(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビーム走査装置により光ビームを走査して被描画対象に画像を描画する画像形成装置であって、
棒状部材と、
前記棒状部材の端部に設けられた吸振器と、を備え、
前記棒状部材には、その長手方向に間隔をおいて第１の凸部と第２の凸部が設けられ、
前記第１の凸部が、前記光ビーム走査装置の取付台座の、前記被描画対象に向かう方向の２次振動モードにおける一方の腹に相当する位置もしくはその近傍の位置に接続され、前記第２の凸部が、前記２次振動モードにおける他方の腹に相当する位置もしくはその近傍の位置に接続されており、
前記吸振器は、前記２次振動モードにおける両方の腹の部分の振動を前記棒状部材を介して抑制するものであることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ビーム走査装置により光ビームを走査して、感光体ドラムなどの被描画対象に画像を描画する複写機やプリンタなどの画像形成装置であって、光ビーム走査装置に伝播される振動を当該光ビーム走査装置において制振する技術の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル複写機やレーザプリンタなどの画像形成装置において使用されるレーザビーム走査装置は、画像データに応じて変調されたレーザビームの光路を偏向して、感光体ドラム上を露光走査するようになっている。この露光走査により感光体ドラム上に静電潜像が形成され、これが現像されて画像が形成されていくので、レーザビームによる露光走査位置が変動すると、画質に悪影響を及ぼすことになる。このレーザビーム走査装置の取付方法として、画像形成装置の本体フレームにねじ止め固定する方法がある。この方法によると、レーザビーム走査装置が本体フレームにしっかりと固定され、その取付精度を高くすることができるが、一方でレーザビーム走査装置以外の感光体ドラムなどの駆動装置で生じる機械的な振動（以下、「外部振動」という）が、本体フレームからレーザビーム走査装置に直接伝播されることになり、露光走査位置が変動して画質に悪影響を与えるという問題が生じてしまう。
【０００３】
このような問題を解消する従来技術として、特開平７−８４２０３号公報を挙げることができる。該公報では、レーザビームを偏向するためのポリゴンミラーが回転することによって生じる振動を、レーザビーム走査装置の台座に取着した吸振器で吸収することによって、当該装置の振動を低減するようにしたものが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、吸振器を単に台座に付着させるという上記の方法では、外部振動を効果的に抑えることができない。すなわち、上記の方法は、一定速度で回転するポリゴンミラーから生じる振動のみを制振しようとするものなので、これに対応した吸振器を台座に付着させれば、相応の制振効果を得ることができる。ところが、外部振動として伝播されてくる振動は、振動数の高いもの低いものを多数含んだものであり、また吸振器は、その固有振動数を制振対象とする振動数と一致させたときに大きな制振効果を得られるものなので、これらの振動を全て制振しようとすれば、いきおい多くの吸振器を制振対象とする振動数毎に設けなければならなくなる。このことは、コストアップに繋がるばかりかレーザビーム走査装置自体が重くなってしまい、画像形成装置の軽量化の要請に反することになる。
【０００５】
本発明は、上述のような問題点に鑑みてなされたものであって、レーザビーム走査装置に伝播された振動を最小限の吸振手段を用いて効果的に抑えることによって、再現画像の画質劣化を防止することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、光ビーム走査装置により光ビームを走査して被描画対象に画像を描画する画像形成装置であって、棒状部材と、前記棒状部材の端部に設けられた吸振器と、を備え、前記棒状部材には、その長手方向に間隔をおいて第１の凸部と第２の凸部が設けられ、前記第１の凸部が、前記光ビーム走査装置の取付台座の、前記被描画対象に向かう方向の２次振動モードにおける一方の腹に相当する位置もしくはその近傍の位置に接続され、前記第２の凸部が、前記２次振動モードにおける他方の腹に相当する位置もしくはその近傍の位置に接続されており、前記吸振器は、前記２次振動モードにおける両方の腹の部分の振動を前記棒状部材を介して抑制するものであることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態を、モノクロのレーザプリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）に適用した場合を例にとって説明する。
図１は、当該プリンタ全体の概略構成を示す図である。
本プリンタは、パーソナルコンピュータなどの外部機器から入力される画像データに基づいて、画像を記録シート上に再現するものである。外部機器から画像データが入力されると、制御部１は、これをレーザダイオードの駆動信号に変換し、光ビーム走査装置であるプリンタヘッド１０内部のレーザダイオード１２（図２）を駆動する。当該レーザダイオード１２から出射されたレーザビームＬは、折り返しミラー２で偏向された後、感光体ドラム４の表面を主走査方向に露光する。
【０００９】
感光体ドラム４の周囲には、ドラムクリーナ５、イレーサランプ６、帯電チャージャ７、現像器８及び転写チャージャ９が配されている。
感光体ドラム４は、上記レーザビームＬによる露光前にドラムクリーナ５で残留トナーを除去され、イレーサランプ６で照射された後、帯電チャージャ７により一様に帯電される。帯電された感光体ドラム４の表面がレーザビームＬにより露光されると、静電潜像が形成され、この静電潜像は、現像器８によってトナー像として顕像化される。
【００１０】
一方、給紙カセット２０からは、ピックアップローラ２１、タイミングローラ２２によって、記録シートが給紙される。この記録シートは、転写ベルト２３によって、感光体ドラム４直下の転写位置に搬送される。当該転写位置において、転写チャージャ９の作用により、感光体ドラム４上のトナー像が記録シートへと転写される。トナー像が転写された記録シートは、さらに、転写ベルト２３、搬送ベルト２４で搬送され、定着器２５によって、トナーが定着された後、排出トレイ２８へと排出される。
【００１１】
図２は、上記プリンタヘッド１０の内部を上方から見た概略構成図である。
プリンタヘッド１０は、ケーシング１１の中に、レーザダイオード１２、コリメータレンズ１３、シリンドリカルレンズ１４、ポリゴンミラー１５、トロイダルレンズ１６及びｆθレンズ１７等が収納されて構成されている。
このような構成において、レーザダイオード１２から出射されたレーザビームＬは、コリメータレンズ１３によって平行光となり、シリンドリカルレンズ１４によって副走査方向に集光され、ポリゴンモータ（不図示）により、一定速度で回転するポリゴンミラー１５で偏向される。その後、トロイダルレンズ１６、ｆθレンズ１７を通過して、上述したように、折り返しミラー２に至る。
【００１２】
図３は、プリンタヘッド１０から出射されたレーザビームＬが、感光体ドラム４上を露光走査する様子を示した斜視図であって、ここでは、プリンタヘッド１０から感光体ドラム４に至るまでの部材については省略している。このプリンタヘッド１０は、プリンタ本体の前フレーム２６と後フレーム２７にそれぞれ２本のねじＳで固定された取付台座３０上に取着される。また、取付台座３０は、図に示すように、板状体であって、その四辺を折り曲げて剛性を高めた構造にしている。このように、取付台座３０をねじ止め固定しておけば、プリンタヘッド１０自体の取付精度を高めることができるが、一方で、上述したように外部振動が伝播されてプリンタヘッド１０が振動してしまうという問題も生じる。
【００１３】
そこで、本実施の形態のプリンタにおいては、プリンタヘッド１０が取着されている取付台座３０の裏面の、当該取付台座３０が２次振動モードで振動したときの腹に相当する位置に吸振器５０を取付けるようにして、伝播されてくる振動を効果的に抑制し、再現画像の画質劣化を防止するようにしている。
取付台座３０のような板状体は、一般に複数の固有振動数Ｆ１、Ｆ２．．を有しており、この固有振動数とほぼ同じ振動数の振動が伝播されると、その固有振動数に応じた特定の形状（振動モード）で振動（共振）することが知られている。また、伝播される振動の振動数が固有振動数からずれている場合には、共振する場合に比べて振幅が小さくなることも周知の通りである。この固有振動数は、取付台座３０の質量及びばね定数から求められる固有のものである。
【００１４】
この振動モードとしては、図４（ａ）（ｂ）に示すようなものがある。両図は、取付台座３０を、図３の矢印Ｘ方向（感光体ドラム４上における主走査方向と平行な方向）から見たときのものであって、図３の矢印Ｙ方向（感光体ドラム４に向かう方向）を進行方向とする振動モードで取付台座３０が振動したときの状態を示している。ここでは、取付台座３０が、伝播された外部振動により、図４（ａ）のように振動したときの振動モードを１次振動モードといい、図４（ｂ）のように振動したときの振動モードを２次振動モードという。なお、両図は、取付台座３０が各モードで振動したときの形状を明確にするため誇張して示しており、実際にはほとんど目視できない程度である。
【００１５】
図４（ａ）に示すように、取付台座３０が１次振動モードで振動したときには、両端部が節となり、振幅の最も大きい位置（中央部）が腹となる。節の部分は、振幅が零か極小になり、腹の部分は、破線で示した位置を基準位置として上下に移動する。取付台座３０が、このように振動すると、当該取付台座３０に載っているプリンタヘッド１０から出射されるレーザビームＬは、上下方向に平行移動することになる。この移動量は、微小なので再現画像に与える影響はほとんどない。
【００１６】
一方、図４（ｂ）に示すように、取付台座３０が２次振動モードで振動したときには、両端部及び中央部が節となり、振幅の最も大きい位置（左端部と中央部、及び右端部と中央部のそれぞれの中間部）２箇所が腹となる。節の部分は、１次モードと同様に振動に関係なく振幅が零か極小になる。腹の部分は、破線で示した位置を基準位置として、一方の腹部が上に位置すると他方の腹部が下に位置するように交互に移動する。即ち、取付台座３０は、中央部の節を支点として上下方向に揺動することになり、プリンタヘッド１０から出射されるレーザビームＬも上下方向に揺動することになる。このようになると、レーザビームＬによる感光体ドラム４上の露光走査位置が、１次振動モードで振動するときのように単に上下方向に平行移動する場合に比べて、副走査方向に拡大されて変動することになり、走査ピッチの粗密が顕著となる。
【００１７】
実際には、他の振動モードも生じるが、上記２次振動モードが再現画像の画質に与える影響度がより大きくなる。この２次振動モードの振動を抑制すれば、画質劣化は最小限に抑えることができる。そこで、本プリンタでは、振幅が最も大きくなる腹に相当する部分にのみ吸振器５０を取り付けるようにしたものである。
【００１８】
図５は、図３のＡ−Ａ線における矢視断面図である。本プリンタにおける吸振器５０は、図４（ｂ）で示す左側の腹にほぼ相当する位置として、図３の矢印Ｙ方向における取付台座３０の長さをＤとしたときの、左端からほぼＤ／４の長さの位置に取付られている。この腹の位置は、プリンタ自体を有限自由度の振動系モデルで表わして解析（シミュレーション）することにより求めたものである。なお、この腹の位置は、板状体である取付台座３０を前フレーム２６と後フレーム２７にねじ止め固定したときのものであり、例えば取付台座３０の形状やプリンタ本体フレームとの固定方法などの条件が異なれば、それに応じて変動する。従って、腹の位置は、上記シミュレーションや取付台座３０に様々な振動数の振動を強制的に加える実験（加振実験）などを行って正確な位置を求めておく必要がある。このようなシミュレーションや加振実験は、比較的容易に行うことができ、これにより２次振動モードの腹の位置を特定できる。
【００１９】
図６は、吸振器５０の概略外観図である。吸振器５０は、ばねと減衰部材からなる粘性減衰部５１と補助質量部５２とから構成される公知のものである。この吸振器５０は、取付台座３０の２次振動モードでの振動を抑制するために設けられるものなので、当該２次振動モードで制振効果を発揮するように、質量やばね定数等が決定される。具体的には、当該吸振器５０の固有振動数を取付台座３０の２次振動モードの振動数とほぼ同じになるように調整すれば、２次振動モードで補助質量部５２が最も大きく振動するようになり、取付台座３０の腹の部分の振動が抑えられて、最も大きな制振効果を得られる。この２次振動モードの振動数も上記シミュレーションにより求めることができる。また、吸振器５０は、振動によって外れることがないように、取付台座３０の裏面に接着される。
【００２０】
これにより、最小限の吸振器５０により画像に影響を与える振動を効率的に吸収することが可能となる。
図７（ａ）は、取付台座３０に吸振器５０を取り付けていない場合であって、当該取付台座３０に伝播された振動の周波数と当該取付台座３０が振動したときの最大振幅との関係を示した模式図、図７（ｂ）は、当該振動の周波数と、感光体ドラム４上における副走査方向の露光走査位置の位置ずれ量との関係を示す模式図であり、両図共、上記のシミュレーションにより求められたものである。
【００２１】
図７（ａ）より、１次振動モードで振動したときの腹の部分の振幅の大きさは、２次振動モードのときよりも大きくなっているが、図７（ｂ）を見ると、露光走査位置の位置ずれ量は、２次振動モードのときの方が大きくなっており、再現画像の画質に影響を与えない範囲として許容できる副走査方向の位置ずれ量の目標レベルを越えてしまっている。これは、上述したように、１次振動モードの振動では、レーザビームＬは上下方向に平行移動するに留まるが、２次振動モードでは上下に揺動することになり、感光体ドラム４上における露光走査位置の位置ずれ量が拡大してしまうからである。
【００２２】
一方、図７（ｃ）は、取付台座３０に吸振器５０（固有振動数を２次振動モードの振動数に合わせたもの）を取り付けた場合であって、当該取付台座３０に伝播された振動の周波数と当該取付台座３０が振動したときの最大振幅との関係を示した模式図、図７（ｄ）は、当該振動の周波数と、感光体ドラム４上における副走査方向の露光走査位置の位置ずれ量との関係を示す模式図であり、これらは図７（ａ）（ｂ）と同じ手法のシミュレーションにより求められたものである。
【００２３】
図７（ｃ）から、１次振動モードでの振幅は、図７（ａ）とほぼ同じであるが、２次振動モードの振幅が小さく抑えられていることがわかる。その結果として、図７（ｄ）に示すように、取付台座３０が１次振動モードで振動しても２次振動モードで振動しても、レーザビームＬによる露光走査位置の位置ずれ量を目標レベル以下まで小さくできることがわかる。
【００２４】
このように、２次振動モードの腹に相当する位置に吸振器５０を取り付けるようにすれば、従来技術のように多数の吸振器を任意の位置に取り付けるという方法に比べて、吸振器の数を減らしつつ画質に悪影響を与える振動を確実に抑えることができるのである。
なお、これまでは、取付台座３０が、図３に示す矢印Ｙ方向を進行方向とする２次振動モードで振動したときの形態について説明してきたが、取付台座３０のような板状体においては、このような形態だけに限らず、上記１次及び２次振動モードの周波数とは別の周波数の振動が伝播されたときに、取付台座３０が、図３の矢印Ｘ方向を進行方向とする２次振動モードで振動する形態もあり得る。しかしながら、たとえこのような状態が生じても、走査ラインは、プリンタヘッド１０が図３のＡ−Ａ線を軸とした軸回りに揺動した量とほぼ同じ量だけ、感光体ドラム４上で微小に揺動するだけで済み、画像への影響が少ない。これより、取付台座３０が矢印Ｘ方向に２次振動モードで振動した場合については、ここでは考慮する必要はないといえる。
【００２５】
また、本発明は、上記実施の形態に限定されないのは言うまでもなく、以下のような変形例を考えることができる。
（１）上記実施の形態においては、吸振器５０を２次振動モードの一方の腹に相当する位置に取り付けるようにしたが、図８に示すように、２次振動モードの両方の腹に相当する位置（取付台座３０の左端からほぼＤ／４と３Ｄ／４の長さの位置）に吸振器５０を取り付けるようにしてもよい。このようにすると、吸振器５０の数が２つ必要になるが、制振効果は１つのときよりも高くなり、露光走査位置の位置ずれ量をさらに低減でき、画質の向上を図れる。
【００２６】
また、図９に示すように、棒状部材６１の端部に吸振器６２を備えた吸振手段６０を用いるようにしても、制振効果を得ることができる。図１０は、図９のＢ−Ｂ線における矢視断面図である。図９と図１０から、棒状部材６１には、取付台座３０の２次振動モードにおける両方の腹に相当する位置において、当該取付台座３０と接続するための凸部６１１、６１２がそれぞれ設けられている。このように構成することにより、当該取付台座３０が２次振動モードで振動しようとすると、棒状部材６１を介して、その端部に設けられた吸振器６２が、腹の部分の振動を抑制することにより、腹の部分の振幅を低減させることができる。この方法では、棒状部材６１を別途必要とするものの、両方の腹の振動を１つの吸振器６２で吸収できるという利点がある。
【００２７】
（２）上記実施の形態においては、取付台座３０の図３の矢印Ｙ方向における長さをＤとしたときの、当該取付台座３０の左端からほぼＤ／４の長さの位置に吸振器５０を取り付けて、振幅の腹の部分の振動を抑えるようにしたが、この制振効果は、吸振器５０の取付位置が当該腹の位置からわずかでもずれるとなくなってしまうというものではない。
【００２８】
図４（ｂ）の２次振動モードを見れば分かるように、振幅のピークは腹の位置にあるが、その近傍でも、振幅はピーク値とほぼ同様の大きさになる。振幅の大きな所に吸振器５０を取り付ければ、それに応じた吸振効果が得られるのであるから、腹の近傍の振幅の大きい所に取り付けても、ほぼ同様の効果が得られることになる。
【００２９】
（３）上記実施の形態では、プリンタヘッド１０と取付台座３０を別部材としているが、取付台座３０を介さずにプリンタヘッド１０のケーシング１１を前フレーム２６、後フレーム２７に支持するようにしてもよい。この場合には、当該ケーシング１１自体が取付台座３０となり、２次振動モードで振動したときの腹に相当する位置に吸振器５０を取り付けるようにすれば、同様の制振効果が得られる。
【００３０】
（４）上記実施の形態では、吸振器５０の固有振動数を取付台座３０の２次振動モードの振動数と同一になるように調整することで、最も大きな制振効果が得られるようにしたが、このような制振効果は、吸振器５０の固有振動数がわずかでも当該２次振動モードの振動数からずれると全くなくなってしまうというものではない。吸振器５０の粘性減衰部５１がある程度の振動を抑制するからである。そもそも吸振器５０を取り付けるのは、図７（ｄ）に示す位置ずれ量を目標レベル以下にするためであるので、当該位置ずれ量が目標レベル以下となるのであれば、たとえ吸振器５０の固有振動数が２次振動モードの振動数と同一でなくても必要な制振効果が得られたことになるのである。
【００３１】
（５）上記実施の形態では、モノカラープリンタについて説明したが、本発明はこれに限られず、フルカラーレーザビームプリンタやデジタル複写機など、画像書き込み手段として光ビームを走査する光ビーム走査装置を有する画像形成装置一般に適用可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明は、光ビーム走査装置により光ビームを走査して被描画対象に画像を描画する画像形成装置であって、長手方向に間隔をおいて第１の凸部と第２の凸部が設けられた棒状部材と、前記棒状部材の端部に設けられた吸振器と、を備え、前記第１の凸部が、前記光ビーム走査装置の取付台座の、前記被描画対象に向かう方向の２次振動モードにおける一方の腹に相当する位置もしくはその近傍の位置に接続され、前記第２の凸部が、前記２次振動モードにおける他方の腹に相当する位置もしくはその近傍の位置に接続されており、前記吸振器は、前記２次振動モードにおける両方の腹の部分の振動を前記棒状部材を介して抑制するものであるので、作像に一番影響を与える取付台座の２次振動モードの振動を抑えて画質劣化を防止できる。これにより、従来のように多数の吸振器を任意の位置に設けるという方法をとる必要がなくなり、コストダウンと軽量化を図りつつ効果的に制振することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るプリンタの全体の概略構成を示す図である。
【図２】上記プリンタのプリンタヘッドの内部を上方から見た概略構成図である。
【図３】上記プリンタヘッドから出射されたレーザビームが、感光体ドラム上を露光走査する様子を示した斜視図である。
【図４】（ａ）は、取付台座が１次振動モードで振動したときの状態を示す図であって、（ｂ）は、２次振動モードでの状態を示す図である。
【図５】上記図３のＡ−Ａ線における矢視断面図である。
【図６】吸振器の概略外観図である。
【図７】（ａ）は、取付台座に吸振器を取り付けていない場合であって、当該取付台座に伝播された振動の周波数と当該取付台座が振動したときの最大振幅との関係を示した模式図、（ｂ）は、当該振動の周波数と、感光体ドラム上における副走査方向の露光走査位置の位置ずれ量との関係を示す模式図である。また、（ｃ）は、取付台座に吸振器を取り付けた場合であって、当該取付台座に伝播された振動の周波数と当該取付台座が振動したときの最大振幅との関係を示した模式図、（ｄ）は、当該振動の周波数と、感光体ドラム上における副走査方向の露光走査位置の位置ずれ量との関係を示す模式図である。
【図８】２次振動モードの両方の腹に相当する位置に吸振器をそれぞれ取り付けた状態を示す図である。
【図９】棒状部材と吸振器とからなる吸振手段を取付台座に取付けた状態を示す図である。
【図１０】上記図９のＢ−Ｂ線における矢視断面図である。
【符号の説明】
４  感光体ドラム
１０  プリンタヘッド
１１  ケーシング
２６  前フレーム
２７  後フレーム
３０  取付台座
５０、６２  吸振器
５１  粘性弾性部
５２  補助質量部
６０  吸振手段
６１  棒状部材
Ｌ  レーザビーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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