(57)【要約】【課題】反射ミラーの共振を防止し、走査光のムラを低減させること。【解決手段】光源から出射された光を偏向走査する偏向器と、前記偏向器によって走査された光束を所定の結像面に導く反射ミラーと、それらを保持する装置筐体と、該装置筐体を覆うカバーとを有する走査光学装置において、前記反射ミラーは、長手方向２箇所において前記装置筐体に設けられた支持部の載置面に載置され、前記反射ミラーの両端部は、前記載置面から長手方向に突出して配置され、前記反射ミラーの少なくとも一方の長手方向端面には、当接部材が接触することを特徴とする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射された光を偏向走査する偏向器と、前記偏向器によって走査された光束を所定の結像面に導く反射ミラーと、それらを保持する装置筐体と、該装置筐体を覆うカバーとを有する走査光学装置において、
前記反射ミラーは、長手方向２箇所において前記装置筐体に設けられた支持部の載置面に載置され、
前記反射ミラーの両端部は、前記載置面から長手方向に突出して配置され、
前記反射ミラーの少なくとも一方の長手方向端面には、当接部材が接触することを特徴とする走査光学装置。
【請求項２】
前記反射ミラーは、その一端面が前記当接部材にて当接支持され、他端面が弾性部材にて付勢支持されることを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
【請求項３】
前記反射ミラーは、その両端面が弾性部材にて付勢支持されることを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
【請求項４】
前記当接部材又は前記弾性部材の少なくとも一方は、前記装置筐体又は前記カバーの一部であることを特徴とする請求項２又は３に記載の走査光学装置。
【請求項５】
前記反射ミラーの両端部が前記載置面から長手方向に突出している長さは、３０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の走査光学装置。
【請求項６】
像担持体と、該像担持体に対して走査光を照射して静電潜像を形成する走査光学装置と、を有する画像形成装置において、
前記走査光学装置は、請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光束を走査して感光体を露光する走査光学装置、及びそれを用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、走査光学装置において、回転多面鏡の回転駆動のアンバランスによる振動やや画像形成装置本体の駆動系の振動により、長尺の反射ミラーが両端部を節とし中央部付近をハラとして振動する場合がある。このように長手の反射ミラーが共振すると、反射ミラーに反射した光束の走査位置が感光体面上でずれてしまう。この結果、静電潜像の位置が所望の画像とならず、画像ムラが発生する。
【０００３】
これを防止するために、反射ミラーを長手方向の両端部のみで保持する技術がある（例えば、特許文献１参照）。また、反射ミラーの厚みを増やしたり、反射ミラーにおもりを貼り付けるといった方法によって、共振周波数を高くしていた。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３２６８０８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示されている方法は、反射ミラーを長手方向に押す力によって保持している。このため、確実に保持するためには押圧力を強くしなければならない。ここで、押圧力を強くしすぎると反射ミラーが湾曲して、感光体面上の走査線の曲りや走査倍率の変化、結像性能の劣化を招く恐れがある。
【０００６】
また、反射ミラーの共振を防ぐために、反射ミラーの厚みを増やしたり、反射ミラーにおもりを貼り付けたりすると、部材点数が多くなることで組立性が悪くなり、装置が大型化し、コストがかかるという問題点がある。
【０００７】
本発明の目的は、反射ミラーの共振を防止し、走査光のムラを低減させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、光源から出射された光を偏向走査する偏向器と、前記偏向器によって走査された光束を所定の結像面に導く反射ミラーと、それらを保持する装置筐体と、該装置筐体を覆うカバーとを有する走査光学装置において、前記反射ミラーは、長手方向２箇所において前記装置筐体に設けられた支持部の載置面に載置され、前記反射ミラーの両端部は、前記載置面から長手方向に突出して配置され、前記反射ミラーの少なくとも一方の長手方向端面には、当接部材が接触することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、反射ミラーを装置筐体に載置し、長手方向端面を互いに付勢し、かつ長手方向端部を支持部から突出して配置させることで、見かけの支持点距離を短くする。これにより、共振周波数が高周波域に推移させ、反射ミラーの共振が起こりにくくなり、この結果、走査光のムラが低減する。また、画像形成装置に用いる場合には画像ムラが低減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
〔第１実施形態〕
図を用いて本発明の第１実施形態を説明する。説明にあたっては、画像形成装置の説明、走査光学装置の説明をした後、特徴部分である反射ミラーの支持部20の構成及び作用について詳細に説明する。
【００１１】
（画像形成装置100）
画像形成装置100の概略説明をする。図１は画像形成装置100の断面図である。尚、本実施形態の画像形成装置100は、１つの像担持体を配設して画像を形成する、モノカラーの電子写真式のプリンタを用いているが、これに限るものではない。例えば、複数の像担持体を配設して複数色のトナー像をシート上に重畳転写するようなフルカラー画像形成装置としてもよい。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態の画像形成装置100は、レーザビーム（光束）３を発生し走査光８として出射する走査光学装置１と、走査光学装置１から出射された走査光８により静電潜像を形成する感光体ドラム（像担持体）32とを有する。感光体ドラム32の周囲には、前記静電潜像を形成する前に感光体ドラム32を一様に帯電する一次帯電器33と、前記静電潜像に現像剤を供給することで現像を行ない、トナー像とするための現像器34と、搬送されてきた転写材36に対して前記トナー像の転写をするための転写帯電ローラ35と、を有する。転写材36の搬送方向において感光体ドラム32よりも下流側には、転写されたトナー像を転写材36に定着させるための定着器37と、機外に転写材36を排出するための排出ローラ38が配設される。
【００１３】
この構成により、画像形成は次のように行われる。画像情報に基づいて光変調されたレーザビーム３が走査光８となり、走査光学装置１から出射する。感光体ドラム32面上は、予め一次帯電器33により一様に帯電されているため、出射された走査光８によって感光体ドラム32面上に静電潜像が形成される。
【００１４】
前記静電潜像は、現像器34によってトナー像に可視像化される。その後、感光体ドラム32面上に形成されたトナー像が、順に転写帯電ローラ35に印加された電圧によって、転写材36に引き寄せられることで、転写がなされる。転写材36上に転写されたトナー像は、定着器37によって加圧・加熱がなされることで定着される。最後に排出ローラ38によって、転写材36が機外に搬送されて画像形成を終了する。
【００１５】
（走査光学装置）
走査光学装置の説明をする。図２は走査光学装置の斜視図である。尚、図２においては各光学部品が視認できる状態であるが、各光学部品が装置筐体としての光学箱11内に組みつけられた後に、不図示のカバーによって光学箱11の上部が覆われる。
【００１６】
図２に示すように、走査光学装置１は、光束３を発生するレーザユニット（光源）２と、光束３を偏向走査する回転多面鏡（ポリゴンミラー）５と、回転多面鏡５を駆動する偏向器７と、光束３を回転多面鏡５に導く入射ミラー13と、回転多面鏡５で走査された走査光８を感光体ドラム32上に結像させる複数の結像レンズ（ｆθレンズ）４、９と、走査光８の進行方向を感光体ドラム32へと変える反射ミラー12と、を有する。これらの部材は装置筐体としての光学箱11に組みつけられる。
【００１７】
この構成により、走査光学装置１による走査光８の発射は次のように行われる。まず、レーザユニット２により出射された光束３は、入射ミラー13によって角度を変えられ、第一結像レンズ４を通過した後、回転多面鏡５の光束反射面６に集光される。回転多面鏡５は、偏向器７によって回転駆動され、入射した光束８を偏向する。偏向された光束８は、再度、第一結像レンズ４を通過後、ガラス製の反射ミラー12によって角度を変えられ、第二結像レンズ９を通過した後、感光体ドラム32上に集光する。感光体ドラム32上に集光、走査された光束８によって、静電潜像が形成される。光学箱11の上部開口は図示しないカバーによって閉塞される。
【００１８】
（反射ミラー12の支持部20の構成）
本実施形態の特徴部分である、反射ミラー12の保持構成を詳細に説明する。図３は反射ミラー12を光学箱11に取り付けた第１実施形態の状態を説明する図である。具体的には、図３（ａ）は図２に示すＡ方向の矢視図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示すＢ方向の矢視図である。
【００１９】
反射ミラーの支持部20は、光学箱11に一体的に成形され、図３（ｂ）に示すように反射ミラー12の長手方向における両端部付近の２箇所に配設されている。図３（ａ）に示す反射ミラーの支持部20の形状は、反射ミラー長手方向の反対側も同形状である。
【００２０】
ミラー支持部20は、載置面として、反射ミラー12の光束反射面12ａを支持する台座41と、光束反射面12ａに隣接する隣接面12ｂを支持する台座43と、を有する。そして、反射ミラーの支持部20の台座41と台座43は、反射ミラー12に当接することで、反射ミラー12の位置及び角度の位置決めをしている。また、反射ミラーの支持部20は、板バネ状の付勢手段26を有する。付勢手段26は光束反射面12ａに対向する面12ｃに当接して、反射ミラー12を光束反射面12ａ側（図中Ｐ方向）に押圧する。これにより、反射ミラー12は反射ミラーの支持部20上に保持される。
【００２１】
また、図３（ｂ）に示すように、反射ミラー12は、主走査方向即ち反射ミラー12の長手方向の端部の一端面12ｄが当接部材としてのストッパー23に当接するように配置される。そして、反射ミラー12の長手方向の他端面12ｅに、板バネ状の弾性部材24を当接させる。
【００２２】
（反射ミラー12の支持点距離が振動に与える影響について）
次に、反射ミラー12の支持点距離が振動への影響を説明する。図４は反射ミラーのモードシェイプ（振動の様子）を示す図である。具体的には、図４（ａ）は本実施形態の反射ミラー12のモードシェイプを示し、図４（ｂ）はストッパー23や弾性部材24がない場合のモードシェイプを示している。尚、図４（ａ）、（ｂ）では、反射ミラーのモードシェイプを把握しやすいように、振幅量を誇張して示している。
【００２３】
図４（ａ）から分かるように、本実施形態の場合、反射ミラー12は、その長手方向の両端面が互いに付勢支持されている。即ち、反射ミラー12の長手方向における一方の端面である一端面はストッパー23に接触し、反射ミラー12の長手方向における他方の端面である他端面は弾性部材24に接触している。このため、反射ミラー12のモードシェイプの節と節との距離は図中Ｗで示されるように短くなる。これは見かけ上、反射ミラー12の支持点距離Ｌが、距離Ｗで示すように短くなることを意味する。
【００２４】
一方、ストッパー23や弾性部材24のない従来の構成においては、反射ミラー12のモードシェイプの節と節との支持点距離Ｌは図で示すように、反射ミラー12を付勢手段26にて固定されている位置の間である。
【００２５】
ここで、反射ミラーを両端支持した場合の反射ミラーの共振周波数ｆは次式で示される。
【００２６】
【数１】
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【００２７】
この数式から分かるように、反射ミラーの共振周波数ｆは、支持点距離Ｌの二乗に反比例する。
【００２８】
したがって、ストッパー23と弾性部材24とで反射ミラー12を長手方向に挟持することで、見かけ上の支持点距離が距離Ｌから距離Ｗへと短くなる。これにより、数１で表される共振周波数ｆは大きくなる。このように、本実施形態の構成とすれば、反射ミラー12の共振周波数ｆを、従来の固定方式と比較して高くすることができる。
【００２９】
従来は、反射ミラーの厚みを増やしたり、反射ミラーに錘を貼り付けるといった方法によって、共振周波数を高周波域に推移させていた。この場合、装置が大型化し、コストアップをしてしまっていた。
【００３０】
本実施形態おいては、反射ミラーの共振周波数を高めるための手段を、別途用いることなく、反射ミラー12を台座41に固定するためのストッパー23、弾性部材24を用いることで、共振周波数を高くしている。
【００３１】
このように、共振周波数を高めるための手段を別途用いないため、部材点数を増やすことなく、コストも低減することができる。また、反射ミラー12に与えられる振動の周波数を、反射ミラー12の共振周波数とずらすことができ、共振が発生しないようにすることができる。このため、反射ミラー12が共振することを防止し、感光体ドラム32面上への走査位置がずれて画像ムラが発生することを防止することができる。
【００３２】
（反射ミラー12のオーバーハング量が振動に与える影響について）
次に、反射ミラー12のオーバーハング量と共振周波数ｆの移動量の関係について説明する。ここでオーバーハング量とは、台座41によって支持されている位置から反射ミラー端部までの距離、台座41から外側に突出した距離である。図４（ａ）において、Ｈで示した距離である。
【００３３】
ここで、反射ミラーのオーバーハング量と共振周波数の関係を説明する。図５は反射ミラー12の厚みｈを５ｍｍ、幅を１０ｍｍ、支持点距離Ｌを２６０ｍｍとしたときの、オーバーハング量と共振周波数等との関係を示す実験結果の図である。縦軸はオーバーハング量Ｈが０のとき、すなわち図４（ｂ）で示される従来固定方式における共振周波数を１としたときの共振周波数の上昇比率及びそのときの共振周波数ｆ［Ｈｚ］を示している。
【００３４】
図５に示すように、オーバーハング量の増加とともに共振周波数は上昇するが、徐々に緩やかな傾きを持った曲線を描く。オーバーハング量Ｈが３０ｍｍを超えたあたりで共振周波数はほぼ一定の値に収束する。このときの共振周波数の上昇比率は１．２である。このため、オーバーハング量Ｈは３０ｍｍ以下にすることが効率的で好ましい。
【００３５】
本実験結果では、オーバーハング量Ｈを１０ｍｍにして、反射ミラーの共振周波数が従来の固定方式の１．１倍となった。具体的には１８０Ｈｚから１９８Ｈｚにシフトした。本実験結果によれば、反射ミラー12の長手方向端面を光学箱11に接触させるだけで、反射ミラー12の共振周波数ｆを高周波側に移動させることができ、反射ミラーの共振による画像ムラの発生を防ぐことが可能となる。
【００３６】
このため、本実施形態によれば、従来、反射ミラーの共振周波数を移動させる手段として一般的に用いられていた反射ミラーの板厚を増加させたり錘の貼付をしたりすることと比較して、非常に安価な構成で共振回避を達成できる。
【００３７】
また、図５に示すように、ストッパー23に当接された反射ミラー12の共振周波数ｆは、オーバーハング量Ｈに応じて、一定の範囲内（本実験結果では１８０〜２１７Ｈｚ）で変化する。この特性を利用することにより、複数の反射ミラーがある場合に、それぞれの反射ミラーのオーバーハング量Ｈを調整することで、複数の反射ミラーの共振周波数を揃えることができる。
【００３８】
通常、複数の反射ミラーがある場合には、その反射ミラーの数に対応した、複数の共振周波数が存在する。このため、従来においては、装置設計の際に、これら複数の共振周波数を全て回避するように設計する必要があった。
【００３９】
しかしながら、本実施形態によれば、各反射ミラー12のオーバーハング量Ｈを微調整することにより、複数の反射ミラー12の共振周波数を１つに揃えることができる。このため、その揃えられた１つの共振周波数を回避すれば、反射ミラーの共振による画像ムラ等の発生を効果的に防ぐことができる。
【００４０】
加えて、反射ミラーの長手方向を弾性部材で押圧しているので、反射面に垂直な方向のミラー湾曲はほとんど生じない。このため、感光体ドラム32面上の走査線の曲りや走査倍率の変化、結像性能の劣化を抑制することができる。
【００４１】
なお、上述の説明では、ストッパー23に反射ミラー12を当接させるために、弾性部材24を用いて付勢した。しかしながら、必ずしも反射ミラー12の両端を当接又は付勢させることに限るものではなく、反射ミラー12の一端面のみをストッパー23に当接させることとしてもよい。
【００４２】
例えば、反射ミラー12の一端面をストッパー23に当接させた後、付勢手段26によって反射ミラー12の反射面と対向する面12ｃを押圧することで、反射ミラー12の位置を保持する。すると反射ミラー12は、押圧力Ｐの方向と直交する長手方向においても、台座41と光束反射面12ａとの摩擦により保持され、その位置が維持される。これにより、反射ミラー12の一端面とストッパー23との当接状態が維持されることとなる。
【００４３】
このように、付勢手段26の押圧力Ｐにより、反射ミラー12とストッパー23との当接状態を維持させることで、反射ミラー12の共振周波数ｆを高周波側に移動させることができ、上述の弾性部材24を付帯した構成と同様に、反射ミラー12のモードシェイプも図４（ａ）と同様になり、装置の各手段（例えば、偏向器７や本体の駆動源など）との共振を回避することができる。また、弾性部材24を用いないことで、部材点数を更に削減することができる。
【００４４】
〔第２実施形態〕
図を用いて本発明の第２実施形態を説明する。前述した実施形態と同様の構成については同符号を付し、説明を省略する。図６は反射ミラー12を光学箱11に取り付けた第２実施形態の状態を説明する図である。
【００４５】
前述の実施形態においては、反射ミラー12を長手方向に付勢する手段として、弾性部材24を用いた。本実施形態においては、図６に示すように、弾性部材が光学箱11の一部としての弾性部50となっている。
【００４６】
具体的には、反射ミラー12の一端面12ｄをストッパー23に当接させ、他端面12ｅを弾性部50にて付勢する。
【００４７】
弾性部50を光学箱11の一部となるように一体に形成することによって、部材点数を更に削減することができ、コスト低減に貢献し、組立性に優れ、かつ安定した走査光８を発射することができる。
【００４８】
尚、弾性部50と反射ミラー12とが接触する接触部51に接着剤や両面テープ等の接着手段を介在させると、より反射ミラー12の保持力が増し、確実に反射ミラー12を保持することができる。また、弾性部50の付勢力を確実に伝達することができ、共振周波数をより確実に調整することができる。
【００４９】
尚、本実施形態においては、弾性部50を光学箱11と一体に形成するものとしたが、走査光学装置１を覆うカバー（不図示）に一体的に設けてもよく、カバーの一部として成形してもよい。
【００５０】
〔第３実施形態〕
図を用いて本発明の第３実施形態を説明する。前述した実施形態と同様の構成については同符号を付し、説明を省略する。図７は反射ミラー12を光学箱11に取り付けた第３実施形態の状態を説明する図である。
【００５１】
本実施形態においては、第２実施形態で述べた光学箱11の一部である弾性部50を反射ミラー12の両側端面に２箇所設けた。そして、それぞれの弾性部50が、反射ミラー12の両端を互いが向き合っており、弾性部50の互いの弾性により、反射ミラー12を付勢する構成とした。これにより、ストッパー23が光学箱11の一部となったことで、部材点数削減、コスト低減、組立性向上という効果を奏することができる。
【００５２】
装置の周囲の環境変化によって、走査光学装置１の内部または外部の温度が変化した場合、光学箱11と反射ミラー12は、それぞれの部材に固有の、互いに異なった線膨張係数により伸縮をする。
【００５３】
ここで、本実施形態のように、反射ミラー12の両端を、光学箱11の一部として形成され弾性部50が、対向する方向に付勢していると、光学箱11と反射ミラー12の線膨張係数の差を吸収することができる。このため、周囲の環境が変わっても、常に光学箱11の弾性部50は、反射ミラー12を確実に保持し、反射ミラー12の共振周波数を高い周波数に維持することができる。
【００５４】
尚、本実施形態においては、弾性部50として光学箱11と一体に形成したものを使用したが、これに限るものではない。例えば、弾性部50を、光学箱11を覆う走査光学装置１の光学蓋（不図示）に弾性部を設けて、反射ミラー12の端面を付勢する構成としても、同様の効果を得ることができる。
【００５５】
また、光学箱11と反射ミラー12の接触状態をより確実に保持するために、接触部51に接着剤を介在させてもよく、両面テープを介在させてもよい。
【００５６】
尚、本実施形態においては、弾性部50を光学箱11に一体的に設ける構成としたが、走査光学装置１を覆うカバー（不図示）に一体的に設けてもよく、カバーの一部として成形してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】画像形成装置100の断面図。
【図２】走査光学装置１の斜視図。
【図３】反射ミラー12を光学箱11に取り付けた第１実施形態の状態を説明する図。
【図４】反射ミラーの振動の様子を示す図。
【図５】オーバーハング量と共振周波数等との関係を示す図。
【図６】反射ミラー12を光学箱11に取り付けた第２実施形態の状態を説明する図。
【図７】反射ミラー12を光学箱11に取り付けた第３実施形態の状態を説明する図。
【符号の説明】
【００５８】
Ｈ…オーバーハング量、Ｌ…支持点距離、Ｗ…距離、１…走査光学装置、２…レーザユニット（光源）、３…光束、５…回転多面鏡、６…光束反射面、７…偏向器、８…走査光、11…光学箱（筐体）、12…反射ミラー、12ａ…光束反射面、12ｂ…隣接面、12ｄ…一端面、12ｅ…他端面、20…反射ミラー支持部、23…ストッパー、24…弾性部材、26…付勢手段、32…感光体ドラム（像担持体）、41…台座（載置面）、43…台座（載置面）、50…弾性部、51…接触部
【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】
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【図６】
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【図７】
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