JP4113645B2

JP4113645B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4113645B2
Application number: JP2000019371A
Authority: JP
Inventors: 彰久板橋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-01-27
Filing date: 2000-01-27
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2020-01-27
Also published as: JP2001208996A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、デジタル複写機、デジタルファクシミリ装置あるいはデジタル印刷機などの画像形成装置に用いられる光走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光走査装置は、デジタル複写機等の電子写真式画像形成装置の書込光学系として用いられている。従来の光走査装置が用いられた電子写真式画像形成装置は、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を備えている。この感光体ドラムの周囲には、チャージコロトロンと光走査装置と現像装置とトランスファコロトロンおよびクリーニング装置が配置されている。チャージコロトロンは、感光体ドラムの表面に電荷を一様に帯電する。光走査装置は、一様に帯電された感光体ドラムの表面に光ビーム（レーザービーム）を照射して静電潜像を形成する。現像装置は、感光体ドラムの表面に形成された静電潜像にトナーを与えて現像する。トランスファコロトロンは、現像後に感光体ドラムの表面に形成されたトナー像を用紙に転写する。クリーニング装置は、トナー像の転写後に感光体ドラムの表面に残っているトナーを回収する。クリーニング装置によって清掃された後の感光体ドラムの表面に、再びチャージコロトロンによって帯電が行われ、これによって画像の形成を繰り返し行うことができる。
光走査装置の内部には、光走査ユニット（光走査モジュール）が配置されている。この光走査ユニットは、箱体と、この箱体の内部に配置され光ビームの発生、変調および偏向を行う走査光学系とからなる。光走査ユニットから出力される光ビームは、光走査装置の内部に配置された反射ミラーのミラー面を走査する。反射ミラーによって反射される光ビームは、前記したように感光体ドラムの表面を感光体ドラムの軸方向に平行に繰り返し走査することになる。この感光体ドラムの軸方向に平行な走査方向は、主走査方向と呼ばれている。感光体ドラムの表面の移動方向は、副走査方向と呼ばれている。前記走査光学系は、レーザーダイオードと、コリーメータレンズと第１のシリンダレンズとポリゴンミラーとｆθレンズおよび第２のシリンダレンズとを有している。
【０００３】
ところで、このような光走査装置を有する電子写真式画像形成装置においては、この電子写真式画像形成装置の本体の振動が光走査装置の走査光学系に伝わった場合に、光走査装置の走査光学系が振動され、バンディングを呼ばれる副走査方向に現れる画像濃度の縞状のむらの発生原因となる。
そこで、従来から走査光学系の振動に起因する画像濃度のむらを防止するために各種の光走査装置が提案されている。このうち特開平９−３３８４４号公報に記載の光走査装置は、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偏向器と、前記光ビームの進路に影響を与える振動を発生するおそれのある所定の振動発生部品と、この振動発生部品の本体外周と嵌合する穴部を有する支持板と、この支持板の縁部から立設するように配置された側壁と、前記支持板と接すると共に所定の高さで前記穴部から側壁に向けて放射状に配置された複数本のリブとを有し、少なくとも前記光偏向器と振動発生部品とを収容した光学箱とを具備している。この光走査装置は、前記支持板と接すると共に所定の高さで前記穴部から側壁に向けて放射状に配置された複数本のリブによって支持板の剛性を維持して振動に起因する画像濃度のむらを防止している。従来の光走査装置においては、支持板に１つの走査光学系が配置されている場合には、前述のように支持板の剛性を維持して振動に起因する画像濃度のむらを防止することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光走査装置においては、支持板（基板）に複数の光走査モジュール（光走査ユニット）が配列されている場合であって、各光走査モジュールが支持板（基板）の振動時における振動の腹または腹の近傍に配置されている場合には各走査光学系の全体が振動するから、振動に起因する画像の劣化を防止することができないという問題がある。
例えば、図７に示すように、光走査装置が基板３０４に配列された３つの走査モジュール３０１、３０２、３０３を有し、かつ、これらの光走査モジュールの偏向器（ポリゴンミラー）が曲線２０１で示す基板３０４の振動の腹に対応した部分ａ１，ｂ１，ｃ１に位置している場合には、図８に示すように各走査モジュール３０１、３０２、３０３の走査線３０５、３０６、３０７が副走査方向にずれるから各光走査モジュール３０１、３０２、３０３の走査線３０５、３０６、３０７のつなぎ部がつながらなくなって画像の劣化を引き起こすという問題がある。この各光走査モジュール３０１、３０２、３０３の走査線３０５、３０６、３０７のつなぎ部がつながらなくなる画像の劣化は、基板３０４の振動に起因するから周期的なずれとして画像に現れるため人間の目で認識できるものである。また、各光走査モジュール３０１、３０２、３０３の走査線３０５、３０６、３０７の間隔も図８に示すように不均一になって濃度むらを発生させるという問題がある。
本発明の目的は、基板に複数の光走査モジュールが配列されている光走査装置において、光走査モジュールの偏向器の振動を有効に防止して画像の劣化を防止することができる光走査装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、発光源と、この発光源からの光ビームを偏向し繰り返し走査する偏向器を有する光学系とを同一の保持枠体に収容してなる光走査モジュールを同一の基板の上に複数配列した光走査装置と、前記基板を締結する支持部材と、を備える画像形成装置において、前記基板の主走査方向の両端部は先端近傍にて支持部材に締結されており、画像形成装置本体の振動に伴う前記基板の支持部材の締結点を支点として生じる前記基板の振動モードによる振動の節近傍に前記偏向器が配置され、前記基板の振動モードによる振動の向きは前記基板に対し垂直な向きであることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記光走査モジュールは同一の基板の上に光ビームの走査方向に合わせて配列されていることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の１つの実施の形態に係る光走査装置を構成する走査光学系の基本的構成を示す斜視図である。図２は本発明の１つの実施の形態としての光走査装置の複数の光走査モジュールのキャップ部を外した状態を示す斜視図である。図１に示すように、本発明の光走査装置の走査光学系は、光源１とカップリングレンズ２と絞り部材３と線像結像光学系４と偏向器５とｆθレンズ６と長尺レンズ７とミラー８とを有している。光源１は発散性の光束を放射する。光源１から出射された光ビームは、カップリングレンズ２を透過した後に略平行光束となり絞り部材３により光束径を規制される。絞り部材３を透過した光ビームは、副走査方向に屈折力を有する線像結像光学系４により偏向器５の偏向反射面５ａの近傍に主走査方向に長い線状に結像される。偏向器５は、線像結像光学系４から入射される光ビームを等角速度的に偏向する。偏向器５からの光ビームは、ｆθレンズ６と長尺レンズ７およびミラー８により被走査媒体９に結像される。偏向器５の回転により光ビームが被走査媒体９において主走査方向に走査される。光源１から出射した光ビームは、カップリングレンズ２を透過した後、収束光束でも、発散光束であってもかまわない。
また、光走査装置としての走査光学系は、ミラー１０と、結像素子１１と、同期センサ１２とを有している。ミラー１０は、偏向器４からの光ビームを反射して結像素子１１に入射させる。結像素子１１は、入射された光ビームを同期センサ１２に導く。この同期センサ１２と結像素子１１およびミラー１０は、他の走査光学系との間で走査タイミングの同期をとるためのものである。
【０００７】
次に、本発明の光走査装置を図２に基づいて説明する。図２に示すように、本発明の光走査装置は、回路基板１０４と、この回路基板１０４の上に主走査方向に所定距離をおいて配列されている複数の光走査モジュール（光走査ユニット）１０１、１０２、１０３とを有している。各光走査モジュール１０１、１０２、１０３は、セラミックまたはエポキシ系樹脂製の保持枠体（パッケージ）１０１ａ、１０２ａ，１０３ａと、これらの保持枠体１０１ａ、１０２ａ，１０３ａの各々に収容されている図１に示した光源１と、カップリングレンズ２と、絞り部材３と、線像結像光学系４と、偏向器５と、ｆθレンズ６と、ミラー８（偏向器５およびｆθレンズ６のみが図示されている）とを有している。基板１０４の外側には、長尺レンズ１０９が回路基板１０４と所定距離をおいて配置されている。この長尺レンズ１０９は、図１の長尺レンズ７と対応するものである。光源１は、レーザーダイオードで構成されている。偏向器５は、ポリゴンミラーで構成されている。
また、保持枠体１０１ａ、１０２ａ，１０３ａには、種々の回路が収容されている。保持枠体１０１ａ〜１０３ａの側縁には、複数のリード端子１１９が設けられている。光源１の駆動回路（図示せず）および偏向器５の駆動回路（図示せず）は、リード端子１１９により保持枠体１０１ａ〜１０３ａ内の前記各回路に接続されている。光走査モジュール１０１〜１０３の保持枠体１０１ａ〜１０３ａは、回路基板１０４上に形成された前記回路にリード端子１１９をハンダ付けすることにより回路基板１０４に固定されている。保持枠体１０１ａ〜１０３ａを回路基板１０４に固定する際に、感光体表面等の被走査面１０５における光走査モジュール１０１、１０２、１０３の走査線１０６、１０７、１０８の傾きおよび副走査方向の位置を監視しながら、保持枠体１０１ａ〜１０３ａの底面を回路基板１０４の上面に沿わせてθ方向およびｙ方向における位置決めを行って各走査線１０６、１０７、１０８を同一直線上に合わせる。
なお、実施の形態では光走査モジュール１０１〜１０３を１つの回路基板１０４に配列したが、光走査モジュール１０１〜１０３を回路を有しない同一平面の基板に配列してもよい。例えば、光走査モジュール１０１〜１０３の各々の記録幅は約８０ｍｍであり、実施の形態ではＡ４幅用として３つの光走査モジュール１０１〜１０３が配置される。このように、実施の形態においては、１ラインを主走査方向に複数に分割して走査を行うが、必ずしも同一直線上に合わせる必要はなく、飛び越しラインの走査によりタイミング制御によって重ね合わせてもよい。
【０００８】
各光走査モジュール１０１〜１０３から射出された光ビームは、副走査方向に集束作用があるトロイダルレンズ面を走査方向に連続して成形した長尺レンズ１０９を介して被走査面１０５にスポット状に結像される。各走査領域は若干の重なり部を有するように走査され、走査領域外の光ビームはミラー１１０、１１１、１１２、１１３により反射される。各光走査モジュール１０１〜１０３の走査方向の両端には、同期センサ１１４、１１５、１１６、１１７が配置されている。これらの同期センサ１１４、１１５、１１６、１１７は、光走査モジュール１０１〜１０３の走査領域の走査始端および走査終端で光ビームを検出するようにしている。光走査モジュール１０１〜１０３は、それぞれ走査領域の走査始端および走査終端を検出する２個の同期センサを有するようにしてもよいが、図示した実施の形態においては隣り合った光走査モジュール１０１〜１０３は走査始端と走査終端を検出する同期センサを共有するようにしている。なお、図示した実施の形態においてはミラー１１０、１１１、１１２、１１３は長尺レンズ１０９の直前に配置され、これにより走査範囲を規制して長尺レンズ１０９の隣接するレンズ面への光ビームの入射を阻止している。
図３は回路基板の上に３つの光走査モジュールを主走査方向に沿って配置した光走査装置の略側面図である。図３に示すように、回路基板１０４は、Ａ２部およびＢ２部により所定の支持部材に締結されている。光走査モジュール１０１〜１０３内の各部分ａ２、ｂ２、ｃ２に偏向器５が配置されている。光走査モジュール１０１〜１０３を支持した回路基板１０４がＡ２部およびＢ２部を支点として曲線２０２で示すような振動モードを有している場合に、光走査モジュール１０１〜１０３における部分ａ２、ｂ２、ｃ２に位置する各偏向器５が回路基板１０４の振動時における振動の節となる位置に配置されている。この場合には、各偏向器５は回路基板１０４の振動の節となる位置に配置されているから、回路基板１０４の振動の影響をほとんど受けない。
【０００９】
図４は、図３に示す各光走査モジュールによる被走査面における走査線の軌跡をモデル化して示す図である。図４に示すように、各光走査モジュール１０１〜１０３による被走査面１０５における走査線１０６、１０７、１０８は、回路基板１０４の振動の影響をほとんど受けない。なお、光走査モジュール１０１〜１０３は、偏向器５を回路基板１０４の振動時における振動の節の近傍に配置してもよく、また、偏向器５を回路基板１０４の振動時における振動の腹から所定距離だけ離隔した位置に配置してもよい。この場合には、偏向器５は回路基板１０４の振動の影響をあまり受けない。さらに、複数の光走査モジュール１０１〜１０３は、回路基板１０４の上に相互に非対称に配列してもよい。例えば、複数の光走査モジュール１０１〜１０３の隣り合う２つのものは、相互に１８０度だけ回転した状態で配置してもよい。この場合にも、偏向器５は振動時における振動の腹から所定距離だけ離れるから回路基板１０４の振動の影響をあまり受けない。
図５は本体および回路基板の振動の状態を示す図である。曲線２０５は電子写真式画像形成装置の本体の振動モードを示している。偏向器５が起こす振動の偏向周波数と本体の振動周波数が共振する場合には曲線２０６で示すように回路基板１０４の振動の振幅は拡大する。偏向器５の偏向周波数と本体の振動周波数が互いに打ち消す場合には曲線２０７で示すように回路基板１０４の振動の振幅は小さくなる。
図６は、偏向器および本体の固有振動数を示す図である。偏向器５の固有振動数はＸで示す値であり、本体の固有振動数はＹで示す値である。図６に示すように、偏向器５の固有振動数と本体の固有振動数とは、所定値以上だけ離す必要がある。
なお、図２に示すように、複数の光走査モジュール１０１〜１０３を同一の回路基板１０４の上に光走査線の走査方向を合わせて配置することにより、長尺レンズ１０９の一体化が可能となり、被走査面１０５と回路基板１０４との間にミラー１１０〜１１３を配置する場合にはミラー１１０〜１１３の配置が容易であり、かつ、隣り合った光走査モジュール１０１〜１０３が走査線の走査始端と走査終端を検出するためのミラーを共有することができる。
本発明は、プリンタ、デジタル複写機、デジタルファクスあるいはデジタル印刷機等の電子写真式画像形成装置の書込み光学系のみでなく、光走査装置を用いるあらゆる装置について適用することができる。
【００１０】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の発明の画像形成装置は、基板の主走査方向の両端部を先端近傍にて支持部材に締結し、画像形成装置本体の振動に伴う基板の支持部材の締結点を支点として生じる基板の振動モードによる振動の節近傍に偏向器が配置したことで、偏向器が、振動の向きが基板に対し垂直な向きである基板の振動モードによる振動の影響をあまり受けないので、バンディングを低減し、同一基板の上に複数配列した光走査モジュールによる走査線のつなぎ部の副走査方向におけるずれを低減することができるため画像の劣化を防止することができる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形装置において、光走査モジュールは同一の基板の上に光ビームの走査方向を合わせて配列されているから、偏向器が基板の振動の影響をほとんど受けないので、バンディングを低減し、同一基板の上に複数配列した光走査モジュールによる走査線のつなぎ部の副走査方向におけるずれを低減することができるため画像の劣化を防止することができ、かつ、光学系を容易に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施の形態としての光走査装置の走査光学系の基本的構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の１つの実施の形態としての光走査装置の複数の光走査モジュールのキャップ部を外した状態を示す斜視図である。
【図３】回路基板の上に３つの光走査モジュールを配置した本発明の１つの実施の形態としての光走査装置の略側面図である。
【図４】図３に示す各光走査モジュールによる被走査面における走査線の軌跡をモデル化して示す図である。
【図５】図２の光走査装置における本体および回路基板の振動の状態を示す図である。
【図６】図２の光走査装置における偏向器および本体の固有振動数を示す図である。
【図７】回路基板の上に３つの光走査モジュールを配置した従来の光走査装置の略側面図である。
【図８】図７に示す従来の光走査装置の各光走査モジュールによる被走査面における走査線の軌跡をモデル化して示す図である。
【符号の説明】
１光源、２カップリングレンズ、３絞り部材、４線像結像光学系、５偏向器、６ｆθレンズ、７長尺レンズ、８ミラー、９被走査媒体、１０ミラー、１１結像素子、１２同期センサ、１−１〜１０３光走査モジュール、１０４回路基板、１０５被走査面、１０６〜１０８走査線、１０９長尺レンズ、１１０〜１１３ミラー、１１４〜１１７同期センサ

Claims

発光源と、この発光源からの光ビームを偏向し繰り返し走査する偏向器を有する光学系とを同一の保持枠体に収容してなる光走査モジュールを同一の基板の上に複数配列した光走査装置と、前記基板を締結する支持部材と、を備える画像形成装置において、
前記基板の主走査方向の両端部は先端近傍にて支持部材に締結されており、
画像形成装置本体の振動に伴う前記基板の支持部材の締結点を支点として生じる前記基板の振動モードによる振動の節近傍に前記偏向器が配置され、
前記基板の振動モードによる振動の向きは前記基板に対し垂直な向きであることを特徴とする画像形成装置。
請求項１に記載の画像形成装置において、前記光走査モジュールは同一の基板の上に光ビームの走査方向に合わせて配列されていることを特徴とする画像形成装置。