(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビーム走査装置に用いる合成樹脂製で主走査方向における凹の反射面を有する長尺の光学素子において、上記反射面の前方に光軸とほぼ平行に延びる補強リブを形成し、該補強リブと光学素子の長手方向軸線との距離を、光学素子の両端側より中心側で大きくなるようにしたことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
請求項１記載の光学素子において、上記補強リブを光学素子の長手方向に沿って階段状に形成したことを特徴とする光学素子。
【請求項３】
請求項１又は２記載の光学素子において、上記凹の反射面の有効領域が光学素子の長手方向について少なくともほぼ同じ幅を確保できることを特徴とする光学素子。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１に記載の光学素子において、上記補強リブを上記反射面の後方に光軸と平行に延長したことを特徴とする光学素子。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１に記載の光学素子において、上記反射面を長手方向に一定の幅とし、反射面と補強リブとの間を反射面より後退した接続面で接続したことを特徴とする光学素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザービームによって感光体上に静電潜像を形成する画像形成装置に用いられる光学素子に関し、特に、熱膨張等による歪を防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザビームを用いたビーム走査光学系は、レーザプリンタ、デジタル複写機、普通紙ファクス等の光学系として利用されているが、近年のビーム走査光学系の特徴として、長尺の光学素子が多用されている。このように長尺の光学素子が多用されるのは、レンズの樹脂化によるコストダウンが背景にあり、また、屈折力の小さい樹脂材料を使うこと及び短冊状の形成が比較的に容易なことにあり、従来用いられていたガラスレンズより主走査方向に長尺化する傾向がある。
【０００３】
図６は従来用いられてきたビーム走査光学系の一例を示す図である。同図において、レーザユニット１で発生したレーザビーム９は、シリンドリカルレンズ２に入射し、回転多面鏡３上に結像する。この回転多面鏡３は、一定方向に等角速度で回転し、レーザビーム９は主走査方向（感光体６に示す矢印方向）に偏向し、結像レンズ４及び結像レンズ５により感光体６の走査線上で等速走査となるようｆθ特性を持たせるとともに、所定のビームスポット径となるように結像させる。ミラー７は走査線の一部を反射し、同期検知センサ８に導くもので、同期検知センサ８は走査ビーム９が所定位置に達したことを検知し、画像の書き出し位置の同期信号を生成する。
【０００４】
これらの光学素子のいくつかは通常、所望の位置精度を安定して保つため、光学ハウジングと呼ばれる光学素子の位置決め部、取付面を有する一体形成の保持部材に固定されるのが普通である。このような保持部材は、従来、高強度の合成樹脂、たとえば、ガラス繊維入りのＰＣ樹脂、ＰＰＥ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂や、アルミ・亜鉛ダイカストで作られることが多い。
【０００５】
結像レンズ４は、透明な合成樹脂製で、例えばＰＣ、ＰＭＭＡから構成され、これらの樹脂の屈折率がガラスに比べて小さいことから、同じ性能を持つガラスレンズより口径を大きくする（すなわち、長尺化する）ことにより対応している。一方、結像レンズ５は、副走査方向にも屈折率を有するアナモフィックな非球面を有する長尺レンズであり、加工上、ガラスで製作することが困難で、上記結像レンズ４と同様に透明な合成樹脂で、例えば、ＰＣ、ＰＭＭＡ等により構成している。
【０００６】
このように長尺な光学素子は、使用中の温度上昇による熱膨張や、合成樹脂の吸湿による部品の変形を受けるので、剛性アップが重要となる。そこで、図６の結像レンズ５は、補強構造としてレンズ前方（入射側）に伸びる箱型の補強リブ５ａを備えている。
【０００７】
図７は、反射型光学素子１０に、図６と同様の補強リブ１０ｂを形成した状態を示す図である。このように、反射型光学素子に透過型光学素子と同様の箱型の補強リブ１０ｂを形成すると、この補強リブ１０ｂのために、反射面１０ａに蒸着模を形成する時に、補強リブ１０ｂの根本にムラができ、有効に利用できる反射面が狭くなる。また、補強リブ１０ｂによりレーザ光線の周辺がけられ、入射角が制限され、反射面１０ａ中のある範囲しか有効に使用できない。図７の２点鎖線は、この有効領域１０ｃを図示したものである。有効領域１０ｃは、光学素子１０の両端では広いが中央では狭くなっている。すなわち、補強リブ１０ｂを反射面１０ａの前方に形成したので、有効領域１０ｃが補強リブ１０ｂに妨害されて光軸に近づくに連れて著しく狭められている。
【０００８】
そこで、このような光学素子１０では、図８に示すように、補強リブ１０ｄは反射面１０ａと反対側、すなわち光学素子１０の後方に形成しているが、この構成では、光学素子１０の中央部分の剛性が弱い。
【０００９】
断面形状から考えて上記の曲げに対してもっとも有効なのが、図７の形状であることはいうまでもないが、反射面１０ａの有効領域１０ｃが狭まるので、レーザービームの位置合わせが困難になる。もし、有効領域１０ｃの範囲を広く取れるよう部品高さＨ（図７）を大きくすると、装置の大型化、コストアップを招くばかりでなく、光学素子１０自身の成形の困難（型温のばらつきによるひけ、残留ひずみなど）の度合いをさらに増幅することになる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の事実から考えられたもので、長尺の合成樹脂製の凹の反射面を有する光学素子において、温湿度の変化による膨張・収縮や振動による座屈的変形と反射面の曲率変化に対して十分な剛性を持たせるとともに、良好な蒸着面を得るためのリブ構造を備えた光学素子を提案することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するためには、請求項１では、光ビーム走査装置に用いる合成樹脂製で主走査方向における凹の反射面を有する長尺の光学素子において、上記反射面の前方に光軸とほぼ平行に延びる補強リブを形成し、該補強リブと光学素子の長手方向軸線との距離を、光学素子の両端側より中心側で大きくなるようにしたことを特徴としている。
【００１２】
請求項２では、請求項１記載の光学素子において、上記補強リブを光学素子の長手方向に沿って階段状に形成したことを特徴とする。
【００１３】
請求項３では、請求項１又は２記載の光学素子において、上記凹の反射面の有効領域が光学素子の長手方向について少なくともほぼ同じ幅を確保できることを特徴とする。
【００１４】
請求項４では、請求項１乃至３のいずれか１に記載の光学素子において、上記補強リブを上記反射面の後方に光軸と平行に延長したことを特徴とする。
請求項５では、請求項１乃至４のいずれか１に記載の光学素子において、上記反射面を長手方向に一定の幅とし、反射面と補強リブとの間を反射面より後退した接続面で接続したことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を図面により説明する。
図１は、本発明の第１実施例で、凹の反射面を有する光学素子１１を示す。この光学素子１１は、反射面１１ａの裏面側（この裏面側を光学素子の「後方」ということにする）に補強リブ１１ｂを設けている。ただし、従来のものとは異なり、この補強リブ１１ｂは光学素子１１の特に中央部での剛性を上げるため、光軸方向の高さｈが反射面のいずれの位置からもほぼ同一となるように形成されている。このような構成であれば、反射面１１ａの形状精度に影響を及ぼさないで、剛性を上げることができ、熱膨張や振動による縦線よたり、バンディングなどの画質の劣化を防ぐことができる。
【００１６】
図２は、本発明の第２実施例を示す。図１の後方の補強リブ１１ｂだけでは、全体としてまだ弓なりで取付け部から受ける曲げの力に対して剛性が充分でない場合もある。そこで、この第２実施例の光学素子１２では、補強リブ１２ｂを反射面１２ａ側（こちらを「前方」ということにする）にも延長している。図２（ｂ）に２点鎖線で示す有効領域１２ｃがリブに妨害されず蒸着が正常に行われ、かつ、光線も入反射できる領域である。すなわち、補強リブ１２ｂの根元近傍は使用できない領域になるが、補強リブ１２ｂを光学素子１２の前後双方に形成したので、補強リブ１２ｂの前方側の高さｈ′を低くすることができ、有効領域１２ｃの面積を大きくとることが可能となる。
【００１７】
図３は本発明の第３実施例の図である。この実施例では、光学素子１３の反射面１３ａの前後に、補強リブ１３ｂを形成している。補強リブ１３ｂの後方側の光軸方向高さｈは反射面の全体に渡ってほぼ同一としている。これに対し、補強リブ１３ｂの前方縁１３ｄは光軸ｃと直角な直線で、高さｈ′は光学素子１３の中心に向かうほど大きくなっている。そして、さらに、この実施例では、補強リブ１３ｂは、光学素子１３の長手方向の軸線ａからの距離Ｌが、両端側のＬ１より中心部のＬ０の方が広くなる曲線状になっている。したがって、光学素子１３の剛性は向上し、さらに、２点鎖線で示す有効領域１３ｃの面積も大きくとることができる。
【００１８】
また結果として光学素子１３の中央部における断面の高さＨが高くなるので光学素子１３の曲げ剛性が中央部に向かうにしたがって大きくなる。したがって、従来例に比べ、ｘ方向、ｚ方向への振動、変形に対してより変位を小さく抑えることができ、画像上の縦線よれ、バンディングを低減できる。
【００１９】
図４は本発明の第４実施例を示す。図３の補強リブ１３ｂが曲面になっているのに対し、この光学素子１４の補強リブ１４ｂは、階段状に変化している。そのため、補強リブ１４ｂの高さ変化にもかかわらず補強リブ１４ｂの配置位置が段階的に変化するので、図示のように、反射面１４ａの有効領域１４ｃは不連続に変化する。実際には、レーザ光線は滑らかに走査されるので、最低限の幅ｄを有するほぼ矩形の有効範囲１４ｄが確保されるように補強リブ１４ｂの配置を決めればよい。本実施例の効果は、型を製作する際に、型を構成するブロックの合わせが平面になるため、加工が容易になることである。また、剛性向上による部品の大型化を部分的に止めることができ、成形の効率を抑えるとともに、部品を組み込むユニットの大型化を抑えることができる。
【００２０】
図５は本発明の第５実施例を示す。図３、図４の光学素子１３，１４が反射面１３ａ，１４ａの延長上に補強リブ１３ｂ，１４ｂを形成しているが、本実施例では反射面１５ａを光学素子の長手方向にほぼ一定の幅とし、補強リブ１５ｂと反射面１５ａとの間を反射面から後退した不連続な接続面１５ｄで接続している。本実施例の利点は、高精度が必要な反射面に対応する型部材を必要最小限にとどめかつ加工の容易な矩形断面状にすることにより、型製作コストを抑えられることである。
【００２１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、光ビーム走査装置に用いる合成樹脂製で凹の反射面を有する長尺の光学素子において、上記凹の反射面の後方に光軸と平行に延びる補強リブを光軸方向の高さが同一になるように形成したので、反射型光学素子の曲げ剛性を大きくすることができ、熱膨張や振動による縦線よたり、バンディングなどの画質の劣化を防ぐことができる。
【００２２】
上記補強リブを反射面の前方に延長し、反射面の前方における補強リブの光軸方向の高さがほぼ同一になるようにすれば、さらに曲げ剛性を大きくできる。また、補強リブが前後にあるので、反射面前方のリブの高さを低くすることができ、有効領域を大きく確保でくる。
【００２３】
また、光ビーム走査装置に用いる合成樹脂製で凹の反射面を有する長尺の光学素子において、上記反射面の前方に光軸とほぼ平行に延びる補強リブを形成し、該補強リブと光学素子の長手方向軸線との距離を、光学素子の両端側より中心側で大きくなるようにしたので、光学素子の曲げ剛性を大きくできるとともに、リブの高さを高くしても反射面の有効領域を大きく確保できる。
【００２４】
上記補強リブを光学素子の長手方向に沿って階段状に形成すれば、型の合わせ面を平面にすることができる。
上記補強リブを上記反射面の後方にも延長すれば、前方側の高さを低くすることができ、有効領域を大きくすることができる。
上記反射面を長手方向に一定の幅とし、反射面と補強リブとの間を反射面より後退した接続面で接続した構成とすれば、高精度が必要な反射面の範囲がほぼ矩形に限定されるので、対応する型部材を必要最小限にとどめかつ加工が容易になるため、型製作コストを抑える効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の長尺で反射型の光学素子の第１実施例の構成を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。
【図２】本発明の長尺で反射型の光学素子の第２実施例の構成を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ａ）のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】本発明の長尺で反射型の光学素子の第３実施例の構成を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】本発明の長尺で反射型の光学素子の第４実施例の構成を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ａ）のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】本発明の長尺で反射型の光学素子の第５実施例の構成を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ａ）のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】従来の走査光学系の構成を示す斜視図である。
【図７】長尺で反射型の光学素子に、透過型と同じ補強リブを形成した状態を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ａ）のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。
【図８】長尺で反射型の光学素子を用いた従来の走査光学系の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１１，１２，１３，１４，１５    光学素子
１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ    反射面
１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ    補強リブ
１２ｃ，１３ｃ，１４ｃ，１５ｃ            有効領域
１５ｄ  接続面
ｈ      補強リブの光軸方向の後方側高さ
ｈ′    補強リブの光軸方向の前方側高さ
ａ      光学素子の長手方向軸線
ｃ      光軸
【図１】
0003648350.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003648350.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003648350.tif 000006
【図６】
0003648350.tif 000007
【図７】
0003648350.tif 000008
【図８】
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