JP2005010260A - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転多面鏡を回転させることによって生じる複数の周波数の振動および騒音を抑制する。
【解決手段】ポリゴンミラー(回転多面鏡)６３を備えた光偏光器が取り付けられる筐体(ハウジング５０、蓋８０)に、板材９１と錘９２からなるアーム９０を取り付ける。アーム９０の１次モードにおける共振周波数(１次共振周波数)をポリゴンミラー６３の回転１次周波数と略一致させ、また、アーム９０の２次モードにおける共振周波数(２次共振周波数)をポリゴンミラー６３の回転６次周波数と略一致させることで、アーム９０をポリゴンミラー６３の回転１次周波数および回転６次周波数の両者に対応する多自由度動吸振器として作用させる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等で用いられる光走査装置および画像形成装置に係り、特に、側部に複数の鏡面を具備した回転多面鏡を用いて光ビームを走査する光走査装置および画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画像形成装置で用いられる光走査装置としては、例えばレーザ光を出射する半導体レーザと、側部に形成された複数の鏡面を有し、半導体レーザによって出射されたレーザ光を高速回転しながら偏向させる回転多面鏡（ポリゴンミラー）と、回転多面鏡によって偏向されたレーザ光を感光体ドラム等の像担持体に照射するためのレンズやミラー等からなる光学系とを備えたものが知られている。ここで、これら回転多面鏡等の光学部品は、所定の筐体（光学箱）内に取り付けられる。
【０００３】
この種の光走査装置では、回転多面鏡を高速回転させるため、この回転多面鏡が振動源となって騒音が発生してしまうという問題がある。また回転多面鏡が振動源となってレンズやミラー等からなる光学系を振動させ、その結果、画素ずれや濃度むら等の画像不良を招いてしまうという問題もある。
【０００４】
そこで、例えば筐体に対し、ゴム等からなる粘弾性体および粘弾性体に取り付けられた錘からなる動吸振器を装着することで、回転多面鏡の回転に伴って生じる振動を低減するようにした技術が存在する（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−８４２０３号公報（第９−１０頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、回転多面鏡が回転する際には、回転多面鏡の回転周期の逆数である回転１次周波数の振動に加え、この回転１次周波数を整数倍した高調波成分の振動も生じる。特に、複数の鏡面を有する回転多面鏡の場合、回転１次周波数に鏡面の数をかけた次数（例えば鏡面を６面有する回転多面鏡の場合には６次）の高調波成分の振動が大きくなる傾向にある。
【０００７】
しかしながら、特許文献１では、単一の周波数の振動を低減することを目的としており、従来においては、複数の周波数の振動および騒音を低減することに関する検討は行われていなかった。
【０００８】
本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、複数の周波数の振動および騒音を抑制することにある。
また、本発明の他の目的は、複数の周波数の振動に伴って生じる画素ずれや濃度むら等の画像不良を抑制することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光走査装置は、側部に複数の鏡面を具備して回転可能に配設される回転多面鏡と、回転多面鏡が取り付けられる筐体と、筐体に一端が取り付けられ、回転多面鏡の回転に伴って発生する回転１次周波数および回転１次周波数に回転多面鏡に形成される鏡面の面数ｎをかけた回転ｎ次周波数で共振する片持ち梁とを含んでいる。ここで、片持ち梁の１次モードにおける固有振動の周波数である１次共振周波数が回転１次周波数と略一致し、且つ、この片持ち梁の２次モードにおける固有振動の周波数である２次共振周波数が回転ｎ次周波数と略一致することを特徴とすることができる。
【００１０】
また、他の観点から捉えると、本発明の光走査装置は、側部に複数の鏡面を具備して回転可能に配設される回転多面鏡と、回転多面鏡が取り付けられる筐体と、筐体に装着されるアームとを含み、このアームは、一端が筐体に固定される板状部と、板状部の２次モードの節となる位置に設けられる錘部とを有している。
【００１１】
さらに、本発明の画像形成装置は、側部にｎ枚（ｎ＞２）の鏡面を具備した回転多面鏡を回転させることで、照射された光ビームを偏向走査する光走査手段と、この回転多面鏡の回転に伴って発生する振動を吸収する動吸振手段とを含み、動吸振手段は、回転多面鏡の回転周期の逆数である回転１次周波数の振動と、この回転１次周波数をｎ倍した回転ｎ次周波数の振動とを吸収することを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、実施の形態について詳細に説明する。
図１は、実施の形態１に係る画像形成装置の概略構成を示している。この画像形成装置は、記録材としての用紙Ｐに画像を形成する装置本体１０、積載された原稿束から原稿を順次搬送する原稿送り装置１００、および、スキャンによって画像を読み取るスキャナ装置１１０を有している。
【００１３】
装置本体１０は、矢印方向に回転可能に配設される感光体ドラム１１、矢印方向に回動可能に配設され、感光体ドラム１１上に形成された各色成分トナー像を順次転写（一次転写）して保持させる転写材としての中間転写ベルト１７、中間転写ベルト１７上に転写されたトナー像を記録材である用紙Ｐに一括転写（二次転写）させる二次転写部１９、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着部２０を有している。
【００１４】
感光体ドラム１１の周囲には、感光体ドラム１１が帯電される帯電器１２、感光体ドラム１１上に静電潜像が書込まれるレーザ走査装置などの露光器１３、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色成分トナーが収容されて感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより可視像化する四つの現像器を回転可能に取り付けた回転式現像装置１４、感光体ドラム１１上に形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト１７に転写する一次転写ロール１８、転写後に感光体ドラム１１上に残留トナーを除去するドラムクリーナ１６等の電子写真用デバイスが順次配設されている。なお、露光器１３は、画像処理部（ＩＰＳ）１５から入力されたデジタル画像信号に基づいて、感光体ドラム１１上に対する静電潜像の書き込みを行う。
【００１５】
次に、用紙搬送系について説明する。用紙搬送系は、用紙Ｐを積載する複数（本実施の形態では四つ）の用紙トレイ３１〜３４、装置本体１０の外部から用紙Ｐを供給する手差しトレイ３５を有している。また、各用紙トレイ３１〜３４の上部には、積載された用紙Ｐに接触して上面から取り上げる引き込みロール（ナジャーロール）３６を有し、さらにその下流側には用紙Ｐを一枚ずつ捌く供給ロールおよび捌きロールからなる用紙捌き部３７、その下流側には用紙Ｐを一旦停止させた後に所定のタイミングをもって再送するテイクアウェイロール３８を有している。このテイクアウェイロール３８は、より下段の用紙トレイ３２〜３４から用紙Ｐが供給される場合には、その用紙Ｐを単純に用紙経路に搬送するための搬送ロールとして機能する。
【００１６】
このテイクアウェイロール３８の下流側に当たる用紙経路４１には、原稿をさらに下流側のロールまで搬送すると共にループ形成を行うプレレジロール３９、一旦、停止した後にタイミングを合わせて回転を再開し、二次転写部１９に対してレジストレーション調整を施しながら用紙Ｐを供給するレジストレーションロール（レジロール）４０を有している。さらに、その下流側には搬送ベルト４２が設けられており、未定着画像が転写された用紙Ｐはこの搬送ベルト４２によって定着部２０へと搬送される。また、用紙経路４１には、搬送される用紙Ｐのループ状態に応じて支点を中心として回動するバッフル４８を備えている。
【００１７】
また、本実施の形態では、両面モード選択時に、定着部２０で片面定着済みの用紙Ｐを反転させて再度二次転写部１９へと送り込むための用紙戻し搬送機構が設けられている。この用紙戻し搬送機構は、定着部２０からの用紙排出経路４３に対して下方側に分岐する用紙分岐経路４４を設け、この用紙分岐経路４４にはさらに下方に向かって用紙反転経路４５を延設すると共に、この用紙反転経路４５から二次転写部１９手前の用紙経路４１に戻る用紙戻し経路４６を連通接続したものである。そして、用紙分岐経路４４、用紙反転経路４５および用紙戻し経路４６には適宜数の搬送ロール４７が設けられており、特に用紙反転経路４５に設けられる搬送ロール４７は適宜タイミングで正逆転するようになっている。さらに、用紙排出経路４３と用紙分岐経路４４との間、用紙分岐経路４４、用紙反転経路４５および用紙戻し経路４６の間には、それぞれ搬送経路を切り換えるための切換ゲート（図示せず）が設けられており、選択されたモードに応じて搬送経路を適宜切換選択するようになっている。
なお、装置本体１０内には、画像形成時における各種制御の他、用紙Ｐの供給、搬送、原稿送り装置１００における原稿の供給、搬送、スキャナ装置１１０におけるスキャン動作等を制御するコントローラ４９が設けられている。
【００１８】
図２は、光走査装置としての露光器１３を示した図であり、図２（ａ）は露光器１３の側面図を、図２（ｂ）は露光器１３の上面図を示している。この露光器１３は、装置本体１０上部に設けられたフレーム板１０ａ（図２（ａ）のみに示す）に固定配置される。
【００１９】
露光器１３は、上部側に開口部が形成された箱状のハウジング５０と、このハウジング５０の内側底部に装着される光偏光器６０および光学系を構成するｆ−θレンズ７０と、ハウジング５０を覆うように取り付けられる蓋８０と、この蓋８０の一側部から側方に向かって延設される動吸振手段としてのアーム９０とを有している。つまり、ハウジング５０および蓋８０により筐体が構成されている。
【００２０】
ここで、光走査手段としての光偏光器６０は、回転可能に配設される回転軸６１と、この回転軸６１に固着される円盤状のミラー基部６２と、このミラー基部６２の上側で回転軸６１に固着されるポリゴンミラー（回転多面鏡）６３と、回転軸６１が貫通配設されると共にハウジング５０に固定される基台６４とを有している。ここで、回転軸６１は図示しないスキャナモータによって回転駆動され、回転軸６１に取り付けられたポリゴンミラー６３を高速回転させる。また、ポリゴンミラー６３は、側部に６枚の鏡面が形成された六角形状の形状を有している。
【００２１】
露光器１３では、入力された色材階調データに応じて、図示しないレーザダイオードから出射されたレーザ光を、ｆ−θレンズ７０を介してポリゴンミラー６３に出射している。ポリゴンミラー６３では、入射されたレーザ光を偏向走査して、図示しない結像レンズおよび複数枚のミラーを介して感光体ドラム１１（図１参照）に照射している。
【００２２】
また、アーム９０は、水平方向に向かって伸びる板状部としての板材９１と、この板材９１の先端部側上部に取り付けられる錘部としての錘９２とを有している。本実施の形態では、このアーム９０が後述する片持ち梁として機能する。図３は、アーム９０の斜視図を示している。板材９１は例えば鉄製の板金からなり、長手方向の長さＬは３０ｍｍ、幅ｗは５ｍｍ、厚さｔは０．５ｍｍ、重さは０．６ｇである。また、錘９２は板状部材からなり、その重さは０．８ｇであって、板材９１に接着され固定されている。錘９２は、その中央部が板材９１の固定端（蓋５０側、図１参照）からの距離Ｌ１が２３．２ｍｍの位置（板材の自由端からの距離Ｌ２が６．８ｍｍの位置）となるように取り付けられている。
【００２３】
図４は、板材９１の振動モードについて説明するための図である。図４（ａ）は板材９１の側面図を、図４（ｂ）は１次モードにおける板材９１の振動軌跡を、図４（ｃ）は２次モードにおける板材９１の振動軌跡を、それぞれ示している。ここで、１次モードの固有振動の周波数（１次共振周波数）＜２次モードの固有振動の共振周波数（２次共振周波数）である。図４（ｂ）から、２次モードでは、板材９１の変位量が時間に関わらず常に０になる「節」と呼ばれる部位があることがわかる。この節の位置は、板材９１の固定端からの距離が全体長Ｌ（３０ｍｍ）の７７．４％となる位置、つまり、板材９１の固定端からの距離がＬ１（２３．２ｍｍ）となる位置である。したがって、本実施の形態では、アーム９０において、錘９２が板材９１の２次モードにおける節となる位置に取り付けられていることになる。
【００２４】
本実施の形態では、このようにして構成されたアーム９０を露光器１３に設けることで、ポリゴンミラー６３の回転によって生じる振動およびこの振動に伴って発生する騒音を低減している。以下、騒音が低減される理由について具体的に説明する。
【００２５】
図５は、露光器１３のポリゴンミラー６３を２８２００ｒｐｍで回転させた場合における振動速度レベルの周波数特性を示すグラフ図である。但し、この例では、露光器１３よりアーム９０を取り外している。同図より、ポリゴンミラー６３の回転数の逆数である４７０Ｈｚでポリゴンミラー６３の共振が発生し、また、この４７０Ｈｚ（回転１次周波数）にポリゴンミラー６３の面数（本実施の形態では６）をかけた２８２０Ｈｚ（回転６次周波数）でも共振が発生していることがわかる。
【００２６】
表１は、錘９２を装着した板材９１からなるアーム９０（錘あり）と、錘９２を取り外した板材９１からなるアーム９０（錘なし）について、１次モードの固有振動の周波数（１次共振周波数）および２次モードの固有振動の周波数（２次共振周波数）を測定した結果を示している。
【００２７】
【表１】

【００２８】
錘なしでは、１次共振周波数と２次共振周波数との比（周波数比）が５．３４となる一方、錘９２を装着した板材９１からなるアーム９０では、周波数比が５．９９となる。つまり、板材９１に錘９２に装着したアーム９０を用いることで、２次共振周波数を１次共振周波数の約６倍に設定できる。したがって、錘９２を装着した板材９１からなるアーム９０を露光器１３に取り付けることにより、ポリゴンミラー６３の回転によって生じる回転１次周波数および回転６次周波数における振動およびこの振動に騒音を抑制することが可能になる。
【００２９】
つまり、本実施の形態では、露光器１３に設けた片持ち梁としてのアーム９０を、ポリゴンミラー６３の回転１次周波数および回転６次周波数の両者に対応する多自由度動吸振器として作用させるようにしたので、アーム９０を一つで済ますことができ、構成の簡略化および小型化を図ることができる。そして、ポリゴンミラー６３の回転１次周波数および回転６次周波数を低減できることにより、ｆ−θレンズ７０等の光学系が振動しにくくなるため、画素ずれや濃度むら等の画像不良を防止することができる。
【００３０】
また、本実施の形態では、板材９１の２次モードの節となる位置に錘９２を装着するようにしたため、板材９１の２次共振周波数は錘９２の装着前後でほとんど変化しない（表１参照）。したがって、まず、ポリゴンミラー６３の回転６次周波数に板材９１の２次共振周波数を合わせるように板材９１を設計し、次いで、ポリゴンミラー６３の回転１次周波数に板材９１の１次共振周波数を合わせるように板材９１の２次モードの節の位置に装着する錘９２の重さを調整していくことで、アーム９０のセッティング作業がより容易になる。
【００３１】
なお、本実施の形態では、板材９１に錘９２を取り付けることで、アーム９０の１次共振周波数と２次共振周波数との比を調整するようにしていたが、これに限られるものではなく、例えば板材９１の形状（例えば途中に膨らみやへこみを設ける）を変えることで調整を行うようにしてもよい。
【００３２】
また、本実施の形態では、６面の鏡面を有するポリゴンミラー６３を用いた露光器１３を例に説明を行ったが、例えば４面の鏡面を有するポリゴンミラーを用いる場合には、基本周波数およびこの基本周波数の４倍の周波数における共振が著しくなることから、２次共振周波数を１次共振周波数の４倍に設定したアームを用いるようにすれば、同様に振動や騒音を低減できる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数の周波数の振動およびこの振動に伴う騒音を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る画像形成装置を示す図である。
【図２】本実施の形態に係る露光器を示す図である。
【図３】露光器に設けられたアームの斜視図である。
【図４】アームの側面図および１次モード、２次モードにおける振動軌跡を説明する図である。
【図５】アームを取り外してポリゴンミラーを高速回転させた場合における振動速度レベルの周波数特性を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１０…装置本体、１０ａ…フレーム板、１１…感光体ドラム、１２…帯電器、１３…露光器、１４…回転式現像装置、１５…画像処理部（ＩＰＳ）、１６…ドラムクリーナ、１７…中間転写ベルト、１８…一次転写ロール、１９…二次転写部、２０…定着部、５０…ハウジング、６０…光偏光器、６１…回転軸、６２…ミラー基部、６３…ポリゴンミラー、６４…基台、７０…ｆ−θレンズ、８０…蓋、９０…アーム、９１…板材、９２…錘

Claims (4)

1. 側部に複数の鏡面を具備して回転可能に配設される回転多面鏡と、
   前記回転多面鏡が取り付けられる筐体と、
   前記筐体に一端が取り付けられ、前記回転多面鏡の回転に伴って発生する回転１次周波数および当該回転１次周波数に当該回転多面鏡に形成される前記鏡面の面数ｎをかけた回転ｎ次周波数で共振する片持ち梁と
   を含む光走査装置。
2. 前記片持ち梁の１次モードにおける固有振動の周波数である１次共振周波数が前記回転１次周波数と略一致し、且つ、当該片持ち梁の２次モードにおける固有振動の周波数である２次共振周波数が前記回転ｎ次周波数と略一致することを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
3. 側部に複数の鏡面を具備して回転可能に配設される回転多面鏡と、
   前記回転多面鏡が取り付けられる筐体と、
   前記筐体に装着されるアームと
   を含み、
   前記アームは、
   一端が前記筐体に固定される板状部と、
   前記板状部の２次モードの節となる位置に設けられる錘部と
   を有することを特徴とする光走査装置。
4. 側部にｎ枚（ｎ＞２）の鏡面を具備した回転多面鏡を回転させることで、照射された光ビームを偏向走査する光走査手段と、
   前記回転多面鏡の回転に伴って発生する振動を吸収する動吸振手段と
   を含み、
   前記動吸振手段は、前記回転多面鏡の回転周期の逆数である回転１次周波数の振動と、当該回転１次周波数をｎ倍した回転ｎ次周波数の振動とを吸収することを特徴とする画像形成装置。

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