(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射面で走査光を反射して前記走査光の進行方向を変更させる折り返しミラーと、
前記折り返しミラーの反射面のうち、前記折り返しミラーの長手方向の端部を夫々支持する２つの端部支持部と、
前記折り返しミラーの反射面のうち、前記折り返しミラーの長手方向において前記２つの端部支持部の間を支持する２つの中間支持部と、
前記折り返しミラーの反射面の裏面を前記反射面に向かって押圧する２つの押圧部と、
前記２つの端部支持部、前記２つの中間支持部が底面に設けられた光学箱と、
を有し、前記反射面が前記底面に形成された射出窓に向いた状態で前記折り返しミラーを前記光学箱に固定してある走査光学装置であって、
前記折り返しミラーの短手方向一端部であって、前記底面側の一端部を前記２つの中間支持部が支持し、他端部を前記２つの端部支持部が支持しており、
前記２つの端部支持部間の距離をｐ、前記２つの中間支持部間の距離をｑとして、（ｐ＋ｑ）／２で表される見かけ上の支点間距離が、前記反射面の前記走査光を反射する領域の前記長手方向における長さよりも短くなっており、
前記２つの端部支持部の夫々と前記２つの中間支持部のうち最も近い前記中間支持部とを結ぶ２つの仮想線分上を、夫々前記押圧部が押圧することを特徴とする走査光学装置。
【請求項２】
反射面で走査光を反射して前記走査光の進行方向を変更させる折り返しミラーと、
前記折り返しミラーの反射面のうち、前記折り返しミラーの長手方向の端部を夫々支持する２つの端部支持部と、
前記折り返しミラーの反射面のうち、前記折り返しミラーの長手方向において前記２つの端部支持部の間を支持する１つの中間支持部と、
前記折り返しミラーの反射面の裏面を前記反射面に向かって押圧する２つの押圧部と、
前記２つの端部支持部、前記中間支持部が底面に設けられた光学箱と、
を有し、前記反射面が前記底面に形成された射出窓に向いた状態で前記折り返しミラーを前記光学箱に固定してある走査光学装置であって、
前記折り返しミラーの短手方向一端部であって、前記底面側の一端部を前記中間支持部が支持し、他端部を前記２つの端部支持部が支持しており、
前記２つの端部支持部間の距離をｐとして、ｐ／２で表される見かけ上の支点間距離が、前記反射面の前記走査光を反射する領域の前記長手方向における長さよりも短くなっており、
前記２つの端部支持部の夫々と前記中間支持部とを結ぶ２つの仮想線分上を、夫々前記押圧部が押圧することを特徴とする走査光学装置。
【請求項３】
前記押圧部は前記仮想線分の中点を押圧することを特徴とする請求項１又は２に記載の走査光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザプリンタや複写機等の画像形成装置に適用される走査光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザビームプリンタや複写機等の画像形成装置には、感光体（像担持体）上に潜像を形成するために走査光学装置が備えられている。
【０００３】
この走査光学装置においては、この装置内に設けられた光偏向器の回転中にその回転体のアンバランスによる振動が光学箱を経て、折り返しミラーに伝播し、このために折り返しミラーが振動して走査光学装置の結像位置が変動し、ピッチムラなどの画像劣化を生じる。
【０００４】
また、画像形成装置の本体フレームを介して、走査光学装置の外部の駆動系から伝播する振動のために折り返しミラーが振動する場合もある。さらに折り返しミラーの固有振動数が光偏向器の基本周波数に近いと、共振によって折り返しミラー自体が振動する。
【０００５】
なお、従来からある一般的な折り返しミラーの支持構造は、折り返しミラー反射面の両端部を支持するものである。
【０００６】
このような折り返しミラーの振動を低減する手段として、例えば特開平１１−３２６８０８号公報に開示された技術では、折り返しミラーの受け部を、折り返しミラー長手方向の両端部以外に、中間部に設けてある。
【０００７】
つまり、両端部では反射面側を、中間部では反射面と垂直な側面を各々押圧部材にて押圧している。これにより、折り返しミラーの反射面方向の振動の振幅を抑えている。
【０００８】
また、特開平１０−２２１６２７号公報に開示された技術では、折り返しミラーを複数の支持部材を用いて３箇所以上で支持又は固定している。
【０００９】
また、特開平１１−１４９０３３号公報に開示された技術では、折り返しミラーの両端部を支持する受け部がライン状になっており、折り返しミラーの長手方向と直交する幅方向に対して角度をもっている。したがって、折り返しミラーの固有振動数が高くなるので、共振を回避することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じていた。
【００１１】
まず、特開平１１−３２６８０８号公報に開示された技術においては、折り返しミラー中間部では、反射面と垂直な側面を押圧するので、反射面方向の固有振動数を高くすることは原理的に困難であった。しかも、折り返しミラーの複数の受け部各々に押圧部材を用いて固定しなければならないので、部品点数が多くなりコストアップを余儀なくされた。
【００１２】
また、特開平１０−２２１６２７号公報に開示された技術においては、複数の押圧部材を用いているので高価である。さらに折り返しミラーの両端部は筐体を支持部としているのに対し、折り返しミラー中間部では、折り返しミラーに係る力を筐体で受けておらず、押圧部材自身から突出した支持部を利用して折り返しミラーを支持しているので、折り返しミラー中間部での変形が生じやすい構成である。
【００１３】
また、特開平１１−１４９０３３号公報に開示された技術においては、折り返しミラーの受け部がライン状なので、受け部が折り返しミラー両端部の光束反射領域の外側に限定されるという欠点があった。つまりこの構造を用いれば、固有振動数を高くすることはできるが、反射面の光束反射領域を受け部に押圧すると受け部が光束を遮るので、固有振動数をより高くするには、光束反射領域の外側の長手方向領域を大きくしなければならない。したがって折り返しミラーが長くなるのでコストアップにつながる。また、光学箱も大型化してしまっていた。
【００１４】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、簡易な構成で、折り返しミラーの振動およびひずみの低減を図り、安定した走査を可能とし、品質性の向上を図った走査光学装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の走査光学装置にあっては、
反射面で走査光を反射して前記走査光の進行方向を変更させる折り返しミラーと、
前記折り返しミラーの反射面のうち、前記折り返しミラーの長手方向の端部を夫々支持する２つの端部支持部と、
前記折り返しミラーの反射面のうち、前記折り返しミラーの長手方向において前記２つの端部支持部の間を支持する２つの中間支持部と、
前記折り返しミラーの反射面の裏面を前記反射面に向かって押圧する２つの押圧部と、
前記２つの端部支持部、前記２つの中間支持部が底面に設けられた光学箱と、
を有し、前記反射面が前記底面に形成された射出窓に向いた状態で前記折り返しミラーを前記光学箱に固定してある走査光学装置であって、
前記折り返しミラーの短手方向一端部であって、前記底面側の一端部を前記２つの中間支持部が支持し、他端部を前記２つの端部支持部が支持しており、
前記２つの端部支持部間の距離をｐ、前記２つの中間支持部間の距離をｑとして、（ｐ＋ｑ）／２で表される見かけ上の支点間距離が、前記反射面の前記走査光を反射する領域の前記長手方向における長さよりも短くなっており、
前記２つの端部支持部の夫々と前記２つの中間支持部のうち最も近い前記中間支持部とを結ぶ２つの仮想線分上を、夫々前記押圧部が押圧することを特徴とする。
【００１６】
従って、押圧部と支持部との位置関係により、折り返しミラーの見かけ上の固有振動数を容易に高くすることができ、かつ、押圧によるひずみを抑えることができる。また、各支持部に対して各々押圧部材を設ける必要はないので部品点数を増やす必要もない。
【００２１】
前記両端支持部材の支持部は、走査光の反射領域外部であって、かつ、前記折り返しミラーの短手方向の一方に設けられると共に、
前記中間支持部材の支持部は、走査光の反射領域外部であって、かつ、前記折り返しミラーの短手方向の他方に設けられるとよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２４】
（第１の実施の形態）
図１〜図５および図７〜図９を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る走査光学装置について説明する。
【００２５】
まず、図２を参照して、走査光学装置全体の構成等について説明する。図２は走査光学装置の要部を示す概略斜視図であり、走査対象となる感光体についても図示している。
【００２６】
レーザ光源ユニット１から出射したレーザ光束は、光学絞り３によって所定のビーム径に制限され、シリンドリカルレンズ２によって副走査方向のみ集光され、回転多面鏡４のレーザビーム反射面５に主走査方向に長い線状に集光される。
【００２７】
回転多面鏡４は、光偏向器６によって回転駆動され、入射したレーザ光束を偏向する。回転多面鏡４によって偏向されたレーザ光束（走査光）は、ｆθレンズ７を通過後、折り返しミラー８によって反射されて進行方向が変更され、射出窓１９を通過して、感光体９上に集光、走査され、静電潜像を形成する。
【００２８】
また、ｆθレンズ７を通ったレーザ光束の一部は、反射ミラー１０に入射し、同期検知センサ１１に導光されて、主走査方向の書き出し位置の同期検知を行う。
【００２９】
次に、折り返しミラー８の取り付け構造等について詳しく説明する。
【００３０】
図１は折り返しミラーを取り付けた状態を示す斜視図の一部である。図のように、光学箱１２に折り返しミラー８は取り付けられる。
【００３１】
折り返しミラー８の長手方向両端を支持する受け部１３は、反射面１４側を受ける受け面１３ａと、側面１５側を受ける１３ｂによりＬ字状に形成されている。
【００３２】
そして、受け面１３ａには、折り返しミラー支持部（端部支持部に相当）Ｐが設けられている。また、受け面１３ｂからも折り返しミラー支持部Ｒが突出している。
【００３３】
また、折り返しミラー長手方向中間部には、支持部（中間支持部に相当）Ｑが光学箱１２と一体的に設けられており、Ｚ方向に突出している。
【００３４】
折り返しミラー８は、光学箱Ｚ軸上方より組みつけられ、ビーム反射面１４側が支持部Ｐ，Ｑに当接し、ビーム反射面と直交する側面１５側が支持部Ｒにそれぞれ当接する。
【００３５】
折り返しミラー８は載置された後、押圧部材としての板ばね１６により付勢され、支持部Ｐ，Ｑに向かって押圧される。
【００３６】
図３，図４は折り返しミラー８の取り付け状態をさらに詳しく示している図であり、図３はビーム反射面１４の背面を真上から見た図であり、図４は折り返しミラー中央部にて走査光学装置をＹ軸方向に切断した断面図である。
【００３７】
支持部Ｑは折り返しミラー８のＹ軸方向前方下部に位置する光学箱底面１８より突出しているので、図３に示すように、折り返しミラー８のビーム反射面１４における有効反射領域１７の外側領域において当接することが可能である。したがって、支持部ＱがビームＬを遮ることはない。支持部ＰについてもビームＬを遮らないように設けることは容易である。
【００３８】
一般的な従来技術のように、折り返しミラーの両端部を支持点として光学箱に固定した場合、式（１）に記された固有振動数ｆ’を共振周波数として、折り返しミラーは当接面と直交する方向に振動する。式（１）は実験結果と一致している。式（１）に記した各パラメータの位置関係を図５に示してある。図５はビーム反射面の背面を真上から見た図である。
【００３９】
【数１】
0004467822.tif 000002
式（１）から分かるように、固有振動数ｆ’を高くするためにはいくつかの手段がある。
【００４０】
例えば、折り返しミラーの厚みｈを大きくすればよい。しかし、折り返しミラーが高価・大型化となる。また例えば、両端部の支持点距離ｐ’を短くすればよい。しかし、折り返しミラー長手方向の有効反射領域は十分な長さが必要であり、用紙幅や光学系部品の配置によって決定される。したがって支持点距離を短くするのは困難である。
【００４１】
しかしながら、本実施の形態の構成を用いれば、図３に示すように、支持部ＱはＸ軸方向任意の位置に設けることが可能であるので、支持点距離を見かけ上、小さくすることができ、式（２）に記されるように、容易に固有振動数を高くすることができる。
【００４２】
見かけ上の支持点距離は式（２）中の（ｐ＋ｑ）／２で表される。式（２）は実験結果と一致している。
【００４３】
【数２】
0004467822.tif 000003
式（２）によると、ｑ＝０のとき、すなわち支持部Ｑが２つの支持部Ｐを結んだ直線の垂直二等分線上に位置するときに固有振動数ｆは最大となり、従来の固有振動数ｆ’の４倍の値となる。
【００４４】
次に、折り返しミラー８の固定方法について説明する。図５に示されるような従来の一般的な両端支持方法の場合には、支持部Ｐ’とＱ’を結んだ直線上で板ばね１６’を用いて押圧している。この場合、ビーム反射面の平面度の劣化がほとんど発生しないので、走査線の曲りが生じにくい。
【００４５】
本実施の形態の場合も同様に、折り返しミラーは２つの板ばね１６によって押圧固定される。
【００４６】
ここで、図３に示すように、板ばね１６による押圧部となる押圧点Ｗは、支持部ＰとＱを結んだ仮想直線Ｍ上に位置するよう設置されている。
【００４７】
図７は、図３中矢印のように押圧点ＷをＸ軸方向に移動させた場合における、折り返しミラー８の反射面と垂直方向のひずみ量をシミュレーション解析した結果である。
【００４８】
ここで、板ばね１６の押圧荷重は６００ｇｆとした。本シミュレーションでは、説明しやすいように、図３に示すように支持部ＰとＱの位置関係をｑ＝ｐ／３とした。
【００４９】
図７の横軸は押圧点Ｗ間の距離ｗ、縦軸はそのときのビーム反射面１４の平面度であり、ともにリニアスケールで示してある。
【００５０】
図７から分かるように、ｗ＝１３３ｍｍのとき、すなわちｗ＝２ｐ／３のときに平面度が最小となる。つまり、これは押圧点Ｗが、図３における直線Ｍ上にあるときに平面度が最小となることを意味する。
【００５１】
したがって、本構成の固定方法を用いれば、平面度の劣化に伴う走査線曲りを、従来の一般的な支持方法と同等レベルに抑えることができる。当然のことながら、板ばねは２個で済むので、支持部ＰおよびＱ各々に対して押圧部材を複数個設けることによる部品点数の増加およびコストアップも生じない。
【００５２】
このように、本実施の形態によれば、支持部Ｑを光学箱と一体に設けることによって、折り返しミラーの見かけ上の固有振動数を容易に高くすることができる。しかも、その固有振動数が従来の両端支持方法に比べて最大で４倍となるので、共振を伴う周波数領域を容易に回避することができる。
【００５３】
加えて支持部Ｑは光学箱１２に一体に形成されているので、コストアップは生じない。また、折り返しミラービーム反射面を支持する支持部ＰとＱを結んだ直線Ｍ上に押圧部材の押圧点を設けているので、ビーム反射面のひずみを極めて小さく抑えることができる。
【００５４】
従って、本実施の形態に係る走査光学装置を画像形成装置に適用すれば、ピッチムラや走査線の曲りが極めて小さい良好な画像を提供することができる。
【００５５】
次に、これまで説明した構成の変形例について説明する。
【００５６】
図８に示すように、両端側の支持部Ｐを２箇所ずつ設けることによって、２箇所の支持部Ｐと支持部Ｑによって囲まれた領域Ｓ内に、押圧点Ｗを設けるようにしても同様の効果が得られる。
【００５７】
また、図９に示すように、２つの支持部Ｑが折り返しミラー長手方向中心を対称軸として非対称に配置されていても、各押圧点Ｗが各々直線Ｍ上にあれば、同様の効果が得られる。
【００５８】
当然のことながら、折り返しミラー支持部Ｐ，Ｑの先端形状は球状に限らず、いかなる形状であっても折り返しミラーの見かけ上の固有振動数を高くすることができる。
【００５９】
また、支持部Ｐ、Ｒの形状がライン形状であっても同様の効果を得ることができる。
【００６０】
折り返しミラーの固定手段は図示例に限定されず、押圧部材はいかなる形状であってもよい。
【００６１】
（参考例）本発明の参考例に係る走査光学装置について説明する。本参考例においては、走査光学装置の基本的な構成は上記第１の実施の形態と同一であり、各種の数値についてのみ特定したものであるので、この点について説明する。
【００６２】
まず、走査光学装置が適用された画像形成装置の基本的構成を説明する。
【００６３】
走査光学装置が適用された画像形成装置には、像担持体となる感光体が備えられており、この感光体は、まず、一次帯電器により、その表面が一様に帯電された後に、走査光学装置によって走査光が照射されて潜像が形成される。
【００６４】
その後、現像装置によって現像剤により潜像が現像化され、転写装置によって搬送するシート上に現像が転写され、さらに、定着装置によってシート上の現像が定着される構成となっている。
【００６５】
ここで、シート上に形成された画像の画像ピッチムラのピッチｇは、式（３）で示されるように、折り返しミラー８の固有振動数ｆおよびシートの送り速度（紙送り速度）ｖで決定される。式（３）は実験結果と一致する。
【００６６】
【数３】
0004467822.tif 000004
更に、式（３）に前述の式（２）を代入すると式（４）となる。
【００６７】
【数４】
0004467822.tif 000005
ここで、折り返しミラー８の断面形状を長方形に限定せず、その断面積をＡ，断面２次モーメントをＩとすると、式（４）は式（５）のようになる。
【００６８】
【数５】
0004467822.tif 000006
図６は、支持部Ｐ間距離ｐ＝２００ｍｍ，折り返しミラー厚みｈ＝５ｍｍ，シートの送り速度ｖ＝２４０ｍｍ／ｓｅｃの条件下でｑをパラメータとした場合の固有振動数ｆおよびピッチムラのピッチｇの具体的数値を表した図である。
【００６９】
人間の視覚特性によると、ピッチムラのピッチが０．５ｍｍ以上になると人間は反応しやすくなる。図５のような従来の一般的な両端支持方法（ｑ＝２００ｍｍ）のときはピッチｇ＝０．７７ｍｍであるので、人間の目に付きやすい。
【００７０】
そこで、ｑ≦８０となるように、支持部Ｑを設ければ、ピッチは０．５ｍｍ以下となるので、そのピッチムラが人間の目に分かりにくい良好な画像が得られる。
【００７１】
また、回避すべき周波数領域がその他にも存在する場合、図６によれば固有振動数ｆを３０６Ｈｚから１２２５Ｈｚまでの広範囲に渡って、任意の周波数に合せ込むことが可能なので、共振を回避するのが非常に容易である。しかも、支持部Ｑは光学箱１２に一体に形成されているので、部品を追加する必要もなく、コストアップが生じない。
【００７２】
（参考例）図１０には、本発明の参考例が示されている。上記第１の実施の形態では、押圧部材（板ばね）を用いて折り返しミラーを固定する構成を示したが、本参考例では、押圧部材ではなく接着手段を用いて接着固定する構成を説明する。
【００７３】
その他の構成および作用については第１の実施の形態と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００７４】
図１０は本発明の参考例に係る走査光学装置の断面図であり、支持部Ｑの中心部にて走査光学装置をＹ軸方向に切断した断面図である。
【００７５】
支持部Ｑは第１の実施の形態の場合と同様に、折り返しミラー長手方向の中央部に光学箱と一体に形成されている。
【００７６】
折り返しミラー３４の両端部は、支持部Ｐ，Ｒ付近に塗布された接着剤３２にて固定される。支持部Ｑには穴３０が形成されており、その中に充填された接着剤３１によって、折り返しミラー３４の中央部は固定される。接着剤は、折り返しミラー配設後、紫外線照射により硬化する。
【００７７】
本参考例によれば支持部Ｐ，Ｑ及びＲにおいて接着剤を用いて、折り返しミラーを固定するので、押圧部材を必要としない。したがって折り返しミラーのひずみを極小に抑えることができるので、走査線曲りの小さな画像を提供することができる。またｆθレンズと折り返しミラーを同時に紫外線硬化させれば、組立時間を短縮することも可能である。したがって安価な構成で、折り返しミラーの見かけ上の固有振動数を高くすることができる。
【００７８】
なお、接着剤は紫外線硬化型に限定されない。また、押圧部材と接着剤を併用することも可能である。
【００７９】
また、これまで説明した各実施の形態に係わる走査光学装置おいて、折り返しミラーを支持する支持部Ｑを複数箇所に設けておくことで、複数機種の画像形成装置に汎用することができ、画像形成装置の部品（走査光学装置）の共有化を図ることも可能である。
【００８０】
すなわち、折り返しミラーの固有振動数を、機種ごとの設定値に合わせこむために、必要な支持部Ｑのみを残して不要な支持部Ｑを切り落として使用すれば、多機種の画像形成装置に対応することができる。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、部品点数を増加させることなく簡易な構成で、折り返しミラーの振動およびひずみの低減を図ることができ、安定した走査が可能となり、品質性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る走査光学装置における折り返しミラーを取り付けた状態を示す斜視図の一部である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る走査光学装置の要部を示す概略斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る走査光学装置における折り返しミラーを取り付けた状態を示す平面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る走査光学装置における折り返しミラーを取り付けた状態を示す断面図である。
【図５】従来技術に係る走査光学装置における折り返しミラーを取り付けた状態を示す背面図である。
【図６】本発明の参考例に係る走査光学装置における折り返しミラーの見かけ上の固有振動数とピッチムラ間隔との関係を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る走査光学装置における押圧点間の距離と折り返しミラーの平面度の関係を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態（変形例）に係る走査光学装置における折り返しミラーを取り付けた状態を示す平面図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態（変形例）に係る走査光学装置における折り返しミラーを取り付けた状態を示す平面図である。
【図１０】本発明の参考例に係る走査光学装置における折り返しミラーを取り付けた状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１  レーザ光源ユニット
２  シリンドリカルレンズ
３  光学絞り
４  回転多面鏡
５  レーザビーム反射面
６  光偏向器
７  レンズ
８  折り返しミラー
９  感光体
１０  反射ミラー
１１  同期検知センサ
１２  光学箱
１３  受け部
１３ａ，１３ｂ  受け面
１４  反射面
１５  側面
１６  板ばね
１７  有効反射領域
１８  光学箱底面
１９  射出窓
３１，３２  接着剤
Ｍ  直線
Ｐ，Ｑ  支持部
Ｒ  支持部
Ｗ  押圧点
【図１】
0004467822.tif 000007
【図２】
0004467822.tif 000008
【図３】
0004467822.tif 000009
【図４】
0004467822.tif 000010
【図５】
0004467822.tif 000011
【図６】
0004467822.tif 000012
【図７】
0004467822.tif 000013
【図８】
0004467822.tif 000014
【図９】
0004467822.tif 000015
【図１０】
0004467822.tif 000016