JP5104430B2 - 走査光学装置 - Google Patents

Description

本発明は、ビームを被走査面上に露光する走査光学装置に関する。

各色間の副走査方向のレジストレーションずれを抑え、また主走査方向の片倍率を抑え、かつ高精細な印字に適したコンパクトな走査光学装置として、特許文献１に記載の走査光学装置が提案されている。該走査光学装置では、走査線の曲がりを補正するために、回折光学素子を回動させて、走査線の曲がりを調整している。

しかしながら、特許文献１に記載の走査光学装置では、以下に説明するように、回折光学素子を回動させる構成が複雑かつ大型になってしまうという問題がある。より詳細には、特許文献１に記載の走査光学装置では、回折光学素子を、互いに直交する２つの軸を中心軸として回転させることができる。該走査光学装置では、このような２方向の回転を可能にするために、第１の方向に回転可能に回折光学素子を保持する保持部材と、保持部材を第２の方向に回転可能に保持するシャーシとが設けられている。このように、走査光学装置では、回折光学素子が保持部材を介してシャーシに取り付けられるので、構成の複雑化が問題となる。

一方、特許文献２では、簡易な構成により走査ラインのスキューやボウを補正することができるレーザ走査光学装置が提案されている。該レーザ走査光学装置では、調整手段に設けられた調整ねじで、レンズを押し出すことにより、レンズの位置を調整している。故に、該レーザ走査光学装置では、特許文献１に記載の走査光学装置のように、レンズを回転可能に保持する保持部材等が不要となり、構成の簡素化及び小型化が図られる。

しかしながら、特許文献２に記載のレーザ走査光学装置では、レンズを副走査方向にしか調整することができない。そのため、該レーザ走査光学装置では、走査ラインが主走査方向にずれた場合には、補正を行うことができない。
特開平１１−３２６８０４号公報 特開２００７−１１４３９６号公報

そこで、本発明の目的は、簡易な構成により、光学素子を主走査方向及び副走査方向に位置調整できる走査光学装置を提供することである。

本発明に係る走査光学装置は、
偏向器で偏向された複数のビームを、第１の光学素子及び複数の第２の光学素子からなる走査光学系を介して複数の被走査面上に露光する走査光学装置において、
前記第１の光学素子及び複数の前記第２の光学素子を所定の平面上に保持している筐体と、
前記平面に平行であって、かつ、互いに垂直な主走査方向及び副走査方向に複数の前記第２の光学素子をスライドさせて、前記被走査面上における走査線の主走査方向に対する傾き、該被走査面上における走査線の湾曲、及び、該被走査面上における走査線の中心位置のずれを補正する複数の調整手段と、
を備えており、
前記調整手段は、前記第２の光学素子を主走査方向及び副走査方向に直交する軸周りに回転させて位置調整を行うと共に、該第２の光学素子を主走査方向に移動させて位置調整を行い、
前記第２の光学素子の主走査方向及び副走査方向に直交する軸周りの回転の中心は、該第２の光学素子の第１の端部であり、
前記第２の光学素子は、主走査方向の移動における位置決め部材を、前記第１の端部側に有しており、
前記第１の光学素子及び前記複数の第２の光学素子は、該第１の光学素子が端に位置するように、一列に配置され、
前記第１の光学素子には、前記調整手段が設けられていないこと、
を特徴とする。

本発明によれば、主走査方向及び副走査方向に光学素子を平面上にてスライドさせることにより、該光学素子の位置調整を行っている。このように、平面上をスライドさせる構成は、例えば、ブラケット及び調整ねじからなる調整部のような比較的簡単な構成により実現できる。その結果、簡易な構成により、光学素子を主走査方向及び副走査方向に位置調整できる走査光学装置を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施形態に係る走査光学装置について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る走査光学装置１の断面構造図である。図２は、走査光学装置１の第２の筐体部分３５の外観斜視図である。図１及び図２において、ｙ軸方向は、主走査方向を示し、ｘ軸方向は、主走査方向に対して垂直な副走査方向を示す。また、ｚ軸方向は、高さ方向である。

走査光学装置１は、図１に示すように、電子写真法によるタンデム方式の画像形成装置の画像露光用として構成され、並置された４つの感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ（以下、感光体ドラムを総称する場合には、感光体ドラム１０と記載する。）に対してビームＢＹ，ＢＭ，ＢＣ，ＢＫを走査する。

各感光体ドラム１０の周囲には帯電器、現像器、転写器などの周知の作像エレメントが配置され、４つの作像ユニットとして構成されている。ビームの走査によって各感光体ドラム１０上に形成された画像（静電潜像）は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーによって現像され、図示しない中間転写体上に１次転写／合成され、更に、転写材上に２次転写される。この種のタンデム方式による画像形成プロセスは周知であり、その説明は省略する。

走査光学装置１は、光源ユニット（図示せず）、ポリゴンミラー５及び走査光学系２０を含んでいる。光源ユニットは、４つのレーザダイオードからなりビームを射出する。ポリゴンミラー５は、光源ユニットが射出したビームを偏向する偏向器として機能する。走査光学系２０は、ポリゴンミラー５から各感光体ドラム１０までの光路を形成する。光源ユニット、ポリゴンミラー５及び走査光学系２０は、筐体３０に保持されている。

走査光学系２０は、第１レンズ２１、平面ミラー２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋ，２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ（以下、平面ミラーを総称する場合には、平面ミラー２３，２４と記載する。）及び第２レンズ２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ（以下、第２レンズを総称する場合には、第２レンズ２２と記載する。）により構成されている。第１レンズ２１は、４つの光路に共通な走査レンズである。また、第２レンズ２２は、走査光学系２０の終端部に位置して４つの光路に個別に配置された長尺の走査レンズである。第２レンズ２２は、ｘ軸方向に並ぶように配置されていると共に、第２レンズ２２の長手方向が、図２に示すように、ｙ軸方向と一致するように配置されている。

光源ユニットからはポリゴンミラー５に対してｚ軸方向に所定の角度を有するビームが放射され、該ビームはポリゴンミラー５の回転に基づいてｙ軸方向に等角速度で偏向される。図１において、ＢＹ，ＢＭ，ＢＣ，ＢＫはポリゴンミラー５で偏向されたビームを示す。第１レンズ２１及び第２レンズ２２は、各ビームにｆθ特性を与えると共に収差を補正する機能を有している。

ビームＢＹは、第１レンズ２１を透過した後、平面ミラー２３Ｙ，２４Ｙで反射され、第２レンズ２２Ｙを透過して感光体ドラム１０Ｙを露光する。ビームＢＭは、第１レンズ２１を透過した後、平面ミラー２３Ｍ，２４Ｍで反射され、第２レンズ２２Ｍを透過して感光体ドラム１０Ｍを露光する。ビームＢＣは、第１レンズ２１を透過した後、平面ミラー２３Ｃ，２４Ｃで反射され、第２レンズ２２Ｃを透過して感光体ドラム１０Ｃを露光する。ビームＢＫは、第１レンズ２１を透過した後、平面ミラー２３Ｋで反射され、第２レンズ２２Ｋを透過して感光体ドラム１０Ｋを露光する。

筐体３０は、概略、第１の筐体部分３１と第２の筐体部分３５とに２分割されている。第２の筐体部分３５には、各ビームＢＹ，ＢＭ，ＢＣ，ＢＫが通過する開口部３６が形成されている。第１の筐体部分３１は、モータ６を備えたポリゴンミラー５と、第１レンズ２１と、平面ミラー２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋ，２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃとを保持している。また、第２の筐体部分３５は、第１の筐体部分３１と同じ材料により構成されており、第１の筐体部分３１よりも感光体ドラム１０（被走査面）側に配置されている。更に、第２の筐体部分３５は、感光体ドラム１０側に露出させた状態で、平面ＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫ（以下、平面を総称する場合には、平面Ｓと記載する。）上に第２レンズ２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋを保持している。平面Ｓは、ｘ軸方向及びｙ軸方向に対して平行である。

また、図１及び図２に示すように、第２の筐体部分３５には、調整機構３９が、各第２レンズ２２に対応するように設けられている。調整機構３９は、平面Ｓ上においてｘ軸方向及びｙ軸方向に各第２レンズ２２をスライドさせて位置調整を行うための部材であり、調整部４０、板バネ４３ａ，４３ｂ及び支持部材４４により構成されている。

調整部４０は、ブラケット４１及び調整ねじ４２により構成されており、図２に示すように、感光体ドラム１０と対向するように、第２の筐体部分３５の外部に露出している。ブラケット４１は、金属板が折り曲げて構成されており、第２の筐体部分３５に固定されている。調整ねじ４２は、ブラケット４１に設けられた孔に螺着されている。調整部４０は、各第２レンズ２２において、図２のｙ軸方向の中央部及び正方向の端部近傍で、ｘ軸方向の正方向側から第２レンズ２２に当接するように設けられている。

支持部材４４は、各第２レンズ２２において、図２のｙ軸方向の負方向の端部近傍で、ｘ軸方向の正方向側から第２レンズ２２に当接するように設けられている。板ばね４３ａ，４３ｂは、支持部材４４及び調整部４０に対して第２レンズ２２を挟んで対向している。より詳細には、板バネ４３ａは、各第２レンズ２２において、図２のｙ軸方向の中央部及び負方向の端部近傍であって、ｘ軸方向の負方向側に設けられ、ｘ軸方向の正方向に各第２レンズ２２を付勢する弾性部材である。また、板ばね４３ｂは、各第２レンズ２２において、図２のｙ軸方向の正方向の端部近傍であって、ｘ軸方向の負方向側に設けられ、ｘ軸方向の正方向に各第２レンズ２２を付勢する弾性部材である。これにより、第２レンズ２２は、調整ねじ４２及び支持部材４４と板ばね４３ａ，４３ｂとにより、挟み込まれて固定されている。なお、図２では、第２レンズ２２Ｋについては、調整部４０が設けられておらず、位置調整が不可能な構成となっている。そこで、図２に示すように、調整部４０の代わりに支持部材４４が設けられている。

前記調整機構３９による第２レンズ２２の位置調整は、図３に示す第２の筐体部分３５の平面図に示すように、各ビームによる感光体ドラム１０上での走査線の撓み（ボウ）、主走査線の主走査方向に対する傾き（スキュー）又は走査線の中心位置のずれ（部分倍率）を補正するために行われる。より具体的には、ボウの調整時には、図３の第２レンズ２２Ｃに示すように、中央部分に配置された調整ねじ４２をねじ込むことにより、第２レンズ２２Ｃの中央部分をｘ軸方向に押し出して、第２レンズ２２Ｃを弓状に撓ませる。スキュー調整時には、図３の第２レンズ２２Ｍに示すように、ｙ軸方向の正方向側の端部近傍に配置された調整ねじ４２をねじ込むことにより、ｙ軸方向の負方向側の端部を中心としてｚ軸周り（第２レンズ２２Ｍの光軸周り）に第２レンズ２２Ｍを回転させる。

また、部分倍率の調整時には、調整ネジ４２を緩めることにより、図３の第２レンズ２２Ｙに示すように、第２レンズ２２Ｙをｙ軸方向に平行移動させる。この際、図２及び図３に示すように、第２レンズ２２Ｙのｙ軸方向の負方向側の端部に設けられた基準部４６を、ｙ軸方向の移動における位置決め部材として用いる。より詳細には、基準部４６の位置を第２レンズ２２Ｙの位置とみなして、基準部４６の位置を調整して第２レンズ２２Ｙの位置を調整する。

以上のように、走査光学装置１では、ｘ軸方向及びｙ軸方向に第２レンズ２２を平面Ｓ上にてスライドさせることにより、該第２レンズ２２の位置調整を行っている。このように、平面Ｓ上をスライドさせる構成は、ブラケット４１及び調整ねじ４２からなる調整部４０のような比較的簡単な構成により実現できる。その結果、簡易な構成により、第２レンズ２２を主走査方向及び副走査方向に位置調整できる走査光学装置１を提供することが可能となる。

また、走査光学装置１では、ボウの調整時に用いられる調整部４０とスキューの調整時に用いられる調整部４０とが同じ方向から第２レンズ２２に当接している。したがって、２つの調整部４０が第２レンズ２２を押し出す方向も同じになる。その結果、ボウの調整及びスキューの調整のそれぞれの調整が、他方の調整に対して悪影響を及ぼすことが低減される。

また、走査光学装置１では、スキューの調整時における第２レンズ２２の回転の中心と、部分倍率の調整時に用いられる基準部４６とが、供にｙ軸方向の負方向側の端部に位置している。そのため、スキューの調整時に第２レンズ２２が回転したとしても、基準部４６の位置は殆ど変化しない。そのため、走査光学装置１において、スキューの調整を行った後でも、部分倍率の調整を精度良く行うことが可能となる。

また、走査光学装置１では、第２レンズ２２の調整機構３９が第１の筐体部分３１及び第２の筐体部分３５から外部に露出している。そのため、第１の筐体部分３１に対して第２の筐体部分３５が取り付けられた後であっても、第２レンズ２２の位置調整を行うことが可能となる。

また、第１の筐体部分３１及び第２の筐体部分３５が同じ材料であることにより、これらの熱による線膨張係数が同じになり第１の筐体部分３１及び第２の筐体部分３５の歪みが小さくなる。

また、第２の筐体部分３５は、第１の筐体部分３１に対して直接に取り付けられている。そのため、これらの間に他の部材が介在している場合に比べて、第１の筐体部分３１に対する第２の筐体部分３５の取り付け精度が向上する。

また、第２レンズ２２は、ｙ軸方向に長手方向を有する長尺レンズであるので、ボウ調整時に撓むように変形させても破損しにくい。

なお、走査光学装置１では、筐体３０は、第１の筐体部分３１と第２の筐体部分３５との２つの筐体部分により構成されているが、１つの筐体部分で構成されていてもよい。

なお、調整機構３９は、ブラケット４１及び調整ねじ４２により構成されているが、例えば、調整ねじ４２の代わりにカム等が用いられてもよい。

本発明の一実施形態に係る走査光学装置の断面構造図である。 図１に示す走査光学装置の第２の筐体部分の外観斜視図である。 図２に示す第２の筐体部分の平面図である。

符号の説明

１ 走査光学装置
５ ポリゴンミラー
１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ 感光体ドラム
２０ 走査光学系
２１ 第１レンズ
２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ 第２レンズ
３０ 筐体
３１ 第１の筐体部分
３５ 第２の筐体部分
３９ 調整機構
４０ 調整部
４１ ブラケット
４２ 調整ねじ
４６ 基準部

Claims (6)

1. 偏向器で偏向された複数のビームを、第１の光学素子及び複数の第２の光学素子からなる走査光学系を介して複数の被走査面上に露光する走査光学装置において、
   前記第１の光学素子及び複数の前記第２の光学素子を所定の平面上に保持している筐体と、
   前記平面に平行であって、かつ、互いに垂直な主走査方向及び副走査方向に複数の前記第２の光学素子をスライドさせて、前記被走査面上における走査線の主走査方向に対する傾き、該被走査面上における走査線の湾曲、及び、該被走査面上における走査線の中心位置のずれを補正する複数の調整手段と、
   を備えており、
   前記調整手段は、前記第２の光学素子を主走査方向及び副走査方向に直交する軸周りに回転させて位置調整を行うと共に、該第２の光学素子を主走査方向に移動させて位置調整を行い、
   前記第２の光学素子の主走査方向及び副走査方向に直交する軸周りの回転の中心は、該第２の光学素子の第１の端部であり、
   前記第２の光学素子は、主走査方向の移動における位置決め部材を、前記第１の端部側に有しており、
   前記第１の光学素子及び前記複数の第２の光学素子は、該第１の光学素子が端に位置するように、一列に配置され、
   前記第１の光学素子には、前記調整手段が設けられていないこと、
   を特徴とする走査光学装置。
2. 前記調整手段は、前記第２の光学素子を撓ませて位置調整を行うこと、
   を特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
3. 前記第２の光学素子は、長手方向が前記主走査方向と一致するように設けられた長尺レンズであり、
   前記調整手段は、
   前記長尺レンズの第１の端部に当接するように設けられた第１の支持部材と、
   前記長尺レンズの長手方向の中央部分に当接するように設けられた第１の調整手段と、
   前記長尺レンズの第２の端部に当接するように設けられた第２の調整手段と、
   前記第１の調整手段、前記第２の調整手段及び前記第１の支持部材のそれぞれに対して前記第２の光学素子を挟んで対向する第２の支持部材、第３の支持部材及び第４の支持部材と、
   を含んでいること、
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の走査光学装置。
4. 前記被走査面上における走査線の主走査方向に対する傾きを補正する場合には、前記第２の調整手段が前記長尺レンズを回転させ、
   前記被走査面上における走査線の湾曲を補正する場合には、前記第１の調整手段が前記長尺レンズを撓ませること、
   を特徴とする請求項３に記載の走査光学装置。
5. 前記調整手段は、前記筐体の外部に露出するように設けられていること、
   を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の走査光学装置。
6. ブラックのトナー画像を形成するための前記被走査面を露光するビームが前記第１の光学素子を透過すること、
   を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の走査光学装置。

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