(57)【要約】【課題】照射位置自体のずれをリアルタイムに補正して、高画質で高性能な偏向走査装置を低コストに実現すること。【解決手段】複数の像担持体を並置し各像担持体上に形成された画像を各像担持体の転写位置を通過する転写材上に順次転写してカラー画像を得る画像形成装置に用いられ各像担持体を走査する偏向走査装置であって、複数の光源部と、該光源部からの光ビームを偏向走査するスキャナモータと回転多面鏡を有し、偏向された複数の前記光ビームを被走査面に結像する結像手段を有し、これらを搭載する光学箱と該光学箱を密閉するフタ部材を備えている偏向走査装置において、前記偏向走査装置の光ビーム射出口に光ビーム位置検知手段を備え、該光ビーム位置検知手段による複数の走査線位置の情報に基づき、前記複数の光源部の光軸を副走査方向に変位させる手段を備える。【選択図】図１
2005181714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の像担持体を並置し各像担持体上に形成された画像を各像担持体の転写位置を通過する転写材上に順次転写してカラー画像を得る画像形成装置に用いられ各像担持体を走査する偏向走査装置であって、複数の光源部と、該光源部からの光ビームを偏向走査するスキャナモータと回転多面鏡を有し、偏向された複数の前記光ビームを被走査面に結像する結像手段を有し、これらを搭載する光学箱と該光学箱を密閉するフタ部材を備えている偏向走査装置において、
前記偏向走査装置の光ビーム射出口に光ビーム位置検知手段を備え、該光ビーム位置検知手段による複数の走査線位置の情報に基づき、前記複数の光源部の光軸を副走査方向に変位させる手段を備えることを特徴とする偏向走査装置。
【請求項２】
前記光ビーム位置検知手段が副走査方向に延伸し複数の走査線を横切る構造であることを特徴とする請求項１記載の偏向走査装置。
【請求項３】
光源部にピエゾ素子または発熱素子を有することを特徴とする請求項１記載の偏向走査装置。
【請求項４】
複数の像担持体を並置し各像担持体上に形成された画像を各像担持体の転写位置を通過する転写材上に順次転写してカラー画像を得る画像形成装置に用いられ各像担持体を走査する偏向走査装置であって、複数の光源部と、該光源部からの光ビームを偏向走査するスキャナモータと回転多面鏡を有し、偏向された複数の前記光ビームを被走査面に結像する結像手段を有し、これらを搭載する光学箱と該光学箱を密閉するフタ部材を備えている偏向走査装置において、
画像形成装置本体側に光ビーム位置検知手段を固定し該光ビーム位置検知手段による複数の走査線位置の情報に基づき、前記複数の光源部の光軸を副走査方向に変位させる手段を備えることを特徴とする偏向走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザビームプリンタ等に使用される偏向走査装置に関し、特にカラー画像形成装置に使用される、各色間の走査線ずれを抑えてカラー画像情報を記録するようにした、例えばカラー電子写真プロセスを有するレーザビームプリンタやカラーデジタル複写機の偏向走査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６は特許文献１等で知られる偏向走査装置の上面図及びこれを用いた画像形成装置の概略断面図である。光源３６Ｃ，３６Ｍ，３６Ｙ，３６Ｋから発せられた光ビームは、単一の回転多面鏡３４に入射し偏向された後、結像レンズ４４，５６及び折り返しミラー４８Ｃ，４８Ｍ，４８Ｙ，４８Ｋを経て図中の感光ドラム１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｙ，１８Ｋに照射される。これらは光学箱３２に搭載され全体として光走査ユニット３０を構成している。即ち、前記光走査ユニット３０からは４系統の光ビーム走査線ＬＣ，ＬＭ，ＬＹ，ＬＫがシアン、マゼンタ、イエロー、ブラック各トナー用の像担持体としての感光体ドラムに対して独立した走査線を形成し、これを重ね合わせることでフルカラー画像を得る構成となっている。
【０００３】
カラー画像を高精細に形成する場合には複数の走査線を一般には数１０μｍ以下のズレで重ね合わせる必要がある。特に、近年カラー画像を偏向走査装置と像担持体を複数用いて高速度で形成する方式が普及、低価格化しつつある。そこで、従来技術においては、走査線の位置を検知する手段と画像書き出しタイミング補正手段を備え、これによって色ずれを防止している。具体的には、前記走査線ＬＣ，ＬＭ，ＬＹ，ＬＫがピックアップミラー５８を経て導かれセンサ基板６０上の、副走査位置検知センサ６６によって図中矢印Ａ方向の走査線位置を正確に検知できるようになっている。
【０００４】
副走査位置検知センサ６６の詳細な構造や動作については説明を省略する。
【０００５】
次に、画像書き出しタイミング補正を図７で簡単に説明する。
【０００６】
先ず、（ａ）で矢印のように回転する感光ドラム７Ｃ上に光ビームＬＣによって走査線８Ｃが書き込まれる。走査線は回転多面鏡の面ごとに書き込まれ不図示の現像手段によってトナー像となり媒体９に転写される。媒体９は図中右方向へ進行し、次に感光ドラム７Ｍ上に光ビームＬＭによって書き込まれた走査線８Ｍが不図示の現像手段によるトナー像として転写される。これにより走査線８Ｃと８Ｍが重ねられる。このとき、画像上のシアンとマゼンタが色ずれなく重なったことになる。
【０００７】
ここで、仮に何らかの理由で（ｂ）のように光ビームＬＣの照射位置がＬＣ’までずれると、走査線８Ｃと８Ｍはズレ大の状態になる。これを拡大したのが（ｃ）である。
【０００８】
画像書き出しタイミング補正とは、ｎ番目の走査線８Ｃとｎ番目の走査線８Ｍのずれが走査線ピッチＰの半分以下ならばそのままの描画を行い、半分以上ならば走査線８Ｍの画像データをｎ＋１番目に変更することで結果的にｎ＋１番の走査線８Ｃとのズレは走査線ピッチＰの半分以下に抑えられるようにしたものである。
【０００９】
このような画像書き出しタイミングの補正については特許文献２でも述べられている。他にも特許文献３のように走査線ピッチよりも細かく発光点を結像できるマルチビーム光源を用い、ズレ補正には適宜発光点アレイから選択的に光らせることで色ずれを防止したものもある。
【００１０】
【特許文献１】特許第３０８７７４８号公報
【特許文献２】特許第２７４８９７１号公報
【特許文献３】特開平１１−０９５１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、前記従来例においては以下のような問題点があった。
【００１２】
特許文献１では単一の回転多面鏡によって複数の光ビームを走査しているので、各走査線の位相（開始〜終了までのタイミング）は同時であり、ずらす（位相差を与える）ことはできない。即ち、基準となる走査線に対して他の走査線をそのタイミングにおいてずらそうとしても位相が一致する条件を満たす飛び飛びのタイミングでしか補正ができない。
【００１３】
走査線は４つあるので、このうち任意の２つを考えたとき、基準に対してそれぞれ＋、−方向に走査線ピッチＰの半分ずれる場合を想定すると、最大で任意の２色は１走査線ピッチのずれを生じる可能性がある。感光体ドラムに対しての照射位置ずれを補正する場合は走査線ピッチの整数倍で画像をシフトすることしかできず、調整精度が限られる。
【００１４】
タイミングで補正できるのはこの精度までであって、これ以上の精度では色ずれを抑制できなかった。走査線ピッチは一般的な６００ｄｐｉの場合２５．４ｍｍ／６００＝４２μｍもあり十分とは言えない。又、この走査線ピッチの整数倍で画像をシフトすることによる照射位置ずれ補正は、照射位置自体外れたままであるから、ずれ量が大きい場合には仮に補正できたとしても、結像特性等の他の不具合が起こり、画像劣化することがあり得る。
【００１５】
又、光学箱としても大量生産可能で安価なプラスチック成形品を使うことが望まれる。しかし、プラスチックの場合は金属等に比べ強度の面で不利であり、図８のように光学箱１がスキャナモータ４の発熱の影響で反りを持つ場合もある。反りの影響は４つの走査線全てに均等ではないので、走査線ＬＣはずれが小さく走査線ＬＭの照射位置は矢印のように副走査方向に数１０μ以上もずれる場合がある。
【００１６】
特許文献３の場合、調整精度が限られる点は改善されるが副走査方向に数１０μｍ以上もずれる場合はマルチビームのアレイが比例して大きな非常に高価な素子を用いなければならない。
【００１７】
本発明の目的は上記問題点を解消し、複数の走査線を単一の回転多面鏡で走査する方式を用いながら走査線ピッチ以下の精度で走査線相互の重ね合わせを補正でき、照射位置自体のずれもリアルタイムに補正して、高画質で高性能な偏向走査装置を低コストに実現することである。更に、走査線相互の重ね合わせ制御を偏向走査装置単体で完結させることで画像形成装置から偏向走査装置を交換修理する際の無調整化を可能としサービス性をも向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するため、複数の像担持体を並置し各像担持体上に形成された画像を各像担持体の転写位置を通過する転写材上に順次転写してカラー画像を得る画像形成装置に用いられ各像担持体を走査する偏向走査装置であって、複数の光源部と、該光源部からの光ビームを偏向走査するスキャナモータと回転多面鏡を有し、偏向された複数の前記光ビームを被走査面に結像する結像手段を有し、これらを搭載する光学箱と該光学箱を密閉するフタ部材を備えている偏向走査装置において、前記偏向走査装置の光ビーム射出口に光ビーム位置検知手段を備え、該光ビーム位置検知手段による複数の走査線位置の情報に基づき、前記複数の光源部の光軸を副走査方向に変位させる手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、光ビーム位置検知手段による複数の走査線位置の情報に基づき、前記複数の光源部の光軸を副走査方向に変位させる手段を備えるようにしたため、走査線ピッチ単位以下の精度で補正ができ、照射位置自体のずれもリアルタイムに補正するので、スキャナモータの発熱の影響、即ち光学箱の反りが生じても色ずれになり難い高画質で高性能な偏向走査装置を実現できる。
【００２０】
更に、光学箱は通常は本体ステーに強固に固定し走査線の位置を保証する必要があったが本発明によれば、両者の間に物流時の振動衝撃によるずれや経時変化が多少あったとしても走査線を元の位置に移動させることができ、両者の間に弾性部材を設けて防振防音性を向上させることや交換時の無調整化も可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
＜実施の形態１＞
本発明を図１に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
図１は実施の形態１を示す図であり、光学箱１には４つの光源部２Ｃ，２Ｍ，２Ｙ，２Ｋが取り付けられていると共に、光源部２から出射した光ビームＬの進行方向には２つのスキャナモータ４が配置されている。
【００２３】
以下、スキャナモータ４とこれに対応する２本の光ビームＬについて説明すると、スキャナモータ４には回転多面鏡５が取り付けられており、回転多面鏡５において偏向した光ビームＬの進行方向には結像手段６ａ，６ｂがそれぞれ光ビームＬごとに光学箱１の内部に配置され、光ビームＬＣ，ＬＭは像担持体である感光ドラム７Ｃ，７Ｍに照射される。光学箱は不図示の蓋部材で密閉される。単一の回転多面鏡で複数の走査線を描く方式はコスト面で有利である。
【００２４】
スキャナモータ４が２つあるので、このような走査光学系が２組搭載され、光ビームＬＹ，ＬＫも同様に像担持体である感光ドラム７Ｙ，７Ｋに照射されるので４つの光ビームＬが１つの光学箱から射出されることになる。走査線ＣとＭは同一の回転多面鏡で走査されているので位相が固定され、光学箱１は樹脂製なので変形等によりドラムへの照射位置が容易に変動し得る。ここまでは従来と同じである。
【００２５】
本例が従来と異なるのは以下の点である。
【００２６】
即ち、光学箱１の射出口には副走査位置光ビーム位置検知手段１１が、各走査線を横切るように設けられ、走査線の位置を測定するようになっている。副走査位置光ビーム位置検知手段１１の詳細については従来例に記載されているものと同等のため省略する。そして、この副走査位置光ビーム位置検知手段１１の信号により駆動され、各光源部においてその光軸を副走査方向に変位させるピエゾ素子２３がそれぞれ設けられている点である。
【００２７】
これを図２（ａ）で説明する。光源部２は半導体レーザ２０とコリメータレンズ２１とこれらを保持するホルダ部材２２から成る。半導体レーザ２０からの発散光は、コリメータレンズ２１によって平行光に変換されて射出される。半導体レーザ２０は、ホルダ部材２２に圧入固定され、コリメータレンズ２１は、半導体レーザとの相対位置を非常に高精度に調整した後、ホルダ部材２２に接着固定されている。これによって光源部からの光軸２０ａが決定される。
【００２８】
ホルダ部材２２は光学箱１の側壁に固定されているが、ここにピエゾ素子２３が図のように設けられている。
【００２９】
ピエゾ素子２３は、電圧を印加することで機械的寸法が変化するのでホルダ部材を微小変位させることができる。これを（ｂ）に示すが、ピエゾ素子２３が電圧Ｖによって２３ａのように伸張すると、ホルダ部材固定部２２ａを支点として前記光軸を矢印方向に動かし２０ｂの状態にすることができる。
【００３０】
次に、本発明の偏向走査装置の動作について説明する。
【００３１】
プリント命令が来ると光源部２が光ビームＬを出射し、スキャナモータ４が回転を始める。これは画像形成装置本体の画像コントローラＣｎｔ．がスキャナモータ４に回転命令を出すことで行われる。
【００３２】
各走査線の位置がドラムに対し所望の状態であるときは図２１ａに示すように走査線は重なり合うことができる。
【００３３】
やがて光学箱１の内部はスキャナモータ４の発熱を受けて温度上昇し、外部との温度差により図２２のように変形し、走査線ＬＭの照射位置が変化する。これは図のような変形が起きるためである。このとき、走査線ＬＭが光ビーム位置検知手段１１に入る位置も変わるのでコントローラＣｎｔ．はその量をリアルタイムに知ることができる。そこで、この値に応じて前記のピエゾ素子に電圧を印加する。
【００３４】
このときの状態を図３で説明する。
【００３５】
これは光ビームＬを副走査方向の変化を説明するもので、（ａ）は光源部からの光軸２０ａは適正な状態であるが光学箱１の熱変形により光学素子６等が変位したため、ドラム７Ｍへの照射位置が図中右にずれた状態を示す。これに前述のピエゾ素子２３による補正が行われた状態が（ｂ）である。
【００３６】
光軸が傾斜し２０ｂとなることで光ビームＬＭの位置は図に示したような経路に変化するため、照射位置が初期の状態に戻ることが分かる。又、この方式の補正の特徴として、光ビームＬＭの位置を副走査位置光ビーム位置検知手段１１によりリアルタイムにコントローラＣｎｔ．へ送っているので、ピエゾ素子２３の駆動をアナログ的に制御できるので、従来のような走査線ピッチごとの精度でしか補正できないという制約がなく、走査線そのものを移動させるので常に最適な状態を維持できる。
【００３７】
尚、本実施の形態では、ホルダ部材２２を変形させるのにピエゾ素子で説明したが、セラミックヒータやペルチェ素子等で発熱を制御して熱膨張による変形を利用しても良く、サーボモータ等の機械的アクチュエータでも構わない。
＜実施の形態２＞
本発明の実施の形態２を図４に基づいて詳細に説明する。尚、同一の機能部品については実施の形態１と同様の番号を付し説明を省略する。
【００３８】
本実施の形態では、前記光ビーム位置検知手段は本体側に固定されている点が実施の形態１と異なる。
【００３９】
図４において画像形成装置Ｐには板金で構成されたドラム側ステーＰ１とスキャナステーＰ２が設けられており、光ビーム位置検知手段１１はドラム側ステーＰ１に固定され、光学箱１はスキャナステーＰ２に固定されている。装置の動作については実施の形態１と同様なので省略するが、本実施の形態ではドラム側ステーＰ１は板金で且つ発熱源であるスキャナモータとは隔離されており、温度上昇による変形が光学箱１よりも格段に少ない。このため光ビーム位置検知手段１１に余計な変形が及ばないため、ドラムへの照射位置をより安定に検知できるので好ましい。
【００４０】
更に、本実施の形態では、光学箱１をスキャナステーＰ２に対して足部１ａの下に防振ゴム２５を挟んでビス２６で固定している。このような防振対策は良く知られている。このような構成はドラムへの照射位置が防振ゴム２５の変形により保証できないため、従来は採用されなかったが、本実施の形態では、光ビーム位置検知手段１１とドラム位置がドラム側ステーＰ１によって保証されるので、スキャナステーＰ２に対して光学箱１がずれても光源部２が実施の形態１に述べた通り光ビーム位置検知手段１１を基準に照射位置を補正できるため、防振ゴムを用いた低騒音化を容易に実施でき、偏向走査装置の交換時にも無調整化できるという優れた効果を有する。
【００４１】
尚、本実施の形態では、光源部が４つ、回転多面鏡が２つの例で説明したがこれに限定するものではない。
【００４２】
図５（ａ）のように光源部４つからの光ビームを全て１つの回転多面鏡で走査する場合や、図５（ｂ）のように光源部２つからの光ビームを１つの回転多面鏡で走査する偏向走査装置を２つ用いる場合でも構わない。又、光源部の光軸を変位させることに関しても光源部全てに限定するものではなく、一方が固定された基準となり、残る方だけを基準に合わせるよう変位させる図５（ｃ）のような場合でも構わない。要は１つの光学箱において回転多面鏡ごとに複数の光ビームを走査する方式の偏向走査装置で、走査線相互の重ね合わせのために少なくとも１つの光源部の光軸を、光ビーム位置検知手段からの情報に基づいて変位させる場合は本発明の範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、レーザビームプリンタ等に使用される偏向走査装置に関するものであるが、特にカラー画像形成装置に使用される、各色間の走査線ずれを抑えてカラー画像情報を記録するようにした、例えばカラー電子写真プロセスを有するレーザビームプリンタやカラーデジタル複写機の装置に好適に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態１の説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１における詳細図である。
【図３】本発明の実施の形態の効果を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態２の説明図である。
【図５】本発明の他の実施の形態の説明図である。
【図６】従来の画像形成装置と走査装置の説明図である。
【図７】従来の照射位置補正説明図である。
【図８】従来の走査装置の課題の説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１，３２  光学箱
２，３６  光源部
４        スキャナモータ
Ｃｎｔ．  画像コントローラ
５，３４  回転多面鏡
６，６ａ，６ｂ  結像手段及び光学素子
７，１８  被走査面たる感光ドラム
Ｌ        走査ビーム
８        走査線
１０，１１０  蓋部材
１１      光ビーム位置検知手段
２０      半導体レーザ
２０ａ    光軸
２０ｂ    傾いた光軸
２１      コリメータレンズ
２２      ホルダ部材
２２ａ    ホルダ部材の固定部
２３      ピエゾ素子
２３ａ    ピエゾ素子の変位力
２５      防振ゴム
２６      ビス
３０      偏向走査装置
Ｐ        画像形成装置
Ｐ１      ドラム側ステー
Ｐ２      スキャナ側ステー
１２１〜１２４  電子写真感光体
【図１】
2005181714.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005181714.tif 000008
【図７】
2005181714.tif 000009
【図８】
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