JP2009128847A - Optical scanner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機やプリンタ、ファクシミリといった画像形成装置に搭載され、像担持体の表面を光ビーム(例えばレーザ光)で露光走査するための光走査装置に関する。 The present invention relates to an optical scanning device that is mounted on an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile machine, and exposes and scans the surface of an image carrier with a light beam (for example, laser light).
複写機やプリンタ等に用いられる光走査装置は、一般的に、感光体ドラムに代表される像担持体の表面、すなわち被走査面上を走査しながら露光し、感光体ドラム表面に所定の静電潜像を形成するものである。光走査装置において、光源から照射される、例えばレーザ光のような光ビームは、光偏向器の回転するポリゴンミラーによって主走査方向に偏向され、レンズやミラーなどといった光学部材によって被走査面に向けて出射される。 In general, an optical scanning device used in a copying machine, a printer, or the like performs exposure while scanning the surface of an image carrier represented by a photosensitive drum, that is, a surface to be scanned, and a predetermined static surface on the surface of the photosensitive drum. It forms an electrostatic latent image. In an optical scanning device, a light beam such as laser light emitted from a light source is deflected in a main scanning direction by a polygon mirror rotated by an optical deflector and directed toward a scanning surface by an optical member such as a lens or a mirror. Are emitted.
ここで、近年では、高速印刷が可能な画像形成装置が著しく普及している。そして、光走査装置もそれに対応した動作が必要となり、ポリゴンミラーを高速で回転させる必要がある。このため、光走査装置では、光偏向器の箇所を中心として、振動が発生し易くなる。また、高速印刷に起因して画像形成装置の他の箇所で発生する振動が、光走査装置に伝播する恐れもある。 Here, in recent years, image forming apparatuses capable of high-speed printing are remarkably widespread. The optical scanning device also needs to operate correspondingly, and it is necessary to rotate the polygon mirror at high speed. For this reason, in the optical scanning device, vibration is likely to occur around the position of the optical deflector. In addition, vibration generated in other parts of the image forming apparatus due to high-speed printing may propagate to the optical scanning device.
上記のように光走査装置に発生、伝播した振動は、レンズやミラーなどといった光学部材の箇所まで到達する可能性が高い。これにより、特にミラーが振動すると、ミラー自体の所定の位置や角度を保持できなくなり、光ビームの光軸がずれてしまう恐れがある。その結果、感光体ドラム表面に形成される静電潜像に悪影響を及ぼし、画像品質の低下を招くといった問題が発生する。 As described above, the vibration generated and propagated in the optical scanning apparatus is likely to reach the position of an optical member such as a lens or a mirror. Thereby, especially when the mirror vibrates, the predetermined position and angle of the mirror itself cannot be maintained, and the optical axis of the light beam may be shifted. As a result, there arises a problem that the electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum is adversely affected and the image quality is deteriorated.
このような問題を解決すべく、光走査装置(光学装置)に発生し得る振動の低減、抑制を図った構成の例を、特許文献1及び2に見ることができる。特許文献1に記載された露光装置(光学装置)は、ミラーを支持する支持体とその取り付け部との間にばねを設けている。特許文献2に記載された書き込みユニット(光走査装置)は、動吸振器を備えている。
特許文献1に記載された露光装置(光学装置)は、ミラーを支持する支持体とその取り付け部との間にばねを設けることにより、ばねに振動を吸収させ、ミラーの振動を防止しようとし、特許文献2に記載された書き込みユニット(光走査装置)は、動吸振器を設けることで、共振周波数におけるユニットの振動低減を図っている。しかしながら、これらの方法では、ある一定の周波数で揺れる振動にしか対応することができない。光走査装置に発生する振動は、走査速度などの使用条件や温度、湿度といった環境条件、設置条件、光走査装置が組み込まれる画像形成装置の運転条件などの様々な影響を受け、多様な周波数で発生する恐れがある。これにより、一定の振動周波数に対応できたとしても、他の周波数では振動を回避することができず、画像品質の低下を免れない可能性がある。したがって、一定の周波数に対応するだけでなく、多様な周波数に対応して振動を防止し、画像品質の向上を図る必要がある。
The exposure apparatus (optical apparatus) described in
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、多様な振動周波数に対応して光学部材の振動を防止することができ、高品質の画像を得ることが可能な光走査装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and provides an optical scanning device capable of preventing vibration of an optical member corresponding to various vibration frequencies and obtaining a high-quality image. With the goal.
上記の課題を解決するため、ハウジングと、このハウジングの内部に設けられ、光ビームを被走査面上に導く光学部材とを備えた光走査装置において、前記光学部材を支持する支持部材と、この支持部材と光学部材との間に設けて光学部材を保持するとともに、変形量に対応してばね定数が可変な弾性部材と、この弾性部材を変形させる長さ変更機構とを備えることとした。 In order to solve the above-described problems, in an optical scanning device including a housing and an optical member provided inside the housing and guiding a light beam onto a surface to be scanned, a support member that supports the optical member, An elastic member provided between the support member and the optical member to hold the optical member and having a variable spring constant corresponding to the amount of deformation, and a length changing mechanism for deforming the elastic member are provided.
また、上記構成の光走査装置において、前記弾性部材は、非線形ばねで構成されていることとした。 Further, in the optical scanning device having the above configuration, the elastic member is configured by a non-linear spring.
また、上記構成の光走査装置において、前記非線形ばねは、ばね定数の異なる複数のばねが連結されて構成されていることとした。 In the optical scanning device having the above-described configuration, the nonlinear spring is configured by connecting a plurality of springs having different spring constants.
本発明の構成によれば、ハウジングと、このハウジングの内部に設けられ、光ビームを被走査面上に導く光学部材とを備えた光走査装置において、前記光学部材を支持する支持部材と、この支持部材と光学部材との間に設けて光学部材を保持するとともに、変形量に対応してばね定数が可変な弾性部材と、この弾性部材を変形させる長さ変更機構とを備えることとしたので、ミラーなどの光学部材を保持する弾性部材のばね定数を変更することが可能である。これにより、ミラーと弾性部材とからなる振動系の固有振動数を変更することができるのとともに、さらに多様な周波数で発生する振動にも対応することが可能である。したがって、多様な振動周波数に対応して光学部材の振動を防止することができ、高品質の画像を得ることが可能な光走査装置を提供することができる。 According to the configuration of the present invention, in an optical scanning device including a housing and an optical member that is provided inside the housing and guides a light beam onto the surface to be scanned, a support member that supports the optical member, Since it is provided between the support member and the optical member to hold the optical member, an elastic member having a variable spring constant corresponding to the amount of deformation and a length changing mechanism for deforming the elastic member are provided. It is possible to change the spring constant of an elastic member that holds an optical member such as a mirror. As a result, the natural frequency of the vibration system composed of the mirror and the elastic member can be changed, and vibrations generated at various frequencies can be dealt with. Therefore, it is possible to provide an optical scanning device capable of preventing the vibration of the optical member corresponding to various vibration frequencies and obtaining a high-quality image.
また、前記弾性部材は、非線形ばねで構成されていることとしたので、ミラーと弾性部材とからなる振動系の固有振動数を変更したり、さらに多様な振動周波数に対応したりできる構成を容易に得ることが可能である。したがって、簡便な構成により、多様な振動周波数に対応して光学部材の振動を防止することができ、高品質の画像を得ることが可能な光走査装置を提供することができる。 In addition, since the elastic member is composed of a non-linear spring, it is easy to change the natural frequency of the vibration system composed of the mirror and the elastic member, and to cope with various vibration frequencies. It is possible to get to. Therefore, it is possible to provide an optical scanning device that can prevent vibration of the optical member corresponding to various vibration frequencies with a simple configuration and obtain a high-quality image.
また、前記非線形ばねは、ばね定数の異なる複数のばねが連結されて構成されていることとしたので、非線形な弾性特性が得られるばねを容易に得ることが可能である。これにより、成形に労力を要し、比較的高価な非線形ばねを、低コストで得ることができる。したがって、多様な振動周波数に対応して光学部材の振動を防止することが可能な、低コスト化が図れた光走査装置を提供することができる。 Further, since the non-linear spring is configured by connecting a plurality of springs having different spring constants, it is possible to easily obtain a spring capable of obtaining non-linear elastic characteristics. Thereby, labor is required for molding, and a relatively expensive nonlinear spring can be obtained at low cost. Therefore, it is possible to provide an optical scanning device capable of reducing the cost and capable of preventing the vibration of the optical member corresponding to various vibration frequencies.
以下、本発明の実施形態を図1〜図8に基づき説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
最初に、本発明の第1の実施形態に係る光走査装置について、図1〜図3を用いてその構造の概略を説明する。図1は光走査装置の上面図、図2は光走査装置の垂直断面正面図、図3は光走査装置の斜視図である。なお、図1及び図3では、光走査装置の上面に配置される蓋部材の描画を省略している。また、この光走査装置は、ブラック1色に対応した1個の感光体ドラムが備えられたモノクロ印刷用画像形成装置に搭載される光走査装置として設計されたものとする。 First, the outline of the structure of the optical scanning device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a top view of the optical scanning device, FIG. 2 is a vertical sectional front view of the optical scanning device, and FIG. 3 is a perspective view of the optical scanning device. In FIG. 1 and FIG. 3, drawing of the lid member disposed on the upper surface of the optical scanning device is omitted. The optical scanning device is designed as an optical scanning device mounted on an image forming apparatus for monochrome printing provided with one photosensitive drum corresponding to one black color.
光走査装置1は、図1〜図3に示すように、ハウジング2の内側と周囲に、光源3、光偏向器10、及び光学系20を備えている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
ハウジング2は、上面が開放部として形成された箱形状をなしている。ハウジング2の、この上面の箇所には、蓋部材4(図2参照)が装着され、開放部を塞ぐようになっている。これらのハウジング2及び蓋部材4は、合成樹脂で構成されている。
The
光源3は、図1及び図3に示すように、ハウジング2の側面の箇所に備えられている。光走査装置1は、ブラック1色に対応したものであるので、光源3も1個が設けられている。光源3は、可視領域の光ビーム、例えば670nm程度のレーザ光を照射する仕様のレーザダイオードで構成されている。
The
光偏向器10は、ハウジング2の一方の端部側、すなわち図1及び図2において右方の端部側に備えられている。光偏向器10は、ポリゴンミラー11と、駆動部12とで構成されている。駆動部12は、垂直をなす軸線を中心として、図1において反時計方向に、正多角形の平面形状をなすポリゴンミラー11を回転駆動するものである。その軸線中心に回転するポリゴンミラー11の周囲には、光を反射する反射面が設けられている。
The
光源3から照射されたレーザ光LBは、ポリゴンミラー11周囲の反射面に入射する。ポリゴンミラー11は、回転しながら、その反射面でレーザ光LBを反射し、主走査方向(図1の上下方向)に偏向しつつ、ハウジング2内の他端に向けて導く。
The laser beam LB emitted from the
光学系20は、ハウジング2内の、光偏向器10にて反射されたレーザ光LBの進行先の領域に設けられている。光学系20は、光学部材であるfθレンズ21及び反射ミラー22を備えている。
The
fθレンズ21は、光偏向器10にて反射されたレーザ光LBが進行する、そのすぐ先の箇所に配置されている。fθレンズ21は、光偏向器10側が主走査方向に真っ直ぐな平面状で延び、その反対側が主走査方向に円弧状に湾曲している。このfθレンズ21では、レーザ光LBが主走査方向において等速度に偏向される。さらにfθレンズ21は、ポリゴンミラー11へのレーザ光LBの入射角や、ポリゴンミラー11の面倒れなどといった走査上の悪影響を補正する。
The
反射ミラー22は、ハウジング2の、光偏向器10が配置された一方の端部側に対する他方の端部側、すなわち図1及び図2において左方の端部側に備えられている。反射ミラー22は、主走査方向に真っ直ぐに延び、細長い形状をなしている。fθレンズ21を通過したレーザ光LBは、反射ミラー22にて、下方に向かって反射される。反射ミラー22にて反射されたレーザ光LBは、ハウジング2の底部に設けられた開口部5(図2及び図3参照)を通って、被走査面である図示しない感光体ドラム表面に到達、結像される。
The
続いて、光学部材である上記反射ミラー22の支持部の詳細な構成について、図1及び図3に加えて、図4及び図5を用いて説明する。図4は反射ミラー周辺を示す垂直断面部分拡大正面図、図5は反射ミラー支持部のばねの荷重特性を示すグラフである。
Next, a detailed configuration of the support portion of the
反射ミラー22は、図1及び図3に示すように、主走査方向両端に設けられた支持部30にて支持されている。支持部30は、図4に示すように、支持部材31、弾性部材であるばね32、及びこのばね32の長さ変更機構33を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
支持部材31は、ハウジング2の内底面に設けられ、上方に向かって延びている。支持部材31は、反射ミラー22の、レーザ光LBが反射する反射面22aと平行に延びる平面部31aを備え、この平面部31aで反射ミラー22を支持している。平面部31aの上部には、この平面部31aと略直角をなして反射ミラー22側に突出する突起部31bが設けられている。
The
ばね32は、反射ミラー22の上方に配置されている。ばね32は、反射ミラー22の、反射面22aと略直角をなす上側の平面と、支持部材31の突起部31bとの間に設けられている。ばね32は、反射ミラー22を下方に付勢してこれを保持している。また、ばね32は、変形量に対応してばね定数が可変な弾性部材であって、ばね定数の異なる2個のばね32a、32bが連結されて構成された非線形ばねである。このばね32は、図5に示す荷重特性を持っている。すなわち、ばね32は、変形量がある程度大きくなるとばね定数が高くなり、変形させるのに大きな荷重が必要となる。
The
反射ミラー22の下方には、ばね32の長さ変更機構33が配置されている。長さ変更機構33は、カム34とこのカム34の回転装置(図示せず)とで構成されている。カム34は、主走査方向と略平行な軸部を中心として回転可能であって、その外周面が下方から反射ミラー22の、反射面22aと略直角をなす下側の平面に当接している。反射ミラー22は支持部材31の平面部31aで支持されているので、回転装置によりカム34を回転させると、反射ミラー22が、その反射面22aに沿って斜めに、上下方向に移動する。反射ミラー22を上方に移動させる場合、ばね32の弾発力に抗して移動させることになる。
A
続いて、上記構成の反射ミラー22の支持部30による、反射ミラー22とばね32とからなる振動系の周波数特性の変化について、図5に加えて、図6を用いて説明する。図6は、反射ミラーとばねとからなる振動系の周波数特性を示すグラフである。
Next, changes in the frequency characteristics of the vibration system composed of the
支持部30は、ばね32の長さ変更機構33で反射ミラー22を上方に移動させることにより、ばね32をその弾発力に抗して変形させ、図5から見て取れるようにばね32のばね定数を高めることができる。したがって、反射ミラー22とばね32とからなる振動系は、ばね32の変形前に対して、変形後のばね定数が高くなる。その結果、図6に示すように、振動振幅が大きくなる固有振動数をずらすことが可能である。
The
なお、上記のようなばね32のばね定数の変更は、反射ミラー22を、その反射面22aに沿って斜めに移動させることによって実行するので、光軸のずれなどといった悪影響はほとんどない。
In addition, since the change of the spring constant of the
また、ばね32のばね定数の変更は、被走査面である感光体ドラム表面に形成された静電潜像のずれを検知することにより反射ミラー22が振動していることを認識し、実行される。
Further, the spring constant of the
上記のように、ハウジング2と、このハウジング2の内部に設けられ、光ビームであるレーザ光LBを被走査面上に導く光学部材とを備えた光走査装置1において、光学部材である反射ミラー22を支持する支持部材31と、この支持部材31と反射ミラー22との間に設けて反射ミラー22を保持するとともに、変形量に対応してばね定数が可変な弾性部材であるばね32と、このばね32を変形させる長さ変更機構33とを備えているので、反射ミラー22を保持するばね32のばね定数を変更することが可能である。これにより、反射ミラー22とばね32とからなる振動系の固有振動数を変更することができるのとともに、さらに多様な周波数で発生する振動にも対応することが可能である。したがって、多様な振動周波数に対応して反射ミラー22の振動を防止することができ、高品質の画像を得ることが可能な光走査装置1を提供することができる。
As described above, in the
また、ばね32は、非線形ばねで構成されているので、反射ミラー22とばね32とからなる振動系の固有振動数を変更したり、さらに多様な振動周波数に対応したりできる構成を容易に得ることが可能である。したがって、簡便な構成により、多様な振動周波数に対応して反射ミラー22の振動を防止することができ、高品質の画像を得ることが可能な光走査装置1を提供することができる。
Further, since the
さらに、上記非線形ばねは、ばね定数の異なる複数のばね32a、32bが連結されて構成されているので、非線形な弾性特性が得られるばね32を容易に得ることが可能である。これにより、成形に労力を要し、比較的高価な非線形ばねを、低コストで得ることができる。したがって、多様な振動周波数に対応して反射ミラー22の振動を防止することが可能な、低コスト化が図れた光走査装置1を提供することができる。
Furthermore, since the non-linear spring is configured by connecting a plurality of
次に、本発明の第2の実施形態に係る光走査装置の詳細な構成について、図7を用いて説明する。図7は、光走査装置の反射ミラー周辺を示す垂直断面部分拡大正面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は、図1〜図6を用いて説明した前記第1の実施形態と同じであるので、第1の実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、説明は省略するものとする。 Next, a detailed configuration of the optical scanning device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a partially enlarged front view of the vertical section showing the periphery of the reflection mirror of the optical scanning device. Since the basic configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment described with reference to FIGS. 1 to 6, the same reference numerals are used for the same components as those of the first embodiment. The description is omitted.
第2の実施形態に係る光走査装置1は、図7に示すように、反射ミラー22の支持部30において、ばね32の長さ変更機構33が、熱膨張部材35とその加熱装置(図示せず)を備えている。
As shown in FIG. 7, in the
熱膨張部材35は、ブロック形状をなし、反射ミラー22の、反射面22aと略直角をなす下側の平面と、支持部材31との間に設けられ、反射ミラー22の下側の平面に当接している。熱膨張部材35は、アルミニウム、シリコンゴムなどの比較的線膨張係数が高い材料で構成されている。加熱装置は、温度制御が可能であって、熱膨張部材35を加熱すべく、その近傍に配置されている。
The
加熱装置を制御し、熱膨張部材35を加熱したり、加熱を止めたりすることにより、熱膨張部材35を膨張、収縮させることができる。これにより、反射ミラー22が、その反射面22aに沿って斜めに、上下方向に移動する。したがって、支持部30は、ばね32の長さ変更機構33で反射ミラー22を上方に移動させることにより、ばね32をその弾発力に抗して変形させ、ばね32のばね定数を高めることができる。
By controlling the heating device and heating the
上記のように、ばね32を変形させる長さ変更機構33が熱膨張部材35を備えているので、前記第1の実施形態と同様に、反射ミラー22を保持するばね32のばね定数を変更することが可能である。これにより、反射ミラー22とばね32とからなる振動系の固有振動数を変更することができるのとともに、さらに多様な周波数で発生する振動にも対応することが可能である。したがって、多様な振動周波数に対応して反射ミラー22の振動を防止することができ、高品質の画像を得ることが可能な光走査装置1を提供することができる。
As described above, since the
次に、本発明の第3の実施形態に係る光走査装置の詳細な構成について、図8を用いて説明する。図8は、光走査装置の反射ミラー周辺を示す垂直断面部分拡大正面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は、図1〜図6を用いて説明した前記第1の実施形態と同じであるので、第1の実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、説明は省略するものとする。 Next, a detailed configuration of the optical scanning device according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a partially enlarged front view of the vertical section showing the periphery of the reflection mirror of the optical scanning device. Since the basic configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment described with reference to FIGS. 1 to 6, the same reference numerals are used for the same components as those of the first embodiment. The description is omitted.
第3の実施形態に係る光走査装置1は、図8に示すように、反射ミラー22の支持部30において、ばね32の長さ変更機構33が、電磁石36を備えている。また、ばね32は、反射ミラー22の下方に配置されている。
In the
ばね32は、反射ミラー22の、反射面22aと略直角をなす下側の平面と、支持部材31との間に設けられている。ばね32は、反射ミラー22を上方に付勢してこれを保持している。
The
電磁石36は、反射ミラー22に対して、ばね32が設けられた箇所を隔てて、さらに下方に配置されている。これに対して、反射ミラー22は、電磁石36で吸引可能な金属材料を含有している。
The
電磁石36に通電したり、通電を止めたりすることにより、反射ミラー22を電磁石36側に引き寄せたり、遠ざけたりすることができる。これにより、反射ミラー22が、その反射面22aに沿って斜めに、上下方向に移動する。したがって、支持部30は、ばね32の長さ変更機構33で反射ミラー22を上方に移動させることにより、ばね32をその弾発力に抗して変形させ、ばね32のばね定数を高めることができる。
By energizing the
上記のように、ばね32を変形させる長さ変更機構33が電磁石36を備えているので、前記第1の実施形態と同様に、反射ミラー22を保持するばね32のばね定数を変更することが可能である。これにより、反射ミラー22とばね32とからなる振動系の固有振動数を変更することができるのとともに、さらに多様な周波数で発生する振動にも対応することが可能である。したがって、多様な振動周波数に対応して反射ミラー22の振動を防止することができ、高品質の画像を得ることが可能な光走査装置1を提供することができる。
As described above, since the
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
例えば、光走査装置1は、上記実施形態ではブラックトナーのみを使用したモノクロ印刷用の画像形成装置に搭載される光走査装置であるが、このような機種に限定されるわけではなく、中間転写ベルトを備え、複数色を重ね合わせて画像形成すること可能なタンデム方式、或いはロータリーラック方式のカラー印刷用画像形成装置に搭載される光走査装置であっても構わない。
For example, the
また、弾性部材であるばね32は、ばね定数の異なる2個のばね32a、32bが連結されて構成された非線形ばねであるが、弾性部材がこれに限定されるわけではなく、不等ピッチコイルばねといった非線形ばねなどを用いても構わない。
The
また、ばね32を変形させる長さ変更機構33は、上記第1〜3の実施形態で説明した機構に限定されるわけではなく、例えば形状記憶合金や圧電素子を利用してばね32を変形させることとしても構わない。
The
本発明は、光走査装置全般において利用可能である。 The present invention can be used in all optical scanning devices.
1 光走査装置
2 ハウジング
3 光源
10 光偏向器
20 光学系
22 反射ミラー(光学部材)
22a 反射面
30 支持部
31 支持部材
31a 平面部
31b 突起部
32 ばね(弾性部材)
33 長さ変更機構
34 カム
35 熱膨張部材
36 電磁石
DESCRIPTION OF
33
Claims (3)
前記光学部材を支持する支持部材と、この支持部材と光学部材との間に設けて光学部材を保持するとともに、変形量に対応してばね定数が可変な弾性部材と、この弾性部材を変形させる長さ変更機構とを備えることを特徴とする光走査装置。 In an optical scanning device comprising a housing and an optical member provided inside the housing and guiding a light beam onto the surface to be scanned,
A support member that supports the optical member, an elastic member that is provided between the support member and the optical member, holds the optical member, and has a variable spring constant corresponding to the amount of deformation, and deforms the elastic member. An optical scanning device comprising a length changing mechanism.
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