JP4904823B2 - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置において振動に起因する画質低下を抑制するための技術に関する。
物体はそれぞれ、その材質や形状に応じた固有振動数を有しており、この固有振動数に等しい振動数の振動が外部から加えられると、他の場合よりも著しく大きい振動(すなわち共振)を生ずる。プリンタ等の画像形成装置においては、画像形成に係る部品を駆動するモータにより振動が発せられるため、特定の部材がこのモータ駆動により共振することがある。この部材が露光用のレーザ光を反射する反射部材(ミラー等)である場合には、感光体に形成される像に振動に伴うブレが生じ、バンディングと呼ばれる周期的な筋状の濃度ムラを引き起こす。そのため、反射部材の共振を抑制することが求められる。
特許文献1〜3には、共振による画質低下を抑制するための技術が開示されている。特許文献1には、ミラーの中央部を支持することによりミラーの中央部を振動の腹とする共振を防止する技術が開示されている。また、特許文献2には、ミラーを多点で支持することによりミラーの固有振動数を高くする技術が開示されている。そして、特許文献3には、レーザ走査ユニットの筐体に重りで荷重を与えることによりこの筐体の固有振動数を変化させる技術が開示されている。
特開2002−277785号公報(段落0036等) 特開平10−221627号公報(段落0021等) 特開平9−54265号公報(段落0030等)
しかしながら、特許文献1または2のようにミラーに新たな支持点を設けただけでは、単にミラーの固有振動数が変化するだけである。このような場合には、例えばモータの駆動速度が変化してその振動数が変化したときには、その振動数がミラーの固有振動数と一致してしまって共振を生ずるおそれがある。また、特許文献3に記載の技術は筐体の共振を抑制するものであるため、そもそもミラーの共振を抑制することが不可能であるが、重りで荷重を与え、固有振動数を変化させるという技術自体は、ミラーに応用することも可能である。しかし、ミラーに固有振動数を変化させる程度の重りを付加した場合には、荷重によりミラーが変形してしまい、感光体に形成される像が歪むおそれがある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、画像形成装置におけるミラーの共振を、モータの駆動速度の如何にかかわらず抑制することを可能にする技術を提供することにある。
上述の目的を達成するために、本発明は、画像形成装置の感光体を露光する光走査装置であって、光を照射する照射手段と、前記照射手段により照射された光を前記感光体の方向に反射させる1又は複数のミラーと、画像形成速度を表す情報を取得する取得手段と、前記ミラーと接離可能に設けられた1又は複数の当接部材を有するミラー支持手段であって、前記画像形成速度に応じた速度で駆動する駆動部材がその駆動により所定の振動数の振動を生じさせる場合に、当該振動により前記ミラーが共振を生じないように、前記取得手段により取得された情報に応じて前記ミラーに当接する前記当接部材の数を異ならせるミラー支持手段とを備え、前記ミラー支持手段は、前記当接部材に当接する略円形のカムと、前記カムを回転させる駆動部とを備え、前記カムは、その周面の一部に切欠部を有し、当該切欠部は、切欠部を有しない周面と比較して、前記カムの回転軸からの距離が短く、前記カムが前記駆動部によって回転させられる際の回転角は、前記取得手段により取得された情報に応じて制御され、前記当接部材を前記ミラーから離間させるときには、前記カムが前記切欠部において前記当接部材に当接し、前記当接部材を前記ミラーに当接させるときには、前記カムが前記切欠部以外の部分において前記当接部材に当接することを特徴とする光走査装置を提供する。
また、本発明は、画像形成装置の感光体を露光する光走査装置であって、光を照射する照射手段と、前記照射手段により照射された光を前記感光体の方向に反射させる1又は複数のミラーと、前記ミラーの振動を検知する検知手段と、前記ミラーと接離可能に設けられた1又は複数の当接部材を有するミラー支持手段であって、前記検知手段が所定の振動数の振動を検知した場合に、当該振動により前記ミラーが共振を生じないように、前記検知手段により検知された振動に応じて前記ミラーに当接する前記当接部材の数を異ならせるミラー支持手段とを備え、前記ミラー支持手段は、前記当接部材に当接する略円形のカムと、前記カムを回転させる駆動部とを備え、前記カムは、その周面の一部に切欠部を有し、当該切欠部は、切欠部を有しない周面と比較して、前記カムの回転軸からの距離が短く、前記カムが前記駆動部によって回転させられる際の回転角は、前記検知手段により検知された振動に応じて制御され、前記当接部材を前記ミラーから離間させるときには、前記カムが前記切欠部において前記当接部材に当接し、前記当接部材を前記ミラーに当接させるときには、前記カムが前記切欠部以外の部分において前記当接部材に当接することを特徴とする光走査装置を提供する。
なお、本発明は、上述の光走査装置のみならず、これを備える画像形成装置としても特定され得るものである。
以下では、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。ここでは、本発明の実施の一態様として、電子写真方式のプリンタである画像形成装置を例示して説明するが、本発明の実施をかかる態様に限定する趣旨ではない。
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態である画像形成装置1の機能構成を示した機能ブロック図である。この画像形成装置1は、制御部10と、操作部20と、画像形成部30と、ミラー付勢部40とを備える。制御部10は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)および入出力インタフェースを備えており、CPUがHDDやROMに記憶されたプログラムを実行することにより画像形成装置1全体の動作を制御する機能を有する。また、制御部10は入出力インタフェースを介してスキャナやパーソナルコンピュータ等の外部装置から画像データを受信、画像データに基づいて露光量を算出する機能を有する。
操作部20はタッチパネルを備えた入力装置であり、画像形成に関する各種の情報を表示させるとともにユーザからの指示を受け付ける機能を有する。ユーザは、例えば、操作部20を介して画像形成の開始の指示や画像形成モードの種類を入力する。なお、本実施形態の画像形成装置1は、画像形成モードとして「高画質モード」と「高速モード」とを有する。「高画質モード」は高精細の画像を形成するためのモードであり、比較的低速で画像形成が行われる。一方、「高速モード」は画像を短時間に形成するためのモードであり、上記「高画質モード」よりも高速に画像形成が行われる。
画像形成部30は、操作部20に入力されたユーザの指示と制御部10が受信した画像データとに基づいて、この画像データを表すトナー像を記録用紙に形成する機能を有する。画像形成部30の構成は、具体的には図2のようになっている。同図に示すように、画像形成部30は、用紙トレイ31と、複数の搬送ロール32と、用紙搬送ユニット33と、ドラムユニット34と、ROS(Raster Output Scanner)ユニット35と、転写ロール36と、定着ユニット37とを備える。なお、図中の破線は記録用紙の搬送経路を示している。
用紙トレイ31は複数の記録用紙を収容しており、ドラムユニット34におけるトナー像形成処理に合わせて記録用紙を供給する。搬送ロール32は図示せぬモータにより回転される駆動部材であり、用紙トレイ31から供給された記録用紙を搬送する。用紙搬送ユニット33は用紙搬送ベルト331とこの用紙搬送ベルト331を支持する複数の搬送ロール332とを備えており、無端のベルト部材である用紙搬送ベルト331を図中の矢印Aの方向に移動させることで記録用紙を搬送する。複数の搬送ロール332の少なくとも1つは、図示せぬモータにより回転されて用紙搬送ベルト331を移動させる駆動部材として機能している。
ドラムユニット34は、感光体ドラム341と、帯電器342と、現像器343とを備える。感光体ドラム341は電荷発生層や電荷輸送層を有する像担持体であり、図示せぬモータにより図中の矢印Bの方向に回転される。帯電器342は帯電ローラを備えており、感光体ドラム341表面を一様に帯電させる。帯電された感光体ドラム341表面には後述するROSユニット35により静電潜像が書き込まれる。現像器343は所定の色のトナーを収容し、感光体ドラム341表面との間に所定の電位差(現像バイアス)を生じさせる。トナーはこの電位差によって感光体ドラム341表面に形成された静電潜像に付着し、感光体ドラム341表面にはトナー像が形成される。転写ロール36は用紙搬送ベルト331が感光体ドラム341と対向する位置において所定の電位差(転写バイアス)を生じさせ、この電位差によって用紙搬送ベルト331に搬送される記録用紙にトナー像を転写する。定着ユニット37は、加熱ロール371と加圧ロール372とを備え、これらのロール部材により記録用紙を加熱および加圧することで記録用紙に転写されたトナー像を定着させる。加熱ロール371と加圧ロール372の少なくとも一方は、図示せぬモータにより駆動される駆動部材である。
ROSユニット35は、画像形成装置1に対して着脱自在な光走査装置である。ROSユニット35は、光源351と、ポリゴンミラー352と、ミラー353、354、355および356とを備える。光源351は面発光型の半導体レーザであり、画像データの階調に応じた強度のビーム光をポリゴンミラー352に照射する。ポリゴンミラー352は複数の反射面を有するミラーであり、図示せぬモータにより回転されながらいずれかの反射面によってビーム光をミラー353の方向に反射させる。ミラー353、354、355および356はそれぞれ、図2の紙面に垂直な方向に延在する反射部材であり、入射するビーム光をそれぞれ反射して感光体ドラム341の所定の位置へと導く。
なお、この画像形成部30は、搬送ロール32、感光体ドラム341、ポリゴンミラー352等のように、画像形成動作に応じて回転する複数の駆動部材を有しており、それぞれは図示せぬモータにより回転される。このモータは各々の駆動部材をそれぞれ回転させるものであってもよいし、ギア等の伝達機構を介して複数の駆動部材を同時に回転させるものであってもよい。また、これらの駆動部材が駆動される速度は画像形成速度に応じて変化する。すなわち、それぞれの駆動部材は、「高速モード」においては「高画質モード」の場合よりも高速に回転している。なお、ここで画像形成速度とは、記録用紙に画像を形成するまでに要する時間を表すものである。
続いて、ミラー付勢部40の構成を説明する。ミラー付勢部40は、ミラー353、354、355および356に当接する部材の数を異ならせることによってこれらのミラーに共振が発生するのを抑制する機能を有する。すなわち、ミラー付勢部40は、画像形成に伴って駆動部材に生ずる振動の振動数と各ミラーが共振する振動数(以下「共振振動数」という。)が一致しないように、画像形成速度に応じて各ミラーの共振振動数ないしは振動モードを変化させる機能を有する。
図3は、ミラー付勢部40の具体的な構成を示した図である。なお、ここではミラー356とその周辺の構成のみを示しているが、ミラー353、354および355にも同様の構成が備え付けられており、これらもミラー付勢部40の一部を構成している。また、ミラー356は支持部材356aおよび356bによって両端を支持され、その位置を固定されている。
図3に示すように、ミラー付勢部40は、モータ41と、シャフト42と、カム43a、43b、43c、43dおよび43eと、落下防止板44と、落下防止部材45a、45b、45c、45dおよび45eと、付勢ばね46a、46b、46c、46dおよび46eと、弾性部材47a、47b、47c、47dおよび47eとを備えている。モータ41は60°刻みの所定の角度で回転するステッピングモータである。シャフト42はモータ41の回転をカム43a〜43eに伝達する。カム43a〜43eは、それぞれ所定の位置に切欠部を有する略円形の部材であり、その略中心においてシャフト42に固定されている。
ここで図4は、カム43a〜43eをシャフト42の軸方向から示した図である。なお、同図においては、カム43a〜43eの最上部を角度を示す上での原点とし、これをθと定義する。そして、この角度θから時計回りに60°ずつ回転させたときの角度を、それぞれθ、θ、θ、θ、θと定義する。
図4に示すように、カム43aおよび43eは角度θ、θ、θおよびθの位置に切欠部を有している。また同様に、カム43cは角度θ、θおよびθの位置に切欠部を有しており、カム43bおよび43dは角度θおよびθの位置に切欠部を有している。回転軸であるシャフト42は各カムが真円であった場合の中心に位置しているため、切欠部においてはこの中心から角度θ〜θにおける位置での半径が他の位置のそれよりも短くなっている。
落下防止板44はミラー356と同程度のサイズを有する板状の部材であり、落下防止部材45a〜45eのそれぞれに対応する位置に孔部44a〜44eを有する。この孔部44a〜44eの直径は落下防止部材45a〜45eのそれよりも小さくなっているため、落下防止部材45a〜45eが落下するのを防ぐことができる。落下防止部材45a〜45eはそれぞれカム43a〜43eの回転に応じて上下動する部材であり、切欠部においてカム43a〜43eと当接するときのみ下方に移動する。付勢ばね46a〜46eはそれぞれ、弾性部材47a〜47eをミラー356の方向に付勢する。弾性部材47a〜47eはミラー356の反射面と異なる面に当接する部材であり、その材質はゴム等の弾性体を含んだものである。なお、弾性部材47a〜47eは、付勢ばね46a〜46eにより付勢された場合であってもミラー356に歪み等の変形を生じさせない程度の弾性を有している。また、付勢ばね46a〜46eは、落下防止部材45a〜45eが下方に移動した場合には弾性部材47a〜47eがミラー356から離間する程度の長さおよび弾性を有している。
以上の構成のもと、画像形成装置1の制御部10は、ユーザに指示された画像形成モードに応じてカム43a〜43eの回転角を制御し、画像形成を行う。具体的には、制御部10は、駆動部材の駆動により生ずる振動がミラー353〜356のいずれをも共振させることがないようにミラー353〜356に当接する弾性部材47a〜47eの個数を変化させる。以下では、ミラー付勢部40における具体的な動作について一例を示して説明する。
図5は、ミラー付勢部40の2つの状態を示した図である。同図において、状態Aは、カム43a〜43eを0°(すなわちθ)の位置から時計回りに180°回転させ、θの位置で落下防止部材45a〜45eと当接するようにした状態を示している。また、状態Bは、カム43a〜43eを0°(すなわちθ)の位置から時計回りに240°回転させ、θの位置で落下防止部材45a〜45eと当接するようにした状態を示している。このように、カム43a〜43eをθの位置から時計回りに60°回転させることによって、ミラー356に当接する弾性部材の個数は0個から2個(47bおよび47d)に増加する。これにより、ミラー356の実質的な固有振動数、すなわち共振振動数が変化する。
ここで図6は、上述の状態Aと状態Bのミラー356のそれぞれに種々の振動数の振動を与えた場合の振動の度合いを示した図である。同図に示すように、状態Aでは430Hz付近において振動のピーク(すなわち共振)が現れるのに対して、状態Bでは500Hz付近において振動のピークが現れる。つまり、状態Aと状態Bとではミラー356の共振振動数が変化していることがわかる。
このように、ミラーに当接する弾性部材の数や位置を変化させることによって、ミラーの共振振動数を異ならせることが可能となる。一般に、ミラーに当接する弾性部材の数が増えるほど、ミラーの共振振動数を大きくすることができる。また、ミラーに当接する弾性部材の個数が同じであっても、その当接する位置が異なればミラーの共振振動数は変化する。そのため、各画像形成モードにおける駆動部材の振動数をあらかじめ求めておくとともに、それぞれのミラーについて所定の位置や個数で弾性部材が当接した場合の共振振動数を求めておき、各画像形成モードにおけるミラーの共振振動数が駆動部材の振動数と一致しないように弾性部材の位置や個数を決定することによって、ミラーが共振を生じないようにすることが可能となる。
なお、この場合において、ミラーの共振振動数との関係を考慮すべき駆動部材は特に限定されず、上述した駆動部材のいずれであってもよい。また、ミラーの共振振動数との関係を考慮すべき駆動部材は複数であってもよい。実際には、全ての駆動部材の振動数を考慮するのはあまり現実的でないため、ミラーに及ぼす影響が大きい駆動部材、すなわち、ミラーの近くにある駆動部材や、大きな振動を生ずる駆動部材の振動数を考慮すれば十分である。
また、本実施形態の画像形成装置1は、上述の状態A、Bのみならずその他の当接状態ともなり得る。具体的には、図7に示すように、θからの回転角(0°、60°、120°、180°、240°、300°)に応じて6種類の状態となり得る。なお、回転角が180°である場合は上述の状態Aであり、回転角が240°である場合は上述の状態Bである。よって、画像形成装置1は、2種類の画像形成速度のみならず、種々の画像形成速度に応じた制御を行うことが可能である。
[第2実施形態]
続いて、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態は、上述の第1実施形態を変形したものであり、その構成は上述の画像形成装置1と同様の部分を多く含む。そのため、ここでは本実施形態に特徴的な部分についての説明を主に行い、上述の第1実施形態と同様の部分については適宜その説明を省略する。
図8は、本実施形態の画像形成装置2の機能構成を示した機能ブロック図である。同図に示すように、画像形成装置2は、制御部10と、操作部20と、画像形成部30と、ミラー付勢部40と、振動検知部50とを備える。すなわち、この画像形成装置2は、振動検知部50を設けた点が上述の画像形成装置1とは異なっている。
振動検知部50はROSユニット35あるいはミラー353〜356を振動させる振動を検知するセンサ(加速度ピックアップ等)を備えており、これらの部材に与えられる振動の振動数を計測する機能を有する。また、振動検知部50は、センサによる検知結果を制御部10に供給する機能を有する。なお、このセンサはROSユニット35の筐体に取り付けられていてもよいし、ミラー353〜356に直接取り付けられていてもよい。
上述した画像形成装置1が画像形成モードに応じてカム43a〜43eの回転角を制御しているのに対して、本実施形態の画像形成装置2は振動検知部50による検知結果に基づいてカム43a〜43eの回転角を制御する。具体的には、弾性部材の当接状態に対するミラーの共振振動数をあらかじめ求めておき、ある状態における共振振動数に近い振動数が振動検知部50により計測された場合には、弾性部材をその状態とは異なる状態に変化させればよい。
本実施形態の画像形成装置2によれば、上述の第1実施形態よりも直接的な方法で振動を検知することができるため、例えば画像形成速度が連続的に変化するような場合であっても効果的に共振を抑制することが可能となる。また、この画像形成装置2は、自装置の駆動部材に起因する振動によらずカム43a〜43eの回転角の制御を行うため、外部で発生する振動に対しても共振を抑制する効果を有する。
[変形例]
なお、本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、種々の態様にて実施することが可能である。本発明においては、例えば、上述した実施形態に対して以下のような変形を適用することができる。なお、これらの変形は、各々を適宜に組み合わせることも可能である。
上述の第1実施形態においては、画像形成速度が画像形成モードに応じて定まっていたため、画像形成モードに基づいてカムの回転角の制御を行っていたが、それぞれの駆動部材が駆動される速度と画像形成速度にも相関があるため、例えば、駆動部材の駆動速度をセンサ等を用いて取得し、これに基づいてカムの回転角の制御を行ってもよい。
また、上述の実施形態においては、カムを用いて弾性部材を当接あるいは離間させる構成としたが、例えば、個々の弾性部材にソレノイドスイッチを設け、ソレノイドスイッチのON/OFFによって弾性部材の当接と離間とを制御してもよい。また、上述の実施形態においては1つのモータで全てのカムを回転させていたが、複数のモータによってそれぞれのカムを別個に回転させる構成としてもよい。
また、上述の実施形態においては、弾性部材は5箇所に設けられていたが、6箇所以上であってもよいし、もちろん4箇所以下であってもよい。また、カムの回転角も60°刻みではなく、それよりも小さな角度で回転させてもよい。さらに、カムの具体的な形状についても、図4に示したものには限定されない。カムの形状としては、例えば図9に示したようなものを用いることもできる。また、これらを適宜に組み合わせることによって、ミラーの共振振動数をさまざまな値にすることができる。
本発明の第1の実施形態の画像形成装置の機能構成を示した機能ブロック図である。 同画像形成装置の画像形成部の構成を示した図である。 同画像形成装置のミラー付勢部の構成を示した図である。 同画像形成装置のカムの構成を示した図である。 同画像形成装置のミラー付勢部の状態を例示した図である。 ミラー付勢部の各状態における振動の度合いを示した図である。 ミラー付勢部がとり得る他の状態を示した図である。 本発明の第2の実施形態の画像形成装置の機能構成を示した機能ブロック図である。 カムの形状の変形例を示した図である。
符号の説明
1、2…画像形成装置、10…制御部、20…操作部、30…画像形成部、31…用紙トレイ、32…搬送ロール、33…用紙搬送ユニット、34…ドラムユニット、341…感光体ドラム、342…帯電器、343…現像器、35…ROSユニット、351…光源、352…ポリゴンミラー、353、354、355、356…ミラー、36…転写ロール、37…定着ユニット、40…ミラー付勢部、41…モータ、42…シャフト、43a、43b、43c、43d、43e…カム、44…落下防止板、45a、45b、45c、45d、45e…落下防止部材、46a、46b、46c、46d、46e…付勢ばね、47a、47b、47c、47d、47e…弾性部材、50…振動検知部

Claims (9)

  1. 画像形成装置の感光体を露光する光走査装置であって、
    光を照射する照射手段と、
    前記照射手段により照射された光を前記感光体の方向に反射させる1又は複数のミラーと、
    画像形成速度を表す情報を取得する取得手段と、
    前記ミラーと接離可能に設けられた1又は複数の当接部材を有するミラー支持手段であって、前記画像形成速度に応じた速度で駆動する駆動部材がその駆動により所定の振動数の振動を生じさせる場合に、当該振動により前記ミラーが共振を生じないように、前記取得手段により取得された情報に応じて前記ミラーに当接する前記当接部材の数を異ならせるミラー支持手段と
    を備え
    前記ミラー支持手段は、
    前記当接部材に当接する略円形のカムと、前記カムを回転させる駆動部とを備え、
    前記カムは、その周面の一部に切欠部を有し、当該切欠部は、切欠部を有しない周面と比較して、前記カムの回転軸からの距離が短く、
    前記カムが前記駆動部によって回転させられる際の回転角は、前記取得手段により取得された情報に応じて制御され、
    前記当接部材を前記ミラーから離間させるときには、前記カムが前記切欠部において前記当接部材に当接し、前記当接部材を前記ミラーに当接させるときには、前記カムが前記切欠部以外の部分において前記当接部材に当接することを特徴とする光走査装置。
  2. 画像形成装置の感光体を露光する光走査装置であって、
    光を照射する照射手段と、
    前記照射手段により照射された光を前記感光体の方向に反射させる1又は複数のミラーと、
    前記ミラーの振動を検知する検知手段と、
    前記ミラーと接離可能に設けられた1又は複数の当接部材を有するミラー支持手段であって、前記検知手段が所定の振動数の振動を検知した場合に、当該振動により前記ミラーが共振を生じないように、前記検知手段により検知された振動に応じて前記ミラーに当接する前記当接部材の数を異ならせるミラー支持手段と
    を備え
    前記ミラー支持手段は、
    前記当接部材に当接する略円形のカムと、前記カムを回転させる駆動部とを備え、
    前記カムは、その周面の一部に切欠部を有し、当該切欠部は、切欠部を有しない周面と比較して、前記カムの回転軸からの距離が短く、
    前記カムが前記駆動部によって回転させられる際の回転角は、前記検知手段により検知された振動に応じて制御され、
    前記当接部材を前記ミラーから離間させるときには、前記カムが前記切欠部において前記当接部材に当接し、前記当接部材を前記ミラーに当接させるときには、前記カムが前記切欠部以外の部分において前記当接部材に当接することを特徴とする光走査装置。
  3. 前記ミラー支持手段は、
    前記当接部材により前記ミラーを変形させない程度の力で付勢する
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の光走査装置。
  4. 前記ミラー支持手段は、
    第1の画像形成モードと、前記第1の画像形成モードとは画像形成速度が異なる第2の画像形成モードとで前記ミラーに当接する前記当接部材の数を異ならせる
    ことを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
  5. 前記ミラー支持手段は、
    複数の前記当接部材と、当該当接部材のそれぞれに対応する複数の前記カムとを備え、
    一の前記駆動部により前記カムの全てを回転させる
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の光走査装置。
  6. 前記当接部材は、弾性を有する部材を含む
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の光走査装置。
  7. 前記当接部材は、前記ミラーに当接する部分が弾性体である
    ことを特徴とする請求項に記載の光走査装置。
  8. 前記当接部材は、前記弾性体を前記ミラーの方向に付勢するばねを備える
    ことを特徴とする請求項に記載の光走査装置。
  9. 請求項1乃至のいずれかに記載の光走査装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
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