JPH11149053A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被走査面への光書込み時のミラーの振動を低
減し、良好な書込みができる画像形成装置を提供するこ
と。 【解決手段】 光源部１１と、この光源部１１から照射
される光束を被走査面３に反射するミラー１２と、この
ミラー１２が取り付けられるフレーム１３とを有する光
走査装置１０を備えた画像形成装置において、フレーム
１３がミラー１２を支持する平面部２１を有し、ミラー
１２の主走査方向における両端部を、板状の部材２２と
平面部２１とにより挟み込んで、フレーム１３に固定し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタ、複写
機、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、詳しくは、
この画像形成装置に適用され、被走査面をレーザ光等で
走査して、被走査面に静電潜像を形成する光走査装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の画像形成装置には、被走査面とし
ての感光体の表面をレーザ光で走査して静電潜像を形成
する光走査装置が備えられている。この光走査装置は、
レーザ光源部、ポリゴンミラー及びＦθレンズを有する
光学ユニットと、この光学ユニットから放射されたレー
ザを感光体に向けて反射するミラーと、光学ユニットや
ミラーが固定されるフレームとから主に構成されてい
る。そして、レーザ光源部から発せられたレーザ光は、
高速回転するポリゴンミラーに入射して、このポリゴン
ミラーで走査され、Ｆθレンズを通過して、ミラーによ
り感光体に向けて反射し、感光体の表面に静電潜像を形
成する。

【０００３】ところで、デジタル技術の導入により画質
の向上が進んでいる。画質を向上するためには、レーザ
光による感光体への高精度な書込みが要求され、特に、
レーザ光による１ライン毎の位置精度が厳しく要求され
る。高精度な書込みを阻害する要因の１つとしてレーザ
光が振動するレーザ振動が挙げられ、このレーザ振動を
低減することが高精度な書込みを行うためには必要であ
る。レーザ振動は、ポリゴンミラーを回転駆動するモー
タやこのモータにより駆動されるギヤ等から構成される
駆動系からの振動がフレームやミラーに伝達し、共振す
ることで発生する。このミラーの振動がレーザ振動の主
な原因となる。レーザ振動が発生すると、感光体に照射
されるレーザ光が振動して変動が生じ、感光体への書込
みが乱れ、画質が低下する。

【０００４】そこで、特開昭６０−２４４９２１号公報
に、ミラーの非反射面に緩衝部材及び金属部材を張り合
わせることにより、ミラーのたわみ振動を低減する技術
が開示されている。また、特開平２−２５３２７４号公
報には、ミラーの中央部において、ミラーとフレームと
の間に緩衝部材を配設して、ミラーの振動を抑制する技
術が開示されている。さらに、特開平８−２０００号公
報には、ポリゴンを回転駆動するモータとミラーとを互
いに分離したフレームにそれぞれ固定して、モータの振
動のミラーへの伝達を防止する技術が開示されている。
これらの公報にそれぞれ開示されている技術では、ミラ
ーへの振動伝達を防止することによって、ミラーの振動
を低減している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、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、
空間周波数が０．２〜２．０ｌｉｎｅ／ｍｍの範囲での
濃度変化が最も目につき易いといわれている。この現象
と感光体の回転速度とを併せ考えると、特に、数Ｈｚか
ら数百Ｈｚ程度の周波数領域における振動が、被走査面
への書込みを乱し、画質に悪影響を与えている。また、
ミラーのフレームへの固定に板バネ等を使用すると、ミ
ラーの拘束面積が小さくなり、振動がミラーに伝わっ
て、画質を低下させるおそれがある。

【０００６】よって、本発明の目的は、被走査面への光
書込み時のミラーの振動を低減し、良好な書込みができ
る画像形成装置を提供することにあり、特に、数Ｈｚか
ら数百Ｈｚ程度の周波数領域の振動による悪影響を排除
することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
光源部と、この光源部から照射される光束を被走査面に
反射するミラーと、このミラーが取り付けられるフレー
ムとを有する光走査装置を備えた画像形成装置におい
て、フレームがミラーを支持する平面部を有し、ミラー
の主走査方向における両端部を、板状の部材と平面部と
により挟み込んで、フレームに固定した構成である。

【０００８】請求項２記載の発明は、光源部と、この光
源部から照射される光束を被走査面に反射するミラー
と、このミラーが取り付けられるフレームとを有する光
走査装置を備えた画像形成装置において、フレームがミ
ラーを支持する平面部を有し、ミラーの反射面以外の面
を、平面部に固定した構成である。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の画像形成装置において、ミラーの形状が三角柱で
ある構成である。

【００１０】請求項４記載の発明は、請求項１、２また
は３記載の画像形成装置において、フレームからミラー
に伝わる振動を減衰する減衰部材を、ミラーと平面部と
の間に介在した構成である。

【００１１】請求項５記載の発明は、請求項１、２、３
または４記載の画像形成装置において、ミラーの主走査
方向に長い、ミラーの振動を減衰する減衰部材を、ミラ
ーの内部に設けた構成である。

【００１２】

【発明の実施の形態】まず、本発明の光走査装置として
の書込みユニットが適用される画像形成装置について説
明する。なお、本実施形態では、画像形成装置としてレ
ーザプリンタを使用した場合について説明する。図１に
おいて、符号１はレーザプリンタを示す。レーザプリン
タ１では、まず、図示しない給紙カセットから図中、矢
印Ａ方向に給送された用紙Ｐは、レジストローラ対２に
よってタイミングをとって被走査面であるドラム状の感
光体３に搬送される。感光体３が図中、矢印Ｂ方向に回
転駆動されると、その際、帯電チャージャ４によって感
光体３の表面が一様に帯電され、書込みユニット１０か
らレーザ光を照射して、被走査面としての感光体３上に
静電潜像が形成される。この潜像は、現像装置５を通る
ときトナーによって可視像化され、この可視像は、感光
体３に搬送された用紙に転写チャージャ６によって転写
され、転写した用紙Ｐ上の可視像は定着装置７によって
定着される。そして、定着装置７を通過した用紙Ｐは、
図中、矢印Ｃ方向に搬送され、レーザプリンタ１の外部
に排出される。一方、感光体３上の残留トナーは、図示
しないクリーニング装置によって除去される。

【００１３】図２に示すように、書込みユニット１０
は、光源部としての光学ユニット１１と、この光学ユニ
ット１１から照射されるレーザ光を感光体３へ反射する
折り返しミラー１２と、光学ユニット１１及び折り返し
ミラー１２が取り付けられるフレーム１３とから主に構
成されている。

【００１４】光学ユニット１１は、半導体レーザ、カッ
プリングレンズ及びシリンダレンズからなるレーザユニ
ット１５と、このレーザユニット１５からのレーザ光を
偏向するポリゴンミラー１６と、感光体３上での走査速
度を略一定にするＦθレンズ１７と、レーザユニット１
５、ポリゴンミラー１６及びＦθレンズ１７を収納する
ハウジング１８とから構成されている。

【００１５】次に、書込みユニット１０による走査につ
いて簡単に説明する。レーザユニット１５から放射した
レーザ光は、ポリゴンミラー１６に入射する。ポリゴン
ミラー１６は、図示しないスキャンモータにより高速回
転しており、入射したレーザ光を偏向する。そして、レ
ーザ光は、Ｆθレンズ１７により走査速度を略一定にさ
れ、ハウジング１８の開孔１８ａを通過する。さらに、
折り返しミラー１２で反射してフレーム１３の開孔１３
ａを通過し、感光体３上で結像する。これにより、レー
ザ光で感光体３の表面に静電潜像が形成される。

【００１６】以下、本発明の第１の実施形態について説
明する。図３、４に示すように、折り返しミラー１２
は、略平板状に形成されている。フレーム１３の開孔１
３ａの主走査方向における両端部近傍には、折り返しミ
ラー１２の両端部を支持する一対の突起部２０、２０が
設けられている。突起部２０には、折り返しミラー１２
を支持する平面部２１が設けられている。平面部２１
は、折り返しミラー１２の反射面が感光体３を向くよう
に傾斜されている。

【００１７】平面部２１には、折り返しミラー１２の端
部を平面部２１に固定する板状の部材としてのブラケッ
ト２２がネジ２３、２３によって締結されている。ブラ
ケット２２は、高剛性の金属、例えば、アルミニウムや
鉄等からなり、平面部２２ａを有している。この平面部
２２ａと平面部２１とにより、折り返しミラー１２の端
部を挾持することによって、折り返しミラー１２が突起
部２０に固定されている。このとき、折り返しミラー１
２は、平面部２２ａと平面部２１とにそれぞれ面接触し
ている。

【００１８】このように、折り返しミラー１２の両端部
が平面部２２ａと平面部２１とにより面接触して挟み込
まれて突起部２０、２０にそれぞれ固定されているの
で、折り返しミラー１２の拘束面積が、板バネによる固
定よりも大きくなる。したがって、折り返しミラー１２
の拘束面積が大きくなることによって、折り返しミラー
１２のたわみ振動の周波数、すなわち、共振周波数が高
くなり、この周波数に依存して現れる画像上の縦模様の
間隔が狭くなる。縦模様の間隔が狭くなると、この縦模
様は、人間の視覚系では画像の乱れと判断不可能とな
る、すなわち、可視化不可能な縦模様となる。よって、
人間の視覚系では画像の乱れを認識することができなく
なり、画像の高画質化が可能になる。

【００１９】また、折り返しミラー１２の拘束面積が大
きくなるので、折り返しミラー１２に発生する相対振動
が抑制され、画像に影響を与える折り返しミラー１２の
振動を低減できる。

【００２０】次に、第２の実施形態について図５、６を
参照して説明する。これらの図において、図３、４に示
す部材と同様の部材は、図３、４で用いた符号と同一符
号を付すにとどめてその説明を省略し、相違する点につ
いて説明する。

【００２１】図５、６に示すように、折り返しミラー３
０は、ガラスからなり、一面に反射面を有する三角柱状
に形成されている。折り返しミラー３０は、その一面が
鏡面仕上げになっており、この面が反射面としてしよう
可能であれば、その材質がガラスではなく、アルミニウ
ムや鉄等の金属でもよい。

【００２２】折り返しミラー３０の両端部は、板状のブ
ラケット３１によって突起部２０の平面部２１にそれぞ
れ固定されている。ブラケット３１は、折り返しミラー
３０の形状に沿った断面Ｖ字状に形成されており、その
両端部がネジ２３、２３により平面部２１締結されてい
る。ブラケット３１のＶ字状の溝部を構成する壁面は、
平面状に形成されている。

【００２３】折り返しミラー３０が三角柱状であるの
で、折り返しミラー３０の剛性が向上し、折り返しミラ
ー３０の変形が低減して、折り返しミラー３０の共振周
波数が、平板状の折り返しミラーの共振周波数よりも高
くなる。したがって、この周波数に依存して現れる画像
上の縦模様の間隔が狭くなり、この縦模様が人間の視覚
系では画像の乱れと判断不可能となる、すなわち、可視
化不可能な縦模様となる。よって、人間の視覚系では画
像の乱れを認識することができなくなり、画像の高画質
化が可能になる。

【００２４】ここで、上述の第１の実施形態における平
板状の折り返しミラー１２と、本実施形態における三角
柱状の折り返しミラー３０とのたわみ振動が発生する周
波数について説明する。折り返しミラー１２と折り返し
ミラー３０とをシミュレーション上でそれぞれモデル化
して、両方の折り返しミラー１２、３０の固有振動数を
計算したときの振動モードを図７、８にそれぞれ示す。
振動モードとは、折り返しミラー１２、３０がたわみ振
動を発生するときの状態であり、たわみ振動が発生する
周波数とは、共振周波数のことである。

【００２５】図７において、折り返しミラー１２が通常
の形状（図中、符号Ｘ１で示す状態）から変形した（図
中、符号Ｙ１で示す状態）ときに、この折り返しミラー
１２にたわみ振動が発生する。このときのたわみ振動が
発生する周波数は、シミュレーション、例えば、有限要
素方法による計算結果により３０５Ｈｚである。

【００２６】また、図８において、折り返しミラー３０
が通常の形状（図中、符号Ｘ２で示す状態）から変形し
た（図中、符号Ｙ２で示す状態）ときに、この折り返し
ミラー３０にたわみ振動が発生し、このときのたわみ振
動が発生する周波数は、上述のシミュレーションの計算
結果により７８２Ｈｚである。

【００２７】したがって、このシミュレーションの計算
結果によって明らかなように、折り返しミラー３０のた
わみ振動の周波数、すなわち、共振周波数が、折り返し
ミラー１２の共振周波数よりも高くなる。なお、たわみ
振動が発生する周波数をシミュレーションによる計算に
よって算出したが、上述の周波数を実験的に解析して求
めてもよい。実験的な解析にはモーダル解析方法等があ
る。

【００２８】さらに、第３の実施形態について図９を参
照して説明する。同図において、図３、４に示す部材と
同様の部材は、図３、４で用いた符号と同一符号を付す
にとどめてその説明を省略し、相違する点について説明
する。

【００２９】フレーム１３の開孔１３ａの近傍には、こ
の開孔１３ａの長手方向に沿った平板状のプレート３５
がビス３６によって固定されている。プレート３５の上
面には、平面部３５ａが形成され、この平面部３５ａに
は、三角柱状の折り返しミラー３７の反斜面以外の一面
が平面部３５ａに面接触する状態で貼付られて、固定さ
れている。プレート３５は、折り返しミラー３７の材質
と熱膨張率が近似した材質により構成されている。折り
返しミラー３７は、第２の実施形態における折り返しミ
ラー３０と同様に、ガラスからなり、一面に反射面を有
している。

【００３０】この構成により、折り返しミラー３７の平
面部３５ａに面接触している部分が増大するので、折り
返しミラー３７の拘束面積が増大する。したがって、折
り返しミラー３７の面積と略同様の面積で折り返しミラ
ー３７を拘束することになるので、折り返しミラー３７
のたわみ振動の周波数、すなわち、共振周波数を高周波
数帯域まで向上することができ、人間の視覚系では、こ
の周波数に依存して現れる画像上の縦模様を、画像の乱
れと判断不可能となる、すなわち、可視化不可能な縦模
様となる。人間の視覚系では画像の乱れを認識すること
ができなくなり、画像の高画質化を可能とすることがで
きる。本実施形態では、共振周波数が、低いものでも数
ｋＨｚとなるので、ミラー振動による画像劣化を大幅に
減少できる。

【００３１】さらに、第４の実施形態について図１０を
参照して説明する。第４の実施形態は、第３の実施形態
において、折り返しミラー３７とプレート３５の平面部
３５ａとの間に、減衰部材３８が介在されているもので
ある。減衰部材３８について詳述すると、減衰部材３８
は、フレーム１３から折り返しミラー３７に伝わる振動
を減衰するものであり、例えば、ゴム、発泡ウレタン、
アクリル板等の防振性を有する材質から構成されてい
る。また、減衰部材３８は、平面部３５ａの形状と略同
様の形状であり、折り返しミラー３７とフレーム１３と
の間の熱膨張による歪みを吸収する性質を有している。

【００３２】書込みユニット１０が発生する振動がフレ
ーム１３に伝達することによって、フレーム１３も振動
するが、上述の構成により、フレーム１３から折り返し
ミラー３７に伝達する振動が減少される。したがって、
折り返しミラー３７の振動も減少され、折り返しミラー
３７の振動による画像劣化が減少し、高画質化が可能と
なる。

【００３３】さらに、第５の実施形態について図１１を
参照して説明する。フレーム１３の開孔１３ａの近傍に
は、この開孔１３ａの長手方向に長い三角柱状のミラー
取付部材４０が配設されている。ミラー取付部材４０の
一面は、フレーム１３に面接触するように貼付られてい
る。ミラー取付部材４０の開孔１３ａを向く面４０ａに
は、平板状の折り返しミラー４１が減衰部材４２を介し
て貼付られている。減衰部材４２は、第４の実施形態に
おける減衰部材３８と略同様の材質である。この構成に
よっても、第４の実施形態における効果と略同様の効果
を得ることができる。

【００３４】さらに、第６の実施形態について図１１を
参照して説明する。三角柱状の折り返しミラー４５は、
ガラスで構成されている。折り返しミラー４５の内部に
は、折り返しミラー４５の主走査方向に長い断面円形の
棒状の減衰部材４６が設けられている。減衰部材４６
は、折り返しミラー４５の略中心部を挿通しており、折
り返しミラー４５の一端から他端まで延在している。減
衰部材４６は、折り返しミラー４５の振動を減衰するも
のであり、例えば、ゴム、発泡ウレタン等の防振性を有
する材質から構成されている。

【００３５】この構成により、折り返しミラー４５自体
が振動を低減する性質を有することになり、折り返しミ
ラー４５に振動が伝わっても、その振動が低減されて、
振動による画質低下を防止でき、高画質化が可能とな
る。

【００３６】外径が図１２に示す折り返しミラー４５と
同様の形状をして、中央部分、すなわち、減衰部材４６
に相当する部分が中空である折り返しミラーの固有振動
数を計算したときの振動モードを図１３に示す。このと
きの振動モード、すなわち、たわみ振動が発生する周波
数は、シミュレーションの計算結果により８６４Ｈｚで
ある。なお、図１３において、符号Ｘ３で示す状態が折
り返しミラーの通常形状を、符号Ｙ３で示す状態が折り
返しミラーの変形形状をそれぞれ示す。

【００３７】図１２に示す折り返しミラー４５は、減衰
部材４６の剛性が低いので、折り返しミラー４５におけ
るたわみ振動が発生する周波数は、図１３に示す折り返
しミラーのたわみ振動が発生する周波数に近いと考えら
れる。よって、折り返しミラー４５のたわみ振動が発生
する周波数、すなわち、共振周波数も、８６４Ｈｚ近傍
の周波数であると考えられるので、この周波数に依存し
て現れる画像上の縦模様の間隔が狭くなり、この縦模様
は、人間の視覚系では画像の乱れと判断不可能となる、
すなわち、可視化不可能な縦模様となる。よって、人間
の視覚系では画像の乱れを認識することができなくな
り、画像の高画質化が可能になる。なお、折り返しミラ
ー４５は、その断面が四角柱でもよいし、その材質が金
属でもよい。また、減衰部材４６の断面形状は、多角形
でもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、ミラーの拘束面積が大きくなることによって、
ミラーのたわみ振動の周波数、すなわち、共振周波数が
高くなり、この周波数に依存して現れる画像上の縦模様
の間隔が狭くなるので、この縦模様は、人間の視覚系で
は画像の乱れと判断不可能となる、すなわち、可視化不
可能な縦模様となる。したがって、人間の視覚系では画
像の乱れを認識することができなくなり、画像の高画質
化を可能とすることができる。また、ミラーの拘束面積
が大きくなるので、ミラーに発生する相対振動が抑制さ
れ、画像に影響を与えるミラーの振動を低減できる。

【００３９】請求項２の発明によれば、ミラーの面積と
略同様の面積でミラーを拘束することになるので、ミラ
ーのたわみ振動の周波数、すなわち、共振周波数を高周
波数帯域まで向上することができ、人間の視覚系では、
この周波数に依存して現れる画像上の縦模様を、画像の
乱れと判断不可能となる、すなわち、可視化不可能な縦
模様となる。したがって、人間の視覚系では画像の乱れ
を認識することができなくなり、画像の高画質化を可能
とすることができる。

【００４０】請求項３の発明によれば、ミラーが三角柱
状であるので、ミラーの剛性が向上し、ミラーのたわみ
振動の周波数、すなわち、共振周波数が平板状の折り返
しミラーの共振周波数よりも高くなり、人間の視覚系で
は、共振周波数に依存して現れる画像上の縦模様を、画
像の乱れと判断不可能となる、すなわち、可視化不可能
な縦模様となる。したがって、人間の視覚系では画像の
乱れを認識することができなくなり、画像の高画質化が
可能になる。

【００４１】請求項４の発明によれば、フレームからミ
ラーに伝達する振動が減少されるので、ミラーの振動も
減少され、ミラーの振動による画像劣化が減少し、高画
質化できる。

【００４２】請求項５の発明によれば、ミラー自体が振
動を低減する性質を有することになり、ミラーに振動が
伝わっても、その振動が低減されて、ミラー振動による
画質低下を防止でき、高画質化が可能となる。また、ミ
ラーのたわみ振動が発生する周波数、すなわち、共振周
波数も向上できるので、この周波数に依存して現れる画
像上の縦模様の間隔が狭くなり、人間の視覚系では、こ
の縦模様を画像の乱れと判断不可能となる。したがっ
て、人間の視覚系では画像の乱れを認識することができ
なくなり、画像の高画質化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザプリンタの概略構成図である。

【図２】光走査装置の概略構成を示す斜視図である。

【図３】折り返しミラーのフレームへの取付部分の拡大
斜視図である。

【図４】図３のIV−IV断面図である。

【図５】本発明の第２の実施形態を示す折り返しミラー
のフレームへの取付部分の拡大斜視図である。

【図６】図５のVI−VI断面図である。

【図７】平板状の折り返しミラーの振動モードを示すシ
ミュレーション解析図である。

【図８】三角柱状の折り返しミラーの振動モードを示す
シミュレーション解析図である。

【図９】本発明の第３の実施形態を示す折り返しミラー
のフレームへの取付部分の拡大斜視図である。

【図１０】本発明の第４の実施形態を示す折り返しミラ
ーのフレームへの取付部分の拡大斜視図である。

【図１１】本発明の第５の実施形態を示す折り返しミラ
ーのフレームへの取付部分の拡大斜視図である。

【図１２】本発明の第６の実施形態を示す折り返しミラ
ーの一部破断の拡大斜視図である。

【図１３】内部に中空部分を有する三角柱状の折り返し
ミラーの振動モードを示すシミュレーション解析図であ
る。

【符号の説明】

３ 感光体（被走査面） １０ 書込みユニット（光走査装置） １１ 光学ユニット（光源部） １２ 折り返しミラー １３ フレーム ２０ 突起部 ２１ 平面部 ２２ ブラケット（板状の部材） ３８、４６ 減衰部材

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源部と、この光源部から照射される光束
   を被走査面に反射するミラーと、このミラーが取り付け
   られるフレームとを有する光走査装置を備えた画像形成
   装置において、 上記フレームが、上記ミラーを支持する平面部を有し、 上記ミラーの主走査方向における両端部を、板状の部材
   と上記平面部とにより挟み込んで、上記フレームに固定
   したことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】光源部と、この光源部から照射される光束
   を被走査面に反射するミラーと、このミラーが取り付け
   られるフレームとを有する光走査装置を備えた画像形成
   装置において、 上記フレームが、上記ミラーを支持する平面部を有し、 上記ミラーの反射面以外の面を、上記平面部に固定した
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の画像形成装置にお
   いて、 上記ミラーの形状が、三角柱であることを特徴とする画
   像形成装置。
4. 【請求項４】請求項１、２または３記載の画像形成装置
   において、 上記フレームから上記ミラーに伝わる振動を減衰する減
   衰部材を、上記ミラーと上記平面部との間に介在したこ
   とを特徴とする画像形成装置。
5. 【請求項５】請求項１、２、３または４記載の画像形成
   装置において、 上記ミラーの主走査方向に長い、上記ミラーの振動を減
   衰する減衰部材を、上記ミラーの内部に設けたことを特
   徴とする画像形成装置。