JP4095535B2 - 光走査装置における反射鏡の支持方法及び光走査装置並びに画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査装置における反射鏡の支持方法及び光走査装置、並びにそれを備えた画像形成装置に関するものである。

従来より、光走査装置は、レーザビームプリンタ、レーザファクシミリ、デジタル複写機等の画像形成装置などに利用されている。この種の光走査装置として、光源としての半導体レーザと、ポリゴンミラー（回転多面鏡）と、半導体レーザからの光束をポリゴンミラー上に線状に結像する第１結像光学系と、被走査面上に等速度で均一なスポットを結像する第２結像光学系と、ポリゴンミラーによって走査された光束を検出する走査開始信号検出器と、半導体レーザからの光束を走査開始信号検出器に集光する検出光学系とを備えた装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

上述のように第２結像光学系は被走査面上に等速度で均一なスポットを結像するという高度な機能を発揮するものであるため、第２結像光学系を１個の光学素子で構成しようとすると、その光学素子を複雑な形状に形成する必要がある。ところで、多くの場合、第２結像光学系には、光透過型の光学素子であるガラスレンズが用いられる。しかし、ガラスレンズを複雑な形状に加工することは困難である。そのため、第２結像光学系を１枚のガラスレンズで構成することは難しかった。したがって、第２結像光学系をガラスレンズで構成しようとすると、複数枚のガラスレンズを組み合わせる必要があった。なお、通常、これらのレンズの組み合わせは、ｆθレンズと呼ばれている。

ところが、ガラスレンズは高価な光学素子である。そのため、第２結像光学系をガラスレンズで構成しようとすると、高価なガラスレンズが複数枚必要となるため、光走査装置の小型化や低コスト化が難しかった。

そこで、光走査装置の小型化及び低コスト化を図るため、第２結像光学系に曲面からなる反射面を備えた反射鏡を用いる装置が提案されている。すなわち、第２結像光学系として、光透過型の光学素子ではなく、光反射型の光学素子を用いることが提案されている。

また、本願出願人は、いわゆる自由曲面からなる反射面を備えた反射鏡を用いることにより、第２結像光学系を当該反射鏡のみで構成することを提案している（例えば、特許文献２参照）。図９に示すように、この種の反射鏡１００では、横断面は略Ｃ字型になっている一方、横断面の形状が軸方向に沿って一定ではなく、全体がねじれた形状になっている。このような形状を備えていることにより、反射鏡１００は被走査面上でスポットを直線状に走査することが可能となる。
特開２００１−１６６２３９号公報 特開２００２−１４８５３９号公報

近年、光走査装置の小型化が進んでおり、光学素子に対する振動の影響は無視できないものとなりつつある。しかしながら、光学素子としての反射鏡は、光透過型の光学素子（レンズ等）に比べて振動の影響を受けやすい。そのため、反射鏡に対する振動の影響を抑制する方策が望まれている。

前記特許文献１の走査光学装置では、振動の影響を抑制するために、反射鏡を長手方向の両端部と中央部とで３点支持し、更に、両端部では反射面と直交する方向に反射鏡を押圧する一方、中央部では反射面と平行な方向に反射鏡を押圧することにより、反射鏡を固定していた。この装置では、反射鏡を支持する３つの支持点は、反射鏡の長手方向に沿った略直線状に並んでいた。

しかし、前記特許文献１の走査光学装置では、反射鏡の反射面は、曲面ではなく平坦面であった。また、当該反射鏡は、断面が矩形状であり、支持しやすい形状に形成されていた。そのため、支持点が略直線状に並ぶ上記の支持方法によって、反射鏡の振動抑制を試みることができた。また、上記反射鏡では、断面形状は長手方向に沿って一定であった。そのため、反射鏡の形状は比較的単純であり、もともと支持しやすい形状になっていた。

ところが、曲面からなる反射面を備えた反射鏡は、形状が複雑である。したがって、上記の支持方法をそのまま利用することはできず、当該反射鏡の形状特性に応じた新たな支持方法が待ち望まれていた。

また、前記特許文献１の反射鏡は、いわゆる折り返しミラーに過ぎず、それ自体で第２結像光学系を構成するものではなかった。しかし、特に反射面がいわゆる自由曲面からなる反射鏡では、全体がねじれた形状に形成されているので、従来の支持方法では振動を十分に抑制することは困難であった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光走査装置において、曲面からなる反射面を備えた反射鏡を、振動の影響を抑制するように支持することにある。また、そのような支持方法を実現した光走査装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係る反射鏡の支持方法は、走査される光束を反射する反射鏡を備えた光走査装置において前記反射鏡を支持する方法であって、前記反射鏡は、光束の走査方向に長尺且つ少なくとも前記走査方向に正のパワーを有する曲面からなる反射面を備え、前記反射鏡の長尺方向における一端の近傍に位置する第１の支持点と、前記反射鏡の長尺方向における他端の近傍に位置する第２の支持点と、前記反射鏡の長尺方向の中央近傍において前記第１の支持点と前記第２の支持点とを結ぶ仮想直線よりも前記反射面の凹側に位置し且つ前記仮想直線との間の距離が前記反射面の前記走査方向におけるサグ量よりも大きい第３の支持点とにおいて前記反射鏡を支持し、前記反射鏡における前記第１〜第３の支持点と反対側の部分であって且つ前記第１〜第３の支持点にそれぞれ略対応する第１〜第３の対応位置を、それぞれ前記第１〜第３の支持点に向かって押圧し、前記反射鏡は、前記第３の支持点を境とした前記第１支持点側の第１部分と前記第２支持点側の第２部分とからなり、前記第１部分の重心は、前記第１支持点と前記第３支持点とを結ぶ仮想直線上に位置し、前記第２部分の重心は、前記第２支持点と前記第３支持点とを結ぶ仮想直線上に位置する方法である。

この方法によれば、反射鏡は、同一直線上にない３つの支持点において支持されるので、安定して支持されることになる。また、第３の支持点は第１の支持点と第２の支持点とを結ぶ仮想直線よりも反射面の凹側に位置しているので、反射面が長尺方向に湾曲していることに対応するように、第１〜第３の支持点はその湾曲方向に沿って並ぶことになる。そのため、反射鏡の形状に応じた支持がなされ、反射鏡はより安定して支持されることになる。さらに、第３の支持点は前記仮想直線から外れた位置にあるので、反射鏡が外力を受けたとしても、反射鏡が前記仮想直線回りに回転することは防止される。また、反射鏡のねじれも抑制される。その結果、振動の影響は抑制され、振動の影響を受けにくい光走査装置が実現される。さらにまた、第１〜第３の支持点を結んでなる仮想三角形の面積が大きくなり、反射鏡は安定して支持される。また、反射鏡は、各支持点とそれらに略対応する位置とにおいて、両側から挟み込まれる。その結果、反射鏡はより堅固に支持されることになる。なお、支持点に略対応する位置とは、支持点の反対側の位置（対応位置）であってもよく、当該対応位置の近傍の位置であってもよい。また、各部分の重心は各支持点間を結ぶ各仮想直線上に位置するので、反射鏡は、外力を受けたとしてもねじれにくくなる。そのため、反射面の面倒れは起こりにくくなる。

本発明に係る反射鏡の支持方法は、走査される光束を反射する反射鏡を備えた光走査装置において前記反射鏡を支持する方法であって、前記反射鏡は、光束の走査方向に長尺且つ少なくとも前記走査方向に正のパワーを有する曲面からなる反射面を備え、前記反射鏡の長尺方向における一端の近傍に位置する第１の支持点と、前記反射鏡の長尺方向における他端の近傍に位置する第２の支持点と、前記反射鏡の長尺方向の中央近傍において前記第１の支持点と前記第２の支持点とを結ぶ仮想直線よりも前記反射面の凹側に位置し且つ前記仮想直線との間の距離が前記反射面の前記走査方向におけるサグ量よりも大きい第３の支持点とにおいて前記反射鏡を支持し、前記反射鏡における前記第１〜第３の支持点と反対側の部分であって且つ前記第１〜第３の支持点にそれぞれ略対応する第１〜第３の対応位置を、それぞれ前記第１〜第３の支持点に向かって押圧し、前記反射鏡は、前記第３の支持点を境とした前記第１支持点側の第１部分と前記第２支持点側の第２部分とからなり、前記第１部分における長尺方向の中央部断面の剪断中心は、前記第１支持点と前記第３支持点とを結ぶ仮想直線上に位置し、前記第２部分における長尺方向の中央部断面の剪断中心は、前記第２支持点と前記第３支持点とを結ぶ仮想直線上に位置する方法である。

この方法によれば、反射鏡は、同一直線上にない３つの支持点において支持されるので、安定して支持されることになる。また、第３の支持点は第１の支持点と第２の支持点とを結ぶ仮想直線よりも反射面の凹側に位置しているので、反射面が長尺方向に湾曲していることに対応するように、第１〜第３の支持点はその湾曲方向に沿って並ぶことになる。そのため、反射鏡の形状に応じた支持がなされ、反射鏡はより安定して支持されることになる。さらに、第３の支持点は前記仮想直線から外れた位置にあるので、反射鏡が外力を受けたとしても、反射鏡が前記仮想直線回りに回転することは防止される。また、反射鏡のねじれも抑制される。その結果、振動の影響は抑制され、振動の影響を受けにくい光走査装置が実現される。さらにまた、第１〜第３の支持点を結んでなる仮想三角形の面積が大きくなり、反射鏡は安定して支持される。また、反射鏡は、各支持点とそれらに略対応する位置とにおいて、両側から挟み込まれる。その結果、反射鏡はより堅固に支持されることになる。また、反射鏡はねじれにくくなる。そのため、反射面の面倒れは起こりにくくなる。

前記反射鏡は、一方の面が反射面となる薄板状の反射鏡本体と、前記反射鏡本体の前記反射面の裏側から裏側方向に延び且つ前記走査方向に長尺なリブとを備え、前記第３の対応位置は、前記リブ上に位置することが好ましい。

このことにより、反射鏡の強度が向上する。また、反射鏡を樹脂等の材料で形成する場合、材料のひけの発生を抑えて反射面の加工精度を向上させるためには、反射鏡本体の厚みは薄い方が好ましい。上記反射鏡によれば、リブによって強度を確保することができるので、反射鏡本体を薄くすることが可能となる。

前記第１部分の重心は、前記第１部分における長尺方向の中央部断面の剪断中心と略一致し、前記第２部分の重心は、前記第２部分における長尺方向の中央部断面の剪断中心と略一致することが好ましい。

このことにより、反射鏡は、一層ねじれにくくなる。そのため、反射面の面倒れは、更に起こりにくくなる。

前記反射鏡の中央部の奥行き長さは、両端部の奥行き長さよりも長いことが好ましい。

このことにより、略中央部の支持点である第３支持点を、より奥側に位置させることができる。したがって、第１〜第３の支持点を結んでなる仮想三角形の面積をより大きくすることが可能となり、反射鏡を更に安定して支持することができる。

前記反射鏡の中央部の断面２次モーメントは、両端部の断面２次モーメントよりも大きいことが好ましい。

このことにより、反射鏡の中央部は両端部よりも強度が高くなる。そのため、反射鏡に熱膨張が発生した場合であっても、反射鏡は中央部から長尺方向に沿って伸縮しやすくなる。したがって、厚み方向（長尺方向と略直交する方向）の熱膨張に起因するねじれ変形は発生しにくいので、反射面の面倒れは起こりにくい。

前記反射鏡における前記各支持点の近傍の断面積は、前記反射鏡における前記各支持点間の部分の断面積よりも大きいことが好ましい。

このことにより、支持点の近傍に比べて、支持点間の部分は軽量化される。そのため、反射鏡に外力が加わったとしても、支持点の近傍に比べて支持点間の部分には慣性力が生じにくくなる。一方、支持点の近傍は支持されているので、もともと振動は生じにくい。したがって、反射鏡の振動は抑制される。

本発明に係る光走査装置は、走査される光束を反射する反射鏡を備えた光走査装置であって、前記反射鏡は、光束の走査方向に長尺且つ少なくとも前記走査方向に正のパワーを有する曲面からなる反射面を有し、前記反射鏡を、前記反射鏡の長尺方向における一端の近傍に位置する第１の支持点と、前記反射鏡の長尺方向における他端の近傍に位置する第２の支持点と、前記反射鏡の長尺方向の中央近傍において前記第１の支持点と前記第２の支持点とを結ぶ仮想直線よりも前記反射面の凹側に位置し且つ前記仮想直線との間の距離が前記反射面の前記走査方向におけるサグ量よりも大きい第３の支持点とにおいて支持する支持部材と、前記反射鏡における前記第１〜第３の支持点と反対側の部分であって且つ前記第１〜第３の支持点にそれぞれ略対応する第１〜第３の対応位置を、それぞれ前記第１〜第３の支持点に向かって押圧する押圧部材とを更に備え、前記反射鏡は、前記第３の支持点を境とした前記第１支持点側の第１部分と前記第２支持点側の第２部分とからなり、前記第１部分の重心は、前記第１支持点と前記第３支持点とを結ぶ仮想直線上に位置し、前記第２部分の重心は、前記第２支持点と前記第３支持点とを結ぶ仮想直線上に位置するものである。

本発明に係る光走査装置は、走査される光束を反射する反射鏡を備えた光走査装置であって、前記反射鏡は、光束の走査方向に長尺且つ少なくとも前記走査方向に正のパワーを有する曲面からなる反射面を有し、前記反射鏡を、前記反射鏡の長尺方向における一端の近傍に位置する第１の支持点と、前記反射鏡の長尺方向における他端の近傍に位置する第２の支持点と、前記反射鏡の長尺方向の中央近傍において前記第１の支持点と前記第２の支持点とを結ぶ仮想直線よりも前記反射面の凹側に位置し且つ前記仮想直線との間の距離が前記反射面の前記走査方向におけるサグ量よりも大きい第３の支持点とにおいて支持する支持部材と、前記反射鏡における前記第１〜第３の支持点と反対側の部分であって且つ前記第１〜第３の支持点にそれぞれ略対応する第１〜第３の対応位置を、それぞれ前記第１〜第３の支持点に向かって押圧する押圧部材とを更に備え、前記反射鏡は、前記第３の支持点を境とした前記第１支持点側の第１部分と前記第２支持点側の第２部分とからなり、前記第１部分における長尺方向の中央部断面の剪断中心は、前記第１支持点と前記第３支持点とを結ぶ仮想直線上に位置し、前記第２部分における長尺方向の中央部断面の剪断中心は、前記第２支持点と前記第３支持点とを結ぶ仮想直線上に位置するものである。

前記反射鏡は、一方の面が反射面となる薄板状の反射鏡本体と、前記反射鏡本体の前記反射面の裏側から裏側方向に延び且つ前記走査方向に長尺なリブとを備え、前記第３の対応位置は、前記リブ上に位置することが好ましい。

前記第１部分の重心は、前記第１部分における長尺方向の中央部断面の剪断中心と略一致し、前記第２部分の重心は、前記第２部分における長尺方向の中央部断面の剪断中心と略一致することが好ましい。

前記反射鏡の中央部の奥行き長さは、両端部の奥行き長さよりも長いことが好ましい。

前記反射鏡の中央部の断面２次モーメントは、両端部の断面２次モーメントよりも大きいことが好ましい。

前記反射鏡における前記各支持点の近傍の断面積は、前記反射鏡における前記各支持点間の部分の断面積よりも大きいことが好ましい。

前記反射鏡は、曲面を有する合成樹脂製部材と、前記合成樹脂製部材の前記曲面上に形成された鏡面膜とにより構成されていることが好ましい。

このことにより、合成樹脂製部材は容易に加工することができるので、複雑な曲面形状であっても、比較的容易に形成することができる。また、ガラス製部材と比べて、安価に構成することができる。

光束を出力する光源と、前記光源からの光束を走査する光偏向器と、前記光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光源からの光束を前記光偏光器の偏向面に導くとともに前記偏向面上に線像を形成する第１結像光学系と、前記光偏向器と被走査面との間に配置され、前記光偏向器からの光束を前記被走査面に導くとともに前記被走査面上に等速度で均一なスポットを結像する第２結像光学系とを更に備え、前記第２結像光学系は、前記反射鏡のみから構成されていることが好ましい。

前記反射鏡の反射面がいわゆる自由曲面からなっていることにより、前記反射鏡のみで第２結像光学系を構成することができる。上記光走査装置によれば、自由曲面からなる反射面を備えた反射鏡であっても、安定して支持することができる。

本発明に係る画像形成装置は、前記光走査装置と、外周面が前記被走査面となり、前記光走査装置の光束の走査方向に延びる略円筒形状の感光体と、前記感光体を回転させる駆動手段と、前記感光体にトナーを供給する現像器と、前記感光体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、を備えたものである。

このことにより、振動の影響を受けにくい画像形成装置が実現される。

本発明によれば、反射鏡を両端部で支持するとともに、中央近傍においても、両端部の支持点同士を結ぶ仮想直線よりも反射面の凹側にて、反射鏡を支持することとした。したがって、反射面が反射鏡の長尺方向から湾曲しているにも拘わらず、反射鏡を安定して支持することができ、振動を抑制することができる。

反射鏡における支持点の反対側の対応部分を押圧することとすれば、反射鏡をより安定して支持することができる。

反射鏡本体の裏側に延びるリブを設けることにより、反射鏡の強度を向上させることができる。また、リブによって強度を確保することができるので、反射鏡本体を薄く形成することができ、反射面の加工精度を向上させることができる。

反射鏡における支持点間の部分の重心を、各支持点間を結ぶ仮想直線上に位置づけることとすれば、反射鏡のねじれを抑制することができ、反射面の面倒れを抑制することができる。また、重心と中央部断面の剪断中心とを一致させることとすれば、反射鏡のひずみをより効果的に抑制することができる。

反射鏡の中央部の奥行き長さを両端部の奥行き長さよりも長くすることにより、第１〜第３の支持点を結んでなる仮想三角形の面積を大きくすることができ、反射鏡をより安定して支持することができる。

反射鏡の中央部の断面２次モーメントを両端部の断面２次モーメントよりも大きくすることにより、反射鏡のねじれ変形を抑制することができ、反射面の面倒れを抑制することができる。

反射鏡における前記各支持点の近傍の断面積を前記各支持点間の部分の断面積よりも大きくすることにより、支持点の近傍に比べて支持点間の部分を軽量化することができ、振動を効果的に抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１及び図２に示すように、参考例に係る光走査装置１は、光源ユニット２と、ポリゴンミラー９と、反射鏡１０と、同期センサ１３とを備えており、それらは筐体１５の内部に設けられている。なお、便宜上、以下の説明においては、図１の右側を後側と呼び、図１の左側を前側と呼ぶこととする。

光源ユニット２は、半導体レーザ回路が設けられたレーザ駆動基板（以下、半導体レーザという）３と、コリメータレンズ４と、主凹シリンダレンズ５と、副凸シリンダレンズ６とが組み立てられて構成されている。光源ユニット２のレーザ光の照射方向、すなわち光源ユニット２の前方には、折り返しミラー７が配置されている。折り返しミラー７とポリゴンミラー９との間には、主凸シリンダレンズ８が設けられている。

コリメータレンズ４、主凹シリンダレンズ５、副凸シリンダレンズ６、及び主凸シリンダレンズ８は、半導体レーザ３からのビーム（光束）をポリゴンミラー９の偏向面に導くとともに、当該偏向面上に線像を形成する第１結像光学系を構成している。なお、本明細書では、折り返しミラー７のように、平坦な反射面によって単に光を反射するだけの要素は、結像光学系には含まれないものとする。

ポリゴンミラー９は、複数の反射面（偏向面）を有する回転多面鏡であり、図示しないモータによって回転駆動される。ポリゴンミラー９の回転により、ポリゴンミラー９に反射された光は、ビーム６０ａ〜６０ｃの順に走査される。なお、説明の便宜上、図中では３本のビーム６０ａ〜６０ｃを同時に図示しているが、実際には１本のビームが反射鏡１０の長尺方向に走査される。ポリゴンミラー９からのビームを反射する反射鏡１０は、折り返しミラー７の前方に設けられている。なお、反射鏡１０の詳細については、後述する。

反射鏡１０の後方には、折り返しミラー１１，１２が設けられている。折り返しミラー１１，１２も、反射鏡１０と同様に長尺に形成されている。折り返しミラー１２は、折り返しミラー１１の下方に配置されている。そして、反射鏡１０によって反射されたビームは、折り返しミラー１１及び折り返しミラー１２の順に反射され、前方に向かって照射される。

反射鏡１０における走査方向の開始位置（図２の左側端部の位置）の後方には、ビームが当該位置にあるときにのみ光を反射する折り返しミラー１４が配置されている。折り返しミラー１４によって反射された光は、同期センサ１３に入射される。すなわち、走査開始時には同期センサ１３に光が入射され、走査の開始が検出される。

図３に示すように、光走査装置１から出射されたビームは、円筒状の感光ドラム１６上に導かれる。感光ドラム１６の外周面は、光走査装置１からのビームが走査される被走査面であり、光が照射されると電荷が変化する感光体によって覆われている。光走査装置１からのビームは走査されるので、感光ドラム１６上において、ビームスポットは感光ドラム１６の軸方向と平行な方向（主走査方向）に走査される。感光ドラム１６は、図示を省略するモータ（回転手段）によって回転駆動される。このようにビームの走査と感光ドラム１６の回転とが組み合わされることにより、感光ドラム１６の表面に２次元の潜像が形成される。

次に、反射鏡１０及びその支持方法について説明する。

反射鏡１０は、ポリゴンミラー９からのビームを感光ドラム１６の被走査面に導くともに当該被走査面上に等速度で均一なスポットを結像する第２結像光学系を構成している。前述したように、反射鏡１０は、光の走査方向に沿って長尺に形成されている。反射鏡１０は、反射面２０を有する薄板状の反射鏡本体２３（図１参照）と、反射鏡本体２３の上下両端から裏側方向（図１の左側方向。言い換えると、光走査装置１の前方）に延びる上下のリブ２１ａ，２１ｂ（図４（ｂ）参照）と、反射鏡本体２３の左右両端から裏側方向に延びる各端部リブ２２とから構成され、合成樹脂（プラスチック）によって一体的に成形されている。なお、リブ２１ａ，２１ｂは、反射鏡本体２３と同様に走査方向に長尺に形成されている。

反射鏡本体２３の一方の面（表側の面）には金属層が形成され、当該金属層は鏡面としての反射面２０を構成している。反射面２０は、光束の走査方向に長尺且つ少なくとも走査方向に正のパワーを有する曲面である。反射面２０は、横断面が略Ｃ字型になっているとともに縦断面も略Ｃ字型になっている３次元曲面である。しかも、反射面２０は、横断面形状が長尺方向に一定でないいわゆる自由曲面によって形成されている。これは、当該反射鏡１０のみで第２結像光学系を構成するためである。反射面２０の具体的形状は、光走査装置１と感光ドラム１６との間の距離や、各光学系の仕様等に基づいて適宜設定することができる。

図４に示すように、反射鏡１０は、筐体１５に設けられた第１〜第３の突起３１〜３３によって、その両端部と中央部とにおいて３点支持されている。すなわち、反射鏡１０は、長尺方向の一端の近傍に位置する第１の支持点Ｓ１と、他端の近傍に位置する第２の支持点Ｓ２と、中央近傍に位置する第３の支持点Ｓ３とにおいて支持されている。図４（ａ）に示すように、第３の支持点Ｓ３は、第１の支持点Ｓ１と第２の支持点Ｓ２とを結ぶ仮想直線Ｖ１よりも、反射面２０の凹側（裏側）に位置している。したがって、第１の支持点Ｓ１と第３の支持点Ｓ３と第２の支持点Ｓ２とは、同一直線上に並ぶのではなく、反射鏡本体２３の湾曲形状に沿って配列されている。

反射鏡１０を安定に支持するためには、第３の支持点Ｓ３と前記仮想直線Ｖ１との間の距離Ｌ１は、できるだけ長い方が好ましい。ここでは、第３の支持点Ｓ３と前記仮想直線Ｖ１との間の距離Ｌ１は、反射鏡本体２３の走査方向におけるサグ量Ｌ２よりも大きくなっている。

反射鏡１０の上側における第１〜第３の支持点Ｓ１〜Ｓ３に対応する位置には、第１〜第３の押圧ばね４１〜４３がそれぞれ設けられている。なお、対応する位置とは、各支持点の真上の位置であってもよく、真上位置の近傍の位置であってもよい。各押圧ばね４１〜４３は、反射鏡１０をそれぞれ下向きに押圧する。したがって、反射鏡１０は、第１〜第３の押圧ばね４１〜４３と第１〜第３の突起３１〜３３とによって挟み込まれている。

第１〜第３の支持点Ｓ１〜Ｓ３において、突起３１〜３３は下側のリブ２１ｂに当接している。また、第１〜第３の押圧ばね４１〜４３は、上側のリブ２１ａを押圧している。しかし、第１及び第２の支持点Ｓ１，Ｓ２では、突起３１，３２は反射鏡本体２３に当接していてもよい。また、第１及び第２の押圧ばね４１，４２は、反射鏡本体２３を押圧していてもよい。反射鏡本体２３の両端部を押圧又は支持すると、反射鏡本体２３の押圧部又は支持部の近傍にひずみを生じるおそれがあるが、本参考例では反射鏡１０の両端部は反射面として使用されない（両端部では光を反射しない）ので、実際上の問題はほとんど生じないからである。両端部において反射鏡本体２３を押圧又は支持することにより、第１〜第３の支持点Ｓ１〜Ｓ３を結んで形成される仮想三角形Ｖ３の面積又は第１〜第３の押圧点を結んで形成される仮想三角形の面積を大きくすることができるので、反射鏡１０をより安定して支持することができる。

本光走査装置１によれば、反射鏡１０は、同一直線上にない第１〜第３の支持点Ｓ１〜Ｓ３において３点支持されるので、安定して支持される。そのため、反射鏡１０に対して外部から力（例えば、ポリゴンミラー９のモータの振動や外部からの衝撃等）が加わった場合であっても、反射鏡１０は振動しにくくなり、反射面２０の面倒れを効果的に防止することができる。

特に、本参考例では、第１の支持点Ｓ１と第２の支持点Ｓ２とを結んでなる仮想直線Ｖ１と第３の支持点Ｓ３との間の距離Ｌ１が、反射面２０の走査方向のサグ量Ｌ２よりも大きいので、反射鏡１０をより安定して支持することができる。

さらに、反射鏡１０を第１〜第３の支持点Ｓ１〜Ｓ３に対応する位置で押圧することとしたので、反射鏡１０をより一層堅固に保持することができる。

反射鏡１０を合成樹脂で成形することとしたので、反射面２０が複雑な形状であるにも拘わらず、反射面２０を安価に実現することができる。また、反射鏡本体２３から裏側に延びるリブ２１ａ，２１ｂ，２２を設けることとしたので、反射鏡本体２３を薄く形成したとしても、反射鏡１０の全体の強度を高く保つことができる。反射鏡本体２３を薄く形成することによって、加工時の材料のひけの発生を抑えることができ、反射面２０の加工精度を向上させることが可能となる。

第３の支持点Ｓ３及びそれに対応する押圧点においては、リブ２１ａ，２１ｂを支持及び押圧することとしたので、反射鏡本体２３に支持力及び押圧力が直接作用することはない。したがって、反射鏡１０の中央部を支持及び押圧することに伴う反射面２０のひずみを抑制することができる。

以上のように、本光走査装置１によれば、自由曲面からなる反射面２０を備えた反射鏡１０を、安定して支持することができる。本光走査装置１は、第２結像光学系を反射型の光学素子のみで構成しているので、透過型の光学素子を用いた装置に比べて、本来的には振動の影響を受けやすい。しかし、本光走査装置１では、反射鏡１０を安定して支持することができるので、反射鏡１０の振動を高度に抑制することができる。したがって、光走査装置１の性能向上を図ることができる。また、装置の小型化を促進することが可能となる。

反射鏡１０の形状及び支持方法は、前述の形状及び支持方法に限定されるものではない。次に、反射鏡１０の形状及び支持方法の実施形態及び変形例について説明する。

図５に示す変形例は、第３の押圧ばね４３の押圧箇所を変更したものである。図５（ｃ）に示すように、本例では、第３の押圧ばね４３は反射鏡１０の中央部における下側のリブ２１ｂを押圧している。このことにより、押圧ばね４３は、突起３３に支持されているリブ２１ｂ自体を押圧することになる。したがって、第３の押圧ばね４３の押圧力に起因する反射鏡１０のひずみは抑制される。

図６に示す実施形態は、主としてリブ２１ａ，２１ｂの形状に変更を加えたものである。反射鏡１０は、第３の支持点Ｓ３を境として、左右に２つの部分に分けて考えることができる。すなわち、第３の支持点Ｓ３を境とした第１支持点Ｓ１側の第１部分１０ａと、第２支持点Ｓ２側の第２部分１０ｂとに分けることができる。そして、本実施形態では、第１部分１０ａの重心Ｇ１は、第１支持点Ｓ１と第３支持点Ｓ３とを結んでなる仮想直線Ｑ１上に位置している。また、第２部分１０ｂの重心Ｇ２は、第２支持点Ｓ２と第３支持点Ｓ３とを結んでなる仮想直線Ｑ２上に位置している。なお、ここでいうところの「直線上に位置している」とは、厳密な意味で直線上に位置している場合だけでなく、直線から若干ずれている場合も含む意味である。すなわち、実質的に直線上に位置していると見なせる場合も含まれる。

反射鏡１０は突起３１〜３３と押圧ばね４１〜４３とによって固定されているので、反射鏡１０に外乱が加わると、反射鏡１０は各支持点Ｓ１〜Ｓ３及びそれに対応する押圧点において固定支持された状態で、微小な振動を起こすことになる。この際、各支持点間の部材、すなわち第１部材１０ａ及び第２部材１０ｂに作用する慣性力は、それらの各重心Ｇ１，Ｇ２に作用すると考えられる。そのため、仮に重心Ｇ１，Ｇ２が前記仮想直線Ｑ１，Ｑ２からずれた位置にあるとすると、反射鏡１０には反射面２０の面倒れを招くようなねじりモーメントＭ（図６（ｃ）参照）が発生することになる。しかし、本実施形態によれば、重心Ｇ１，Ｇ２はそれぞれ前記仮想直線Ｑ１，Ｑ２上にあるので、そのようなねじりモーメントＭの発生を抑制することができる。

なお、当該実施形態では、第１部分１０ａの中央部断面（第１支持点Ｓ１を含む横断面と第３支持点Ｓ３を含む横断面との間の中間位置の横断面）の剪断中心は、第１部分１０ａの重心Ｇ１に一致している。また、第２部分１０ｂの中央部断面（第２支持点Ｓ２を含む横断面と第３支持点Ｓ３を含む横断面との間の中間位置の横断面）の剪断中心は、第２部分１０ｂの重心Ｇ２に一致している。したがって、第１部分１０ａの中央部断面の剪断中心は、第１支持点Ｓ１と第３支持点Ｓ３とを結ぶ仮想直線Ｑ１上に位置しており、第２部分１０ｂの中央部断面の剪断中心は、第２支持点Ｓ２と第３支持点Ｓ３とを結ぶ仮想直線Ｑ２上に位置している。第１部分１０ａ及び第２部分１０ｂの中央部断面の剪断中心が上記仮想直線Ｑ１，Ｑ２上に位置していることにより、反射鏡１０のひずみを更に抑制することができ、反射面２０の面倒れをより効果的に抑制することができる。

また、図６に示す実施形態では、各支持点Ｓ１〜Ｓ３の近傍の断面積は、第１支持点Ｓ１と第３支持点Ｓ３との間、及び第２支持点Ｓ２と第３支持点Ｓ３との間の断面積よりも大きい。したがって、各支持点Ｓ１〜Ｓ３の近傍に比べて、支持点間の部分は軽量化されている。そのため、反射鏡１０に外力が加わった場合であっても、各支持点Ｓ１〜Ｓ３の近傍に比べて、支持点間の部分には慣性が生じにくくなる。そのため、支持点間の部分は支持点近傍に比べて振動しにくくなる。一方、各支持点Ｓ１〜Ｓ３の近傍は支持されているので、そもそも支持点Ｓ１〜Ｓ３の近傍位置では振動は生じない。したがって、本実施形態によれば、反射鏡１０の振動を抑制することができ、反射面２０の面倒れを効果的に抑制することができる。

図７に示す変形例は、反射鏡１０の中央部の奥行き長さ（図７（ａ）の上下方向長さ）が両端部の奥行き長さよりも長くなるように、リブ２１ａ，２１ｂに変更を加えたものである。また、本例では、第３の押圧ばね４３は下側のリブ２１ｂを押圧している。本例では、リブ２１ａ，２１ｂの奥行き長さは、中央部から端側に向かって徐々に短くなっている。したがって、反射鏡１０の横断面の面積は、中央部の方が端側よりも大きくなっている。また、反射鏡１０の横断面の断面２次モーメントも、中央部の方が端側よりも大きくなっている。

本例によれば、反射鏡１０の中央部をより堅固に支持することができるので、中央部における反射面２０の面倒れを効果的に防止することができる。また、反射鏡１０に熱膨張が発生した場合であっても、反射鏡１０は中央部から両端側に向かって伸縮しやすくなる。そのため、反射鏡１０の内部における熱応力は発生しにくい。したがって、熱応力に起因するひずみが生じにくくなるので、反射鏡１０のねじれを抑制することができ、その結果、反射面２０の面倒れを抑制することができる。

次に、光走査装置１を搭載した画像形成装置の実施形態を説明する。光走査装置１を搭載した画像形成装置は、レーザビームプリンタ、レーザファクシミリ、デジタル複写機等の各種の画像形成装置として利用できるものであり、光走査装置１には前記実施形態に係る反射鏡１０及び前記変形例に係る反射鏡１０のいずれをも使用することができる。

図８に示すように、画像形成装置５０のケーシング５１の内部には、光源ユニット２とポリゴンミラー９と反射鏡１０とを有する光走査装置１（筐体１５及び他の要素の図示は省略する）が収納されている。また、ケーシング５１には、感光ドラム１６と、感光ドラム１６の外周面に静電気イオンを付着して帯電させる一次帯電器５２と、印字部に帯電トナーを付着させる現像器５３と、付着したトナーを用紙に転写する転写帯電器５４と、残ったトナーを除去するクリーナー５５と、転写されたトナーを用紙に定着する定着装置５６と、給紙カセット５７とが設けられている。

本画像形成装置５０によれば、前述の光走査装置１を用いているので、装置の小型化、低コスト化及び性能の向上等を図ることができる。

なお、前記光走査装置１では、反射鏡１０は筐体１５に形成された突起３１〜３３によって支持されていた。しかし、突起３１〜３３は筐体１５と一体化されていなくてもよく、筐体１５と別個の部材によって形成されていてもよい。また、突起３１〜３３を反射鏡１０に設けることも可能である。

第３支持点Ｓ３は、反射鏡１０の長尺方向の中間位置になくてもよく、中間位置からずれた位置にあってもよい。すなわち、第３支持点Ｓ３は、実質的に中央部近傍に位置していればよい。

押圧ばねの個数は、必ずしも支持点の個数と一致している必要はない。

反射鏡１０の材料は合成樹脂に限定されず、他の材料を用いることも可能である。第２結像光学系を反射鏡１０のみで構成しない場合には、反射鏡１０の反射面２０は自由曲面でなくてもよい。

以上説明したように、本発明は、レーザビームプリンタ、レーザファクシミリ、デジタル複写機等の画像形成装置並びにそれに用いられる光走査装置について有用である。

参考例に係る光走査装置の平面図である。 参考例に係る光走査装置の要部の斜視図である。 光走査装置及び感光ドラムの斜視図である。 参考例に係る反射鏡の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。 変形例に係る反射鏡の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）はＡ−Ａ線断面図である。 実施形態に係る反射鏡の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。 変形例に係る反射鏡の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線断面図である。 実施形態に係る画像形成装置の概略断面図である。 自由曲面からなる反射面を有する反射鏡の説明図である。

符号の説明

１ 光走査装置
２ 光源ユニット
３ レーザ駆動基板（光源）
９ ポリゴンミラー（光偏向器）
１０ 反射鏡
１３ 同期センサ
１６ 感光ドラム
２０ 反射面
２１ａ，２１ｂ リブ
２３ 反射鏡本体
３１，３２，３３ 突起
４１，４２，４３ 押圧ばね
Ｓ１ 第１の支持点
Ｓ２ 第２の支持点
Ｓ３ 第３の支持点

Claims (17)

1. 走査される光束を反射する反射鏡を備えた光走査装置において前記反射鏡を支持する方法であって、
   前記反射鏡は、光束の走査方向に長尺且つ少なくとも前記走査方向に正のパワーを有する曲面からなる反射面を備え、
   前記反射鏡の長尺方向における一端の近傍に位置する第１の支持点と、前記反射鏡の長尺方向における他端の近傍に位置する第２の支持点と、前記反射鏡の長尺方向の中央近傍において前記第１の支持点と前記第２の支持点とを結ぶ仮想直線よりも前記反射面の凹側に位置し且つ前記仮想直線との間の距離が前記反射面の前記走査方向におけるサグ量よりも大きい第３の支持点とにおいて前記反射鏡を支持し、
   前記反射鏡における前記第１〜第３の支持点と反対側の部分であって且つ前記第１〜第３の支持点にそれぞれ略対応する第１〜第３の対応位置を、それぞれ前記第１〜第３の支持点に向かって押圧し、
   前記反射鏡は、前記第３の支持点を境とした前記第１支持点側の第１部分と前記第２支持点側の第２部分とからなり、
   前記第１部分の重心は、前記第１支持点と前記第３支持点とを結ぶ仮想直線上に位置し、
   前記第２部分の重心は、前記第２支持点と前記第３支持点とを結ぶ仮想直線上に位置する反射鏡の支持方法。
2. 走査される光束を反射する反射鏡を備えた光走査装置において前記反射鏡を支持する方法であって、
   前記反射鏡は、光束の走査方向に長尺且つ少なくとも前記走査方向に正のパワーを有する曲面からなる反射面を備え、
   前記反射鏡の長尺方向における一端の近傍に位置する第１の支持点と、前記反射鏡の長尺方向における他端の近傍に位置する第２の支持点と、前記反射鏡の長尺方向の中央近傍において前記第１の支持点と前記第２の支持点とを結ぶ仮想直線よりも前記反射面の凹側に位置し且つ前記仮想直線との間の距離が前記反射面の前記走査方向におけるサグ量よりも大きい第３の支持点とにおいて前記反射鏡を支持し、
   前記反射鏡における前記第１〜第３の支持点と反対側の部分であって且つ前記第１〜第３の支持点にそれぞれ略対応する第１〜第３の対応位置を、それぞれ前記第１〜第３の支持点に向かって押圧し、
   前記反射鏡は、前記第３の支持点を境とした前記第１支持点側の第１部分と前記第２支持点側の第２部分とからなり、
   前記第１部分における長尺方向の中央部断面の剪断中心は、前記第１支持点と前記第３支持点とを結ぶ仮想直線上に位置し、
   前記第２部分における長尺方向の中央部断面の剪断中心は、前記第２支持点と前記第３支持点とを結ぶ仮想直線上に位置する反射鏡の支持方法。
3. 前記反射鏡は、一方の面が反射面となる薄板状の反射鏡本体と、前記反射鏡本体の前記反射面の裏側から裏側方向に延び且つ前記走査方向に長尺なリブとを備え、
   前記第３の対応位置は、前記リブ上に位置する請求項１又は２に記載の反射鏡の支持方法。
4. 前記第１部分の重心は、前記第１部分における長尺方向の中央部断面の剪断中心と略一致し、
   前記第２部分の重心は、前記第２部分における長尺方向の中央部断面の剪断中心と略一致する請求項２に記載の反射鏡の支持方法。
5. 前記反射鏡の中央部の奥行き長さは、両端部の奥行き長さよりも長い請求項１〜４のいずれか一つに記載の反射鏡の支持方法。
6. 前記反射鏡の中央部の断面２次モーメントは、両端部の断面２次モーメントよりも大きい請求項１〜５のいずれか一つに記載の反射鏡の支持方法。
7. 前記反射鏡における前記各支持点の近傍の断面積は、前記反射鏡における前記各支持点間の部分の断面積よりも大きい請求項１〜６のいずれか一つに記載の反射鏡の支持方法。
8. 走査される光束を反射する反射鏡を備えた光走査装置であって、
   前記反射鏡は、光束の走査方向に長尺且つ少なくとも前記走査方向に正のパワーを有する曲面からなる反射面を有し、
   前記反射鏡を、前記反射鏡の長尺方向における一端の近傍に位置する第１の支持点と、前記反射鏡の長尺方向における他端の近傍に位置する第２の支持点と、前記反射鏡の長尺方向の中央近傍において前記第１の支持点と前記第２の支持点とを結ぶ仮想直線よりも前記反射面の凹側に位置し且つ前記仮想直線との間の距離が前記反射面の前記走査方向におけるサグ量よりも大きい第３の支持点とにおいて支持する支持部材と、
   前記反射鏡における前記第１〜第３の支持点と反対側の部分であって且つ前記第１〜第３の支持点にそれぞれ略対応する第１〜第３の対応位置を、それぞれ前記第１〜第３の支持点に向かって押圧する押圧部材とを更に備え、
   前記反射鏡は、前記第３の支持点を境とした前記第１支持点側の第１部分と前記第２支持点側の第２部分とからなり、
   前記第１部分の重心は、前記第１支持点と前記第３支持点とを結ぶ仮想直線上に位置し、
   前記第２部分の重心は、前記第２支持点と前記第３支持点とを結ぶ仮想直線上に位置する光走査装置。
9. 走査される光束を反射する反射鏡を備えた光走査装置であって、
   前記反射鏡は、光束の走査方向に長尺且つ少なくとも前記走査方向に正のパワーを有する曲面からなる反射面を有し、
   前記反射鏡を、前記反射鏡の長尺方向における一端の近傍に位置する第１の支持点と、前記反射鏡の長尺方向における他端の近傍に位置する第２の支持点と、前記反射鏡の長尺方向の中央近傍において前記第１の支持点と前記第２の支持点とを結ぶ仮想直線よりも前記反射面の凹側に位置し且つ前記仮想直線との間の距離が前記反射面の前記走査方向におけるサグ量よりも大きい第３の支持点とにおいて支持する支持部材と、
   前記反射鏡における前記第１〜第３の支持点と反対側の部分であって且つ前記第１〜第３の支持点にそれぞれ略対応する第１〜第３の対応位置を、それぞれ前記第１〜第３の支持点に向かって押圧する押圧部材とを更に備え、
   前記反射鏡は、前記第３の支持点を境とした前記第１支持点側の第１部分と前記第２支持点側の第２部分とからなり、
   前記第１部分における長尺方向の中央部断面の剪断中心は、前記第１支持点と前記第３支持点とを結ぶ仮想直線上に位置し、
   前記第２部分における長尺方向の中央部断面の剪断中心は、前記第２支持点と前記第３支持点とを結ぶ仮想直線上に位置する光走査装置。
10. 前記反射鏡は、一方の面が反射面となる薄板状の反射鏡本体と、前記反射鏡本体の前記反射面の裏側から裏側方向に延び且つ前記走査方向に長尺なリブとを備え、
    前記第３の対応位置は、前記リブ上に位置する請求項８又は９に記載の光走査装置。
11. 前記第１部分の重心は、前記第１部分における長尺方向の中央部断面の剪断中心と略一致し、
    前記第２部分の重心は、前記第２部分における長尺方向の中央部断面の剪断中心と略一致する請求項９に記載の光走査装置。
12. 前記反射鏡の中央部の奥行き長さは、両端部の奥行き長さよりも長い請求項８〜１１のいずれか一つに記載の光走査装置。
13. 前記反射鏡の中央部の断面２次モーメントは、両端部の断面２次モーメントよりも大きい請求項８〜１２のいずれか一つに記載の光走査装置。
14. 前記反射鏡における前記各支持点の近傍の断面積は、前記反射鏡における前記各支持点間の部分の断面積よりも大きい請求項８〜１３のいずれか一つに記載の光走査装置。
15. 前記反射鏡は、曲面を有する合成樹脂製部材と、前記合成樹脂製部材の前記曲面上に形成された鏡面膜とにより構成されている請求項８〜１４のいずれか一つに記載の光走査装置。
16. 光束を出力する光源と、
    前記光源からの光束を走査する光偏向器と、
    前記光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光源からの光束を前記光偏光器の偏向面に導くとともに前記偏向面上に線像を形成する第１結像光学系と、
    前記光偏向器と被走査面との間に配置され、前記光偏向器からの光束を前記被走査面に導くとともに前記被走査面上に等速度で均一なスポットを結像する第２結像光学系とを更に備え、
    前記第２結像光学系は、前記反射鏡のみから構成されている請求項８〜１５のいずれか一つに記載の光走査装置。
17. 請求項８〜１６のいずれか一つに記載の光走査装置と、
    外周面が被走査面となり、前記光走査装置の光束の走査方向に延びる略円筒形状の感光体と、
    前記感光体を回転させる駆動手段と、
    前記感光体にトナーを供給する現像器と、
    前記感光体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
    を備えた画像形成装置。

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