(57)【要約】【課題】  ポリゴンミラーの回転バランスの調節にあまり手間を掛けることなく感光材料に形成される画像の画質を向上させる。【解決手段】  ポリゴンミラー６の回転周波数と略一致する、又は、この回転周波数の整数倍に略一致する周波数帯域における振幅を０．３Ｇに相当する振動加速度の値未満となるよう、ポリゴンミラー６の回転バランスをとった露光ユニットＵを適正であると評価する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源からのレーザビームを回転型のポリゴンミラーで反射させて走査露光を行うよう構成された露光ユニットの振動を評価する露光ユニットの振動評価方法であって、
前記ポリゴンミラーの回転時に発生する振動スペクトルのうち、ポリゴンミラーの回転周波数と略一致する、又は、ポリゴンミラーの回転周波数の整数倍と略一致する周波数帯域における振幅が予め設定された値未満になるものを適正と評価する露光ユニットの振動評価方法。
【請求項２】
前記予め設定された値が、０．３Ｇに相当する振動加速度値である請求項１記載の露光ユニットの振動評価方法。
【請求項３】
請求項１の露光ユニットの振動評価方法によって適正と評価されるようにポリゴンミラーの回転バランスをとっている露光ユニット。
【請求項４】
Ｒ・Ｇ・Ｂの三原色のレーザ光源からのレーザビームを前記ポリゴンミラーに送り、このポリゴンミラーで反射したレーザビームを露光位置に対して走査する形態で送り出すよう構成されると共に、前記ポリゴンミラーに対してバランス部材を付加することによってバランスをとっている請求項３記載の露光ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光源からのレーザビームを回転型のポリゴンミラーで反射させて走査露光を行うよう構成された露光ユニットの振動を評価する露光ユニットの振動評価方法及び露光ユニットに関し、詳しくは、ポリゴンミラーの回転に起因する振動を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリゴンミラーの回転に起因する振動を抑制する技術として、従来、以下の特許文献１〜３に示すものが存在する。
【０００３】
特許文献１では、レーザーユニットからのレーザー光を回転型のポリゴンミラーで反射させ、結像レンズから感光体ドラムに導き、この感光ドラムに潜像を形成するレーザー走査系が形成されると共に、このレーザー走査系を合成樹脂材料製の光学箱に収容し、この光学箱の底面に振動軽減部材として金属板を取付けることにより、レーザー光の結像位置の振動を防止して画像を向上させている。
【０００４】
特許文献２では、基板に一体的に支持されたポリゴンミラーユニットを収容する光学ハウジングを、マグネシウムの射出成形により形成している。マグネシウムのように比重が小さい素材を用いることにより肉厚を薄くしても光学ハウジングの固有振動数を低下させず、この固有振動数をポリゴンミラーの回転から発生する振動数より高い値に維持してハウジングの共振を抑制している。
【０００５】
特許文献３では、モータの回転軸に対して下側保持板と、上側保持板と、これらに挟まれる位置のポリゴンミラーとを備え、下側保持板は外周に歯車状の多数の歯を形成したアルミニウムなどの塑性変形可能な金属で形成されている。そして、回転バランスをとる場合には、下側保持板の多数の歯の１つをペンチ等で折り曲げるものとなっている。また、この特許文献３には、固有振動数を調整するためのウエイトも示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０‐２３９６１１号公報  （段落番号〔０００８〕〜〔００１９〕、図２）
【特許文献２】特開平１１−３２６８１３号公報  （段落番号〔０００８〕〜〔００１０〕、〔００２６〕〜〔００４２〕）
【特許文献３】特開２００１−５０８４７号公報  （段落番号〔００２３〕〜〔００２７〕、〔００４５〕）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
レーザ光源からのレーザビームを回転型のポリゴンミラーで反射させて走査する形態で印画紙等の感光材料に対して露光を行うよう構成された露光ユニットを例として挙げると、ポリゴンミラーの回転バランスが不適正で、大きい振動を発生する場合には、決まった濃度の露光を行うよう、決まったエネルギーのレーザビームをポリゴンミラーで反射させて感光材料に露光を行った場合でも、一定の濃度となる露光を行えず、バンディングノイズと酷似する濃度ムラを発生させる。このように濃度ムラを発生させる理由としては、ポリゴンミラーが振動することにより、このポリゴンミラーで反射されたレーザビームが主走査方向又は副走査方向に変位する、あるいは、主走査方向と副走査方向との合成方向に変位することになり、適正な露光位置と外れた位置に露光を行う現象を挙げることができ、このように濃度ムラを発生させる露光ユニットでは感光材料に形成される画像の画質を低下させていたのである。
【０００８】
また、ポリゴンミラーを収容するハウジングはポリゴンミラーの回転に起因する振動と共振しないように、ポリゴンミラーの回転周波数と比較して、出来るだけ異なる固有振動数となるように設計するものであるが（特許文献２にも記載されている）、現実にはポリゴンミラーの回転周波数とハウジングの固有振動数とを大きく異ならせるのは困難な面があり、ハウジングを共振させることも発生していたのである。
【０００９】
前述したように、印画紙上に発生する濃度ムラはポリゴンミラーの回転時に発生する振動に由来するものであり、ＦＦＴ（fast Fourier transform）分析器を用いて、ポリゴンミラーの近傍部位やハウジング各部の振動の成分を解析すると、多様な振動周波数の振動を含んでいるのが普通である。また、ポリゴンミラーは、ポリゴンミラーそのもの、あるいは、ポリゴンミラーに付属する部品毎に個体差があるので、夫々のポリゴンミラー毎にバランスの調節を行う必要があった。
【００１０】
レーザ光源からのレーザビームを回転型のポリゴンミラーで反射させて走査する形態で印画紙等の感光材料に対して露光を行うよう構成された露光ユニットでは、振動スペクトルの全ての振動周波数の振幅を低下させることが理想である。このような理由から、この種の露光ユニットでは、従来から振動スペクトルの全ての振動周波数の振幅を低下させるためにポリゴンミラーの回転バランスを調節しており、この調節に時間を費やしていたのが現状であった。しかしながら、ポリゴンミラーの回転バランスを適正に調節するためには、前述したようにポリゴンミラーそのもの、あるいは、ポリゴンミラーに付属する部品毎に個体差があるため、個々に調節を行わねばならず、多くの時間を要するものであり、露光ユニットの組立能率が低下する点に改善の余地があった。
【００１１】
本発明の目的は、ポリゴンミラーの回転バランスの調節にあまり手間を掛けずともプリントされた画像の画質を向上させる点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の特徴は、レーザ光源からのレーザビームを回転型のポリゴンミラーで反射させて走査露光を行うよう構成された露光ユニットの振動を評価する露光ユニットの振動評価方法において、前記ポリゴンミラーの回転時に発生する振動スペクトルのうち、ポリゴンミラーの回転周波数と略一致する、又は、ポリゴンミラーの回転周波数の整数倍と略一致する周波数帯域における振幅が予め設定された値未満になるものを適正と評価する点にある。
【００１３】
この構成により、ポリゴンミラーの回転バランスをとる場合には、ポリゴンミラーの回転周波数と略一致する、又は、ポリゴンミラーの回転周波数の整数倍と略一致する周波数帯域における振幅が予め設定された値未満となるように、回転バランスをとることによって適正と評価できる。つまり、ポリゴンミラーの回転バランスをとる場合には、ポリゴンミラーの回転周波数に対応した決まった値の周波数帯における振幅が設定された値より小さくなるよう、回転系にバランス部材を付加することや、回転系の部材を研削する等の処理を行うことで済み、他の周波数帯域における振幅を考慮しなくとも良いのである。その結果、ポリゴンミラーを収容するハウジングの固有振動数を考慮しなくて良くなるばかりか、例えば、ポリゴンミラーの回転周波数に対応する周波数の振動のみを抑制するようＦＦＴ分析器等を用いてポリゴンミラーとモータとの回転バランスをとる調節を行うことにより、感光材料に発生する濃度ムラを低減して良好な画質の画像を形成できるものとなった。
【００１４】
本発明は、前記予め設定された値が、０．３Ｇに相当する振動加速度値であるよう構成しても良い。
【００１５】
この構成により、視覚的に濃度ムラを認め難いものとなる。具体的には、図３(a)、（ｂ）、図４（ａ）、（ｂ）の濃度チャートに示すように、０．４Ｇでは図中の振幅を示すグラフから判断しても濃度ムラが大きいことを理解できるものであるが、０．３Ｇ、及び、これ未満では濃度ムラが抑制されることが分かる。
【００１６】
本発明は、前記露光ユニットの振動評価方法によって適正と評価されるようにポリゴンミラーの回転バランスをとった露光ユニットを対象としている。
【００１７】
このように、回転バランスが適正であると評価されたポリゴンミラーを備えた露光ユニットを構成することにより、特定の周波数帯域の振動を抑制することが可能となる。その結果、感光材料に発生する濃度ムラを低減して良好な画質の画像を形成できるものとなった。
【００１８】
本発明は、Ｒ・Ｇ・Ｂの三原色のレーザ光源からのレーザビームを前記ポリゴンミラーに送り、このポリゴンミラーで反射したレーザビームを露光位置に対して走査する形態で送り出すよう構成されると共に、前記ポリゴンミラーに対してバランス部材を付加することによってバランスをとっても良い。
【００１９】
この構成により、ポリゴンミラーにバランス部材を付加する程度の調節によって、ポリゴンミラーの回転バランスを適正に維持して、カラー画像も良好な画質となる露光を行えるものとなった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、感光材料としての銀塩式の印画紙Ｐを搬送機構（図示せず）によって副走査方向（同図において紙面に直交する方向）に搬送するとともに、この搬送時に搬送速度と同期したタイミングで印画紙Ｐに対して前記副走査方向と直交する方向となる主走査方向（同図に矢印で示す方向）にライン状にレーザビームＬＢによって露光を行う露光ユニットＵが構成されている。この露光ユニットＵは、印画紙Ｐの露光を行った後に現像処理を行い、その印画紙Ｐの乾燥処理の後に送り出す、デジタルミニラボと称せされる写真プリント装置に備えられるものである。
【００２１】
前記露光ユニットＵは、レーザビームＬＢ（後述するレーザビームＬＢｒ、ＬＢｇ、ＬＢｂの上位概念）を送り出す開口部に防塵ガラス１を備え、密封構造となるアルミニウム合金等の軽金属合金のハウジング２と、このハウジング２の内部に収容したレーザユニットとで構成されている。前記レーザユニットは、（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のレーザ光源３ｒ、３ｇ、３ｂと、このレーザ光源３ｒ、３ｇ、３ｂからのレーザビームＬＢｒ、ＬＢｇ、ＬＢｂの強度（光量）を調節する音響光学変換素子４ｒ、４ｇ、４ｂと、レーザビームＬＢｒ、ＬＢｇ、ＬＢｂを反射するビームミラー５ｒ、５ｇ、５ｂと、このビームミラー５ｒ、５ｇ、５ｂからのレーザビームＬＢｒ、ＬＢｇ、ＬＢｂが導かれるアルミニウム等の軽合金製のポリゴンミラー６と、このポリゴンミラー６を間歇信号により同期回転する電動モータ７と、ポリゴンミラー６で反射されたレーザビームＬＢを露光位置の印画紙Ｐに導くｆθレンズ群８と、ポリゴンミラー６からのレーザビームＬＢが走査端に達したタイミングをタイミングミラー９で反射されたレーザビームから取得する同期センサ１０とを備えている。また、Ｒ（赤）のレーザ光源３ｒは半導体レーザ型に構成され、前記Ｇ（緑）とＢ（青）とのレーザ光源３ｇ、３ｂは固体レーザ型に構成されている。
【００２２】
図２に示すように、基板１１に固定された前記電動モータ７を縦向き姿勢の軸芯Ｙに沿って上下に貫通する出力軸７Ａの上端部に前記ポリゴンミラー６が取付けられている。この電動モータ７は外部から間歇信号を供給することにより、間歇信号の周波数に対応した回転数で回転する構造のものが使用されている。また、ポリゴンミラー６は、軸芯Ｙに沿う方向視で正多角形となる外周面を平坦な鏡面に仕上ることにより複数のミラー６ｍを形成している。又、前記ｆθレンズ群８は複数のシリンドリカルレンズで成り、ポリゴンミラー６の回転によって主走査方向に等角度走査（一定の角速度で走査）されるレーザビームＬＢを、印画紙Ｐの感光面上で等速走査（一定の線速度で走査）するレーザビームＬＢに変換するよう機能する。
【００２３】
この構成により、印画紙Ｐに対して露光ユニットＵで画像情報の露光を行う際には、１フレームの画像情報を構成するＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三原色の画像情報を、半導体メモリ（図示せず）に形成された３つの記憶領域に対して８ビットの濃度情報を有するビットマップ構造として展開する処理を予め行った後に、設定された周波数の間歇信号により電動モータ７を駆動しポリゴンミラー６を回転させ、この回転と同期した速度で前記搬送機構によって印画紙Ｐの搬送を開始する。この後、印画紙Ｐの先端が露光可能な位置に達すると、前記同期センサ１０からの同期信号に基づいたタイミングで、半導体メモリに展開したＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）夫々の画像情報を、前記電動モータ７を駆動する間歇信号と同期した速度で走査方向に沿うライン状に読み出し、Ｄ／Ａ変換を行いながら夫々に対応する前記音響光学変換素子４ｒ、４ｇ、４ｂを駆動することにより、レーザビームＬＢの光量を調節し、このレーザビームＬＢによって主走査方向にライン状の露光を行うものとなっており、このように１ラインの露光を終えた後には導体メモリに展開したＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）夫々の画像情報の読み出し開始アドレスを副走査方向に１画素だけシフトして、前述と同様の処理形態でライン状の露光を行う処理を繰り返すことにより１フレームの画像情報の露光を行えるのである。
【００２４】
このように構成された露光ユニットＵは、従来からの露光ユニットと基本的に変わるところが無く、本発明ではポリゴンミラー６の回転時に発生する振動を抑制することにより、印画紙に露光される画像情報の画質を高品質に維持する点を特徴を有している。
【００２５】
つまり、前記ポリゴンミラー６は、走査露光時に２１３回転／秒の速度でレーザビームＬＢを走査するよう回転速度が設定され、このポリゴンミラー６の回転バランスが適正でない場合には、ポリゴンミラー６ばかりでなく、ハウジング２も共振することがある。ハウジング２は固有振動数を有しており、この固有振動数をポリゴンミラー６の回転数に対応した振動数（２１３Ｈｚ）と異なる値に設定しているが、ポリゴンミラー６の回転に伴う振動とともに広い周波数帯域において異なる周波数成分を含む振動を発生させているのが現状であり、ハウジング２が共振しなくとも、ポリゴンミラー６とハウジング２との振動によって画質を低下させる現象を招いている。
【００２６】
この画質低下を改善するためには、ポリゴンミラー６の回転バランスを適正に設定することにより、ポリゴンミラー６の回転にともなう振動を解消するのが理想である。しかしながら、このポリゴンミラー６の回転バランスを適正に設定する作業には困難な面があり、実用上不都合のない程度の調節で調節を済ませたい面があった。
【００２７】
ポリゴンミラー６の回転時に発生する振動スペクトルのうち、振幅の大きい周波数を複数抽出し、夫々の周波数での振幅を抑制するよう、ポリゴンミラー６のバランスをとる試験を繰り返し行ったところ、振幅が大きい周波数から順次、振幅を抑制するようポリゴンミラー６のバランスをとることが必ずしも画質を向上させるものではなく、ポリゴンミラー６の回転周波数（１秒あたりの回転数）と略一致する周波数帯域、又は、回転周波数の整数倍と略一致する周波数帯域における振動を抑制することにより画質を向上させることが判明した。
【００２８】
具体的には、ポリゴンミラー６の回転周波数と等しい値の振動数の振幅が０．１Ｇ、０．２Ｇ、０．３Ｇ、０．４Ｇとなるようポリゴンミラー６の回転バランスを設定した夫々の状態において印画紙Ｐに対して所定の濃度のグレイに発色させる露光を行った結果を、図３の濃度チャート（ａ）、（ｂ）及び図４の濃度チャート（ａ）、（ｂ）に示した。この濃度チャートを作成する際には、印画紙Ｐをグレイに発色させるようにＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三原色のレーザビームＬＢｒ、ＬＢｇ、ＬＢｂを決まった光量に維持した状態で印画紙Ｐに対してポリゴンミラー６による走査露光を行い、印画紙Ｐの現像処理を行うことにより濃度チャートプリントとして作り出しており、図面に示した濃度チャートは、濃度チャートプリントの画像をフラットベッドスキャナ等で取り込み、その画像の濃度の値を計測し、その濃度の変化の程度をグラフ化したものである。
【００２９】
また、ポリゴンミラー６の回転周波数と異なる周波数の振動の振幅が０．３Ｇを超えるものが存在する状況でも、ポリゴンミラー６の回転周波数と等しい値の振動数の振幅が０．１Ｇ、０．２Ｇ、０．３Ｇ、０．４Ｇとなる状況で、同図に示す濃度チャートと殆ど同じものを得ることができる。このことから、ポリゴンミラー６の回転周波数と等しい値の振動数の振幅が大きいものほど濃度ムラが大きくなり、０．３Ｇを超えたものにおいてデータ的に大きい濃度ムラを発生させ、この濃度ムラが視覚的に判別できることも判明したのである。
【００３０】
つまり、図５に基づいて概念を説明すると、バランスが不適正なポリゴンミラー６の回転に伴って発生する振動には異なる周波数の複数の振動成分が含まれ、夫々の振動数の振幅を図５（ａ）のヒストグラムのように示すことが可能である。このヒストグラムでは、走査露光時の回転周波数（１秒あたりの回転数）に対応する振動数Ｘ（２１３Ｈｚ）における振幅が０．４Ｇ（重力加速度に換算して）を超える状況にあり、これに対応した図３（ａ）の濃度チャートより更に濃度ムラが大きいものとなる。
【００３１】
そして、図５（ｂ）のヒストグラムのように走査露光時の回転周波数（１秒あたりの回転数）に対応する振動数Ｘ（２１３Ｈｚ）における振幅が０．３Ｇを下回るようポリゴンミラー６のバランスをとった場合（同図では０．２Ｇ程度の振幅を表している）、同図に示す如く他の振動数の振幅が０．３Ｇを超える場合でも、図４（ａ）の濃度チャートに示すように濃度ムラは低減し、視覚的に濃度ムラを判別できないものとなる。尚、走査露光時の回転周波数に対応する振動数Ｘにおける振幅を小さくするようポリゴンミラー６の回転バランスをとった場合には、必然的に、この走査露光時の回転周波数に対応する振動数Ｘの整数倍の振動における振幅も低下する。
【００３２】
これに対して、図５（ｃ）のヒストグラムのように広い振動数領域の振幅を低減しても、走査露光時の回転周波数に対応する振動数Ｘにおける振幅が０．３Ｇを超える場合には濃度ムラは低減されず、視覚的に濃度ムラが判別できるものとなる。
【００３３】
ポリゴンミラー６の回転周波数と略一致する周波数帯域、又は、回転周波数の整数倍と略一致する周波数帯域における振動を抑制することによって画質を向上させる理由として、この特定の振動数は、ポリゴンミラー６の回転運動に直接的に起因するものであるため、この振動数の加速度（振幅）を抑制することは、とりもなおさず、ポリゴンミラー６自身の振動を抑制するものであると云えるものであり、この振動を抑制することにより、ポリゴンミラー６自身の振れを抑制し露光精度を高くすると考えることができる。尚、回転周波数と略一致する周波数帯域との記載は、回転周波数と厳密に一致する周波数帯域と、この回転周波数と厳密には一致しないが振動を抑制する効果を奏する振動数帯域とを含むものである。回転周波数の整数倍と略一致するとの記載も同様の意味である。
【００３４】
また、ポリゴンミラー６の回転バランスをとる場合には、ポリゴンミラー６をハウジング２に組み込む以前に、ＦＦＴ等の計測機器を用いて、２１３Ｈｚの周波数帯域、及び、２１３Ｈｚの周波数帯域の整数倍となる周波数帯域における振幅が０．３Ｇ未満となるよう、理想としては０．１Ｇ未満となるよう、例えば、図２に示すようにポリゴンミラー６にバランス部材１２を付加することや、ポリゴンミラー６を加工する等の調節を行うことになる。バランス部材１２を用いる場合には、そのバランス部材を接着することや、硬化性の樹脂をバランス部材として付着させる形態で付加することが可能であり、また、ポリゴンミラー６を加工する場合には、ポリゴンミラー６の一部を研削して除去すること等が考えられる。
【００３５】
また、ポリゴンミラー６の回転バランスをとる場合、静的なバランスとは異なり、動的なバランスをとるため、バランス部材を付加する場合には、ポリゴンミラー６に対してバランス部材を付加する位置を３次元的に決定する必要がある。しかしながら、図２に示したポリゴンミラー６を例に挙げると、バランス部材１２を付加できる位置は限られているため、やむなく、ポリゴンミラー６の上面や下面にバランス部材を付加するものとなっており、理想的なバランス状態を現出できないものである。このように現実にバランスをとる調節を考えると、理想的なバランス状態を現出できない状況でも、本発明によると、設定された周波数帯域における振幅を設定された値未満に維持する程度のバランス状態を作り出すだけで済むので、最適な位置にバランサ１２を備えずに済むのである。
【００３６】
このような理由から、ポリゴンミラー６等にバランサ１２等を付加する調節を行うことにより、ポリゴンミラー６の回転時に発生する振動スペクトルのうち、ポリゴンミラー６の回転周波数と略一致する、又は、ポリゴンミラーの回転周波数の整数倍と略一致する周波数帯域における振幅が０．３Ｇ未満になる露光ユニットＵを適正と評価し、振幅が０．３Ｇ以上に達する露光ユニットＵを不適正と評価しているのである。
【００３７】
このように、本発明では、ハウジング２に組み込む以前にポリゴンミラー６の回転バランスを調節することによって、ポリゴンミラー６の回転数として設定される２１３回転／秒に対応する回転周波数、又は、この回転周波数の整数倍と一致する周波数帯域における振幅を重力加速度に換算して０．３Ｇ（振動加速度値）未満になるようバランス状態を調節するだけで、ハウジング２の固有振動数や他の周波数帯域の振幅を考慮せずとも、印画紙Ｐに形成される画像の画質を良好なものにできるのである。尚、ポリゴンミラー６の回転周波数（回転数）は２１３回転／秒に限るものでは無く、これ以外の数値であっても良い。
【００３８】
また、本発明の露光ユニットは、印画紙Ｐの露光にのみ適用できるものではなく、複写機やプリンターの感光ドラムに対して走査露光を行うものに適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】露光ユニットの構成図
【図２】ポリゴンミラーの縦断側面図
【図３】濃度チャートを示す図
【図４】濃度チャートを示す図
【図５】振動成分をヒストグラム化した図
【符号の説明】
【００４０】
３ｒ、３ｇ、３ｂ  レーザ光源
６                ポリゴンミラー
１２              バランス部材
ＬＢ              レーザビーム
【図１】
2005114961.tif 000003
【図２】
2005114961.tif 000004
【図３】
2005114961.tif 000005
【図４】
2005114961.tif 000006
【図５】
2005114961.tif 000007