(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーム発生手段から発振されるレーザビームを所定方向に反射させる長方形状の反射ミラーと、
この反射ミラーを取り付ける取付部位を中途部に有し、前記取付部位にその両側部側から長手方向に対し直交する切欠部を長手方向に所定間隔を存して平行に複数形成して長手方向にバネ性を持たせ、前記取付部位の両端部に塗布される接着剤を介して前記反射ミラーの両端部を固定する長方形状の取付部材と、
この取付部材を動作させることにより、前記反射ミラーによるレーザビームの反射角度を可変させる可変手段と、
を具備することを特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、電子写真装置のレーザ露光装置におけるレーザビームの進行方向を可変する光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ露光装置は画像情報に応じてレーザビームを発振し、このレーザビームをポリゴンミラーの回転により、感光体ドラム上に走査することにより、静電潜像を形成するようになっている。このレーザ露光装置はポリゴンミラーによるレーザ走査偏向がなされる前の偏向前光学系と、レーザ走査偏向がなされたの後の偏向後光学系を備えている。偏向前光学系においては、複数の半導体レーザ、有限レンズ、ガルバノミラー、折り返しミラー、ハーフミラー、シリンドレカルレンズが配設され、偏向後光学系には、ｆθレンズやミラーなどが配設されている。
【０００３】
偏向前光学系に設けられるガルバノミラーは、ポリゴンミラ−による光走査による走査方向と直行する方向（以下、副走査方向という）のビーム位置を微調整するための微少偏向素子である。
【０００４】
ガルバノミラーのミラーはガラス製で長方形状をなし、金属製の取付部材としての板バネの一面側に取付けられ、板バネの他面側にはボビンを介してコイルが取付けられている。マグネットはマグネットプレートを介してコイルの内側に取付けられている。
【０００５】
ガルバノミラーのコイルに電流が流れると、フレミングの法則に従ってコイルに起磁力が働き、板バネの短手方向を押したり、引いたりする。このコイルに流れる電流の方向と電流値を微調整することによって、ミラーの偏向角度を可変している。コイルには最大１００ｍＡほどの電流が流れている。
【０００６】
ところで、コイルに通電を繰り返すと、その温度上昇が常温から最大で５０ｄｅｇほどになる。さらに、電子写真装置内の環境は、定着器の熱によって５０ｄｅｇほどに上昇するため、ガルバノミラーは１００ｄｅｇ前後の温度上昇に耐えなければならない。
【０００７】
ビーム位置制御用の微少角偏向ガルバノミラーは前にも述べたように、ポリゴンの偏向前光学系に属しており、ｆθレンズのビーム位置補正がされないために副走査方向におけるビーム位置の調整を行うことが大変難しく、微少角１０-4ｒａｄの最小分解能が必要とされる。
【０００８】
また、径時変化、取付誤差、センサによる位置制御は位置制御範囲等を考慮して画像面において２．２ｍｍ分偏向させるためには、ガルバノミラーにおいて、±２４ｍｒａｄ分の最大振り角を必要となる。
【０００９】
ここで、偏向前光学系におけるガルバノミラー表面の曲率が変化すると、レーザビーム焦点の焦点位置ずれに大きく影響する。そのため、ガルバノミラーのミラー自体に精密な平面度が要求される。感光体ドラム面でのビーム径６０±１０μｍ、ビーム位置精度（焦点深度）、±２ｍｍを満足するために平面度で１００ｍＲ以上、レーザ波面周波平面性λ／６以上の仕様を満足しなければならない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来においては、ガルバノミラーのミラー自体の平面度が変化してしまうという不都合があった。即ち、ガルバノーミラーのミラーとコイルは板バネに接着剤によって固定されている。コイルは通電されることにより、電気抵抗によって発熱する。この熱が板ばね、ミラーへと伝わり、熱膨張率の差で変形する。即ち、ガラスよりも熱膨張率の大きな金属製の板バネが大きく伸びることにより、ミラーを変形させてしまう。
【００１１】
なお、ミラーを厚くしてその剛性を高めれば、ミラーは変形しないことは分かっている。しかしながら、ミラーを厚くしていくと、固有振動数が下がり、電子写真装置内で発生する多くの振動数に合致してしまう可能性がでてくるので、むやみにミラーの厚さを厚くできない。
【００１２】
本発明は上記実情に鑑みなされたもので、反射ミラーの厚みを厚くすることなく、その温度上昇による反射ミラーの変形を防止できるようにした光学装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、ビーム発生手段から発振されるレーザビームを所定方向に反射させる長方形状の反射ミラーと、この反射ミラーを取り付ける取付部位を中途部に有し、前記取付部位にその両側部側から長手方向に対し直交する切欠部を長手方向に所定間隔を存して平行に複数形成して長手方向にバネ性を持たせ、前記取付部位の両端部に塗布される接着剤を介して前記反射ミラーの両端部を固定する長方形状の取付部材と、この取付部材を動作させることにより、前記反射ミラーによるレーザビームの反射角度を可変させる可変手段とを具備する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態を参照して説明する。
【００２１】
図１は本発明の一実施の形態である光学装置としてのガルバノミラー１を示す斜視図で、図２はその分解斜視図である。
【００２２】
このガルバノミラー１は電子写真装置のレーザ露光装置に備えられる。電子写真装置はスキャナを備え、このスキャナにより、原稿に光りを走査し、原稿から反射さてくる光をＣＣＤセンサより受光してアナログデータを読み取る。そして、この読取データをデジタル画像データに修正変換したのち、レーザ露光装置により感光体ドラム上にデジタル信号に対応したレーザビームを走査することにより、静電潜像を形成するようになっている。
【００２３】
レーザ露光装置はレーザビームを走査するポリゴンミラ−を備え、このポリゴンミラーによるレーザ走査偏向がなされる前の偏向前光学系と、偏向後光学系を有する。偏向前光学系においては、複数の半導体レーザ、有限レンズ、ガルバノミラー、折り返しミラー、ハーフミラー、シリンドレカルレンズ等が配置され、偏向後光学系には、ｆθレンズやミラーなどのレーザビームを形成するための部品が配置されている。
【００２４】
偏向前光学系におけるガルバノミラーはポリゴンミラ−によるレーザビームの走査方向と直行する方向（以下副走査方向という）にレーザビームの位置を微調整するための微少偏向素子である。
【００２５】
ガルバノミラー１は図２に示すように、マグネットプレート２、マグネット３、配線基板４、ヨーク５、コイル６、ボビン７、金属製の取付部材としての板バネ８、ミラー９からなる。板バネ８の一面側には長方形状のミラー９が取り付けられ、他面側にはボビン７を介してコイル６が取付けられる。マグネット３はマグネットプレート２に取付けられる。板バネ８はネジ１２，１２によりヨーク５の一面側に取付けられ、プラスチック基板２及び配線基板４はネジ１１，１１によりヨーク５の他面側にネジ止め固定され、ガルバノミラー１が組み立てられる。
【００２６】
このように構成されるガルバノミラー１のコイル６に図３に示すように電流が流されると、フレミングの法則に従ってコイル６に起磁力Ｆが働き、板バネ８の短手方向を押したり、引いたりする。このコイル６に流れる電流の方向と電流値を微調整することによって、ミラー９の偏向角度を可変する。コイル６には最大１００ｍＡほどの電流が流れている。
【００２７】
ところで、コイル６に通電を繰り返すことによって、その温度上昇は常温から最大で５０ｄｅｇほどになる。さらに、電子写真装置内の環境は、定着器の熱によって５０ｄｅｇほど上昇するため、ガルバノミラー１１は１００ｄｅｇ前後の温度上昇に耐えなければならない。
【００２８】
ビーム位置制御用の微少角偏向ガルバノミラー１は前にも述べたように、ポリゴンの偏向前光学系に属しており、ｆθレンズのビーム位置補正がされないために副走査方向におけるビーム位置の調整を行うことが大変難しい。微少角０．００１ｍｒａｄの最小分解能が必要とされる。また、径時変化、取付誤差、センサによる位置制御は位置制御範囲等を考慮して画像面において２．２ｍｍ分偏向させるためには、ガルバノミラーにおいて、±２４ｍｒａｄ分の最大振り角を必要となる。ここで、偏向前光学系におけるガルバノミラー表面の曲率が変化すると、レーザビーム焦点の焦点位置ずれに大きく影響する。そのため、ガルバノミラーのミラー自体に精密な平面度が要求される。感光体ドラム面でのビーム径６０±１０μｍ、ビーム位置精度（焦点深度）、±２ｍｍを満足するために平面度で１００ｍＲ以上、レーザ波面周波平面性λ／６以上の仕様を満足しなければならない。
【００２９】
そこで、本発明では、図４に示すように、反射ミラー９を取付けるようにしている。
【００３０】
即ち、板バネ８の略中央部でその長手方向（矢印Ｘ方向）と直交する方向（矢印Ｙ方向）に亘って接着剤１５，１５を塗布し、この接着剤１５，１５上に反射ミラー９を載置し接着固定する。
【００３１】
このように反射ミラー９の接着ポイントをその短手方向にすることにより、従来のように、反射ミラー９の接着ポイントを長手方向にした場合と比較して板バネ８の熱膨張の影響を受け難くなり、図１１にも示すように反射ミラー９の平面度の変化が低減する。
【００３２】
また、設計上、レーザビームの基準位置とビームパワー強度分布が反射ミラー９のセンタを中心に存在しているので、板バネ８に反射ミラー９の略中央部を接着固定することにより、反射ミラー９のセンタにおけるレーザビームの位置ズレが小さくなり、光学特性が安定する。
【００３３】
図５は本発明の第２の実施の形態を示すものである。
【００３４】
この実施の形態では、板バネ２１にその長手方向に亘って長手方向と直交する方向に切込部２２，２３を複数形成している。そして、板バネ２１の両端部にその長手方向に亘って接着剤２５，２５を塗布し、この接着剤２５，２５上に反射ミラー９を載置して接着固定する。
【００３５】
この実施の形態によれば、厚さの薄いミラー固定用の板バネ２１にその長手方向にばね性を持たせることができ、熱膨張率の差による板バネ２１自体の膨張が反射ミラー９に影響しない。従って、接着剤２５，２５の線膨張係数、硬化収縮率などによらず、接着剤を選ぶことができ、製造性、コストの面からメリットが出てくる。
【００３６】
図６及び図７は本発明の第３の実施の形態を示すものである。
【００３７】
この実施の形態では、反射ミラー９を取り付ける板バネ３１の両側部にその長手方向に沿って平行に側壁部３２，３２を一体に折曲形成し、これら両側壁部３２，３２の略中央部の内面部に接着剤３３，３３を塗布し、これら接着剤３３，３３により、反射ミラー９の側面を接着固定する。
【００３８】
この実施の形態によれば、板バネ２１の剛性を高くすることができ、接着剤３３，３３の塗布ポイントを反射ミラー９の側面にすることによって接着剤３３，３３の硬化ひずみによる反射ミラー９の平面度の悪化への影響を小さくすることができる。
【００３９】
図８及び図９は本発明の第４の実施の形態を示すものである。
【００４０】
この実施の形態では、板バネ４１の両側部に両側壁部４２，４２を一体に起立形成し、その上端部に内側に向って折曲する折曲片４２ａ，４２ａを形成している。そして、この板バネ４１に図９に矢印で示すように反射ミラー９を挿入し、この挿入された反射ミラー９の上面部を図８に示すように両側壁部４２，４２の折曲片４２ａ，４２ａにより押圧保持して取付ける。
【００４１】
この実施の形態によれば、接着剤を使用せずに、板バネ４１の弾性力を利用して反射ミラー９を固定するため、接着剤による硬化ひずみの影響が全くなく、環境変化による反射ミラー９の平面度の安定性が良い。
【００４２】
図１０は本発明の第５の実施の形態を示すものである。
【００４３】
この実施の形態では、板バネ５１の両側部に両側壁部５２，５２を一体に起立形成し、その上端部に側壁内面に沿って折り込まれる折込部５２ａ，５２ａを形成している。そして、この板バネ５１にその上部側から反射ミラー９を挿入し、この挿入された反射ミラー９の両側面部を両側壁部４２，４２の折込部５２ａ，５２ａにより弾性的に押圧保持して取付ける。
【００４４】
この実施の形態によれば、上記した第４の実施の形態と同様に接着剤を使用せずに、板バネ４１の折込部５２ａ，５２ａの弾性力を利用して反射ミラー９を固定するため、接着剤による硬化ひずみの影響が全くなく、環境変化による反射ミラー９の平面度の安定性が良い。
【００４５】
次に、環境変化によるガルバノミラー平面度の実験データを示す。
【００４６】
図１２〜図２６は各種形状の板ばね及びその接着ポイントＰを示すものである。
【００４７】
【表１】
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【００４８】
表１は図２５と図２６に示す板バネに取り付けられる反射ミラーの平面度の変化を示すものである。
【００４９】
即ち、表１中ＮｏＡ〜Ｄは図２５に示す中心接着タイプ（短手２点）、ＮｏＥ〜Ｈは図２６に示す長手方向複数位置接着タイプの平面度変化を示す。
【００５０】
この表１から図２５に示す中心接着タイプ（短手２点）の方がほうが、図２６に示す長手方向複数位置接着タイプのものより、平面度の変化が少なく、光学的特性が安定することが分かる。
【００５１】
【表２】
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【００５２】
【表３】
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【００５３】
【表４】
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【００５４】
【表５】
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【００５５】
【表６】
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【００５６】
表２〜表６は板バネの各種変形タイプとミラーを接着した後の平面度変化量をオートコリメータによって表わしたものである。オートコリメータによる平面度換算値を表９に示す。１００゜Ｃ環境下に２．５時間放置したときの平面度の変化の様子を示すものである。
【００５７】
即ち、表２中ＮｏＡ−１は図１２に示す板バネ、ＮｏＡ−２は図１３に示す板バネ、ＮｏＡ−４は図１４に示す板バネ、ＮｏＡ−６は図１５に示す板バネにそれぞれ取付けられる反射ミラーの平面度の変化を示す。
【００５８】
また、表３中ＮｏＢ−２内は図１６に示す板バネ、ＮｏＢ−２中は図１７に示す板バネ、ＮｏＢ−４は図１８に示す板バネにそれぞれ取付けられる反射ミラーの平面度の変化を示す。
【００５９】
また、表４中ＮｏＣ−２は図１９に示す板バネ、ＮｏＣ−４は図２０に示す板バネ、ＮｏＣ−６は図２１に示す板バネにそれぞれ取付けられる反射ミラーの平面度の変化を示す。
【００６０】
また、表５中ＮｏＤ−２は図２２に示す板バネ、ＮｏＤ−４は図２３に示す板バネにそれぞれ取付けられる反射ミラーの平面度の変化を示す。
【００６１】
また、表６中ＮｏＥ−１は図２４に示す板バネ、Ｎｏ２Ｂは図２５に示す板バネ、Ｎｏ６Ａ〜６Ｃは図２６に示す板バネにそれぞれ取付けられる反射ミラーの平面度の変化を示す。
【００６２】
上記した表２〜６から表３中のＢ―４タイプ、表５中のＤ−２タイプが最も平面度の変化量が少なかった。
【００６３】
【表７】
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【００６４】
表７は図６で示すタイプ、即ち、側面接着タイプの板バネ３１に取付けられる反射ミラーの平面度の変化量を示すものである。
【００６５】
即ち、１０個の反射ミラーの接着工程での平面度変化を示す。
【００６６】
この表から接着ポイントが板バネの中央２点のものが最も変化量が少なかった。
【００６７】
【表８】
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【００６８】
表８は図８及び図１０に示す挟み込みタイプの平面度変化量を示す。
【００６９】
接着剤なしの挟み込みタイプは０Ｂ−１、０Ｂ−２で平面度の変化量は最も少なかった。
【００７０】
【表９】
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【００７１】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように、反射ミラーの長手方向と直交する方向の複数部位を接着剤により接着固定するから、接着剤の収縮の影響を受け難くなり、反射ミラーの平面度を良好に維持できる。
【００７２】
また、取付部材の長手方向に沿ってバネ性を持たせているため、取付部材をその長手方向に沿って伸縮でき、反射ミラーの長手方向の変形を少なくできる。
【００７３】
また、取付部材の両側部にその長手方向に沿う側壁部があるため、取付部材の剛性を向上でき、反射ミラーの変形を防止できる。
【００７４】
さらに、取付部材の両側部にその長手方向に沿う側壁部を形成し、これら側壁部により、反射ミラーを弾性的に挟圧保持するため、接着剤が不要となる。従って、接着剤の影響がなくなり、反射ミラーの平面度を良好に維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるガルバノミラーを示す斜視図。
【図２】ガルバノミラーを分解して示す斜視図。
【図３】コイルに通電したときの起磁力の発生を示す図。
【図４】反射ミラーの取付構造を示す斜視図。
【図５】本発明の第２の実施の形態である取付部材を示す平面図。
【図６】本発明の第３の実施の形態である反射ミラーの取付構造を示す図。
【図７】取付部材を示す斜視図。
【図８】本発明の第４の実施の形態である反射ミラーの取付構造を示す図。
【図９】本発明の取付部材に反射ミラーを取付ける状態を示す斜視図。
【図１０】本発明の第５の実施の形態である反射ミラーの取付構造を示す図。
【図１１】反射ミラーの平面度の変化とビーム径の変化との関係を示すグラフ図。
【図１２】第１の板バネの第１の接着ポイントを示す図。
【図１３】第１の板バネの第２の接着ポイントを示す図。
【図１４】第１の板バネの第３の接着ポイントを示す図。
【図１５】第１の板バネの第４の接着ポイントを示す図。
【図１６】第２の板バネの第１の接着ポイントを示す図。
【図１７】第２の板バネの第２の接着ポイントを示す図。
【図１８】第２の板バネの第３の接着ポイントを示す図。
【図１９】第２の板バネの第４の接着ポイントを示す図。
【図２０】第２の板バネの第５の接着ポイントを示す図。
【図２１】第２の板バネの第６の接着ポイントを示す図。
【図２２】第３の板バネの第１の接着ポイントを示す図。
【図２３】第３の板バネの第２の接着ポイントを示す図。
【図２４】第４の板バネの第１の接着ポイントを示す図。
【図２５】第４の板バネの第２の接着ポイントを示す図。
【図２６】第４の板バネの第３の接着ポイントを示す図。
【符号の説明】
５，２５，３３，…接着剤
８，２１，３１，４１，５１…板バネ（取付部材）
６…コイル（可変手段）
９…反射ミラー
３２，４２，５２…側壁部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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