JP2007025052A - 走査光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで場所を取らないで振動を低減できる走査光学装置を提供すること。
【解決手段】光ビームを出射する光源ユニットと、該光源ユニットからの光ビームを偏向走査する回転多面鏡と、該回転多面鏡を支持して回転駆動する駆動手段と、 前記回転多面鏡からの光ビームを感光体に結像させる結像手段と、前記光源ユニットと前記駆動手段と前記結像手段とを保持する光学箱と、から成り、前記光学箱の脚部を画像形成装置のフレームに固定して成る走査光学装置において、前記走査光学装置の少なくとも１つの前記脚部と前記フレームとの間に粘弾性体を介して前記画像形成装置に取り付ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザービームプリンタやデジタル複写機等の画像形成装置に設けられる走査光学装置に関するものである。

従来、電子写真方式を用いた画像形成装置においては、帯電された感光体に、走査光学装置により画像情報に応じた光ビームを露光走査して潜像を形成し、この潜像を現像した現像像を用紙に転写して画像形成することが行われている。

この露光走査の際には回転多面鏡を回転駆動して光ビームを偏向走査することが一般に行われているが、この回転駆動によって振動が発生し、画像や騒音に悪影響を及ぼすことになる。

このような問題を解決するための従来技術としては走査光学装置の脚部を球面又は弾性体を介して装置本体に固定したもの（特許文献１参照）や、走査光学装置に振動を抑制するための動吸振器を設けたもの（特許文献２参照）がある。

以下、従来の振動低減技術について説明する。

特許文献１に開示の走査光学装置では、図９に示すように、走査光学装置の脚部を球面状にしたり、弾性部材を用いたりして振動低減を図っている。又、特許文献２に開示の走査光学装置では、図１０に示すように、走査光学装置に動吸振器を取り付けて振動の低減を図っている。
特開２０００−２４９９５５号公報（第４項、図２、図３） 特許第３１８４３７０号公報（第３項、図１〜図４）

しかしながら、特許文献１に開示の走査光学装置には以下の問題がある。

即ち、走査光学装置の脚部を球面状にしたり、弾性体を挟み込んだりしているが、走査光学装置の固定にはネジを用いており、そのネジから振動が装置本体に伝わるために装置本体のフレーム等へ伝わる振動は低減されず、又、走査光学装置の振動自体も低減されない。

一方、特許文献２に開示の走査光学装置には以下の問題がある。

即ち、走査光学装置に動吸振器を取り付けるために重錘を別に設けることで振動を低減させているが、その取り付けのための場所が必要となり、コストも増える。

又、動吸振器により振動を低減させているが、粘弾性体と重錘との取り付け方向が振動の方向に対して平行になっており、粘弾性体による振動低減の効率が悪くなる。

本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたもので、その目的とする処は、低コストで場所を取らないで振動を低減できる走査光学装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
光ビームを出射する光源ユニットと、
該光源ユニットからの光ビームを偏向走査する回転多面鏡と、
該回転多面鏡を支持して回転駆動する駆動手段と、
前記回転多面鏡からの光ビームを感光体に結像させる結像手段と、
前記光源ユニットと前記駆動手段と前記結像手段とを保持する光学箱と、
から成り、前記光学箱の脚部を画像形成装置のフレームに固定して成る走査光学装置において、
前記走査光学装置の少なくとも１つの前記脚部と前記フレームとの間に粘弾性体を介して前記画像形成装置に取り付けたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記粘弾性体は、前記フレームの剛性が弱い方向に対して前記粘弾性体にせん断力が働くように取り付けられたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記脚部は前記粘弾性部材を介して前記フレームに圧接されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記粘弾性体を介して前記フレームに取り付ける前記脚部のうち少なくとも１つは偏向器の最も近傍にあることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記圧接方向は前記粘弾性部材にせん断力が働く方向と垂直な方向であることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、光学箱の脚部と画像形成装置のフレームとの間に粘弾性体を介して走査光学装置を前記画像形成装置に取り付けることによって振動のエネルギーが熱エネルギーに変換され、画像形成装置に伝わる振動を低減するとともに、走査光学装置そのものの振動も低減することができる。

請求項２記載の発明によれば、粘弾性体をフレームの剛性が弱い方向にせん断力が働くように取り付けることでフレームの剛性が弱い方向の振動を効率的に低減することができる。

請求項３記載の発明によれば、粘弾性体を介して脚部をフレームに圧接することで振動がフレームに伝わりにくくなる。

請求項４記載の発明によれば、走査光学装置の振動源である前記偏向器の近傍の取り付け部が最も振動をフレームに伝え易いのでフレームに伝わる振動を効果的に低減することができる。

請求項５記載の発明によれば、圧接方向を粘弾性体にせん断力が働く方向と垂直な方向にすることで走査光学装置をフレームに固定する力を効率的に粘弾性体に伝えることができ振動低減の効率が上がる。

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。

図７は本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す図である。同図において、１０１は後述する構成より成る走査光学装置、１０２は像担持体としての感光ドラムである。本実施の形態においては、画像情報に基づいて光変調された光束（レーザービーム）Ｌが走査光学装置１０１から出射し、感光ドラム１０２面上を照射して潜像を形成する。この潜像は帯電器１０３によって一様に帯電している感光ドラム１０２面上に形成されており、現像器１０４によって画像に可視像化され、搬送されてくる転写材Ｐに転写ローラ１０５によって静電転写されることによって画像が形成される。

その後、感光ドラム１０２面上に残っている残留トナーは、クリーナー１０６によって除去されて、次の画像を形成するために再度帯電器１０３によって一様に帯電される。上記転写材Ｐは、給紙トレイ１０７上に積載されており、給紙ローラ１０８によって１枚ずつ順に給紙され、レジストローラ１０９によって画像の書き出しタイミングに同期を取って転写ローラ１０５上に送り出される。

転写ローラ１０５によって転写材Ｐ上にトナーが転写されて画像が形成される。転写材Ｐ上に形成された画像は、定着器１１０によって熱定着された後、排紙ローラ１１１等によって搬送されて画像形成装置外に出力される。

図８は本実施の形態に係る走査光学装置１０１の構成を説明した図である。

図８において、１３１は発光源である半導体レーザと半導体レーザ駆動回路と半導体レーザからの放射光を平行光に変えるコリメートレンズとを一体化したレーザーユニット、１３２は副走査方向にのみパワーを持つシリンドリカルレンズ、１３３はレーザ光を偏向走査するためのスキャナモータユニット、１３４は走査光の走査速度が感光ドラム面上で等速になるようにするためのｆθレンズ、１３５は画像書き出し位置を一定にするための同期センサー、１３６は同期センサーへレーザービームを導くための同期折り返しミラー、１３７はこれらの光学要素を保持するための光学箱、１３７ａは光学箱の内部からレーザービームを出射するための出射窓、１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃは走査光学装置を画像形成装置に取り付けるための脚部である。

図１は本実施の形態に係る走査光学装置１０１を画像形成装置に取り付ける部分の構成を説明した図である。

図１において、１ａ，１ｂ，１ｃは粘弾性体、２ａ，２ｂ，２ｃは画像形成装置のフレーム、３ａ，３ｂ，３ｃはフレーム２ａ，２ｂ，２ｃに走査光学装置１０１を取り付けるためのフレーム取り付け部、４ａ，４ｂ，４ｃは走査光学装置１０１をフレーム２ａ，２ｂ，２ｃに対して固定するための固定バネである。

フレーム２ａ，２ｂ，２ｃはそれぞれＸａ，Ｘｂ，Ｘｃ方向に対して剛性が弱いため、走査光学装置からその方向に振動が伝わってくるとフレーム２ａ，２ｂ，２ｃは振動し易く、その結果、フレーム２ａ，２ｂ，２ｃ自体が振動して騒音が発生する。

粘弾性体１ａ，１ｂ，１ｃは、それぞれＸａ，Ｘｂ，Ｘｃの方向にせん断力が効率的に働くように走査光学装置の脚部１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃとフレーム取り付け部３ａ，３ｂ，３ｃの間に挿み込むように取り付けられており、固定バネ４ａ，４ｂ，４ｃは粘弾性体１ａ，１ｂ，１ｃにせん断力が働く方向と垂直な方向に走査光学装置の脚部１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃをそれぞれフレーム取り付け部３ａ，３ｂ，３ｃへ圧接するように取り付けられている。

このとき、走査光学装置で最も振動が大きくなる部分は振動源であるスキャナモータユニット１３３に最も近傍にある脚部１０１ａであるので、脚部１０１ａに粘弾性体１ａを介してフレーム２ａに取り付けるようにすると、画像形成装置に伝わる振動を効率的に低減させることができる。

図２は脚部１０１ａとフレーム取り付け部３ａと粘弾性体１ａの関係を示した図である。

脚部１０１ａは粘弾性体１ａが有るために、フレーム取り付け部３ａと直接接触しないような構成になっている。

図３はスキャナモータ１３３の最も近傍にある脚部１０１ａと取り付け部３ａとの間に何も取り付けなかったときと、粘弾性体１ａを取り付けたときと、参考として弾性体を取り付けたときで、フレーム３ａのＸａ方向の振動がどのように変化するのかをレーザドップラ振動計で測定し、周波数分析を行い、スキャナモータ回転により発生する振動の周波数でのパワーを比較したグラフである。この指標では振動が小さいほどパワーの値が小さくなる。

ここで、粘弾性体としては住友スリーエム株式会社製ＶＥＭ（Viscoelastic Material ）（厚さ５０μｍ）を用い、弾性体としてはゴム（厚さ５０μｍ）を用いた。

ここで、粘弾性体として用いたＶＥＭの特徴について説明する。

ＶＥＭとは、流体のような粘性とスプリングのような弾性を併せ持った力学的挙動をする高分子化合物で、変形を受けると内部抵抗を生じ、この変形のエネルギーを熱エネルギーに変換することによって振動を減衰する働きをする。

図３のグラフにより走査光学装置１０１の脚部１０１ａと取り付け部３ａとの間に粘弾性体１ａを取り付けることにより振動が低減され、弾性体では効果が半減することが分かる。

図４は脚部１０１ａと取り付け部３ａとの間に何も取り付けなかったときと粘弾性体１ａを取り付けたときとでモータバランスが比較的悪い物（２．５ｍｇ・ｃｍ）と良い物（１．０ｍｇ・ｃｍ）の画像のピッチムラを比較したグラフである。この指標ではバンディングの発生が少なければAmplitude の値が小さくなり、又、モータバランスが良ければモータの回転により発生する振動も小さくなるのでバンディングの発生も少なくなる。

同図のグラフでも粘弾性体１ａを取り付けた方がバンディングを低減していることが分かり、又、モータバランスが悪いものほど粘弾性体によるバンディング低減効果が大きいことが分かる。

これらの現象が発生する理由としては、周期的なひずみを加えたとき、弾性体では応力とひずみの間に位相差が余り無いためにエネルギーの損失も余り起こらないのであるが、粘弾性体では応力とひずみの間に位相差が大きく発生し、その結果としてエネルギー損失が大きくなるためである。

その結果、粘弾性体を取り付けることで走査光学装置１０１からフレーム２ａに振動が伝わりにくくなるだけでなく、振動自体も減衰して画像のバンディングの減少にも効果がある。

図５は脚部１０１ａと取り付け部３ａとの間に粘弾性体１ａを取り付けて、固定ネジ５で締結したときの関係を示した図である。

脚部１０１ａは粘弾性体１ａが有るためにフレーム取り付け部３ａとは直接接触しないが、固定ネジ５によりフレーム取り付け部３ａに締結されている。

図６は脚部１０１ａと取り付け部３ａとの間に粘弾性体１ａを取り付けて、固定バネ４ａで脚部１０１ａを取り付け部３ａへ圧接したときと、固定ネジ５で脚部１０１ａを取り付け部３ａへ締結したときでフレーム２ａのＸａ方向の振動がどのように変化するのかをレーザドップラ振動計で測定し、周波数分析を行い、スキャナモータ回転により発生する振動の周波数でのパワーを比較したグラフである。

同図のグラフにより走査光学装置１０１の脚部１０１ａと取り付け部３ａを固定ネジ５で締結すると効果が低下することが分かる。

これは、振動が粘弾性体に伝わらずに脚部１０１ａから固定ネジ５を経由して取り付け部３ａへ直接伝わり、その結果としてフレーム2aが振動するためである。

ここでは、走査光学装置のフレームへの保持方法としてバネによる圧接の例を挙げたが、走査光学装置を保持する方法としては、粘弾性体と走査光学装置とフレームとが互いに密着し、且つ、走査光学装置とフレームとが互いに締結されないような方法ならばどのような方法でも振動減衰の効果が得られるので、例えばこれらを互いに接着するような方法でも良いことは勿論である。

本発明に係る走査光学装置と画像形成装置の取り付け部を説明した図である。 本発明に係る走査光学装置と画像形成装置の取り付け部の詳細を説明した図である。 本発明の実施の形態における粘弾性体取り付けによる振動変化を説明したグラフである。 本発明の実施の形態における粘弾性体取り付けによるバンディング変化を説明したグラフである。 本発明の実施の形態における走査光学装置と画像形成装置の取り付け方法と比較するためのネジ締結方法を説明した図である。 本発明の実施の形態におけるバネ圧接のときとネジ締結のときの振動変化を説明したグラフである。 本発明の実施の形態における画像形成装置を説明した図である。 本発明の実施の形態における走査光学装置を説明した図である。 特開２０００−２４９９５５号に記載の従来の走査光学装置を示す図である。 特許第３１８４３７０号に記載の従来の走査光学装置を示す図である。

符号の説明

１ａ〜１ｃ 粘弾性体
２ａ〜２ フレーム
３ａ〜３ｃ フレーム取り付け部
４ａ〜４ｃ 固定バネ
５ 固定ネジ
１０１ 走査光学装置
１０１ａ〜１０１ｃ 脚部
１０２ 感光ドラム
１０３ 帯電器
１０４ 現像器
１０５ 転写ローラ
１０６ クリーナー
１０７ 給紙トレイ
１０８ 給紙ローラ
１０９ レジストローラ
１１０ 定着器
１１１ 排紙ローラ
１３１ レーザーユニット
１３２ シリンドリカルレンズ
１３３ スキャナモータユニット
１３４ ｆθレンズ
１３５ 同期センサー
１３６ 同期折り返しミラー
１３７ 光学箱
１３７ａ 出射窓

Claims (5)

1. 光ビームを出射する光源ユニットと、
   該光源ユニットからの光ビームを偏向走査する回転多面鏡と、
   該回転多面鏡を支持して回転駆動する駆動手段と、
   前記回転多面鏡からの光ビームを感光体に結像させる結像手段と、
   前記光源ユニットと前記駆動手段と前記結像手段とを保持する光学箱と、
   から成り、前記光学箱の脚部を画像形成装置のフレームに固定して成る走査光学装置において、
   前記走査光学装置の少なくとも１つの前記脚部と前記フレームとの間に粘弾性体を介して前記画像形成装置に取り付けたことを特徴とする走査光学装置。
2. 前記粘弾性体は、前記フレームの剛性が弱い方向に対して前記粘弾性体にせん断力が働くように取り付けられたことを特徴とする請求項１記載の走査光学装置。
3. 前記脚部は前記粘弾性部材を介して前記フレームに圧接されていることを特徴とする請求項１記載の走査光学装置。
4. 前記粘弾性体を介して前記フレームに取り付ける前記脚部のうち少なくとも１つは偏向器の最も近傍にあることを特徴とする請求項１記載の走査光学装置。
5. 前記圧接方向は前記粘弾性部材にせん断力が働く方向と垂直な方向であることを特徴とする請求項３記載の走査光学装置。

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