(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を反射する反射面部が厚さ方向の一側面に形成された楕円柱部を有する振動ミラー部と、主走査方向にて対向する一対の縦辺部を有し且つ上記楕円柱部の厚さ方向から見て該楕円柱部を囲むように配置された固定枠部と、上記振動ミラー部の短軸方向の両側に一つずつ設けられ、上記固定枠部の一対の縦辺部間に跨るように主走査方向に延びて圧電素子が取付けられる圧電素子取付板と、該各圧電素子取付板と上記振動ミラー部の上記楕円柱部の主走査方向の中央部とを連結する一対のトーションバー部とを備え、上記圧電素子の振動により上記振動ミラー部を上記一対のトーションバー部回りに揺動させて振動させる圧電駆動型の光偏向器であって、
上記振動ミラー部は、上記楕円柱部における反射光の主走査方向の両端部のそれぞれから該主走査方向の外側に突出する突出部をさらに有し、
上記突出部は、上記楕円柱部の上記主走査方向の両端部のそれぞれにおいて、該楕円柱部の揺動軸心方向の中央部に一つだけ設けられおり、
上記各突出部の厚さ方向の両側面は、上記楕円柱部の厚さ方向の両側面における主走査方向の両端部に連続的に繋がっており、
上記各突出部の上記揺動軸心方向の両側面と、上記各圧電素子取付板との間には気流を遮る部材が無い、光偏向器。
【請求項２】
請求項１記載の光偏向器において、
上記各突出部における上記楕円柱部の揺動軸心方向の寸法をＷとし、
上記楕円柱部の揺動方向の厚みをｔとしたとき、
Ｗ／２＜ｔの関係を満たす、光偏向器。
【請求項３】
請求項１又は２記載の光偏向器において、
上記固定枠部における上記振動ミラー部の上記各突出部の先端と対向する面は平坦面状に形成されている、光偏向器。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光偏向器を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光偏向器及び該光偏向器を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、振動ミラー部と振動ミラー部を支持するトーションバー部とを備えた共振型の光偏向器は知られている。この光偏向器では、振動ミラー部が振動する際に、その周囲に生じる空気流が振動ミラー部の端縁で剥離して振動ミラー部の挙動（振幅）を不安定にする虞がある。これに対して、例えば特許文献１に示す光偏向器では、振動ミラー部における反射面側とは反対側面に空気の流れを整えるための整流部材を貼り付けるようにしている。この整流部材は半円柱状をなしており、これにより、振動ミラー部の周囲に発生する空気流の剥離を抑制するようにしている。
（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１２３１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に示すように振動ミラー部に半円柱状の整流部材を貼り付ける構成では、整流部材の寸法や質量のバラツキに起因して共振周波数が目標周波数に対してずれてしまうという問題がある。これに対して、半円柱状の整流部材を振動ミラー部に対して一体形成することで整流部材の質量のバラツキを抑制することが考えられる。しかしこの場合、振動ミラー部の成形コストが増加するという問題がある。また、振動ミラー部に対する整流部材の質量割合が高くなるので、整流部材を設けない場合に比べてトーションバー部に加わる負荷が増加し、トーションバー部が破損し易くなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、振動ミラー部の周囲に発生する空気流の剥離を安価で簡単な構成により抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る光偏向器は、光を反射する反射面部が厚さ方向の一側面に形成された楕円柱部を有する振動ミラー部と、主走査方向にて対向する一対の縦辺部を有し且つ上記楕円柱部の厚さ方向から見て該楕円柱部を囲むように配置された固定枠部と、上記振動ミラー部の短軸方向の両側に一つずつ設けられ、上記固定枠部の一対の縦辺部間に跨るように主走査方向に延びて圧電素子が取付けられる圧電素子取付板と、該各圧電素子取付板と上記振動ミラー部の上記楕円柱部の主走査方向の中央部とを連結する一対のトーションバー部とを備え、上記圧電素子の振動により上記振動ミラー部を上記一対のトーションバー部回りに揺動させて振動させる。
【０００７】
そして、上記振動ミラー部は、上記振動ミラー部は、上記楕円柱部における反射光の主走査方向の両端部のそれぞれから該主走査方向の外側に突出する突出部をさらに有し、上記突出部は、上記楕円柱部の上記主走査方向の両端部のそれぞれにおいて、該楕円柱部の揺動軸心方向の中央部に一つだけ設けられおり、上記各突出部の厚さ方向の両側面は、上記楕円柱部の厚さ方向の両側面における主走査方向の両端部に連続的に繋がっており、上記各突出部の上記揺動軸心方向の両側面と、上記各圧電素子取付板との間には気流を遮る部材が無い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、振動ミラー部の周囲に発生する空気流の剥離を安価で簡単な構成により抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態における光偏向器を備えた画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】図２は、実施形態における光偏向器を含む光走査装置を示す反射面部側から見た平面図である。
【図３】図３は、図２のIII−III線断面図である。
【図４】図４は、振動ミラー部を拡大して示す平面図である。
【図５】図５は、振動ミラー部の周辺の空気流を模式的に示す模式図である。
【図６】図６は、振動ミラー部の主走査方向の両端部に突出部を形成した場合と突出部を形成しない場合とのそれぞれについて振動ミラー部の周辺に発生する渦気流の流速を計算した結果を示すグラフである。
【図７】図７は、振動ミラー部の主走査方向の両端部に突出部を形成した場合と、該両端部に突出部を形成しない場合と、振動ミラー部の反射面部側とは反対側の面に半円筒状の整流部材を貼り付けた場合とのそれぞれについて、揺動軸（トーションバー部）回りのイナーシャを計算した結果を示すグラフである。
【図８】図８は、振動ミラー部の反射面部側とは反対側の面に半円筒状の整流部材を貼り付けた比較例を示す、主走査方向から見た概略図である。
【図９】図９は、実施形態１の変形例における光偏向器に設けられた振動ミラー部を示す揺動軸方向から見た側面図である。
【図１０】図１０は、実施形態２を示す図４相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１１】
《実施形態１》
図１は、本実施形態における画像形成装置としてのレーザープリンター１の概略構成を示す断面図である。
【００１２】
レーザープリンター１は、図１に示すように、箱状のプリンター本体２と、手差し給紙部６と、カセット給紙部７と、画像形成部８と、定着部９と、排紙部１０とを備えている。そうして、レーザープリンター１は、プリンター本体２内の搬送路Ｌに沿って用紙を搬送しながら、不図示の端末等から送信される画像データに基づいて用紙に画像を形成するように構成されている。
【００１３】
手差し給紙部６は、プリンター本体２の１つの側部に開閉可能に設けられた手差しトレイ４と、プリンター本体２の内部に回転可能に設けられた手差し用の給紙ローラー５とを有している。
【００１４】
カセット給紙部７は、プリンター本体２の底部に設けられている。カセット給紙部７は、互いに重ねられた複数の用紙を収容する給紙カセット１１と、給紙カセット１１内の用紙を１枚ずつ取り出すピックローラー１２と、取り出された用紙を１枚ずつ分離して搬送路Ｌへと送り出すフィードローラー１３及びリタードローラー１４とを備えている。
【００１５】
画像形成部８は、プリンター本体２内におけるカセット給紙部７の上方に設けられている。画像形成部８は、プリンター本体２内に回転可能に設けられた像担持体である感光ドラム１６と、感光ドラム１６の周囲に配置された帯電器１７と、現像部１８と、転写ローラー１９及びクリーニング部２０と、感光ドラム１６の上方に配置された光走査装置３０と、トナーホッパー２１とを備えている。そうして、画像形成部８は、手差し給紙部６又はカセット給紙部７から供給された用紙に画像を形成するようになっている。
【００１６】
尚、搬送路Ｌには、送り出された用紙を、一時的に待機させた後に所定のタイミングで画像形成部８に供給する一対のレジストローラー１５が設けられている。
【００１７】
定着部９は、画像形成部８の側方に配置されている。定着部９は、互いに圧接されて回転する定着ローラー２２及び加圧ローラー２３を備えている。そうして、定着部９は、画像形成部８で用紙に転写されたトナー像を当該用紙に定着させるように構成されている。
【００１８】
排紙部１０は、定着部９の上方に設けられている。排紙部１０は、排紙トレイ３と、排紙トレイ３へ用紙を搬送するための排紙ローラー対２４と、排紙ローラー対２４へ用紙を案内する複数の搬送ガイドリブ部２５とを備えている。排紙トレイ３は、プリンター本体２の上部に凹状に形成されている。
【００１９】
レーザープリンター１が画像データを受信すると、画像形成部８において、感光ドラム１６が回転駆動されると共に、帯電器１７が感光ドラム１６の表面を帯電させる。
【００２０】
そして、画像データに基づいて、光走査装置３０から感光ドラム１６へとレーザー光が出射される。感光ドラム１６の表面には、レーザー光が照射されることによって静電潜像が形成される。感光ドラム１６上に形成された静電潜像は、現像部１８により現像されることでトナー像として可視化される。
【００２１】
その後、用紙は、転写ローラー１９と感光ドラム１６との間を通過する。その際、転写ローラー１９に印加された転写バイアスにより、感光ドラム１６の表面のトナー像が用紙に移動して転写される。トナー像が転写された用紙は、定着部９において定着ローラー２２と加圧ローラー２３とにより加熱及び加圧される。その結果、トナー像が用紙に定着する。
【００２２】
図２及び図３に示すように、光走査装置３０は、光を出射する光源３１（図３にのみ示す）と、偏向器４０と、偏向器４０を収容する筐体５０と、を有している。
【００２３】
筐体５０は、全体視で略直方体状に形成されている。筐体５０は、高さ方向の一側（図２の紙面手前側）が開放する有底の筐体本体部５１と、筐体本体部５１の該開放側を閉塞する透光性の蓋部５２とを有している。筐体本体部５１は例えば樹脂材で構成され、蓋部５２は例えばガラスにより構成されている。蓋部５２は、光源３１から後述する振動ミラー部４１に入射する光及び振動ミラー部４１にて反射された光の双方を透過可能に構成されている。
【００２４】
上記偏向器４０は、いわゆるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）デバイスであり、シリコン板をエッチング加工することにより形成されている。
【００２５】
具体的には、偏向器４０は、図２に示すように、振動ミラー部４１と、第１及び第２トーションバー部４２，４３と、第１及び第２横板部４４，４５と、略矩形板状の固定枠部４６とを有している。
【００２６】
振動ミラー部４１は、光源３１からの光を反射して主走査方向に走査させる。具体的には、振動ミラー部４１は、楕円柱部４１ａと一対の突出部４１ｂとを有している。楕円柱部４１ａは、平面視で主走査方向に長い楕円形状に形成されている（図４参照）。各突出部４１ｂは、振動ミラー部４１の主走査方向の両端部からそれぞれ主走査方向の外側に突出している。各突出部４１ｂは、平面視で主走査方向に長い矩形状をなしている。振動ミラー部４１は、矩形枠状の固定枠部４６の内側に配置されている。固定枠部４６の縦辺部４６ａの内方側面は、図３に示すように、各突出部４１ｂの先端面に対向する対向面４６ｂを構成している。この対向面４６ｂは、副走査方向に延びる平坦面状に形成されている。
【００２７】
振動ミラー部４１の厚さ方向の一側面には、光源３１から出射された光を反射するための反射面部Ｍが形成されている。この反射面部Ｍは、光の反射率を高めるために例えばアルミやクロムからなる光反射膜により構成されている。振動ミラー部４１は、上記両トーションバー部４２，４３回りに揺動して振動することにより、第１の光源３１から反射面部Ｍに入射する光の反射方向を変化させて光を主走査方向に往復走査させる。反射面部Ｍにて反射された走査光は感光ドラム１６の表面に照射される。
【００２８】
上記第１及び第２トーションバー部４２，４３は、副走査方向に長い矩形板状をなしている。両トーションバー部４２，４３は、平面視で振動ミラー部４１の揺動軸心Ａの延長線上（短軸の延長線上）に配置されている。第１トーションバー部４２は、一側部が振動ミラー部４１の主走査方向の中央部に連結され、他側部が第１横板部４４の長手方向の中央部に連結されている。第２トーションバー部４３は、一端部が振動ミラー部４１の主走査方向の中央部に連結され、他端部が第２横板部４５の長手方向の中央部に連結されている。そうして、両トーションバー部４２，４３は振動ミラー部４１を揺動軸心Ａ回りに揺動（振動）可能に支持している。
【００２９】
第１及び第２横板部４４，４５は、振動ミラー部４１の副走査方向の両側に配置されている。第１及び第２横板部４４，４５は、固定枠部４６の一対の縦辺部４６ａ間に跨って配置されている。上記固定枠部４６は、筐体本体部５１内に形成された一対の台座部５３により支持されている。各台座部５３は、固定枠部４６を支持する支持面５３ａと支持面５３ａに対して垂直な側面５３ｂとを有している。台座部５３の側面５３ｂは、副走査方向に延びる平坦面であって、固定枠部４６の縦辺部４６ａの内方側面（対向面４６ｂ）に対して面一に形成されている（図３参照）。
【００３０】
上記第１横板部４４及び第２横板部４５にはそれぞれ、駆動部としての圧電素子４７（図２）が２つずつ取り付けられている。各圧電素子４７は、不図示の駆動回路に電気的に接続されている。そして、この駆動回路より各圧電素子４７に印加する印加電圧を所定の周波数で変動させることにより圧電素子４７が伸縮して振動するようになっている。圧電素子４７の振動周波数は、振動ミラー部４１の共振周波数に一致するように設定されている。圧電素子４７が上記共振周波数で振動すると、振動ミラー部４１が共振して両トーションバー部４２，４３回りに揺動する。
【００３１】
ここで、振動ミラー部４１が両トーションバー部４２，４３回りに振動すると、図５に示すように振動ミラー部４１の周辺には第一空気流Ｄ１と第二空気流Ｄ２とが生じる。第一空気流Ｄ１は、振動ミラー部４１上の揺動に伴う遠心力により生じる流れであって、振動ミラー部４１の主走査方向の内側から外側に向かって流れる。第二空気流は、振動ミラー部４１の副走査方向の両側面の境界層が剥離することにより生じる流れであって、副走査方向の内側から外側に向かって流れる。従来の偏向器４０では、この第一空気流Ｄ１と第二空気流Ｄ２との流速差が大きいために振動ミラー部４１の主走査方向の両端部において多数の渦気流が発生し、この渦気流によって振動ミラー部４１の空気抵抗が増加してその挙動（振幅）が不安定化するという問題がある。
【００３２】
これに対して本実施形態では、振動ミラー部４１の主走査方向の両端部にそれぞれ主走査方向の外側に延びる突出部４１ｂを設けるようにしたことで、突出部４１ｂの表面より第一空気流Ｄ１に対して摩擦力を付与して該第一空気流Ｄ１の流速を十分に低減することができる。これにより第一空気流Ｄ１と第二空気流Ｄ２との流速差を出来る限り小さくして、振動ミラー部４１の主走査方向の両端部にて発生する渦気流を低減することができる。よって、これらの渦気流に起因して振動ミラー部４１の空気抵抗が増加するのを防止して、延いては、振動ミラー部４１の挙動を安定化させることができる。
【００３３】
ここで、突出部４１ｂの幅Ｗが大きいと突出部４１ｂが空気を押す力も大きくなるので第一空気流Ｄ１の流速が加速される。このため、第一空気流Ｄ１と第二空気流Ｄ２との流速差が増大して渦気流が生じやすくなる。したがって、第一空気流Ｄ１の流速を抑える観点では突出部４１ｂの幅Ｗは小さいほど好ましい。ここで、第一空気流Ｄ１のうち副走査方向の一方側の空気流と他方側の空気流とはそれぞれＷ／２（Ｗは突出部４１ｂの幅）に比例する。一方、第二空気流Ｄ２の流速は突出部４１ｂの厚みｔに比例する。したがって、第一空気流Ｄ１と第二空気流Ｄ２との流速差を低減して渦気流の発生を抑制するためには、Ｗ／２＜ｔの関係を満たしていることが好ましい。
【００３４】
図６は、振動ミラー部４１が突出部４１ｂを有する場合と有さない場合とについて、渦気流発生領域（振動ミラー部４１の主走査方向の両端部付近）における最大流速を計算した結果を示すグラフである。この計算はＣＦＤ（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ  Ｆｌｕｉｄ  Ｄｙｎａｍｉｃｓ）解析により行った。計算モデルに使用した振動ミラー部４１の楕円柱部４１ａの長径は４ｍｍである。突出部４１ｂの副走査方向の長さは０．１ｍｍであり、突出部４１ｂの主走査方向の長さは０．２５ｍｍである。振動ミラー部４１の揺動周波数は２０００Ｈｚとした。
【００３５】
この計算結果によれば、突出部４１ｂを設けることにより上記渦気流領域における最大流速が２０％ほど低減されていることがわかる。これは、突出部４１ｂを設けることにより上記第一空気流Ｄ１の流速が低減されたためと考えられる。渦空気流の最大流速が減少しているということは、すなわち渦空気流の生成量が減少して振動ミラー部４１に作用する空気抵抗が減少していると言える。
【００３６】
図７は、振動ミラー部４１が突出部４１ｂを有さない場合と、振動ミラー部４１が突出部４１ｂを有する場合と、振動ミラー部４１に突出部４１ｂを設ける替わりに半円筒状部４１ｄを貼合わせた場合（例えば特開２０１１−１２３１７６号公報と同様の構成。図８参照）とについて、揺動軸心Ａ回りの慣性モーメントを計算した結果を示すグラフである。このグラフによれば、振動ミラー部４１に突出部４１ｂを設ける構成では、振動ミラー部４１に突出部４１ｂを設けない場合と比べて慣性モーメントが殆ど増加していないことがわかる。また、振動ミラー部４１に突出部４１ｂを設ける構成では、振動ミラー部４１に半円筒状部４１ｄを貼合わせる場合に比べて慣性モーメントが格段に低減されていることがわかる。したがって、上記実施形態では、慣性モーメントの増加を抑制して振動ミラー部４１の挙動をより一層安定化させることができる。また、慣性モーメントの増加を抑制することにより、振動ミラー部４１の駆動電力を低減して省エネ性を向上させることができる。
【００３７】
また、上記実施形態では、振動ミラー部４１の反射面部Ｍ側とは反対側に整流機構（図８の例では半円筒状部４１ｄ）を貼合わせる必要がない。したがって、例えば図９に示すように振動ミラー部４１の厚さ方向の両側面を反射面部Ｍとして利用することができる。したがって、１つの振動ミラー部４１を使用して２つの走査光を生成することができる。延いては、レーザープリンター１に搭載される偏向器４０の数を極力減らして、プリンター１全体をコンパクト化することができる。
【００３８】
また、上記実施形態では、固定枠部４６における振動ミラー部４１の突出部４１ｂの先端と対向する対向面４６ｂは平坦面状に形成されている。これによれば、振動ミラー部４１の揺動時に突出部４１ｂの先端から流出する空気流と上記対向面４６ｂとの間の空気流が複雑化するのを防止し、延いては渦気流の発生を抑制することができる。
【００３９】
《実施形態２》
図１０は実施形態２を示している。この実施形態は、各突出部４１ｂがそれぞれ一対の突起部４１ｃにより構成されている点で上記実施形態１とは異なっている。
【００４０】
一対の突起部４１ｃは主走査方向に長い矩形板状に形成されている。一対の突起部４１ｃは、副走査方向に間隔を空けて形成されている。上記突出部４１ｂの形状は、主走査方向に延びる矩形板部の副走査方向の中央部を切欠いた形状であるとも言える。
【００４１】
この構成によれば、実施形態１における突出部４１ｂのうち第一空気流Ｄ１の流速が最も速くなる部分（副走査方向の両端部）のみを残してその他の部分を切欠くようにしたことで、揺動軸心Ａ回りの慣性モーメントの増加を極力抑制しつつ渦気流の発生を確実に抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上説明したように、本発明は、光偏向器及び該光偏向器を備えた画像形成装置について有用である。
【符号の説明】
【００４３】
Ｍ     反射ミラー部
Ａ     揺動軸心
１     レーザープリンター（画像形成装置）
４０   光偏向器
４１   振動ミラー部
４１ｂ 突出部
４１ｃ 突起部
４２   第１トーションバー部（トーションバー部）
４３   第２トーションバー部（トーションバー部）
４６   固定枠部
４６ｂ 対向面
４７   圧電素子
【図１】
0006414516.tif 000002
【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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