JP2011170217A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】折り返しミラーの曲げ振動に起因するビームスポット位置変動を抑制する光走査装置を提供する。
【解決手段】光学箱１１に設置の折り返しミラー１０１の曲げ振動に起因する剛性を変化させるため、光学箱１１に設置の座台１０４ａ、１０４ｂの剛性を変化させる剛性付加治具１０４ａ、１０４ｂを座台１０４ａ、１０４ｂに取り外し可能に設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、光走査装置及び画像形成装置に関する。

従来から、画像形成装置には、レーザビームを感光体上に照射して画像を形成する光走査装置を有するものが知られている。この光走査装置には、光路折り曲げの為の反射ミラー（折り返しミラー）が用いられ、この折り返しミラーが板ばね等で両端が固定されている場合が多い。

その場合、固定点を支持点とした折り返しミラーの曲げ振動が起こる。この曲げ振動の周波数帯に加振力、例えば、ポリゴンミラーの回転起因やギア噛み合い周波数起因の加振力があった場合、出力された画像にその周波数においてバンディングと呼ばれる縞模様が現れることがある。

一般に、画像の可視感度と空間周波数の関係は、人間の視覚系の特性から、空間周波数0.2〜2.0（line/mm）の範囲の濃度変化が最も目に付きやすいと言われている。感光体の回転速度や用紙の搬送速度を考え合わせると、数Hzから数百Hz程度の周波数領域におけるレーザー光の振動を回避するか或いは抑制することが必要である。

そこで、反射ミラーの両端以外に複数のミラー支持部を設け、折り返しミラーを三点以上で支持することにより、この折り返しミラーの固有振動数をそのバンディングと呼ばれる縞模様が現れる周波数帯よりも高くする構成が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。

また、光学部品を保持する光学箱（ハウジング）が振動するときに節となる光学箱の部分を利用し、その節となる部分に折り返しミラーを固定する保持部材を取り付け、折り返しミラーをハウジングから浮かせて取り付けることで、折り返しミラーに加振力が伝わりにくい構成を提案している（例えば、特許文献3参照）。

しかし、特許文献1や特許文献2の発明では、ミラー中央部にも支持部を設けなければならないので、そのミラー支持部構造が複雑になり、特に、多色用の光学系を一つの光学箱内に収容するものでは、反射ミラーの両端以外に複数のミラー支持部を設ける構造を採用するとして、光学箱の大きさをそのままにして、いずれか一色のレーザ光の光路を確保しようとすると、残りの色のレーザ光の光路が妨害され、これを回避するためには、光学箱を大きくしなければならないという不都合がある。

これに対して、特許文献3の発明では、光学箱の振動以外に起因する加振力が折り返しミラーの固有振動数と一致した場合に、バンディング等が発生しやすいという問題があった。

そこで、本発明の目的は、簡単な構成で外部からの加振力があった場合に、その加振周波数が折り返しミラーの固有振動数近傍から外れるように固有振動数を変更できる構成とし、出力された画像にバンディング等に起因する画像劣化を抑制することのできる光走査装置及び画像形成装置を提供することにある。

上記本発明の目的を達成するために、光源と、その光源から射出された光を偏向走査する光偏向器と、その光偏向器により偏向された光を反射させる折り返しミラーと、その折り返しミラーからの光を像担持体上に結像する結像素子とを備えた光走査装置において、折り返しミラー角度を決定し、保持する座面の剛性を高くすることのできる剛性付加治具を取り外し可能な構成とすることを特徴とする。

本発明によれば、剛性付加治具を座面に取り外し可能にしたので、剛性付加治具の剛性で座面の剛性を変化させ、折り返しミラーの固有振動数を変化させることができるため、折り返しミラー振動を励起する周波数の加振力があった場合でも、折り返しミラー振動の固有振動数を高くずらすことができ、出力される画像のバンディングなどの画像悪化を抑制することができる。

図１は本発明の実施例に係る光走査装置の構成を示す平面図である。 図２は図１に示す光走査装置の折り返しミラー支持部分を示した斜視図である。 図３は図２に示す剛性付加治具と折り返しミラーの側面図である。 図４は図２に示す剛性付加治具と座面との関係を示す斜視図である。 図５は図２に示す折り返しミラーの伝達関数と周波数との関係を示すグラフであって、折り返しミラーの固有振動数の近傍に加振周波数がある場合の説明図である。 図６は図２に示す折り返しミラーの伝達関数と周波数との関係を示すグラフであって、折り返しミラーの固有振動数の近傍に加振周波数がない場合の説明図である。 図１に示す光走査装置が組み込まれた画像形成装置の概略図である。

（実施例1）
以下、本発明の実施例１について図1から図6までを参照しつつ説明する。
図1は実施例１係る光走査装置の構成を示す平面図である。
この図１において、１１は光学箱、１２はレーザビームを出射する光源ユニット、１３は光源ユニット１２からのレーザビームを副走査方向に集光するシリンダレンズ、１４はレーザビームを偏向走査する偏向走査ユニットである。その光学箱１１は例えば金属製である。

偏向走査ユニット１４は、レーザビームＬを反射するポリゴンミラー１４ａ、ポリゴンミラー１４ａを回転駆動する駆動モータ１４ｂから大略構成されている。光源ユニット１２から出射されたレーザビームＬは、ポリゴンミラー１４ａのミラー面１４ｃで走査レンズ１５ａに向けて反射偏向され、走査レンズ１５ａ、１５ｂを通過して折り返しミラー１０１に導かれる。走査レンズ１５ａ、１５ｂは、fθレンズや面倒れ補正レンズ等により構成される。

その光学箱１１には、光検出ミラー１６とこの光検出ミラー１６により反射されたレーザ光Ｌ２を検出する光検出ユニット１７が設けられ、この光検出ミラー１６はレーザビームＬ１が感光体ドラム（図示を略す）に照射される前にレーザビームＬ２を光検出ユニット１７に向けて反射し、光検出ユニット１７はそのレーザビームＬ２を検出して感光体ドラムへのレーザビームＬ１の書き込みタイミングを決定する。

折り返しミラー１０１は、主走査方向に平行に配設され、レーザビームＬ１を感光体ドラムに向けて反射し、レーザビームＬ１が感光体ドラムに照射される。折り返しミラー１０１は、その両端部が座台１０２ａ、１０２ｂに支持されている。
その座台１０２ａ、１０２ｂはその光学箱１１を構成する板金を切り起こして一体に形成されているか又は光学箱１１に対して別体に形成されて図示を略すねじにより光学箱１１に一体に固定されている。

その座台１０２ａ、１０２ｂにはその両側面に剛性付加治具１０４ａ、１０４ｂが配設可能とされている。
図２はその折り返しミラー１０１の両端部１０１ａ、１０１ｂの支持状態を示す座台１０２ａ、１０２ｂとこの座台１０２ａ、１０２ｂの側面に配置された剛性付加治具１０４ａ、１０４ｂの斜視図であり、図３はその折り返しミラー１０１の一方の端部１０１ａを支持する座台１０２ａとその側面に配置された剛性付加治具１０４ａとを示す斜視図であり、図４はその折り返しミラー１０１を取り除いた状態を示す座台１０２ａとその側面に配置された剛性付加治具１０４ａとを示す斜視図である。

その座台１０２ａ、１０２ｂには、その上面に板バネ取付け面１０２ｃが形成され、その傾斜面が折り返しミラー１０１を支承する傾斜座面１０２ａ’、１０２ａ’とされている。その座台１０２ａ、１０２ｂは位置決め当接面１０２ａ”を有する。
その板バネ取付け面１０２ｃにはネジ穴１０２ｄが形成され、このネジ穴１０２ｄには、図１ないし図３に示すネジ１０２ｅが螺合される。そのネジ１０２ｅにより板バネ１０３ａ、１０３ｂが板バネ取付け面１０２ｃに固定されている。

折り返しミラー１０１は、板バネ１０３ａ、１０３ｂにより傾斜座面１０２ａ’、１０２ａ’に向けて押圧付勢され、これにより、折り返しミラー１０１は、基準面（水平面）に対する傾斜角度が決定される。
その座台１０２ａ、１０２ｂの側面には、図示を略すネジ穴が形成されている。
座台１０２ａ、１０２ｂはその剛性付加治具１０４ａ、１０４ｂによりその剛性が変更可能とされている。

その剛性付加治具１０４ａ（１０４ｂ）は、図４に示すように、取り付け板部１０４ｃと起立板部１０４ｄとを有する。起立板部１０４ｄには座台１０２ａ、１０２ｂの側面に形成されたネジ穴に対応する箇所に楕円形長孔１０６ａが形成され、取り付け板部１０４ｃには楕円形長孔１０６ｂが形成されている。
その光学箱１１には楕円形長孔１０６ｂに対応する箇所に図示を略すネジ穴が形成されている。

その剛性付加治具１０４ａ、１０４ｂは、ネジ１０５ｂによりその取り付け板部１０４ｃがその光学箱１１に固定される。また、その剛性付加治具１０４ａ、１０４ｂは、ネジ１０５ａによりその起立板部１０４ｄに座台１０２ａに一体的に固定される。
座台１０２ａ、１０２ｂは、この剛性付加治具１０４ａ、１０４ｂを取り付けることにより、その剛性が可変とされ、この剛性付加治具１０４ａ、１０４ｂは光学箱１１内の座台１０２ａ、１０２ｂを補強し、座台１０２ａ、１０２ｂに剛性を付加する手段として機能する。

この剛性付加治具１０４ａ、１０４ｂは、複数個準備され、座台１０２ａ、１０２ｂに対して交換可能であり、異なる剛性を座台１０２ａ、１０２ｂに付与することが可能とされている。
例えば、剛性付加治具１０４ａ、１０４ｂの材質や、大きさを変えることによって、剛性付加治具１０４ａ、１０４ｂ自体の剛性を変えることができる。

折り返しミラー１０１の曲げ振動が大きいと、特に、折り返しミラー１０１の固有振動数に近い周波数で、例えば、ギア噛み合い等により発生する加振力が存在すると、固有振動数に基づくレーザビームの振れに起因する描画像が感光体ドラムに形成されるため、出力画像にバンディングが目立つようになる。

この実施例１では、座台１０２ａ、１０２ｂに剛性付加治具１０４ａ、１０４ｂをネジにより取り付けてあるので、座台１０２ａ、１０２ｂの剛性が高くされ、その結果、折り返しミラー１０１の曲げ振動に対する剛性が高められ、その結果、折り返しミラー１０１の固有振動数が高く設定される。

図５は周波数と折り返しミラー１０１の固有振動数との関係の一例を示す振動曲線図であって、横軸に周波数をとり、縦軸に折り返しミラー１０１の振動出力をとってある。
その図５において、実線Ｑ１は、剛性付加治具１０４ａ、１０４ｂを座台１０２ａ、１０２ｂに取り付ける前の折り返しミラー１０１の伝達関数を示し、符号Ｑｆはその場合の固有振動数を示している。

また、その図５において、符号Ｑｆ’は折り返しミラー１０１の固有振動数Ｑｆ近傍の加振周波数を示し、例えば、ギア噛み合い周期に起因して発生する加振力の周波数Ｑｆ’が固有振動数Ｑｆの近傍に存在すると、感光体ドラムに照射されるレーザビームの副走査方向のスポット位置の変動が顕著になり、結果的に、出力画像にバンディング等の画像悪化現象が生じる。

これに対して、剛性付加治具１０４ａ、１０４ｂを座台１０２ａ、１０２ｂに取り付けると、図５の破線Ｑ１’で示すように、折り返しミラー１０１の固有振動数をＱｆからＱｆ”に高い方にシフトさせることができ、加振力の周波数Ｑｆ’に対して固有振動数Ｑｆ”を引き離すことができ、その結果、折り返しミラー１０１の曲げ振動に起因するバンディング等の画像悪化現象を低減させることができる。また、剛性付加治具１０４ａ、１０４ｂの材質や、大きさを変えることによって、折り返しミラー１０１の固有振動数Ｑｆもこれに準じて変化するので、必要に応じて固有振動数Ｑｆをシフトさせることができる。

図６は、周波数と折り返しミラー１０１の固有振動数Ｑｆとの関係の一例を示す振動曲線図であって、横軸に周波数をとり、縦軸に折り返しミラー１０１の振動出力をとってある。
図6に示すように、折り返しミラー１０１の固有振動数Ｑｆの近傍に加振力の周波数Ｑｆ’がない場合には、座台１０２ａ、１０２ｂに剛性付加治具１０４ａ、１０４ｂを取り付ける必要はなく、この場合には、光学箱１１に剛性付加治具１０４ａ、１０４ｂをセットしなくとも、出力画像にバンディング等の画像悪化現象が生じるのを防止できる。

以上述べたように、この実施例１によれば、折り返しミラー１０１の曲げ振動の固有振動数Ｑｆを必要に応じて変更できるので、折り返しミラー１０１の曲げ振動の固有振動数Ｑｆとギア噛み合い等により発生する外部からの加振力の周波数Ｑｆ’の一致を回避することができることになり、感光体ドラムに照射されるレーザビームＬ１の副走査方向スポット位置変動を抑制することができ、出力画像のバンディングを低減することができる。

（実施例2）
以下に、本発明の実施例２を図７を参照しつつ説明する。図７は本発明の実施例１に係る光走査装置を画像形成装置に適用した実施例を示している。
その図７において、２００は電子写真装置である画像形成装置を示している。この画像形成装置２００は、中間転写ベルト１５１の走行方向に各色の画像形成ユニット１１０、１２０、１３０、１４０が配列されている。

画像形成ユニット１１０、１２０、１３０、１４０は４式設けられ、それぞれ、黒色トナーを有するK現像ユニット、シアン色トナーを有するC現像ユニット、マゼンタ色トナーを有するM現像ユニット、イエロー色トナーを有するY現像ユニット１４０とされている。

画像形成ユニット１１０は、トナーを貯めるトナーホッパ、トナー層を形成して感光体ドラム１１１にトナーを供給する現像ローラを含む現像装置１１４、感光体ドラム１１１をクリーニングするドラムクリーナ１１５、感光体ドラム１１１を帯電させる帯電器１１２、感光体ドラム１１１に静電潜像を書き込む光走査装置１１３により構成されている。

画像形成ユニット１１０に含まれるトナーホッパ、現像ローラ、ドラムクリーナ１１５、帯電器１１２等はフレーム（図示を略す）に取り付けられ、画像形成装置２００本体から引き出し可能に構成されている。光走査装置１１３には実施例1に示す剛性付加治具１０４ａ、１０４ｂが用いられている。残余の画像形成ユニット１２０、１３０、１４０の構成も大略同一である。

中間転写ベルト１５１は、複数のローラに張架され、二次転写ローラ１５０を経由する。ベルトクリーナ１５２は中間転写ベルト１５１の残留トナーを除去する。一次転写ローラ１５０’は、感光体ドラム１１１等に対向して中間転写ベルト１５１の内側に感光体ドラム１１１等に対向して配置される。

用紙１７１は、給紙装置１７０からピックアップローラーにより引き出され、分離ローラを経て、二次転写ローラ１５０とその対向ローラ１５０”により挟持されながら中間転写ベルト１５１に接触されて画像が転写され、搬送ベルト１５１’を介して定着装置１６０へ向けて給送される。

定着装置１６０は、バックアップローラ１６３、弾性ローラ１６２、加熱ローラ１６２’、定着ベルト１６１等を有する。定着ベルト１６１は、弾性ローラ１６２と加熱ローラ１６２’に掛け渡され、加熱ローラあるいは他のローラの回転により搬送される。用紙１７１はバックアップローラ１６３により弾性ローラ１６２側に押し付けられる。

加熱ローラ１６２’は、金属製中空シャフト内にハロゲンヒータ等の加熱手段を有し、定着ベルト１６１を加熱する。弾性ローラ１６２の表面は、シリコンゴム等の弾性材で形成され、バックアップローラ１６３の押し付け力により、ニップ部を弾性ローラ１６２側に凸とし、用紙１７１が定着ベルト１６１に巻きつくのを防止する。

画像を形成する場合、感光体ドラム１１１を帯電器１１２で帯電させ、光走査装置１１３により画像に応じたレーザビームにより感光体ドラム１１１を露光し、感光体ドラム１１１上の電位を低下させる。その露光部位が感光体ドラム１１１の回転により、現像装置１１４に達し、現像装置１１４の帯電トナーが画像を形成すべき位置に付着し、トナー画像が感光体ドラム１１１に形成される。

感光体ドラム１１１に形成されたトナー画像は、一次転写ローラ１５０’が中間転写ベルト１５１を感光体ドラム１１１に押し付ける際に、中間転写ベルト１５１に転写される。各画像形成ユニット１１０、１２０、１３０、１４０の感光体ドラム１１１のトナー画像も、同様に中間転写ベルト１５１に転写され、これにより、カラーのトナー画像が形成される。

中間転写ベルト１５１の搬送により、二次転写ローラ１５０の部位で搬送されてきた用紙１７１にトナー画像が転写される。トナー画像が転写された用紙１７１は、搬送ベルト１５１’により定着装置１６０に搬送され、熱と圧力により、トナーが溶融定着されカラー画像が形成される。

以上述べたように、この実施例による画像形成装置では、光走査装置１１３による折り返しミラー１０１の曲げ振動によるビームスポット位置変動を低減することができるので、色ずれの少ない高画質な画像を得ることができる。

本発明の光走査装置では、折り返しミラー１０１の曲げ振動によるビームスポット位置変動を低減することができ、従来よりも高画質な画像を得る画像形成装置を提供できる。

１１…光学箱
１０１…折り返しミラー
１０２a、１０２b…座台
１０４ａ、１０４ｂ…剛性付加治具

特開平10-221627号公報 特許第3649934号 特許第4299103号

Claims (4)

1. 光源と、該光源から出射された光ビームを走査する光偏向器と、該光偏向器により偏向走査された光ビームを被走査面に向けて反射する折り返しミラーを有し、前記光源と前記光偏向器と前記折り返しミラーとが光学箱内に載置されている光走査装置であって、
   前記折り返しミラーの角度を決定して保持する座台の剛性を可変とすることを特徴とする光走査装置。
2. 前記光学箱内に前記座台を補強し、前記座台に剛性を付加する手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記剛性を付加する手段が交換可能であり、前記座台の剛性を変更可能であることを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
4. 請求項1から請求項３のいずれか１項に記載の光走査装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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