(57)【要約】【課題】位置や姿勢の補正機構を備えた光走査装置および画像形成装置に関する。【解決手段】光源からの光束を光偏向手段により偏向させて、偏向された光束を結像光学系によって被走査面上に光スポットとして集光させて光走査を行う光走査装置であって、結像光学系を構成する少なくとも１以上の光学素子を副走査方向から保持する保持手段と、光学素子の主走査方向の略同一平面上において、副走査方向に対して作用点を有する少なくとも２以上の駆動手段とを有し、保持手段および駆動手段にて走査線の傾きおよび走査位置を適宜補正する。【選択図】図８
2007241086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束を光偏向手段により偏向させて、偏向された前記光束を結像光学系によって被走査面上に光スポットとして集光させて光走査を行う光走査装置であって、
前記結像光学系を構成する少なくとも１以上の光学素子を副走査方向から保持する保持手段と、
前記光学素子の主走査方向の略同一平面上において、前記副走査方向に対して作用点を有する少なくとも２以上の駆動手段とを有することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記保持手段は、前記光学素子を副走査方向に押圧して保持する保持部材を有し、
前記保持部材にて前記光学素子の副走査方向の２方向から挟持して押圧し、前記保持部材と前記駆動手段とが一体化されたことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】
前記駆動手段は、ステッピングモータとねじと歯車とを有する差動歯車機構にて構成されたことを特徴とする請求項１または２記載の光走査装置。
【請求項４】
前記光走査装置は、前記光学素子の走査線曲がりを補正する走査線曲がり補正手段を有し、
複数の前記駆動手段のうち少なくとも２つは、前記光学素子の主走査方向の両端部よりも外側に配置され、かつ、前記走査線曲がり補正手段を副走査方向に押圧する押圧部材を備え、
前記複数の駆動手段を選択的に動作させて、走査線の傾きおよび位置を補正することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の光走査装置。
【請求項５】
前記押圧部材は板ばねであり、
該板ばねの端部のうち一方は前記走査線曲がり補正手段と締結され、かつ、前記端部の他方は前記光走査装置の外郭の一部を形成する固定部と締結され、
前記複数の駆動手段の有する複数の作用点を結ぶ軸が、前記板ばねの有する複数の作用点を結ぶ軸と略同軸上か、あるいは、前記板ばねの有する前記複数の作用点を結ぶ平面内となるように、
前記板ばねを設けたことを特徴とする請求項４記載の光走査装置。
【請求項６】
中間転写体の近傍に、形成される画像の色ずれを検出する色ずれ検出手段と、前記中間転写体の厚みの変動を検出する厚み変動検出手段とを有し、
前記色ずれ検出手段と前記厚み変動検出手段とによる検出結果に基づいて、前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の光走査装置。
【請求項７】
前記厚み変動検出手段は、前記中間転写体の前記厚み変動の周期に基づいて前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項６記載の光走査装置。
【請求項８】
前記結像光学系によって光スポットが集光される被走査面を複数備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の光走査装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項記載の光走査装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置や姿勢の補正機構を備えた光走査装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源からの光束を、回転多面鏡の光偏向手段により偏向させ、偏向される光束をｆθレンズ等の走査結像光学系を用いて被走査面に向けて集光させることにより、被走査面上に光スポットを形成し、この光スポットにより被走査面を走査する光走査装置は、光プリンタや光プロッタ、デジタル複写機等の画像形成装置に搭載されて広く知られている。
【０００３】
光走査装置を用いる画像形成装置においては、画像形成プロセス内の一工程として、光走査により画像の書き込みを行う画像書込工程が採用されているが、画像プロセスによって形成される画像の良否は光走査の良否に影響される。そして、光走査の良否は、光走査装置における主走査方向や副走査方向の走査特性に依存する。
【０００４】
光走査装置における主走査方向の走査特性の一つとして、光走査の等速性が挙げられる。例えば、光偏向手段として回転多面鏡を用いる場合、光束の偏向は等角速度的に行われるので、光走査の等速性を実現するためには、走査結像光学系としてｆθ特性を持つものを用いている。
【０００５】
しかしながら、走査結像光学系に要請される他の性能との関係もあって、完全なｆθ特性を実現することは容易でない。このため、現実の光走査においては、光走査が完全に等速的に行われることはなく、走査特性としての等速性は、理想の等速走査からのずれを伴っている。
【０００６】
また、光走査装置における副走査方向の走査特性には、走査線曲がりや走査線の傾きがある。走査線は、ベルト状やドラム状の感光体等の被走査面上における光スポットの移動軌跡であり、直線であることが理想とされ、光走査装置の設計も走査線が直線となるように行われる。しかし実際には、光学素子やメカ部品の加工誤差や組立誤差等が原因して走査線に曲がりが発生するのが普通である。
【０００７】
また、走査結像光学系として結像ミラーを用い、偏向光束の、結像ミラーへの入射方向と反射方向との間で、偏向光束の副走査方向に角度をもたせる場合には、原理的に走査線の曲がりが発生し、走査結像光学系をレンズ系として構成する場合でも、被走査面を副走査方向に分離した複数の光スポットで光走査するマルチビーム走査方式では走査線の曲がりが不可避である。
【０００８】
一方、走査線の傾きとは、走査線が副走査方向に対して正しく直交しない現象のことであり、曲がりの一種である。したがって、以下の説明においては特に断らない限り、走査線の傾きを走査線の曲がりという表現に含めて説明する。
【０００９】
光走査の等速性が完全でないと、形成された画像に主走査方向の歪みが生じ、走査線曲がりは、形成された画像に副走査方向の歪みを生じさせる。画像が所謂モノクロで、単一の光走査装置により書込形成される場合は、走査線曲がりや理想の等速走査からずれてしまう等速性の不完全さなどがある程度抑えられていれば、形成された画像に、目視で分かるほどの歪みは生じない。しかし、極力このような画像の歪みが少ないに越したことはない。
【００１０】
モノクロ画像とは別に、マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），イエロー（Ｙ），の３色、あるいはこれにブラック（Ｂ）を加えた４色の画像を色成分画像として形成し、これらの色成分画像を重ね合わせることにより合成的にカラー画像を形成することは、従来から、カラー複写機等で行われている。
【００１１】
このようなカラー画像形成を行う方式の一つとして、各色成分毎の画像を、各色成分毎に設けられている光走査装置を用いて各色成分毎の画像が形成可能な感光体に形成するという、所謂タンデム型と呼ばれる画像形成方式がある。このような画像形成方式の場合、光走査装置相互で走査線の曲がり具合や傾きが異なると、光走査装置毎の走査線曲がりが一応補正されていたとしても、形成されたカラー画像に「色ずれ（位置ずれ）」と呼ばれる異常画像が現れて、カラー画像の画質を劣化させてしまう。
【００１２】
また、色ずれの要因としては、光学系のみならず、感光体や中間転写ベルト等の駆動系の速度変動に起因するものもある。さらには、中間転写ベルトの厚み変動があると線速が変動してしまい、それが重ねて転写されるとさらなる色ずれが発生する。
【００１３】
また、色ずれ現象の現れ方として、カラー画像における色合いが所望のものにならないという現象がある。この色ずれなどの不具合の発生を防止する従来技術としては、特許文献１に開示された発明が公知である。特許文献１には、結像光学系を構成する長尺レンズの光軸を副走査方向に挟む一方側の支持部を、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とし、調整ネジの締め具合により長尺レンズを偏向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開示されている。
【００１４】
また、走査線傾き補正機構に関する先行技術としては、特許文献２に開示された発明が公知である。特許文献２には、結像レンズを保持する保持手段を備え、この保持手段が、結像レンズの長手方向中央に相当する上記保持手段の位置を回転中心として筐体に揺動可能に取り付けられた構成が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１３１６７４号公報
【特許文献２】特開２００３−２６２８１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、上述した特許文献１に示されている構成では、調整対象物となる結像光学系に用いられるレンズの材質が影響を受ける環境変動に対し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。その理由は以下の通りである。
【００１６】
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採用することが一般化しており、このような特殊な面を容易に形成でき、なおかつコストも安価な樹脂材料で製作された結像光学系が多用されている。樹脂材料の結像光学系は、温度や湿度の変化の影響を受け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を変化させる。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う場合に、画像形成装置の連続運転により装置内の温度が上昇し、結像光学系の光学特性が変化して、各光書込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し、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がまったく異なるものになることがある。
【００１７】
走査光学系として代表的な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（偏向光束が入射しない部分）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には、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。このような長尺レンズは、一般に樹脂材料を用いて樹脂成形で形成されるが、外界の温度変化によりレンズ内の温度分布が不均一となると、反りを生じてレンズが副走査方向に弓なりな形状となる。このような長尺レンズの反りは、前述した走査線曲がりの原因となるが、反りが著しい場合には走査線曲がりも極端に発生してしまう。
【００１８】
このような現象は、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する。しかも、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の傾きについての対策が採られていない。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に位置決め精度を確保しにくいという不具合もある。
【００１９】
また、特許文献２に開示された構成を用いて、略光軸を中心として結像レンズを揺動させることにより走査線傾き補正を行うことは可能ではあるが、機内温度変動が発生した場合には走査線曲がりの変動を抑える構成となっていないため、結像レンズの反りが発生し、走査線曲がり変動が起きてしまう。
【００２０】
このような課題に鑑み、本発明は、光学素子を副走査方向から保持する保持手段と、主走査方向の略同一平面上において副走査方向に対して作用点を有する少なくとも２以上の駆動手段とを有する光走査装置および画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、光源からの光束を光偏向手段により偏向させて、偏向された光束を結像光学系によって被走査面上に光スポットとして集光させて光走査を行う光走査装置であって、結像光学系を構成する少なくとも１以上の光学素子を副走査方向から保持する保持手段と、光学素子の主走査方向の略同一平面上において、副走査方向に対して作用点を有する少なくとも２以上の駆動手段とを有することを特徴とする。
【００２２】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、保持手段は、光学素子を副走査方向に押圧して保持する保持部材を有し、保持部材にて光学素子の副走査方向の２方向から挟持して押圧し、保持部材と駆動手段とが一体化されたことを特徴とする。
【００２３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の光走査装置において、駆動手段は、ステッピングモータとねじと歯車とを有する差動歯車機構にて構成されたことを特徴とする。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項記載の光走査装置において、光走査装置は、光学素子の走査線曲がりを補正する走査線曲がり補正手段を有し、複数の駆動手段のうち少なくとも２つは、光学素子の主走査方向の両端部よりも外側に配置され、かつ、走査線曲がり補正手段を副走査方向に押圧する押圧部材を備え、複数の駆動手段を選択的に動作させて、走査線の傾きおよび位置を補正することを特徴とする。
【００２５】
請求項５に記載の発明は、請求項４記載の光走査装置において、押圧部材は板ばねであり、該板ばねの端部のうち一方は走査線曲がり補正手段と締結され、かつ、端部の他方は光走査装置の外郭の一部を形成する固定部と締結され、複数の駆動手段の有する複数の作用点を結ぶ軸が、板ばねの有する複数の作用点を結ぶ軸と略同軸上か、あるいは、板ばねの有する複数の作用点を結ぶ平面内となるように、板ばねを設けたことを特徴とする。
【００２６】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項記載の光走査装置において、中間転写体の近傍に、形成される画像の色ずれを検出する色ずれ検出手段と、中間転写体の厚みの変動を検出する厚み変動検出手段とを有し、色ずれ検出手段と厚み変動検出手段とによる検出結果に基づいて、駆動手段を制御することを特徴とする。
【００２７】
請求項７に記載の発明は、請求項６記載の光走査装置において、厚み変動検出手段は、中間転写体の厚み変動の周期に基づいて駆動手段を制御することを特徴とする。
【００２８】
請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか１項記載の光走査装置において、結像光学系によって光スポットが集光される被走査面を複数備えたことを特徴とする。
【００２９】
請求項９記載の発明は、請求項１から８のいずれか１項記載の光走査装置を備えた画像形成装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
このように、本発明によれば、光学素子を副走査方向から保持する保持手段と、主走査方向の略同一平面上において副走査方向に対して作用点を有する少なくとも２以上の駆動手段とを有する光走査装置および画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本実施形態では、光走査装置を構成する光学素子の形状精度、位置精度等の積み上げにより発生する走査線曲がりのうねりピッチやうねりの方向に依存することなく、常に安定、高精度に走査線曲がり補正及び走査線傾き補正を実施可能とし、さらに、中間転写体の厚み変動に起因する色ずれを高精度に補正することを目的としている。
【００３２】
以下に、本実施形態の光走査装置および画像形成装置について図面を用いて説明する。なお、本実施形態は以下に述べるものに限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能である。
【００３３】
まず、本実施形態に係る光走査装置の走査線曲がり補正機構、走査線傾き補正機構およびそれらの補正方法について説明をする前に、光走査装置が適用される画像形成装置の構成および動作について、図１０を用いて説明する。
図１０は、本実施形態の光走査装置を用いた画像形成装置の構成を示す断面図である。
【００３４】
図１０の画像形成装置１としては、フルカラー画像を形成可能な複写機やプリンタ、または、受信した画像信号に基づいて、複写機またはプリンタと同様な画像形成処理が可能なファクシミリ装置等が挙げられる。なお、本実施形態の画像形成装置１は、前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画像形成装置も含まれることは言うまでもない。
【００３５】
画像形成装置１は、イエロー，シアン，マゼンタ，ブラックの４色に色分解され、各色に対応する画像を形成可能であり、本実施形態では、被走査面となる複数の像担持体としての感光体ドラム１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａを水平方向に並置したタンデム構造が用いられている。画像形成装置１１は、各感光体ドラム１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａに形成された可視像が、各感光体ドラムに対峙しながら移動可能な中間転写媒体としての転写ベルト１５によって搬送される、記録媒体である転写紙（用紙）Ｓにそれぞれ重畳転写されるように構成されている。
【００３６】
１つの感光体ドラム１１Ａを代表して、本実施形態の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１２Ａ〜１４Ａに関しても同様な構成と処理であるので、これら感光体ドラム１２Ａ〜１４Ａに関連する部品には、便宜上、感光体ドラム１１Ａに関連する部材に付した数字の符号を付すに留め、詳細な説明は省略する。
【００３７】
感光体ドラム１１Ａの周囲には、図１０中の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、コロトロンまたはスコトロトン等の構成を用いた帯電装置１１Ｂ（図１０では、ローラを用いた構成が示されている）、レーザ光源からのレーザ光を用いて感光体ドラム１１Ａに潜像を形成する光走査装置３０、現像装置１１Ｄ、および、クリーニング装置１１Ｅがそれぞれ配置されている。
【００３８】
画像形成装置１１では、これら画像形成処理を実行する各種の装置が配置されている画像形成部の上部に、原稿読み取り部１６が配置されている。そして、原稿読み取り部１６の原稿載置台１６Ａ上に載置された図示しない原稿を読み取り装置１７が読み取り、画像情報を図示しない画像処理制御部に出力して、前述した光走査装置３０に対する書き込み情報が得られるようになっている。
【００３９】
図１０において、帯電装置１１Ｂは、ローラを用いた接触式が採用されているが、本実施形態はこれに限定されず、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。また、本実施形態では、現像装置１１Ｄ〜１４Ｄの配列の一例として、転写ベルト１５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で配列されている。この現像装置１１Ｄ〜１４Ｄの配列順についても、勿論これに限定されるものではない。
【００４０】
読み取り装置１７は、光源１７Ａと、ＣＣＤ１７Ｂと、反射鏡１７Ｃと、結像レンズ１７Ｄとを備えている。光源１７Ａは、原稿載置台１６Ａ上に載置されている図示しない原稿を走査する。ＣＣＤ１７Ｂは、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おり、色分解毎の光強度に応じた画像情報が各ＣＣＤ１７Ｂから図示しない画像処理制御部に出力される。また、反射鏡１７Ｃおよび結像レンズ１７Ｄは、光源１７Ａにて走査した原稿画像をＣＣＤ１７Ｂに結像させる。
【００４１】
転写ベルト１５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部材にて構成される。また、転写ベルト１５は、展張部分の１つが各感光体ドラム１１Ａ〜１４Ａに対峙し、かつ各感光体ドラムとの対向位置の内側に、転写装置１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄがそれぞれ配置されている。転写装置１８Ａ〜１８Ｄは、正極のコロナ放電を用いて、感光体ドラム１１Ａ〜１４Ａに担持されている画像を転写紙Ｓに向けて静電吸着させる特性を有する。
【００４２】
転写ベルト１５に対しては、レジストローラ１９を介して、給紙装置２０の給紙カセット２０Ａ内から繰り出された記録媒体としての転写紙Ｓが給送され、転写紙Ｓが転写ベルト１５に対して転写装置１８Ａからのコロナ放電により静電吸着されて搬送される。また、図１０中のクリーニング装置２３は、転写ベルト１５に残存しているトナーを除去するものである。
【００４３】
感光体ドラム１１Ａ〜１４Ａからの画像転写が終了した転写紙Ｓが移動する位置には、転写ベルト１５から転写紙Ｓを分離する分離装置２１が配置されている。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２２が配置されている。
【００４４】
分離装置２１は、転写紙Ｓの上面から負極性のＡＣコロナ放電を行うことにより、転写紙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。これにより、転写ベルト１５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。
【００４５】
また、除電装置２２は、転写ベルト１５の表裏両面から転写装置１８Ａ〜１８Ｄ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。これにより、転写ベルト１５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。
【００４６】
感光体ドラム１１Ａ〜１４Ａでは、帯電装置１１Ｂ〜１４Ｂによって感光体ドラム１１Ａ〜１４Ａの表面が一様に帯電される。そして、原稿読み取り部１６における読み取り装置１７によって読み取られた色分解色毎の画像情報に基づき、書き込み装置からの露光１１Ｃ〜１４Ｃを用いて感光体ドラムに静電潜像が形成される。さらに、該静電潜像が現像装置１１Ｄ〜１４Ｄ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が施される。このとき同時に、転写紙Ｓが転写ベルト５に担持されて搬送され、この転写紙Ｓに対して転写装置１８Ａ〜１８Ｄを介して静電潜像が転写される。各感光体ドラム１１Ａ〜１４Ａに担持された色分解毎の画像が転写された転写紙Ｓは、除電装置２１により除電された上で、転写ベルト１５の曲率を利用して曲率分離された後に定着装置２４に移動して、未定着画像中のトナーが定着されて排出される。
このようにして、本実施形態の画像形成装置は、転写紙に対して画像を形成する。
【００４７】
次に、図１を用いて、本実施形態に係る光走査装置の構成及び動作について説明する。
図１は、本実施形態に係る光走査装置の構成を示す分解斜視図である。
【００４８】
本実施形態の光走査装置は、半導体レーザユニット１０１，１０２と、折り返しミラー１０３，１１１−１１３，１１６，１１７と、シリンダ（シリンドリカル）レンズ１０４，１０５と、ポリゴンミラー１０６，１０７と、第１の走査レンズ１０８，１０９と、第２の走査レンズ１１０，１１５と、感光体１１４，１１８とを備えている。
【００４９】
この図１に示すように、本実施形態の光走査装置（光走査装置３０：図１０）は、タンデム式の書込光学系である。本実施形態における光走査装置としては走査レンズ方式を採用しているが、走査レンズ方式、または、走査ミラー方式のいずれにも対応可能である。また、図１においては、図示の便宜上、２ステーションを示しており、これに沿って以下説明するが、本実施形態はこれに限定されず、例えば、図１に示すポリゴンミラー１０６、１０７を左右対称に構成することで４ステーションとすることも可能であり、これを図１０に示す画像形成装置１に用いることができる。
【００５０】
光源としての半導体レーザユニット１０１，１０２は、副走査方向（図１において上下方向）に所定の距離を離して配置されている。上側の半導体レーザユニット１０１から出射されるビームは、途中の折り返しミラー１０３で下側の半導体レーザユニット１０２から出射されるビームと同一方向に曲げられ、それぞれシリンダレンズ１０４、１０５に入射される。そして、副走査方向に所定の距離だけ離れた上下２段のポリゴンミラー１０６，１０７の反射面近傍に、線状に集光される。
【００５１】
ポリゴンミラー１０６，１０７で偏向されたビームは、それぞれ副走査方向に所定の距離だけ離れた第１の走査レンズ１０８，１０９でビーム整形され、さらに、第２の走査レンズ１１０，１１５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、それぞれ感光体１１４，１１８の感光体面上を走査する。なお、ポリゴンミラー１０６，１０７で偏向されたビームは、それぞれ第１の走査レンズ１０８，１０９を通過した後は別経路を通ることとなり、２つの異なる感光体１１４，１１８上に導かれる。
【００５２】
上側のビーム、すなわち第１の走査レンズ１０８を透過したビームは、まず折り返しミラー１１１によって９０°上方向に向けられる。つぎに、折り返しミラー１１２によってさらに９０°曲げられてから、第２の走査レンズ１１０に入射される。なお本実施形態では、第２の走査レンズとして長尺プラスチックレンズを用いている。そしてさらに、折り返しミラー１１３によって鉛直方向に曲げられて感光体１１４上を走査することになる。
【００５３】
また一方、下側のビーム、すなわち第１の走査レンズ１０９を透過したビームは、上側のビームとは異なり、途中折り返しミラーに入射することなく第２の走査レンズ１１５（長尺プラスチックレンズ）に入射される。そして、２枚の折り返しミラー１１６，１１７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１１８上を走査することになる。
【００５４】
ここで一般に、走査光学系は、コストダウンの要求からプラスチックレンズを採用することが必須となってきている。特に、タンデム式の書込ユニットにおいては、各ステーション毎に１セットの光学素子が必要とされるので、部品点数が４倍となり、プラスチック化によるコストダウン効果は非常に大きなものとなる。
【００５５】
しかし、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、特に走査面と直交方向に反りが発生しやすい。その反り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。走査線曲がりは走査光学系全体として発生するもので、走査線曲がりの形状はうねりとなる。そのため、各ステーション間の走査線の曲がりまたは走査線の傾きを高精度に行うことが非常に困難であった。
【００５６】
さらに、装置内の温度上昇があると、初期調整を高精度に行ってもプラスチック光学素子の主走査方向および副走査方向の温度分布差が生じてしまい、反りが変化することになる。その結果、走査線の曲がりまたは走査線の傾きが変化するという問題が発生する。
【００５７】
そこで、本実施形態における走査線の曲がりまたは走査線の傾きを補正する光走査装置を、図面を参照しながら説明する。
図２および図３は、本実施形態の光走査装置において、走査線曲がり補正機構、および、走査線傾き補正機構、さらにはこの２つの補正機構を一体化した形状保持手段を示す図である。
【００５８】
図２は、本実施形態の走査線曲がり補正機構および走査線傾き補正機構、これら両補正機構を一体化した形状保持手段である走査線補正機構を示す斜視図である。
図２に示すように、本実施形態の走査線補正機構１００は、走査レンズ１と、エンボス２と、下板金３と、上板金４と、間隔保持部材５と、光学ハウジング６と、板ばね７と、曲がり補正機構８と、作動歯車機構９とを備えている。
【００５９】
走査レンズ１は、図１における第２の走査レンズ１１０，１１５を指し、本実施形態においては、樹脂製のものが用いられている。エンボス２は、下板金３の長手方向に２箇所半抜き形状にて設けられた突起部であり、走査レンズ１を固定するもので、例えばピンなどで構成され、さらに下板金３に固定されている。
【００６０】
下板金３は、走査レンズ１を載置して固定するもので、エンボス２と、上板金４と、間隔保持部材５とで走査レンズ１を挟持する。そして下板金３の両端部、走査レンズ１の長手方向外側には、間隔保持部材５が設けられている。間隔保持部材５は、走査レンズ１の副走査方向の厚みと同等以下の厚みで形成され、下板金３および上板金４とねじなどにてそれぞれ締結されることで、走査レンズ１を挟持して保持する。
【００６１】
上板金４は、走査レンズ１の上部に設けられ、この上板金４の上部には、曲がり補正機構８および差動歯車機構９のステッピングモータが設けられる。また、上板金４の長手方向両端部には、板ばね７の一方の端部が固定され、板ばね７のもう一方の端部は光学ハウジング６に固定されている。なお、板ばね７が固定される上板金４の平面と光学ハウジング６の平面とは略平行である。また、曲がり補正機構８および差動歯車機構９の詳細な構成については後述する。
【００６２】
下板金３および上板金４にはチャンネル曲げ加工が施されており、これによって曲げ剛性が高められている。また、下板金３および上板金４とともに走査レンズを保持する固定保持部材５の外側には、下板金３と上板金４とを連通するように差動歯車機構９が備えられている。
【００６３】
すなわち本実施形態の走査線補正機構１００は、上板金３，下板金４と、間隔保持部材５とで囲まれたフレーム構造の両端部に、差動歯車機構９を配置して、差動歯車機構９内の歯車と一体化したナット部が光学ハウジング６と突き当たり、上板金３の両端部に設けられた板ばね７によって、副走査方向に押圧された状態で左右のナットが選択的に上下することで走査線の傾きと走査線位置調整を行う。
【００６４】
次に、本実施形態の走査線補正機構１００において、走査線曲がり補正に係る曲がり補正機構および曲がり補正方法を、図４を参照しながら説明する。
図４は、本実施形態の走査線曲がり補正機構の構成を示す拡大断面図である。
【００６５】
図４に示すように、本実施形態の走査線曲がりを補正する曲がり補正機構８は、走査レンズ１を押圧するためのもので、ブラケット８１と、テーパピン８２と、コロ３８とを備えている。本実施形態では、曲がり補正機構８は、図２に示すように上板金４の長手方向に計３箇所設けられている。
【００６６】
ブラケット８１は、上板金４とともにテーパピン８２およびコロ８３を固定する。また、テーパピン８２は、テーパ部（テーパピン８２の傾斜面部）にてコロ８３と接触して、コロ８３を走査レンズ１に押し当てる。このテーパ部での接触面を調整することで、コロ８３と走査レンズ１との押圧を調整する。コロ８３は、テーパピン８２を介して走査レンズ１を押圧するもので、その軸線方向が走査レンズ１の光軸方向と平行になるように配置されている。
【００６７】
ブラケット８１の底面は、図４に示すように、コの字型に曲げられて、上板金４との接面に同一形状の角穴が設けられる。この角穴にコロ８３を嵌合させて、コロ８３の軸方向と直交する方向からブラケット８１の角穴とねじ部で支持されたテーパピン８２とにより、テーパピン８２を締め付ける。このようにして、テーパピン８２のテーパ部とコロ８３とを接触させて、副走査方向に走査レンズ１を押圧して曲げることで、走査線の曲がりを補正することを可能としている。
【００６８】
また、図７に示すように、走査レンズ１を挟んで対向する位置に、前述のコロ８３とともに走査レンズ１を挟持する押圧板ばね７１を設置することとしてもよい。この場合、下板金３には押圧板ばね７１を位置決めおよび収納する収納部３１が設けられ、また、押圧板ばね７１が有する半円状の突起部がコロ８３対向またはオフセットした位置に配置される。
【００６９】
このように押圧板ばね７１を設けることによって、走査レンズ１を下側からも押圧することが可能となり、走査線曲がり補正に係る曲げ調整を高精度に行った後で走査レンズ１を挟持して、形状を保持することができる。さらには、装置内の温度変動が発生しても、走査レンズ１の形状を保持することができる。
【００７０】
次に、本実施形態の走査線補正機構１００において、走査線傾き補正に係る傾き補正機構および傾き補正方法を、図５を参照しながら説明する。
図５は、本実施形態の走査線傾き補正機構の構成を示す拡大断面図である。
【００７１】
本実施形態の傾き補正機構とは、図２に示す差動歯車機構９のことを指し、走査線傾き補正および走査線位置補正を行うアクチュエータとして作用するものである。差動歯車機構９は、ステッピングモータ９１と、ねじ部９２と、ナット部９３と、初段歯車９４と、二段歯車９５とを備えている。
【００７２】
本実施形態では、ステッピングモータ９１のモータ軸の先端部に、所定のピッチで雄ねじが切られてねじ部９２が形成されている。また、このモータ軸の根元側には、初段歯車９４が設けられている。初段歯車９４は、モータ軸と一体的に所定の歯数の平歯車として取り付けられている。
【００７３】
ねじ部９２の周囲には、ナット部９３が設けられている。このナット部９３は、図５中に示すように、前述したモータ軸の周囲を覆うように設けられており、外側は初段歯車９４と同様、所定の歯数の平歯車が形成されている。また、ナット部９３の中心部（内側）には、雌ねじを切ったナットが形成されており、雄ねじを切ったねじ部９２と螺合される。また、二段歯車９５は、ナット部９３の外側の平歯車の位置、および、初段歯車９４の平歯車の位置と平行になるように、上下２段の歯車として設けられる。
【００７４】
本実施形態の差動歯車機構９において、ステッピングモータ９１のモータ軸が回転すると、二段歯車９５は逆回転する。すると、二段歯車９５の下段側の歯車と噛み合うナット部９３の歯車は、ステッピングモータ９１のモータ軸と同方向に回転する。
【００７５】
すなわち、ナット部９３の外側の歯車と、初段歯車９４の歯車と、二段歯車９５の歯車とにおける、４枚の歯車の歯数を全て同じにすれば、ステッピングモータ９１のモータ軸とナット部９３との回転位相差が発生しなくなる。したがって、モータ軸とナット部９３との副走査方向における位置関係に変化が生じない。
【００７６】
しかし、最終段のナットが微小に減速あるいは増速するように歯車列の歯数を変えることで、ナットとステッピングモータ軸との回転位相差が発生するため、それに対応した副走査方向のナットの移動が起きる。例えば図５を用いて説明すると、初段歯車９４と二段歯車９５の上側の歯車の歯数を同じにして、二段歯車９５の下側の歯車の歯数を１つ少なくした場合には、ナット部９３外側の歯車の歯数は１つ多くすることになる。このように、本実施形態によれば、１ステップ角当たりの分解能を従来のナットとモータ軸との分解能と比較すると、一桁以上高精度化することができる。
【００７７】
また、本実施形態では、上板金４および下板金３を差動歯車機構９の軸受けとして構成して一体化された状態で、走査レンズ１の外側両端に配置している。また、ナット部９３の先端が光学ハウジング６に接した状態で支持され、このナット部９３を選択的に上下に移動させる。これにより、走査レンズ１の姿勢および位置を調整することが可能となり、走査線傾き補正および走査線位置補正を行うことができる。
【００７８】
また図６は、ナット部９３の作用点と板ばね７の作用点との位置関係を模式的に示す図である。
この図６に示すように、本実施形態では、ナット部９３の作用点を結ぶ中心線に対して、板ばね７の作用点を光軸方向に均等に振り分けて配置する。この位置関係で配置することにより、βチルト方向への倒れなどが発生することなく、安定した状態で走査レンズ１を保持することができる。また、図２および図３で示すように、板ばね７の両端部は固定側の光学ハウジング６と揺動側の上板金４とをねじ締結で固定して、耐振動性の向上を図っている。
【００７９】
次に、本実施形態の光走査装置を用いた、中間転写体の厚み変動による色ずれの補正について、図面を用いて説明する。
図８および図９は、本実施形態の光走査装置を用い、中間転写体の厚み変動に起因する色ずれ補正を行う場合を示す図である。なお図８および図９では、４連タンデム方式の画像形成装置を用いて説明する。
【００８０】
一般に、４連タンデム式の画像形成装置において、４色の色ずれがないようにレジストをとるには、部品精度や組み付け精度を高精度化するだけでは、高コスト化を招き色ずれ補正を行うことが困難である。そこで本実施形態では、セルフプリントを画像形成装置内で行い、そこから副走査方向の色ずれ量を認識した後、その色ずれ量に応じて走査線補正機構１００を用いて各感光体へのビーム走査位置を微少に可変させて、正確な色レジストを実現するものである。
【００８１】
実際には、転写ベルト１５（ここでは中間転写媒体で解説する）上に、色ずれを認識するパッチパターンを作成して、これをＰセンサ１００１により検出する。このＰセンサ１００１は、ＣＰＵ１００２により制御され、ＣＰＵ１００２はＰセンサ１００１の検出結果に基づいて、ドライバ１００３を介して走査線補正機構１００を起動させ、制御を行っている。
【００８２】
転写ベルト１５上にライン状の４色パターンを形成し、仮に黒（Ｋ）ラインを基準として他のＹ，Ｍ，Ｃ色が進行方向あるいは後退方向にどれだけずれたかを時間タイミングで認識した後、各色の書き込みにおける色ずれ補正を実施する。
【００８３】
この色ずれの検出と補正とが実施されるのは、例えば、電源ＯＮ時の全体プロセスコントロール実施時や、装置内の温度差が５℃になった時や、数百枚のジョブ進行時や、感光体や現像ユニットおよびベルトユニットの交換時等が挙げられる。この色ずれ補正の工程が完了すると、これらのパターンは図示しないクリーニングバイアスローラにてクリーニングされ、転写ベルト１５上から除去される。
【００８４】
また、本実施形態では、ベルトの厚さムラが原因となり発生するベルトの速度ムラに対して、ビーム走査位置を色ずれ補正データに応じて微少に可変する。これによって、所望の位置に書き込みが行われ、変動することのない一定した画像書き込みを可能とした、高精度なプリント画像を得ることができる。
【００８５】
無端状ベルトにおいて厚みムラが発生する要因としては、例えば、無端状ベルトの製造時におけるバラツキが挙げられる。この無端状ベルトを、型を用いて製造する場合に、ベルトの内壁を形成する内型とベルトの外壁を形成する外型の中心がずれていることによりバラツキが発生する。また、ベルト厚みムラとしては、ベルト一周に対して略正弦波状に発生する。実際には、各種ローラに掛け渡されたベルトにテンションを付与して放置した場合、その個所に相当する部分的な凹部が発生することも挙げられる。ここでは略正弦波の前提で説明する。
【００８６】
本実施形態では、直接転写ベルトまたは中間転写ベルト用の無端状の転写ベルト１５と、この無端状の転写ベルト１５の厚みを検出するための厚み検出手段とを備えており、厚み検出手段の検出結果に基づいてリアルタイムに走査線補正機構１００（差動歯車機構９）を駆動させて、走査線位置を補正している。
【００８７】
通常の色ずれ補正の制御は、検出されるベルトの厚みに基づく速度変動または位置に対し、その補正値をベルトの駆動モータに帰還して運転制御を行う。しかし本実施形態では、走査線補正機構１００（差動歯車機構９）に帰還して制御を行う。
【００８８】
本実施形態において、転写ベルト１５の厚さ偏差を知る手段としては、画像形成装置への搭載前に事前にオフラインでベルトの厚さ計測を行い、偏差のプロファイルをメモリに記憶させておく方法と、実機搭載の状態において運転をしながら偏差を計測する方法とが考えられる。
【００８９】
後者の具体的方法としては、（１）ベルト表面に直接的な厚さ計測器を設定して知る方法、（２）ベルト表面に従動して転動するローラの回転速度から予測する方法、（３）ベルトの移動に伴ってベルトループの内面で回転する従動ローラの回転速度変動から予測する方法等が考えられる。
【００９０】
本実施形態では、以下の説明において、上記中（１）の方法によってベルト一周分の厚さ偏差を知った上で、中間転写媒体の厚みの変動（ここでは中間転写媒体で解説する）の周期に対応して、走査線位置補正手段および／または走査線傾き補正手段により樹脂製結像素子の姿勢制御を行う。
【００９１】
中間転写ベルト１５Ａには、基準位置を知るＨＰマーク１１０１を１点形成しており、この基準位置は透過型あるいは反射型フォトセンサであるＨＰセンサ１１０２で認識する。この位置を基準として、触針式あるいはレーザ光によるベルト厚さ検出センサ１１０３からのデータを、一定周期のサンプリングによりデジタルデータとしてＣＰＵ１１０４を介して取り込む。ベルト厚さ検出センサ１１０３は、作像順に配列された第１の感光体の手前に設置する。この第１の感光体の手前とは、書き込み〜転写距離以上離れた位置で、直進部分である。この位置で中間転写ベルト１５Ａをｎ回転させて、データを取り込み平均値化して、１周の厚さ偏差のプロファイルを確定する。そしてこのデータをＲＡＭなどのメモリ１１０５に保管する。
【００９２】
このようなホームポジションを基準とするベルト一周の厚さ偏差データに基づき、各感光体１１Ａ〜１４Ａへのビーム走査位置を、ドライバ１１０６を介して走査線補正機構１００にて微少に可変して記録制御する。プリントの生産性を上げるためには、ＨＰマーク１１０１を検出するＨＰセンサ１１０２を複数個設けて、何番目のＨＰセンサ１１０２が最速で検出したかによって、それと対応する位置から偏差データによるビーム走査位置補正を行うことが有効である。なお、本実施形態では、ＨＰセンサ１１０２を２個用いた場合を示したが、ＨＰセンサ１１０２の配置個数は限定されない。
【００９３】
以上、本実施形態の光走査装置および画像形成装置によれば、走査線曲がり補正と、傾き補正、位置補正を独立して行うことができるので、走査線傾き補正と走査線位置補正とを同一のアクチュエータでフィードバック制御を効率的に行うことが可能となる。また、光学素子を副走査方向２面から挟持して保持することができ、さらに光学素子の姿勢を安定した状態で保持できるので、装置内の環境温度変化に起因する走査線曲がりや走査線傾きの変化を防止することができる。
【００９４】
また、本実施形態によれば、ステッピングモータの１パルスあたりの調整分解能を、従来技術と比較して一桁以上向上させることができるので、さらなる高精度化が達成できる。また、走査線の傾き補正と走査位置補正を同一の機構を用いて同時に行うことができる。また、板ばねの作用点の位置に対してアクチュエータの作用点の位置を適切に配置することで、外乱に強い安定した保持が可能となる。
【００９５】
また、本実施形態によれば、中間転写体の厚み変動に起因する色ずれに対しても同じアクチュエータを用いて効率的に補正が可能となる。また、電子写真プロセスを用いたタンデム式多色画像形成装置の光走査装置として使用する場合には、各感光体での走査線曲がり、走査線傾きおよび走査線位置を補正し安定して保持することができるので、単色および多色の出力画像の高密度化高速化、色ずれの少ない高画質化を図ることができる。そのため色ずれ制御に要するダウンタイムが大幅に低減する。さらに、消費電力の低減、振動騒音の低減、熱発生の低減につながり、環境負荷低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本実施形態に係る光走査装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２】本実施形態の光走査装置の走査線曲がり補正機構、走査線傾き補正機構および形状保持手段を示す斜視図である。
【図３】本実施形態の光走査装置の走査線曲がり補正機構、走査線傾き補正機構および形状保持手段を示す断面図である。
【図４】本実施形態の光走査装置の走査線曲がり補正機構を示す断面図である。
【図５】本実施形態の光走査装置の走査線傾き補正機構を示す断面図である。
【図６】ナット作用点と板ばね作用点とを模式的に示す図である。
【図７】本実施形態の光走査装置の押圧手段の他の一例を示す図である。
【図８】本実施形態の走査線補正機構と画像形成装置との一例を示す図である。
【図９】本実施形態の走査線補正機構と画像形成装置との他の一例を示す図である。
【図１０】本実施形態の画像形成装置を示す図である。
【符号の説明】
【００９７】
１    走査レンズ
２    エンボス
３    下板金
４    上板金
５    間隔保持部材
６    光学ハウジング
７    板ばね
７１    押圧板ばね
８    曲がり補正機構
８１    ブラケット
８２    テーパピン
８３    コロ
９    差動歯車機構
９１    ステッピングモータ
９２    ねじ部
９３    ナット部
９４    初段歯車
９５    二段歯車
１００    走査線補正機構
１００１    Ｐセンサ
１００２    ＣＰＵ
１００３    ドライバ
【図１】
2007241086.tif 000003
【図２】
2007241086.tif 000004
【図３】
2007241086.tif 000005
【図４】
2007241086.tif 000006
【図５】
2007241086.tif 000007
【図６】
2007241086.tif 000008
【図７】
2007241086.tif 000009
【図８】
2007241086.tif 000010
【図９】
2007241086.tif 000011
【図１０】
2007241086.tif 000012