JPH08244270A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】光ビーム走査のための光学部品を配置した支持
フレームの一次固有周波数を光偏向器の発生する振動の
周波数よりも高く設定した光走査装置を得る。 【構成】 画像情報記録装置の本体フレーム１０１は、
比較的強固な構造体であり、この上部には、レーザ走査
ユニット１０２と光走査装置フレームユニット１０３が
配置されている。これらは相互の位置関係を調整した状
態で第１の固定手段１０４で固定され一体化して光走査
装置１０５を構成している。レーザ走査ユニット１０２
は第１の固定手段１０６により、光走査装置フレームユ
ニット１０３は第３の固定手段１０７により本体フレー
ム１０１に固定される。このように光走査装置１０５を
２つのユニットに分け全体のサイズを小型化して固有周
波数を上げている。レーザ走査ユニット１０２の光学部
品載置面の下方に、図示しない三角形を連続させた形の
リブを配置すると固有周波数が更に上昇する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザプリンタあるいは
ある種の複写機やファクシミリ装置のように光ビームを
走査して画像の記録を行う画像情報記録装置に使用され
る光走査装置に係わり、特に光ビームの走査時の振動が
画質に与える影響を軽減するようにした光走査装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】レーザビーム等の光ビームをポリゴンミ
ラー（回転多面鏡）を使用して偏向させ、感光体ドラム
等の感光体表面に光ビームを走査させて画像の記録を行
うようにした画像情報記録装置は、高解像度で普通紙に
高速で画像を記録することができ、プリンタや複写機等
に広く使用されている。

【０００３】図１１は、従来から使用されている画像情
報記録装置の一般的な構成を表わしたものである。この
装置は、図示しないメインモータを駆動源として定速で
回転する感光体ドラム１１を備えている。感光体ドラム
１１の周囲には、ドラム表面に電荷を一様に帯電するた
めのチャージコロトロンや、ドラム表面に作成された静
電潜像を現像するための現像器１３や、現像後にドラム
表面に形成されたトナー像を用紙１４に転写するための
トランスファコロトロン１５や、トナー像の転写後にド
ラム表面に残っているトナーを回収するためのクリーニ
ング装置１６が配置されている。クリーニング装置１６
によって清掃された後のドラム表面には、再びチャージ
コロトロン１２によって帯電が行われ、これによって画
像の記録を繰り返し行うことができる。

【０００４】この画像情報記録装置でトナー像を転写さ
れた用紙１４は、１対のローラからなる定着器１７によ
って画像を定着され、図示しない排出トレイに排出され
る。また、チャージコロトロン１２と現像器１３の間の
ドラム表面には光走査装置１８からレーザビーム１９が
照射されるようになっており、これによって静電潜像の
形成が行われるようになっている。すなわち、チャージ
コロトロン１２によって一様に帯電されたドラム表面
は、光走査装置１８によって走査されるレーザビーム１
９によって隙間無く走査されるようになっている。この
ときのレーザビーム１９のオン・オフに応じて電荷が選
択的に消失し、画像に対応した静電潜像が形成される。
現像器１３内のトナーは摩擦帯電によって所定の電荷を
帯びており、静電潜像に選択的に吸着してトナー像を形
成するようになっている。

【０００５】このような光走査装置１８内には、レーザ
走査ユニット２１と呼ばれる筐体が配置されており、こ
の内部でレーザビームの発生や変調、およびこのレーザ
ビームの偏向が行われるようになっている。レーザ走査
ユニット２１から出力されるレーザビーム１９は、光走
査装置１８内に設けられた反射ミラー２２のミラー面を
走査し、その反射光が前記したように感光体ドラム１１
の表面をドラムの軸方向に平行に繰り返し走査すること
になる。この走査方向は主走査方向と呼ばれており、感
光体ドラム１１の表面の移動方向は副走査方向と呼ばれ
ている。

【０００６】図１２は、この画像情報記録装置の光学系
を表わしたものである。レーザダイオード３１から射出
されたレーザビーム３２はコリメータレンズ３３および
シリンダレンズ３４を経てポリゴンミラー３５に到達す
る。ポリゴンミラー３５は矢印３６方向に高速で回転し
ており、レーザビーム３２はミラー面の回転によって入
射角を変化させ、その反射光の進行方向を所定の角度範
囲で繰り返し変化させる。このようにしてポリゴンミラ
ー３５によって偏向したレーザビーム３２は、ｆθレン
ズ３７およびシリンダレンズ３８ならびに図１１に示し
た反射ミラー２２を経て感光体ドラム１１を主走査方向
３９に繰り返し走査することになる。ここでｆθレンズ
３７は感光体ドラム１１上でレーザビーム３２の走査速
度が一定するように補正するためのレンズである。

【０００７】感光体ドラム１１の走査開始位置よりも更
に走査開始側に片寄った位置に到達するレーザビーム３
２_S は、シリンダレンズ３８を通過した後に反射ミラー
４１によって反射され、走査開始タイミング検出センサ
４２によって検出されるようになっている。走査開始タ
イミング検出センサ４２がレーザビーム３２_S を検出し
てから所定の遅延時間を経過した時点から各走査ライン
での画像の変調を開始すると、各走査ラインにおける画
像の書き出し位置が一定し、ジッタの発生を防止するこ
とができる。

【０００８】ところで、このような光走査装置を用いた
画像情報記録装置では、バンディングと呼ばれる現象が
発生し、高精細度の画像を作成する上での障害となって
いる。ここでバンディングとは、副走査方向に現われる
画像濃度の縞状のむらをいう。バンディングには幾つか
の原因があるが、このうちの１つが光走査装置内の光学
部品の振動である。ポリゴンミラー３５を回転させるた
めのポリゴンモータや光走査装置を取り付けた画像情報
記録装置本体の振動は、図１２に示した各種レンズ３
３、３４、３７、３８等からなる光学部品に伝達し、こ
れらを振動させる。これらの光学部品が振動すると、レ
ーザビーム３２によるドラム表面での画像の書き込みが
行われる位置が変動する。このうちの副走査方向の変動
成分は、レーザビーム３２の走査線の間隔をずらすこと
になる。

【０００９】走査ラインの位置が副走査方向にずれ、走
査線の間隔が不均一となると濃度むらを発生させること
になる。副走査方向のずれが全くランダムに発生する
と、このように濃度むらが発生しても人間の目にはそれ
ほど目立つことはない。ところが前記したようにポリゴ
ンミラー３５や装置本体の振動の周波数がポリゴンモー
タの回転周波数と共振を発生させるような場合には、振
動が所定の周波数で増幅されてしまう。このように副走
査方向のずれが周期性を持つようになると、それぞれの
ずれがわずか数μｍのオーダであっても、濃度むらが認
識できるようになり、画質上の問題となる。

【００１０】そこで従来から、ポリゴンミラーに代表さ
れる振動源の存在によって光走査装置が高画質を維持す
ることができなくなるのを防止するための各種の提案が
行われている。このうち特開平５−１０３１６４号公報
では、レーザ走査ユニットが発生させる振動の振動数
と、このレーザ走査ユニットを支持する支持フレームの
固有振動数とを所定値離すようにしている。詳細には、
レーザ走査ユニットの発生させる振動の振動数に対して
支持フレームの一次固有振動数をこれよりも低周波側と
し、二次固有振動数をレーザ走査ユニットの発生させる
振動の振動数よりも高周波側にするようにしている。

【００１１】この公報に記載された具体例では、レーザ
走査ユニットの発生させる振動の振動数が２３７．５Ｈ
ｚであるとすると、支持フレームの一次固有振動数は１
９０Ｈｚであって２０％だけ低周波側に離れており、二
次固有振動数は３６０Ｈｚであって５２％だけ高周波側
に離れている。このようにこの提案では、レーザ走査ユ
ニットの発生させる振動の振動数と支持フレームの固有
振動数がある程度離れているので、レーザ走査ユニット
が発生させた振動によって支持フレームが振動すること
を防止することができる。すなわち、レーザ走査ユニッ
トによって走査される光束が振動して、感光体上の画像
に悪影響を与えるといったことを防止することができ
る。

【００１２】また特開平４−２４６６４号公報には、レ
ーザ走査ユニットとこれから出力されるレーザビームを
入射して感光体へ反射させる折り返しミラーとを含んだ
光走査装置を、１つの支持フレームに装着し、この支持
フレームを画像形勢装置の本体フレームに取り外し自在
に取り付けるようにした技術が開示されている。この技
術では、光走査装置を１つの支持フレームに装着したの
で、装置本体の他の部分が発生させる振動がこの光走査
装置に与える影響をなくし、感光体に対する走査線の書
き込み時の乱れを防止することができる。

【００１３】更に実開平５−１１１６１号公報には、レ
ーザビームを走査させるポリゴンミラーを上面に配置し
たポリゴンミラー装着部と、光学素子をその下面に装着
した光学素子装着部とが、垂立壁を介して階段状に段違
いに形成されると共に、この垂立壁にレーザビームの通
過用の孔を形成し、また光学素子装着部にレーザビーム
の出射孔を配置した技術が開示されている。この技術に
よれば、この光走査装置を高剛性とすることができ、こ
れにより振動の軽減を図っている。

【００１４】また特開平３−２５９１０７号公報には、
上下一対の光学箱で光学素子を挟持することにより、重
量増加を伴うことなく光走査装置に十分な剛性を持た
せ、これにより振動の軽減を図っている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このう
ちの特開平５−１０３１６４号公報に記載された技術に
よれば、仮に支持フレームの一次固有振動数をスキャナ
モータの回転周波数から離したとしても、低い周波数領
域には装置本体側に多くの振動源が存在しているのが通
常である。したがって、これらの振動と共振を起こし
て、画像のむらが発生することが懸念される。

【００１６】また、１つの共振周波数と他の共振周波数
の間を狙うようにしても、これらの共振峰が近接して存
在する場合には、両方の共振モードの影響を受けて、狙
った谷間の部分のゲインが十分低下しないことが多い。
したがって、このような共振周波数の谷間を狙ったよう
な場合にも、実際に製品を作成するとその周波数での振
動を効果的に抑えることができない場合が多い。

【００１７】更に、光走査装置の支持フレームの一次固
有振動数を規制しても、レーザ走査ユニット自体が振動
し共振して筐体内の光学部品の位置関係が狂うと、これ
により光ビームの位置ずれを起こして画像不良を発生さ
せる場合もあるという問題があった。

【００１８】一方、特開平４−２４６６４号公報に記載
された技術では、レーザ走査ユニットと折り返しミラー
が別個の支持フレーム上に装着される場合と同一の支持
フレーム上に装着される場合が考えられる。これらが別
々の支持フレームに装着される場合には、それぞれの支
持フレーム上で別個にこれらレーザ走査ユニットあるい
は折り返しミラーを調整した後、装置本体上で再度調整
を行うことが必要となり、手間であり、またそれぞれの
調整に調整治具を必要とするという問題もある。

【００１９】これに対して、レーザ走査ユニットと折り
返しミラーを同一の支持フレームに装着するようにする
と、折り返しミラーの長さが光ビームの走査域との関係
でかなり長くなっているので、支持フレーム全体の面積
が大幅に増加してしまう。これに伴ってこの支持フレー
ムの補強も必要となって全体の重量がかなり増加する。
したがって、支持フレームの一次固有振動数を高次側に
設定しにくくなり、スキャナモータの回転周波数と支持
フレームのそれが近接する結果、支持フレームが共振を
起こして画質が却って悪くなる場合もある。

【００２０】更に実開平５−１１１６１号公報に開示さ
れた技術では、レーザビームを走査させるポリゴンミラ
ーを上面に配置したポリゴンミラー装着部と、光学素子
をその下面に装着した光学素子装着部とが、垂立壁を介
して階段状に段違いに形成され、これにより光走査装置
の剛性が高められている。しかしながら、このように段
違いの配置構造をとったとしても各光学部品を載置する
面には光路や他の光学部品の配置との関係で壁状のリブ
を配置することができず、光路が形成される広範囲の領
域でリブが存在できないことになる。したがって、この
ような領域で光走査装置の剛性を十分高めることができ
ないことになる。この結果、光走査装置の光学部品載置
面の面振動を十分抑えることができず、画像の記録不良
を引き起こす可能性が高くなる。

【００２１】最後に特開平３−２５９１０７号公報に記
載の技術では、その実施例で上下の光学箱共に光学部品
を挟持する側にリブを配置し、剛性を高める工夫が行わ
れている。しかしながら、リブの高さや配置は、光学部
品や光路によって各種制約されるので、剛性を十分に強
化させるような使用態様をとることが事実上不可能とな
る。

【００２２】以上、ポリゴンミラーを回転させるポリゴ
ンモータを例にとって説明を行ったが、同様の問題は光
ビームを偏向させる他の光偏向器を使用した光走査装置
についても同様な問題がある。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、光ビーム走査のための光学部品を配置した支持フレ
ームの一次固有周波数を光偏向器の発生する振動の周波
数よりも高く設定することのできる光走査装置を提供す
ることにある。

【００２４】本発明の他の目的は、光ビーム走査のため
の光学部品を配置した支持フレームの重量をあまり増加
させることなく、十分な剛性を確保してその一次固有周
波数を光偏向器の発生する振動の周波数よりも高く設定
することのできる光走査装置を提供することにある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、（イ）光ビームを発生する光ビーム発生器と、この
光ビーム発生器から出力される光ビームを偏向する光偏
向器とを含む複数の光学部品を保持した第１のフレーム
と、（ロ）第１のフレームにおける最後段の光学部品か
ら出力される偏向した光ビームを入射してこれを画像の
形成を行うための画像形成面の存在する方向に向けて射
出する光ビーム方向変更手段を保持した第２のフレーム
と、（ハ）第１のフレームに対して第２のフレームを位
置決めした状態で両者を固定して一体化するフレーム一
体化手段と、（ニ）これら一体化した第１および第２の
フレームを所定の不動部材に別個に固定するフレーム固
定手段とを光走査装置に具備させる。

【００２６】すなわち請求項１記載の発明では、光走査
装置を第１のフレームと第２のフレームに別けて構成
し、これらを小型化することで一体化し本体フレーム等
の不動部材に固定することで、これらのフレームの剛性
を高め、一次固有周波数を光偏向器の発生する振動の周
波数よりも高く設定することを可能にした。

【００２７】請求項２記載の発明では、（イ）レーザビ
ームを発生する半導体レーザと、この半導体レーザから
出力されるレーザビームを偏向するポリゴンミラーを回
転させるポリゴンモータとを含む複数の光学部品を保持
した第１のフレームと、（ロ）第１のフレームにおける
最後段の光学部品から出力される偏向した光ビームを入
射してこれを画像の形成を行うための画像形成面の存在
する方向に向けて反射する反射ミラーを保持すると共に
画像形成面の方向に進行する光ビームが通過するための
開口部をその一部に有する第２のフレームと、（ハ）こ
の第２のフレームの開口部周辺の強度を補強する補強手
段と、（ニ）第１のフレームに対して第２のフレームを
位置決めした状態で両者を固定して一体化するフレーム
一体化手段と、（ホ）これら一体化した第１および第２
のフレームを所定の不動部材に少なくとも３か所の位置
で固定するフレーム固定手段とを光走査装置に具備させ
る。

【００２８】すなわち請求項２記載の発明では、光走査
装置を第１のフレームと第２のフレームに別けて構成
し、これらを小型化することで一体化し本体フレーム等
の不動部材に固定することにしている。そして、第２の
フレームの開口部周辺を補強手段によって補強すること
で一次固有周波数の上昇を図っている。第１および第２
のフレームを不動部材に固定する際には、少なくとも３
か所の位置で固定することにして、振動の点からも安定
した固定が行われるようにしている。

【００２９】なお、固定手段による固定は第１および第
２のフレームの双方で行う必要があり、両者の合計とし
て少なくとも３点で固定を行う必要がある。固定を行う
箇所は、振動の発生する場所（例えばポリゴンモータの
付近）や振動が光学的に影響を及ぼす場所（例えば反射
ミラーの取付箇所）になるべく近いことが重要である。

【００３０】請求項３記載の発明では、（イ）光ビーム
を発生する光ビーム発生器と、この光ビーム発生器から
出力される光ビームを偏向する光偏向器とを含む複数の
光学部品を一方の面に保持し他方の面全体に所定の形状
のリブを隙間なく配置した第１のフレームと、（ロ）第
１のフレームにおける最後段の光学部品から出力される
偏向した光ビームを入射してこれを画像の形成を行うた
めの画像形成面の存在する方向に向けて射出する光ビー
ム方向変更手段を保持した第２のフレームと、（ハ）第
１のフレームに対して第２のフレームを位置決めした状
態で両者を固定して一体化するフレーム一体化手段と、
（ニ）これら一体化した第１および第２のフレームを所
定の不動部材に別個に固定するフレーム固定手段とを光
走査装置に具備させる。

【００３１】すなわち請求項３記載の発明では、光学部
品を配置した第１のフレームの他方の面全体に所定の形
状のリブを隙間なく配置することで、固有周波数を向上
させている。第１のフレームと第２のフレームを一体化
して光走査装置とし本体フレーム等の不動部材にこれら
を固定する点については、請求項１記載の発明と同様で
ある。

【００３２】請求項４記載の発明では、（イ）光ビーム
を発生する光ビーム発生器と、この光ビーム発生器から
出力される光ビームを偏向する光偏向器とを含む複数の
光学部品を一方の面に保持し他方の面全体にこの面で切
断した形状が三角形となったリブを隙間なく配置した第
１のフレームと、（ロ）第１のフレームにおける最後段
の光学部品から出力される偏向した光ビームを入射して
これを画像の形成を行うための画像形成面の存在する方
向に向けて射出する光ビーム方向変更手段を保持した第
２のフレームと、（ハ）第１のフレームに対して第２の
フレームを位置決めした状態で両者を固定して一体化す
るフレーム一体化手段と、（ニ）これら一体化した第１
および第２のフレームを所定の不動部材に別個に固定す
るフレーム固定手段とを光走査装置に具備させる。

【００３３】すなわち請求項４記載の発明では、光学部
品を配置した第１のフレームの他方の面全体に、この面
で切断した形状が三角形となったリブを隙間なく配置す
ることにして、特に一次固有周波数を飛躍的に向上させ
ることにしている。第１のフレームと第２のフレームを
一体化して光走査装置とし本体フレーム等の不動部材に
これらを固定する点については、請求項１記載の発明と
同様である。

【００３４】

【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。

【００３５】図１は本発明の一実施例における光走査装
置を使用した画像情報記録装置の要部を表わしたもので
ある。図１１と同一部分には同一の符号を付しており、
これらの説明を適宜省略する。プリンタ等の画像情報記
録装置の本体フレーム１０１は、比較的強固な構造体で
あり、図示しない本体パネルを取り付けたり、感光体ド
ラム１１等の主要部品を保持している。この本体フレー
ム１０１の上部には、レーザ走査ユニット１０２と、光
走査装置フレームユニット１０３が配置されている。レ
ーザ走査ユニット１０２と光走査装置フレームユニット
１０３は、相互の位置関係を調整した状態で第１の固定
手段１０４によって固定され一体化している。この一体
化したものが本実施例における光走査装置１０５を構成
している。

【００３６】レーザ走査ユニット１０２は第２の固定手
段１０６によって本体フレーム１０１に固定されてい
る。また、光走査装置フレームユニット１０３は第３の
固定手段１０７によって本体フレーム１０１に固定され
ている。これら第１〜第３の固定手段１０４、１０６、
１０７は、図ではそれぞれ１か所で固定を行ったように
示しているが、複数箇所で固定しているものであっても
よい。特に、第２および第３の固定手段１０６、１０７
は、固定を安定して行うためにも合計３点あるいはこれ
以上の固定点で固定を行うことが好ましい。

【００３７】レーザ走査ユニット１０２内には、図１２
に示した感光体ドラム１１を除いた各光学部品が配置さ
れている。レーザ走査ユニット１０２から出力されたレ
ーザビーム１９は、反射ミラー（折り返しミラー）２２
を経て感光体ドラム１１をビーム状に走査し、画像に対
応した静電潜像の形成が行われるようになっている。

【００３８】図２は、図１に示した光走査装置をＡ−Ａ
方向に切断した状態を示したものである。また、図３は
図２でＢ−Ｂ方向に光走査装置を切断した状態を示した
ものである。これらの図では、レーザ走査ユニット１０
２と光走査装置フレームユニット１０３を区別するため
に、断面を示した箇所におけるハッチングの向きを変え
ているが、これらは両者のフレームを構成する部材が同
一の材質で構成されてることを禁ずるものではない。

【００３９】レーザ走査ユニット１０２の半導体レーザ
３１から射出されたレーザビーム３２は、入射光を収束
させるためのコリメータレンズ３３およびシリンドリカ
ルレンズ３４を経てポリゴンミラー３５に入射される。
ポリゴンミラー３５はポリゴンモータ１１５によって所
定方向に高速回転させられるようになっており、各ミラ
ー面の回転によってレーザビーム３２の反射光の向きが
周期的に変化する。ポリゴンミラー３５の反射光は、ｆ
θレンズ３７に入射され、感光体ドラム１１をレーザビ
ーム１９が走査するときの速度が均一となるような調整
が行われる。

【００４０】ｆθレンズ３７を経たレーザビーム１９
は、反射ミラー１１７およびシリンダミラー１１８を順
に経てレーザ走査ユニット１０２の開口部１１９から光
走査装置フレームユニット１０３に入射し、反射ミラー
２２で反射される。そして光走査装置フレームユニット
１０３内の底部に配置された開口部１２１を通って、こ
の下方に配置された感光体ドラム１１上に到達するよう
になっている。

【００４１】開口部１２１の周囲は、図３に示すように
高さが約６ｍｍの壁１２１Ａを形成しており、この部分
の強度を補強している。また、この壁１２１Ａの一側部
には、断面がほぼＬ字形をした補強板１２２の一端が押
しつけられている。補強板１２２の他端は、レーザ走査
ユニット１０２の底部と光走査装置フレームユニット１
０３が接触している箇所に押し当てられており、壁１２
１Ａの周辺の補強を行っている。

【００４２】なお、図２のシリンダミラー１１８の一端
近傍には、小さな反射ミラー４１が示されている。この
反射ミラー４１は、ポリゴンミラー３５の各ミラー面の
走査開始位置近傍で反射したレーザビーム３２_S を入射
し、これを走査開始タイミング検出センサ４２によって
検出させるようになっている。走査開始タイミング検出
センサ４２によるレーザビーム３２_S の検出は、レーザ
ビーム１９が感光体ドラム１１を走査するときのタイミ
ングの設定に使用されるようになっている。

【００４３】このような構成の光走査装置１０５で、レ
ーザ走査ユニット１０２と光走査装置フレームユニット
１０３の位置関係を設定するために、前記した補強板１
２２の他端近傍で光走査装置フレームユニット１０３の
底部でレーザ走査ユニット１０２の底部が接触する位置
には、複数箇所に第１の位置決め用ピン１２６（図では
１つのみを図示。）がその凸部を上に向けるようにして
植設されている。これら第１の位置決め用ピン１２６と
対向するレーザ走査ユニット１０２側の底部には第１の
ピン挿入用孔１２７が開けられており、第１の位置決め
用ピン１２６をそれぞれ対応する第１のピン挿入用孔１
２７に挿入することによって両者の位置決めが行われる
ようになっている。

【００４４】このようにしてレーザ走査ユニット１０２
と光走査装置フレームユニット１０３の位置関係を設定
したら、これらをネジ１２８、１２９で締めつけて両者
を一体化する。画像情報記録装置の種類によっては、感
光体ドラム１１の軸方向の長さが記録幅との関係で異な
ったり、感光体ドラム１１の配置される方向が異なるの
で、光走査装置フレームユニット１０３のサイズや構造
が異なる場合がある。このような場合でも、レーザ走査
ユニット１０２を共通部品として独自に調整しておき、
これとそれぞれ機種別に用意された光走査装置フレーム
ユニット１０３の１つを相互に位置決めし、ネジ１２
８、１２９でこれらを固定することができる。これによ
って、各種の画像情報記憶装置に対して多くの部品を共
通に使用することができる。

【００４５】光走査装置フレームユニット１０３の底部
の他の位置には、第２の位置決め用ピン１３１、１３２
がその凸部を下に向けるようにして植設されている。第
２の位置決め用ピン１３１、１３２は、図１に示した本
体フレーム１０１の図示しない対応箇所に配置された第
２のピン挿入用孔に嵌合するようになっており、これに
よって光走査装置１０５全体が本体フレーム１０１に対
して位置決めされる。すなわち、感光体ドラム１１はこ
の本体フレーム１０１に図示しない機構によって回動自
在に支持されているので、レーザ走査ユニット１０２、
光走査装置フレームユニット１０３および本体フレーム
１０１内の感光体ドラム１１の位置関係がこれによって
完全に揃うことになる。

【００４６】このようにして光走査装置１０５と本体フ
レーム１０１の位置決めが行われた状態で、反射ミラー
２２の向きを調整する。これが終了した段階で光走査装
置フレームユニット１０３を４本のネジ１３４〜１３７
によって本体フレーム１０１に固定する。そして、レー
ザ走査ユニット１０２については、これと一体に配置さ
れた２つのユニット取付部１０２Ａ、１０２Ｂをネジ１
３８、１３９によって本体フレーム１０１に固定する。
ここで、ネジ１３８、１３９は図１に示した第２の固定
手段１０６に相当し、ネジ１３４〜１３７は第３の固定
手段１０７に相当する。また、ネジ１２８、１２９が第
１の固定手段１０４に相当することになる。

【００４７】図４は、このように光走査装置を２つのフ
レーム構造とした経緯およびこれによる固有周波数の改
良の経緯を説明するためのものである。項目（１）から
項目（１３）はそれぞれ光走査装置の構成例であり、一
次〜四次として示しているものは、シミュレーションに
よる一次〜四次固有周波数を示したものである。

【００４８】項目（１）から項目（９）の各例は、半導
体レーザから出たレーザビームが感光体に折り返すまで
の光学系全般を１つの直方体状の筐体に収容した従来の
レーザ走査ユニットに本実施例の光学部品を配置した場
合を示したものである。このうち項目（１）に示した例
は最も単純なレーザ走査ユニットの例てあり、レーザ走
査ユニットを構成する筐体の厚さｔを２ｍｍに設定して
いる。本実施例のポリゴンモータ１１５の回転周波数が
２０８Ｈｚであるとすると、項目（１）の例では一次〜
三次固有周波数が共にこれ以下となっている。

【００４９】項目（２）の例は、項目（１）の例に加え
て、実施例を示した図３の補強板１２２に相当する補強
板を加えてレーザビームが感光体方向に進行するための
開口部（図３の開口部１２１参照）周辺を補強したもの
である。これにより、一次固有周波数は項目（１）の例
の８０Ｈｚから１３４Ｈｚに大幅に向上しているが、ポ
リゴンモータ１１５の回転周波数である２０８Ｈｚには
遠く及ばない。

【００５０】項目（３）の例は、項目（２）の例に加え
て開口部の周辺に本実施例の壁１２１Ａ（図３）に見ら
れるような高さ６ｍｍの壁（絞り）を配置して、この開
口部の補強を行ったものである。項目（４）の例は、項
目（３）の例に加えて、折り返しミラー（実施例の反射
ミラー２２に相当）近傍の筐体のフレーム部分の立ち上
げ部の高さを項目（１）〜項目（４）の例に比べて２０
ｍｍだけ高くしてみたものである。なお、この高さは、
図３に示す本実施例の光走査装置フレームユニット１０
３における立ち上げ部の高さｈと同一である。

【００５１】更に、項目（５）の例は、項目（４）の例
に加えて項目（１）に示した補強板の厚さｔを２ｍｍか
ら３ｍｍに変更したものである。このような改良あるい
は試行によって、従来のような一体型のレーザ走査ユニ
ットについても各次の固有周波数をわずかずつ向上させ
ることができた。

【００５２】項目（６）の例は、項目（５）の状態でレ
ーザ走査ユニットのフレームの形状の変更を行ったもの
である。すなわち、フレームは一体型であるが、従来の
長方形の形から特にポリゴンモータ回りの不要なスペー
スを削除して断面がほぼ凸型となるようにしている。こ
のような形状の変化は、ある意味では本発明のように２
つの筐体を組み合わせた形状に近づくが、１つの筐体で
ある点で本発明のものとは異なっている。また、項目
（６）の例ではこのような形状の変更と共に、項目
（５）の例で補強板の厚さｔを２ｍｍから３ｍｍまで厚
くしたのを再び２．６ｍｍまで薄くして、レーザ走査ユ
ニットの軽量化を図っている。

【００５３】項目（７）の例は、項目（５）の状態でポ
リゴンモータの下に位置するフレーム部分を削除してい
る。項目（６）以前では図１１に示されている光走査装
置１８内とレーザ走査ユニット２１の関係に示されるよ
うに、ポリゴンモータの下には箱型のレーザ走査ユニッ
トの底板部分が配置されている。項目（７）の例では、
この部分を不要な部分として除去したものである。この
部分がよく振動するのでこの部分を取り除くようにした
が、結果的には振動に対する特性の向上は見られていな
いので、この変更は項目（７）の例のみで行われてい
る。。

【００５４】項目（８）の例は、項目（５）の状態でこ
のレーザ走査ユニットを装置本体に取り付けるための固
定部をハウジング側、すなわちポリゴンモータのように
振動を発生しやすい場所により近付けて配置した。項目
（９）の例では、項目（７）で説明したフレーム（上部
フレーム）の厚さｔを２ｍｍから２．６ｍｍに変更して
いる。このように項目（１）〜項目（８）では各種の試
行が行われているが、一次固有周波数をポリゴンモータ
１１５の回転周波数である２０８Ｈｚよりも上に設定す
ることはできない。

【００５５】項目（９）〜項目（１２）の各例は、本実
施例と同様に光走査装置をレーザ走査ユニットと光走査
装置フレームユニットで構成するようにしている。この
うち項目（１０）の例では、フレームの厚さｔを２ｍｍ
としたもので、開口部の周辺には本実施例と同様に壁１
２１Ａを配置しているが補強板１２２は配置していな
い。

【００５６】項目（１０）は本実施例の光走査装置１０
５を示したもので、項目（９）の光走査装置に補強板１
２２を追加したものである。これにより、特に一次固有
周波数が大きく上昇し、これをポリゴンモータ１１５の
回転周波数である２０８Ｈｚよりも上に設定することが
できた。この場合の補強板１２２の厚さｔは２ｍｍであ
る。

【００５７】項目（１１）は補強板１２２の厚さｔは２
ｍｍのままとして、フレームの厚さｔを２．６ｍｍに変
化させたものである。これにより、固有周波数の向上が
認められるものの、光走査装置１０５全体の重さは重く
なる。項目（１２）はフレームの厚さを本実施例と同様
にして補強板１２２の厚さｔを２．６ｍｍに増加させた
ものである。この場合は、実施例とほぼ同様の周波数特
性となった。

【００５８】このような試行錯誤の結果、軽量化と一次
の固有周波数をポリゴンモータ１１５の回転周波数より
も高めるという目標と合致したものとして項目（１１）
が製品化に有望な形態として選択されることになった。

【００５９】図５は、本実施例の光走査装置と、従来の
光走査装置の周波数特性を表わしたものである。本実施
例の光走査装置１０５は図４の項目（１１）に相当す
る。また、従来例として挙げたものは図４の項目（２）
のものが相当する。これらはフレームの厚さｔが等し
く、また補強板を使用している点で共通のものである。
図で一点鎖線で示した曲線１５１が従来例の特性であ
り、一次から三次固有周波数１５２₁ 〜１５２₃ が共に
ポリゴンモータ１１５の回転周波数である２０８Ｈｚよ
りも下に位置している。

【００６０】これに対して実線で示した曲線１５３が本
実施例の特性を示しており、二次〜四次固有周波数１５
４₂ 〜１５４₄ のみならず一番低い一次固有周波数１５
４₁も２０８Ｈｚを越えている。したがって、光走査装
置１０５自体の振動が画像の記録不良を引き起こすこと
がない。

【００６１】なお、項目（１０）に示した例では一次固
有周波数がポリゴンモータ１１５の回転周波数を越えな
かったが、各ユニットのサイズやフレームの厚さ等によ
って必ずしも項目（１０）に示した例が周波数特性上採
用できないものとは限らない。すなわち、本実施例の補
強板１２２が必須のものとなるものではない。

【００６２】変形例

【００６３】図６は本発明の光走査装置のレーザ走査ユ
ニットの第１の変形例を表わしたものである。レーザ走
査ユニット２０１は、その箱型のフレーム２０２の形状
が先の実施例と多少異なるが、内部に配置されている部
品に基本的な相違はない。そこで、図２と同一部分には
同一の符号を付しており、これらの説明を省略する。た
だし、この第１の変形例のレーザ走査ユニット２０１で
は、シリンダミラー１１８の代わりに、シリンダレンズ
３８（図１２参照）を使用している。

【００６４】図７は、図６に示した第１の変形例のレー
ザ走査ユニットをＣ−Ｃ方向に切断した状態を示したも
のである。この図から明らかなように、各種光学部品の
配置されている載置面２０４の下側には、高さＨが４０
ｍｍで所定の厚さｔのリブ２０５が全面に配置されてい
る。

【００６５】図８は、第１の変形例のレーザ走査ユニッ
トの背面を表わしたものである。この変形例のレーザ走
査ユニット２０１の寸法は縦１５０ｍｍで、横１８０ｍ
ｍである。リブ２０５は、縦方向に６本、横方向に７本
等間隔に配置されており、全体として碁盤目状となって
いる。リブ２０５は、４０％ガラス繊維で強化したポリ
フェニレンオキサイド（ＰＰＯ）で作成している。この
リブ２０５の各辺の長さを合計すると２１６０ｍｍとな
る。

【００６６】図９は、第２の変形例のレーザ走査ユニッ
トの背面を表わしたものである。このレーザ走査ユニッ
ト２１１の寸法は図８に示したものと同様である。リブ
２１５は図７に示した第１の変形例と同様に高さが４０
ｍｍであり、同一の材料で構成されている。第２の変形
例のレーザ走査ユニット２１１の場合には、リブ２１５
が二等辺三角形を組み合わせた形状となっている。この
図９に示したリブ２０５の各辺の長さを合計すると２１
３０ｍｍとなり、第１の変形例のそれとほぼ等しい。す
なわち、各リブ２０５、２１５が同一の厚さであるとす
ると、各変形例のレーザ走査ユニット２０１、２１１の
体積と重量はほぼ等しいことになる。

【００６７】図１０は、第１および第２の変形例におけ
るレーザ走査ユニットの一次固有振動数をシミュレーシ
ョンした結果を表わしたものである。第１の変形例のレ
ーザ走査ユニット２０１の場合には、リブ２０５の厚さ
ｔが２ｍｍのとき、一次固有周波数が３１２Ｈｚとな
り、ポリゴンモータ１１５（図２参照）の回転周波数２
０８Ｈｚよりも十分高い周波数とすることができる。ま
た、第２の変形例のレーザ走査ユニット２１１の場合に
は、リブ２１５の厚さｔが１ｍｍの場合でも、一次固有
周波数が５５６Ｈｚとなり、厚さｔが２ｍｍの場合には
１０５７Ｈｚにまで上昇して、共にポリゴンモータ１１
５の回転周波数２０８Ｈｚを大きく越えることができ
る。

【００６８】このように第２の変形例のレーザ走査ユニ
ット２１１はリブ２１５を三角形の組合わされた形状と
することによって、同一の厚さ２ｍｍのリブ２１５で体
積や重量がほぼ等しい第１の変形例のレーザ走査ユニッ
ト２０１に対して、一次固有振動数を３３８％も上昇さ
せることができる。また、リブ２１５の厚さを１ｍｍに
減少させても第１の変形例のレーザ走査ユニット２０１
よりも一次固有振動数を高周波側にシフトさせることが
できるので、より少ない重量でより効果的な周波数特性
を得ることができる。

【００６９】なお、以上説明した実施例ではレーザ走査
ユニット１０２と光走査装置フレームユニット１０３で
構成された光走査装置１０５を本体フレーム１０１に固
定する際に、４本のネジ１３４〜１３７で固定したが、
３本あるいは５本以上のネジで固定するものであっても
よい。更に実施例では光走査装置フレームユニット１０
３の側のみを本体フレーム１０１に固定したが、これに
限るものではない。

【００７０】また、本発明の変形例ではリブ２０５、２
１５の高さを４０ｍｍとしたが、これに限定されるもの
ではない。同様に各リブ２０５、２１５を構成する四角
形あるいは三角形の１辺のサイズも変形例で説明した値
に限定されるものでないことは当然である。

【００７１】更に、実施例および変形例ではレーザビー
ムをポリゴンミラーで偏向する場合について説明した
が、レーザビーム以外の光ビームを使用することができ
ることは当然である。また、光ビームを画像形成面に向
けて射出する光ビーム方向変更手段として反射ミラーを
使用したがプリズム等の他の方向変更手段を使用するこ
とができる。更に実施例では画像形成面として感光体ド
ラムを示したが、感光体ベルト等の他の感光体はもちろ
んのこと、光ビームによって画像を形成する感材等のあ
らゆる画像形成手段の画像形成面に本発明を適用するこ
とができることはいうまでもない。

【００７２】また、実施例および変形例では半導体レー
ザを使用してレーザビームを偏向する光走査装置につい
て説明したが、半導体レーザ以外のレーザを用いたレー
ザビームおよびレーザビーム以外の光ビームを偏向する
光走査装置に対しても本発明を適用することができるこ
とは当然である。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載〜請求
項４の発明によれば、光走査装置を第１のフレームと第
２のフレームに別けて構成し、これらを小型化すること
で一体化し本体フレーム等の不動部材に固定すること
で、これらのフレームの剛性を高め、一次固有周波数を
光偏向器の発生する振動の周波数よりも高く設定するこ
とを可能にした。したがって、これにより一次固有周波
数を光偏向器の発生する振動の周波数よりも高く設定す
れば、フレームに振動が発生しても画像の記録に影響せ
ず、良好な画質を実現することができる。しかも、光走
査装置全体が小型化するので、装置が軽量化し、資源の
有効活用を図ることもできる。更に、第１のフレームに
基本的な光学部品を配置しておけば、これを各種の光走
査装置に共用することができ、製造の際のコストダウン
を図ることも可能である。

【００７４】また、請求項２記載の発明によれば、第２
のフレームの開口部周辺の強度を補強手段によって補強
したので、光走査装置の一次固有周波数を大幅に向上さ
せることができる。したがって、フレームの厚さ自体を
余り厚くすることなく振動に対する所望の特性を得るこ
とができ、全体的な重量の軽量化や小型化を同時に達成
することが可能である。更に請求項２記載の発明では第
１および第２のフレームを少なくとも３点で不動部材に
固定することにしたので、固定が安定し、周波数特性が
良好になるという利点もある。

【００７５】また、請求項３記載の発明によれば、光走
査装置を第１および第２のフレームに別けて構成し、こ
のうちの各種光学部品を配置した第１のフレームの光学
部品の配置されない側の面全体に所定の形状のリブを隙
間なく配置したので、フレームの厚さを増すことなく固
有周波数を大幅に向上させることができる。

【００７６】更に請求項４記載の発明によれば、光学部
品を配置した第１のフレームの他方の面全体に、この面
で切断した形状が三角形となったリブを隙間なく配置す
ることにしたので、他の多角形の形状をしたリブを連続
配置した場合と比べて単位重量当たりの一次固有周波数
を飛躍的に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例における光走査装置を使用
した画像情報記録装置の概略構成図である。

【図２】 本実施例の光走査装置のレーザ走査ユニット
と光走査装置フレームユニットが一体化された状態を示
す平面図である。

【図３】 図２に示した一体化した光走査装置のＢ−Ｂ
断面図である。

【図４】 光走査装置の各構成例と固有振動数との関係
を示した説明図である。

【図５】 本実施例の光走査装置と、従来の光走査装置
の周波数特性を比較した特性図である。

【図６】 本発明の第１の変形例におけるレーザ走査ユ
ニットを上面図である。

【図７】 この第１の変形例におけるレーザ走査ユニッ
トのＣ−Ｃ断面図である。

【図８】 この第１の変形例におけるレーザ走査ユニッ
トの背面図である。

【図９】 本発明の第２の変形例におけるレーザ走査ユ
ニットの背面図である。

【図１０】 第１および第２の変形例のレーザ走査ユニ
ットの一次固有振動数をリブの厚さとの関係で表わした
説明図である。

【図１１】 従来から使用されている画像情報記録装置
の一般的な構成を表わした概略構成図である。

【図１２】 図１１に示した画像情報記録装置の光学系
を表わした平面図である。

【符号の説明】

１１…感光体ドラム、１９…レーザビーム、２２…反射
ミラー、３１…レーザダイオード、３３…コリメータレ
ンズ、３４…シリンダレンズ、３５…ポリゴンミラー、
３７…ｆθレンズ、１０１…（画像情報記録装置の）本
体フレーム、１０２、２０１、２１１…レーザ走査ユニ
ット、１０３…光走査装置フレームユニット、１０４…
第１の固定手段、１０５…光走査装置、１０６…第２の
固定手段、１１５…ポリゴンモータ、１２１…開口部、
１２６…第１の位置決め用ピン、１２７…第１のピン挿
入用孔、１２８、１２９、１３４〜１３７…ネジ、２０
５リブ、２１５…（断面三角形の場合の）リブ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームを発生する光ビーム発生器と、
   この光ビーム発生器から出力される光ビームを偏向する
   光偏向器とを含む複数の光学部品を保持した第１のフレ
   ームと、 第１のフレームにおける最後段の光学部品から出力され
   る偏向した光ビームを入射してこれを画像の形成を行う
   ための画像形成面の存在する方向に向けて射出する光ビ
   ーム方向変更手段を保持した第２のフレームと、 前記第１のフレームに対して第２のフレームを位置決め
   した状態で両者を固定して一体化するフレーム一体化手
   段と、 これら一体化した第１および第２のフレームを所定の不
   動部材に別個に固定するフレーム固定手段とを具備する
   ことを特徴とする光走査装置。
2. 【請求項２】 レーザビームを発生する半導体レーザ
   と、この半導体レーザから出力されるレーザビームを偏
   向するポリゴンミラーを回転させるポリゴンモータとを
   含む複数の光学部品を保持した第１のフレームと、 第１のフレームにおける最後段の光学部品から出力され
   る偏向した光ビームを入射してこれを画像の形成を行う
   ための画像形成面の存在する方向に向けて反射する反射
   ミラーを保持すると共に画像形成面の方向に進行する光
   ビームが通過するための開口部をその一部に有する第２
   のフレームと、 この第２のフレームの開口部周辺の強度を補強する補強
   手段と、 前記第１のフレームに対して第２のフレームを位置決め
   した状態で両者を固定して一体化するフレーム一体化手
   段と、 これら一体化した第１および第２のフレームを所定の不
   動部材に少なくとも３か所の位置で固定するフレーム固
   定手段とを具備することを特徴とする光走査装置。
3. 【請求項３】 光ビームを発生する光ビーム発生器と、
   この光ビーム発生器から出力される光ビームを偏向する
   光偏向器とを含む複数の光学部品を一方の面に保持し他
   方の面全体に所定の形状のリブを隙間なく配置した第１
   のフレームと、 第１のフレームにおける最後段の光学部品から出力され
   る偏向した光ビームを入射してこれを画像の形成を行う
   ための画像形成面の存在する方向に向けて射出する光ビ
   ーム方向変更手段を保持した第２のフレームと、 前記第１のフレームに対して第２のフレームを位置決め
   した状態で両者を固定して一体化するフレーム一体化手
   段と、 これら一体化した第１および第２のフレームを所定の不
   動部材に別個に固定するフレーム固定手段とを具備する
   ことを特徴とする光走査装置。
4. 【請求項４】 光ビームを発生する光ビーム発生器と、
   この光ビーム発生器から出力される光ビームを偏向する
   光偏向器とを含む複数の光学部品を一方の面に保持し他
   方の面全体にこの面で切断した形状が三角形となったリ
   ブを隙間なく配置した第１のフレームと、 第１のフレームにおける最後段の光学部品から出力され
   る偏向した光ビームを入射してこれを画像の形成を行う
   ための画像形成面の存在する方向に向けて射出する光ビ
   ーム方向変更手段を保持した第２のフレームと、 前記第１のフレームに対して第２のフレームを位置決め
   した状態で両者を固定して一体化するフレーム一体化手
   段と、 これら一体化した第１および第２のフレームを所定の不
   動部材に別個に固定するフレーム固定手段とを具備する
   ことを特徴とする光走査装置。