JP4830818B2 - 光走査光学装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査光学装置、特に、電子写真法によるタンデム方式の画像形成装置にプリントヘッドとして搭載される光走査光学装置に関する。

電子写真法によるタンデム方式のプリンタや複写機などの画像形成装置においては、色の３原色（Ｙ，Ｍ，Ｃ）と黒色（Ｋ）の画像を平行に配置された四つの感光体上に形成し、各画像を中間転写ベルト上に１次転写して合成し、さらに記録材上に２次転写するようにしている。この場合、色ずれを防止するために、四つの画像が中間転写ベルト上で精度よく合成されるように位置合わせを高精度に調整する必要がある。

色ずれの調整の項目は、図１４に示すように（白丸は設計上の露光位置、黒丸はずれた露光位置をそれぞれ示す）、主走査印字開始位置、全体倍率、部分倍率、主走査高次位置ずれ、副走査印字開始位置、スキュー（走査線傾き）、ボウ（走査線湾曲）、副走査高次位置ずれ、を挙げることができる。

このうち、スキューの調整に関しては、特許文献１，２に記載のように、ポリゴンミラーで偏向された各光束の光路を折り曲げるミラーの主走査方向の傾きをモータにて補正する機構が記載されている。しかしながら、モータを駆動してスキュー補正を行う場合、モータの振動が各種光学素子に伝播し、各色の画像にピッチむらやジッタが発生してレジスト性能が劣化するおそれを有している。特に、連続的に通紙される用紙間でスキュー補正を行う場合、高速機では用紙間隔が短いために、この問題点が顕著に現れる。モータの振動が減衰するまで、次の画像形成動作を停止させると、プリント生産性（単位時間当たりのプリント枚数）が犠牲になり、好ましいものではない。
特開平９−２６９４５５号公報 特開２００２−２８３６１９号公報

そこで、本発明の目的は、プリント生産性を損なうことなく、露光位置調整用モータの振動によるレジスト性能の劣化を効果的に防止できる光走査光学装置を提供することにある。

以上の目的を達成するため、本発明に係る光走査光学装置は、
複数の光源から放射された各光束を偏向器の同一面で主走査方向に偏向し、偏向された各光束を主走査方向と直交する方向に所定の間隔で配列された複数の感光体上に結像させる複数の光路を備えた光走査光学装置において、
前記複数の光路には、それぞれ、前記光束を各感光体上に結像させる結像素子と、前記光束を各感光体上に導くミラーとが含まれ、
前記各部材を保持するハウジングと、前記光束が前記感光体上を露光する位置を調整するために前記結像素子又は前記ミラーを変位させるモータと、を備え、
前記モータは前記感光体の配列方向に複数配置されており、
前記複数のモータと前記複数の光源とは、主走査方向において、主走査方向の中心を挟んで、互いに対向する側に配置されており、
前記複数の光源は、ハウジングよりも剛性の高い一つのプレートに取り付けられ、該プレートを介してハウジングに固定されており、
前記複数の光源が取り付けられているハウジングの空間部と前記複数のモータが取り付けられているハウジングの空間部との間に仕切り壁が介在していること、
を特徴とする。

本発明に係る光走査光学装置において、露光位置調整用モータは主走査方向において、主走査方向の中心を挟んで、複数の光源とは対向する側に配置されているため、該モータの振動は複数の光源に到達する際にはかなり弱められており、４色の各画像のピッチむらやジッタを所定の許容量に抑えることができ、レジスト性能の劣化を抑えることができる。

露光位置調整用モータは、例えば、感光体上を露光する走査線の傾き（スキュー）を調整するためのものである。

本発明に係る光走査光学装置においては、複数の光源が取り付けられているハウジングの空間部と複数のモータが取り付けられているハウジングの空間部との間に仕切り壁が介在しており、かつ、複数の光源は、ハウジングよりも剛性の高い一つのプレートに取り付けられ、該プレートを介してハウジングに固定されている。あるいは、ハウジングの複数の光源の取付け面と複数のモータの取付け面とは段差を有していてもよい。これらの構成によって、モータの振動が光源に伝達することを効果的に減衰させることができる。

以下、本発明に係る光走査光学装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。

（画像形成装置の全体構成、図１参照）
図１に、本発明に係る光走査光学装置を搭載したカラープリンタ１の概略構成を示す。このカラープリンタ１は、タンデム方式で４色の画像を合成するように構成されている。即ち、四つの画像形成ステーション２（２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ）の直上に中間転写ベルト１０が配置され、直下に光走査光学装置２０が配置されている。各画像形成ステーション２には、それぞれ、感光体ドラム３（３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ）、現像器４（４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ）や図示しない帯電器、残留トナーのクリーナなどが配置されている。なお、黒色の画像を形成するための画像形成ステーション２Ｋは大型に構成され、使用頻度の高いモノクロ画像を高速で形成できるようにしている。

光走査光学装置２０は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの画像データに基づいて放射される光束Ｂｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋによって各感光体ドラム３上に画像（静電潜像）を形成する。この潜像はトナーによって可視像化される。このような電子写真プロセスは周知であり、その説明は省略する。

中間転写ベルト１０は、駆動ローラ１１及び支持ローラ１２に無端状に張り渡され、矢印Ｙ方向への回転に基づいて前記各感光体ドラム３上に形成された各色のトナー画像が順次１次転写され、合成される。また、中間転写ベルト１０上に形成された画像（調整用トナーパターン）を読み取るため、黒色の画像形成ステーション２Ｋの直後に光学センサ７１が配置されている。

記録材は、自動給紙カセット５に収納されており、１枚ずつ所定のタイミングで給紙され、通紙経路６を経由して中間転写ベルト１０から２次転写位置１３にて合成トナー画像を２次転写され、定着装置１５でトナーの加熱定着を施された後、排出ローラ１６から排紙部９上に排出される。一方、両面プリントの際、記録材はスイッチバックローラ１７からプリンタ１の外方に搬送され、スイッチバックされて反転経路７を経由して２次転写位置１３に戻される。ここで裏面にトナー画像を２次転写された記録材は排出ローラ１６から排紙部９上に排出されることになる。

（光走査光学装置の概略構成、図２〜図４参照）
図２は一実施例である光走査光学装置２０の断面図、図３は平面図、図４は底面図である。この光走査光学装置２０は、光源部２１と、ポリゴンミラー４０と第１及び第２結像レンズ３１，３２と、各光路ごとに設けた折返しミラー３４，３５，３６及び第３結像レンズ３３と、これらの部材を保持するハウジング２７とで構成されている。光源部２１は、レーザダイオード２２（２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ）と、合成ミラー２３（２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ）と、折返しミラー２４と、シリンドリカルレンズ２５とで構成されている。

レーザダイオード２２Ｋから放射された光束は折返しミラー２４に直接導かれる。また、レーザダイオード２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｙからそれぞれ放射された光束は、合成ミラー２３Ｃ，２３Ｍ，２３Ｙでそれぞれ反射し、折返しミラー２４に導かれる。折返しミラー２４で反射された各光束はシリンドリカルレンズ２５で副走査方向Ｚ（図２参照）にほぼ平行に集光され、ポリゴンミラー４０の同一面に副走査方向Ｚに所定の角度を有して導かれる。

これらの光束はポリゴンミラー４０の回転に基づいて主走査方向Ｘに等角速度で偏向され、第１及び第２結像レンズ３１，３２を透過した後、光束Ｂｋは第３結像レンズ３３Ｋを透過して折返しミラー３４Ｋで反射され、感光体ドラム３Ｋ上を露光／走査する。光束Ｂｃは折返しミラー３４Ｃ，３５Ｃで反射されて第３結像レンズ３３Ｃを透過し、さらに折返しミラー３６Ｃで反射され、感光体ドラム３Ｃ上を露光／走査する。光束Ｂｍは折返しミラー３４Ｍで反射されて第３結像レンズ３３Ｍを透過し、さらに折返しミラー３５Ｍで反射され、感光体ドラム３Ｍ上を露光／走査する。光束Ｂｙは折返しミラー３４Ｙで反射されて第３結像レンズ３３Ｙを透過し、さらに折返しミラー３５Ｙで反射され、感光体ドラム３Ｙ上を露光／走査する。

ポリゴンミラー４０は、図２に示すように、プレート４４に固定したモータ４２に取り付けられている。プレート４４はさらに基板４１及び放熱板４３が取り付けられている。

また、各感光体ドラム３上での各走査線の書出し位置を検出するため、即ち、主走査同期信号を得るため、ポリゴンミラー４０で偏向された光束Ｂｋの主走査方向上流側光束は、図３に示すように、検出用ミラー３７で反射されてレンズ３８で集光され、同期信号検出用受光センサ３９に入射する。

さらに、色ずれ調整（レジスト調整）として、図３に示すように、部分倍率調整機構４５とスキュー調整機構５０が設置されている。スキュー調整機構５０は駆動源としてブラケット５９を介してハウジング２７に固定されたステッピングモータ５１を備え、その詳細は図１２及び図１３を参照して後述する。なお、部分倍率調整機構４５の説明は省略する。

（色ずれ調整、図１４及び図１５参照）
色ずれ（レジスト）調整は、各画像形成ステーション２にて図１５に示すトナーパターンＰｙ，Ｐｍ，Ｐｃ，Ｐｋを形成して中間転写ベルト１０上に１次転写し、このトナーパターンＰｙ〜Ｐｋを光学センサ７１にて検出することにより、図１４に示した各調整項目の全てあるいはその一部の項目を調整する。

（光源部の配置及びレジスト性能、図４〜図１１参照）
前記光源部２１は、図４及び図５に示すように、プレート２６上に固定され、該プレート２６によってハウジング２７の裏面側に取り付けられている。このハウジング２７において、振動源となるモータ５１は、各感光体ドラム３の配列方向（図５の矢印Ｂ参照）に配置され、主走査方向Ｘにおいて光源部２１とは対向する側に配置されている。即ち、図５に示すように、ハウジング２７において、主走査方向Ｘの中心線Ｘ’に対して一方の側部にモータ５１が配置され、光源部２１は他方側に配置されている。なお、ハウジング２７はカラープリンタ１の図示しないフレームに、３箇所の固定点Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３により、例えば、ねじ止めにより固定されている。

本光走査光学装置２０において、色ずれ調整は、例えば、プリンタ１を立ち上げたときを含めて、連続的に搬送される先行する記録材の後端と後続の記録材の先端が２次転写位置１３を通過する間でも行われる。スキューが発生していれば、モータ５１を駆動して第３レンズ３３を変位させ、スキューを調整する。このときモータ５１を駆動した際の振動が光源部２１にも伝播し、光源部２１が振動することにより画像にピッチむらやジッタが発生してレジスト性能が劣化するおそれがある。

本実施例において、モータ５１は主走査方向Ｘにおいて光源部２１とは対向する側に配置されているため、換言すれば、モータ５１と光源部２１とは十分な距離を有しているため、モータ５１の振動は光源部２１に到達する際にかなり減衰されており、画像のピッチむらやジッタが所定の許容量以下となり、レジスト性能の劣化を抑えることができる。

ここで、振動について説明する。例えば、モータ５１の振動は図９に示す振幅Ａ１の波形Ａであり、この振動がハウジング２７を伝播して光源部２１に伝達されると振幅Ａ２の波形Ｂとなる。図１０は時間に対する振幅を示し、曲線Ｄ１は従来の特性、曲線Ｄ２は本発明での特性を示している。時間Ｔ１において、従来ではモータ５１の振幅Ａ１がほぼそのまま光源部２１に伝達されていたが、本発明では振幅Ａ２にまで減衰される（振幅が小さくなる）。

そして、図１１に示すように、従来のごとく光源部２１が振幅Ａ１で振動すると、そのピッチむらは許容値を超え、レジスト性能の劣化をきたしていた。しかし、本発明によれば、光源部２１の振幅は許容値以下のＡ２に減衰されているため、レジスト性能の劣化を効果的に抑えることができる。

光源部２１に伝播する振動の減衰効果は以下の構成によって、一層良好に得ることができる。即ち、図６に示すように、光源部２１が取り付けられているハウジング２７の空間部２７ａと複数のスキュー調整用モータ５１が取り付けられている空間部２７ｂとの間に仕切り壁２７ｃを介在させてもよい。

また、図７に示すように、光源部２１を保持するプレート２６をハウジング２７よりも剛性の高い材質としてもよい。例えば、ハウジング２７がポリカーボネートなどの樹脂材からなる場合、プレート２６はアルミニウムなどの金属材にて作製する。

また、図８に示すように、ハウジング２７のモータ取付け面２７ｄと光源部取付け面２７ｅとに段差Ｅを形成してもよい。段差Ｅに設けた垂直壁部２７ｆがモータ５１の振動を効果的に減衰させる。

（スキュー調整機構、図１２及び図１３参照）
走査線の傾き（スキュー）の調整は、光束Ｂｋを基準として光束Ｂｃ，Ｂｍ，Ｂｙに対して行われる。従って、図１２に示すスキュー調整機構５０は光束Ｂｋに対して配置された第３レンズ３３Ｋに対しては設置されておらず、光束Ｂｃ，Ｂｍ，Ｂｙに対して配置された第３レンズ３３Ｃ，３３Ｍ，３３Ｙに対して設置されている。なお、光束Ｂｋに対してもスキュー調整を行うようにしてもよいことは勿論である。

詳しくは、第３レンズ３３は、図１３に示すように、レンズホルダ５２に保持され、このレンズホルダ５２は一端部で矢印Ｆ方向に揺動可能にピン５３にて支持されている。さらに、レンズホルダ５２の他端部には受け部材５８が固定され、図１２に示すように、この受け部材５８はハウジング２７の傾斜面２７ｇに板ばね５４にて押圧され、かつ、矢印Ｆ方向にスライド自在に取り付けられている。ステッピングモータ５１の出力軸５１ａに固定したウォームギヤ５５はウォームホイール５６に噛合し、該ウォームホイール５６と同軸に固定した偏芯カム５７の外周面が受け部材５８の底面に当接している。

ステッピングモータ５１は、図１５に示したトナーパターンＰｙ〜Ｐｋから検出されたスキューの状態に応じてその回転を制御され、ウォームギヤ５５の回転がウォームホイール５６から偏芯カム５７に伝達され、偏芯カム５７の外周面が受け部材５８を押上げることでホルダ５２とともに第３レンズ３３を変位させてスキューを調整する。また、ホルダ５２は図示しないばね部材により下方へ強制的に復帰するように付勢されている。

（他の実施例）
なお、本発明に係る光走査光学装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。

特に、ハウジングの細部の構成、光源部の構成の詳細、四つの光路を形成する各種光学素子の構成や配置は任意である。また、スキュー調整は、第３レンズを変位させる以外に、折返しミラーなどを変位させることで行うようにしてもよい。

本発明に係る光走査光学装置を備えたカラープリンタを示す概略構成図である。 光走査光学装置を示す断面図である。 光走査光学装置を示す平面図である。 光走査光学装置を示す底面図である。 光走査光学装置において光源部とスキュー調整用モータとの配置関係を示す平面図である。 光走査光学装置の第１の変形例を示す平面図である。 光走査光学装置の第２の変形例を示す断面図である。 光走査光学装置の第３の変形例を示す断面図である。 スキュー調整用モータの振動波形及び光源部の振動波形を示すチャート図である。 光源部の振幅と時間との関係を示すグラフである。 光源部の振幅とピッチむらとの関係を示すグラフである。 スキュー調整機構を示す斜視図である。 第３レンズの保持部を示す斜視図である。 色ずれの種類を示す説明図である。 色ずれ調整のためのトナーパターンを示す説明図である。

符号の説明

３（３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ）…感光体ドラム
２０…光走査光学装置
２１…光源部
２２（２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ）…レーザダイオード
２６…プレート
２７…ハウジング
２７ｃ…仕切り壁
２７ｄ，２７ｅ…取付け面
３１，３２，３３…結像レンズ
３４，３５，３６…折返しミラー
４０…ポリゴンミラー
５１…スキュー調整用モータ
Ｅ…段差
Ｘ…主走査方向

Claims (3)

1. 複数の光源から放射された各光束を偏向器の同一面で主走査方向に偏向し、偏向された各光束を主走査方向と直交する方向に所定の間隔で配列された複数の感光体上に結像させる複数の光路を備えた光走査光学装置において、
   前記複数の光路には、それぞれ、前記光束を各感光体上に結像させる結像素子と、前記光束を各感光体上に導くミラーとが含まれ、
   前記各部材を保持するハウジングと、前記光束が前記感光体上を露光する位置を調整するために前記結像素子又は前記ミラーを変位させるモータと、を備え、
   前記モータは前記感光体の配列方向に複数配置されており、
   前記複数のモータと前記複数の光源とは、主走査方向において、主走査方向の中心を挟んで、互いに対向する側に配置されており、
   前記複数の光源は、ハウジングよりも剛性の高い一つのプレートに取り付けられ、該プレートを介してハウジングに固定されており、
   前記複数の光源が取り付けられているハウジングの空間部と前記複数のモータが取り付けられているハウジングの空間部との間に仕切り壁が介在していること、
   を特徴とする光走査光学装置。
2. 前記モータは感光体上を露光する走査線の傾きを調整するためのものであることを特徴とする請求項１に記載の光走査光学装置。
3. 前記ハウジングの複数の光源の取付け面と複数のモータの取付け面とは段差を有していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光走査光学装置。

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