素子に押し当てるテーパピンであることとすれば、比較的簡易な構成で光学素子の曲がりの微小な補正を行うことに適した光走査装置を提供することができる。
【０２０８】
押圧部材は、その軸線方向が光学素子の光軸方向とほぼ平行な円柱状をなし、テーパピンの軸方向が上記軸線方向とほぼ直行することとすれば、環境温度変動による光学素子の膨張、収縮の際に押圧部材がかかる膨張、収縮を妨げることを防止し、光学特性に影響を与えることがないとともに、比較的簡易な構成で光学素子の曲がりの微小な補正を行なうことにより適した光走査装置を提供することができる。
【０２０９】
軸線方向における押圧部材の長さが、光学素子の、当該押圧部材が当接する面に形成された、光軸方向におけるひけ部の長さより長いこととすれば、光学素子と押圧部材との接触を安定させることができ、曲がりの補正を良好に行うことができる光走査装置を提供することができる。
【０２１０】
押圧手段が、光学素子に対して副走査方向を含む方向に変位するねじを有することとすれば、走査線曲がり補正手段を比較的簡易な構成とすることができ、比較的安価な構成で走査線曲がりを補正できる光走査装置を提供することができる。
【０２１１】
保持部材が、光学素子の支持部材に当接する面の反対側に位置し、上記支持部材とともに上記光学素子を挟持する挟持部材を有することとすれば、支持部材と挟持部材で光学素子を挟持することで光学素子の変形を防止できるとともに、光学素子の主走査方向での温度分布の差により生じる反りを挟持部材側で押圧して矯正することが可能となり、たとえば連続プリント時雰囲気温度変化に起因する走査線曲がりの変動を低減することに寄与できる光走査装置を提供することができる。
【０２１２】
挟持部材に、押圧手段の少なくとも一部と走査線傾き補正手段の当該少なくとも一部とを一体的に設けたこととすれば、支持部材と挟持部材で光学素子を挟持するとともに、挟持部材に押圧手段および走査線傾き補正手段の少なくとも一部を支持させて、装置全体のコンパクト化を図るとともに、挟持部材側で走査線の曲がりや傾きを補正することができる光走査装置を提供することができる。
【０２１３】
走査線傾き補正手段が、保持部材の全体を光学素子とともに傾けて走査線の傾きを補正することとすれば、たとえば折り返しミラーをγチルトさせて傾き補正を行った場合等における、主走査方向の倍率誤差が劣化する等の副作用を生じることがなく、光学素子を保持部材で押圧保持した状態でγチルトさせて傾き補正することで、主走査方向の倍率誤差を劣化させることなく、傾き補正を行うことができる光走査装置を提供することができる。
【０２１４】
走査線傾き補正手段が、保持部材を傾ける際の支点を形成する支点部材を有することとすれば、比較的簡易な構成で走査線の傾きを調整する基準を形成することができる光走査装置を提供することができる。
【０２１５】
支点を光学素子の光軸付近に設けたこととすれば、走査線の傾き補正のために被保持光学素子を傾けた場合における光学素子の光学特性の変化を抑制した光走査装置を提供することができる。
【０２１６】
走査線曲がり補正手段と走査線傾き補正手段とが独立して当該補正を行なうこととすれば、走査線の曲がりの補正と傾きの補正とを互いに影響を及ぼさずに独立して行うことができるため、容易かつ高精度に調整を行うことができる光走査装置を提供することができる。
【０２１７】
複数の像担持体をビームにより走査するために用いられることとすれば、走査結像光学系に含まれる光学素子、特に樹脂製結像素子の温度変化に起因する変形を有効に抑制できるとともに、かかる変形や成形時の残留応力等によって生じる光学素子のたわみに起因する走査線曲がり及び走査線傾きの補正を行うことができ、また、保持部材に集中して補正機構を設けることで、比較的簡単な構造で低コストを図りつつ補正を容易に行なうことができ、さらに、このような利点を複数の像担持体を走査するに当たって発揮できる光走査装置を提供することができる。
【０２１８】
複数の像担持体が互いに異なる複数の色のトナー像を形成するためのものであり、カラー画像形成を形成するために用いられることとすれば、走査線曲がり及び走査線傾きの補正を比較的簡単な構造で低コストを図りつつ容易に行うことができるとともに、連続プリント時等、装置内の温度変化が急激に起こる場合においても各色に対応する走査線を高精度で一致させることが可能となり、色ずれを防止した高画質のカラー画像形成に寄与できる光走査装置を提供することができる。
【０２１９】
走査線曲がり補正手段と、走査線傾き補正手段とが、複数の像担持体のそれぞれに対応するビームの少なくとも１つについて当該補正を行うことが可能であることとすれば、必要に応じて走査線曲がり及び走査線傾きの補正を行うことができ、各色に対応する走査線を高精度で一致させることが可能となり、色ずれを防止した高画質のカラー画像形成に寄与できる光走査装置を提供することができる。
【０２２０】
トナー像を形成する複数の色のうちの１色を基準色とし、走査線曲がり補正手段と、走査線傾き補正手段とが、非基準色に対応するビームによる走査線を、基準色に対応するビームによる走査線に一致させるために、当該補正を行うこととすれば、基準色についての補正を省略することが可能となり、各色に対応する走査線を高精度で一致させ、色ずれを防止した高画質のカラー画像形成に寄与しつつ、走査線曲がり及び走査線傾きの補正を比較的簡単な構造で低コストを図りつつ容易に行うことができる光走査装置を提供することができる。
【０２２１】
基準色が黒又はマゼンタであることとすれば、比較的コントラストが高く、振動、温度変動などの外乱による影響が画像に現れやすい色を基準色とし、この基準色の補正を省略することで、基準色に対応した走査光学系を固定し剛性を高くすることができ、外乱の影響を受けにくく、コントラクトが良好な画像形成に寄与でき、特に基準色が黒の場合にはかかる利点を大きく生かすことができる光走査装置を提供することができる。
【０２２２】
ビームを偏向する偏向手段と、光源から偏向手段に至る光路中に配設された光路屈曲部材とを備え、この光路屈曲部材を、この光路屈曲部材によって光路を屈曲される上記ビームの略光軸まわりに回転させることにより、副走査方向における走査位置を可変とする書き込み開始位置補正手段を有することとすれば、急激な温度変動などにより副走査方向に対応する走査線の位置ずれが生じた場合においても、各色間の相対的な色ずれを効果的に補正し、良好なカラー画像の形成に寄与できる光走査装置を提供することができる。
【０２２３】
光屈曲部材が楔形状プリズムであることとすれば、コンパクト、低コストの光路屈曲部材を用い、走査位置の補正を可能としたコンパクト、低コストの光走査装置を提供することができる。
【０２２４】
各像担持体間の副走査方向の相対的な書き込み開始位置ずれを検知する位置ずれ検知手段を有し、この位置ずれ検知手段が検知した位置ずれデータに基づいて、書き込み開始位置補正手段をフィードバック制御可能であることとすれば、経時変動による各像担持体の副走査方向対応する走査線の位置ずれが生じた場合においても、各色間の相対的な色ずれを効果的に補正し、良好なカラー画像の形成に寄与できる光走査装置を提供することができる。
【０２２５】
書き込み開始位置補正手段を用いて画像データ書き込み中に像担持体上の走査位置を制御することとすれば、ほぼリアルタイムで各色間の相対的な色ずれを効果的に補正し、良好なカラー画像の形成に寄与できる光走査装置を提供することができる。
【０２２６】
保持部材を、走査線の傾きを補正可能な方向に変位可能に支持するための不動部材を有し、走査線傾き補正手段が、上記保持部材と上記不動部材とに一体的に構成され、上記保持部材を、上記不動部材に対して、上記走査線の傾きを補正可能な方向に変位可能に支持させるための弾性部材を有し、上記保持部材を上記弾性部材の付勢力に抗して傾ける保持部材傾斜手段を有することとすれば、比較的簡易で安価な構成によって光学素子のガタを防止し走査線の傾きを良好に補正することができる光走査装置を提供することができる。
【０２２７】
保持部材傾斜手段がねじであることとすれば、より簡易で安価な構成によって走査線の傾きを良好に補正することができる光走査装置を提供することができる。
【０２２８】
走査線傾き補正手段が、保持部材と一体的に設けられ上記保持部材を傾けるように駆動するための駆動手段と、走査線の傾きを検知する傾き検知手段と、上記傾き検知手段が検知した上記走査線の傾きに応じて上記駆動手段により光学素子の全体を傾けて上記走査線の傾きを補正させるための制御手段を有することとすれば、傾き検知手段を用いた制御手段による駆動手段に対するフィードバック制御により、自動且つ正確に走査線の傾きを解消できる光走査装置を提供することができる。
【０２２９】
保持部材を、走査線の傾きを補正可能な方向に変位可能に支持するための不動部材を有し、走査線傾き補正手段が、保持部材と上記不動部材とに一体的に構成され、上記保持部材を、上記不動部材に対して、上記走査線の傾きを補正可能な方向に変位可能に支持させるための弾性部材を有し、上記保持部材を上記弾性部材の付勢力に抗して傾ける保持部材傾斜手段を有し、この保持部材傾斜手段が駆動手段であることとすれば、比較的簡易で安価な構成によって被保持光学素子のガタを防止し走査線の傾きを良好に補正することができるとともに、傾き検知手段を用いた制御手段による駆動手段に対するフィードバック制御により、自動且つ正確に走査線の傾きを解消できる光走査装置を提供することができる。
【０２３０】
弾性部材が、板ばね及び／又はコイルばねであることとすれば、比較的簡易で安価な構成によって被保持光学素子のガタを防止し走査線の傾きを良好に補正することができる光走査装置を提供することができる。
【０２３１】
本発明は、請求項１ないし３２の何れか１つに記載の光走査装置に備えられた、走査線曲がり補正手段および／または走査線傾き補正手段を用い、光源から出射されたビームによる、走査線の曲がりおよび／または走査線の傾きを補正する走査線補正方法にあるので、走査結像光学系に含まれる光学素子、特に樹脂製結像素子の温度変化に起因する変形を有効に抑制できるとともに、かかる変形や成形時の残留応力等によって生じる光学素子のたわみに起因する走査線曲がり及び走査線傾きの補正を行うことができ、また、保持部材に集中して設けた補正機構を用いることで、比較的簡単な構造を用いて低コストを図りつつ補正を容易に行なうことができる走査線補正方法を提供することができる。
【０２３２】
本発明は、請求項３０ないし３２の何れか１つに記載の光走査装置であって、制御手段を有する光走査装置に備えられた制御手段を用い、光源から出射されたビームによる走査線の傾きを補正する走査線補正制御方法にあるので、制御手段による制御により、自動且つ正確に走査線の傾きを解消できる光走査補正制御方法を提供することができる。
【０２３３】
本発明は、請求項１ないし３２の何れか１つに記載の光走査装置を有する画像形成装置にあるので、上述の各効果を奏する光走査装置を有し、像担持体を良好に走査することで良好な画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することができる。
【０２３４】
各像担持体上のトナー像を重ね転写される中間転写体を有することとすれば、中間転写体に転写される像が良好であり、良好な画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することができる。
【０２３５】
本発明は、請求項３３記載の走査線補正方法または請求項３４記載の走査線補正制御方法を用いて画像形成を行う画像形成装置にあるので、上述の効果を奏する走査線補正方法または走査線補正制御方法を用い、補正を容易に行い、補正された走査線で像担持体を良好に走査することで、良好な画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することができる。
【０２３６】
本発明は、請求項１ないし３２の何れか１つに記載の光走査装置を用いて、または、請求項３３記載の走査線補正方法または請求項３４記載の走査線補正制御方法を用いて、または請求項３５ないし３７の何れか１つに記載の画像形成装置を用いて画像形成を行う画像形成方法にあるので、上述の各効果を奏し、補正を容易に行い、補正された走査線で像担持体を良好に走査することで、良好な画像形成を行うことができる画像形成方法を提供することができる。
【０２３７】
本発明は、光源と、この光源から出射されたビームを像担持体に結像させるための光学素子群と、この光学素子群を構成する複数の光学素子のうちの少なくとも１つを保持する保持部材と、上記複数の光学素子のうち上記保持部材に保持された被保持光学素子を上記ビームの副走査方向に矯正して上記ビームによる走査線の曲がりを補正する走査線曲がり補正手段と、上記被保持光学素子の全体を傾けて上記走査線の傾きを補正する走査線傾き補正手段とを有し、上記走査線曲がり補正手段の少なくとも一部と上記走査線傾き補正手段の少なくとも一部とを上記保持部材に一体的に設けたので、走査結像光学系に含まれる光学素子、特に樹脂製結像素子の温度変化に起因する変形を有効に抑制できるとともに、かかる変形や成形時の残留応力等によって生じる光学素子のたわみに起因する走査線曲がり及び走査線傾きの補正を行うことができ、また、保持部材に集中して補正機構を設けることで、比較的簡単な構造で低コストを図りつつ補正を容易に行なうことができる光走査装置を提供することができる。
【０２３８】
保持部材が、保持した被保持光学素子に当接して同被保持光学素子の同保持部材内における位置基準を形成する基準面を有するとともに同被保持光学素子を副走査方向から支持する、ビームの走査方向に長い支持部材を有し、走査線曲がり補正手段が、上記被保持光学素子の上記支持部材に当接する面の反対側から同被保持光学素子を押圧する、上記支持部材の長手方向に複数配設された押圧部材と、この押圧部材を上記被保持光学素子に押し当てる押し当て部材とを有することとすれば、被保持光学素子の大きな反りを矯正できるとともに微小な補正を行なうことができ、走査線の曲がりを正確に補正することができる光走査装置を提供することができる。
【０２３９】
保持部材が、支持部材との間で被保持光学素子を挟持する挟持部材を有し、この挟持部材に、押し当て部材と走査線傾き補正手段の当該少なくとも一部とを一体的に設けたこととすれば、支持部材と挟持部材で被保持光学素子を挟持することで被保持光学素子の変形を防止できるとともに挟持部材側で走査線の曲がりや傾きを補正することができる光走査装置を提供することができる。
【０２４０】
押し当て部材が、その軸方向に移動することで押圧部材を被保持光学素子に押し当てるテーパピンであることとすれば、比較的簡易な構成で被保持光学素子の曲がりの微小な補正を行なうことに適した光走査装置を提供することができる。
【０２４１】
押圧部材が、その軸線方向が被保持光学素子の光軸方向とほぼ平行な円柱状をなし、テーパピンの軸方向が軸線方向とほぼ直行することとすれば、環境温度変動による被保持光学素子の膨張、収縮の際に押圧部材がかかる膨張、収縮を妨げることを防止し、光学特性に影響を与えることがないとともに、比較的簡易な構成で被保持光学素子の曲がりの微小な補正を行なうことにより適した光走査装置を提供することができる。
【０２４２】
軸線方向における押圧部材の長さが、被保持光学素子の、当該押圧部材が当接する面に形成された、光軸方向におけるひけ部の長さより長いこととすれば、被保持光学素子と押圧部材との接触を安定させることができ、曲がりの補正を良好に行なうことができる光走査装置を提供することができる。
【０２４３】
走査線傾き補正手段が、保持部材と一体的に設けられ保持部材を傾けるように駆動するための駆動手段と、走査線の位置ずれを検知する検知手段と、上記検知手段が検知した上記走査線の位置ずれ量に応じて上記駆動手段により被保持光学素子の全体を傾けて上記走査線の傾きを補正させるための制御手段を有することとすれば、検知手段を用いた制御手段による駆動手段に対するフィードバック制御により、自動且つ正確に走査線の傾きを解消できる光走査装置を提供することができる。
【０２４４】
保持部材を、走査線の傾きを補正可能な方向に変位可能に支持するための不動部材を有し、走査線傾き補正手段が、上記保持部材と上記不動部材とに一体的に構成され、上記保持部材を、上記不動部材に対して、上記走査線の傾きを補正可能な方向に変位可能に支持させるための板ばねを有し、駆動手段が、上記保持部材を上記板ばねの付勢力に抗して傾けることとすれば、比較的簡易で安価な構成によって被保持光学素子のガタを防止し走査線の傾きを良好に補正することができる光走査装置を提供することができる。
【０２４５】
走査線傾き補正手段が、保持部材を傾ける際の支点を形成する支点部材を有することとすれば、比較的簡易な構成で走査線の傾きを調整する基準を形成することができる光走査装置を提供することができる。
【０２４６】
支点を被保持光学素子の光軸付近に設けたこととすれば、走査線の傾き補正のために被保持光学素子を傾けた場合における被保持光学素子の光学特性の変化を抑制した光走査装置を提供することができる。
【０２４７】
走査線曲がり補正手段と走査線傾き補正手段とは独立して当該補正を行なうこととすれば、走査線の曲がりの補正と傾きの補正とを互いに影響を及ぼさずに独立して行なうことができるため、容易に調整を行なうことができる光走査装置を提供することができる。
【０２４８】
本発明は、請求項１ないし１１の何れか１つに記載の光走査装置を有することを特徴とするので、上述の各効果を奏する光走査装置を有し、像担持体を良好に走査することで良好な画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することができる。
【０２４９】
像担持体を複数有し、光走査装置を上記複数の像担持体のそれぞれに対応して配設したこととすれば、走査線のずれが色ずれ等を起こし画質に顕著な影響を与えるカラー画像形成装置に適用することで、カラー画像を形成する場合においても高品質な画像を形成することができるとともに、出力画像の高密度化、マルチビームによる高速化を達成でき、さらには、消費電力の低減、振動騒音低減および熱発生の低減による環境への負荷を低減することが可能な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した画像形成装置の概略を示す側面図である。
【図２】図１に示した画像形成装置に搭載された光走査装置の概略を示す斜視図である。
【図３】図２に示した光走査装置の要部を示す斜視図である。
【図４】図３に示した光走査装置の一部の正断面図である。
【図５】図２に示した光走査装置に備えられた被保持光学素子の側断面図である。
【図６】図２に示した光走査装置に備えられた被保持光学素子の概形を示す平面図である。
【図７】図３に示した光走査装置の一部の側断面図である。
【図８】本発明を適用した書き込み開始位置補正手段による補正の原理を説明するための側断面図である。
【図９】本発明を適用した書き込み開始位置補正手段の正面図である。
【図１０】本発明を適用した位置ずれ検知手段の配設態様を示す斜視図である。
【図１１】ステッピングモータの駆動周波数とトルクとの関係を示した相関図である。
【図１２】連続プリント時の光走査装置ない温度変化を例示した相関図である。
【図１３】位置ずれ検知手段たるビームスポット位置検知手段としての非並行フォトダイオードセンサーによる検知原理を説明した概念図である。
【図１４】（ａ）は中間転写体上の速度変動に伴う副走査ドット位置ずれを説明した図、（ｂ）はビームスポット位置補正後の副走査ドット位置ずれを説明した図である。
【図１５】本発明を適用した光走査装置における走査線曲がり補正手段の別の構成例を示す斜視図である。
【図１６】図１５に示した光走査装置の正断面図である。
【図１７】図１５に示した走査線曲がり補正手段の要部の斜視図である。
【図１８】本発明を適用した光走査装置における走査線傾き補正手段の別の構成例を示す斜視図である。
【図１９】本発明を適用した光走査装置における走査線傾き補正手段のまた別の構成例を示す斜視図である。
【図２０】本発明を適用した光走査装置における走査線曲がり補正手段のまた別の構成例を示す斜視図である。
【図２１】図２０に示した走査線曲がり補正手段の要部を示す正断面図である。
【図２２】（ａ）は本発明を適用した光走査装置における走査線曲がり補正手段のさらに別の構成例の要部を示す平面図、（ｂ）はかかる要部の正断面図である。
【図２３】本発明を適用した押圧手段の数と走査線曲がりの調整量との関係を示した相関図である。
【図２４】倍率誤差を走査線傾き補正方式で比較するための相関図である。
【図２５】（ａ）は本発明を適用した傾き補正方式における倍率誤差の変化を示す表、（ｂ）は従来の傾き補正方式における倍率誤差の変化を示す表である。
【図２６】傾き補正を行ったときの主走査方向におけるビームスポット径の変化を、従来の傾き補正方式と本発明を適用した傾き補正方式とで比較するための図である。
【図２７】傾き補正を行ったときの副走査方向におけるビームスポット径の変化を、従来の傾き補正方式と本発明を適用した傾き補正方式とで比較するための図である。
【符号の説明】
１画像形成装置
１Ａ〜４Ａ像担持体
５中間転写体
２１、２２光源
２３〜３３、３５〜３７光学素子
２６、２７偏向手段
３０、３５光学素子、被保持光学素子
３４、３８像担持体
４７支点
５１、５２光学素子群
６１、６２保持部材
６３支持部材
６４挟持部材
６５基準面
７１走査線曲がり補正手段
７２走査線傾き補正手段
７３押圧部材
７４押し当て部材、テーパピン
８１押圧手段
８３ひけ部
９０保持部材傾斜手段である駆動手段
９１不動部材
９３支点部材
９４、９５弾性部材である板ばね
１０１光屈曲部材、楔形状プリズム
１１３、１１８弾性部材であるコイルばね
１１５保持部材傾斜手段であるねじ
１１９、１２２押圧手段に備えられたねじ
１２０、１２４押圧手段
１４０書き込み開始位置補正手段
３００ａ、３００ｂ、３３０位置ずれ検知手段
Ａビームの主走査方向、押し当て部材の軸方向
Ｂビームの副走査方向
Ｃ被保持光学素子の光軸方向、押圧部材の軸線方向
ｄ被保持光学素子の光軸方向におけるひけ部の長さ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical scanning device mounted on an image forming apparatus such as a copier, a facsimile, a printer, and the like, a scanning line correction method, a scanning line correction control method, and an image forming apparatus including the optical scanning device and an image forming method. .
[0002]
[Prior art]
An image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile, and a printer includes an optical scanning device that irradiates a laser beam onto a surface of an image carrier such as a photoconductor to form a latent image corresponding to image information on the image carrier. I have. In such an optical scanning device, a laser beam emitted from a light source is deflected by a rotating polygon mirror to scan the image carrier, but the laser beam is placed in the optical path of the laser beam. An optical element group for forming an image on the image carrier is arranged.
[0003]
Such a group of optical elements is very important for accurately scanning the image carrier with a laser beam to obtain a good image. Therefore, in recent years, it has become common to employ an optical element having a special surface typified by an aspheric surface in an imaging optical system of an optical scanning device with the intention of improving scanning characteristics. In order to easily and inexpensively form an optical element having a special surface, an imaging optical system using an optical element made of a resin material for such an optical element group is often used.
[0004]
A scanning imaging lens such as a typical fθ lens as an optical element used in a scanning optical system generally cuts a portion unnecessary for a lens in a sub-scanning direction, that is, a portion other than a portion where a deflected light beam such as a laser beam enters, and cuts a portion in a main scanning direction. Is formed as a long rectangular lens. In the case where the scanning imaging lens is composed of a plurality of lenses, the lens length in the main scanning direction increases as the disposition position is farther from the light deflecting means, and the length has a length of more than 10 to 20 cm. A length lens is required.
[0005]
However, since such a long lens is generally formed by resin molding using a resin material as described above, if the temperature distribution in the lens becomes non-uniform due to a change in the external temperature, the lens will be warped and the lens will become subordinate. The lens has an arcuate shape in the scanning direction, that is, an arcuate shape when the lens is viewed from the optical axis direction.
[0006]
That is, an imaging optical system using an optical element molded from a resin material is apt to change its optical characteristics under the influence of changes in temperature and humidity. It also changes the constant velocity. Therefore, for example, when several tens of color images are continuously formed, and the temperature inside the apparatus rises due to the continuous operation of the image forming apparatus, the optical characteristics of the imaging optical system provided in the optical scanning apparatus change. Since the degree of curvature and the uniformity of the scanning line written by each optical writing device, that is, each optical scanning device, gradually changes, the color image obtained at the beginning and the color image obtained at the The color may be completely different from the image. Note that this color shift phenomenon is a peculiar phenomenon that is unique to an image forming apparatus that forms a color image.
[0007]
Therefore, various techniques have been conventionally proposed to adjust the optical characteristics of the optical elements constituting the optical element group. As one of such techniques, as proposed in [Patent Document 1], a technique in which a mechanism for adjusting the optical characteristics of an optical element is provided on a holding member for holding the optical element is known. In addition, there is known a method of correcting the inclination of the scanning line by changing the inclination of the folding mirror provided in the optical element group.
[0008]
[Patent Document 1] discloses a member that sandwiches a long lens, which is an optical element that is long in the scanning direction of a laser beam, from the sub-scanning direction, and one of the members is an adjustment screw that can move in the optical axis direction of the long lens. There has been proposed a configuration in which a scanning line bend is corrected by adjusting the rotation of a long lens in a cross section orthogonal to the scanning direction by using an adjusting member with a tightening adjustment screw.
[0009]
In recent years, along with the speeding up of the color image forming apparatus, for example, four photosensitive drums are arranged in the direction of conveyance of the recording paper, and latent images are simultaneously exposed by a plurality of scanning optical systems corresponding to the respective photosensitive drums. After making these images, these latent images are visualized by a developing device using developers of different colors such as yellow, magenta, cyan, and black, and then these visible images are sequentially superimposed on the same recording paper. 2. Description of the Related Art Image forming apparatuses such as digital copying machines and laser printers that transfer images together and obtain color images have been put to practical use (so-called 4-drum tandem system).
[0010]
The four-drum tandem system is advantageous for high-speed printing because both color and monochrome can be output at the same speed, but color misregistration occurs when the toner images written and developed by the respective photoconductors are overlaid and transferred onto recording paper. In the four-drum tandem system, the color misregistration is such that a multi-color image is formed by successively superimposing and transferring images on recording paper. Likely to happen.
[0011]
The following method is known as a method for reducing such color shift.
A. In an image forming apparatus using a plurality of scanning units, there is disclosed an invention in which the position of each scanning unit (housing) as a whole is adjusted with respect to a photoconductor, and scanning lines on the respective photoconductors are matched. However, the mechanism for adjustment becomes complicated, and it takes an adjustment time. In addition, since a heavy housing is adjusted, it is difficult to cope with a temporal change due to a temperature change or the like, and it is difficult to accurately correct color misregistration during printing or in a use environment [for example, Reference 2)).
[0012]
B. As another solution to the above problem, a method of controlling a sub-scanning beam position using a galvanomirror has been proposed. However, since the galvanometer mirror is too sensitive to control the sub-scanning position, it is susceptible to external vibration, and high surface accuracy is required to secure a better beam spot diameter (about the transmission surface). (For example, see Patent Document 3).
[0013]
C. As a means for solving the problem of misalignment between multi-beams, sub-scanning is performed by switching a laser beam for writing an image on a photosensitive member first among a plurality of laser beams according to a phase relationship between an intermediate transfer reference signal and a line synchronization signal. There has been proposed a color image forming apparatus including a correction unit that corrects a color shift by adjusting an image writing start position for each color in each direction (for example, see Patent Document 4). However, even with this method, it is difficult to correct one line or less. For example, in the case of 600 dpi writing, a color shift of at least 42 μm occurs.
[0014]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-131677
[Patent Document 2]
JP 2001-133718 A
[Patent Document 3]
JP 2001-100127 A
[Patent Document 4]
JP-A-10-239939
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, the configuration shown in [Patent Document 1] has the following disadvantages. That is, under environmental fluctuations in which the material of the lens, which is an optical element used in the imaging optical system, is affected, it may not be possible to still correct the scanning line bending.
[0016]
Specifically, for example, when the warpage of the long lens as described above is remarkable, the scanning line bending extremely occurs, but the scanning line bending due to the warping of the optical element is disclosed in [Patent Document 1]. This occurs even when the initial adjustment is performed using such a configuration, and it is difficult to perform the subsequent adjustment. Further, in the configuration of [Patent Literature 1], no countermeasure is taken for the scanning line inclination which causes a problem such as color shift other than the scanning line bending. Further, the configuration disclosed in Patent Document 1 has a disadvantage that it is difficult to secure the positioning accuracy because the positioning in the optical axis direction changes depending on the degree of screw fastening. In the method of changing the tilt of the folding mirror, changing the tilt causes a so-called main scanning magnification error in which the optical path length to the image carrier is different between the center and the end of the scanning line. There's a problem.
[0017]
On the other hand, in a tandem type image forming apparatus, the causes of color shift, particularly in the sub-scanning direction, are as follows.
(1) Uneven feed speed in the circumferential direction (sub-scanning direction) of the photoconductor
(2) Uneven feed speed in the circumferential direction (sub-scanning direction) of the intermediate transfer body
(3) Position error between photoconductors
(4) Beam spot writing position shift between scanning optical systems
(5) misalignment due to environmental fluctuations in (1) to (4) above or temperature fluctuations during continuous printing, etc.
(6) When writing on each photoconductor at the same time with multiple beams, the rotation of the polygon scanner and the photoconductor feed speed are generally asynchronous, so there is a possibility that they will be shifted by the number of beams in the sub-scanning direction.
In addition, the optical path length changes due to an error in the thickness of the intermediate transfer member, which may cause color misregistration.
[0018]
The present invention provides a configuration in which deformation caused by a temperature change of an optical element included in a scanning imaging optical system, particularly a resin imaging element, can be effectively suppressed, and the correction of the scanning line bending and the scanning line inclination can be accurately performed. An optical scanning device, a scanning line correction method, and a scanning line correction method that effectively correct the relative color shift between each color even during continuous printing and contribute to output of a good color image with little color shift. It is an object of the present invention to provide a control method, an image forming apparatus including such an optical scanning device, and an image forming method.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes an optical element for forming a beam emitted from a light source on an image carrier, a holding member for holding the optical element, and the optical element. There are scanning line bending correction means for correcting the bending of the scanning line due to the beam by correcting it in the sub-scanning direction of the beam, and scanning line inclination correcting means for correcting the inclination of the scanning line by tilting the entire optical element. An optical scanning device is provided in which at least a part of the scanning line bending correction means and at least a part of the scanning line inclination correction means are integrally provided on the holding member.
[0020]
According to a second aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the first aspect, the holding member has a reference surface that contacts the optical element to form a position reference in the holding member for the optical element. It has a support member that supports the optical element in the sub-scanning direction and is long in the beam scanning direction.
[0021]
According to a third aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the second aspect, the reference surface is formed corresponding to a portion other than an end of the optical element.
[0022]
According to a fourth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the second or third aspect, the scanning line bend correcting means presses the optical element from a side opposite to a surface of the optical element which comes into contact with the support member. It is characterized by having means.
[0023]
According to a fifth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the fourth aspect, the reference surface is formed corresponding to a portion other than a position where the optical element is pressed by the pressing unit.
[0024]
According to a sixth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the fourth or fifth aspect, a plurality of the pressing means are provided in a longitudinal direction of the support member.
[0025]
According to a seventh aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the fourth to sixth aspects, a single pressing means is provided at a substantially central portion in a longitudinal direction of the support member.
[0026]
According to an eighth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the fourth to seventh aspects, the pressing unit is configured to contact the optical element from a side opposite to a surface of the optical element that contacts the support member. It is characterized by having a pressing member to be engaged and a pressing member for pressing the pressing member against the optical element.
[0027]
According to a ninth aspect of the present invention, in the optical scanning device of the eighth aspect, the pressing member is a taper pin that presses the pressing member against the optical element by moving in the axial direction. .
[0028]
According to a tenth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the ninth aspect, the pressing member has a cylindrical shape whose axial direction is substantially parallel to the optical axis direction of the optical element, and the axial direction of the tapered pin is the same as that of the optical scanning device. It is characterized by being substantially perpendicular to the axial direction.
[0029]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the tenth aspect, the length of the pressing member in the axial direction is such that the optical axis is formed on a surface of the optical element where the pressing member abuts. It is characterized by being longer than the length of the sink in the direction.
[0030]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the fourth to eleventh aspects, the pressing means has a screw displaced in a direction including the sub-scanning direction with respect to the optical element. It is characterized by the following.
[0031]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the second to fifth aspects, the holding member is located on a side opposite to a surface of the optical element abutting on the support member. A holding member for holding the optical element together with the supporting member is provided.
[0032]
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the thirteenth aspect, the holding member includes at least a part of the pressing means and the scanning line inclination correcting means. At least a part thereof is integrally provided.
[0033]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the first to fourteenth aspects, the scanning line tilt correcting means tilts the entire holding member together with the optical element to form the scanning line. It is characterized in that the inclination is corrected.
[0034]
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the first to fifteenth aspects, the scanning line inclination correcting means has a fulcrum member forming a fulcrum when the holding member is inclined. It is characterized by.
[0035]
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the sixteenth aspect, the fulcrum is provided near an optical axis of the optical element.
[0036]
According to an eighteenth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the first to seventeenth aspects, the scanning line bending correction unit and the scanning line inclination correction unit perform the correction independently. Features.
[0037]
According to a nineteenth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the first to eighteenth aspects, the optical scanning device is used for scanning a plurality of image carriers with the beam.
[0038]
According to a twentieth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the nineteenth aspect, the plurality of image carriers form toner images of a plurality of colors different from each other, and are used for forming a color image. It is characterized by being able to.
[0039]
According to a twenty-first aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the nineteenth or twentieth aspect, the scanning line bend correcting unit and the scanning line inclination correcting unit are each configured to detect a position of the beam corresponding to each of a plurality of image carriers. It is characterized in that the correction can be performed for at least one.
[0040]
According to a twenty-second aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the twenty-first aspect, the one of a plurality of colors forming a toner image is used as a reference color, and the scanning line bending correction unit and the scanning line inclination correction unit are used. Is characterized in that the correction is performed in order to make the scanning line by the beam corresponding to the non-reference color coincide with the scanning line by the beam corresponding to the reference color.
[0041]
According to a twenty-third aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the twenty-second aspect, the reference color is black or magenta.
[0042]
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the nineteenth to twenty-third aspects, a deflecting means for deflecting the beam, and an optical path disposed in an optical path from the light source to the deflecting means. A bending member, wherein the optical path bending member is rotated about a substantially optical axis of the beam whose optical path is bent by the optical path bending member, thereby making the scanning position in the sub-scanning direction variable. It is characterized by having means.
[0043]
According to a twenty-fifth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the twenty-fourth aspect, the light bending member is a wedge-shaped prism.
[0044]
According to a twenty-sixth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the twenty-fourth or twenty-fifth aspect, the optical scanning device further includes a misregistration detecting means for detecting a relative misregistration start position between the image carriers in the sub-scanning direction. The writing start position correcting means can be feedback-controlled based on the positional deviation data detected by the deviation detecting means.
[0045]
According to a twenty-seventh aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the twenty-fourth to twenty-sixth aspects, the scanning position on the image carrier is controlled during the writing of the image data using the writing start position correction means. It is characterized by the following.
[0046]
According to a twenty-eighth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the first to twenty-seventh aspects, an immovable support for supporting the holding member so as to be displaceable in a direction in which the inclination of the scanning line can be corrected. A direction in which the scanning line inclination correcting means is integrally formed with the holding member and the stationary member, and the scanning member can correct the inclination of the scanning line with respect to the stationary member. A holding member tilting means for tilting the holding member against the urging force of the elastic member.
[0047]
The invention according to claim 29 is characterized in that, in the optical scanning device according to claim 28, the holding member tilting means is a screw.
[0048]
According to a thirtieth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the first to twenty-ninth aspects, the scanning line inclination correcting means is provided integrally with the holding member and tilts the holding member. A driving unit for driving, an inclination detecting unit for detecting an inclination of the scanning line, and the scanning by tilting the entire optical element by the driving unit in accordance with the inclination of the scanning line detected by the inclination detecting unit. It is characterized by having control means for correcting the inclination of the line.
[0049]
According to a thirty-first aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the thirty-third aspect, the optical scanning device further comprises a stationary member for supporting the holding member so as to be displaceable in a direction in which the inclination of the scanning line can be corrected. A tilt correcting means integrally formed with the holding member and the immovable member, and for supporting the holding member such that the holding member can be displaced in a direction in which the tilt of the scanning line can be corrected with respect to the immovable member. It has an elastic member, and has holding member inclination means which inclines the holding member against the urging force of the elastic member, and the holding member inclination means is the driving means.
[0050]
According to a thirty-second aspect, in the optical scanning device according to any one of the twenty-eighth to thirty-first aspects, the elastic member is a leaf spring and / or a coil spring.
[0051]
According to a thirty-third aspect of the present invention, light emitted from a light source is provided by using a scanning line bending correcting means and / or a scanning line inclination correcting means provided in the optical scanning device according to any one of the first to thirty-second aspects. A scanning line correction method for correcting a scanning line bending and / or a scanning line inclination caused by a beam.
[0052]
According to a thirty-fourth aspect of the present invention, there is provided the optical scanning device according to any one of the thirty to thirty-second aspects, wherein the light emitted from the light source using the control means provided in the optical scanning device having the control means. The scanning line correction control method for correcting the inclination of the scanning line due to
[0053]
According to a thirty-fifth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus having the optical scanning device according to any one of the first to thirty-second aspects.
[0054]
According to a thirty-sixth aspect, in the image forming apparatus according to the thirty-fifth aspect, in the image forming apparatus having a plurality of image carriers, there is provided an intermediate transfer member on which the toner images on the respective image carriers are superimposedly transferred. It is characterized by.
[0055]
According to a thirty-seventh aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus for forming an image using the scanning line correction method according to the thirty-third aspect or the scanning line correction control method according to the thirty-fourth aspect.
[0056]
The invention according to claim 38 uses the optical scanning device according to any one of claims 1 to 32, or the scanning line correction method according to claim 33 or the scanning line correction control method according to claim 34. An image forming method for forming an image by using an image forming apparatus according to any one of claims 35 to 37.
[0057]
According to a thirty-ninth aspect of the present invention, there is provided a light source, an optical element group for imaging a beam emitted from the light source on an image carrier, and at least one of a plurality of optical elements constituting the optical element group. A scanning member that corrects the held optical element of the plurality of optical elements held in the holding member in the sub-scanning direction of the beam to correct the scanning line bending due to the beam. Means, and scanning line inclination correction means for correcting the inclination of the scanning line by inclining the entirety of the held optical element, and at least a part of the scanning line bending correction means and at least the scanning line inclination correction means. The optical scanning device is provided with a part thereof integrally with the holding member.
[0058]
According to a forty-ninth aspect of the present invention, in the optical scanning device of the thirty-ninth aspect, the holding member contacts the held optical element to form a position reference of the held optical element in the holding member. A support member having a reference surface and supporting the held optical element in the sub-scanning direction, having a long support member in the scanning direction of the beam, wherein the scanning line bending correction means is provided on the support member of the held optical element. It has a plurality of pressing members arranged in the longitudinal direction of the support member for pressing the held optical element from the side opposite to the contacting surface, and a pressing member for pressing the pressing member against the held optical element. It is characterized by the following.
[0059]
According to a forty-first aspect of the present invention, in the optical scanning device of the forty-ninth aspect, the holding member has a holding member for holding the held optical element between the holding member and the supporting member. The pressing member and the at least a part of the scanning line inclination correcting means are provided integrally.
[0060]
The invention according to claim 42 is the optical scanning device according to claim 40 or 41, wherein the pressing member is a taper pin that presses the pressing member against the held optical element by moving in the axial direction. It is characterized by.
[0061]
The invention according to claim 43 is the optical scanning device according to claim 42, wherein the pressing member has a cylindrical shape whose axis direction is substantially parallel to an optical axis direction of the held optical element, and an axial direction of the tapered pin. Are substantially perpendicular to the axial direction.
[0062]
The invention according to claim 44 is the optical scanning device according to claim 43, wherein a length of the pressing member in the axial direction is formed on a surface of the held optical element where the pressing member contacts. It is characterized by being longer than the length of the sink in the optical axis direction.
[0063]
According to a forty-fifth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the thirty-ninth to forty-fourth aspects, the scanning line inclination correcting means is provided integrally with the holding member to tilt the holding member. A driving unit for driving, a detecting unit for detecting the positional deviation of the scanning line, and tilting the entirety of the held optical element by the driving unit according to the positional deviation amount of the scanning line detected by the detecting unit. And a control means for correcting the inclination of the scanning line.
[0064]
The invention according to claim 46 is the optical scanning device according to claim 45, further comprising an immovable member for supporting the holding member so as to be displaceable in a direction in which the inclination of the scanning line can be corrected. A tilt correcting means integrally formed with the holding member and the immovable member, and for supporting the holding member such that the holding member can be displaced in a direction in which the tilt of the scanning line can be corrected with respect to the immovable member. It has a leaf spring, and the above-mentioned drive means inclines the above-mentioned holding member against the biasing force of the above-mentioned leaf spring.
[0065]
The invention according to claim 47 is the optical scanning device according to any one of claims 39 to 46, wherein the scanning line inclination correcting means has a fulcrum member forming a fulcrum when the holding member is inclined. It is characterized by.
[0066]
The invention according to claim 48 is the optical scanning device according to claim 47, wherein the fulcrum is provided near the optical axis of the held optical element.
[0067]
According to a fifty-ninth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the thirty-ninth to thirty-eighth aspects, the correction is performed independently of the scanning line bending correction means and the scanning line inclination correction means. Features.
[0068]
The invention according to claim 50 is an image forming apparatus having the optical scanning device according to any one of claims 29 to 49.
[0069]
The invention according to claim 51 is characterized in that, in the image forming apparatus according to claim 50, the image forming apparatus has a plurality of image carriers, and the optical scanning device is provided corresponding to each of the plurality of image carriers. I do.
[0070]
【Example】
FIG. 1 shows an outline of an image forming apparatus to which the present invention can be applied to form a color image. The image forming apparatus 1 is a copying machine, but may be another image forming apparatus such as a facsimile, a printer, or a multifunction peripheral including a copying machine and a printer. When the image forming apparatus 1 is used as a printer, a facsimile, or the like, an image forming process is performed based on an image signal corresponding to image information received from outside.
[0071]
The image forming apparatus 1 may be an apparatus that targets not only the above-described color image but also a single-color image as long as at least one of the present invention can be applied. The image forming apparatus 1 can form an image on any sheet such as an OHP sheet, a card, a thick paper such as a postcard, an envelope, and the like, in addition to plain paper generally used for copying and the like, as a sheet-shaped recording medium S. is there.
[0072]
The image forming apparatus 1 includes a plurality of photoconductor drums (hereinafter simply referred to as “photoconductors”) as image carriers capable of forming images corresponding to colors separated into yellow, cyan, magenta, and black, respectively. A tandem structure in which 1A, 2A, 3A, and 4A are juxtaposed is used, and visible images of different colors formed on the photosensitive drums 1A, 2A, 3A, and 4A are different from each other. 2A, 3A, and 4A are superimposed and transferred onto transfer paper S, which is a recording medium conveyed by a transfer belt 5, which is an intermediate transfer member that is movable while facing each other.
[0073]
The configuration relating to the image forming process will be described as a representative of the configuration of one photosensitive drum 1A and its surroundings. Since the other photoconductor drums 2A to 4A have the same configuration, for convenience, the reference numerals corresponding to the reference numerals assigned to the photoconductor drum 1A and the components disposed therearound are replaced by the photoconductor drums 2A to 4A and Corresponding components are provided around them, and detailed description is omitted as appropriate.
[0074]
Around the photoreceptor drum 1A, a charging device 1B using a configuration such as a corotron or a scotroton to execute an image forming process along a rotation direction indicated by an arrow, and an optical scanning device 20 using a laser beam from a laser light source. , A developing device 1D and a cleaning device 1E. The optical scanning device 20 to which the present invention is applied will be described in detail with reference to FIGS.
[0075]
The arrangement of the developing devices 1D to 4D is such that yellow, cyan, magenta, and black toners can be supplied from the right side in the extended portion of the transfer belt 5 in FIG. Although a roller is used for the charging device 1B in the example shown in FIG. 1, the charging device 1B is not limited to a contact type using a roller, and a corona discharge type using a discharge wire can also be used. is there.
[0076]
In the image forming apparatus 1, a document reading unit 6 is disposed above an image forming unit in which a charging device 1B, an optical scanning device 20, a developing device 1D, a cleaning device 1E, and the like are disposed. Image information obtained by reading the placed document by the reading device 7 is output to an image processing control unit (not shown), so that write information for the optical scanning device 20 can be obtained.
[0077]
The reading device 7 is used to scan a document placed on the document placing table 6A and form a light source 7A for scanning the document and a CCD 7B provided for each color separation to reflect light from the document. Are provided with a plurality of reflecting mirrors 7C and an imaging lens 7D, and image information corresponding to the light intensity for each color separation is output from each CCD 7B to the image processing control unit.
[0078]
The transfer belt 5 is a member having a thickness of 100 μm and made of a dielectric material such as a polyester film wound around a plurality of rollers, and one of the extending portions faces each of the photosensitive drums 1A to 4A. Transfer devices 8A, 8B, 8C, and 8D are arranged inside positions facing the drums 1A to 4A. The thickness of the transfer belt 5 may have an error of ± 10 μm due to manufacturing, and a displacement may occur when toner images formed for each color are overlapped as described later. This is solved by the correction by the write start position correcting means 140.
[0079]
The recording medium S fed out from the sheet feeding cassette 10A of the sheet feeding device 10 is fed to the transfer belt 5 via the registration roller 9, and the recording medium S is transferred from the transfer device 8A to the transfer belt 5 with respect to the transfer belt 5. Is electrostatically attracted and transported by the corona discharge. The transfer devices 8A to 8D are characterized in that the images carried on the photosensitive drums 1A to 4A are electrostatically attracted toward the recording medium S using the corona discharge of the positive electrode.
[0080]
A separation device 11 for the recording medium S is located at a position where the recording medium S, to which the image transfer from each of the photosensitive drums 1A to 4A has been completed, moves. 12 are arranged. In FIG. 1, reference numeral 13 denotes a cleaning device that removes toner remaining on the transfer belt 5.
[0081]
The separation device 11 performs a negative AC corona discharge from the upper surface of the recording medium S to neutralize the electric charge accumulated in the recording medium S and release the electrostatic adsorption state, thereby releasing the transfer belt 5 from the transfer belt 5. Separation utilizing curvature is made possible, and generation of toner dust due to peeling discharge at the time of separation is prevented. In addition, the charge removing device 12 neutralizes the accumulated charge of the transfer belt 5 by performing a negative AC corona discharge having a polarity opposite to that of the charging characteristics of the transfer devices 8A to 8D from both the front and back surfaces of the transfer belt 5 to electrically charge. Initialization is performed.
[0082]
In each of the photosensitive drums 1A to 4A, the surfaces of the photosensitive drums 1A to 4A are uniformly charged by the charging devices 1B to 4B, and based on image information for each color separation color read by the reading device 7 in the document reading unit 6. An electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum using the writing devices 1C to 4C, and the electrostatic latent image is formed by a toner having a complementary color relationship corresponding to the color separation supplied from the developing devices 1D to 4D. After being subjected to the visual image processing, the image is electrostatically transferred to the recording medium S carried and conveyed by the transfer belt 5 via the transfer devices 8A to 8D.
[0083]
The recording medium S to which the image for each color separation carried on each of the photosensitive drums 1A to 4A has been transferred is discharged by the discharging device 11 and then subjected to curvature separation using the curvature of the transfer belt 5, and then to a fixing device. 14, the toner in the unfixed image is fixed, and is discharged onto a discharge tray (not shown) outside the image forming apparatus 1 main body.
[0084]
As shown in FIG. 2, the optical scanning device 20 is a tandem-type writing optical system. FIG. 2 is a view schematically showing the optical scanning device 20, which employs a scanning lens system. However, it can be applied to both a scanning lens system and a scanning mirror system. In FIG. 2, for convenience of illustration, two stations are shown and will be described below. However, four stations can be formed by symmetrically configuring the polygon mirrors 6 and 7 as deflecting means as the center. This is used for the image forming apparatus 1. Since the image forming apparatus 1 can form a color image as in this embodiment, when the image forming apparatus 1 forms a color image, the optical scanning device 20 is used to form a color image. is there.
[0085]
The optical scanning device 20 has two LD units 21 and 22 as light sources. The optical scanning device 20 forms a laser beam emitted from each of the LD units 21 and 22 on each of the photosensitive members 34 and 38 as photosensitive drums as image carriers. Element groups 51 and 52 are provided corresponding to the LD units 21 and 22 and the photoconductors 34 and 38, respectively, so that the optical scanning device 20 is disposed corresponding to each of the photoconductors 34 and 38. Have been. The photoconductors 34 and 38 correspond to any of the photoconductor drums 1A to 4A described above.
[0086]
The LD units 21 and 22 are arranged at different heights in the sub-scanning direction B of the substantially vertical beam, and the beam emitted from the upper LD unit 21 passes through the writing start position correcting unit 140. After that, the beam emitted from the lower LD unit 22 is bent in the same direction by the folding mirror 23 on the way, and the beam emitted from the lower LD unit 22 is corrected for the writing start position before entering the folding mirror 23. The light passes through the means 141 and passes through the turning mirror 23. Thereafter, the beam from the LD unit 21 and the beam from the LD unit 22 are incident on the cylinder lenses 24 and 25, respectively, and are condensed linearly near the reflecting surfaces of the upper and lower two-stage polygon mirrors 26 and 27 separated by a predetermined distance.
[0087]
Although not shown, each of the LD units 21 and 22 has at least a semiconductor laser and a collimating lens. Each of the write start position correcting means 140 and 141 has a wedge-shaped prism 101 as a light bending member shown in FIGS. 8 and 9, and the beams emitted from the LD units 21 and 22 are both write start positions. When passing through the correction means 140 and 141, the light passes through each prism 101. The polygon mirrors 26 and 27 are directly connected to a polygon motor (not shown) and are driven to rotate.
[0088]
The beams deflected by the polygon mirrors 26 and 27 are respectively shaped by first scanning lenses 28 and 29 which are integrated or superimposed in two stages, and then the second scanning lenses 30 and 35 have fθ characteristics and predetermined values. The beam is shaped so as to have the beam spot diameter of, and scans the photoconductor surfaces of the photoconductors 34 and 38. After the first scanning lenses 28 and 29, the optical paths are different for guiding the beams to two different photoconductors 34 and 38.
[0089]
The upper beam, that is, the beam transmitted through the first scanning lens 28, is directed upward by 90 ° by the folding mirror 31, is bent by 90 ° by the folding mirror 32, and then becomes the second scanning lens which is on the long plastic lens. The beam is then reflected by the turning mirror 33 and bent in the vertical direction in the direction B, and scans the photosensitive member 34 in the main scanning direction A, which is the beam scanning direction.
[0090]
The lower beam, that is, the beam transmitted through the first scanning lens 29, is incident on the second scanning lens 35 below the long plastic lens without being incident on the folding mirror halfway. The optical path is bent by 37, and the photosensitive member 38 at a predetermined pitch between the drums is scanned in the main scanning direction A of the beam. In FIG. 2, an arrow C indicates the optical axis direction of the second scanning lenses 30 and 35.
[0091]
As shown in FIG. 10, a folding mirror 110 is provided immediately above each of the photoconductors 1A to 4A. The folding mirror 110 reflects beams at both ends corresponding to both outsides of the effective image area on each of the photoconductors 1A to 4A, and transmits a beam corresponding to the effective image area on each of the photoconductors 1A to 4A. It has become. The beam reflected by the turning mirror 110 is incident on the beam spot position detecting means 300a and 300b having a function as a position shift detecting means. The beam spot position detecting means 300a is for detecting a writing start position, and the beam spot position detecting means 300b is for detecting a writing end position.
[0092]
The optical element group 51 includes a plurality of optical elements, that is, the prism 101, the folding mirror 23, the cylinder lens 24, the polygon mirror 26, the first scanning lens 28, the folding mirrors 31 and 32, the second scanning lens 30, and the folding. It is constituted by a mirror 33 and a return mirror 110. The optical element group 52 includes a plurality of optical elements, that is, the above-described prism 101, cylinder lens 25, polygon mirror 27, first scanning lens 29, second scanning lens 35, folding mirrors 36 and 37, and folding mirror 110. Have been.
[0093]
The optical scanning device 20 includes a holding member 61 that holds the second scanning lens 30 among the above-described optical elements forming the optical element group 51 and a second member among the above-described optical elements forming the optical element group 52. And a holding member 62 for holding the scanning lens 35. The holding member 61 and the second scanning lens 30 as an optical element as a held optical element held by the holding member 61, and the holding member 62 and an optical element as an held optical element held by the holding member 62 Since the second scanning lens 35 has substantially the same configuration, the holding member 61 and the second scanning lens 30 will be described on behalf of FIG.
[0094]
As shown in FIG. 3, the optical scanning device 20 includes a scanning line bending correction unit 71 that corrects the second scanning lens 30 in the sub-scanning direction B to correct the bending of the scanning line on the photoconductor 34 due to the beam. Scanning line inclination correcting means 72 for correcting the inclination of the scanning line on the photoconductor 34 due to the beam by inclining the entire second scanning lens 30.
[0095]
As described above, it is indispensable to adopt plastic and resin molding for the scanning optical system due to a demand for cost reduction. In particular, in the tandem-type writing unit as in this embodiment, the number of parts of the optical element is large, so that the cost reduction effect by plasticization is very large. Therefore, also in this embodiment, the above-mentioned optical element is made of plastic. A molded product is used.
[0096]
However, a long plastic optical element is likely to bend in the longitudinal direction, particularly in the direction B perpendicular to the main scanning direction A, depending on molding conditions, residual stress, and the like. The amount of deflection is several tens of microns, and the amount and direction may vary depending on the type of the mold. Therefore, it is very difficult to accurately adjust the scanning line curvature and inclination between stations with high accuracy. . The scanning line bending correction unit 71 and the scanning line inclination correction unit 72 are provided to deal with such a problem.
[0097]
A part of the members forming the scanning line bend correcting means 71 and a part of the members forming the scanning line inclination correcting means 72 are integrally provided on the holding member 61 as described later. Note that the scanning line bending correction unit 71 and the scanning line inclination correction unit 72 are also separately provided for the second scanning lens 35 in the same manner. Similarly to the above, the holding member 62 is provided integrally.
[0098]
The holding member 61 supports the second scanning lens 30 in the sub-scanning direction B, and is long in the main scanning direction A, and a holding member 64 that holds the second scanning lens 30 between the supporting member 63 and the holding member 63. And The support member 63 has a reference surface 65 which abuts on the held second scanning lens 30 and forms a position reference for the second scanning lens 30 in the holding member 61.
[0099]
Each of the support member 63 and the holding member 64 is a sheet metal whose cross section is bent in a U-shape to improve the bending strength, and its plane is abutted against the second scanning lens 30. The plane of the support member 63 that abuts against the second scanning lens 30 forms a reference surface 65. The second scanning lens 30 is fixed to the support member 63 on the reference surface 65 by, for example, being pinched by a pin 82 projecting from the reference surface.
[0100]
At both ends in the longitudinal direction of the second scanning lens 30, that is, in the direction A, between the support member 63 and the holding member 64, the thickness of the second scanning lens 30 for maintaining the interval between the support member 63 and the holding member 64 is provided. A prism 66 having substantially the same height as that of the second scanning lens 30 is provided. The support member 63 and the prism 66, and the clamping members 64 and the prism 66 respectively clamp the second scanning lens 30 between the support member 63 and the clamping member 64. In this state, it is fastened with the screw 67. Each prism 66, together with the support member 63 and the holding member 64, forms a holding member 61. In FIG. 3, only the screws 67 for fastening the holding member 64 and the prism 66 are shown in the drawing.
[0101]
The members constituting the scanning line bending correction unit 71 are integrated with the holding member 64. The scanning line skew correction means 71 has a scanning line skew correction mechanism 81 as a pressing means provided in a plurality in the main scanning direction A. As shown in FIG. 3 or FIG. 4, each scanning line bending correction mechanism 81 includes a pressing member 73, a pressing member 74 for pressing each pressing member 73 against the second scanning lens 30, and a holding member 64. It has a U-shaped bracket 75 fixed to the upper surface by spot welding or the like to support the pressing members 74, respectively.
[0102]
Each pressing member 73 presses the second scanning lens 30 from the side opposite to the surface of the second scanning lens 30 that contacts the support member 63. A guide hole 76 is formed in one of the upright bent portions on both sides of the bracket 75, and a tap 77 larger than the guide hole 76 is formed in the other. Each pressing member 74 is a tapered pin having a large-diameter portion 78, a small-diameter portion 79, and a tapered portion 80 connecting the first and second diameter portions 78 and 79. The large diameter portion 78 is formed with a thread, and the pressing member 74 is a screw.
[0103]
Each of the pressing members 74 has a small-diameter portion 79 inserted into the guide hole 76 and a large-diameter portion 78 inserted into the tap 77, and is a screw engaged with the tap 77, and is substantially the same as the A direction which forms the axial direction thereof. Is movably held by the bracket 75 in the direction of the arrow, and is thereby integrated with the holding member 64 via the bracket 75. Thus, in the scanning line bending correcting means 71, a part thereof, that is, a pressing member 74 forming a part of the scanning line bending correcting mechanism 81 is integrated with the holding member 64, that is, the holding member 61.
[0104]
The pressing member 73 is a roller having a columnar shape, and is arranged so that the axial direction thereof is parallel to the optical axis direction C of the second scanning lens 30, and as shown in FIG. The bracket 75 has a notch 41 formed therein, and the holding member 64 has a hole 42 formed therein. The pressing member 73 is dropped into the notch 41 and the hole 42, and is in direct contact with the second scanning lens 30. Note that the pressing member 73 may not directly contact the second scanning lens 30, but may contact the second scanning lens 30 via a contact plate or the like.
[0105]
The pressing member 74 has a tapered portion 73 in contact with the pressing member 73, and the pressing member 74 is rotated by a driver or the like to move the pressing member 74 in its axial direction, that is, in a direction substantially perpendicular to the axial direction of the pressing member 73. The pressing position on the pressing member 73 in the direction B changes, and the position of the second scanning lens 30 with respect to the holding member 64 changes at the position where the pressing member 73 contacts. Therefore, by rotating the pressing member 74 in each of the scanning line bending correction mechanisms 81, the scanning of the beam transmitted through the second scanning lens 30 on the photosensitive member 34 by the scanning line bending correction means 71 as a whole. Correction of line bending is performed.
[0106]
The curvature of the scanning line on the photoreceptor 34 depends on the flatness of the second scanning lens 30, the folding mirror 23, the cylinder lens 24, the polygon mirror 26, the first scanning lens 28, the folding mirrors 31, 32, and the second. This is caused by the accumulation of the warpage of the scanning lens 30 and the folding mirror 31, and the scanning line bend correcting means 71 bends only the second scanning lens 30 in the sub-scanning direction as described above to thereby bend the scan line. Is eliminated.
[0107]
For example, if the second scanning lens 30 is warped upwardly convex, the pressing member 73 provided in the scanning line bending correction mechanism 81 at the center is pressed down to press the second scanning lens 30 to correct the correction. Conversely, if it is warped downwardly convex, the pressing member 73 provided at the scanning line bending correction mechanism 81 at both ends may be pressed down to press the second scanning lens 30 to correct it. The actual scanning line bending amount is on the order of several tens of μm, and can be corrected in a region where the support member 63 and the holding member 64 are not deformed.
[0108]
As shown in FIG. 5, in the second scanning lens 30, in the forming process, a sink 83 as a sink is generated on a surface where the pressing member 73 contacts. The sink 83 has a width d in the optical axis direction C along the thick portion. The pressing member 73 has a length in the axial direction, that is, the optical axis direction C, which is longer than the width d of the sink mark 83 as is apparent from FIG. 6, and the contact between the pressing member 73 and the second scanning lens 30. Is performed stably.
[0109]
Further, since the axial direction of the pressing member 73 is substantially parallel to the optical axis of the second scanning lens 30, the pressing member 73 rotates even if the environmental temperature changes and the second scanning lens 30 expands or contracts. By sliding or sliding, the expansion and contraction expansion of the second scanning lens 30 in the direction A can be prevented, and a change in optical characteristics can be suppressed. If the aim is to match the amount and direction of the warpage between the stations in the tandem optical system, the scanning line bending correction means 71 deforms the second scanning lens 30 together with the support member 63 and the holding member 64. As a result, the margin of adjustment is improved, and the adjustment can be further facilitated.
[0110]
As shown in FIG. 3, the scanning line inclination correcting means 72 is provided integrally with the holding member 64 and is a stepping motor which is an actuator as a holding member inclination means and a driving means for driving the holding member 61 to incline. 90, a tilt detecting means (not shown) for detecting the tilt of the scanning line, and the holding means 61 tilted by the stepping motor 90 in accordance with the tilt corresponding to the positional deviation amount of the scanning line detected by the tilt detecting means. And a CPU (not shown) as control means for correcting the inclination of the scanning line by inclining the entire scanning lens 30.
[0111]
In FIG. 3 or FIG. 4, reference numeral 91 denotes a long lens holder which is integrated with a housing (not shown) of the optical scanning device 20 and serves as a stationary member for supporting the holding member 61. Note that the immovable member may be the housing itself of the optical scanning device 20. The long lens holder 91 has a V-shaped groove 92 disposed so as to extend in the direction C corresponding to the center of the second scanning lens 30 in the direction A.
[0112]
The scanning line inclination correcting means 72 has a roller 93 as a fulcrum member which is placed in the V groove 92 and is long in the C direction. The holding member 61 is supported by a long lens holder 91 via a roller 93 so as to be displaceable in a direction in which the inclination of the scanning line can be corrected, specifically, to be swingable. Therefore, the contact portion between the roller 93 and the holding member 61 forms a fulcrum 47 when the holding member 61 is inclined. The fulcrum 47 is located at the center of the second scanning lens 30 in the direction A, and is located near the optical axis of the second scanning lens 30.
[0113]
If the long lens holder 91 supports the holding member 61 only via the roller 93, the holding member 61 becomes unstable. Therefore, the scanning line inclination correction means 72 is integrated with the support member 63 and the long lens holder 91. The holding member 61 includes a leaf spring 94 as an elastic member, and a leaf spring 95 as an elastic member integrally formed with the holding member 64 and the long lens holder 91. The lens holder 91 is swingably supported in a direction in which the inclination of the scanning line can be corrected, and is pressed against the roller 93 by the elastic force of the plate springs 94 and 95 to stabilize the long lens holder 91. In a state of being supported.
[0114]
The leaf spring 94 is integrated with the supporting member 63 and the long lens holder 91 by a screw 96, and the leaf spring 95 is integrated with the holding member 64 and the long lens holder 91 by a screw 97. As shown in FIG. 3 or 7, the stepping motor 90 is integrated with the holding member 64 by a screw 98. In this embodiment, the stepping motor 90 is arranged on the holding member 61 on the operating side. However, the stepping motor 90 may be arranged on the long lens holder 91 or may be arranged on the housing of the optical scanning device 20. .
[0115]
As shown in FIG. 7, the stepping motor 90 has a stepping motor shaft 99. A projection 43 is provided on the upper surface of the long lens holder 91, and a nut 45 having a spherical tip and an oval cross section is fitted into a groove 44 formed by the inside of the projection 43. ing. The stepping motor shaft 99 is externally threaded, and its tip is engaged with the nut 45. The nut 45 is fixed by being fitted into the groove 44, and does not move when the stepping motor shaft 99 rotates.
[0116]
The inclination detecting means is a photo sensor that reads a test pattern formed in a non-sheet passing area of the transfer belt 5. The test pattern is formed such that the photoconductors 1A to 4A form toner images of the same shape and are transferred onto the non-sheet passing area of the transfer belt 5 at the same timing, so that the test patterns just overlap. When the scanning lines are inclined, the test patterns formed by the photoconductors 1A to 4A are shifted. The inclination detecting means detects this deviation.
[0117]
The CPU calculates the number of steps for driving the stepping motor 90 based on the amount of displacement of the scanning line detected by the inclination detecting means, and drives the stepping motor 90. The test pattern is formed at appropriate times, and is provided for feedback control by the CPU based on the detection signal of the inclination detecting means. The test pattern formed on the transfer belt 5 is removed by the cleaning device 13.
[0118]
Since the scanning line inclination correcting means 72 has the above configuration, when the CPU drives the stepping motor 90 to rotate the stepping motor shaft 99 based on the detection result by the inclination detecting means, the holding member 61 causes the leaf springs 94 and 95 to rotate. The holding member 61 is displaced with respect to the immovable member 91 against the urging force, and the holding member 61 is inclined by γ rotation about the fulcrum 47. Since the CPU performs feedback control for driving the stepping motor 90 based on the detection result by the detecting means, the positional deviation of the scanning line, specifically, the inclination of the scanning line is quickly eliminated.
[0119]
Since the fulcrum 47 is located near the optical axis of the second scanning lens 30, a change in optical characteristics when the second scanning lens 30 is inclined to correct the inclination of the scanning line is suppressed. Further, as is apparent from the above description, the scanning line bending correction means 71 and the scanning line inclination correction means 72 independently correct the scanning line bending and correct the scanning line inclination. Therefore, it is easy to correct each of them.
[0120]
As described above, in order to correct the bending of the scanning line and the inclination of the scanning line, the position of the scanning line of each scanning optical system corresponding to each color is shifted when the position of the scanning line is superimposed on the transfer belt 5. It is also conceivable to make correction so as to be close to zero. However, when adjusting the scanning positions of the beams corresponding to the four colors, if all four are to be adjusted to the respective predetermined reference positions, a large rotational eccentricity is erroneously given, and the optical performance, for example, the beam spot diameter is reduced. There is a risk of deterioration. Further, since the scanning line bend correcting means 71 and the scanning line inclination correcting means 72 are arranged corresponding to the respective beams, the number of parts increases and the cost increases.
[0121]
Therefore, in the optical scanning device 20, one of the four colors of Y (yellow), M (magenta), C (cyan), and K (black) is set as a reference, and substantially coincides with the scanning position of the reference color. As described above, correcting the scanning position of the scanning beam by the scanning optical system other than the reference color, in other words, making the scanning line by the beam corresponding to the non-reference color coincide with the scanning line by the beam corresponding to the reference color. Good. This is because, if the relative scanning line position is corrected, it is possible to obtain an image with high color reproducibility in which a change in color tone is sufficiently suppressed. As a result, the scanning line bending correcting unit 71 and the scanning line inclination correcting unit 72 adjust three scanning beams among the Y (yellow), M (magenta), C (cyan), and K (black) scanning beams. It is enough to arrange them in such a way that only three are required.
[0122]
In this embodiment, the reference color is black. A color image can be basically formed in three colors of Y, M, and C. However, in order to improve the sharpness of the color image and the resolution of the character image, it is common to have a black process. This is also adopted in the present embodiment. Since the reference color is black in such a configuration, the following advantages can be obtained.
[0123]
That is, since black has a high contrast with respect to other colors, the influence of beam spot diameter and beam spot position fluctuation deterioration due to disturbances such as vibration and temperature fluctuation is likely to appear in an image, but the laser beam for black is used as a reference color. This makes it possible to fix each optical component of the scanning optical system that handles such colors with high rigidity, and to realize a scanning optical system that is hardly affected by disturbance. Since M (magenta) also has a property similar to black, M (magenta) may be used as the reference color. Other colors can be used as reference colors.
[0124]
According to such a configuration, it is only necessary to adjust three of the four colors. Therefore, it is sufficient to use three scanning line bending correction units 71 and three scanning line inclination correction units 72, and the number of adjustment points and the amount of adjustment is reduced. Therefore, even when the scanning position shift with respect to the reference color is large, the “relative color shift” can be easily corrected, and the color shift of one line or less can be corrected. An image with reduced color reproducibility can be obtained. According to our experience, by suppressing the relative color shift amount to 30 μm or less, it is possible to obtain a condition in which the actual color shift is inconspicuous, and this configuration is achieved.
[0125]
As shown in FIG. 8 or FIG. 9, the writing start position correcting means 140 has a prism 101 and a lead screw type actuator 102 driven by a stepping motor 109 as a rotation adjusting means of the prism 101. . Since the write start position correcting units 140 and 141 have the same configuration, the write start position correcting unit 140 will be described as a representative.
[0126]
Here, the principle of sub-scanning beam spot position correction by the wedge-shaped prism 101 will be described with reference to FIG. The prism 101 is wedge-shaped (trapezoidal in cross-section), and if the symbol OO is the optical axis of the beam passing through the prism 101, the prism 101 rotates about the optical axis OO as indicated by an arrow 103, so that the light is incident. The beam can be deflected within the range of the maximum deflection angle φ as shown by the arrow 104, and as a result, the position of the sub-scanning beam spot on the surface to be scanned can be variably adjusted.
[0127]
By rotating the prism 101 around the optical axis OO as shown in FIG. 8, the deflection angle is variable within the range of the maximum deflection angle φ due to refraction. The maximum deflection angle φ can be expressed by the following (Equation 1), where α is the vertex angle of the wedge-shaped prism and n is the refractive index of the wedge-shaped prism 1 (prism glass material).
φ = (n−1) × α (Equation 1)
[0128]
Further, when the optical axis OO coincides with the optical axes of the LD units 21 and 22, assuming that the focal length of the collimator lens 150b is fc and the sub-scanning lateral magnification of the entire optical system is β, the scanning position on the photoconductor surface The correction amount p is represented by the following (Equation 2).
P = fc × β × tanφ × sinγ (Equation 2)
Here, it is desirable that the vertex angle α [deg] of the prism satisfies the following relationship.
0.1 <β × tan [(n−1) × α] <1.0 (Equation 3)
[0129]
In (Equation 3), when the value exceeds the upper limit, a wavefront aberration is generated in the light beam, the beam spot shape is disturbed (side lobe is generated), and the beam spot diameter is increased. If the lower limit is exceeded, the sensitivity is too low, and it is necessary to give a large rotation angle to adjust the writing start position, and it is not possible to respond at high speed in the case of correction for a change over time.
[0130]
As shown in FIG. 9, the actuator 102 has a prism holder 105 on which the prism 101 is mounted. The prism holder 105 is rotatably supported around the optical axis OO of the collimating lens as a rotation axis, and an arm 105a is formed in a part thereof. The lower end of an extensible spring 106 interposed between the immovable members is in contact with the upper surface on the free end side of the arm 105a, and presses the arm 105a. For this reason, the prism 101 and the prism holder 105 are given a clockwise moment in FIG. 9 about the optical axis OO as the rotation axis (center of rotation).
[0131]
The rotation of the prism holder 105 due to this moment is prevented by the receiving member 107 which is in contact with the lower surface on the free end side of the arm 105a. The receiving member 107 is a cylindrical shaft body, and its axial direction, that is, the upper end in FIG. 9 has a conical shape, and the apex of the cone is in contact with the lower surface on the free end side of the arm 105a. . This contact portion is referred to as an actuator action point P.
[0132]
On the other hand, a nut 108 is fixed (or a female screw is formed) at the lower end in FIG. 9 on the opposite side of the apex of the receiving member 107, and the nut 108 is connected to the rotating shaft of the stepping motor 109. An integral male screw is screwed. This screw is called a lead screw. The stepping motor 109 is fixed to a stationary member (not shown).
[0133]
The rotation means having such a configuration is referred to as a lead screw type actuator, and by driving a stepping motor 109, the prism 101 rotates together with the prism holder 105 around the optical axis OO as a rotation axis (center of rotation). Since the lead screw type actuator 102 uses the stepping motor 109 as a drive source, the rotation angle of the prism 101 can be driven and controlled as a digital pulse signal. Feedback control.
[0134]
Here, the variation amount of the linear actuator (= the displacement amount of the nut = the displacement amount of the action point P) Δx is given by the following equation (Equation 4).
Δx = R × tan (Δγ) (Equation 4)
(Here, R: distance from the rotation center to the actuator action point, Δγ: wedge-shaped prism rotation angle.)
[0135]
On the other hand, the time T required for one rotation of the transfer belt 5 _m Is the length of one rotation of the transfer belt 5 as L _m , Linear velocity v _m Is expressed by the following equation (Equation 5).
T _m = L _m / V _m [Sec] (Equation 5)
Therefore, the drive frequency N of the stepping motor 109 per unit time required to control the sub-scanning direction correction amount ΔZ on the photoconductors 1A to 4A is given by the following equation (Equation 6).
N = Δx / p × N _o / T _m ... (Equation 6)
(Where, p: screw pitch of the lead screw, N _o : The number of pulses per rotation of the stepping motor 109. )
[0136]
Therefore, by satisfying the following expression, color misregistration can be satisfactorily reduced.
10 <N <2000 [pps] (Equation 7)
If it exceeds the upper limit of 2000 pps, preferably 1000 pps, the stepping motor 109 cannot respond and the beam spot position deviation correction cannot follow. If the lower limit of 10 pps is exceeded, the resolution is too coarse and the beam spot position correction accuracy becomes insufficient.
[0137]
On the other hand, the torque T of the stepping motor 109 is given by the following equation.
T = T ₁ p / 2πR (Equation 8)
(Where, p: screw pitch of the lead screw, T ₁ : Torque generated by the tension of the spring (106), R: distance between the rotation center and the action point. )
[0138]
The maximum response pulse number Nmax of the stepping motor 109 can be read from the pull-in driving frequency with respect to the torque T using a standard table (motor characteristic diagram) as shown in FIG. Therefore, the number N of pulses per unit time required to control the sub-scanning direction correction amount ΔZ on the photoconductors 1A to 4A in (Equation 6) is:
N <Nmax (Equation 9)
Condition must be satisfied.
[0139]
By setting the prism apex angle α to an appropriate angle by such an actuator 102, an appropriate sensitivity can be set. Therefore, unlike the galvanomirror method, the sensitivity is not too high, and the influence of the vibration is small, and the beam spot can be positioned with high accuracy. In addition, by using the wedge-shaped prism 101, it is possible to control a simple operation of rotating a wedge-shaped prism having a simple configuration, and to perform position correction for each batch such as at machine start-up or before print output. Compared with control, beam spot position correction can be performed during writing of image data.
[0140]
Therefore, when the temperature fluctuates abruptly, for example, in a rising section A as shown in FIG. 12 or during continuous printing, which is an area indicated by reference numeral B, or when the speed fluctuation of the transfer belt 5, the photoconductors 1A to 4A, etc. In the case where a position shift occurs due to the above, the shift is detected by using the beam spot position detecting units 300a and 300b having the function as the position shift detecting unit shown in FIG. 10 and the function as the position shift detecting unit shown in FIG. Since the real-time position correction can be performed based on the position shift data from the color shift detection sensor 330 having the above, the occurrence of the color shift can be greatly reduced. The beam spot position detecting means 300a and 300b and the color misregistration detecting sensor 330 can be used as a tilt detecting means instead of or together with the above-described tilt detecting means.
[0141]
Since the weight of the wedge-shaped prism 102 and the prism holder 105 is relatively light by selecting the material (for example, resin) and the shape (for example, thin shape), comparison between a long folding mirror, a scanning lens, a roof mirror, a light source unit, and the like is made. Compared to the conventional method in which the beam spot position is corrected by tilting / shifting an optical element having a large target weight, the response speed is faster, and it is possible to correct even a high-frequency position shift.
[0142]
Furthermore, compared to a method of correcting a beam spot position by changing an applied voltage, such as a liquid crystal deflecting element and an electro-optical element (PLZT, etc.), the present invention can be realized at low cost without any positional deviation even when the power is turned off. . As described above, in our experience, by keeping the relative color shift amount to 30 μm or less, it is possible to obtain a condition in which the actual color shift is inconspicuous, and this configuration achieves this.
[0143]
The optical scanning device 20 has at least one prism 101 in an optical path from the LD units 21 and 22 to the polygon mirrors 26 and 27, and adjusts the rotation of the prism 101 substantially about the optical axis to thereby form the photosensitive members 1A to 1A. The writing start position correcting means 140 as described above, which makes the beam spot position in the sub-scanning direction on the 4A variable, and the relative writing start position in the sub-scanning direction among the photoconductors 1A to 4A It has a displacement detection means for detecting the displacement, and the feedback control of the writing start position correction means 140 is enabled based on the displacement data by the displacement detection means. The sub-scanning direction on the photoconductors 1A to 4A corresponds to the sub-scanning direction of the held optical element indicated by the arrow B, but different directions in the same space.
[0144]
The misregistration detection means includes the writing start position detection beam spot position detection means 300a, the writing end position detection beam spot position detection means 300b, and the color misregistration detection sensor 330 shown in FIG. With such a displacement detecting means, it is possible to correct the displacement of the writing start position of each of the photoconductors 1A to 4A in the sub-scanning direction due to the temporal change. The rotation of the prism 101 by feedback control can be easily controlled by a stepping motor, an ultrasonic motor, or the like, as described with reference to FIG.
[0145]
The LD units 21 and 22 emit a beam for forming a toner image for color misregistration detection every predetermined number of prints. Thus, as shown in FIG. 10, when three color misregistration detection toner images 330Z are formed on the transfer belt 5, three color misregistrations due to these toner images are detected by the color misregistration detection sensor 330. .
[0146]
The optical scanning device 20 supports, in a box-shaped optical housing (not shown), a member including a scanning image forming optical system such as the beam spot position detecting means 300a and 300b having a function as a position shift detecting means, in addition to the above-described components. A color shift detection sensor 330 installed on the image forming apparatus 1 main body side is also used as a position shift detection unit, and is used to obtain a correction amount by the writing start position correction unit 140, and a beam spot position. This is used in combination with the detecting means 300a, 300b, etc., and is provided in the optical scanning device 20 in this respect.
[0147]
As a usage method in the case of the combined use, for example, the color shift detection sensor 330 is used for coarse adjustment, and the beam spot position detection means 300a and 300b are used for fine adjustment. The writing start position correcting means 140 performs correction control on the beam spot positions on the photoconductors 1A to 4A during the writing of the image data based on the detection result of the positional deviation.
[0148]
As shown in FIG. 12, in the case of continuously printing a plurality of images, for example, in the optical scanning device 20, the polygon motors for driving the polygon mirrors 26 and 27 and the heat generated from the LD units 21 and 22 generate heat. Outside the optical scanning device 20, the temperature inside the image forming apparatus 1 changes abruptly due to the influence of the heater heat at the time of fixing the toner in the fixing device. In this case, the beam spot positions on the photoconductors 1A to 4A also change rapidly, and the color tone of the output color image gradually changes to the first, several, and tens of sheets.
[0149]
Therefore, the beam spot position detecting means 300a and 300b and the color shift detecting sensor 330 are used as position shift detecting means, and correction by the writing start position correcting means 140 is performed. The beam spot position detecting means 300a and 300b as the position shift detecting means are non-parallel photodiode sensors. The beam spot position detecting means 300a and 300b also have a function of detecting a synchronization signal for determining a writing start position in the main scanning direction.
[0150]
As shown in FIG. 13, the light receiving surfaces of the photodiodes PD1 and PD1 'are orthogonal to the scanning beam, and the light receiving surfaces of the photodiodes PD2 and PD2' are inclined with respect to the light receiving surfaces of the photodiodes PD1 and PD1 '. This inclination angle is set to α1. Further, when the scanning beam before the temperature change due to the heater heat is L1 and the scanning beam after the temperature change is L2, it is assumed that the scanning beam is shifted by ΔZ (unknown) in the sub-scanning direction. In this case, the time T1, when the scanning beams L1, L2 pass between a pair of non-parallel photodiodes, that is, between the non-parallel photodiodes PD1 and PD2, or between the non-parallel photodiodes PD1 'and PD2', By measuring T2 and determining the time difference between T2 and T1, the scanning position in the sub-scanning direction, that is, the writing start position is monitored and detected.
[0151]
The relative dot displacement in the sub-scanning direction, that is, the sub-scanning direction correction amount ΔZ, can be easily obtained by calculation because the angle α1 between the light receiving surfaces of PD1 and PD2 and the time difference T2−T1 are known. Can be. This correction amount is corrected by the write start position correction means 140. Therefore, in the case where a plurality of images are continuously printed out, the photoconductors 1A to 4A are not only used when the beam spot position on the photoconductors 1A to 4A fluctuates rapidly due to a temperature change or the like, but also during writing of image data. The upper beam spot position can be corrected. By detecting a change in the time T0 required for the scanning beam to pass between the photodiodes PD1 'and PD1, it is also possible to monitor a change in magnification in the main scanning direction.
[0152]
FIG. 14A shows an image diagram of a sub-scanning dot position variation on the transfer belt 5. As is apparent from FIG. 5, the transfer belt 5 periodically generates a dot position shift of ΔZ in the sub-scanning direction. This cycle is the time T required for one rotation of the transfer belt 5. _m Is equivalent to This T _m Is obtained by the above (Equation 5), and it is desirable to satisfy the relationship shown in the following (Equation 10).
0.5 <T _m <5 [sec] (Equation 10)
[0153]
In (Equation 10), when the value exceeds the upper limit, one cycle is too long, which is susceptible to disturbance such as vibration. When the value exceeds the lower limit, a high response speed to the beam spot position correction control is required. The speed of rotation cannot follow. Therefore, by satisfying (Equation 10), it is less likely to be affected by disturbance such as vibration, and the follow-up property to the beam spot position correction control is also good.
[0154]
FIG. 14B shows the displacement of the sub-scanning dots in the sub-scanning direction after the beam spot position correction according to the embodiment of the present invention. Since the above-described positional deviation of ΔZ is the correction amount in the sub-scanning direction as described above, by correcting the dot positional deviation on the transfer belt 5 with the beam spot position of the writing optical system, a large low-frequency positional deviation can be obtained. The components are well corrected. It should be noted that, as shown in the figure, the correction is not performed up to a very high cycle position shift. Although the intermediate transfer member is configured as the transfer belt 5 in the example of FIG. 1, the intermediate transfer member may be configured in a drum shape, and in this case, the positional deviation can be similarly corrected.
[0155]
As described above, in order to correct the color misregistration in the sub-scanning direction, the misalignment when the positions of the scanning lines of the respective scanning optical systems corresponding to the respective colors are superimposed on the transfer belt 5 for each color is close to zero. It is also conceivable to make correction so that However, when adjusting the writing start position of each laser beam corresponding to the four colors, that is, the scanning position, if all four are to be adjusted to the predetermined reference positions, a large rotational eccentricity is erroneously given, and the optical performance, For example, the beam spot diameter may be deteriorated. In addition, the number of components of the write start position correction means increases, which causes an increase in cost.
[0156]
Therefore, in the optical scanning device 20, one of the four colors of Y (yellow), M (magenta), C (cyan), and K (black) is set as a reference, and substantially coincides with the scanning position of the reference color. As described above, correcting the scanning position of the scanning beam by the scanning optical system other than the reference color, in other words, making the scanning line by the beam corresponding to the non-reference color coincide with the scanning line by the beam corresponding to the reference color. Good. This is because, if the relative color misregistration is corrected, it is possible to obtain an image with high color reproducibility in which a change in color tone is sufficiently suppressed.
[0157]
Accordingly, the prism 101 for correcting the writing start position is arranged so as to adjust three scanning beams among the respective scanning beams of Y (yellow), M (magenta), C (cyan), and K (black). Since the number is sufficient, only three are required, and only three write start position correcting means 140 are required. In this case, an integrated unit including the prism 101 for the three colors other than the reference color, that is, a writing start position correction unit 140 is disposed, with the reference color being a parallel plate or a transparent (air).
[0158]
In this embodiment, the reference color is black. A color image can be basically formed in three colors of Y, M, and C. However, in order to improve the sharpness of the color image and the resolution of the character image, it is common to have a black process. This is also adopted in the present embodiment. Since the reference color is black in such a configuration, the following advantages can be obtained.
[0159]
That is, since black has a high contrast with respect to other colors, the influence of beam spot diameter and beam spot position fluctuation deterioration due to disturbances such as vibration and temperature fluctuation is likely to appear in an image, but the laser beam for black is used as a reference color. This makes it possible to fix each optical component of the scanning optical system that handles such colors with high rigidity, and to realize a scanning optical system that is hardly affected by disturbance. Since M (magenta) also has a property similar to black, M (magenta) may be used as the reference color. Other colors can be used as reference colors.
[0160]
According to such a configuration, it is only necessary to adjust three of the four colors. Therefore, it is sufficient to use three wedge-shaped prisms 1, and the number of adjustment positions and the amount of adjustment are reduced. Even in this case, the "relative color shift" can be easily corrected, and the color shift of one line or less can be corrected, so that an image with high color reproducibility in which a change in color tone is sufficiently suppressed can be obtained. be able to. As described above, in our experience, by controlling the relative color shift amount to 30 μm or less, it is possible to obtain a condition in which the actual color shift is inconspicuous, and this configuration is achieved.
[0161]
Hereinafter, various modified examples of the above-described scanning line bending correction unit 71 and scanning line inclination correction unit 72 will be described. Modifications can be appropriately combined with the above-described scanning line bending correction unit 71 and scanning line inclination correction unit 72 and between the modification examples, and are not limited to the configuration examples described below.
[0162]
As shown in FIGS. 15 to 17, the reference surface 65 can be formed corresponding to a portion other than the pressed position on the second scanning lens 30 by the scanning line bending correction mechanism 81, in other words, a non-pressed portion. The reference surface 65 shown in FIG. 15 is formed by two protrusions 111 having a height of 200 μm and protruding from a support member 65, which is a sheet metal, by drawing so that the upper surface is flush. The projections 111 are disposed between the scanning line bending correction mechanisms 81 in the main scanning direction A.
[0163]
Accordingly, at the pressing position by the scanning line bending correction mechanism 81, a gap having a height of 200 μm is formed between the lower surface of the second scanning lens 30 and the support member 63 main body. The second scanning lens 30 functions as a relief in the sub-scanning direction B when pressed by the bending correction mechanism 81, and the second scanning lens 30 is bent in the B direction, that is, satisfactorily corrected. As compared with the case where the reference surface 65 is also formed at the pressing position by the scanning line bending correction mechanism 81 as shown in FIG. 4 and the like, the correction can be performed with small stress, and the correction by the scanning line bending correction mechanism 81 can be performed. Performed easily and well.
[0164]
In forming the reference surface 65 corresponding to the non-pressed portion, a concave portion may be formed at a position of the support member 63 pressed by the scanning line bending correction mechanism 81, as shown in FIGS. 15 to 17. The configuration is not limited to the configuration in which the convex portions are formed. That is, irregularities may be formed on the support member 63 such that a convex portion forming the reference surface 65 is formed on the non-pressed portion. Note that the reference surfaces 65 may be formed on the end sides of the scanning line bending correction mechanism 81 at both ends. Further, for example, when four scanning line bending correction mechanisms 81 are formed, three or five such reference planes 65 are formed, and when five scanning line bending correction mechanisms 81 are formed, such reference planes 65 are formed. Are formed by four or six projections.
[0165]
If the support member 63 has irregularities and both ends of the second scanning lens 30 are located in the concave portions of the support member 63, the height of the prism 66 and the upper surface of the prism 66 are set to the second scanning lens 30. Can be made lower than the upper surface of the substrate. For example, the height of the prism 66 may not be substantially the same as the thickness of the second scanning lens 30 as described above, but may be lower than the thickness of the second scanning lens 30.
[0166]
With such a height, when the second scanning lens 30 is sandwiched between the support member 63 and the sandwiching member 64, the second scanning lens 30 is always in the initial state before the adjustment by the scanning line bending correction unit 71. An upward convex deformation is applied. Therefore, in the configuration in which the convex portion is formed on the support member 63, by setting the height of the prism 66 to such a height, the scanning line bending correction can be performed irrespective of the shape of the second scanning lens 30 at the time of molding. The initial state before the adjustment by the means 71 can be made uniform, and the bending adjustment can be standardized and performed.
[0167]
The amount of deformation of the second scanning lens 30 is 100 μm or less because the support member 63 actually undergoes elastic deformation due to a slight reaction force. When the second scanning lens 30 is held between the support member 63 and the holding member 64, the height of the prism 66 is always set to the height of the second scanning lens 30 in the initial state before the adjustment by the scanning line bending correction unit 71. The height at which the upward convex deformation is applied is set to a height that does not apply excessive stress to the second scanning lens 30 and is within a range where the convex deformation is corrected by the scanning line bending correction unit 71. You.
[0168]
As shown in FIG. 18, the holding member 61 and the long lens holder 91 as an immovable member are integrally formed, and the holding member 61 is displaced with respect to the long lens holder 91 in a direction in which the inclination of the scanning line can be corrected. The elastic members for allowing the support may be compression springs 112, 112, which are coil springs, instead of the leaf springs 94, 95 shown in FIG. At both ends of the long lens holder 91, columns 114, 114 integrated with the long lens holder 91 are screwed with stepped screws 113, projecting toward the lower surface of the holding member 64.
[0169]
The stepped screws 113, 113 penetrate through the holding member 64 from the upper surface of the holding member 64 and are screwed to the columns 114, 114, and compression springs are provided between the screw heads 113 a, 113 a and the holding member 64. 112, 112 are wound. The upper ends of the compression springs 112, 112 are engaged with the lower surfaces of the screw heads 113a, 113a, and the lower ends are engaged with the upper surface of the holding member 64.
[0170]
The screw heads 113a, 113a and the holding member 64 are urged in a direction away from each other by the urging force of the compression springs 112, 112, whereby the holding member 64 and the long lens holder 91 are moved in a direction approaching each other. Has been energized. Thus, the compression springs 112, 112 are substantially integrated with the long lens holder 91 via the stepped screws 113, 113.
[0171]
Therefore, the holding member 61 is moved to the scanning line with respect to the long lens holder 91 by the urging force of the compression springs 112 and 112 and the long lens holder 91 supporting the holding member 61 via the roller 93. Are supported so as to be swingable in a direction in which the inclination of the lens can be corrected, and are supported in a state in which the long lens holder 91 is stabilized.
[0172]
The coil spring supports the holding member 61 so as to be swingable in a direction in which the inclination of the scanning line can be corrected with respect to the long lens holder 91 and is supported in a state where the holding member 61 is stabilized with respect to the long lens holder 91. Therefore, not only the compression spring 112 but also the screw heads 113a, 113a and the holding member 64 are urged in a direction approaching each other, and the holding member 64 and the long lens holder 91 are urged in a direction away from each other. It may be something.
[0173]
By adjusting the fastening state of the stepped screws 113, 113 and optimizing the urging force of the coil spring, a predetermined amount of scanning line inclination correction by the holding member inclination means such as the stepping motor 90 becomes possible. The elastic member may be a torsion beam, or may be configured by a combination of such a coil spring, a leaf spring, and a torsion beam.
[0174]
As shown in FIG. 19, the holding member tilting means may be a screw 115 serving as a γ adjusting screw instead of the stepping motor 90 shown in FIG. In the example shown in FIG. 19, the holding member 64 has an inclined portion 116 extending at one end thereof and bent obliquely toward the long lens holder 91, and an end portion extending at the other end. Has a beam portion 117 that functions as an elastic member and is screwed to the long lens holder 91 with screws 97 and 97. The beam portion 117 is formed integrally with the holding member 64 by narrowing the end of the holding member 64 made of sheet metal. The screw 115 is screwed into the inclined portion 116 and integrated with the holding member 64, and the tip thereof is screwed into the long lens holder 91, and a portion between the inclined portion 116 and the long lens holder 91 is provided. A compression spring 118 is wound.
[0175]
In this configuration, the inclination of the scanning line can be finely adjusted by tightening the screw 115 by the balance between the bending of the beam portion 117 in the elastic region and the plastic region and the biasing force of the compression spring 118. By performing the tilt adjustment with the screw 115 without using the feedback control and without using the stepping motor 90, the initial adjustment is performed on the assumption that the tilt does not shift over time, or the adjustment is performed by a serviceman as necessary. Thus, it is possible to significantly reduce costs. The elastic member according to the present invention can be constituted by a beam portion as in the present modified example, and can be constituted by the above-described leaf spring or the like, or a combination thereof.
[0176]
In the example shown in FIG. 4 and the like, the scanning line bend correcting means 71 has a plurality of scanning line bend correcting mechanisms 81 as pressing means in the longitudinal direction of the support member 63. A single unit may be provided in the longitudinal direction. Further, the pressing means is not limited to the configuration of the scanning line bending correction mechanism 81 having the pressing member 73 and the pressing member 74.
[0177]
That is, as shown in FIGS. 20 and 21, the pressing means may have a configuration in which a single screw is provided in the longitudinal direction of the support member 63 and is a single screw. The pressing means 120 is provided at a substantially central portion in the longitudinal direction of the support member 63, and has a stop 121 which is screwed with the set screw 119 and protrudes from the upper surface side of the holding member 64. The set screw 119 is displaced in a direction substantially parallel to the sub-scanning direction B by rotation. The aperture 121 is formed to improve the screw engagement with the set screw 119. Thus, the pressing means 120 is integrated with the holding member 63.
[0178]
According to the pressing means 120, by rotating the set screw 119, the pressing force of the tip of the set screw 119 against the second scanning lens 30 can be adjusted, and the bending of the second scanning lens 30 can be corrected. In this way, by using a simplified configuration of the pressing means with only the set screw 119 and the diaphragm 121, it is possible to significantly reduce costs. The direction of displacement of the set screw 119 is not limited to a direction substantially parallel to the sub-scanning direction B, but may be any direction including the sub-scanning direction B, as long as the pressing force on the second scanning lens 30 can be adjusted.
[0179]
As shown in FIG. 22, as another example of the pressing means having a simplified structure, a configuration having a screw 122 and a sheet metal pressing member 123 can be adopted. In the pressing means 124, a part of the holding member 64 has bent portions 125 and 126 erected in an L-shape, and one end 123 a of the sheet metal pressing member 123 is positioned above the bent portion 125 with an interval. , The other end 123b is located below the bent portion 126 and is engaged with the bent portion 126. The central portion of the sheet metal pressing member 123 is engaged with the second scanning lens 30 to form a pressing portion 123c. The screw 122 is screwed to the sheet metal pressing member 123 and the bent portion 125 while penetrating the one end 123a and the bent portion 125. The screw 122 is displaced in a direction substantially parallel to the sub-scanning direction B by rotation. Thus, the pressing means 124 is integrated with the holding member 63.
[0180]
According to the pressing means 124, by adjusting the distance between the one end 123 a and the bent portion 125 by rotating the screw 122, the pressing force of the pressing portion 123 c on the second scanning lens 30 is adjusted, and the second The bending of the scanning lens 30 can be corrected. In this way, by adopting a simplified configuration of the pressing means, it is possible to significantly reduce costs. Although the pressing unit 124 has a more complicated structure than the pressing unit 120, the cost is slightly increased. However, the pressing of the second scanning lens 30 can be performed more stably than the pressing unit 120. There is an advantage that there is. The direction of displacement of the screw 122 is not limited to a direction substantially parallel to the sub-scanning direction B, but may be any direction including the sub-scanning direction B, as long as the pressing force on the second scanning lens 30 can be adjusted. As a pressing means having a simplified configuration, there is another means using a cam or the like.
[0181]
In a configuration in which a single pressing unit is provided in the longitudinal direction of the support member 63, the pressing unit is not limited to a simplified configuration such as the pressing units 120 and 124, and the scanning line bending correction mechanism 81 may be used. In a configuration in which a plurality of pressing means are provided in the longitudinal direction of the support member 63, the pressing means is not limited to the scanning line bending correction mechanism 81, and a simplified configuration such as the pressing means 120 and 124 may be used. Alternatively, the correction mechanism 81 and the pressing means 120 and 124 may be used in combination.
[0182]
FIG. 23 shows a case where no pressing means is provided, a case where one pressing means is provided in the longitudinal direction of the support member 63, and a case where three pressing means are provided in the longitudinal direction of the support member 63. 5 shows a result of comparing the amount of scan line bending, that is, the amount of deviation from an ideal scan line. In the figure, the image height indicates a distance from the center of the held optical element such as the second scanning lens 30 in the longitudinal direction as a reference 0.
[0183]
As can be seen from the figure, when the adjustment is not performed without the pressing means, a mountain-shaped curve in which the warp peaks at the center of the held optical element, that is, at an image height of 0 occurs. When one pressing unit is provided at a position corresponding to the image height of 0, and the adjustment is performed at one position, the scanning line shape becomes an M-shaped scanning line centered on the center of the held optical element, that is, the image height of 0. Since the amount of bending at this time is about の of the case of no adjustment, it can be understood that the adjustment accuracy when a single pressing unit is provided is about の of the case of no adjustment.
[0184]
When three pressing means are provided around the image height 0 and the adjustment is performed at three places, a polygonal scanning line shape having the center of the held optical element, that is, the image height 0 as the center is obtained. The amount of bending at this time is not more than several tens of μm, and it can be seen that further high-precision adjustment is possible. As described above, if the number of pressing means is increased, the adjustment accuracy of the amount of bending is improved. In the case where no adjustment is performed because no pressing means is provided, the angled curved shape in which the warp peaks at the image height of 0 is the same as the height of the prism 66 in the configuration in which the convex portion is formed on the support member 63. This is obtained by lowering the thickness of the second scanning lens 30.
[0185]
In the embodiments and the modified examples described above, the configuration is employed in which both ends of the held optical element are elastically supported by elastically supporting the holding end of the holding member with respect to the immovable member. In this manner, a method of holding the held optical element by the shape of the beams supported at both ends and correcting the inclination of the scanning line by using the holding structure is called a span band method. On the other hand, a conventional method of correcting the inclination of the scanning line by changing the inclination of the folding mirror is called a MUSIC method.
[0186]
In FIG. 24 and thereafter, the effects on the optical characteristics when the inclination of the scanning line is adjusted by the span band method and the MUSIC method will be compared, and the effect by the span band method will be described. Magnification error is the ratio of the difference in the spot diameter of the beam between the center position of the image carrier corresponding to the image height 0 and the end position of the image carrier corresponding to the end of the held optical element. Say. Therefore, the smaller the magnification error, the smaller the change in the optical characteristics at the time of correction, and the better the scanning.
[0187]
As is apparent from FIG. 24, the scanning line is tilted by the span band method. For example, even if the tilt is adjusted to 700 μm, the magnification error is constant, but if the scanning line is tilted by the conventional MUSIC method, As the inclination correction amount increases, the magnification error increases and the optical characteristics deteriorate. That is, the span band method has significantly improved optical characteristics at the time of tilt correction, as compared with the conventional MUSIC method. Here, in the figure, 50 mm means the optical path length.
[0188]
FIG. 25 shows magnification errors of the span band method and the conventional MUSIC method when the tilt correction amount and the image height are changed. FIG. 25A shows a change in magnification error in the span band method, and FIG. 25B shows a change in magnification error in the conventional MUSIC method. FIG. 24 is created based on this drawing. 25A and 25B, PV indicates a difference between a maximum value and a minimum value of an error. In FIG. 25A, PV indicates a constant value, and in FIG. 25B, the value of PV increases as the inclination correction amount increases. This is the same as described in the description of FIG. 24, but indicates that the optical characteristics at the time of tilt correction are greatly improved in the span band method as compared with the conventional MUSIC method.
[0189]
FIG. 26 and FIG. 27 show the comparison between the beam spot diameter of the conventional MUSIC method and the beam spot diameter at the time of performing the tilt adjustment of 700 μm between the conventional MUSIC method and the span band method with the design median beam spot diameter before the inclination correction. FIG. 26 shows a change in the beam spot shape in the main scanning direction, and FIG. 27 shows a change in the beam spot shape in the sub-scanning direction. In both FIG. 26 and FIG. 27, the closer the graph shape is to the designed median value, the less the beam spot diameter deteriorates.
[0190]
26 and 27, defocus indicates a variation in beam spot diameter with respect to an allowable depth, that is, an optical path length. In each figure, two broken lines indicate the upper limit and the lower limit of the allowable value of the beam spot system, respectively, and the area between the two broken lines is the allowable range of the beam spot diameter. As is clear from FIG. 26, in the span band method and the MUSIC method, the span band method is closer to the designed median value and shows almost the same graph shape. In the MUSIC method, the allowable depth in the main scanning direction is shallow. Therefore, in the span band method, there is almost no deterioration in the beam spot diameter in the main scanning direction, and the optical characteristics in the main scanning direction at the time of tilt correction are extremely excellent.
[0191]
FIG. 27 shows the same tendency as FIG. 26, although not as remarkable as FIG. 26. In the span band method, there is almost no deterioration of the beam spot diameter in the sub-scanning direction, and It can be seen that the optical characteristics are superior to those of the MUSIC system. From FIGS. 26 and 27, it can be seen that the span band method is much superior to the MUSIC method in the optical characteristics related to the deterioration of the beam spot diameter during tilt correction. Note that the correction method by the write start position correction means 140 is called a triangular prism method in contrast to the span band method.
[0192]
The image forming apparatus 1 to which the present invention is applied includes the scanning line bending correction unit 71, the scanning line inclination correction unit 72, and the writing start position correction unit 140, so that each correction unit can compensate for a weak correction. Because of the relationship, the scanning position accuracy of 10 μm can be aimed at, and the scanning position accuracy is greatly improved.
[0193]
Specifically, in the correction using the scanning line bending correction unit 71 and the scanning line inclination correction unit 72 by the span band method, the error of the mechanical accuracy of the holding member 61, the position accuracy of the γ-tilt fulcrum due to the rollers 93, and the like is corrected. Due to the accumulation, the amount of deviation of the scanning line in the sub-scanning direction B after the positional deviation varies among the stations, but this is corrected by the correction using the write start position correcting means 140 based on the triangular prism method. The shift is eliminated. On the other hand, according to the triangular prism system, the scanning position is shifted in parallel, but the inclination component of the scanning line is slightly generated due to the accumulation of component accuracy errors. This is corrected by the γ tilt correction by the scanning band bending correction unit 71 of the span band method.
[0194]
Due to such a complementary relationship, it is difficult to accurately set the scanning position to 10 μm by the method of electrically correcting the writing timing and adjusting the scanning position. However, in the optical scanning device 20, the scanning line inclination correcting unit uses the 700 μm inclination correction. Can be performed, the scanning line bend correction means can perform a bend correction of 20 to 30 μm, and the writing start position correction means can perform a position deviation correction of ± 50 μm. The combination of the correction by the scanning line bending correction means and the write start position correction means makes it possible to aim for an accuracy of 10 μm.
[0195]
The optical scanning device and the image forming apparatus to which the present invention is applied have been described above. However, the holding member only needs to hold at least one optical element, and the second scanning lens is used as the held optical element. The present invention is not limited to this, and the scanning line bending correction unit 71 and the scanning line inclination correction unit 72 may be appropriately provided for one other optical element or a plurality of optical elements including the second scanning lens. . The pressing member may be spherical, and in this case, the axial direction of the pressing member is freely set. The image carrier may have a belt shape instead of a drum shape.
[0196]
The scanning line bending correction unit and the scanning line inclination correction unit to which the present invention is applied are arranged as necessary for correction by this, and at least one of the beams corresponding to each of the plurality of image carriers is provided. One can be provided to perform the correction, and if a plurality of these are provided, it is possible to operate at least one of them, in other words, The correction can be performed for at least one of the beams corresponding to each of the plurality of image carriers.
[0197]
In the above-described configuration example, the leaf springs indicated by reference numerals 95 and 96 have a curved shape. However, when a leaf spring is used, the shape is not limited to such a curved shape, and may be a strip shape. . In the case of a strip-shaped leaf spring, although it is slightly difficult to adjust the pressing force in the sub-scanning direction B, there is an advantage that there is no backlash in the scanning direction A and the optical axis direction C which is orthogonal to the pressing direction B, and is strong against vibration. is there.
[0198]
In addition, all of the above-described configuration examples adopt the span band method in which the held optical element is held by the support beam shape at both ends and the inclination of the scanning line is corrected by using this holding structure. Except for the example shown, in a configuration in which both ends are supported by leaf springs, such as omitting the screwing of one of the leaf springs, only one side is supported by a leaf spring, and the other end is simply placed on an immovable member. A method of holding the held optical element by a cantilever shape may be adopted. In the method using the cantilever shape, since the support in the scanning direction A and the optical axis direction C, which is orthogonal to the pressing direction B, is made only by the frictional force, the support becomes weak to vibration, but the pressing direction, the sub-scanning direction B Since the pressure is free, fine adjustment of the pressing force is possible.
[0199]
【The invention's effect】
The present invention provides an optical element for imaging a beam emitted from a light source on an image carrier, a holding member for holding the optical element, and correcting the optical element in a sub-scanning direction of the beam to form the beam. And a scanning line inclination correcting means for correcting the inclination of the scanning line by inclining the optical element as a whole, and at least one of the scanning line bending correcting means. Since the optical scanning device in which the unit and at least a part of the scanning line inclination correcting means are integrally provided on the holding member, the temperature change of the optical element included in the scanning image forming optical system, in particular, the resin image forming element. Can be effectively suppressed, and the scanning line bending and the scanning line inclination caused by the deformation of the optical element caused by the deformation and the residual stress at the time of molding can be corrected. By concentrating on wood providing the correction mechanism, it is possible to provide an optical scanning apparatus capable of easily performing correction while achieving low cost by a relatively simple structure.
[0200]
The holding member has a reference surface that abuts on the optical element and forms a position reference in the holding member of the optical element and supports the optical element from the sub-scanning direction, and a support member that is long in the beam scanning direction. If it has, the assembly position in the main scanning direction and the sub-scanning direction of the optical element, by abutting the optical element against the reference surface of the support member, can be accurately supported within the allowable accuracy of the support position, In addition, the heat conduction when the ambient temperature rises is blocked by the support member to prevent a partial change in the refractive index of the optical element, and to prevent abnormal images such as black stripes due to an increase in the beam diameter, thereby achieving good image formation. Can be provided.
[0201]
If the reference surface is formed corresponding to a portion other than the end portion of the optical element, the optical element can be supported at multiple points and pressed, and the optical element can be M-shaped in the main scanning direction. , Can be deformed into various shapes such as W type, and can be deformed suitable for correcting the bending of the scanning line. An optical scanning device capable of performing correction can be provided.
[0202]
If the scanning line bending correcting means has a pressing means for pressing the optical element from the side opposite to the surface of the optical element which comes into contact with the supporting member, it is possible to correct a large warpage of the optical element and to perform a minute correction. Thus, it is possible to provide an optical scanning device capable of accurately correcting the bending of a scanning line.
[0203]
If the reference surface is formed so as to correspond to a portion other than the pressing position of the optical element by the pressing means, the correction of the optical element becomes possible with a small stress, and the correction of the optical element can be performed easily and favorably. Can be provided.
[0204]
By providing a plurality of pressing means in the longitudinal direction of the support member, it is possible to provide an optical scanning device capable of performing the correction by the scanning line bending correcting means with high accuracy.
[0205]
If a single pressing means is provided at a substantially central portion in the longitudinal direction of the support member, the scanning line bend correcting means can have a relatively simple configuration, and the scanning line bend can be corrected with a relatively inexpensive configuration. A scanning device can be provided.
[0206]
If the pressing means has a pressing member that engages with the optical element from the side opposite to the surface that comes into contact with the support member of the optical element, and a pressing member that presses the pressing member against the optical element, Provided is an optical scanning device capable of correcting a large warp of an optical element and performing minute correction by pressing a member against an optical element by a pressing member, and accurately correcting a scan line bending. Can be.
[0207]
If the pressing member is a taper pin that presses the pressing member against the optical element by moving in the axial direction, light suitable for performing a minute correction of the bending of the optical element with a relatively simple configuration. A scanning device can be provided.
[0208]
The pressing member has a cylindrical shape whose axis direction is substantially parallel to the optical axis direction of the optical element, and if the axial direction of the tapered pin is substantially perpendicular to the axial direction, expansion and contraction of the optical element due to environmental temperature fluctuations. Prevents the pressing member from hindering such expansion and contraction at the time of the optical scanning, does not affect the optical characteristics, and is suitable for performing a fine correction of the bending of the optical element with a relatively simple configuration. An apparatus can be provided.
[0209]
If the length of the pressing member in the axial direction is longer than the length of the sink portion in the optical axis direction, which is formed on the surface of the optical element where the pressing member abuts, the contact between the optical element and the pressing member is reduced. It is possible to provide an optical scanning device that can be stabilized and that can perform bending correction satisfactorily.
[0210]
If the pressing means has a screw which is displaced in the direction including the sub-scanning direction with respect to the optical element, the scanning line bending correction means can have a relatively simple configuration, and the scanning can be performed with a relatively inexpensive configuration. An optical scanning device capable of correcting line bending can be provided.
[0211]
If the holding member is located on the side opposite to the surface of the optical element that comes into contact with the support member and has a holding member that holds the optical element together with the support member, the optical element is held between the support member and the holding member. This makes it possible to prevent the deformation of the optical element and to correct the warpage caused by the difference in the temperature distribution of the optical element in the main scanning direction by pressing on the holding member side, for example, due to an ambient temperature change during continuous printing. It is possible to provide an optical scanning device that can contribute to reducing the fluctuation of the scanning line bending.
[0212]
If at least a part of the pressing means and at least a part of the scanning line inclination correcting means are integrally provided on the holding member, the optical element is held between the support member and the holding member, and the holding member is pressed against the holding member. Means and a scanning line tilt correcting means, at least a part of which is supported, thereby reducing the size of the entire apparatus and providing an optical scanning device capable of correcting the bending and tilt of the scanning line on the holding member side. .
[0213]
If the scanning line tilt correction means corrects the tilt of the scanning line by tilting the entire holding member together with the optical element, for example, when the tilt correction is performed by γ-tilting the return mirror, the main scanning direction can be corrected. The tilt correction is performed without deteriorating the magnification error in the main scanning direction by causing the γ tilt while the optical element is pressed and held by the holding member and correcting the tilt without causing side effects such as deterioration of the magnification error. It is possible to provide an optical scanning device capable of performing the operation.
[0214]
If the scanning line inclination correcting means has a fulcrum member that forms a fulcrum when the holding member is inclined, an optical scanning device that can form a reference for adjusting the inclination of the scanning line with a relatively simple configuration is provided. Can be provided.
[0215]
Provided that the fulcrum is provided in the vicinity of the optical axis of the optical element, an optical scanning device that suppresses a change in the optical characteristics of the optical element when the held optical element is tilted to correct the inclination of the scanning line. Can be.
[0216]
If the scanning line bend correcting means and the scanning line tilt correcting means perform the correction independently, the correction of the scanning line bending and the correction of the tilt can be performed independently without affecting each other. Therefore, it is possible to provide an optical scanning device capable of performing adjustment easily and with high accuracy.
[0219]
If it is used to scan a plurality of image carriers with a beam, the optical elements included in the scanning imaging optical system, particularly deformation due to temperature change of the resin imaging element can be effectively suppressed, It is possible to correct the scanning line bending and the scanning line inclination caused by the deformation of the optical element caused by such deformation or residual stress during molding, and by providing a correction mechanism concentrated on the holding member, it is comparatively possible. It is possible to provide an optical scanning device that can easily perform correction while achieving low cost with a simple structure, and that can exert such advantages in scanning a plurality of image carriers.
[0218]
If the plurality of image carriers are for forming toner images of a plurality of colors different from each other, and are used for forming a color image, the correction of the scanning line bending and the scanning line inclination can be relatively performed. With a simple structure, it can be performed easily at low cost, and even when the temperature inside the device changes rapidly, such as during continuous printing, the scanning lines corresponding to each color can be matched with high accuracy. Further, it is possible to provide an optical scanning device which can contribute to the formation of a high-quality color image in which color misregistration is prevented.
[0219]
If it is assumed that the scanning line bending correcting unit and the scanning line inclination correcting unit can perform the correction on at least one of the beams corresponding to each of the plurality of image carriers, the scanning may be performed as necessary. Provided is an optical scanning device that can correct line bending and scanning line inclination, can match the scanning lines corresponding to each color with high accuracy, and can contribute to the formation of high-quality color images with color shift prevented. can do.
[0220]
One of a plurality of colors forming a toner image is set as a reference color, and a scanning line bending correction unit and a scanning line inclination correction unit convert a scanning line by a beam corresponding to a non-reference color into a reference color. If the correction is performed in order to match the scanning line by the beam, it is possible to omit the correction for the reference color, and the scanning line corresponding to each color is matched with high accuracy to prevent color misregistration. It is possible to provide an optical scanning device that contributes to the formation of a high-quality color image, and that can easily perform scanning line bending and scanning line inclination correction with a relatively simple structure at low cost.
[0221]
Assuming that the reference color is black or magenta, a color having a relatively high contrast, a color that is likely to appear in an image due to disturbances such as vibration and temperature fluctuation, is used as a reference color, and correction of this reference color is omitted. The scanning optical system corresponding to the reference color can be fixed and rigidity can be increased, it is less susceptible to disturbances, and the contract can contribute to good image formation, especially when the reference color is black. An optical scanning device capable of performing the above can be provided.
[0222]
Deflecting means for deflecting the beam, and an optical path bending member disposed in an optical path from the light source to the deflecting means, the optical path bending member being provided with a substantially optical axis of the beam whose optical path is bent by the optical path bending member. If there is a write start position correcting means that makes the scanning position variable in the sub-scanning direction by rotating it around, if the position of the scanning line corresponding to the sub-scanning direction shifts due to sudden temperature fluctuation etc. Also, it is possible to provide an optical scanning device capable of effectively correcting relative color misregistration between respective colors and contributing to formation of a good color image.
[0223]
If the light bending member is a wedge-shaped prism, it is possible to provide a compact, low-cost optical scanning device that uses a compact, low-cost light path bending member and that can correct the scanning position.
[0224]
It has a displacement detection means for detecting a relative writing start position deviation in the sub-scanning direction between the respective image carriers, and feeds back the writing start position correction means based on the positional deviation data detected by the position deviation detecting means. If controllable, even when a position shift of a scanning line corresponding to the sub-scanning direction of each image carrier due to a temporal change occurs, a relative color shift between the respective colors can be effectively corrected, and good An optical scanning device capable of contributing to the formation of a color image can be provided.
[0225]
If the scanning position on the image carrier is controlled during writing of image data using the writing start position correcting means, the relative color shift between the respective colors can be effectively corrected almost in real time, and a good color image can be obtained. It is possible to provide an optical scanning device which can contribute to the formation of the optical scanning device.
[0226]
A scanning line inclination correction unit configured integrally with the holding member and the immovable member, the scanning line inclination correction unit being configured integrally with the holding member and the immovable member; An elastic member for supporting the holding member so as to be displaceable in a direction in which the inclination of the scanning line can be corrected with respect to the immovable member, and inclining the holding member against the urging force of the elastic member. If the holding member tilting means is provided, it is possible to provide an optical scanning device capable of preventing backlash of the optical element and satisfactorily correcting the tilt of the scanning line with a relatively simple and inexpensive configuration.
[0227]
If the holding member tilting means is a screw, it is possible to provide an optical scanning device capable of satisfactorily correcting the tilt of a scanning line with a simpler and less expensive configuration.
[0228]
A scanning line inclination correcting means provided integrally with the holding member, a driving means for driving the holding member to incline, an inclination detecting means for detecting the inclination of the scanning line, and a detecting means for detecting the inclination of the scanning line. If the control unit for correcting the inclination of the scanning line by tilting the entire optical element by the driving unit according to the inclination of the scanning line is provided, feedback to the driving unit by the control unit using the inclination detecting unit is provided. By the control, it is possible to provide an optical scanning device capable of automatically and accurately eliminating the inclination of the scanning line.
[0229]
An immovable member for supporting the holding member so as to be displaceable in a direction in which the inclination of the scanning line can be corrected, wherein the scanning line inclination correcting means is integrally formed with the holding member and the immovable member; An elastic member for supporting the member so as to be displaceable in a direction in which the inclination of the scanning line can be corrected with respect to the immovable member, and holding the inclination member against the urging force of the elastic member If the holding member tilting means is a driving means, it is possible to prevent backlash of the held optical element by a relatively simple and inexpensive configuration and to satisfactorily correct the scanning line tilt. In addition, it is possible to provide an optical scanning device capable of automatically and accurately eliminating the inclination of a scanning line by feedback control on a driving unit by a control unit using an inclination detecting unit.
[0230]
If the elastic member is a leaf spring and / or a coil spring, an optical scanning device capable of preventing backlash of the held optical element and correcting the inclination of the scanning line satisfactorily with a relatively simple and inexpensive configuration. Can be provided.
[0231]
According to the present invention, there is provided an optical scanning device according to any one of claims 1 to 32, wherein scanning is performed by using a beam emitted from a light source using a scanning line bending correction unit and / or a scanning line inclination correction unit. Since there is a scanning line correction method for correcting the line bending and / or the inclination of the scanning line, it is possible to effectively suppress the deformation of the optical element included in the scanning imaging optical system, particularly the resin imaging element due to a temperature change. In addition, it is possible to correct the scanning line bending and the scanning line inclination caused by the deformation of the optical element caused by such deformation and residual stress during molding, and to use a correction mechanism provided centrally on the holding member. Thus, it is possible to provide a scanning line correction method that can easily perform correction while reducing cost by using a relatively simple structure.
[0232]
The present invention is an optical scanning device according to any one of claims 30 to 32, wherein a control unit provided in the optical scanning device having the control unit is used to control a scanning line by a beam emitted from a light source. Since the scanning line correction control method for correcting the inclination is provided, it is possible to provide an optical scanning correction control method capable of automatically and accurately eliminating the inclination of the scanning line under the control of the control unit.
[0233]
Since the present invention resides in an image forming apparatus having the optical scanning device according to any one of claims 1 to 32, the image forming device includes the optical scanning device having the above-described effects, and scans the image carrier satisfactorily. Accordingly, it is possible to provide an image forming apparatus capable of forming a good image.
[0234]
By providing an intermediate transfer member on which the toner images on the respective image carriers are transferred in an overlapping manner, an image transferred to the intermediate transfer member is good, and an image forming apparatus capable of performing good image formation is provided. can do.
[0235]
The present invention resides in an image forming apparatus that forms an image by using the scanning line correction method according to claim 33 or the scanning line correction control method according to claim 34. It is possible to provide an image forming apparatus that can easily perform correction by using the correction control method and satisfactorily scan the image carrier with the corrected scanning lines to form a good image.
[0236]
The present invention uses an optical scanning device according to any one of claims 1 to 32, or uses a scanning line correction method according to claim 33 or a scanning line correction control method according to claim 34, Alternatively, an image forming method for forming an image using the image forming apparatus according to any one of claims 35 to 37 provides the above-described effects, easily performs correction, and uses a corrected scanning line. By properly scanning the image carrier, it is possible to provide an image forming method capable of forming a good image.
[0237]
The present invention provides a light source, an optical element group for imaging a beam emitted from the light source on an image carrier, and a holding unit for holding at least one of a plurality of optical elements constituting the optical element group. Member, a scanning line bending correction means for correcting a held optical element held by the holding member of the plurality of optical elements in a sub-scanning direction of the beam and correcting a bending of a scanning line due to the beam; Scanning line tilt correcting means for correcting the tilt of the scanning line by tilting the entire held optical element, wherein at least a part of the scanning line bending correcting means and at least a part of the scanning line tilt correcting means are provided. Since it is provided integrally with the holding member, it is possible to effectively suppress the deformation of the optical element included in the scanning image forming optical system, particularly the resin image forming element due to a temperature change, and to perform such deformation and residual stress during molding. Can correct the scanning line bending and the scanning line inclination caused by the bending of the optical element caused by the optical element. In addition, by providing the correction mechanism concentrated on the holding member, the cost can be reduced with a relatively simple structure. An optical scanning device capable of easily performing correction can be provided.
[0238]
The holding member has a reference surface that abuts the held held optical element and forms a position reference within the holding member of the held optical element and supports the held optical element from the sub-scanning direction. Having a support member that is long in the scanning direction, the scanning line bending correction unit presses the held optical element from the opposite side of the surface of the held optical element that comes into contact with the support member, in the longitudinal direction of the support member. By providing a plurality of pressing members and a pressing member for pressing the pressing member against the held optical element, it is possible to correct a large warpage of the held optical element and to perform a minute correction. Thus, it is possible to provide an optical scanning device capable of accurately correcting the bending of a scanning line.
[0239]
The holding member has a holding member for holding the held optical element between the holding member and the holding member, and the holding member is provided integrally with the pressing member and at least a part of the scanning line inclination correcting means. Accordingly, there is provided an optical scanning device capable of preventing the held optical element from being deformed by sandwiching the held optical element between the support member and the holding member, and correcting the bending and inclination of the scanning line on the holding member side. can do.
[0240]
If the pressing member is a taper pin that presses the pressing member against the held optical element by moving in the axial direction, it is possible to perform a minute correction of the bending of the held optical element with a relatively simple configuration. It is possible to provide an optical scanning device suitable for the above.
[0241]
If the pressing member has a cylindrical shape whose axis direction is substantially parallel to the optical axis direction of the held optical element, and if the axial direction of the tapered pin is almost perpendicular to the axial direction, the held optical element due to environmental temperature fluctuations To prevent the pressing member from hindering the expansion and contraction during expansion and contraction, without affecting the optical characteristics, and to perform fine correction of the bending of the held optical element with a relatively simple configuration. Thus, a more suitable optical scanning device can be provided.
[0242]
If the length of the pressing member in the axial direction is longer than the length of the sink portion in the optical axis direction formed on the surface of the held optical element that contacts the pressing member, the held optical element and the pressing member An optical scanning device capable of stabilizing the contact with the device and correcting the bending satisfactorily can be provided.
[0243]
Scanning line inclination correction means provided integrally with the holding member, driving means for driving the holding member to incline, detection means for detecting a displacement of the scanning line, and the scanning line detected by the detection means Control means for inclining the entire optical element to be held by the driving means in accordance with the amount of positional deviation of the scanning line to correct the inclination of the scanning line. By the feedback control, it is possible to provide an optical scanning device capable of automatically and accurately eliminating the inclination of the scanning line.
[0244]
A scanning line inclination correction unit configured integrally with the holding member and the immovable member, the scanning line inclination correction unit being configured integrally with the holding member and the immovable member; A leaf spring for supporting the holding member such that the holding member can be displaced in a direction in which the inclination of the scanning line can be corrected with respect to the immovable member; and a driving unit moves the holding member to the urging force of the leaf spring. If the tilting is prevented, it is possible to provide an optical scanning device capable of preventing backlash of the held optical element and correcting the tilt of the scanning line satisfactorily with a relatively simple and inexpensive configuration.
[0245]
If the scanning line inclination correcting means has a fulcrum member that forms a fulcrum when the holding member is inclined, an optical scanning device that can form a reference for adjusting the inclination of the scanning line with a relatively simple configuration is provided. Can be provided.
[0246]
If the fulcrum is provided in the vicinity of the optical axis of the held optical element, an optical scanning device that suppresses a change in the optical characteristics of the held optical element when the held optical element is tilted to correct the inclination of the scanning line Can be provided.
[0247]
By performing the correction independently of the scanning line bending correction means and the scanning line inclination correction means, the correction of the scanning line bending and the correction of the inclination can be performed independently without affecting each other. Therefore, it is possible to provide an optical scanning device that can easily perform the adjustment.
[0248]
Since the present invention has the optical scanning device according to any one of claims 1 to 11, it has an optical scanning device having the above-mentioned effects, and scans the image carrier satisfactorily. Accordingly, it is possible to provide an image forming apparatus capable of forming a good image.
[0249]
If a plurality of image carriers are provided, and the optical scanning device is provided corresponding to each of the plurality of image carriers, a shift in scanning lines causes a color shift and the like, which significantly affects image quality. By applying the present invention to an image forming apparatus, a high-quality image can be formed even when a color image is formed, and a high-density output image and a high-speed multi-beam image can be achieved. It is possible to provide an image forming apparatus capable of reducing the load on the environment due to reduction in noise, vibration noise, and heat generation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view schematically showing an image forming apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a perspective view schematically showing an optical scanning device mounted on the image forming apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a perspective view illustrating a main part of the optical scanning device illustrated in FIG. 2;
4 is a front sectional view of a part of the optical scanning device shown in FIG.
FIG. 5 is a side sectional view of a held optical element provided in the optical scanning device shown in FIG. 2;
FIG. 6 is a plan view showing an outline of a held optical element provided in the optical scanning device shown in FIG. 2;
7 is a side sectional view of a part of the optical scanning device shown in FIG.
FIG. 8 is a side sectional view for explaining the principle of correction by the write start position correcting means to which the present invention is applied.
FIG. 9 is a front view of a write start position correcting unit to which the present invention is applied.
FIG. 10 is a perspective view showing an arrangement of a displacement detection unit to which the present invention is applied.
FIG. 11 is a correlation diagram showing a relationship between a driving frequency and a torque of a stepping motor.
FIG. 12 is a correlation diagram illustrating a temperature change without an optical scanning device during continuous printing.
FIG. 13 is a conceptual diagram illustrating a principle of detection by a non-parallel photodiode sensor as a beam spot position detecting unit as a position shift detecting unit.
14A is a diagram illustrating a sub-scanning dot position shift due to a speed variation on an intermediate transfer member, and FIG. 14B is a diagram illustrating a sub-scanning dot position shift after beam spot position correction.
FIG. 15 is a perspective view showing another configuration example of the scanning line bend correcting means in the optical scanning device to which the present invention is applied.
16 is a front sectional view of the optical scanning device shown in FIG.
FIG. 17 is a perspective view of a main part of the scanning line bending correction unit shown in FIG.
FIG. 18 is a perspective view showing another configuration example of the scanning line inclination correcting means in the optical scanning device to which the present invention is applied.
FIG. 19 is a perspective view showing still another configuration example of the scanning line inclination correcting means in the optical scanning device to which the present invention is applied.
FIG. 20 is a perspective view showing another example of the configuration of the scanning line bending correction means in the optical scanning device to which the present invention is applied.
FIG. 21 is a front sectional view showing a main part of a scanning line bending correction unit shown in FIG. 20;
FIG. 22A is a plan view showing a main part of still another configuration example of the scanning line bend correcting means in the optical scanning device to which the present invention is applied, and FIG. 22B is a front sectional view of the main part.
FIG. 23 is a correlation diagram showing the relationship between the number of pressing means to which the present invention is applied and the amount of adjustment of scanning line bending.
FIG. 24 is a correlation diagram for comparing magnification errors by a scanning line inclination correction method.
25A is a table showing a change in magnification error in a tilt correction method to which the present invention is applied, and FIG. 25B is a table showing a change in magnification error in a conventional tilt correction method.
FIG. 26 is a diagram for comparing changes in beam spot diameter in the main scanning direction when tilt correction is performed between a conventional tilt correction method and a tilt correction method to which the present invention is applied.
FIG. 27 is a diagram for comparing changes in beam spot diameter in the sub-scanning direction when tilt correction is performed between a conventional tilt correction method and a tilt correction method to which the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
1 Image forming apparatus
1A to 4A image carrier
5 Intermediate transfer member
21, 22 light source
23-33, 35-37 Optical element
26, 27 deflection means
30, 35 optical element, held optical element
34, 38 Image carrier
47 fulcrum
51, 52 Optical element group
61, 62 holding member
63 support members
64 Holding member
65 Reference plane
71 Scanning line bending correction means
72 Scan line tilt correction means
73 pressing member
74 Pressing member, taper pin
81 Pressing means
83 sink
90 Driving means as holding member tilting means
91 Immovable member
93 fulcrum member
94,95 Leaf springs as elastic members
101 Light bending member, wedge-shaped prism
113, 118 Coil spring as elastic member
115 Screw as holding member tilt means
119, 122 Screw provided for pressing means
120, 124 pressing means
140 write start position correction means
300a, 300b, 330 Position shift detecting means
A beam main scanning direction, axial direction of pressing member
Sub-scanning direction of B beam
C Optical axis direction of held optical element, axial direction of pressing member
d Length of the sink in the optical axis direction of the held optical element

Claims

An optical element for imaging the beam emitted from the light source on the image carrier,
A holding member for holding the optical element,
A scanning line bending correcting means for correcting the optical element in the sub-scanning direction of the beam and correcting the bending of the scanning line by the beam,
Scanning line tilt correction means for correcting the tilt of the scanning line by tilting the entire optical element,
An optical scanning device, wherein at least a part of the scanning line bending correction means and at least a part of the scanning line inclination correction means are integrally provided on the holding member.

The optical scanning device according to claim 1,
The holding member has a reference surface that contacts the optical element and forms a position reference in the holding member of the optical element and supports the optical element from the sub-scanning direction, and is long in the scanning direction of the beam. An optical scanning device comprising a support member.

The optical scanning device according to claim 2,
The optical scanning device, wherein the reference surface is formed corresponding to a portion other than an end of the optical element.

The optical scanning device according to claim 2 or 3,
The optical scanning device according to claim 1, wherein the scanning line bending correction unit includes a pressing unit that presses the optical element from a side opposite to a surface of the optical element that comes into contact with the support member.

The optical scanning device according to claim 4,
The optical scanning device, wherein the reference surface is formed corresponding to a portion other than a position where the optical element is pressed by the pressing unit.

The optical scanning device according to claim 4, wherein a plurality of the pressing units are provided in a longitudinal direction of the support member.

7. The optical scanning device according to claim 4, wherein a single pressing unit is provided at a substantially central portion in a longitudinal direction of the support member.

The optical scanning device according to any one of claims 4 to 7, wherein the pressing means engages with the optical element from a side opposite to a surface of the optical element that contacts the support member. An optical scanning device comprising: a pressing member that presses a pressing member against the optical element.

9. The optical scanning device according to claim 8, wherein the pressing member is a taper pin that moves in the axial direction to press the pressing member against the optical element.

10. The optical scanning device according to claim 9, wherein the pressing member has a cylindrical shape whose axial direction is substantially parallel to the optical axis direction of the optical element, and the axial direction of the tapered pin is substantially perpendicular to the axial direction. Optical scanning device characterized by the following.

The optical scanning device according to claim 10, wherein a length of the pressing member in the axial direction is longer than a length of a sink portion in the optical axis direction, which is formed on a surface of the optical element that contacts the pressing member. An optical scanning device, comprising:

The optical scanning device according to claim 4, wherein the pressing unit has a screw that is displaced with respect to the optical element in a direction including the sub-scanning direction. .

The optical scanning device according to any one of claims 2 to 5,
The optical scanning device, wherein the holding member is located on a side opposite to a surface of the optical element that comes into contact with the support member, and has a holding member that holds the optical element together with the support member.

The optical scanning device according to claim 13, wherein the optical scanning device includes a pressing unit.
An optical scanning device, wherein at least a part of the pressing means and at least a part of the scanning line inclination correcting means are integrally provided on the holding member.

15. The optical scanning device according to claim 1, wherein the scanning line inclination correction unit corrects the inclination of the scanning line by tilting the entire holding member together with the optical element. Optical scanning device.

The optical scanning device according to claim 1, wherein the scanning line inclination correction unit includes a fulcrum member that forms a fulcrum when the holding member is inclined.

17. The optical scanning device according to claim 16, wherein the fulcrum is provided near an optical axis of the optical element.

18. The optical scanning device according to claim 1, wherein the scanning line bending correction unit and the scanning line inclination correction unit perform the correction independently.

19. The optical scanning device according to claim 1, wherein the optical scanning device is used to scan a plurality of image carriers with the beam.

20. The optical scanning device according to claim 19, wherein the plurality of image carriers form toner images of a plurality of colors different from each other, and are used for forming a color image. apparatus.

21. The optical scanning device according to claim 19, wherein the scanning line bending correction unit and the scanning line inclination correction unit perform the correction on at least one of the beams corresponding to each of a plurality of image carriers. An optical scanning device characterized in that it is capable of:

22. The optical scanning device according to claim 21, wherein one of a plurality of colors forming a toner image is set as a reference color, and the scanning line bending correction unit and the scanning line inclination correction unit correspond to a non-reference color. An optical scanning device for performing the correction so that a scanning line of the beam corresponding to a reference color matches a scanning line of the beam corresponding to a reference color.

23. The optical scanning device according to claim 22, wherein the reference color is black or magenta.

The optical scanning device according to any one of claims 19 to 23,
Deflection means for deflecting the beam, comprising an optical path bending member disposed in an optical path from the light source to the deflection means,
The optical path bending member is provided with a write start position correction means for changing a scanning position in the sub-scanning direction by rotating the optical path bending member around a substantially optical axis of the beam whose optical path is bent by the optical path bending member. Optical scanning device.

25. The optical scanning device according to claim 24, wherein the light bending member is a wedge-shaped prism.

26. The optical scanning device according to claim 24, further comprising a displacement detection unit configured to detect a relative writing start position displacement between the image carriers in the sub-scanning direction, wherein the displacement detection unit detects the displacement. An optical scanning device wherein the writing start position correcting means can be feedback-controlled based on data.

27. The optical scanning device according to claim 24, wherein the scanning position on the image carrier is controlled during image data writing using the writing start position correction unit. .

The optical scanning device according to any one of claims 1 to 27,
An immovable member for supporting the holding member so as to be displaceable in a direction in which the inclination of the scanning line can be corrected,
The scanning line inclination correcting means is integrally formed with the holding member and the immovable member, and supports the holding member such that the holding member can be displaced relative to the immovable member in a direction in which the inclination of the scanning line can be corrected. Having an elastic member for causing
An optical scanning device comprising: holding member tilting means for tilting the holding member against the urging force of the elastic member.

29. The optical scanning device according to claim 28, wherein the holding member tilting means is a screw.

30. The optical scanning device according to claim 1, wherein the scanning line inclination correcting unit is provided integrally with the holding member and drives the holding member to tilt. Tilt detecting means for detecting the tilt of the scanning line, and tilting the entire optical element by the driving means in accordance with the tilt of the scanning line detected by the tilt detecting means to correct the tilt of the scanning line. An optical scanning device comprising control means.

The optical scanning device according to claim 30,
An immovable member for supporting the holding member so as to be displaceable in a direction in which the inclination of the scanning line can be corrected,
The scanning line inclination correcting means is integrally formed with the holding member and the immovable member, and supports the holding member such that the holding member can be displaced relative to the immovable member in a direction in which the inclination of the scanning line can be corrected. Having an elastic member for causing
An optical scanning device comprising: holding member tilting means for tilting the holding member against the urging force of the elastic member; and the holding member tilting means is the driving means.

The optical scanning device according to any one of claims 28 to 31, wherein the elastic member is a leaf spring and / or a coil spring.

A scanning line bending and / or scanning line inclination correcting unit provided in the optical scanning device according to any one of claims 1 to 32. And / or a scanning line correction method for correcting the inclination of the scanning line.

33. The optical scanning device according to claim 30, wherein a tilt of a scanning line due to a beam emitted from a light source is corrected by using a control unit provided in the optical scanning device having the control unit. Scan line correction control method.

An image forming apparatus comprising the optical scanning device according to any one of claims 1 to 32.

36. The image forming apparatus according to claim 35, wherein the image forming apparatus includes a plurality of image carriers, and further includes an intermediate transfer member on which the toner image on each image carrier is transferred in an overlapping manner.

An image forming apparatus that forms an image using the scanning line correction method according to claim 33 or the scanning line correction control method according to claim 34.

An optical scanning device according to any one of claims 1 to 32, a scanning line correction method according to claim 33 or a scanning line correction control method according to claim 34, or 35. 38. An image forming method for forming an image using the image forming apparatus according to any one of items 37 to 37.

A light source,
An optical element group for imaging a beam emitted from the light source on an image carrier,
A holding member for holding at least one of the plurality of optical elements constituting the optical element group;
A scanning line bending correction unit that corrects the held optical element held by the holding member among the plurality of optical elements in the sub-scanning direction of the beam and corrects the bending of the scanning line due to the beam,
Scanning line tilt correction means for correcting the tilt of the scanning line by tilting the entire held optical element,
An optical scanning device, wherein at least a part of the scanning line bending correction means and at least a part of the scanning line inclination correction means are integrally provided on the holding member.

The optical scanning device according to claim 39,
The holding member has a reference surface that abuts on the held held optical element and forms a position reference of the held optical element within the holding member, and supports the held optical element from the sub-scanning direction. Having a long support member in the beam scanning direction,
The scanning line bending correction unit presses the held optical element from the side opposite to the surface of the held optical element that comes into contact with the support member, a plurality of pressing members provided in the longitudinal direction of the support member, An optical scanning device comprising: a pressing member that presses the pressing member against the held optical element.

The optical scanning device according to claim 40,
The holding member has a holding member for holding the held optical element between the holding member and the support member,
The optical scanning device, wherein the holding member and the at least a part of the scanning line inclination correcting means are integrally provided on the holding member.

42. The optical scanning device according to claim 40, wherein the pressing member is a taper pin that presses the pressing member against the held optical element by moving in the axial direction.

43. The optical scanning device according to claim 42, wherein the pressing member has a cylindrical shape whose axial direction is substantially parallel to the optical axis direction of the held optical element, and the axial direction of the tapered pin is substantially perpendicular to the axial direction. An optical scanning device, comprising:

44. The optical scanning device according to claim 43, wherein a length of the pressing member in the axial direction is a length of a sink portion in the optical axis direction, which is formed on a surface of the held optical element that contacts the pressing member. An optical scanning device characterized by being longer.

45. The optical scanning device according to any one of claims 39 to 44, wherein the scanning line inclination correction unit is provided integrally with the holding member and drives the holding member to tilt. Detecting means for detecting the positional deviation of the scanning line, and correcting the inclination of the scanning line by tilting the whole of the held optical element by the driving means in accordance with the positional deviation amount of the scanning line detected by the detecting means. An optical scanning device comprising a control unit for causing the optical scanning device to perform the control.

The optical scanning device according to claim 45,
An immovable member for supporting the holding member so as to be displaceable in a direction in which the inclination of the scanning line can be corrected,
The scanning line inclination correcting means is integrally formed with the holding member and the immovable member, and supports the holding member such that the holding member can be displaced relative to the immovable member in a direction in which the inclination of the scanning line can be corrected. Having a leaf spring for
The optical scanning device according to claim 1, wherein the driving unit tilts the holding member against a biasing force of the leaf spring.

The optical scanning device according to any one of claims 39 to 46, wherein the scanning line inclination correction means includes a fulcrum member that forms a fulcrum when the holding member is inclined.

48. The optical scanning device according to claim 47, wherein the fulcrum is provided near an optical axis of the held optical element.

49. The optical scanning device according to claim 39, wherein the scanning line bending correction unit and the scanning line inclination correction unit perform the correction independently.

An image forming apparatus comprising the optical scanning device according to any one of claims 29 to 49.

51. The image forming apparatus according to claim 50, further comprising a plurality of image carriers, wherein said optical scanning device is provided corresponding to each of said plurality of image carriers.