JP2010117498A

JP2010117498A - 光走査装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2010117498A
Application number: JP2008289939A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Mikami; 敬一三上; Fumiya Hisa; 文哉比佐
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2008-11-12
Filing date: 2008-11-12
Publication date: 2010-05-27

Abstract

【課題】モータの回転軸を支持する軸受部材と筐体の間に共鳴空間を設け、より効果的に光偏向器の振動を低減させる。
【解決手段】光偏向器から発生する振動周波数と音圧（騒音）の関係を調べてみると、光偏向器２６の下方の方が上方よりも騒音が大きいことが分かる。このため、光偏向器２６の下部にこの騒音を減衰する共鳴空間５８を形成することで、光偏向器２６の騒音を効果的に低減する。
【選択図】図５

Description

本発明は、光走査装置及び画像形成装置に関する。

近年、レーザープリンタ等に用いられる光偏向器では、書込み密度の増大や、印刷速度の高速化に伴って、回転速度が高速化している。このため、高速化に対応した光偏向器が必要とされる。

例えば、特許文献１に記載の発明では、ポリゴン風切音の周波数と共振周波数が同一の共鳴箱を光学箱のハウジングと一体形成し、該ハウジングを多孔質プラスチックで形成している。また、特許文献２に記載の発明では、ポリゴンカバーに共鳴器を備え、回転数検出手段と風切り周波数算出手段と風切り周波数と共鳴器の共鳴周波数とを一致させるための調整手段を制御する制御手段とを備えている。さらに、特許文献３に記載の発明では、異なる回転数で駆動する複数のモータを取付け可能な光学箱のモータ取付け部の近くに複数の共鳴空間と開口を設け、モータを取付けることにより回転多面鏡やモータの回転により発生する音の周波数に対応した共鳴空間の開口部以外を塞いでいる。
特開平６−５１２２８号公報特開平９−３１１２８６号公報特開２００５−２０２１１７号公報

本発明は、モータの回転軸を支持する軸受部材と筐体の間に共鳴空間を設け、より効果的に光偏向器の振動を低減させる。

請求項１に記載の発明は、光走査装置において、筐体内に固定され、モータを制御する集積回路等の電子部品が実装された駆動回路基板と、前記駆動回路基板へ貫通させて固定した軸受部材と、一端側に回転多面鏡が取付けられ、前記軸受部材によって回転可能に支持され前記モータによって回転する回転軸と、前記軸受部材と前記筐体の間に設けられ、前記モータの駆動により発生する振動を減衰する共鳴空間と、を有している。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光走査装置において、前記共鳴空間の少なくとも一部に設けられ、共鳴空間の体積を可変可能とする弾性部材を有している。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の光走査装置において、前記弾性部材に形状記憶部材を取付けている。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の光偏向器において、前記共鳴空間を構成する前記弾性部材以外の部材を金属で形成している。

請求項５に記載の発明は、画像形成装置において、請求項１〜４の何れか１項に記載の光走査装置と、画像データに基づいて前記光走査装置から出射された光ビームが照射され表面に静電潜像を形成される像保持体と、を備えている。

請求項１に記載の発明によれば、駆動回路基板の裏面側へ抜け出た振動音を減衰することで、光偏向器による振動音を効果的に低減することができる。

請求項２に記載の発明によれば、共鳴空間の体積を可変可能として、各部材による寸法公差分を吸収することができる。

請求項３に記載の発明によれば、温度上昇による共鳴空間の体積変化を形状記憶合金の変形によって吸収することができる。

請求項４に記載の発明によれば、金属部分を放熱板として利用することができ、光走査装置の筐体の温度上昇による共鳴空間の体積変動率を低減することができる。

請求項５に記載の発明によれば、本発明を適用していない場合と比較して、騒音が小さい。

以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。
＜画像形成装置＞
図１は、本実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す側面断面図である。本実施形態では、カラー画像形成装置の一態様であるフルカラーレーザープリンタを例にとって説明を行う。

図１に示すように、画像形成装置１０は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の４色にそれぞれ対応する４本の感光体１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋを備えている。この４本の感光体１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋは、何れも垂直方向に並設され、駆動手段によって回転駆動する。以下、特に理由がある場合を除き、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの符号を省略して説明する。

各感光体１２の奥方には、画像情報に基づいてレーザービームを照射し各感光体１２上に静電潜像を形成する光走査装置１４（後述する）がそれぞれ配設されている。また、各感光体１２の周囲には、図示はしないが、帯電装置、現像装置、静電転写装置１６及びクリーニング装置がそれぞれ配設されており、最上部に配置された感光体１２Ｙの上部には、定着器１８が配設されている。

上記の構成により、帯電装置によって、表面が帯電した感光体１２は、光走査装置１４のレーザービームによって照射され、静電潜像が形成される。そして、現像装置によって感光体１２の静電潜像にトナーが付着しトナー像として現像される。次に、静電転写装置１６によって感光体１２上のトナー像がシートに転写され、定着器１８の熱及び圧力によってトナー像がシートに定着される。ここで、転写後に感光体１２表面に残ったトナーは、クリーニング装置によって除去される。

ところで、光走査装置１４は、図２に示すように、箱状を成しており、略密封されている。また、光走査装置１４には、光源である半導体レーザー２０と、半導体レーザー２０から出射されるレーザービームを平行光に変換するコリメータレンズ２２と、この平行光を線状に結像するシリンドリカルレンズ２４と、これらのレンズで整形されたレーザービームを偏向する光偏向器２６と、感光体１２に結像する走査レンズ（ｆθレンズ）２８等といった光学部品と、が光学箱（筐体）３０に収納されている。
＜光偏向器＞
次に、光走査装置１４に配置された光偏向器２６について詳細に説明する。なお、説明の便宜上、図３で示す矢印Ｕ方向を上方向とし、矢印Ｄ方向を下方向とする。

図３に示すように、光偏向器２６は、集積回路３３等の電子部品が実装された駆動回路基板３４を備えており、光学箱３０の底壁３０Ａに設けられたボス３２に該駆動回路基板３４を固定している。この駆動回路基板３４には、光偏向器２６を構成し、下部が閉塞された略円筒状のスリーブ（軸受部材）３６が貫通している。スリーブ３６内には回転軸３８が挿通され、回転可能に支持されている。

回転軸３８の上部には、上部が閉塞された略円筒状のブラケット４０が固定されており、回転軸３８と一体に回転可能となっている。ブラケット４０の上部には、小径部４０Ａが設けられており、この小径部４０Ａには複数のミラー４２Ａで構成されたポリゴンミラー（回転多面鏡）４２が外嵌され、環状の固定部材４４によってブラケット４０に固定されている。

また、ブラケット４０の下部は開口とされており、ブラケット４０の内壁面には、モータ４６を構成し、隣接する区分が異極となるようにＮ極とＳ極とが着磁された環状の駆動マグネット４８が固定されている。

一方、スリーブ３６の外周面には、駆動マグネット４８と対面する位置に、コイル（図示省略）が複数配置されモータ４６を構成する駆動コイル５０が固定されている。この駆動コイル５０は、信号線５２を介して、駆動回路基板３４に形成された配線パターン（図示省略）と接続されており、位置検出器としてのホール素子５４からの信号を基に駆動コイル３６へ励磁電流が流れるようになっている。

駆動コイル３６に励磁電流が流れると、駆動マグネット４８との誘導磁力によって回転体５６（駆動マグネット４８、ブラケット４０、回転軸３８、ポリゴンミラー４２、固定部材４４）が回転する。

ところで、光学箱３０の底壁３０Ａには、回転体５６の下方（光偏向器２６の下方）に、光学箱３０の外側へ向かって突設する略円柱状の共鳴空間５８を設けている。

ここで、スリーブ３６の直径を９．００ｍｍ、ポリゴンミラー４２を６面とし、マグネット極数（Ｍ）を１２極にした光偏向器を用い、回転数Ｎ＝３８０５１ｒｐｍとした場合に発生する騒音成分を表１に示す。

図４（Ａ）、（Ｂ）は、光偏向器から発生する振動周波数と音圧（騒音）の関係を示しており、（Ａ）は駆動回路基板３４を基準として光偏向器２６の上方の騒音であり、（Ｂ）は駆動回路基板３４を基準として光偏向器２６の下方の騒音である。図４（Ａ）、（Ｂ）を見ても分かるように、この中で特に大きく発生する騒音は、７６１０．３２Ｈｚである。

また、図４（Ａ）と図４（Ｂ）を比較すると、光偏向器２６の下方の方が上方よりも騒音が大きいことが分かる。これは、光偏向器２６の回転体５６による騒音が、駆動回路基板３４に形成された貫通孔６０を通じて、光偏向器２６の下方へ抜けるためと考えられる。

このため、光偏向器２６の下方にこの騒音を減衰する共鳴空間５８を形成することで、光偏向器２６の騒音が効果的に低減される。この共鳴空間５８は、いわゆる、ヘルムホルツの共鳴器である。

ヘルムホルツの共鳴器では、外部から共鳴周波数Ｆと同一の周期的外力が加えられた場合、つまり共鳴周波数Ｆの空気振動が伝達された場合に内部の空気が振動するが、共鳴器の内部の空気が振動することによって共鳴周波数Ｆの空気振動のエネルギが消費され、この結果空気振動の振幅が減少する。つまり、ヘルムホルツ共鳴器によって、共鳴周波数Ｆと同じ周波数の空気振動が減衰される。

そして、このヘルムホルツの共鳴器では、下記の計算式が得られる。

ここで、Ｆ：共鳴周波数（Ｈｚ）、Ｃ：音速＝３４００００ｍｍ／ｓ、Ｓ：共鳴孔面積＝３１．４２ｍｍ^２、Ｌ：孔長さ＝３．００ｍｍ、ｒ：開口孔半径＝（共鳴孔直径φ１１．００ｍｍ−スリーブ直径φ９．００ｍｍ）／２とし、Ｖは共鳴室体積である。

この式１にＦ＝７６１０．３２を代入して、Ｖを求めると、Ｖ＝３４７．５０ｍｍ^３となる。つまり、共鳴空間５８の体積を３４７．５０ｍｍ^３とすることで、７６１０．３２Ｈｚの周波数の振動を減衰させることができる。

一方、光学箱３０はコスト低減の観点から熱伝導率の低い樹脂で成形されているが、各部位において所定の寸法公差を考慮する必要がある。表２は、共鳴室の公差計算について示している。

また、表３には共鳴孔の公差計算について示す。

表２、３から、実際の光学箱３０に設けた共鳴空間５８による共鳴周波数と、理論値による共鳴周波数Ｆ_ｄ１との間には、±約１７０Ｈｚの誤差が生じる可能性がある。したがって、本実施形態では、±約２００Ｈｚの共鳴周波数の調整が可能な共鳴空間５８を形成する。つまり、共鳴空間５８の体積を可変可能とする。

図５に示すように、共鳴空間５８の高さｈを調整可能とする。一例として、図６（Ａ）に示すように、共鳴空間５８の側壁６２と底壁６４とを分けて形成し、底壁６４の周縁部には折返し部６４Ａを設けて、側壁６２に対して嵌め込み可能となるようにする。

また、底壁６４の中央部にネジ孔６６を形成する。共鳴空間５８の側壁６２の下端部には、ペットフィルム（弾性部材）６８など弾性変形可能な部材を予め固着しておく。側壁６２に底壁６４を嵌め込んだ後、図６（Ｂ）に示すように、底壁６４のネジ孔６６へネジ７０をねじ込み、ネジ７０の先端部でペットフィルム６８の中央部を押し上げるようにする。これにより、共鳴空間５８内の高さ（体積）が変わることになり、結果的に得られる共鳴周波数が変わる。

例えば、式１から、共鳴周波数を約２００Ｈｚ上げるには、共鳴空間５８の高さを０．１ｍｍ低くすればよいことがわかる。ネジ７０の先端部でペットフィルム６８の中央部を押し上げるとペットフィルム６８の裏面側は円錐状を成すため、共鳴空間５８の高さを０．１ｍｍ低くするには、ネジ７０の先端部でペットフィルム６８を０．３ｍｍ押し上げればよい。

これにより、共鳴空間５８を構成する各部位における寸法公差分が吸収されることになる。このため、駆動回路基板３４の裏面側へ抜け出た振動音が減衰され、光偏向器による振動音が効果的に低減される。

なお、ここでは、弾性変形可能なペットフィルム６８の中央部を押し上げることで共鳴空間５８の体積を変えるようにしたが、共鳴空間５８の体積を変えて共鳴周波数を調整することができれば良いため、本実施形態に限るものではない。

例えば、光学箱３０の底壁６４自体をペットフィルムで形成し、該底壁６４が側壁６２に対して上下移動可能となるようにしても良い。また、ペットフィルムは底壁に限らず、側壁６２の一部に設けても良い。

さらに、図示はしないが、ペットフィルムにシート状の形状記憶合金を貼り、光走査装置の温度上昇による共鳴空間の体積変化を形状記憶合金の変形によって吸収するように設定しても良い。また、共鳴空間を形成する部材の少なくとも一部に金属部材を用い、ヒートシンクを兼ねるようにしても良く、これにより、光走査装置の光学箱の温度上昇による共鳴空間の体積変動率が低減される。

以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

本実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略側断面図である。本実施形態に係る光走査装置を示す概略平面図である。光走査装置の光偏向器を示す断面図である。光偏向器の共鳴周波数と音圧の関係を示すグラフであり、（Ａ）は光偏向器の上方のデータを示し、（Ｂ）は光偏向器の下方のデータを示している。本実施形態に係る光走査装置の光偏向器を示す断面図である。（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態に係る光走査装置の光偏向器の作用を示す断面図である。

符号の説明

１０画像形成装置
１２感光体（像保持体）
１４光走査装置
２６光偏向器
３０光学箱（筐体）
３４駆動回路基板
３６スリーブ（軸受部材）
３８回転軸
４２ポリゴンミラー（回転多面鏡）
６８ペットフィルム（弾性部材）

Claims

筐体内に固定され、モータを制御する集積回路等の電子部品が実装された駆動回路基板と、
前記駆動回路基板へ貫通させて固定した軸受部材と、
一端側に回転多面鏡が取付けられ、前記軸受部材によって回転可能に支持され前記モータによって回転する回転軸と、
前記軸受部材と前記筐体の間に設けられ、前記モータの駆動により発生する振動を減衰する共鳴空間と、
を有する光走査装置。
前記共鳴空間の少なくとも一部に設けられ、共鳴空間の体積を可変可能とする弾性部材を有する請求項１に記載の光走査装置。
前記弾性部材に形状記憶部材を取付けた請求項２に記載の光走査装置。
前記共鳴空間を構成する前記弾性部材以外の部材を金属で形成した請求項２又は３に記載の光走査装置。
請求項１〜４の何れか１項に記載の光走査装置と、
画像データに基づいて前記光走査装置から出射された光ビームが照射され表面に静電潜像を形成される像保持体と、
を備えた画像形成装置。