JP3759482B2 - Optical scanning apparatus and image forming apparatus - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光走査装置およびこれを用いる画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光源側からの光束を、回転多面鏡等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関連し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行程として、光走査により画像の書込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、光走査装置での主走査方向や副走査方向の走査特性に依存する。
【０００４】
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、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】
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、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が、実際には、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的である。
【０００８】
走査線の傾きは、走査線が副走査方向に対して正しく直交しない現象であり、走査線曲がりの一種である。従って、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、走査線曲がりや等速性の不完全さ（理想の等速走査からのずれ）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」は生じないが、それでも、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・シアン・イエローの３色、あるいはこれに黒を加えた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。
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、各色成分画像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曲がり具合や傾きが異なると、各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」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る。
【００１１】
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。
【００１２】
従来、上述した色ずれなどの不具合の発生を防止するために、長尺レンズの光軸を副走査方向においてはさむ一方側の支持部を、長尺レンズの光軸方向移動が可能な調整ネジを用いた調整部とし、調整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の補正を行う構成が提案されている（例えば、特許文献１）。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００２−１３１６７４号公報（請求項１，図３）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献１に示されている構成では、次の不具合がある。
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。その理由は次の通りである。
【００１５】
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。
【００１６】
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て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う場合に、画像形成装置の連続運転により機内温度が上昇し、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の全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、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持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になる。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する。このような現象は、上記特許文献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は採られていない。さらに特許文献１に示された構成では、光軸方向でのレンズ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。
【００１８】
本発明の目的は、上記従来の光走査装置における問題に鑑み、走査結像光学系に含まれる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／または等速性の補正を正確に行える構成を備えた光走査装置および画像形成装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、１以上の光源からの光束を光偏向手段により偏向させ、偏向された光束を１以上の走査結像光学系により、光源に応じて被走査面上に光スポットを形成して光走査を行う光走査装置において、前記走査結像光学系の副走査方向の高さと同等若しくは薄く設定された間隔保持手段であって、前記走査結像光学系に用いられる樹脂製結像素子の副走査方向の高さ方向両面を主走査方向全面にわたって狭持する平板およびこれら平板同士を前記主走査方向両端部において締結して間隔を保持することにより前記樹脂製結像素子に生じる反りを防止した状態に維持させる間隔保持手段と、前記樹脂製結像素子の主走査方向の略中心であって、前記平板に接触する基準ピンを支点として前記樹脂製結像素子を光軸方向または主走査方向を回転軸として回転させることにより、前記平板および間隔保持手段を用いて狭持されて反りの発生を防止された状態を維持する前記樹脂製結像素子を対象して、経時的な変動による該樹脂製結像素子以外の部材の変位が原因する走査線の曲がりまたは傾きを補正する手段とを備えたことを特徴としている。
【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、走査線の曲がりまたは傾きを補正する手段として、前記光偏向手段と前記走査結像光学系の間に配置されている被走査面上の光スポット位置を調整可能な液晶偏向手段をさらに備えることを特徴としている。
【００２１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の光走査装置を画像形成装置に用いることを特徴としている。
【００２２】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の画像形成装置において、被走査面として複数の感光体を備えたことを特徴としている。
【００３３】
請求項１５記載の発明は、請求項１４記載の画像形成装置において、被走査面として複数の感光体を備えたことを特徴としている。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施例により本発明の実施の形態を説明する。
本発明の実施形態に係る光走査装置の構成を説明する前に、光走査装置が適用される画像形成装置について説明する。
図１７は、本発明の実施形態に係る光走査装置が適用される画像形成装置が示されており、同図に示す画像形成装置は、フルカラー画像を形成可能な複写機あるいはプリンタが用いられる。画像形成装置には、この他に、受信した画像信号に基づき上述した複写機および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がある。なお、画像形成装置には、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も勿論含まれる。
【００３５】
図１７に示す画像形成装置１は、色分解（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）された色に対応する画像を形成可能な複数の感光体ドラム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。
【００３６】
いま、一つの感光体ドラム１Ａを代表して画像形成処理に係る構成を説明すると次の通りである。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に関して付した符号を各感光体ドラムの部品番号に付けて示す。
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（図１７では、ローラを用いた構成が示されている）、図１以降の図において詳細を説明するが、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。
【００３７】
図１に示す画像形成装置１では、これら画像形成処理を実行する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、上述した光走査装置２０に対する書き込み情報が得られるようになっている。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。
本実施例では、現像装置の配列が、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で配列されている。
【００３８】
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。
【００３９】
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９Ａ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。
【００４０】
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。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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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て排出される。
【００４４】
図１は、上述した複数の感光体を対象とした光走査装置２０の基本構成を示す図である。
図１において、２つの半導体レーザ２１Ａ、２１Ｂを用いる光源装置２１を出射した２本の光ビーム２１Ａ’、２１Ｂ’は、シリンドリカルレンズ２２の作用により偏向器であるポリゴンミラー２３の偏向反射面上に（副走査方向に結像し、主走査方向に長い）線像として結像したのち、ｆθレンズを用いた第２結像系２４により、被走査面（感光体ドラム：便宜上、符号１Ａで示す）上を光スポットとして走査する構成とされている。なお、図１において、光源装置２１としては、半導体レーザとカップリングレンズにより構成されているが、このような構成に限定するわけではない。
【００４５】
光走査装置２０を画像出力装置の光書込装置として利用する場合、光ビームは出力画像データに対応して変調されるが、その変調開始タイミングのための電気信号（同期信号）は、同期検知板２５に光ビームが入射することにより得る。
【００４６】
２本の光ビーム２１Ａ’と２１Ｂ’は、図２に示すように、ポリゴンミラー２３の偏向反射面近傍にて角度θで交差する構成（主走査断面）となっている。これにより２ビーム間の光学特性（像面湾曲、倍率誤差等）の偏差発生を抑制することが可能となる。
【００４７】
感光体ドラム（便宜上、符号１Ａを対象とする）が相当する被走査面上での２つのスポット光ＢＳ１，ＢＳ２は、図３に示すように、その走査密度に応じ、副走査方向に所定の間隔（ビームピッチ：ＰＺ）を維持することが要求される。このビームピッチを所定にするには、図４に示すように、２本の光ビーム２１Ａ’と２１Ｂ’とのなす角度φを設定すればよい。
【００４８】
図１に示す走査装置には、偏向器であるポリゴンミラー２３と第２結像系２４との間に、液晶偏向素子２６が配置されている。液晶偏向素子２６により、主走査領域に対応した有効エリアを備え主走査方向、あるいは副走査方向に分割して配置し、あるいは光軸方向に主走査、副走査に重ね合わせて配置することにより光ビームを偏向することで被走査面上の光スポットの位置を調整することができる。光ビームの偏向は液晶偏向素子２６を図示しない制御手段からの電気信号にて駆動／制御（変調）することで行う。この場合の制御方式としては、フィードバックあるいはオープンループのいずれにおいても可能である。
【００４９】
走査線は光学素子単体の精度、主に母線の曲がりや、光学ハウジングに組付持の配置誤差の積み上げにより、曲がり、傾きが発生する。このため、本実施形態では、被走査面１Ａにおける走査線曲がり、傾きを検知する手段（図示されず）が光走査装置に設けられ、あるいは転写ベルト上に形成したカラーパッチの色ずれを検知してその検知結果に基づき液晶偏向素子２６を電気信号により駆動／制御（変調）することで、走査線曲がり傾きを補正するようになっている。
【００５０】
ここで、走査線の曲がり傾き量（大きさ）について説明すると、光走査装置自体で発生する量と例えば感光体ドラム軸の倒れに起因する傾き等の光走査装置以外の要因で発生する曲がり傾きの積み上げが画像の曲がり傾きとなって発生するもので、最大数百ミクロンの傾きが発生することがある。本実施形態では光走査装置２０で発生する以外の要因に対しても光走査装置２０で補正することを狙いとしている。
後述する補正・矯正手段により数百ミクロンレベルの曲がり傾きを数十ミクロン以下まで補正し、液晶偏向素子２６により数十ミクロン以下の補正を可能として、温湿度変動を含めた変動補正して更なる精度向上を図るものである。液晶偏向素子２６で数百ミクロンの補正をするには偏向角を大ききしなければならず、偏向角を大きくすると液晶偏向素子の応答速度が落ちるという副作用があるため精度の高い制御が困難となる。
【００５１】
なお、走査位置検出手段は、図５に示す構成が用いられる。
図５における（Ａ）、（Ｂ）は、走査線検出手段を光走査装置内部あるいは近傍に配置した場合を示しており、（Ａ）では液晶偏向素子２６を傾けて光ビームの反射光をエリアセンサ（便宜上、符号ＡＳで示す）で走査位置ずれを検出するようになっており、（Ｂ）では、ハーフミラー（便宜上、符号ＨＭで示す）を別に設けて検出するようになっている。
【００５２】
図５（Ｃ）、（Ｄ）に示す構成は、感光体１Ａ上のトナー像Ｔ、転写ベルト５（図１７参照）上のトナー像Ｔの色ずれ（色画像同士の転写位置ずれ）を光源Ｐからの照射光の反射状態をエリアセンサＡＳにより検出する方式であり、最終画像に近い工程で検出するため精度が高くなる可能性がある。
【００５３】
以上のような構成を備えた光走査装置２０には、走査線の曲がりおよびまたは傾きの補正・矯正手段が設けられている。以下、この構成について説明する。 図６は、第２結像系２４に用いられる樹脂製の長尺レンズに一体型とした走査線の曲がり傾き補正・矯正手段１００を示す図である。
本実施形態での走査線の曲がりは、長尺レンズ１０１の光軸と直交する方向での傾き（図６中、符合βで示す）を補正して矯正することにより解消し、走査線の傾きは、長尺レンズ１０１の光軸を中心とした傾き（図６中、符合γで示す）を補正して矯正するようになっている。このための構成を以下に説明する。
【００５４】
図６において走査線の曲がり傾き補正・矯正手段１００は、長尺レンズ１０１の形状保持手段１０２および姿勢制御手段１０３とを備えている。
形状保持手段１０２は、長尺レンズ１０１が温度変化による反りなどの変形を来す際にその形状を矯正する手段として機能するようになっており、このためノ構成として、長尺レンズ１０１が載置されて位置決め可能な下側板金部材１０２Ａと長尺レンズ１０１の上面を押さえることができる上側板金部材１０２Ｂと長尺レンズ１０１の長手方向両端に配置されて上下各側の板金部材１０２Ａ、１０２Ｂが取り付けられる間隔保持部材１０２Ｃとを備えている。
【００５５】
下側板金部材１０２Ａおよび上側板金部材１０２Ｂは、長手方向両端がそれぞれ間隔保持部材１０２Ｃに締結されて固定されることにより対向間隔が規定されており、この間隔は、長尺レンズ１０１の副走査方向の高さ（厚み）と同等若しくはある程度低く（薄く）されている。これにより、長尺レンズ１０１は、下側および上側板金部材１０２Ａおよび１０２Ｂにより副走査方向両端を挟み込まれることになり、反りが発生した場合の変形を抑えられて母線曲がりを矯正されて保持されるようになっている。
【００５６】
下側板金部材１０２Ａには、長尺レンズ１０１の位置決め用突起部１０２Ａ１が長手方向中央部の表面に形成されており、載置された長尺レンズ１０１側に形成されている係合部１０１Ａを挟み込むことで長尺レンズ１０１を長手方向（主走査方向）で位置決めするようになっている。
【００５７】
下側板金部材１０２Ａにおける長手方向中央部の前端縁、つまり、光軸方向一方側で走査光の出射側の縁部には突出片１０２Ａ２が形成されており、突出片１０２Ａ２には上述したβ方向でのチルト調整用としての調整ネジ１０４が図示しない光学ハウジングの不動部に締結されている。
突出片１０２Ａ２の下面と光学ハウジングの不動部との間には、調整ネジ１０４に挿嵌された圧縮バネ１０５が配置されており、下側板金部材１０２Ａにおける突出片１０２Ａ１を下方から押し上げている。
【００５８】
下側板金部材１０２Ａは、調整ネジ１０４の締結状態を調整することにより前端縁を符合βで示す方向に傾けることができ、これにより、長尺レンズ１０１の光軸と直交する方向での傾きを調整して走査線の曲がりが矯正できるようになっている。このため、突出片１０２Ａ２は、走査線の曲がりの補正部として機能するようになっている。
【００５９】
上側板金部材１０２Ｂには、図８に示すように、光学ハウジングの一部に設けられている支持台部１０６との間に掛け渡されたＵ字状の板バネ１０７の一端が締結されて取り付けられている。
板バネ１０７は、上側板金部材１０２Ｂを支持しており、下側板金部材１０２Ａ、上側板金部材１０２Ｂおよび間隔保持部材１０２Ｃからなる形状保持手段１０２を基準ピン１０８のＲ球先端部を支点として揺動可能に副走査方向に押圧支持している。つまり、２個の板バネ１０７は、下側板金部剤１０２Ａに有する突出片１０２Ａ２の圧縮バネ１０５よりも弾性力が強い関係とされており、これにより、形状保持手段１０２が基準ピン１０８の先端に接触した状態でβチルトができるようになっている。
【００６０】
形状保持手段１０２は、図７および８に示すように、光学ハウジングの支持台部１０６側に設けられている基準ピン１０８に長手方向中央部が載置されて長手方向、換言すれば、長尺レンズ１０１の光軸を中心としてβ方向に加えてγ方向に傾くことができるようになっており、傾斜方向のうちで、γ方向、つまり光軸を中心とした傾きを姿勢制御手段１０３により調整されると走査線の曲がりおよびまたは傾きを補正して矯正できるようになっている。
【００６１】
姿勢制御手段１０３は、光学ハウジングの支持台部１０６に設けられている基準ピン１０８を中心とした形状保持手段１０２の長手方向一方側に配置されているステッピングモータを用いた駆動源１０９を備えている。
【００６２】
本実施形態では、基準ピン１０８の位置が、長尺レンズ１０１の主走査方向および副走査方向での中心位置とほぼ同軸上に位置決めされ、上述した形状保持手段１０２における突出片１０２Ａ２，つまり、走査線曲がりを調整する部材の位置は光軸の延長線上、そして、姿勢制御手段１０３における駆動源１０９、つまり、走査線の傾きを調整する部材の位置は光軸と直交方向で長尺レンズ１０１の中心線延長上に配置されている。
【００６３】
駆動源１０９の出力軸は、図９に示すように、リードスクリュー１０９Ａが形成されており、このリードスクリュー１０９Ａにはナット１１０が装着されている。
ナット１１０には、支持台部１０６に設置されている駆動源支持ブラケット１１１に揺動支点軸を支持されている調整レバー１１２が取り付けられている。これにより、図９において矢印で示すように、ナット１１０がリードスクリュー１０９Ａの回転方向に応じてリードスクリュー１０９Ａの軸方向に移動する方向に応じて調整レバー１１２が揺動する。
【００６４】
調整レバー１１２の揺動端は、形状保持手段１０２側の間隔保持部材１０２Ｃに設けられている支持ピン１０２Ｃ１に上方から圧接して連動させることができる。これにより、調整レバー１１２の揺動状態に応じて形状保持手段１０２が光軸を中心として傾く（図６中、符合γで示す方向の傾き）ことができ、走査線の傾きを補正して矯正することができる。
【００６５】
図１０乃至図１３は、形状保持手段１０２に対する長尺レンズ１０１の設置構造を示す図であり、長尺レンズ１０１は、長手方向両端が、図１１に示すように、間隔保持部材１０２Ｃに形成されている光軸方向突き当て部としての段部１０２Ｃ２に装填され、その段部１０２Ｃ２に対して押圧バネ１１３により密着されて光軸方向で定置されている。
【００６６】
長尺レンズ１０１を挟み込む下側板金部材１０２Ａおよび上側板金部材１０２Ｂは、間隔保持部材１０２Ｃに対して締結されることにより一体化され、さらに間隔保持部材１０２Ｃに嵌合する支持ピン１０２Ｃ１の一つを押圧可能な姿勢制御手段１０３の調整レバー１１２は連動関係にあることから一体的とされ、姿勢制御手段１０３を構成する駆動源１０９によって長尺レンズ１０１の光軸方向での傾き（γ方向）が調整されることにより走査線の曲がりが補正されて矯正される。
【００６７】
長尺レンズ１０１を副走査方向両側において挟み込む構成の下側板金部材１０２Ａおよび上側板金部材１０２Ｂは、間隔保持部材１０２Ｃに対して図１３に示す構成により取り付けられている。つまり、下側板金部材１０２Ａと上側板金部材１０２Ｂとは、間隔保持部材１０２Ｃに対して別々のネジ１１４，１１４’を用いて固定されるようになっている。しかも、間隔保持部材１０２Ｃは、長尺レンズ１０１の線膨張係数と略同一な関係が設定され、さらに、ネジ１１４，１１４’との線膨張係数の差の影響が排除されるようになっている。これにより、環境温度が変化した場合でも一定の圧縮応力を維持して長尺レンズ１０１での光学特性変化の影響を最少にしている。つまり、金属製ネジを間隔調整部材１０２Ｃに貫通させて下側および上側板金部材１０２Ａ、１０２Ｂを共締めした場合には、ネジの線膨張係数が支配的となり、環境温度が変化した場合にはネジの膨張の影響が直接板金部材１０２Ａ、１０２Ｂと長尺レンズ１０１との間の挟み込み力に影響し、一定した圧縮応力を板金部材長尺レンズ１０１との間に維持することができなくなり、長尺レンズ１０１での光学特性が変化してしまうことになるのを抑制することができる。
【００６８】
本実施形態において、上述した構成、特に、温度変化に対する長尺レンズ１０１の形状変化に対応して走査線曲がりおよびまたは傾きの補正・矯正手段を用いた場合を発明者が実験した結果、図１４および図１５に示す結果が得られた。 図１４は恒温漕内の基準板に樹脂製長尺レンズ（図１１中、符合１０１で示す部材）の単体を載せて温度を２５℃→４５℃に変化させた時の形状変化を時系列に３点測定した結果で、温風が樹脂製長尺レンズ表面に当たることで基準板に接触している底面側と上面側で温度差が発生し、温度上昇の場合は上に凸の反りが発生する。ある程度時間が経過するとレンズ内部の温度が均一になって形状が元に戻ることを現している。本体実装中にポリゴンスキャナの発熱、定着の熱により温度差が生じれば曲がり傾きが発生し、タンデム式では色ずれの要因となる。図１５は、上述した走査線曲がりおよびまたは傾きの補正・矯正手段を設けた場合の結果であり、補正・矯正手段を設けた樹脂製長尺レンズの形状変化を測定した結果であるが、形状変化抑制効果が十分あることが分かる。
【００６９】
上述した構成の走査線曲がりおよびまたは傾き補正・矯正手段は、図１に示したタンデム光学系からなる光走査装置２０に適用されるが、そのための構成は図１６に示されている。
図１６において、タンデム光学系からなる光走査装置２０は、各色毎の画像を形成可能な複数の感光体ドラム（便宜上、図１に示した符合１Ａ、１Ｂを用いる）に対して、図１に示した基本構成が適用され、その構成のなかで一体型曲がりおよびまたは傾き補正・矯正手段１００が長尺レンズ（便宜上、符号１０１，１０１’で示す）に適用され、さらに、偏向器であるポリゴンミラー（便宜上、符号ＰＭ、ＰＭ’で示す）と走査レンズである第１のｆθレンズＬ２．Ｌ３との間に液晶偏向素子２６，２６’がそれぞれ配置されて構成されている。なお、図１６中、符合２７，２７’は光源をなす第１走査用および第２走査用の半導体レーザを、符合２８，２８’は第１走査用の折り返しミラーを、符号２９，２９’は第２走査用の折り返しミラーをそれぞれ示しており、感光体ドラム１Ａ、２Ａに対する液晶偏向素子２６，２６’以降の光路に配置されている光学部材が、図１において符号２４で示した第２結像系として各感光体ドラムを対象として構成している。
【００７０】
このような構成のタンデム光学系からなる光走査装置を用いることにより、長尺レンズ１０１，１０１’での環境温度の変化による形状変化を抑制できると共に、形状変化による走査線の曲がりおよびまたは傾きを補正でき、さらには、液晶偏向素子２６，２６’を用いることで、走査線の曲がりおよびまたは傾き補正・矯正手段１００，１００’により傾きや曲がりの量を低減されて変更しやすい状態での光スポット位置の適正化が行えることになる。
【００７１】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、樹脂製結像素子に発生する反りなどの形状変化が一切ない状態とされる。つまり、樹脂製結像素子は副走査方向の高さ都道等若しくは薄く設定された間隔保持手段により対向間隔を設定された平板により副走査方向全面にわたって副走査方向高さの両面を挟持されているので、反りが生じる場合でもその反り自体が平板により防止される。これにより、樹脂製結像素子の反りなどの形状変化が原因する色ずれなどの発生を未然に防止することがかのとなる。
【００７２】
請求項２記載の発明によれば、走査線の曲がり、傾きを補正する手段として、樹脂製結像素子の姿勢を矯正する手段と光スポット位置を調整する偏向手段とを備えているので、樹脂製結像素子自体での反りがない状態、換言すれば、形状変化がないのと同じ状態を前提として姿勢矯正することができ、走査線の曲がり、傾き補正の精度を高めることができる、しかも、このような走査線の曲がり、傾き補正を行えることにより、光スポット位置の調整の際の負担も軽減することができ、環境変動による走査線の曲がり、傾きの補正精度をより一層高めることが可能となる。
【００７３】
請求項３および４記載の発明によれば、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各感光体での走査線曲がりおよびまたは傾きを補正矯正することができるので、単色及び多色の出力画像の高密度化、マルチビームによる高速化、色ずれの少ない高画質化を図ることができる。更に消費電力の低減、振動騒音低減、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】
【図１】本発明の実施の形態に係る光走査装置の基本構成を説明するための模式図である。
【図２】図１に示した光走査装置の作用の一つを説明するための模式図である。
【図３】図１に示した光走査装置の別の作用を説明するための模式図である。
【図４】図１に示した光走査装置の作用の他の一つを説明するための模式図である。
【図５】図１に示した光走査装置に用いられる位置ずれおよび色ずれ検知のための構成の例を説明するための図である。
【図６】図１に示した光走査装置に用いられる走査線曲がりおよびまたは傾き補正・矯正手段の構成を示す斜視図である。
【図７】図７に示した走査線曲がりおよびまたは傾き補正・矯正手段の平面図である。
【図８】図７中、符号（８）で示す方向で部分的に断面とした矢視図である。
【図９】図７中、符号（９）で示す方向で部分的に断面とした矢視図である。
【図１０】長尺レンズの設置構造を示す斜視図である。
【図１１】図１０に示した設置構造の平面図である。
【図１２】図１１中、符号（１２）で示す方向の矢視図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）中、符号（Ｂ）で示す方向の矢視図である。
【図１３】図６中、符号（１３）で示す方向の矢視図である。
【図１４】長尺レンズの温度変化による光スポットの位置ずれ状態を示す線図である。
【図１５】図１４に示した位置ずれを補正して矯正した場合の結果を示す線図である。
【図１６】複数の被走査面を対象として本実施形態の光走査装置における走査線曲がりおよびまたは傾き補正・矯正手段を提供した光学系の構成を説明するための斜視図である。
【図１７】本発明の実施形態で説明した光走査装置が適用される画像形成装置の構成を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１ 画像形成装置
１Ａ〜４Ａ 感光体ドラム
２０ 光走査装置
２１ 光源装置
２４ 第２結像系
２６ 液晶偏向素子
１００ 走査線曲がりおよびまたは傾き補正・矯正手段
１０１ 長尺レンズ
１０２ 形状保持手段
１０２Ａ 下側板金部材
１０２Ａ２ 走査線曲がりの補正部としての突出片
１０２Ｂ 上側板金部材
１０２Ｃ 間隔保持部材
１０２Ｃ１ 支持ピン
１０２Ｃ２ 段部
１０３ 姿勢制御手段
１０７ 板バネ
１０８ 基準ピン
１０９ 駆動源
１０９Ａ リードスクリュー
１１０ ナット
１１２ 調整レバー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical scanning device and an image forming apparatus using the same.
[0002]
[Prior art]
The light beam from the light source side is deflected by light deflecting means such as a rotating polygon mirror, and the deflected light beam is condensed toward the scanned surface by using a scanning imaging optical system such as an fθ lens. 2. Description of the Related Art An optical scanning apparatus that forms a light spot on a surface and scans a surface to be scanned with the light spot is widely known in connection with image forming apparatuses such as an optical printer, an optical plotter, and a digital copying machine.
[0003]
In an image forming apparatus using an optical scanning device, an image writing process for writing an image by optical scanning is adopted as one step in the image forming process. It is affected by the quality of optical scanning. The quality of optical scanning depends on the scanning characteristics of the optical scanning device in the main scanning direction and the sub-scanning direction.
[0004]
One of the scanning characteristics in the main scanning direction is the constant speed of optical scanning.
For example, when a rotating polygon mirror is used as the light deflecting means, the light beam is deflected at a constant angular velocity, so that a scanning imaging optical system having an fθ characteristic is used in order to realize a constant speed of optical scanning. ing.
[0005]
However, it is not easy to realize perfect fθ characteristics due to the relationship with other performance required for the scanning imaging optical system. For this reason, in the actual optical scanning, the optical scanning is not performed at a completely constant speed, and the constant speed as the scanning characteristic is accompanied by a deviation from the ideal constant speed scanning.
[0006]
The scanning characteristics in the sub-scanning direction include scanning line bending and scanning line inclination.
The scanning line is the trajectory of the light spot on the surface to be scanned and is ideally a straight line, and the optical scanning device is designed so that the scanning line is a straight line. In general, the scanning line is bent due to the assembly error or the like.
[0007]
In addition, if an imaging mirror is used as the scanning imaging optical system and an angle is set in the sub-scanning direction of the deflected beam between the direction of incidence of the deflected beam and the direction of reflection on the imaging mirror, the principle Therefore, even when the scanning line is bent and the scanning imaging optical system is configured as a lens system, the scanning line is scanned in the multi-beam scanning method in which the scanning surface is optically scanned with a plurality of light spots separated in the sub-scanning direction. Bending is inevitable.
[0008]
The inclination of the scanning line is a phenomenon in which the scanning line is not correctly orthogonal to the sub-scanning direction, and is a kind of bending of the scanning line. Therefore, in the following description, unless otherwise specified, the inclination of the scanning line is included in the expression of scanning line bending.
[0009]
If the constant speed of optical scanning is not perfect, distortion in the main scanning direction occurs in the formed image, and scanning line bending causes distortion in the sub-scanning direction in the formed image.
If the image is so-called monochrome and is formed by writing with a single optical scanning device, scanning line bending and constant velocity imperfections (deviation from ideal constant velocity scanning) can be suppressed to some extent. Although the “formed distortion” is not generated in the formed image, the distortion of such an image is never small.
[0010]
Separately from a monochrome image, three colors of magenta, cyan, and yellow, or four colors with black added thereto, are formed as color component images, and these color component images are superimposed to form a color image synthetically. Forming is conventionally performed by a color copying machine or the like.
As one method for forming such a color image, an image for each color component is formed on a photoconductor that can form an image for each color component by using an optical scanning device provided for each color component image. There is a so-called tandem type image forming method. In the case of such an image forming method, if the scanning line bending degree or inclination differs between the optical scanning devices, even if the scanning line bending for each optical scanning device is corrected, An abnormal image called “deviation” appears, degrading the image quality of the color image.
[0011]
Further, as a way of causing the color misregistration phenomenon, there is a phenomenon that the color tone in the color image does not become a desired one.
[0012]
Conventionally, in order to prevent the occurrence of the above-mentioned problems such as color misregistration, the support portion on one side that sandwiches the optical axis of the long lens in the sub-scanning direction is provided with an adjustment screw that can move the long lens in the optical axis direction. There has been proposed a configuration in which the adjustment of the scanning line is corrected by rotating and adjusting the long lens within a cross section orthogonal to the deflection scanning direction by adjusting the adjustment distance (for example, Patent Document 1). .
[0013]
[Patent Document 1]
JP 2002-131684 A (Claim 1, FIG. 3)
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, the configuration disclosed in Patent Document 1 has the following problems.
In some cases, it is still impossible to correct scanning line bending with respect to environmental fluctuations that affect the lens material used in the imaging optical system. The reason is as follows.
[0015]
In recent years, in order to improve scanning characteristics, it has become common to adopt special surfaces typified by aspherical surfaces in the imaging optical system of optical scanning devices, and such special surfaces can be easily formed. An imaging optical system made of a resin material that can be manufactured at a low cost is often used.
[0016]
An imaging optical system made of a resin material is susceptible to changes in optical characteristics under the influence of changes in temperature and humidity, and such changes in optical characteristics also change the degree of scanning line bending and the constant velocity. For this reason, for example, when several tens of color images are continuously formed, the internal temperature rises due to the continuous operation of the image forming apparatus, and the optical characteristics of the imaging optical system change. The curve and constant velocity of the scanning lines written by the device gradually change, and due to the phenomenon of color misregistration, the color image obtained in the initial stage may be completely different from the color image obtained in the final stage. is there.
[0017]
A scanning imaging lens such as an fθ lens, which is a typical scanning optical system, is generally formed as a strip-shaped lens that is long in the main scanning direction by cutting a lens unnecessary portion (portion where no deflected light beam is incident) in the sub-scanning direction. When 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 10 centimeters to 20 centimeters or more. A scale lens is required. Such a long lens is generally formed by resin molding using a resin material. However, if the temperature distribution in the lens becomes non-uniform due to a change in the external temperature, the lens is warped and the lens becomes a bow shape in the sub-scanning direction. become. Such warpage of the long lens causes the scanning line bending described above, but when the warping is significant, the scanning line bending occurs extremely. Such a phenomenon occurs even when the initial adjustment is performed using the configuration shown in Patent Document 1. In addition, in the configuration of Patent Document 1, no countermeasure is taken against the inclination of the scanning line that causes problems such as color misregistration other than the scanning line bending. Furthermore, the configuration disclosed in Patent Document 1 has a problem that it is difficult to ensure positioning accuracy because the positioning of the lens in the optical axis direction changes depending on the fastening condition of the screw.
[0018]
An object of the present invention is to effectively suppress deformation caused by a temperature change of a resin imaging element included in a scanning imaging optical system in view of the problems in the above-described conventional optical scanning device, and also to scan line bending and / or Another object of the present invention is to provide an optical scanning apparatus and an image forming apparatus having a configuration capable of accurately correcting isokineticity.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, the light beam from one or more light sources is deflected by the light deflecting means, and the deflected light beam is formed on the surface to be scanned in accordance with the light source by one or more scanning imaging optical systems. In the optical scanning device that is formed and performs optical scanning, the interval holding means is set to be equal to or thinner than the height in the sub-scanning direction of the scanning imaging optical system, and is made of resin resin used in the scanning imaging optical system. A flat plate that sandwiches both sides in the height direction of the image element in the sub-scanning direction over the entire surface in the main scanning direction, and these flat plates are fastened at both ends in the main scanning direction to maintain a distance therebetween, and is generated in the resin imaging element An interval holding means for maintaining the warpage in a prevented state; By rotating the resin imaging element about the optical axis direction or the main scanning direction as a rotation axis, with the reference pin contacting the flat plate as a fulcrum, which is substantially the center of the resin imaging element in the main scanning direction. , Sandwiched using the flat plate and spacing means The Bending of a scanning line caused by displacement of a member other than the resinous imaging element due to fluctuation over time, targeting the resinous imaging element that maintains a state in which warpage is prevented Or And a means for correcting the inclination.
[0020]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the optical scanning device according to the first aspect, wherein the scanning line is bent. Or As a means to correct the tilt, On a surface to be scanned which is arranged between the light deflection means and the scanning imaging optical system. Adjustable light spot position liquid crystal Deflection hand Further provided with a stage It is characterized by that.
[0021]
A third aspect of the invention is characterized in that the optical scanning device according to the first or second aspect is used in an image forming apparatus.
[0022]
According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the third aspect, a plurality of photoconductors are provided as surfaces to be scanned.
[0033]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the fourteenth aspect, a plurality of photoconductors are provided as scanning surfaces.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to examples shown in the drawings.
Before describing the configuration of an optical scanning device according to an embodiment of the present invention, an image forming apparatus to which the optical scanning device is applied will be described.
FIG. 17 shows an image forming apparatus to which the optical scanning device according to the embodiment of the present invention is applied. The image forming apparatus shown in FIG. 17 uses a copier or a printer capable of forming a full-color image. In addition to this, there is a facsimile apparatus capable of performing the same image forming process as the above-described copying machine and printer based on a received image signal. Note that the image forming apparatus includes not only the above-described color image but also an apparatus that targets a single color image.
[0035]
The image forming apparatus 1 shown in FIG. 17 has a tandem structure in which a plurality of photosensitive drums 1A, 2A, 3A, and 4A that can form an image corresponding to a color-separated color (yellow, cyan, magenta, and black) are juxtaposed. The visible image formed on each photoconductive drum is used so as to be superimposed and transferred onto a transfer sheet S that is a recording medium conveyed by a transfer belt 5 that is movable while facing the photoconductive drum. It has become.
[0036]
Now, the configuration relating to the image forming process will be described on behalf of one photosensitive drum 1A as follows. Since the other photosensitive drums 2A to 4A have the same configuration, for convenience, reference numerals assigned to the photosensitive drum 1A are attached to the part numbers of the photosensitive drums.
Around the photosensitive drum 1A, a charging device 1B using a configuration such as a corotron or a scoroton for executing an image forming process along the rotation direction indicated by an arrow (in FIG. 17, a configuration using a roller is shown). 1) and the subsequent drawings, the optical scanning device 20, the developing device 1D, and the cleaning device 1E using the laser light from the laser light source are respectively arranged.
[0037]
In the image forming apparatus 1 shown in FIG. 1, a document reading unit 6 is disposed above an image forming unit in which these devices for performing image forming processing are disposed, and a document placed on a document placing table 6A. The image information read by the reading device 7 is output to an image processing control unit (not shown), and writing information for the optical scanning device 20 described above can be obtained. The charging device 1B is not limited to a contact type using a roller, but can also use a corona discharge type using a discharge wire.
In this embodiment, the developing devices are arranged in the order in which yellow, cyan, magenta and black toners can be supplied from the right side of the extended portion of the transfer belt 5 in FIG.
[0038]
The reading device 7 forms an image on a light source 7A for scanning a document placed on the document placing table 6A and a reflected light from the document on a CCD 7B provided for each color separation. A plurality of reflecting mirrors 7C and an imaging lens 7D are provided, and image information corresponding to the light intensity for each color separation is output from each CCD 7B to the image processing control unit.
[0039]
The transfer belt 5 is a member made of a dielectric material such as a polyester film wound around a plurality of rollers, and one of the extended portions faces each of the photosensitive drums 1A to 4A, and faces the respective photosensitive drums. Inside the position, transfer devices 8A, 8B, 8C and 8D are arranged. To the transfer belt 5, the recording medium S fed from the inside of the paper feeding cassette 9 </ b> A of the paper feeding device 10 is fed via the registration rollers 9, and the recording medium S is transferred from the transfer device 8 </ b> A to the transfer belt 5. Is electrostatically adsorbed by the corona discharge and conveyed.
[0040]
The separation device 11 of the recording medium S is located at the position where the recording medium S after the image transfer from each of the photosensitive drums 1A to 4A has moved, and the neutralizing device facing the other portion of the stretched portion with a belt interposed therebetween. 12 is arranged. In FIG. 1, reference numeral 13 denotes a cleaning device that removes the toner remaining on the transfer belt 5. The transfer devices 8 </ b> A to 8 </ b> D have a characteristic of electrostatically attracting the images carried on the photosensitive drums 1 </ b> A to 4 </ b> A toward the recording medium S using positive corona discharge.
[0041]
The separation device 11 performs 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. Separation using curvature is made possible and toner dust is prevented from being generated due to peeling discharge during separation. Further, the static eliminator 12 neutralizes the accumulated charge of the transfer belt 5 by performing negative AC corona discharge having a polarity opposite to the charging characteristics of the transfer devices 8A to 8D from both the front and back surfaces of the transfer belt 5. Initialization is to be performed.
[0042]
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 can be formed by toner of a color having a complementary color relationship corresponding to the color separation color supplied from the developing devices 1D to 4D. After the visual image processing, the image is electrostatically transferred to the recording medium S carried by the transfer belt 5 via the transfer devices 8A to 8D.
[0043]
The recording medium S to which the image for each color separation carried on each of the photosensitive drums 1A to 4A is transferred is discharged by the charge removing device 11 and then is separated by using the curvature of the transfer belt 5, and then the fixing device. 14, the toner in the unfixed image is fixed and discharged.
[0044]
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an optical scanning device 20 for a plurality of the above-described photosensitive members.
In FIG. 1, two light beams 21A ′ and 21B ′ emitted from a light source device 21 using two semiconductor lasers 21A and 21B are applied to a deflecting reflection surface of a polygon mirror 23 as a deflector by the action of a cylindrical lens 22. After being imaged as a line image (imaged in the sub-scanning direction and long in the main-scanning direction), the surface to be scanned (photosensitive drum: denoted by reference numeral 1A for convenience) by the second imaging system 24 using the fθ lens. ) The top is scanned as a light spot. In FIG. 1, the light source device 21 is composed of a semiconductor laser and a coupling lens, but is not limited to such a configuration.
[0045]
When the optical scanning device 20 is used as an optical writing device of an image output device, the light beam is modulated corresponding to the output image data, but the electrical signal (synchronization signal) for the modulation start timing is synchronized detection. It is obtained when a light beam is incident on the plate 25.
[0046]
As shown in FIG. 2, the two light beams 21A ′ and 21B ′ have a configuration (main scanning section) that intersects at an angle θ in the vicinity of the deflecting reflection surface of the polygon mirror 23. As a result, it is possible to suppress the occurrence of deviation in optical characteristics (field curvature, magnification error, etc.) between the two beams.
[0047]
As shown in FIG. 3, the two spot lights BS1 and BS2 on the surface to be scanned corresponding to the photosensitive drum (for convenience, reference numeral 1A) are predetermined in the sub-scanning direction according to the scanning density. It is required to maintain the interval (beam pitch: PZ). In order to make this beam pitch predetermined, as shown in FIG. 4, an angle φ formed by the two light beams 21A ′ and 21B ′ may be set.
[0048]
The scanning device shown in FIG. For A liquid crystal deflection element 26 is disposed between the polygon mirror 23 and the second imaging system 24. The liquid crystal deflecting element 26 has an effective area corresponding to the main scanning region, and is divided and arranged in the main scanning direction or the sub-scanning direction, or is arranged so as to overlap the main scanning and sub-scanning in the optical axis direction. The position of the light spot on the surface to be scanned can be adjusted by deflecting the beam. The light beam is deflected by driving / controlling (modulating) the liquid crystal deflecting element 26 with an electric signal from a control means (not shown). In this case, the control method can be either feedback or open loop.
[0049]
The scanning line is bent and tilted due to the accuracy of the optical element alone, mainly due to the bending of the bus line and the accumulation of arrangement errors attached to the optical housing. For this reason, in the present embodiment, means (not shown) for detecting the bend and inclination of the scanning line on the surface to be scanned 1A is provided in the optical scanning device, or the color shift of the color patch formed on the transfer belt is detected. Then, the liquid crystal deflecting element 26 is driven / controlled (modulated) by an electric signal based on the detection result, thereby correcting the bending inclination of the scanning line.
[0050]
Here, a description will be given of the amount (size) of the bending inclination of the scanning line. The amount of inclination generated by the optical scanning apparatus itself and the bending inclination generated due to factors other than the optical scanning apparatus such as the inclination caused by the inclination of the photosensitive drum shaft. Is caused by the bending inclination of the image, and an inclination of up to several hundred microns may occur. In the present embodiment, the optical scanning device 20 aims to correct factors other than those occurring in the optical scanning device 20.
The correction / correction means described later corrects the bending inclination of several hundreds of microns to several tens of microns or less, and the liquid crystal deflecting element 26 enables correction of several tens of microns or less. It is intended to improve accuracy. In order to correct several hundred microns by the liquid crystal deflecting element 26, the deflection angle must be increased. If the deflection angle is increased, there is a side effect that the response speed of the liquid crystal deflecting element is lowered. Become.
[0051]
The scanning position detection means has the configuration shown in FIG.
5A and 5B show the case where the scanning line detecting means is arranged in or near the optical scanning device. In FIG. 5A, the liquid crystal deflecting element 26 is tilted to reflect the reflected light of the light beam into the area. A scanning position shift is detected by a sensor (indicated by the symbol AS for convenience), and a half mirror (indicated by the symbol HM for convenience) is separately provided and detected in (B).
[0052]
5C and 5D uses a color shift (transfer position shift between color images) of the toner image T on the photoreceptor 1A and the toner image T on the transfer belt 5 (see FIG. 17) as a light source. This is a method of detecting the reflection state of the irradiation light from P by the area sensor AS, and may be highly accurate because it is detected in a process close to the final image.
[0053]
The optical scanning device 20 having the above-described configuration is provided with means for correcting / correcting the bending and / or inclination of the scanning line. Hereinafter, this configuration will be described. FIG. 6 is a diagram showing a scanning line bending inclination correcting / correcting means 100 integrated with a long resin lens used in the second imaging system 24.
The bending of the scanning line in this embodiment is eliminated by correcting and correcting the inclination (indicated by the symbol β in FIG. 6) in the direction orthogonal to the optical axis of the long lens 101, and the inclination of the scanning line. Is corrected by correcting the inclination (indicated by reference numeral γ in FIG. 6) around the optical axis of the long lens 101. The configuration for this will be described below.
[0054]
In FIG. 6, the scanning line curve inclination correction / correction unit 100 includes a shape holding unit 102 and an attitude control unit 103 of the long lens 101.
The shape holding means 102 functions as a means for correcting the shape of the long lens 101 when the long lens 101 undergoes deformation such as warping due to a temperature change. For this reason, the long lens 101 is mounted as a configuration. The lower sheet metal member 102A that can be positioned and positioned, the upper sheet metal member 102B that can press the upper surface of the long lens 101, and the sheet metal members 102A and 102B on the upper and lower sides are arranged at both longitudinal ends of the long lens 101. And an interval holding member 102C to be attached.
[0055]
The lower sheet metal member 102 </ b> A and the upper sheet metal member 102 </ b> B are opposed to each other by fastening both ends in the longitudinal direction to the interval holding member 102 </ b> C, and this interval is defined in the sub-scanning direction of the long lens 101. The height (thickness) is equal to or somewhat lower (thin). As a result, the long lens 101 is sandwiched at both ends in the sub-scanning direction by the lower and upper sheet metal members 102A and 102B, and is prevented from being deformed when warping occurs, and the bending of the busbar is corrected and held. It is like that.
[0056]
On the lower sheet metal member 102A, a positioning projection 102A1 of the long lens 101 is formed on the surface of the central portion in the longitudinal direction, and the engaging portion 101A formed on the mounted long lens 101 side is provided. The long lens 101 is positioned in the longitudinal direction (main scanning direction) by being sandwiched.
[0057]
A protruding piece 102A2 is formed at the front end edge of the central portion in the longitudinal direction of the lower sheet metal member 102A, that is, at the edge of the scanning light emission side on one side in the optical axis direction, and the protruding piece 102A2 has the β direction described above. An adjustment screw 104 for adjusting the tilt at is fastened to a non-illustrated non-illustrated portion of the optical housing.
A compression spring 105 inserted into the adjustment screw 104 is arranged between the lower surface of the protruding piece 102A2 and the stationary part of the optical housing, and pushes up the protruding piece 102A1 in the lower sheet metal member 102A from below.
[0058]
The lower sheet metal member 102A can tilt the front end edge in the direction indicated by the symbol β by adjusting the fastening state of the adjustment screw 104, and thereby the inclination in the direction perpendicular to the optical axis of the long lens 101 can be increased. Adjustment is made to correct the bending of the scanning line. For this reason, the protruding piece 102A2 functions as a scanning line bending correction unit.
[0059]
As shown in FIG. 8, one end of a U-shaped plate spring 107 spanned between the upper base metal member 102B and the support base 106 provided in a part of the optical housing is fastened and attached. It has been.
The plate spring 107 supports the upper sheet metal member 102B, and the shape holding means 102 including the lower sheet metal member 102A, the upper sheet metal member 102B, and the interval holding member 102C is swung with the R sphere tip of the reference pin 108 as a fulcrum. It is supported by pressing in the sub-scanning direction. That is, the two plate springs 107 have a stronger elastic force than the compression spring 105 of the projecting piece 102A2 included in the lower sheet metal member 102A. Β tilt can be performed in contact with the.
[0060]
As shown in FIGS. 7 and 8, the shape holding means 102 has a longitudinal central portion placed on a reference pin 108 provided on the support base portion 106 side of the optical housing, in other words, in the longitudinal direction. The lens 101 can be tilted in the γ direction in addition to the β direction around the optical axis of the lens 101, and the γ direction, that is, the tilt around the optical axis in the tilt direction is adjusted by the attitude control means 103. As a result, the curve and / or inclination of the scanning line can be corrected and corrected.
[0061]
The attitude control means 103 includes a drive source 109 using a stepping motor disposed on one side in the longitudinal direction of the shape holding means 102 around the reference pin 108 provided on the support base portion 106 of the optical housing. Yes.
[0062]
In the present embodiment, the position of the reference pin 108 is positioned substantially coaxially with the center position of the long lens 101 in the main scanning direction and the sub-scanning direction, and the protruding piece 102A2 in the shape holding means 102 described above, that is, scanning. The position of the member that adjusts the line bending is on the extension line of the optical axis, and the position of the driving source 109 in the posture control means 103, that is, the member that adjusts the inclination of the scanning line is perpendicular to the optical axis. Located on the centerline extension.
[0063]
As shown in FIG. 9, a lead screw 109A is formed on the output shaft of the drive source 109, and a nut 110 is attached to the lead screw 109A.
The nut 110 is provided with an adjustment lever 112 that supports a swing fulcrum shaft on a drive source support bracket 111 installed on the support base 106. As a result, as indicated by an arrow in FIG. 9, the adjustment lever 112 swings according to the direction in which the nut 110 moves in the axial direction of the lead screw 109A according to the rotation direction of the lead screw 109A.
[0064]
The oscillating end of the adjustment lever 112 can be interlocked with the support pin 102C1 provided on the interval holding member 102C on the shape holding means 102 side by pressing from above. As a result, the shape holding means 102 can be tilted about the optical axis in accordance with the swinging state of the adjusting lever 112 (inclination in the direction indicated by symbol γ in FIG. 6), and correction is performed by correcting the inclination of the scanning line. can do.
[0065]
FIGS. 10 to 13 are views showing the installation structure of the long lens 101 with respect to the shape holding means 102. The long lens 101 is formed at both ends in the longitudinal direction on the interval holding member 102C as shown in FIG. The stepped portion 102C2 serving as the optical axis direction abutting portion is mounted, and is in close contact with the stepped portion 102C2 by the pressing spring 113 and is placed in the optical axis direction.
[0066]
The lower sheet metal member 102A and the upper sheet metal member 102B sandwiching the long lens 101 are integrated with each other by being fastened to the spacing member 102C, and one of the support pins 102C1 fitted to the spacing member 102C is inserted. The adjustment lever 112 of the posture control means 103 that can be pressed is integrated because of the interlocking relationship, and the drive source 109 that constitutes the posture control means 103 causes the long lens 101 to tilt (γ direction) in the optical axis direction. By adjusting, the curve of the scanning line is corrected and corrected.
[0067]
The lower sheet metal member 102A and the upper sheet metal member 102B configured to sandwich the long lens 101 on both sides in the sub-scanning direction are attached to the spacing member 102C with the configuration illustrated in FIG. That is, the lower sheet metal member 102A and the upper sheet metal member 102B are fixed to the spacing member 102C using separate screws 114 and 114 ′. In addition, the spacing member 102C is set to have substantially the same relationship as the linear expansion coefficient of the long lens 101, and the influence of the difference in linear expansion coefficient between the screws 114 and 114 ′ is eliminated. . As a result, even when the environmental temperature changes, a constant compressive stress is maintained to minimize the influence of the optical characteristic change in the long lens 101. That is, when the lower and upper sheet metal members 102A and 102B are tightened together by passing a metal screw through the gap adjusting member 102C, the linear expansion coefficient of the screw becomes dominant, and the screw changes when the environmental temperature changes. The expansion effect directly affects the pinching force between the sheet metal members 102A and 102B and the long lens 101, and it becomes impossible to maintain a constant compressive stress between the long metal sheet 101 and the long sheet 101. It can suppress that the optical characteristic in the lens 101 will change.
[0068]
In the present embodiment, as a result of an experiment conducted by the inventor in the case of using the above-described configuration, in particular, a scanning line bending and / or inclination correction / correction unit corresponding to a shape change of the long lens 101 with respect to a temperature change, FIG. And the result shown in FIG. 15 was obtained. FIG. 14 shows a time series of changes in shape when a single resin long lens (a member denoted by reference numeral 101 in FIG. 11) is placed on a reference plate in a thermostat and the temperature is changed from 25 ° C. to 45 ° C. As a result of the three-point measurement, a temperature difference occurs between the bottom surface and the top surface that are in contact with the reference plate due to the hot air hitting the surface of the long plastic lens. To do. It shows that the temperature inside the lens becomes uniform and the shape returns to its original state after a certain period of time. If a temperature difference occurs due to the heat generated by the polygon scanner and the heat of fixing during the mounting of the main body, a bending inclination occurs, and this causes color misregistration in the tandem system. FIG. 15 shows the result when the above-described scanning line bending and / or inclination correction / correction means is provided, and is the result of measuring the shape change of the resin long lens provided with the correction / correction means. It can be seen that there is a sufficient change suppressing effect.
[0069]
The scanning line bending and / or inclination correcting / correcting means having the above-described configuration is applied to the optical scanning device 20 including the tandem optical system shown in FIG. Figure 16.
In FIG. 16, the optical scanning device 20 comprising a tandem optical system is different from that shown in FIG. 1 for a plurality of photosensitive drums (for convenience, using the symbols 1A and 1B shown in FIG. 1). The basic configuration shown is applied, and in the configuration, the integral bending and / or inclination correcting / correcting means 100 is applied to a long lens (indicated by reference numerals 101 and 101 ′ for convenience), For Polygon mirrors (denoted by symbols PM and PM ′ for convenience) and a first fθ lens L2. Liquid crystal deflecting elements 26 and 26 'are respectively arranged between L3 and L3. In FIG. 16, reference numerals 27 and 27 ′ denote first and second scanning semiconductor lasers forming a light source, reference numerals 28 and 28 ′ denote first scanning folding mirrors, and reference numerals 29 and 29 ′ denote reference numerals. The second scanning folding mirror is shown, and the optical member disposed in the optical path after the liquid crystal deflecting elements 26, 26 'with respect to the photosensitive drums 1A, 2A is shown in the second connection shown by reference numeral 24 in FIG. Each photosensitive drum is configured as an object as an image system.
[0070]
By using the optical scanning device including the tandem optical system having such a configuration, it is possible to suppress the shape change due to the change in the environmental temperature in the long lenses 101 and 101 ′, and to suppress the bending and / or the inclination of the scanning line due to the shape change. Further, by using the liquid crystal deflecting elements 26 and 26 ', light in a state in which the amount of inclination and bending is reduced by the scanning line bending and / or inclination correcting / correcting means 100 and 100' and is easily changed. The spot position can be optimized.
[0071]
【The invention's effect】
According to invention of Claim 1, It is in a state where there is no shape change such as warpage generated in the resin imaging element. In other words, the resin imaging element is sandwiched on both sides of the height in the sub-scanning direction over the entire surface in the sub-scanning direction by a flat plate whose facing interval is set by a height holding means in the sub-scanning direction or the like, or a thin interval holding means. Therefore, even when warping occurs, the warping itself is prevented by the flat plate. This It is possible to prevent the occurrence of color misregistration caused by the shape change such as warping of the resin imaging element.
[0072]
According to the second aspect of the present invention, the means for correcting the bending and inclination of the scanning line includes the means for correcting the attitude of the resin imaging element and the deflecting means for adjusting the light spot position. It is possible to correct the posture on the premise that there is no warp in the imaging element itself, in other words, the same state as there is no shape change, and it is possible to improve the accuracy of curve correction and tilt correction of the scanning line, Since the scanning line bending and tilt correction can be performed, the burden of adjusting the light spot position can be reduced, and the scanning line bending and tilt correction accuracy due to environmental fluctuations can be further improved. It becomes possible.
[0073]
According to the third and fourth aspects of the invention, when used as an optical scanning device of a tandem multicolor image forming apparatus using an electrophotographic process, the scanning line bending and / or inclination of each photoconductor is corrected and corrected. Therefore, it is possible to increase the density of monochromatic and multicolor output images, increase the speed by multibeam, and improve the image quality with little color shift. Furthermore, it leads to reduction of power consumption, vibration noise reduction, and heat generation, and environmental load can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a basic configuration of an optical scanning device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining one of the operations of the optical scanning device shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining another function of the optical scanning device shown in FIG. 1;
4 is a schematic diagram for explaining another operation of the optical scanning device shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a diagram for explaining an example of a configuration for detecting misregistration and color misregistration used in the optical scanning device shown in FIG. 1;
6 is a perspective view showing a configuration of scanning line bending and / or inclination correction / correction means used in the optical scanning device shown in FIG. 1; FIG.
7 is a plan view of scanning line bending and / or inclination correcting / correcting means shown in FIG. 7. FIG.
8 is a cross-sectional view partially in the direction indicated by reference numeral (8) in FIG.
FIG. 9 is a cross-sectional view taken partially in the direction indicated by reference numeral (9) in FIG.
FIG. 10 is a perspective view showing an installation structure of a long lens.
11 is a plan view of the installation structure shown in FIG.
FIG. 12 is an arrow view in the direction indicated by reference numeral (12) in FIG. 11, (A) is a front view, and (B) is an arrow view in the direction indicated by reference numeral (B) in (A). is there.
FIG. 13 is a view taken in the direction indicated by the reference numeral (13) in FIG.
FIG. 14 is a diagram showing a positional deviation state of a light spot due to a temperature change of a long lens.
15 is a diagram showing a result when the positional deviation shown in FIG. 14 is corrected and corrected. FIG.
FIG. 16 is a perspective view for explaining the configuration of an optical system that provides scanning line bending and / or tilt correction / correction means in the optical scanning apparatus of the present embodiment for a plurality of scanned surfaces.
FIG. 17 is a schematic diagram for explaining a configuration of an image forming apparatus to which the optical scanning device described in the embodiment of the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
1 Image forming device
1A-4A Photosensitive drum
20 Optical scanning device
21 Light source device
24 Second imaging system
26 Liquid crystal deflection elements
100 Scan line bending and / or tilt correction / correction means
101 Long lens
102 Shape holding means
102A Lower sheet metal member
102A2 Protruding piece as a scanning line bending correction unit
102B Upper sheet metal member
102C spacing member
102C1 Support pin
102C2 Step
103 Attitude control means
107 leaf spring
108 Reference pin
109 Drive source
109A Lead screw
110 nuts
112 Adjustment lever

Claims (4)

１以上の光源からの光束を光偏向手段により偏向させ、偏向された光束を１以上の走査結像光学系により、光源に応じて被走査面上に光スポットを形成して光走査を行う光走査装置において、
前記走査結像光学系の副走査方向の高さと同等若しくは薄く設定された間隔保持手段であって、前記走査結像光学系に用いられる樹脂製結像素子の副走査方向の高さ方向両面を主走査方向全面にわたって狭持する平板およびこれら平板同士を前記主走査方向両端部において締結して間隔を保持することにより前記樹脂製結像素子に生じる反りを防止した状態に維持させる間隔保持手段と、
前記樹脂製結像素子の主走査方向の略中心であって、前記平板に接触する基準ピンを支点として前記樹脂製結像素子を光軸方向または主走査方向を回転軸として回転させることにより、前記平板および間隔保持手段を用いて狭持されて反りの発生を防止された状態を維持する前記樹脂製結像素子を対象して、経時的な変動による該樹脂製結像素子以外の部材の変位が原因する走査線の曲がりまたは傾きを補正する手段とを備えたことを特徴とする光走査装置。Light that performs light scanning by deflecting light beams from one or more light sources by a light deflecting means and forming a light spot on the surface to be scanned according to the light sources by one or more scanning imaging optical systems. In the scanning device,
An interval holding means set to be equal to or thinner than the height in the sub-scanning direction of the scanning imaging optical system, the both sides of the resin imaging element used in the scanning imaging optical system in the height direction in the sub-scanning direction. A flat plate sandwiched over the entire surface in the main scanning direction, and interval holding means for maintaining the state in which the flat plates are fastened at both ends in the main scanning direction and the interval is maintained to prevent warping occurring in the resin imaging element. ,
By rotating the resin imaging element about the optical axis direction or the main scanning direction as a rotation axis, with the reference pin contacting the flat plate being a substantial center in the main scanning direction of the resin imaging element , and subject the resin imaging element to maintain the state of being prevented from occurrence of warpage is sandwiched with the flat plate and the spacing holding means, temporal fluctuations due to members other than the resinous imaging element An optical scanning device comprising: means for correcting bending or inclination of a scanning line caused by displacement. 請求項１記載の光走査装置において、
走査線の曲がりまたは傾きを補正する手段として、前記光偏向手段と前記走査結像光学系の間に配置されている被走査面上の光スポット位置を調整可能な液晶偏向手段をさらに備えることを特徴とする光走査装置。The optical scanning device according to claim 1,
As a means for correcting the bending or inclination of the scanning lines, further comprising the light deflecting means and adjustable liquid crystal deflecting hand stage light spot position on the scanned surface which is disposed between the scanning and imaging optical system An optical scanning device characterized by the above. 請求項１または２記載の光走査装置を用いることを特徴とする画像形成装置。  An image forming apparatus using the optical scanning device according to claim 1. 請求項３記載の画像形成装置において、
被走査面として複数の感光体を備えたことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 3.
An image forming apparatus comprising a plurality of photoconductors as a surface to be scanned.

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