JP3286158B2

JP3286158B2 - 走査光学装置

Info

Publication number: JP3286158B2
Application number: JP10329096A
Authority: JP
Inventors: 一身佐藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 2002-05-27
Anticipated expiration: 2016-03-29
Also published as: JPH09269460A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームプリ
ンタやレーザファクシミリ等の画像形成装置に用いられ
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レーザファクシ
ミリ等の画像形成装置に用いられる走査光学装置は一般
的に、図７に示すように、半導体レーザやコリメータレ
ンズをユニット化した光源ユニットＥと、これから発生
された平行光束のレーザ光Ｌ₀を偏向走査する回転多面
鏡Ｒと、偏向走査されたレーザ光を図８に示す回転ドラ
ムＮの表面の感光体に結像させる結像レンズＦ等を有
し、回転多面鏡Ｒや結像レンズＦは光学箱Ｈに収容さ
れ、また、光源ユニットＥは光学箱Ｈの側壁等に組み付
けられる。

【０００３】光学箱Ｈの上部開口は、光学箱Ｈ内に必要
部品をすべて組み込んだうえでふたＰによって閉塞され
る。なお、光学箱Ｈの側壁には回転多面鏡Ｒによって偏
向走査されたレーザ光を第１の折り返えしミラーＭ₁ を
経て光学箱Ｈの外部に取り出すための窓Ｔが設けられて
おり、光学箱Ｈの外部へ取り出されたレーザ光は、第２
の折り返えしミラーＭ₂ によって折り返えされて回転ド
ラムＮ上に到達する。

【０００４】光源ユニットＥの半導体レーザから発生さ
れたレーザ光Ｌ₀ はその内部のコリメータレンズによっ
て平行化され、シリンドリカルレンズＣによって回転多
面鏡Ｒの反射面に線状に集光され、結像レンズＦや第
１、第２の折り返えしミラーＭ₁ ，Ｍ₂ を経て回転ドラ
ムＮに結像する。このようにして、回転ドラムＮ上の感
光体に結像するレーザ光は、回転多面鏡Ｒによる主走査
と回転ドラムＮの回転による副走査に伴なって静電潜像
を形成する。

【０００５】近年では、レーザビームプリンタやレーザ
ファクシミリ等の小型化が進み、加えて、ワイドフォー
マット対応の要求も高まっており、このために、上記の
ように複数の折り返えしミラーを用いてレーザ光の進行
方向を変更したり、狭いスペースでレーザ光の光路を長
くする等の工夫がなされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、レーザ光の光路に配設される折り返え
しミラーは、その両端を板バネ等によって光学箱に固定
された長尺の棒状体であり、極めて振動を発生しやすい
状況にある。そこで、回転多面鏡の回転に伴なう共振等
を回避するために、回転多面鏡の回転数や、回転多面鏡
の駆動部の振動を伝播する回路基板の取り付け部分の構
成等と、折り返えしミラーに発生する振動の関係を詳し
く調査したうえで、これらの振動の周波数が折り返えし
ミラーの固有振動数（共振周波数）に接近しないよう
に、折り返えしミラーの材質や形状および固定方法等を
選定する必要がある。

【０００７】ところが、回転多面鏡の高速化や、回転多
面鏡の回転数を切り換えて複数の印字解像度を選択自在
に構成する高級機種等の開発とともに、折り返えしミラ
ーに伝播する振動が極めて複雑な多モードの振動となる
傾向にあり、上記のように折り返えしミラーの材質や形
状あるいは固定方法等を工夫するだけでは折り返えしミ
ラーの共振を防ぐことが極めて難しい。

【０００８】また、回転多面鏡の回転中の動的アンバラ
ンスや、光学箱の加工精度あるいは折り返えしミラーの
寸法精度や組み付け精度等は、各走査光学装置ごとにか
なりのバラつきがあるため、設計段階で前述のような多
モードの振動に対する共振防止対策を完備できたとして
も、個々の走査光学装置の運転中に予期しない振動が発
生するのを回避できないのが現状であり、特に複数の折
り返えしミラーが設けられている場合には個々の折り返
えしミラーの防振対策を完全に行なうことは不可能であ
り、２個以上の折り返えしミラーの振動が重なった場合
は走査光学装置の光学性能を著しく劣化させるおそれが
ある。

【０００９】本発明は、上記従来の技術の有する未解決
の課題に鑑みてなされたものであり、回転多面鏡の走査
光（走査ビーム）の光路に設けられた折り返えしミラー
の振動によるトラブルを回避して、高級機種等において
も安定した光学性能を実現できる走査光学装置を提供す
ることを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の走査光学装置は、回転多面鏡と、これを回
転させる駆動部と、折り返えしミラーを経て前記回転多
面鏡の走査ビームを感光体に結像させる結像光学系を有
し、前記折り返えしミラーが重りを備えており、その取
り付け位置を変更自在に構成されていることを特徴とす
る。

【００１１】重りが、折り返えしミラーの反射面を除く
残りの表面に少なくとも部分的に密着する内面を有する
断面Ｕ字形の部材であるとよい。

【００１２】折り返えしミラーが、重りの取り付け位置
を確認するための目盛りを備えているとよい。

【００１３】折り返えしミラーが、その長さ方向に重り
を案内するための案内手段を備えているとよい。

【００１４】

【作用】回転多面鏡を回転させると、その振動が光学箱
等の筐体を介して折り返えしミラーに伝播し、折り返え
しミラーが共振状態となって走査光学装置の光学特性を
著しく損なうおそれがある。そこで、折り返えしミラー
に重りを付加して、前記振動の周波数と折り返えしミラ
ーの共振周波数（固有振動数）が大きく離れるように折
り返えしミラーの質量分布等を調節する。

【００１５】ところが、折り返えしミラーに伝播する振
動は、光学箱等の形状や、回転多面鏡とその駆動部等の
動的アンバランスによって複雑な多モードの振動とな
り、走査光学装置の設計段階で折り返えしミラーの共振
周波数を確実に把握するのが難しい。

【００１６】加えて、各走査光学装置ごとに光学箱や回
転多面鏡およびその駆動部等の形状誤差や組付誤差等が
異なるため、設計段階で折り返えしミラーの共振周波数
を正確に求めてこれに対応できたとしても、各走査光学
装置の運転中には予期しない共振状態が発生するおそれ
がある。

【００１７】そこで、折り返えしミラーに取り付ける重
りの取り付け位置を変更自在に構成しておき、各走査光
学装置ごとにその運転中に現われる折り返えしミラーの
共振状態を検討して重りの取り付け位置を選定する。こ
のようにして、折り返えしミラーの振動を簡単かつ確実
に防ぐことができる。

【００１８】特に、回転多面鏡を高速回転させる場合
や、回転多面鏡の回転速度を切り換えて運転できる高級
機種の走査光学装置では、折り返えしミラーの共振周波
数が複数現われて、狭い周波数範囲に集中する。このた
めに設計段階における防振対策が極めて難しく、また、
実際に走査光学装置を運転したときの状況が設計値とず
れることも多い。従って、折り返えしミラーの重りの取
り付け位置を変更自在に構成しておき、実際に走査光学
装置を運転して折り返えしミラーの共振状態を検討して
重りの取り付け位置を選定する方法は、確実でしかも安
価な防振対策として極めて有効である。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００２０】図１は一実施例による走査光学装置を示す
もので、これは、（ａ）に示すように、光源１から発生
されたレーザ光Ｌ₁ をシリンドリカルレンズ２によって
線状の光束に集光し、回転多面鏡３によって所定の走査
方向に偏向走査し、結像光学系である結像レンズ４と折
り返えしミラー５を経て図示しない回転ドラム上の感光
体に結像させる。感光体に結像する走査光は、回転多面
鏡３の回転による主走査と、回転ドラムの回転による副
走査に伴なって静電潜像を形成する。

【００２１】回転多面鏡３の走査ビームである走査光
は、その走査面の一端に達したものがＢＤミラー６によ
って反射されてＢＤセンサ７に導入され、走査開始信号
に変換されて光源１に送信される。光源１は走査開始信
号を受信したうえで書き込み変調を開始する。

【００２２】光源１や回転多面鏡３、結像レンズ４等は
走査光学装置の本体フレームと一体である光学箱８の側
壁や底壁に取り付けられる。回転ドラムは光学箱８の外
側に配設されており、光学箱８の底壁には走査光を光学
箱８から回転ドラムに向かって取り出すための窓９が設
けられている。また、光学箱８の上部開口は、図示しな
いふた部材によって閉塞され、ふた部材はその周縁部に
おいて光学箱８にビス止めされる。

【００２３】図１の（ｂ）に示すように、折り返えしミ
ラー５は主走査方向に長尺な棒状の本体５ａを有し、そ
の両端を図示しない板バネによって光学箱８と一体であ
るミラー支持体に押圧される。このようにして光学箱８
に固定される折り返えしミラー５は、重り１０を有し、
これは折り返えしミラー５の反射面５ｂを除く残りの部
分に付加されている。

【００２４】重り１０は、回転多面鏡３の駆動部である
駆動モータの回転による振動の周波数から、折り返えし
ミラー５の共振周波数が大きく離れるように折り返えし
ミラー５の質量分布等を調節するために設けられたもの
である。重り１０の本体は、折り返えしミラー５の反射
面５ｂを除く残りの表面を包囲して、少なくとも一部分
が折り返えしミラー５に密着する内面を有する断面Ｕ字
形の部材であって、重り１０の長さ方向に人力あるいは
工具等の力によって摺動自在であるとともに、重り１０
の長さ方向の任意の位置で折り返えしミラー５との間の
摩擦力あるいは重り１０自体の弾性力のみによって折り
返えしミラー５に固定できるように構成されている。

【００２５】回転多面鏡３の回転中にその駆動モータ等
から折り返えしミラー５に伝播される振動は、回転多面
鏡３の面数（鏡面の数）や駆動モータのマグネットの極
数等に応じた基本周波数を有し、光学箱８の形状や、回
転多面鏡３と駆動モータを含む回転体全体の動的アンバ
ランス等によって極めて複数な振動モードとなる。従っ
て、これに対応する重り１０の取り付け位置を設計段階
で正確に選定するのが難しいうえに、重り１０の取り付
け位置を設計値通りに組み付けても、光学箱８の形状誤
差や回転多面鏡３の組み付け誤差等のために、折り返え
しミラー５に伝播する振動の周波数が設計段階で予測し
たものからずれることが多く、折り返えしミラー５の共
振を防ぐのが難しい。また、回転多面鏡３の回転数を数
段階に変化させて運転する高級機種の場合には、折り返
えしミラー５の共振を避けるのがより一層困難になる。

【００２６】そこで、個々の走査光学装置ごとに、ま
ず、重り１０を折り返えしミラー５上の適当な位置に取
り付けて回転多面鏡３を回転させ、その立ち上りや運転
中において大きな振動を発生するときは、折り返えしミ
ラー５の反射面５ｂに伝播する振動の周波数特性を調べ
て重り１０の取り付け位置を変更する。

【００２７】例えば、折り返えしミラー５の材料の密度
２４５０ｋｇ／ｍ³ 、ヤング率８×１０¹⁰ｐａ、折り返
えしミラー５の厚さ５ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ２６３ｍ
ｍであり、その中央に重さ５ｇ、幅Ｓ₁ ７ｍｍ、高さＳ
₂ １４ｍｍ、厚さＳ₃ ９ｍｍの重り１０を取り付けたと
きに、折り返えしミラー５の反射面５ｂにおいて測定し
た振動の周波数特性が図２の実線で示すグラフ（ａ）で
表わされるとき、重り１０を折り返えしミラー５の長さ
方向に１０ｍｍ移動させると折り返えしミラー５の反射
面５ｂの振動は同図の破線で示すグラフ（ｂ）に変化す
る。すなわち、折り返えしミラー５の中央に重り１０が
位置しているときは振動の一次のピークが１８８Ｈｚ、
２次のピークが３１０Ｈｚ、３次のピークが３８０Ｈ
ｚ、４次のピークが５５０Ｈｚであったものが、それぞ
れ２０５Ｈｚ、３４０Ｈｚ、３８０Ｈｚ、５８０Ｈｚに
ずれることが解る。

【００２８】このように、各走査光学装置ごとに折り返
えしミラーの重りの取り付け位置を調節し、折り返えし
ミラーの共振周波数を変えることで、その振動を効果的
に回避して、画像形成装置の光学性能等を大きく向上さ
せることができる。

【００２９】特に、複数の折り返えしミラーを用いる場
合や、回転多面鏡を高速回転させる走査光学装置におい
ては、折り返えしミラーの振動に起因するトラブルは著
しい画質の低下を招くおそれがあるため、上記のよう
に、各走査光学装置ごとにきめ細かく振動防止対策を行
なうことは極めて重要である。

【００３０】なお、折り返えしミラー５の上端面５ｃ等
に、図３に示すように、重り１０の取り付け位置を確認
できるように油性のインク等を用いて目盛り５ｄを設け
ておくと、重り１０の取り付け位置を調節するときに大
変便利であり、組み立て作業の効率を大きく向上させる
ことができる。

【００３１】また、折り返えしミラー５の表面を包囲す
る断面Ｕ字形の重り１０に替えて、図４に示すように、
折り返えしミラー１５の上端面１５ａと下端面１５ｂに
それぞれ案内手段である長溝１５ｃを形成し、重り２０
に設けた係止部材２０ａを各長溝１５ｃに摺動自在に係
合させてもよい。この場合は、折り返えしミラー１５の
反射面の幅を、折り返えしミラー１５の高さ全体に拡大
できるという利点が付加される。

【００３２】さらに、図５に示すように、平板状の重り
３０に弾性部材であるバネ３１を一体的に結合させ、バ
ネ３１によって折り返えしミラー５を弾力的に挟持する
ように構成してもよい。

【００３３】あるいは、図６に示すように、断面Ｕ字形
の重り４０の内面に係合部である凸部４０ａを設け、こ
れらを、折り返えしミラー５５の各端面に設けられた異
形部分である凹所５５ａに係合させることで重り４０を
固定するように構成してもよい。

【００３４】

【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、次に記載するような効果を奏する。

【００３５】回転多面鏡の走査光（走査ビーム）の光路
に設けられた折り返えしミラーの振動によるトラブルを
回避して、高級機種や高速化された走査光学装置等にお
いても安定した光学性能を実現できる。

【００３６】このような走査光学装置を搭載すること
で、画像形成装置の高性能化等に大きく貢献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例による走査光学装置を示すもので、
（ａ）はその全体を示す模式斜視図、（ｂ）は折り返え
しミラーのみを示す斜視図、（ｃ）は（ｂ）の断面図で
ある。

【図２】折り返えしミラーに発生する振動の周波数特性
を示すグラフである。

【図３】第１変形例による折り返えしミラーを示す斜視
図である。

【図４】第２変形例による折り返えしミラーを示すもの
で、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は断面図である。

【図５】第３変形例による折り返えしミラーを示すもの
で、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は重りのみを示す断面
図である。

【図６】第４変形例による折り返えしミラーを示すもの
で、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は断面図である。

【図７】一従来例による走査光学装置を示す模式斜視図
である。

【図８】図７の走査光学装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１光源３回転多面鏡４結像レンズ５，１５，５５折り返えしミラー８光学箱９窓１０，２０，３０，４０重り

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】回転多面鏡と、これを回転させる駆動部
と、折り返えしミラーを経て前記回転多面鏡の走査ビー
ムを感光体に結像させる結像光学系を有し、前記折り返
えしミラーが重りを備えており、その取り付け位置を変
更自在に構成されていることを特徴とする走査光学装
置。
【請求項２】重りの取り付け位置が折り返えしミラー
の長さ方向に変更自在であることを特徴とする請求項１
記載の走査光学装置。
【請求項３】重りが、折り返えしミラーの反射面を除
く残りの表面に少なくとも部分的に密着する内面を有す
る断面Ｕ字形の部材であることを特徴とする請求項１ま
たは２記載の走査光学装置。
【請求項４】折り返えしミラーが、重りの取り付け位
置を確認するための目盛りを備えていることを特徴とす
る請求項１ないし３いずれか１項記載の走査光学装置。
【請求項５】折り返えしミラーが、その長さ方向に重
りを案内するための案内手段を備えていることを特徴と
する請求項１ないし４いずれか１項記載の走査光学装
置。
【請求項６】重りが、折り返えしミラーを弾力的に挟
持する弾性部材を有することを特徴とする請求項１また
は２記載の走査光学装置。
【請求項７】重りが、折り返えしミラーに設けられた
複数の異形部分のそれぞれに係合自在である係合部を有
することを特徴とする請求項１または２記載の走査光学
装置。