JP2010117517A - 光学走査装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】反射ミラーを位置決め部に確実に当接させ、照射位置のばらつきを低減できるレーザ光の光学走査装置を提供する。
【解決手段】ミラー位置決め部13は、反射ミラー11の反射面14と当接する座面15a、15bと、反射面14と直交する第一面16と当接する支持凸部17aと、を有し、板バネ18は、反射面14を座面15a、15bに当接させるために反射面14の反対側にある裏面21を押圧し、反射ミラー11の短手方向において離間している少なくとも2箇所の押圧部を有し、反射ミラー11の短手方向において、支持凸部17aに近い押圧部は、支持凸部17aから遠い押圧部に比べて押圧力が大きい。
【選択図】図2

Description

本発明は、レーザプリンタやデジタル複写機などの電子写真方式を用いた画像形成装置に用いられる光学走査装置に関するものである。
従来、図13(特許文献1の図5)に示すようなレーザ光を反射させる反射ミラーの保持形態がある。図12に示すように、反射ミラー216は枠体211に位置決めされ、ミラー保持部材231により反射ミラー216を押える力F1と、枠体211が保持部材231によって受ける力F2により、反射ミラー216の回転モーメントが発生しないように構成されている。具体的には、反射ミラー216と枠体211が保持部材231によってそれぞれ受ける力F1とF2の方向が反射ミラー216の短手方向の中心線M上となるように構成されている。これにより反射ミラー216の姿勢を安定させることができ、照射位置のばらつきを低減させることが可能となる。
また、特許文献2のように反射ミラーを3箇所の座面により支持することで座面精度を向上させることなく反射ミラーのがたつきを防止できる。これにより特許文献1と同等の効果を得ることができる。
特開2002−182144号公報 特開2000−131636号公報
しかしながら、特許文献1に記載された光学走査装置においては、反射ミラーの反射面の押え方に関してのみ示しているが、衝撃などによって副走査方向(図13中の中心線Mと直交する方向)に反射ミラーがずれてしまいレーザ光から外れてしまうことが考えられる。それを防止するために特許文献2のように副走査方向にも反射ミラーを押圧する必要がある。
図14は反射ミラー100の反射面と直交する面を保持する座面101に反射ミラー100が引っかかることで、反射ミラー100の反射面と反射面を保持する座面102との間に隙間θ2が発生した状態を表した図である。特許文献1のようにミラー保持部材で反射ミラーの短手方向に押える力F1で反射ミラーの中央を押圧することで、反射ミラーと座面101、102との接点112、111に矢印F1/2の押圧力が生じる。矢印F1/2の押圧力が接点111、112に生じることで力がつりあい、反射ミラー100が座面102に当接することなく反射ミラー100を保持することとなる。
また、図15は反射ミラー100と感光ドラムD上に照射されるレーザ光との関係を示した図である。図13、図15のように反射ミラー100が反射面を保持する座面102に正しく当接されずに隙間が発生してしまい、反射ミラー100の角度θがばらつくことで、レーザ光Lの副走査方向の照射位置がδだけばらついてしまう。
そこで本発明は、反射ミラーを位置決め部に確実に当接させ、照射位置のばらつきを低減できるレーザ光の光学走査装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明に係る光学走査装置の代表的な構成は、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射したレーザ光を偏向走査する偏向手段と、前記レーザ光を像担持体へ反射させる長尺状の反射ミラーと、前記反射ミラーを長手方向の両端で保持する位置決め部を備えた光学箱と、前記反射ミラーを前記光学箱に固定させるための第一の弾性部材と、を有する光学走査装置において、前記位置決め部は、前記反射ミラーの反射面または前記反射面の反対側にある裏面と当接する第一当接部と、前記反射面と直交する第一面と当接する第二当接部と、を有し、前記第一の弾性部材は、前記反射面または前記裏面を前記第一当接部に当接させるために前記裏面または前記反射面を押圧し、前記反射ミラーの短手方向において離間している少なくとも2箇所の押圧部を有し、
前記反射ミラーの短手方向において、前記押圧部のうち前記第二当接部に近い押圧部は、前記第二当接部から遠い押圧部に比べて押圧力が大きいことを特徴とする。
本発明によれば、反射ミラーを位置決め部に確実に当接させ、照射位置のばらつきを低減できる。
[第一実施形態]
本発明を適用可能な第一実施形態に係る光学走査装置について、図を用いて説明する。
図1は本実施形態にかかる光学走査装置1の構成図である。図1に示すように、レーザ光源ユニット2から出射したレーザ光3は、シリンドリカルレンズ6によって副走査方向のみ集光する。そして、光学箱5に形成された光学絞り4によって所定のビーム径に制限され、回転多面鏡7のレーザ光反射面8に主走査方向(矢印X方向、反射ミラー11の長手方向)に長い線状に集光される。回転多面鏡7は、駆動回路基板によって回転駆動され、入射したレーザ光3を偏向走査する。ここで、回転多面鏡7と駆動回路基板は、偏向手段である光偏向器9を構成している。偏向されたレーザ光3は、2つのfθレンズ10を通過後、長尺状の反射ミラー11によって反射され、像担持体としての感光ドラム12上に集光、走査され、静電潜像を形成する。
感光ドラムのような感光体(像担持体)を利用した画像形成技術は、電子写真式記録技術として良く知られたものであるので、詳細説明は省略して簡単に説明する。
感光体の周辺には、コロナ放電器、顕像化装置(現像装置)、転写用コロナ放電器(転写手段)等が配置されている。コロナ放電器は感光体の表面を一様に帯電する。現像装置は感光体の表面に形成される静電潜像をトナー像に顕像化する。転写用コロナ放電器はトナー像を記録シートに転写する。これらの働きによって半導体レーザ装置が発生する光束に対応する記録情報が記録シートにプリントされる。
図2は反射ミラー11を光学箱5に取り付けた状態を表す図である。図3は反射ミラー11を光学箱5に取り付けた状態の部分斜視図である。図2、図3では、長尺状の反射ミラー11の長手方向(主走査方向)の片側端部のみ示している。図2、図3で図示されていない反対側端部も同形状である。
図2に示すように、光学箱5には長尺状の反射ミラー11を長手方向の両端で保持するミラー位置決め部13が形成されている。ミラー位置決め部13は、反射ミラー11の反射面14を支持する台座15、反射面14と直交する第一面16を支持する台座17を有している。
台座15は、副走査方向(矢印Y方向、反射ミラー11の短手方向)において反射面14を2箇所で支持する座面(第一当接部)15a、15bを有している。
台座17は支持凸部(第二当接部)17aを有し、支持凸部17aが面16と略点接触する。
また、図2に示すように、反射ミラー11は光学箱5に載置されたあと、板バネ18、19(第一の弾性部材、第二の弾性部材)によって固定される。板バネ18、19にはネジ固定用の穴が設けられており、光学箱5にネジ20によって固定される。板バネ18は、反射ミラー11の反射面14の反対側にあって、且つ、反射面14と平行な裏面21を押圧し、反射面14を台座15の座面15a、15b(第一当接部)に当接させる。板バネ19は、反射ミラー11の第一面16の反対側にあって、且つ、第一面16と平行な第二面22を押圧し、第一面16を台座17の支持凸部17a(第二当接部)に当接させる。
図3に示すように、板バネ18は、枝分かれして副走査方向(反射ミラー11の短手方向)に離間した2つの板バネ(押圧部23、24)を一体化したものである。押圧部23は、主走査方向(矢印X方向)において外側、副走査方向(矢印Y方向)において第二面22側で、反射ミラー11を押圧する。押圧部24は、主走査方向において内側、副走査方向において第一面16側で、反射ミラー11を押圧する。台座17に近い押圧部24の押圧力が、台座17から遠い押圧部23の押圧力より大きくなっている。これにより、図14のように台座15に対して反射ミラー11の台座17側が浮いてしまった場合に、回転モーメントを発生させ、台座15に反射ミラー11の反射面14を当接させ、正しい位置に押圧することができる。
反射ミラー11を載置した後、まず板バネ18で反射面14を座面15a、15bに当接した状態で固定し、次に板バネ19で第一面16を支持凸部17aに当接した状態で固定する。これにより、反射ミラー11を確実に位置決めできる。
また、本実施形態では、板バネ18、19の組み付け順序によって、より正確に反射ミラーを位置決めしているが、板バネ18(第一の弾性部材)の押圧力を板バネ19(第二の弾性部材)よりも強くすることでも、同様の効果を得ることができる。
これにより、より確実に反射面14を台座15に組みつけることが可能となり、組み付け精度を向上させ、照射位置のばらつきを低減できる。
また、図2に示すように、押圧部23、24は、副走査方向において、台座15(図2中2箇所)と反射ミラー11を挟んでそれぞれ対向する位置に設けられている。これにより、押圧部23、24の押圧力は、反射ミラー11を介して反射面14を支持する台座15の座面15a、15bに直交するように伝わる。よって、台座15、台座17との間に隙間ができるように反射ミラー11が傾いて配置されることを抑制できる。
図7は板バネ18の押圧部23、24と台座15との関係を示す平面図である。押圧部23、24は、それぞれ台座15を挟むように配置されている。押圧部23、24は主走査方向(矢印X方向)に2ヶ所押圧するように配置されているため、例えば押圧部23、24が台座15に対して主走査方向にどちらかに偏ってしまった場合、反射ミラー11を曲げてしまうことが考えられる。そこで、台座15を挟むように押圧部23、24を配置することで反射ミラー11を曲げることなく、安定した反射ミラー11の組み付け状態を得ることができる。すなわち、反射ミラー11が弾性部材の押圧によって撓むことを抑制できる。
また、本実施形態では、板バネ18の押圧部23、24が反射ミラー14の裏面21を押圧し、反射ミラー11の反射面14を台座15の座面15a、15bに当接させる構成について説明したが、反射ミラー11の表裏が逆の構成であってもよい。すなわち、板バネ18の押圧部23,24が押圧する側が反射ミラー11の反射面14であって、台座15の座面15a、15bに当接される側が反射ミラー11の裏面21という構成であっても、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
図4は支持凸部17aを台座15側に片寄せした構成を表した図である。図5(a)は図2における支持凸部17aの位置を反射ミラー11の反射面14と直交する方向において異なる5箇所に配置した場合を示す図である。図5(b)は支持凸部17aの位置による反射ミラー11の組み付け角度のバラつきを表した図である。横軸が支持凸部17aの位置、縦軸が組み付け角度(ミラーの姿勢)となっている。ミラーの姿勢(角度)が「0´」の時、反射ミラー11は正しい位置に取り付けられている状態である。図5(b)に示すように、反射ミラー11の第一面16の辺の中点(j)より台座15の座面15a、15bに対して遠い位置に支持凸部17aを配置すると、ミラーの姿勢が1’以上傾くこととなる。
また、図6は反射ミラー11を載置した場合の傾きと、その場合に発生する支持凸部17aとの摩擦力との関係を表した図である。図6(a)は支持凸部17aを図5(a)で示す(h)〜(j)の間に反射ミラー11配置した場合を示す図であり、図6(b)は図5(a)で示す(k)〜(l)の間に反射ミラー11配置した場合を示す図である。
位置決め部13に反射ミラー11を載置した後、図6に示す板バネ18による押圧力F1で反射ミラー11を台座15に倣わせる。
図6(a)では、支持凸部17aにかかる押圧力F1はF1sinΘ1とF1cosΘ1の2力に分解することができ、反射ミラー11と支持凸部17aの間にはたらく摩擦力は支持凸部17aの静摩擦係数をμとすると、μF1sinΘ1で表すことが出来る。また図6(b)も同様にして、反射ミラー11と支持凸部17aの間の摩擦力をμF1sinΘ2と表すことが出来る。
この時、押圧力F1と支持凸部17aの当接面とのなす角Θは、Θ1<Θ2となるため、反射ミラー11と支持凸部17aとの摩擦力はμF1sinΘ1<μF1sinΘ2となる。したがって、図6(a)のような位置に支持凸部17aをもうけることで、板バネ18の押圧力F1が小さくても十分に反射ミラー11を台座15に倣わせることができる。
従来例の図14、図15に示すように、反射ミラー100が載置された時に座面102に当接されていない場合、反射面と座面102とのなす角度θ2が大きくなり照射位置のばらつきδが大きくなることが解る。
したがって、本実施形態では、支持凸部17aが反射ミラー11の反射面と直交する方向における第一面16の辺の中点(j)より台座15の座面15a、15b側の領域でのみ、反射ミラー11の第一面16と当接する。この構成により、反射ミラー11を載置した際の反射面14と台座15(座面15a、15b)との間の角度θ2の最大値が小さくなり、組み付け角度のバラつきを低減でき、反射ミラー11の組み付け精度を向上させ、照射位置のばらつきを低減できる。
[第二実施形態]
次に、本発明を適用可能な第二実施形態に係る光学走査装置について図を用いて説明する。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図8は本実施形態にかかる反射ミラー11を光学箱5に取り付けた状態を表す図である。図9は本実施形態にかかる反射ミラー11を光学箱5に取り付けた状態の部分斜視図である。図8、図9では反射ミラー11の長手方向の片側端部のみ示している。反対側端部も同形状である。
図8、図9に示すように、本実施形態の光学走査装置は、上記第一実施形態の光学走査装置1の台座15、17、板バネ18、19に変えて、台座33、34、板バネ27を設けたものである。
光学箱5には反射ミラー11を支持する台座33、34が形成されている。台座33は、副走査方向(矢印Y方向)において反射面14を2箇所で支持する座面(第一当接部)33a、33bを有している。
台座34は支持凸部(第二当接部)34aを有し、支持凸部34aが、反射ミラー11の反射面14と直交する方向における反射ミラー11の第一面16の辺の中点より台座33の座面33a、33b側の領域でのみ、第一面16と接触する。これにより、上記第一実施形態と同様に、図14のように反射ミラー11が台座33に当接せずに傾いてしまうことを抑制し、図15で示したような、照射位置のばらつきを低減できる。
反射ミラー11は光学箱5に載置された状態で、板バネ27によって固定される。板バネ27は、押圧部28、押圧部29(第一の弾性部材)、押圧部30(第二の弾性部材)を有している。押圧部28、押圧部29は、反射ミラー11の反射面14の反対側にあって、且つ、反射面14と平行な裏面21を押圧し、反射面14を座面33a、33bに当接させる。押圧部30は、反射ミラー11の第一面16の反対側にあって、且つ、第一面16と平行な第二面22を押圧し、第一面16を支持凸部34aに当接させる。
押圧部28、29は、副走査方向(反射ミラー11の短手方向)に離間しており、それぞれ副走査方向に異なる位置を押圧する。押圧部28は、主走査方向(矢印X方向)において内側、副走査方向(矢印Y方向)において第二面22側で、反射ミラー11を押圧する。押圧部29は、主走査方向において外側、副走査方向において第一面16側で、反射ミラー11を押圧する。
押圧部28、29は、それぞれ台座33を挟むように配置されている。これにより、上記第一実施形態と同様に、反射ミラー11が弾性部材の押圧によって撓むことを抑制できる。
押圧部30は、押圧部28、29が反射ミラー11と接触した後に、反射ミラー11に接触するように設けられている。具体的には、図8中、副走査方向の上から下へ(矢印A方向)反射ミラー11を載置した後に板バネ27を挿入する。これにより、より確実に反射面14を台座33に組みつけることが可能となり、組み付け精度を向上させ、照射位置のばらつきを低減できる。
光学箱5には爪36が設けられており、板バネ27に設けられた穴27aに係止して板バネ27は光学箱5に固定される。
台座34に近い押圧部29の押圧力が、台座34から遠い押圧部28の押圧力より大きくなっている。これにより、図14のように台座33に対して反射ミラー11の台座34側が浮いてしまった場合に、回転モーメントを発生させ、台座33に反射ミラー11の反射面14を当接させ、正しい位置に押圧することができる。
本実施形態の光学走査装置は、1つの板バネ27で反射面14の反対側にある裏面21を押圧する機能と、反射面14と直交する第一面16の反対側にある第二面22を押圧する機能を備えている。このため、上記第一実施形態の効果に加えて、部品点数削減によるコストダウンや省スペース化が実現できる。
[第三実施形態]
次に本発明を適用可能な第三実施形態に係る光学走査装置について図を用いて説明する。上記第二実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図10は本実施形態にかかる反射ミラー11を光学箱5に取り付けた状態を表す図である。図11は本実施形態にかかる反射ミラー11を光学箱5に取り付けた状態の部分斜視図である。図12は本実施形態にかかる反射ミラー11を光学箱5に取り付けた状態の平面図(矢印A方向(副走査方向の上から下へ)から見た図)である。図10〜図12では反射ミラー11の長手方向の片側端部のみ示している。反対側端部も同形状である。
図10〜図12に示すように、本実施形態の光学走査装置は、上記第二実施形態の光学走査装置1の板バネ27に変えて、板バネ39を設けたものである。
反射ミラー11は光学箱5に載置された状態で、板バネ39によって固定される。板バネ39は押圧部40〜43を有している。
押圧部40〜42(第一の弾性部材)は、反射ミラー11の反射面14の反対側にあって、且つ、反射面14と平行な裏面21を押圧し、反射面14を座面33a、33bに当接させる。押圧部43(第二の弾性部材)は、反射ミラー11の第一面16の反対側にあって、且つ、第一面16と平行な第二面22を押圧し、第一面16を支持凸部34aに当接させる。
押圧部41、42は、主走査方向(反射ミラー11の長手方向)において同一直線上に配置され、押圧部40とは副走査方向に異なる位置を押圧するように配置されている。押圧部41、42は、副走査方向(矢印Y方向、反射ミラー11の短手方向)において、押圧部40より第二面22側で反射ミラー11を押圧する。
押圧部40の押圧力は、押圧部41、42の押圧力を足した値よりも小さくなるように設定されている。これにより、図14のように台座33に対して反射ミラー11の台座34側が浮いてしまった場合に、回転モーメントを発生させ、台座33に反射ミラー11の反射面14を当接させ、正しい位置に押圧することができる。
押圧部40は、主走査方向において、台座33と同じ位置に配置されている。押圧部41、42は、それぞれ台座33を挟むように配置されている。これにより、上記第一実施形態と同様に、反射ミラー11が弾性部材の押圧によって撓むことを抑制できる。
押圧部43は、押圧部40〜42が反射ミラー11と接触した後に、反射ミラー11に接触するように設けられている。具体的には、図10中、副走査方向の上から下へ(矢印A方向)反射ミラー11を載置した後に板バネ39を挿入する。これにより、より確実に反射面14を台座33に組みつけることが可能となり、組み付け精度を向上させ、照射位置のばらつきを低減できる。
光学箱5には爪36が設けられており、板バネ39に設けられた穴39aに係止して板バネ27は光学箱5に固定される。
本実施形態の光学走査装置によれば、上記第一、第二実施形態の効果を得ることができる。さらに、押圧部41、42を台座33を挟むように配置している。このため、板バネ39にY軸回りの回転が発生しにくくなり、板バネ39を安定して組み付けることができる。
第一実施形態にかかる光学走査装置の構成図である。 第一実施形態にかかる反射ミラーを光学箱に取り付けた状態の側面図である。 第一実施形態にかかる反射ミラーを光学箱に取り付けた状態の要部斜視図である。 支持凸部を台座側に片寄せした構成を表した図である。 (a)は図2における支持凸部の位置を異なる5箇所に配置したときを示す図である。(b)は支持凸部の位置による反射ミラーの組み付け角度のバラつきを表した図である。 (a)は図5における(h)~(j)の間に支持凸部を設けた時の力学モデル図である。(b)は図5における(k)〜(l)に支持凸部を設けた時の力学モデル図である。 板バネの押圧部と台座との関係を示す平面図である。 第二実施形態にかかる反射ミラーを光学箱に取り付けた状態の側面図である。 第二実施形態にかかる反射ミラーを光学箱に取り付けた状態の要部斜視図である。 第三実施形態にかかる反射ミラーを光学箱に取り付けた状態の側面図である。 第三実施形態にかかる反射ミラーを光学箱に取り付けた状態の要部斜視図である。 第三実施形態にかかる反射ミラーを光学箱に取り付けた状態の平面図である。 従来例(特許文献1)の反射ミラーの保持機構を示す図である。 従来の反射ミラーの組み付けのばらつきを示す図である。 反射ミラーの組み付け角度による副走査方向のばらつきを示す説明図である。
符号の説明
1 …光学走査装置
2 …レーザ光源ユニット(レーザ光源)
3 …レーザ光
5 …光学箱
9 …光偏向器(偏向手段)
11 …反射ミラー
12 …感光ドラム(像担持体)
13 …ミラー位置決め部
14 …反射面
15a、15b …座面(第一当接部)
16 …第一面
17a、34a …支持凸部(第二当接部)
18、19、27、39 …板バネ(第一の弾性部材、第二の弾性部材)
21 …裏面
23、24、28、29 …押圧部

Claims (5)

  1. レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射したレーザ光を偏向走査する偏向手段と、前記レーザ光を像担持体へ反射させる長尺状の反射ミラーと、前記反射ミラーを長手方向の両端で保持する位置決め部を備えた光学箱と、前記反射ミラーを前記光学箱に固定させるための第一の弾性部材と、を有する光学走査装置において、
    前記位置決め部は、前記反射ミラーの反射面または前記反射面の反対側にある裏面と当接する第一当接部と、前記反射面と直交する第一面と当接する第二当接部と、を有し、前記第一の弾性部材は、前記反射面または前記裏面を前記第一当接部に当接させるために前記裏面または前記反射面を押圧し、前記反射ミラーの短手方向において離間している少なくとも2箇所の押圧部を有し、
    前記反射ミラーの短手方向において、前記押圧部のうち前記第二当接部に近い押圧部は、前記第二当接部から遠い押圧部に比べて押圧力が大きいことを特徴とする光学走査装置。
  2. 前記第二当接部は、前記反射ミラーの前記反射面と直交する方向における前記反射ミラーの第一面の辺の中点より前記第一当接部側の領域でのみ、前記第一面と当接することを特徴とする請求項1に記載の光学走査装置。
  3. 前記反射ミラーを前記光学箱に固定させるための第二の弾性部材を有し、
    前記第二の弾性部材は、前記第一面の反対側にある第二面を押圧し、前記第一面を前記第二当接部に当接させており、
    前記第一の弾性部材は、前記第二の弾性部材よりも先に前記反射ミラーを押圧して組み付けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の光学走査装置。
  4. 前記第一の弾性部材の2箇所の押圧部は、前記反射ミラーの長手方向において、前記第一当接部を挟んで配置されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光学走査装置。
  5. 前記第二当接部に近い押圧部は、前記反射ミラーの長手方向おける同一直線上に2箇所、前記第一当接部を挟んで配置され、
    前記2箇所に配置された第二当接部に近い押圧部の押圧力を足した値は、前記第二当接部から遠い押圧部の押圧力より大きいことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光学走査装置。
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