JP2007034167A - 走査光学装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】同一の筐体構成であっても、多くの共振周波数を避けることが可能な走査光学装置筐体を提供すること。
【解決手段】光源11から発生した光束を回転多面鏡12、18により偏向走査する偏向走査手段19、20と、偏向走査手段19、20を組み付けるための光学箱21と、を有する走査光学装置51において、光学箱21には、光学箱21を画像形成装置60の光学台100に組み付けるための固定部16が複数配設され、複数の固定部16の一部又は全部において、光学箱21を光学台100に対して選択的に固定すること。
【選択図】 図２

Description

本発明は、走査光学装置と、該走査光学装置を用いるカラーレザービームプリンタやカラーデジタル複写機等のカラー画像形成装置に関するものである。

従来、カラー画像形成装置に配設される４つの像担持体に対して、４つの光束を同時に走査することで、像担持体上に４つの静電潜像を同時に形成する走査光学装置がある（例えば、特許文献１参照）。この走査光学装置は、筐体内部に２つずつ光源を配設し、光源から発射された２つずつの光束を、筐体内部に配設される回転多面鏡によって対称に走査する。これにより、同時に光束が対称に走査され、像担持体上に形成された静電潜像の位置ズレを防ぎ、良好な画像を提供している。

しかし、回転多面鏡が回転すると、走査光学装置の筐体に振動が発生する。このため、筐体に回転多面鏡等の偏向走査手段を複数有する走査光学装置は、その数が多くなるに従って振動が大きくなる。この振動があることによって、光学素子の性能が十分に発揮されず、画像劣化が発生するおそれもある。

この問題を防ぐため、走査光学装置の固有振動数が偏向走査手段の回転速度と一致しないように工夫をしたものがある。具体的には、光学箱の構造、材料の選定、光学台に対する光学箱のビス止め位置等を組み合わせて走査光学装置の構成し、固有振動数を回避している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４―１０９８０６

しかしながら、走査光学装置を駆動する偏向走査手段の回転速度が複数存在する場合や、異なる機種で共通して走査光学装置を使用することで成形型や生産設備の投資を抑えて製造コストを下げる試みを実施する場合には不利である。これは、避けなければならない共振周波数が走査光学装置の構成によって異なり、装置構成の種類が多くなると、避けなければならない共振周波数も多くなるからである。

本発明の目的は、同一の筐体構成であっても、多くの共振周波数を避けることが可能な走査光学装置筐体を提供することである。

前記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、光源から発生した光束を回転多面鏡により偏向走査する偏向走査手段と、該偏向走査手段を組み付けるための装置筐体と、を有する走査光学装置において、前記装置筐体には、該装置筐体を画像形成装置の光学台に組み付けるための固定部が複数配設され、前記複数の固定部の一部又は全部において、前記装置筐体を前記光学台に対して選択的に固定することを特徴とする。

以上のように、同一の筐体構成であっても、固定部を複数有し、そのうちの一部又は全部を選択し固定することで、装置筐体の共振周波数を変更することができる。このため、多くの共振周波数を避けることが可能な走査光学装置筐体を提供することができる。

〔第１実施形態〕
図を用いて本発明の第１実施形態を説明する。説明にあたり、まず画像形成装置、走査光学装置の概略を説明した後、走査光学装置の筐体の詳細構成についての説明を行う。

（画像形成装置60）
図１は画像形成装置60の模式断面図である。図１に示すように、画像形成装置60は、光学台100に固定される走査光学装置51と、等ピッチで配設される像担持体としての感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋと、転写ベルト８等を有する。尚、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの添字は、それぞれＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）の各色を示す。以下に、図１を用いて画像形成装置60の構成を説明しつつ、画像形成装置60による画像形成動作について説明する。

まず、画像情報に基づいて各々光変調された光束（レーザビームＬ）が、走査光学装置51から出射する。各レーザビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢｋは、各々対応する感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ面上を照射して、感光体ドラム１上に静電潜像を形成する。この静電潜像は、一次帯電器２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋによって各々一様に帯電している感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの面上に形成される。

そして、この静電潜像に対し、現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋによって各々、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックのトナーが供給される。これにより、感光体ドラム１上の静電潜像は、トナー画像に可視像化される。

そして、感光体ドラム１上に形成された各色のトナー画像は、電圧が印加された転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｂｋによって、転写ベルト８側に引き寄せられることで静電転写がされる。すると、転写ベルト８上に、各色のトナー画像が重ね合わされる。

一方、上記トナー画像を転写されるべく、転写材Ｐは給送トレイ23上に積載されている。そして、給送ローラ22によって１枚ずつ順に給送され、搬送ベルト７上に送り出される。

搬送ベルト７上を搬送されている間に、上述のように転写ベルト８の面上にカラートナー画像が形成される。そして、当該カラートナー画像は、搬送ベルト７の転写材Ｐ上に転写される。これにより、転写材Ｐ上にカラートナー画像が転写形成される。

そして、転写材Ｐ上に形成されたカラートナー画像は、定着器25によって加圧又は過熱等がされ、熱定着される。最後に、排出ローラ26などの作用によって、装置外まで搬送されて、装置外に出力されることとなる。

尚、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ面上に残っている残留トナーは、クリーナー６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋによって除去されて、次のカラー画像を形成するために再度一次帯電器２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋによって一様に帯電される。

（走査光学装置51の概略構成）
図２は第１実施形態の走査光学装置51の斜視図であり、図３は第１実施形態の走査光学装置51の上面図である。図２に示すように、走査光学装置51は、装置筐体としての光学箱21に、種々の光学素子を組み付けて構成される。光学箱21はプラスチック等の樹脂によって成型されたものである。また、光学素子としては下記のように、一枚目の走査レンズ13、二枚目の走査レンズ15、折り返しミラー14を有する。

本実施形態の光学箱21の側面の片側には、光束を生成し発射する光源11ａ、11ｂ、11ｃ、11ｄが２つずつ平行に配置される。光源11ａ、11ｂから発射されたレーザビーム（光束）は、偏向走査手段19の回転多面鏡12の異なる反射面に入射して走査される。一方、光源11ｃ、11ｄから発射された光束は、偏向走査手段20の回転多面鏡18にて走査される。

回転多面鏡12、18によって走査された光束は、それぞれ一枚目の走査レンズ13ａ、13ｂ、13ｃ、13ｄと、二枚目の走査レンズ15ａ、15ｂ、15ｃ、15ｄを透過することにより、感光体ドラム１Ｂｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ上に結像させられる。

尚、図１乃至図３に示すように、走査レンズ13と走査レンズ15との間には、感光体ドラム１と同一ピッチで配設された折り返しミラー14ａ、14ｂ、14ｃ、14ｄが配設される（図２においては、折り返しミラー14ｂ、14ｄは不図示）。折り返しミラー14は、入射光束に対して略４５°の角度で配置される。これにより、走査レンズ13を透過した光束を９０°の角度で反射し、走査レンズ15に導くことができる。

（走査光学装置51の光学箱21の固定部16の構成）
本実施形態の光学箱21は、その表面に凸形状の固定部16ａ、16ｂ、16ｃ、16ｄ、16ｅ、16ｆ、16ｇ、16ｈ、16ｉが配設されている。固定部16は、画像形成装置の光学台100に不図示のネジ等により組みつけられる。これにより、走査光学装置51を画像形成装置60に対して固定配設する。

尚、本実施形態においては固定部16を9箇所配設したが、これに限るものではない。即ち、固定部16は、走査光学装置51を光学台100に組み付けた時に高い剛性を保つために複数必要であるが、固定部16の具体的な数は限定しなくともよい。ただし、光学箱21を光学台100に対し多点で固定すると、走査光学装置51の剛性が高くなり、光学箱21が振動することによる光学素子への影響を抑制することができる。このため、本実施形態のように９箇所程度の多点で固定配設することは好ましい。

また、固定部16は、その全てにおいて光学台100に対して固定されなくともよい。選択的に光学台100に対して固定することで、光学箱21の固有振動数を変更することができる。本実施形態においても、複数の固定部16を有するため、固定する固定部16の数を変更することで、容易に固有振動数を変更することができる。

また、上述のように一部の固定部16を光学台100に対して固定配設しないこともできる。このとき図４に示すように、光学台100に固定配設されない固定部16は、光学台100とは直接接触しないように成形されている。このように、固定しない固定部16と光学台100とが直接接触しないことによって、光学箱21に振動が発生した場合であっても、光学台100と光学箱21とが互いに衝突しない。このため、装置稼動時の振動による騒音を防ぐことができる。

尚、固定部16を光学台100に接触させない形状は、図４に示すように、光学台100に開けた固定用穴101の径を固定部16の凸部17の径よりも小さくし、固定部16と光学台100との間に隙間ｓが形成される。尚、100に接触させない形状は、図４に示すような形状に限るものではなく、光学台100と固定部16とが当接しなければよい。

以上の構成により、走査光学装置51の固定部16を光学台100に対して固定配設するとき、光学台100に固定する固定部16の数と走査光学装置51の固有振動数との関係について説明する。固定部16ａ、16ｂ、16ｃ、16ｄ、16ｅ、16ｆ、16ｇ、16ｈ、16ｉのうち、光学台100に対して、実際に固定する位置と数を選択的に変更した場合の固有振動数を図５に示す。横軸に固有振動数のモードを、縦軸に周波数を表す。

尚、図中の固定点の数と場所は次のように設定した。３点の場合は、固定部16ａ、固定部16ｆ、固定部16ｇ、の３点で固定。４点の場合は、固定部16ａ、固定部16ｃ、固定部16ｇ、固定部16ｉの４点で固定。５点の場合は、固定部16ａ、固定部16ｃ、固定部16ｅ、固定部16ｇ、固定部16ｉの５点で固定。６点の場合は、固定部16ａ、固定部16ｃ、固定部16ｄ、固定部16ｆ、固定部16ｇ、固定部16ｉの６点で固定。

この結果、図５に示すように、どの固有振動数のモードにおいても、固定点を増やすことによって、周波数が大きくなっていることがわかる。このように、固定点を増やすことによって、容易に光学箱21の固有振動数を変更することができ、回転多面鏡12、18との共振を容易に回避することができる。また、製作時の光学箱21の形状を同じにしつつも、機種毎に固定点を変更して所望の固有振動数を得ることができる。このため、同一形状の光学箱21を複数の機種に用いることができる。

〔第２実施形態〕
図を用いて本発明の第２実施形態を説明する。図６は第２実施形態の走査光学装置51の上面図である。前述した実施形態と同様の構成については同符号を付し、説明を省略する。本実施形態の構成は、偏向走査手段19、20と光学箱21との固定部31を複数設け、その全部又は一部を固定配設し、走査光学装置51の共振周波数の調整をするものである。

図６に示すように、本実施形態の光学箱21においては、偏向走査手段19、20と光学箱21とを固定する固定部31が、５箇所（31ａ、31ｂ、31ｃ、31ｄ、31ｅ）設けられている。そして本実施形態においては、そのうちの４箇所（31ａ、31ｂ、31ｃ、31ｅ）を選択的に固定している。

偏向走査手段19、20と光学箱21とを選択的に固定すると、固定点の数や位置に応じて、偏向走査手段19、20の周りの剛性が変化する。偏向走査手段19、20の周りの剛性を変化させると、走査光学装置51としての固有振動数も変化する。このように、偏向走査手段19、20と、光学箱21との固定点の数及び位置を変化させることにより、容易に走査光学装置51としての固有振動数を所望の値に変更させることができる。

この構成により、走査光学装置51の固有振動数を所望の値に変更する際には、次のようにする。まず、走査光学装置51の振動を測定しながら、偏向走査手段19、20と光学箱21とのビスによる固定点の数や位置を変えていく。次に、走査光学装置51の振動が抑えられるように、どの固定部31にビス固定すればよいかを決定する。最後に、その決定した固定部31において、ビスにより偏向走査手段19、20と光学箱21とを固定する。

尚、本実施形態において固定のためにビスを用いているが、他の固定方法でもよい。また、本実施形態は５箇所の固定部31を有し、４箇所を固定しているが、これに限るものではない。

〔第３実施形態〕
図を用いて本発明の第３実施形態を説明する。図７は第３実施形態の走査光学装置51の上面図である。前述した実施形態と同様の構成については同符号を付し、説明を省略する。本実施形態の構成は、光学箱21を覆う蓋部材35において、光学箱21と固定するための固定部41を複数設け、その全部又は一部を固定配設し、走査光学装置51の共振周波数の調整をするものである。尚、蓋部材35には、光束が出射するスリット36（36ａ、36ｂ、36ｃ、36ｄ）が形成されている。

蓋部材35の固定部41は、本実施形態においては８箇所（41ａ、41ｂ、41ｃ、41ｄ、41ｅ、41ｆ、41ｇ、41ｈ）形成されている。この８箇所配設された固定部41の一部又は全部において、光学箱21と蓋部材35とをビス固定する。本実施形態においては、固定部41のうち３箇所（41ｂ、41ｃ、41ｆ）を固定している。ここで、このビス固定を選択的に行うことで、走査光学装置51の固有振動数を容易に変更することができる。

尚、検討の結果、偏向走査手段19、20の近傍にて固定すれば、偏向走査手段19、20周りの剛性が上がり、駆動時に偏向走査手段19、20から発生する振動を抑えることができることが分かっている。このため、偏向走査手段19、20の近傍の固定部41ｇ、41ｈにて光学箱21と蓋部材35とを固定すると、振動を抑制することができる。

このように、光学箱21と蓋部材35とを固定する固定部41を複数設け、固定部41の一部又は全部を選択的に固定することで、走査光学装置51の固有振動数を変更することができる。これにより、走査光学装置51の製作時において、走査光学装置51の振動を測定しつつ固定部41をビス固定する数及び位置を変更し、最も振動が抑制されるようにすれば、走査光学装置51の運転時の振動を抑制することができる。

尚、本実施形態においては、８箇所配設された固定部41のうち３箇所（41ｂ、41ｃ、41ｆ）をビス固定したが、ビス固定の数や位置はこれに限るものではない。

〔第４実施形態〕
図を用いて本発明の第４実施形態を説明する。前述した実施形態と同様の構成については同符号を付し、説明を省略する。図８は通常のビス222にて光学箱21を光学台100に組み付けた状態を示す図であり、図９は段付ビス223にて光学箱21を光学台100に組み付けた状態を示す図である。

本実施形態は、第１実施形態の固定部16（16ａ、16ｂ、16ｃ、16ｄ、16ｅ、16ｆ、16ｇ、16ｈ、16ｉ）の固定を変更した。具体的には、固定部16の数点を通常のビス222（図８参照）で固定することは同じだが、それ以外の固定部16を段付ビス223（図９参照）を用いて固定したことが異なる。段付ビス223は、弾性部材として例えば平座バネ224を介して固定部16と光学台100とを固定している。ここで平座バネ224は、段付ビス223により光学台100に押し付けられ、一定の撓みを保持している。

固定部16ａ、16ｂ、16ｃ、16ｄ、16ｅ、16ｆ、16ｇ、16ｈ、16ｉのうち、光学台100に対して、ビス222で固定する位置と数を選択的に変更した場合の固有振動数を図１０に示す。横軸に固有振動数のモードを、縦軸に周波数を表す。

尚、図中の固定点の数と場所は次のように設定した。ビス222による固定が３点の場合は、固定部16ａ、固定部16ｆ、固定部16ｇ、の３点を固定し、それ以外を段付ビス223で固定した。ビス222による固定が４点の場合は、固定部16ａ、固定部16ｃ、固定部16ｇ、固定部16ｉの４点を固定し、それ以外を段付ビス223で固定した。ビス222による固定が５点の場合は、固定部16ａ、固定部16ｃ、固定部16ｅ、固定部16ｇ、固定部16ｉの５点を固定し、それ以外を段付ビス223で固定した。ビス222による固定が６点の場合は、固定部16ａ、固定部16ｃ、固定部16ｄ、固定部16ｆ、固定部16ｇ、固定部16ｉの６点を固定し、それ以外を段付ビス223で固定した。

この結果、図１０に示すように、どの固有振動数のモードにおいても、固定点を増やすことによって、周波数が大きくなっていることがわかる。加えて、段付ビス223を使用したことにより、段付ビス223を使用しない場合（図５参照）と比較して、大幅に固有振動数が高くなっている。このように、段付ビス223を併用することにより、より設定可能な走査光学装置51の固有振動数の幅を大きくすることができ、設計の自由度を上げることができる。

このように、固定部16におけるビス222で固定する箇所の数を変更することによって、固有振動数を変更することができる。また、段付ビス223を併用することによって、より高い固有振動数にも設定することができ、同じ光学箱21を使用しながらにして、走査光学装置51の固有振動数をより様々に変更することができる。このため、容易に回転多面鏡12、18等との共振を回避し、より安定した走査光を出射することができるため、安定した高品質の画像を形成することができる。

また、固定部16におけるビス222で固定する位置を変更することによっても、固有振動数を変更することができる。これについて次に説明する。図１１は固定点は４点として変更せず、固定方法（固定する位置）を選択的に変更した場合の固有振動数である。

尚、図中の固定方法は次のように設定した。固定方法１では、固定部16ａ、16ｃ、16ｇ、16ｉをビス222で固定し、それ以外の固定部16を段付ビス223で固定した。固定方法２では、固定部16ａ、16ｃ、16ｆ、16ｇをビス222で固定し、それ以外の固定部16を段付ビス223で固定した。固定方法３では、固定部16ｂ、16ｄ、16ｆ、16ｈをビス222で固定し、それ以外の固定部16を段付ビス223で固定した。

この結果、図１１に示すように、固定方法により固有振動数が異なる結果となった。このように、ビスで固定する箇所を変更することで、簡易的に光学箱21又は走査光学装置51の固有振動数を変更することができる。

これにより、光学箱21や走査光学装置51の固有振動数を、回転多面鏡12、18の固有振動数と異なるように設定すれば、走査光学装置51と回転多面鏡12、18とが共振することを容易に防ぐことができる。また、本実施形態は光学箱21と光学台100との係合を記載したが、これに限るものではない。

図１は画像形成装置60の模式断面図。 第１実施形態の走査光学装置51の斜視図。 第１実施形態の走査光学装置51の上面図。 第１実施形態の固定部16と光学台100との関係を表した断面図。 第１実施形態の実験結果を示す図。 第２実施形態の走査光学装置51の上面図。 第３実施形態の走査光学装置51の上面図。 第３実施形態の通常のビス222にて組み付けた状態図。 第３実施形態の段付ビス223にて組み付けた状態図。 第３実施形態の実験結果を示す図（固定点の数を変更）。 第３実施形態の実験結果を示す図（固定方法を変更）。

符号の説明

Ｌ…レーザビーム、Ｐ…転写材、ｓ…隙間、１…感光体ドラム（像担持体）、12…回転多面鏡、13…走査レンズ、16…固定部、18…回転多面鏡、19…偏向走査手段、20…偏向走査手段、21…光学箱（装置筐体）、31…固定部、35…蓋部材、41…固定部、51…走査光学装置、60…画像形成装置、100…光学台、222…ビス、223…段付ビス、224…平座バネ（弾性部材）

Claims (6)

1. 光源から発生した光束を回転多面鏡により偏向走査する偏向走査手段と、該偏向走査手段を組み付けるための装置筐体と、を有する走査光学装置において、
   前記装置筐体には、該装置筐体を画像形成装置の光学台に組み付けるための固定部が複数配設され、
   前記複数の固定部の一部又は全部において、前記装置筐体を前記光学台に対して選択的に固定することを特徴とする走査光学装置。
2. 前記偏向走査手段には、該偏向走査手段を前記装置筐体に組み付けるための固定部が複数配設され、
   前記複数の固定部の一部又は全部において、前記偏向走査手段を前記装置筐体に対して選択的に固定することを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
3. 前記装置筐体を保護するための蓋部材を有し、該蓋部材には、該蓋部材を前記装置筐体に組み付けるための固定部が複数配設され、
   前記複数の固定部の一部又は全部において、前記蓋部材を前記装置筐体に対して選択的に固定することを特徴とする請求項１又は２に記載の走査光学装置。
4. 前記蓋部材と前記装置筐体を組み付けるための固定部のうち、少なくとも１箇所は前記偏向走査手段の近傍に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の走査光学装置。
5. 前記固定部のうち選択されない固定部においては、弾性体を介して組み付けることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の走査光学装置。
6. 像担持体と、該像担持体に露光し静電潜像を形成する走査光学装置と、を有する画像形成装置において、
   前記走査光学装置は、請求項１乃至６のいずれかに記載の走査光学装置であることを特徴とする画像形成装置。

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