(57)【要約】【課題】  スキャナモータから発生する振動に起因するレーザ光束の副走査方向の周期的位置ずれを抑制することにより、バンディングの発生を防止して画像品質の向上を図り、かつ騒音をなるべく低減した走査光学装置を実現すること。【解決手段】  １つ以上の発光点を有する光源部と、前記光源部からの光束を偏向走査する回転多面鏡を有する複数の偏向走査手段と、前記複数の偏向走査手段により偏向走査された光束を像担持体上に集光させる光学部材群と、該光学部材群を収容する筐体とを有する走査光学装置において、前記複数の回転多面鏡を同位相とする位相制御手段と、前記複数の偏向走査手段の重量不釣合い方向を特定する位置検出手段とを有し、前記複数の偏向走査手段の各重量不釣合い方向の相対関係が前記像担持体上での前記光束の副走査方向における周期的位置ずれが最も小さくなるように設定されていることを特徴とする。【選択図】  図１
2005156919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の発光点を有する光源部と、前記光源部からの光束を偏向走査する回転多面鏡を有する複数の偏向走査手段と、前記複数の偏向走査手段により偏向走査された光束を像担持体上に集光させる光学部材群と、該光学部材群を収容する筐体とを有する走査光学装置において、前記複数の回転多面鏡を同位相とする位相制御手段と、前記複数の偏向走査手段の重量不釣合い方向を特定する位置検出手段とを有し、前記複数の偏向走査手段の各重量不釣合い方向の相対関係が前記像担持体上での前記光束の副走査方向における周期的位置ずれが最も小さくなるように設定されていることを特徴とする走査光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート等の転写材（記録媒体）上に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、プリンタ、あるいは、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関し、特に、これらの装置に備えられる走査光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６は従来の画像形成装置を示す概略図である（例えば特開２００３−１４００７０参照）。同図において、５０１は後述する構成よりなる走査光学装置、１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１ＢＫは等ピッチに配置された、各々所定面としての像担持体であり、例えば感光体ドラムにより構成している。以下に、図６を用いて画像形成手段による画像形成動作について説明する。
【０００３】
画像情報に基づいて各々光変調された各光束（レーザビーム）ＬＣ，ＬＭ，ＬＹ，ＬＢＫが走査光学装置５０１を出射し、各々対応する感光体ドラム１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１ＢＫ面上を照射して静電潜像を形成する。この潜像は、１次帯電器２Ｃ，２Ｍ，２Ｙ，２ＢＫによって各々一様に帯電している感光体ドラム１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１ＢＫ面上に形成されており、現像器４Ｃ，４Ｍ，４Ｙ，４ＢＫによって各々、シアン，マゼンダ，イエロー，ブラックのトナー画像に可視像化され、転写ベルト５０２上を搬送されてくる転写材Ｐに転写ローラ５Ｃ，５Ｍ，５Ｙ，５ＢＫによって順に静電転写されることによってカラー画像が形成される。この後、感光体ドラム１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１ＢＫ面上に残っている残留トナーはクリーナー６Ｃ，６Ｍ，６Ｙ，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１次帯電器２Ｃ，２Ｍ，２Ｙ，２ＢＫによって一様に帯電される。
【０００４】
上記転写材Ｐは、給紙トレイ５０３上に積載されており、給紙ローラ５０４によって１枚ずつ順に給紙され、レジストローラ５０５によって画像の書き出しタイミングに同期をとって転写ベルト５０２上に送り出される。転写ベルト５０２上を精度よく搬送されている間に、感光体ドラム１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１ＢＫ面上に形成されたシアンの画像，マゼンダの画像，イエローの画像，ブラックの画像が順に転写材Ｐ上に転写されてカラー画像が形成される。駆動ローラ５０６は転写ベルトの送りを精度よく行っており、回転ムラの小さな駆動モータ（図示しない）と接続している。転写材Ｐ上に形成されたカラー画像は定着器５０７によって熱定着されたのち、排紙ローラ５０８などによって搬送されて装置外に出力される。
【０００５】
図７は従来の走査光学装置の構成を説明するための図であり、（ａ）は概略上視図、（ｂ）は概略断面図である。光源部としての半導体レーザ６０１ａ，６０１ｂ，６０１ｃ，６０１ｄから出射されたレーザ光束は、偏向走査手段を構成する回転多面鏡６０２，６０３の異なる面に入射し、それぞれ異なる方向に走査される。回転多面鏡６０２，６０３によって走査されたレーザ光束Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４はそれぞれ１枚目の走査レンズ６０４ａ，６０４ｂ，６０４ｃ，６０４ｄを透過し、感光体ドラムピッチと同一ピッチであって、入射光束に対して同一角度になるように配置された折り返し部材としての折り返しミラー６０５ａ，６０５ｂ，６０５ｃ，６０５ｄによって方向をα°変えられて、２枚目の走査レンズ６０６ａ，６０６ｂ，６０６ｃ，６０６ｄを透過し、４つの感光体ドラム上に走査光を結像できる。ここで、１枚目の走査レンズ６０４ａ，６０４ｂ，６０４ｃ，６０４ｄ、折り返しミラー６０５ａ，６０５ｂ，６０５ｃ，６０５ｄ、２枚目の走査レンズ６０６ａ，６０６ｂ，６０６ｃ，６０６ｄにより光学部材群が構成されている。１枚目の走査レンズ６０４ａ，６０４ｂ，６０４ｃ，６０４ｄは全て同一の部品であり、図７（ａ）において紙面と垂直方向を上下方向とすると６０４ａと６０４ｃとは６０４ｂと６０４ｄとを上下逆さにして配置した構成となっている。折り返しミラー６０５ａ，６０５ｂ，６０５ｃ，６０５ｄも全て同一部品であり、２枚目の走査レンズ６０６ａ，６０６ｂ，６０６ｃ，６０６ｄも全て同一部品である。
【０００６】
走査光学装置５０１は、回転多面鏡６０２，６０３を各々備えた偏向走査手段としてのスキャナモータ６０７，６０８を１つの筐体６０９の同一平面上に備え、且つ、その他の折り返しミラー６０５ａ，６０５ｂ，６０５ｃ，６０５ｄや走査レンズ６０４ａ，６０４ｂ，６０４ｃ，６０４ｄ，６０６ａ，６０６ｂ，６０６ｃ，６０６ｄ等の走査光学系（走査光学手段）の全てを樹脂等によって成型された筐体６０９内に備え、蓋部材としての蓋６１０によって回転多面鏡側の空間を密閉することで、騒音と汚れの巻き込みを防いでいる。
【０００７】
スキャナモータ６０７、６０８の筐体６０９への取付けは、ビス６１１ａ、６１１ｂ、６１１ｃ、６１１ｄ、６１１ｅ、６１１ｆ等で、スキャナモータ６０７，６０８の回路基板を筐体６０９へ締結することにより行われる。
【０００８】
ここで、各々の感光体ドラム上へのレーザ光束の照射位置精度が悪く、副走査方向に照射位置の位置変動があると、副走査方向に濃淡が帯状に発生するバンディングまたは色ずれと呼ばれる画質劣化が生じる。この各々の照射位置の相対位置の変動を防止するには、走査タイミング検知信号を用いて回転多面鏡６０２、６０３の回転位相を制御し、回転多面鏡６０２と６０３の相対位相角を変化させることにより副走査方向の各々の照射位置変動を補正する（以後ＰＬＬ制御と呼ぶ）必要がある（例えば特開２００１−２６４６７４参照）。また、スキャナモータ６０７、６０８から発生する振動を抑制する必要もある。スキャナモータ６０７、６０８による振動が発生すると、回転多面鏡６０２、６０３も振動することになり、回転多面鏡の反射面で反射されるレーザ光束は揺動し、結果として感光体ドラム上におけるレーザ光束の照射位置が変動する。これまでスキャナモータ６０７と６０８の振動に起因するレーザ光束の感光体ドラム上における照射位置の変動を防止する方法として一般的に次のような方法が採られていた。第１の方法は、加振源であるスキャナモータ６０７、６０８の回転不釣合いを低減することにより振動を低減するものである。また、第２の方法は、筐体６０９の剛性を上げることにより、振動の伝達を防止するものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら上記従来技術によれば、走査光学装置を用いた近年の画像形成装置の高速化、高画質化や小型化、低コスト化の要求に対して、次のような欠点がある。
【００１０】
画像形成装置の高速化にともなって必然的にスキャナモータの回転数を上げる必要があり、したがってスキャナモータの振動が増加するため従来技術の第１の方法では回転不釣合いの修正を行っても振動を完全に取り除くことは困難である。更に従来技術の第２の方法では、筐体６０９の剛性を上げるために、材料の弾性係数を大きくしたり、板厚の増加、リブの追加等を行うが、部品費の増大となるため、低コスト化、小型化の要求に見合わなくなるという問題が生じる。
【００１１】
本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、スキャナモータから発生する振動に起因するレーザ光束の副走査方向の周期的位置ずれを抑制することにより、バンディングの発生を防止して画像品質の向上を図り、かつ騒音をなるべく低減した走査光学装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するため本発明の走査光学装置は、１つ以上の発光点を有する光源部と、前記光源部からの光束を偏向走査する回転多面鏡を有する複数の偏向走査手段と、前記複数の偏向走査手段により偏向走査された光束を像担持体上に集光させる光学部材群と、該光学部材群を収容する筐体とを有する走査光学装置において、前記複数の回転多面鏡を同位相とする位相制御手段と、前記複数の偏向走査手段の重量不釣合い方向を特定する位置検出手段とを有し、前記複数の偏向走査手段の各重量不釣合い方向の相対関係が前記像担持体上での前記光束の副走査方向における周期的位置ずれが最も小さくなるように設定されていることを特徴とする。
【００１３】
上述の構成を有する走査光学装置は、偏向走査手段から発生する振動に起因する走査光学装置全体の振動を低減し、光束の副走査方向の周期的位置ずれを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は上述のように構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００１５】
スキャナモータの回転位相制御によって、複数のスキャナモータの重量不釣合い方向の相対関係を所定の関係にすることにより、スキャナモータから発生する振動に起因した走査光学装置の筐体や光学部品等の振動を低減し、レーザ光束の副走査方向の周期的位置ずれを抑制できるため高精細な記録画像を得ることが可能である。また、走査光学装置全体の振動を低減できるため振動により発生する騒音をなるべく低減することができ高品質な走査光学装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
（第１の実施例）
図１は第１の実施例による走査光学装置の概略上視図である。この図において構成は従来の走査光学装置と同様であり各部品の説明は省略する。
【００１８】
上述の構成において、スキャナモータ１０１、１０２は、ビス１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの各々３点、合計６点で筐体１０３に固定されている。図２にスキャナモータの斜視図を示す。スキャナモータ２０１は、レーザ光束を反射して走査レンズへ導く回転多面鏡２０２、回転多面鏡２０２を搭載し一体となって回転するロータ２０３、回転軸２０４、回転多面鏡２０２をロータ２０３へ押圧固定する板バネ２０５、回路基板２０６とから構成されている。回転部材はロータ２０３、回転多面鏡２０２、板バネ２０５、回転軸２０４であるが、回転多面鏡２０２のロータ２０３への組付け性を考慮すると回転軸２０４の外径と回転多面鏡２０２の内径との半径方向においてある程度の隙間が必要である。また、同様に板バネ２０５に関しても回転軸２０４と半径方向においてある程度の隙間が必要である。したがって回転多面鏡２０２をロータ２０３へ組付けると半径方向においてある程度のガタが生じるため重量不釣合いが発生する。そのため従来から重量不釣合いを改善させるためバランス修正を行っている。バランス修正は、バランス修正用パテ（紫外線硬化樹脂など）をロータ２０３へ塗布することに行っており、塗布箇所はロータ上部２０３ａ（Ｕｐｐｅｒ）とロータ下部２０３ｂ（Ｌｏｗｅｒ）の２箇所である。バランス修正用パテをスラスト方向２箇所に塗布（以後２面バランス修正とする）することにより、ロータ２０３が回転したときに生じるすり鉢運動を極力低減することができる。２面バランス修正を行った後の重量不釣合い量と方向は、モータ２０１を上方から見てＵｐｐｅｒ側の重量不釣合い量（ベクトル）とＬｏｗｅｒ側の重量不釣合い量（ベクトル）をベクトル合成したベクトル（Ｓｔａｔｉｃ）で表すことができる。
【００１９】
ここで、２面バランス修正作業は、バランス修正用パテの重量、塗布精度、バランス修正半径等を考慮すると歩留まりの確保からＳｔａｔｉｃバランスにおいてある程度のインバランス量を持ったモータを許容する必要がある。したがってスキャナモータは少なからずインバランス量を持っているため、回転多面鏡２０２が高速で回転すればするほどスキャナモータ１０１と１０２から発生する振動量は増加して各光学部品の振動を招き、画像品質の劣化または騒音の悪化を生じることになる。
【００２０】
図３はスキャナモータ１０１と１０２とから発生する振動が筐体１０３等を伝播する状態をある時間において示した模式図である。スキャナモータ１０１と１０２とから発生する振動の状態が図３（ａ）、（ｂ）のような場合、それらを合成した振動状態は図３（ｃ）のようになり筐体１０３等の振動変位量はスキャナモータ１台で生じる振動変位量よりも増加する。そこで、図３（ｃ）の振動変位量を低減させるには図３（ａ）と図３（ｃ）の振動の位相をずらすのが良い。図４はスキャナモータ１０１と１０２とから発生する振動の位相をずらした状態の模式図である。図４（ａ）の振動に対して、図４（ｂ）の振動の位相は少しずれているため、図４（ａ）と図４（ｂ）の振動を合成した振動状態は図４（ｃ）のようになる。スキャナモータ１０１と１０２の振動の位相をずらすことにより振動量を打ち消し合う効果が発生し、スキャナモータ１台で生じる変位量よりもスキャナモータ２台で生じる振動変位量を小さくすることができる。
【００２１】
次に振動の位相のずらし方について図１を用いて具体的に説明する。画像形成装置においてスキャナモータ１０１と１０２は同時に回転を始め、インラインカラー画像形成装置であるため公知の手段（例えば特開２００１−２６４６７４）によりスキャナモータ１０１と１０２のＰＬＬ制御を行い、回転多面鏡１０４と１０５は略同位相で回転している。ここで、定常回転時のスキャナモータ１０１と１０２のｓｔａｔｉｃバランス方向（重量不釣合い方向）の相対的関係によって、筐体１０３の振動状態は異なる。本実施例における回転多面鏡１０４および１０５は４面であるため４通りの位相関係があるが、重量不釣合い方向が略逆位相の関係（約１８０度ずれた関係）になっていると、筐体１０３等の振動変位量を最も低減することができる。
【００２２】
ただし、スキャナモータの重量不釣合い方向が常に逆位相の関係にあると走査光学装置の振動を最も低減できるとは限らない。筐体１０３の形状、スキャナモータ１０１と１０２の筐体１０３への組付け位置等によって、筐体１０３等の振動を最も低減できる重量不釣合い方向の相対関係は異なる。したがって本実施例以外の走査光学装置の構成では、予め筐体１０３等の振動を最も低減できる重量不釣合い方向の相対関係を求めておく必要がある。
【００２３】
重量不釣合い方向の相対関係を略逆位相にするには、スキャナモータ１０１と１０２の２面バランス修正を行った後、回転多面鏡の上面にｓｔａｔｉｃバランスの方向を示した黒色のマーキング１０６と１０７を行う。次にマーキングの対向位置に設けた反射型フォトインタラプタ（不図示）でマーキング１０６と１０７を公知の手段（例えば整理番号４５１３０９３）により検出できるようにして、ｓｔａｔｉｃバランス方向（重量不釣合い方向）の相対関係が略逆位相の関係になるように回転位相制御を行えば良い。
【００２４】
回転制御方法と回転位相制御方法は、図５を用いて説明する。まず、回転制御方法を説明する。ＡＣＣ１はスキャナモータ１の加速信号であり、ＤＥＣ１はスキャナモータ１の減速信号である。ＢＤ１及びＢＤ２はポリゴン１面に１回の信号であり、ＢＤ１はスキャナモータ１の回転によって得られる信号、ＢＤ２はスキャナモータ２の回転によって得られる信号である。スキャナモータを回転させる前にスキャナモータの回転数をスキャナコントローラに設定しておく。スキャナコントローラは、ＢＤ１周期を検出しながら、設定された回転数で回転するようにＡＣＣ１信号とＤＥＣ１信号を出力して制御する。また、スキャナモータ２に関してもスキャナモータ１と同様に加速信号ＡＣＣ２と減速信号ＤＥＣ２で制御する。次に、回転位相制御方法を説明する。マーキング１０６と１０７で検出されたm−ｓｙｓｎｃ１信号とm−ｓｙｓｎｃ２信号を使用して、スキャナコントローラがＡＣＣ１信号とＤＥＣ１信号、ＡＣＣ２信号とＤＥＣ２信号を出力して回転位相を制御する。
【００２５】
また、本実施例ではスキャナモータが２台の場合を示したが、２台以上のスキャナモータを有する場合も同様な回転位相制御が可能であることは言うまでもない。
【００２６】
このように、スキャナモータ１０１と１０２のｓｔａｔｉｃバランス方向の相対関係を略逆位相になるように、回転多面鏡１０４と１０５を回転位相制御することにより、筐体１０３や光学部品等の振動量をスキャナモータ１台のときの振動量よりも抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の実施例の走査光学装置の上視図である。
【図２】第１の実施例のスキャナモータの斜視図である。
【図３】第１の実施例の走査光学装置の振動状態を表した模式図である。
【図４】第１の実施例の走査光学装置の振動状態を表した模式図である。
【図５】第1の実施例のスキャナモータの回転制御方法と回転位相制御方法を説明するためのブロック図である。
【図６】従来例の画像形成装置を示す概略図である。
【図７】従来の走査光学装置の構成を説明するための図であり、（ａ）は概略上視図、（ｂ）は概略断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０１、１０２、２０１、６０７、６０８  スキャナモータ
１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、６１１ａ、６１１ｂ、６１１ｃ、６１１ｄ、６１１ｅ、６１１ｆ  ビス
１０３、６０９  筐体
１０４、１０５、２０２、６０２、６０３  回転多面鏡
１０６、１０７  マーキング
２０３  ロータ
２０３ａ  ロータ上部（バランス修正用パテ塗布部）
２０３ｂ  ロータ下部（バランス修正用パテ塗布部）
２０４  回転軸
２０５  板バネ
２０６  回路基板
５０１  走査光学装置
５０２  転写ベルト
５０３  給紙トレイ
５０４  給紙ローラ
５０５  レジストローラ
５０６  駆動ローラ
５０７  定着器
５０８  排紙ローラ
６０１ａ、６０１ｂ、６０１ｃ、６０１ｄ  半導体レーザ
６０４ａ、６０４ｂ、６０４ｃ、６０４ｄ、６０６ａ、６０６ｂ、６０６ｃ、６０６ｄ  走査レンズ
６０５ａ、６０５ｂ、６０５ｃ、６０５ｄ  折り返しミラー
６１０  蓋
【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】
2005156919.tif 000007
【図６】
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【図７】
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