(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学ランプおよび主反射鏡、光学ミラー群を走査して原稿台ガラス上の原稿画像をもとに画像形成する電子写真装置の光学系駆動装置において、
駆動を伝達して前記光学ランプおよび主反射鏡、光学ミラー群を走査する駆動手段である駆動ベルトと、
前記駆動ベルトの張力を変更・調整する張力調整手段とを有し、
前記張力調整手段により、前記駆動ベルトの固有振動数と前記駆動ベルトを駆動するための歯車の歯ピッチから生じる所定倍率時の周波数とによる共振を避けるように、前記所定倍率を境として前記駆動ベルトの張力を変更・調整する
ことを特徴とする電子写真装置の光学系駆動装置。
【請求項２】
光学ランプおよび主反射鏡、光学ミラー群を走査して原稿台ガラス上の原稿画像をもとに画像形成する電子写真装置の光学系駆動装置において、
駆動を伝達して前記光学ランプおよび主反射鏡、光学ミラー群を走査する駆動手段である駆動ワイヤと、
前記駆動ワイヤの張力を変更・調整する張力調整手段とを有し、
前記張力調整手段により、前記駆動ワイヤの振動周波数と露光光学系における固有振動数とによる共振を避けるように、露光走査中に前記駆動ワイヤの張力を変更・調整する
ことを特徴とする電子写真装置の光学系駆動装置。
【請求項３】
前記張力調整手段は、露光走査開始後、所定の時間が経過した時点で前記駆動ワイヤの張力を変更することを特徴とする請求項２に記載の電子写真装置の光学系駆動装置。
【請求項４】
前記張力調整手段は露光走査開始より走査位置に伴って前記駆動ワイヤの張力を切り換え調整することを特徴とする請求項２に記載の電子写真装置の光学系駆動装置。
【請求項５】
前記張力調整手段は、
モータと、
前記モータの作動により回転する歯車と、
前記歯車と同軸一体で回動するレバーと、
前記レバーの先端に回動自在に設けられたテンションローラとを有し、
前記モータの作動により前記歯車が所定角度回動すると、前記レバーが回動して前記テンションローラが前記駆動手段を押圧するように構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子写真装置の光学系駆動装置。
【請求項６】
前記張力調整手段は、
モータと、
前記モータに接続された歯車と、
前記歯車に噛合する歯車部材と、
前記歯車部材に一端が係止され、前記駆動ワイヤの端部に取り付けられた引張バネとを有し、
前記モータの動力により前記歯車を介して前記歯車部材を回動することにより、前記駆動ワイヤの張力を切り換えるように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の電子写真装置の光学系駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電子写真装置の光学系駆動装置に係わり、特に光学ランプおよび主反射鏡、光学ミラー群を走査して原稿台ガラス上の原稿画像をもとに画像形成する電子写真装置の光学系駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機等の電子写真装置では、原稿台ガラス上に原稿を載置し、光学系を移動走査して、原稿画像を回転移動する電子写真感光体上に結像させて潜像を形成し、現像してトナー像としたのち記録紙上に転写・定着するようにしたアナログ式の電子写真装置や、また光学系を移動走査して原稿画像をライン状のＣＣＤ等の受光素子上に結像させ、受光素子で受光した光像を光電変換し画像処理を行ったのち、回転移動する電子写真感光体上にＬＥＤアレイ等の発光素子を用いて像露光を行い、現像してトナー像としたのち、記録紙上に転写・定着するようにしたデジタル式の電子写真装置が広く知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述した光学系はタイミングベルトもしくはワイヤ、その他チェーンや摩擦ベルトを使用した駆動手段によって移動走査されるが、倍率変更時のレンズやミラーの位置変化により光学系を構成するミラーユニットあるいはミラーユニットを案内し支持するガイド部材の固有振動数、或いはタイミングベルトにあってはこれを駆動するプーリ歯車の歯ピッチから生じる振動数が前記のベルトあるいはワイヤの固有振動数が一致したり、５Ｈｚないし１０Ｈｚ程度の差異まで固有振動が近接するといわゆる共振現象を起し、光学系の移動速度にムラを生じたり、ミラーの振動によって露光光量が変動することもあって、そのため副走査方向に縞状の画像ムラや画像の歪などが発生して画質の低下を来たすこととなる。
【０００４】
一例をあげるとタイミングベルトによって駆動する方式の光学系の駆動機構において、タイミングベルトとタイミングベルトを駆動するプーリ歯車の歯のピッチが２ｍｍの場合、タイミングベルト１歯の変動成分は図１１に示めす如く２倍から０．５倍の倍率変更（走査速度の変更）に対応して２５Ｈｚから１００Ｈｚまで変化する。さらに歯のピッチが１．５ｍｍあるいは３ｍｍのタイミングベルトを用いるとそれぞれ３７．５Ｈｚから１５０Ｈｚ、１６．７Ｈｚから７５Ｈｚと変化する。
【０００５】
従って倍率の変更によってタイミングベルトの１歯成分がタイミングベルトを含む駆動系の固有振動数あるいは主反射鏡、光学ミラーなどの構造をもつユニットの固有振動数と近くなったり一致したりした場合には前述したような画質の劣化を生ずる可能性が存在する。
【０００６】
一方ワイヤによって駆動する方式の光学系の駆動機構においても図１２に示す如く、光学系の移動距離に応じて支持されたワイヤの間隔が変動し、ワイヤの固有振動数が変化するので、光学系あるいは光学系を支持するガイドレールの固有振動数と駆動過程において一致して共振現象を起こし、そのため前述したタイミングベルトの場合と同様の原因により画質の劣化を生ずると云う問題がある。
【０００７】
本発明者らは、走査光学系によって得られる多種・多数枚の画像について細密な調査を行ったところ、得られた画像は高品質の画像とやや低品質の画像とが、多数枚あるいは１枚の画像の中で混在していることを見出し、これを分析した結果、上記の如き共振がその画像品質を低下させる原因であることを究明した。
【０００８】
本発明はこの点を解明して改良した結果、極めて簡易な装置の設置により前述した光学系の共振による走査速度や露光光量の変動を排除して、高品質の画像形成を可能とする電子写真装置の光学系駆動装置の提供を目的としたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、
光学ランプおよび主反射鏡、光学ミラー群を走査して原稿台ガラス上の原稿画像をもとに画像形成する電子写真装置の光学系駆動装置において、
駆動を伝達して前記光学ランプおよび主反射鏡、光学ミラー群を走査する駆動手段である駆動ベルトと、
前記駆動ベルトの張力を変更・調整する張力調整手段とを有し、
前記張力調整手段により、前記駆動ベルトの固有振動数と前記駆動ベルトを駆動するための歯車の歯ピッチから生じる所定倍率時の周波数とによる共振を避けるように、前記所定倍率を境として前記駆動ベルトの張力を変更・調整する
ことを特徴とする電子写真装置の光学系駆動装置、及び
光学ランプおよび主反射鏡、光学ミラー群を走査して原稿台ガラス上の原稿画像をもとに画像形成する電子写真装置の光学系駆動装置において、
駆動を伝達して前記光学ランプおよび主反射鏡、光学ミラー群を走査する駆動手段である駆動ワイヤと、
前記駆動ワイヤの張力を変更・調整する張力調整手段とを有し、
前記張力調整手段により、前記駆動ワイヤの振動周波数と露光光学系における固有振動数とによる共振を避けるように、露光走査中に前記駆動ワイヤの張力を変更・調整する
ことを特徴とする電子写真装置の光学系駆動装置
によって達成される。
【００１０】
【実施例】
各発明の説明に先立って光学系駆動装置の装備対象とする電子写真装置の一例を図１に示す画像形成装置によって説明する。なお、図１に示す画像形成装置は、デジタル方式による画像形成装置であるが、本発明は原稿画像を直接感光体上に結像するようにしたアナログ方式の画像形成装置にも適用される。
【００１１】
装置上部には画像読取り部５０が設けられていて、原稿Ｄは透明ガラス板から成る原稿台５１の上面に載置されて、その原稿面は露光光学系１０を構成する第１ミラーユニット１２と第２ミラーユニット１３の移動走査によって読み取られ、その画像は結像レンズ１４を経て撮像素子１５に投影されてメモリに画像データとして記録される。
【００１２】
前記撮像素子１５によって得られた画像情報である画像データは図示しない画像信号処理部によって処理され、画像信号としてメモリに一旦格納される。次いで前記画像信号レーザ書き込み部２０に入力される。
【００１３】
画像形成部３０では、制御部の制御によって前記メモリからの画像信号が、駆動モータ２１、ポリゴンミラー２２、ｆθレンズ２３、ミラー２４，２５，２６及び図示しない半導体レーザ、補正レンズ等からなる像露光手段であるレーザ書き込み部２０に入力されると画像記録動作を開始する。
【００１４】
すなわち、像形成体である感光体ドラム３１はアルミニウムなどの導電体からなるドラム状の基体の上に例えば有機光導電体であるＯＰＣを塗布して感光層としたもので、基体は接地された状態で時計方向に一定速で駆動回転される。この回転に伴い、帯電手段である帯電器３２により電荷を与えられてドラム表面は所定電位にされる。一様に帯電した感光体ドラム３１は、レーザ書き込み部２０からのレーザビームＬによって像露光が行われ、原稿Ｄに対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像手段である現像器３３の現像バイアス電圧が印加された現像スリーブ３３Ａの担持する現像剤により反転現像が行われ、像露光部分にトナーが付着して可視のトナー像となる。
【００１５】
一方、給紙部４０に装填された給紙カセット４１からは転写紙Ｐを１枚ずつ搬出ローラ４２Ａによって搬出し、搬出路４２を介して画像の転写部に向かって給紙する。給紙された転写紙Ｐは、感光体ドラム３１上のトナー像と同期して作動するレジストローラ４４によって感光体ドラム３１上に送出される。この転写紙Ｐには、転写器３４の作用により、感光体ドラム３１上のトナー像が転写され、分離器３５の除電作用によって感光体ドラム３１上から分離されたのち、搬送ベルト４５を経て定着器３７へ送られ、加熱ローラ３７Ａ及び加圧ローラ３７Ｂによって溶融定着された後、排紙ローラ３８，４６により装置外のトレイ５４へ排出される。
【００１６】
前記感光体ドラム３１はさらに回転を続け、その表面に転写されずに残留したトナーは、クリーニング手段であるクリーニング装置３９において圧接するクリーニングブレード３９Ａにより除去清掃されたのち、再び帯電器３２により電荷の付与を受けて、次回の画像形成のプロセスに入る。
【００１７】
（実施例１）
請求項２の発明の一実施例を図２ないし図６によって説明する。
【００１８】
図２は本発明による光学系駆動装置１００の構成を示したもので、前述した露光光学系１０の第１ミラーユニット１２および第２ミラーユニット１３は水平方向に架設されるガイドレール等のガイド部材（図示せず）にそれぞれスライド可能に支持されていて、さらに一対のプーリＰ１あるいはＰ２に張架したタイミングベルトＢ１およびＢ２にぞれぞれ取り付け接続されている。
【００１９】
前記のプーリＰ１とＰ２は２：１の外径比率を備えるもので、一方のプーリＰ１とＰ２がモータＭ１の駆動軸に対し同軸一体とされていて、その動力により前記のタイミングベルトＢ１とＢ２は２：１の速度比をもって時計方向に向け搬送される。
【００２０】
従って前記の第１ミラーユニット１２と第２ミラーユニット１３は原稿Ｄの画像面から結像レンズ１４までの距離を一定に保ちながら移動して原稿Ｄの画像面を露光走査する。
【００２１】
また撮像素子１５に結像される画像は、結像レンズ１４と撮像素子１５を前記のガイドレールに沿ってそれぞれ移動することにより倍率を変換される。
【００２２】
さらに前記のタイミングベルトＢ１およびＢ２はその張力が光学系駆動装置１００に併設した張力調整手段１１０により変換される。
【００２３】
すなわち前記の張力調整手段１１０は歯車１１１と同軸一体で回動するレバー１１２の先端にテンションローラ１１３Ａと１１３Ｂをそれぞれ回動自在に備えていて、図６に示す変倍設定に伴う回路の作用によりモータＭ２が作動して歯車Ｇの動力により前記の歯車１１１が所定角度回動されることにより前記のテンションローラ１１３Ａならびに１１３ＢのタイミングベルトＢ１およびＢ２に対する押圧力が切り替えられて変倍設定に伴いタイミングベルトＢ１およびＢ２の周波数が変換される。
【００２４】
一般にタイミングベルトは加えられるテンションの強さに応じて固有振動数は変化し、また倍率を変化した場合は走査速度の変化によりベルトの歯ピッチの大小に応じてベルトの振動周波数が変化する。その一例としては図３（ａ）、（ｂ）に示す如く例えばタイミングベルトに１ｋｇの押圧力を加えて張力を与えた場合、歯ピッチが３ｍｍのベルトを使用した場合約１．３の倍率、歯ピッチが２ｍｍのベルトを使用した場合には約１．７の倍率において、ベルトの固有振動数とベルト駆動のプーリ歯車の歯ピッチから生じる周波数が合致して共振現象が生じる。
【００２５】
そこで本発明においては、前記の露光光学系１０の倍率設定に応じて前記の張力調整手段１１０のタイミングベルトに対する押圧力を切換えてベルトの固有振動数を制御し、それによって前述したベルトの固有振動数とベルト歯ピッチに基づく周波数とが合致するのを防止している。
【００２６】
一例として図４に示す如く倍率１．０を境としてそれより小さく変倍する場合にはベルトの張力を低レベルに設定し、一方それより大きく変倍する場合にベルトの張力を高レベルに設定して、それぞれタイミングベルトの振動周波数が変倍に伴って変化するタイミングベルトの歯ピッチに基づく変動周波数と合致するのを避け、それによって前述した共振作用による画質への弊害を回避することが出来る。
【００２７】
またピッチ１．５ｍｍのタイミングベルトを使用する装置の場合には図５に示す如く倍率１．４を境としてそれより小さく変倍する場合にはベルトの張力を低レベルに、一方それより大きく変倍する場合にはベルトの張力を高レベルに設定して、それぞれタイミングベルトの振動周波数がタイミングベルトの歯ピッチの変動周波数に合致しないようにする。なお、図５にも示したようにタイミングベルトによって光学駆動を行う場合、共振状態となった場合に最も画質の低下を招く要因としては、タイミングベルトの固有振動数と、タイミングベルトの歯ピッチに基づく変動周波数との共振であるが、その他にも光学系駆動装置を構成するミラーユニットの固有振動数やガイドレールの固有振動数との間での共振も画質の低下を招くので、これらの共振をも併せて避けるよう張力の調整を行うことが望ましい。
【００２８】
（実施例２）
請求項３の発明の一実施例を図７ないし図１０によって説明する。
【００２９】
図７は本発明による光学系駆動装置２００の構成を示したもので、前述した露光光学系１０の第１ミラーユニット２０１および第２ミラーユニット２０２は水平方向に架設されるガイドレール等のガイド部材（図示せず）にそれぞれスライド可能に支持されていて、さらに第１ミラーユニット２０１は定位置のプーリＰ１１、Ｐ１２およびＰ１３と可動位置のプーリＰ１４を巻回するワイヤＷに取り付け接続され、一方第２ミラーユニット２０２は前記のプーリＰ１４に直接取り付け接続されている。
【００３０】
前記のプーリＰ１１はモータＭ１の駆動軸に接続し、プーリＰ１１を反時計方向に回転することにより第１ミラーユニット２０１と第２ミラーユニット２０２をそれぞれ２：１の速度比率をもって同方向でかつ水平方向に搬送し、原稿Ｄの画像面から結像レンズ１４までの距離を一定に保ちながら移動して原稿Ｄの画像面を露光走査する。
【００３１】
また、撮像素子１５に結像される画像の大きさは、結像レンズ１４と撮像素子１５をガイドレールに沿って移動することにより倍率を変換される。
【００３２】
さらに前記のワイヤＷの張力は光学系駆動装置２００に併設した張力調整手段２１０により変換される。
【００３３】
すなわち前記のワイヤＷは一方の端部が固定され、ガイドローラＲとの間に一定のスパンを形成した上で他方の端部には引張バネ２１１が取り付けられていて、引張バネ２１１の一端を係止する歯車部材２１２をモータＭ２の動力により歯車Ｇを介して回動することによりワイヤＷの張力を切替えてワイヤＷの固有振動数が変換されるようになっている。
【００３４】
前記のワイヤＷの加える張力は図８に示すような張力調整手段２２０によって変換することも出来る。
【００３５】
前記の張力調整手段２２０は歯車２２１と同軸一体で回動するレバー２２２の先端にテンションローラ２２３を回動自在に備えていて、モータＭ２に接続する歯車Ｇの動力により前記の歯車２２１が回動するとテンションローラ２２３がワイヤＷを押圧して、その張力を切換えるようになっている。
【００３６】
前記の各張力調整手段２１０および２２０の備えるモータＭ２は図１０に示すコピーサイズの設定と光学系の走査位置に伴う回路の作用により作動してそれぞれ歯車Ｇを介して前記の歯車２１２あるいは歯車２２１を所定角度回動し、それによってワイヤＷに所要の張力を加えて走査位置に応じて移動の周波数を切換える。
【００３７】
図９はワイヤＷの振動周波数の切換の一例を示したもので、光学系の走査開始後所定の時間が経過した時点Ｐにおいて前述した張力調整手段を作用させて、ワイヤの周波数の変動領域が図中の曲線▲１▼に示すようにミラーユニットならびにガイドレールの固有振動数に合致しないようジャンプして切換えるか、もしくは曲線▲２▼に示すように走査開始時よりミラーユニットならびにガイドレールの何れの固有振動数にも合致しない低周波数となるように走査位置に伴ってワイヤＷの張力を切換え調整する、何れかの方法がとられ、それによって共振作用による画質への弊害が回避される。なお曲線▲１▼によるワイヤＷの張力調整を行うときは、張力の切換え時点で新たな振動が発生することがあるので、当該箇所での影響が生じないよう吸振材等を設けて、吸振する等の措置が必要となる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明により、移動走査形式の露光光学系より発生する有害な共振などの振動による像露光の乱れが最少限度に軽減されることとなり、その結果常に高品質の画像を形成することの出来る電子写真装置の光学系駆動装置が提供されることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子写真装置の構成図。
【図２】タイミングベルトを使用する光学系駆動装置の構成図。
【図３】タイミングベルトの振動数と１歯の周波数の関係を示すグラフ。
【図４】タイミングベルトの固有振動数の切換を示すグラフ（その一）。
【図５】タイミングベルトの固有振動数の切換を示すグラフ（その二）。
【図６】タイミングベルトのテンション制御用回路図。
【図７】ワイヤを使用する光学系駆動装置（その一）の構成図。
【図８】ワイヤを使用する光学系駆動装置（その二）の構成図。
【図９】ワイヤの振動数の切換を示すグラフ。
【図１０】ワイヤのテンション制御用回路図。
【図１１】タイミングベルト１歯の変動周波数と光学系の倍率との関係を示すグラフ。
【図１２】ワイヤの変動周波数と露光走査時間との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１０  露光光学系
１２  第１ミラーユニット
１３  第２ミラーユニット
１４  結像レンズ
１５  撮像素子
２０  レーザ書き込み部
３０  画像形成部
３１  感光体ドラム
３２  帯電器
３３  現像器
１００，２００  光学系駆動装置
１１０，２１０，２２０  張力調整手段
１１３Ａ，１１３Ｂ，２２３  テンションローラ
Ｂ１，Ｂ２  タイミングベルト
Ｗ  （駆動用）ワイヤ
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ１１〜Ｐ１４  プーリ
Ｍ１，Ｍ２  モータ
【図１】
0003543240.tif 000002
【図２】
0003543240.tif 000003
【図３】
0003543240.tif 000004
【図４】
0003543240.tif 000005
【図５】
0003543240.tif 000006
【図６】
0003543240.tif 000007
【図７】
0003543240.tif 000008
【図８】
0003543240.tif 000009
【図９】
0003543240.tif 000010
【図１０】
0003543240.tif 000011
【図１１】
0003543240.tif 000012
【図１２】
0003543240.tif 000013