JP4467822B2

JP4467822B2 - Scanning optical device

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Publication number: JP4467822B2
Application number: JP2001065372A
Authority: JP
Inventors: 章宏福冨
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-03-08
Filing date: 2001-03-08
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2021-03-08
Also published as: JP2002267984A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザプリンタや複写機等の画像形成装置に適用さ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複写機等の画像形成装置には、感光体（像担持体）上に潜像を形成するために走査光学装置が備えられている。
【０００３】
この走査光学装置においては、この装置内に設けられた光偏向器の回転中にその回転体のアンバランスによる振動が光学箱を経て、折り返しミラーに伝播し、このために折り返しミラーが振動して走査光学装置の結像位置が変動し、ピッチムラなどの画像劣化を生じる。
【０００４】
また、画像形成装置の本体フレームを介して、走査光学装置の外部の駆動系から伝播する振動のために折り返しミラーが振動する場合もある。さらに折り返しミラーの固有振動数が光偏向器の基本周波数に近いと、共振によって折り返しミラー自体が振動する。
【０００５】
なお、従来からある一般的な折り返しミラーの支持構造は、折り返しミラー反射面の両端部を支持するものである。
【０００６】
このような折り返しミラーの振動を低減する手段として、例えば特開平１１−３２６８０８号公報に開示された技術では、折り返しミラーの受け部を、折り返しミラー長手方向の両端部以外に、中間部に設けてある。
【０００７】
つまり、両端部では反射面側を、中間部では反射面と垂直な側面を各々押圧部材にて押圧している。これにより、折り返しミラーの反射面方向の振動の振幅を抑えている。
【０００８】
また、特開平１０−２２１６２７号公報に開示された技術では、折り返しミラーを複数の支持部材を用いて３箇所以上で支持又は固定している。
【０００９】
また、特開平１１−１４９０３３号公報に開示された技術では、折り返しミラーの両端部を支持する受け部がライン状になっており、折り返しミラーの長手方向と直交する幅方向に対して角度をもっている。したがって、折り返しミラーの固有振動数が高くなるので、共振を回避することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じていた。
【００１１】
まず、特開平１１−３２６８０８号公報に開示された技術においては、折り返しミラー中間部では、反射面と垂直な側面を押圧するので、反射面方向の固有振動数を高くすることは原理的に困難であった。しかも、折り返しミラーの複数の受け部各々に押圧部材を用いて固定しなければならないので、部品点数が多くなりコストアップを余儀なくされた。
【００１２】
また、特開平１０−２２１６２７号公報に開示された技術においては、複数の押圧部材を用いているので高価である。さらに折り返しミラーの両端部は筐体を支持部としているのに対し、折り返しミラー中間部では、折り返しミラーに係る力を筐体で受けておらず、押圧部材自身から突出した支持部を利用して折り返しミラーを支持しているので、折り返しミラー中間部での変形が生じやすい構成である。
【００１３】
また、特開平１１−１４９０３３号公報に開示された技術においては、折り返しミラーの受け部がライン状なので、受け部が折り返しミラー両端部の光束反射領域の外側に限定されるという欠点があった。つまりこの構造を用いれば、固有振動数を高くすることはできるが、反射面の光束反射領域を受け部に押圧すると受け部が光束を遮るので、固有振動数をより高くするには、光束反射領域の外側の長手方向領域を大きくしなければならない。したがって折り返しミラーが長くなるのでコストアップにつながる。また、光学箱も大型化してしまっていた。
【００１４】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、簡易な構成で、折り返しミラーの振動およびひずみの低減を図り、安定した走査を可能とし、品質性の向上を図った走査光学装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の走査光学装置にあっては、
反射面で走査光を反射して前記走査光の進行方向を変更させる折り返しミラーと、
前記折り返しミラーの反射面のうち、前記折り返しミラーの長手方向の端部を夫々支持する２つの端部支持部と、
前記折り返しミラーの反射面のうち、前記折り返しミラーの長手方向において前記２つの端部支持部の間を支持する２つの中間支持部と、
前記折り返しミラーの反射面の裏面を前記反射面に向かって押圧する２つの押圧部と、
前記２つの端部支持部、前記２つの中間支持部が底面に設けられた光学箱と、
を有し、前記反射面が前記底面に形成された射出窓に向いた状態で前記折り返しミラーを前記光学箱に固定してある走査光学装置であって、
前記折り返しミラーの短手方向一端部であって、前記底面側の一端部を前記２つの中間支持部が支持し、他端部を前記２つの端部支持部が支持しており、
前記２つの端部支持部間の距離をｐ、前記２つの中間支持部間の距離をｑとして、（ｐ＋ｑ）／２で表される見かけ上の支点間距離が、前記反射面の前記走査光を反射する領域の前記長手方向における長さよりも短くなっており、
前記２つの端部支持部の夫々と前記２つの中間支持部のうち最も近い前記中間支持部とを結ぶ２つの仮想線分上を、夫々前記押圧部が押圧することを特徴とする。
【００１６】
従って、押圧部と支持部との位置関係により、折り返しミラーの見かけ上の固有振動数を容易に高くすることができ、かつ、押圧によるひずみを抑えることができる。また、各支持部に対して各々押圧部材を設ける必要はないので部品点数を増やす必要もない。
【００２１】
前記両端支持部材の支持部は、走査光の反射領域外部であって、かつ、前記折り返しミラーの短手方向の一方に設けられると共に、
前記中間支持部材の支持部は、走査光の反射領域外部であって、かつ、前記折り返しミラーの短手方向の他方に設けられるとよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２４】
（第１の実施の形態）
図１〜図５および図７〜図９を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る走査光学装置について説明する。
【００２５】
まず、図２を参照して、走査光学装置全体の構成等について説明する。図２は走査光学装置の要部を示す概略斜視図であり、走査対象となる感光体についても図示している。
【００２６】
レーザ光源ユニット１から出射したレーザ光束は、光学絞り３によって所定のビーム径に制限され、シリンドリカルレンズ２によって副走査方向のみ集光され、回転多面鏡４のレーザビーム反射面５に主走査方向に長い線状に集光される。
【００２７】
回転多面鏡４は、光偏向器６によって回転駆動され、入射したレーザ光束を偏向する。回転多面鏡４によって偏向されたレーザ光束（走査光）は、ｆθレンズ７を通過後、折り返しミラー８によって反射されて進行方向が変更され、射出窓１９を通過して、感光体９上に集光、走査され、静電潜像を形成する。
【００２８】
また、ｆθレンズ７を通ったレーザ光束の一部は、反射ミラー１０に入射し、同期検知センサ１１に導光されて、主走査方向の書き出し位置の同期検知を行う。
【００２９】
次に、折り返しミラー８の取り付け構造等について詳しく説明する。
【００３０】
図１は折り返しミラーを取り付けた状態を示す斜視図の一部である。図のように、光学箱１２に折り返しミラー８は取り付けられる。
【００３１】
折り返しミラー８の長手方向両端を支持する受け部１３は、反射面１４側を受ける受け面１３ａと、側面１５側を受ける１３ｂによりＬ字状に形成されている。
【００３２】
そして、受け面１３ａには、折り返しミラー支持部（端部支持部に相当）Ｐが設けられている。また、受け面１３ｂからも折り返しミラー支持部Ｒが突出している。
【００３３】
また、折り返しミラー長手方向中間部には、支持部（中間支持部に相当）Ｑが光学箱１２と一体的に設けられており、Ｚ方向に突出している。
【００３４】
折り返しミラー８は、光学箱Ｚ軸上方より組みつけられ、ビーム反射面１４側が支持部Ｐ，Ｑに当接し、ビーム反射面と直交する側面１５側が支持部Ｒにそれぞれ当接する。
【００３５】
折り返しミラー８は載置された後、押圧部材としての板ばね１６により付勢され、支持部Ｐ，Ｑに向かって押圧される。
【００３６】
図３，図４は折り返しミラー８の取り付け状態をさらに詳しく示している図であり、図３はビーム反射面１４の背面を真上から見た図であり、図４は折り返しミラー中央部にて走査光学装置をＹ軸方向に切断した断面図である。
【００３７】
支持部Ｑは折り返しミラー８のＹ軸方向前方下部に位置する光学箱底面１８より突出しているので、図３に示すように、折り返しミラー８のビーム反射面１４における有効反射領域１７の外側領域において当接することが可能である。したがって、支持部ＱがビームＬを遮ることはない。支持部ＰについてもビームＬを遮らないように設けることは容易である。
【００３８】
一般的な従来技術のように、折り返しミラーの両端部を支持点として光学箱に固定した場合、式（１）に記された固有振動数ｆ’を共振周波数として、折り返しミラーは当接面と直交する方向に振動する。式（１）は実験結果と一致している。式（１）に記した各パラメータの位置関係を図５に示してある。図５はビーム反射面の背面を真上から見た図である。
【００３９】
【数１】

式（１）から分かるように、固有振動数ｆ’を高くするためにはいくつかの手段がある。
【００４０】
例えば、折り返しミラーの厚みｈを大きくすればよい。しかし、折り返しミラーが高価・大型化となる。また例えば、両端部の支持点距離ｐ’を短くすればよい。しかし、折り返しミラー長手方向の有効反射領域は十分な長さが必要であり、用紙幅や光学系部品の配置によって決定される。したがって支持点距離を短くするのは困難である。
【００４１】
しかしながら、本実施の形態の構成を用いれば、図３に示すように、支持部ＱはＸ軸方向任意の位置に設けることが可能であるので、支持点距離を見かけ上、小さくすることができ、式（２）に記されるように、容易に固有振動数を高くすることができる。
【００４２】
見かけ上の支持点距離は式（２）中の（ｐ＋ｑ）／２で表される。式（２）は実験結果と一致している。
【００４３】
【数２】

式（２）によると、ｑ＝０のとき、すなわち支持部Ｑが２つの支持部Ｐを結んだ直線の垂直二等分線上に位置するときに固有振動数ｆは最大となり、従来の固有振動数ｆ’の４倍の値となる。
【００４４】
次に、折り返しミラー８の固定方法について説明する。図５に示されるような従来の一般的な両端支持方法の場合には、支持部Ｐ’とＱ’を結んだ直線上で板ばね１６’を用いて押圧している。この場合、ビーム反射面の平面度の劣化がほとんど発生しないので、走査線の曲りが生じにくい。
【００４５】
本実施の形態の場合も同様に、折り返しミラーは２つの板ばね１６によって押圧固定される。
【００４６】
ここで、図３に示すように、板ばね１６による押圧部となる押圧点Ｗは、支持部ＰとＱを結んだ仮想直線Ｍ上に位置するよう設置されている。
【００４７】
図７は、図３中矢印のように押圧点ＷをＸ軸方向に移動させた場合における、折り返しミラー８の反射面と垂直方向のひずみ量をシミュレーション解析した結果である。
【００４８】
ここで、板ばね１６の押圧荷重は６００ｇｆとした。本シミュレーションでは、説明しやすいように、図３に示すように支持部ＰとＱの位置関係をｑ＝ｐ／３とした。
【００４９】
図７の横軸は押圧点Ｗ間の距離ｗ、縦軸はそのときのビーム反射面１４の平面度であり、ともにリニアスケールで示してある。
【００５０】
図７から分かるように、ｗ＝１３３ｍｍのとき、すなわちｗ＝２ｐ／３のときに平面度が最小となる。つまり、これは押圧点Ｗが、図３における直線Ｍ上にあるときに平面度が最小となることを意味する。
【００５１】
したがって、本構成の固定方法を用いれば、平面度の劣化に伴う走査線曲りを、従来の一般的な支持方法と同等レベルに抑えることができる。当然のことながら、板ばねは２個で済むので、支持部ＰおよびＱ各々に対して押圧部材を複数個設けることによる部品点数の増加およびコストアップも生じない。
【００５２】
このように、本実施の形態によれば、支持部Ｑを光学箱と一体に設けることによって、折り返しミラーの見かけ上の固有振動数を容易に高くすることができる。しかも、その固有振動数が従来の両端支持方法に比べて最大で４倍となるので、共振を伴う周波数領域を容易に回避することができる。
【００５３】
加えて支持部Ｑは光学箱１２に一体に形成されているので、コストアップは生じない。また、折り返しミラービーム反射面を支持する支持部ＰとＱを結んだ直線Ｍ上に押圧部材の押圧点を設けているので、ビーム反射面のひずみを極めて小さく抑えることができる。
【００５４】
従って、本実施の形態に係る走査光学装置を画像形成装置に適用すれば、ピッチムラや走査線の曲りが極めて小さい良好な画像を提供することができる。
【００５５】
次に、これまで説明した構成の変形例について説明する。
【００５６】
図８に示すように、両端側の支持部Ｐを２箇所ずつ設けることによって、２箇所の支持部Ｐと支持部Ｑによって囲まれた領域Ｓ内に、押圧点Ｗを設けるようにしても同様の効果が得られる。
【００５７】
また、図９に示すように、２つの支持部Ｑが折り返しミラー長手方向中心を対称軸として非対称に配置されていても、各押圧点Ｗが各々直線Ｍ上にあれば、同様の効果が得られる。
【００５８】
当然のことながら、折り返しミラー支持部Ｐ，Ｑの先端形状は球状に限らず、いかなる形状であっても折り返しミラーの見かけ上の固有振動数を高くすることができる。
【００５９】
また、支持部Ｐ、Ｒの形状がライン形状であっても同様の効果を得ることができる。
【００６０】
折り返しミラーの固定手段は図示例に限定されず、押圧部材はいかなる形状であってもよい。
【００６１】
（参考例）本発明の参考例に係る走査光学装置について説明する。本参考例においては、走査光学装置の基本的な構成は上記第１の実施の形態と同一であり、各種の数値についてのみ特定したものであるので、この点について説明する。
【００６２】
まず、走査光学装置が適用された画像形成装置の基本的構成を説明する。
【００６３】
走査光学装置が適用された画像形成装置には、像担持体となる感光体が備えられており、この感光体は、まず、一次帯電器により、その表面が一様に帯電された後に、走査光学装置によって走査光が照射されて潜像が形成される。
【００６４】
その後、現像装置によって現像剤により潜像が現像化され、転写装置によって搬送するシート上に現像が転写され、さらに、定着装置によってシート上の現像が定着される構成となっている。
【００６５】
ここで、シート上に形成された画像の画像ピッチムラのピッチｇは、式（３）で示されるように、折り返しミラー８の固有振動数ｆおよびシートの送り速度（紙送り速度）ｖで決定される。式（３）は実験結果と一致する。
【００６６】
【数３】

更に、式（３）に前述の式（２）を代入すると式（４）となる。
【００６７】
【数４】

ここで、折り返しミラー８の断面形状を長方形に限定せず、その断面積をＡ，断面２次モーメントをＩとすると、式（４）は式（５）のようになる。
【００６８】
【数５】

図６は、支持部Ｐ間距離ｐ＝２００ｍｍ，折り返しミラー厚みｈ＝５ｍｍ，シートの送り速度ｖ＝２４０ｍｍ／ｓｅｃの条件下でｑをパラメータとした場合の固有振動数ｆおよびピッチムラのピッチｇの具体的数値を表した図である。
【００６９】
人間の視覚特性によると、ピッチムラのピッチが０．５ｍｍ以上になると人間は反応しやすくなる。図５のような従来の一般的な両端支持方法（ｑ＝２００ｍｍ）のときはピッチｇ＝０．７７ｍｍであるので、人間の目に付きやすい。
【００７０】
そこで、ｑ≦８０となるように、支持部Ｑを設ければ、ピッチは０．５ｍｍ以下となるので、そのピッチムラが人間の目に分かりにくい良好な画像が得られる。
【００７１】
また、回避すべき周波数領域がその他にも存在する場合、図６によれば固有振動数ｆを３０６Ｈｚから１２２５Ｈｚまでの広範囲に渡って、任意の周波数に合せ込むことが可能なので、共振を回避するのが非常に容易である。しかも、支持部Ｑは光学箱１２に一体に形成されているので、部品を追加する必要もなく、コストアップが生じない。
【００７２】
（参考例）図１０には、本発明の参考例が示されている。上記第１の実施の形態では、押圧部材（板ばね）を用いて折り返しミラーを固定する構成を示したが、本参考例では、押圧部材ではなく接着手段を用いて接着固定する構成を説明する。
【００７３】
その他の構成および作用については第１の実施の形態と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００７４】
図１０は本発明の参考例に係る走査光学装置の断面図であり、支持部Ｑの中心部にて走査光学装置をＹ軸方向に切断した断面図である。
【００７５】
支持部Ｑは第１の実施の形態の場合と同様に、折り返しミラー長手方向の中央部に光学箱と一体に形成されている。
【００７６】
折り返しミラー３４の両端部は、支持部Ｐ，Ｒ付近に塗布された接着剤３２にて固定される。支持部Ｑには穴３０が形成されており、その中に充填された接着剤３１によって、折り返しミラー３４の中央部は固定される。接着剤は、折り返しミラー配設後、紫外線照射により硬化する。
【００７７】
本参考例によれば支持部Ｐ，Ｑ及びＲにおいて接着剤を用いて、折り返しミラーを固定するので、押圧部材を必要としない。したがって折り返しミラーのひずみを極小に抑えることができるので、走査線曲りの小さな画像を提供することができる。またｆθレンズと折り返しミラーを同時に紫外線硬化させれば、組立時間を短縮することも可能である。したがって安価な構成で、折り返しミラーの見かけ上の固有振動数を高くすることができる。
【００７８】
なお、接着剤は紫外線硬化型に限定されない。また、押圧部材と接着剤を併用することも可能である。
【００７９】
また、これまで説明した各実施の形態に係わる走査光学装置おいて、折り返しミラーを支持する支持部Ｑを複数箇所に設けておくことで、複数機種の画像形成装置に汎用することができ、画像形成装置の部品（走査光学装置）の共有化を図ることも可能である。
【００８０】
すなわち、折り返しミラーの固有振動数を、機種ごとの設定値に合わせこむために、必要な支持部Ｑのみを残して不要な支持部Ｑを切り落として使用すれば、多機種の画像形成装置に対応することができる。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、部品点数を増加させることなく簡易な構成で、折り返しミラーの振動およびひずみの低減を図ることができ、安定した走査が可能となり、品質性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る走査光学装置における折り返しミラーを取り付けた状態を示す斜視図の一部である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る走査光学装置の要部を示す概略斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る走査光学装置における折り返しミラーを取り付けた状態を示す平面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る走査光学装置における折り返しミラーを取り付けた状態を示す断面図である。
【図５】従来技術に係る走査光学装置における折り返しミラーを取り付けた状態を示す背面図である。
【図６】本発明の参考例に係る走査光学装置における折り返しミラーの見かけ上の固有振動数とピッチムラ間隔との関係を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る走査光学装置における押圧点間の距離と折り返しミラーの平面度の関係を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態（変形例）に係る走査光学装置における折り返しミラーを取り付けた状態を示す平面図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態（変形例）に係る走査光学装置における折り返しミラーを取り付けた状態を示す平面図である。
【図１０】本発明の参考例に係る走査光学装置における折り返しミラーを取り付けた状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１レーザ光源ユニット
２シリンドリカルレンズ
３光学絞り
４回転多面鏡
５レーザビーム反射面
６光偏向器
７レンズ
８折り返しミラー
９感光体
１０反射ミラー
１１同期検知センサ
１２光学箱
１３受け部
１３ａ，１３ｂ受け面
１４反射面
１５側面
１６板ばね
１７有効反射領域
１８光学箱底面
１９射出窓
３１，３２接着剤
Ｍ直線
Ｐ，Ｑ支持部
Ｒ支持部
Ｗ押圧点[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a scanning optical device applied to an image forming apparatus such as a laser printer or a copying machine.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Image forming apparatuses such as laser beam printers and copiers are provided with a scanning optical device for forming a latent image on a photoconductor (image carrier).
[0003]
In this scanning optical device, during the rotation of the optical deflector provided in the device, vibration due to the unbalance of the rotating body propagates to the folding mirror through the optical box, and therefore the folding mirror vibrates. The imaging position of the scanning optical device fluctuates and image deterioration such as pitch unevenness occurs.
[0004]
Further, the folding mirror may vibrate due to the vibration propagating from the drive system outside the scanning optical device via the main body frame of the image forming apparatus. Further, when the natural frequency of the folding mirror is close to the fundamental frequency of the optical deflector, the folding mirror itself vibrates due to resonance.
[0005]
Note that a conventional general folding mirror support structure supports both end portions of the reflecting surface of the folding mirror.
[0006]
As a means for reducing the vibration of such a folding mirror, for example, in the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-326808, a receiving portion of the folding mirror is provided at an intermediate portion other than both ends in the longitudinal direction of the folding mirror. is there.
[0007]
That is, the reflecting surface side is pressed by the pressing members at the both end portions, and the side surface perpendicular to the reflecting surface is pressed at the intermediate portion. This suppresses the amplitude of vibration in the direction of the reflecting surface of the folding mirror.
[0008]
In the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-221627, the folding mirror is supported or fixed at three or more locations using a plurality of support members.
[0009]
Further, in the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-149033, the receiving portions that support both ends of the folding mirror are in a line shape and have an angle with respect to the width direction perpendicular to the longitudinal direction of the folding mirror. . Therefore, since the natural frequency of the folding mirror becomes high, resonance can be avoided.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the prior art as described above, the following problems have occurred.
[0011]
First, in the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-326808, the side surface perpendicular to the reflecting surface is pressed at the middle part of the folding mirror, so it is theoretically difficult to increase the natural frequency in the reflecting surface direction. Met. In addition, since it is necessary to fix each of the plurality of receiving portions of the folding mirror using a pressing member, the number of parts is increased and the cost is inevitably increased.
[0012]
Further, the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-221627 is expensive because a plurality of pressing members are used. Further, both ends of the folding mirror use the case as a support part, whereas in the middle part of the folding mirror, the casing does not receive the force related to the folding mirror and uses the support part protruding from the pressing member itself. Since the folding mirror is supported, the middle part of the folding mirror is easily deformed.
[0013]
Further, the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-149033 has a drawback in that the receiving part of the folding mirror is in a line shape, so that the receiving part is limited to the outside of the light beam reflection area at both ends of the folding mirror. In other words, if this structure is used, the natural frequency can be increased, but if the light beam reflection area of the reflecting surface is pressed against the receiving part, the receiving part blocks the light beam. The longitudinal area outside the area must be increased. Therefore, the folding mirror becomes longer, leading to an increase in cost. In addition, the optical box has become larger.
[0014]
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art. The object of the present invention is to reduce the vibration and distortion of the folding mirror with a simple configuration, enable stable scanning, and improve the quality. It is an object of the present invention to provide a scanning optical device that improves the performance.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the scanning optical apparatus of the present invention,
A folding mirror that reflects the scanning light on the reflecting surface and changes the traveling direction of the scanning light ;
Said of the reflective surface of the reflecting mirror, said longitudinal end portion of the reflecting mirror respectively supporting two end support portion,
Said of the reflective surface of the reflecting mirror, the two intermediate support portions in the longitudinal direction for supporting between the two end support portion of the reflecting mirror,
And two pressing portions for pressing against the back surface of the reflective surface of the folding mirror to the reflecting surface,
An optical box in which the two end support portions and the two intermediate support portions are provided on the bottom surface;
A scanning optical device in which the reflecting mirror is fixed to the optical box with the reflecting surface facing an exit window formed on the bottom surface ,
One end of the folding mirror in the short direction, the one end on the bottom side is supported by the two intermediate support parts, and the other end is supported by the two end support parts,
The apparent inter-fulcrum distance represented by (p + q) / 2, where p is the distance between the two end support parts and q is the distance between the two intermediate support parts, is the scanning light of the reflecting surface. Is shorter than the length in the longitudinal direction of the region that reflects
Over two virtual line connecting the closest the intermediate support of said two of said the respective end support portion two intermediate support, respectively the pressing portion and said pressing to Rukoto.
[0016]
Therefore, the apparent natural frequency of the folding mirror can be easily increased by the positional relationship between the pressing portion and the support portion, and distortion due to pressing can be suppressed. Moreover, since it is not necessary to provide a pressing member for each support part, it is not necessary to increase the number of parts.
[0021]
The support portions of the both-end support members are provided outside the scanning light reflection region and on one side in the short direction of the folding mirror,
The support portion of the intermediate support member may be provided outside the scanning light reflection region and on the other side in the short direction of the folding mirror.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Exemplary embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. Absent.
[0024]
(First embodiment)
A scanning optical apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5 and FIGS. 7 to 9.
[0025]
First, the configuration and the like of the entire scanning optical apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic perspective view showing a main part of the scanning optical device, and also shows a photoconductor to be scanned.
[0026]
The laser beam emitted from the laser light source unit 1 is limited to a predetermined beam diameter by the optical aperture 3, is condensed only in the sub-scanning direction by the cylindrical lens 2, and is focused on the laser beam reflecting surface 5 of the rotary polygon mirror 4 in the main scanning direction. It is condensed into a long line.
[0027]
The rotary polygon mirror 4 is rotationally driven by the optical deflector 6 to deflect the incident laser beam. The laser beam (scanning light) deflected by the rotary polygon mirror 4 passes through the fθ lens 7, is reflected by the folding mirror 8, changes its traveling direction, passes through the exit window 19, and is collected on the photosensitive member 9. Light is scanned to form an electrostatic latent image.
[0028]
Further, a part of the laser light beam that has passed through the fθ lens 7 enters the reflection mirror 10 and is guided to the synchronization detection sensor 11 to detect the synchronization of the writing position in the main scanning direction.
[0029]
Next, the attachment structure of the folding mirror 8 will be described in detail.
[0030]
FIG. 1 is a part of a perspective view showing a state in which a folding mirror is attached. As shown in the figure, the folding mirror 8 is attached to the optical box 12.
[0031]
The receiving portion 13 that supports both ends in the longitudinal direction of the folding mirror 8 is formed in an L shape by a receiving surface 13a that receives the reflecting surface 14 side and a 13b that receives the side surface 15 side.
[0032]
And, the receiving surface 13a, in fold return mirror support (corresponding to end support portion) P is provided. Further, the folding mirror support R projects from the receiving surface 13b.
[0033]
Furthermore, the folding mirror longitudinally intermediate portion, supporting lifting unit (corresponding to the intermediate support portion) Q is provided integrally with the optical box 12, and protrudes in the Z direction.
[0034]
The folding mirror 8 is assembled from above the optical box Z-axis, the beam reflection surface 14 side abuts on the support portions P and Q, and the side surface 15 side orthogonal to the beam reflection surface abuts on the support portion R.
[0035]
After the folding mirror 8 is placed, the folding mirror 8 is urged by a leaf spring 16 as a pressing member and is pressed toward the support portions P and Q.
[0036]
3 and 4 are diagrams showing in more detail the attachment state of the folding mirror 8, FIG. 3 is a view of the back surface of the beam reflecting surface 14 as viewed from directly above, and FIG. It is sectional drawing which cut | disconnected the scanning optical apparatus in the Y-axis direction.
[0037]
Since the support portion Q projects from the bottom surface 18 of the optical box positioned at the front lower portion of the folding mirror 8 in the Y-axis direction, as shown in FIG. 3, in the region outside the effective reflection region 17 on the beam reflecting surface 14 of the folding mirror 8. It is possible to abut. Therefore, the support portion Q does not block the beam L. It is easy to provide the support portion P so as not to block the beam L.
[0038]
When the both ends of the folding mirror are fixed to the optical box as supporting points as in the general prior art, the folding mirror has a contact surface with the natural frequency f ′ described in Equation (1) as the resonance frequency. Vibrates in an orthogonal direction. Equation (1) is consistent with the experimental results. FIG. 5 shows the positional relationship of each parameter described in equation (1). FIG. 5 is a view of the back surface of the beam reflecting surface as viewed from directly above.
[0039]
[Expression 1]

As can be seen from Equation (1), there are several means for increasing the natural frequency f ′.
[0040]
For example, the thickness h of the folding mirror may be increased. However, the folding mirror is expensive and large. For example, the support point distance p ′ at both ends may be shortened. However, the effective reflection area in the longitudinal direction of the folding mirror needs to have a sufficient length, and is determined by the paper width and the arrangement of optical system components. Therefore, it is difficult to shorten the support point distance.
[0041]
However, if the configuration of the present embodiment is used, as shown in FIG. 3, the support portion Q can be provided at an arbitrary position in the X-axis direction, so the support point distance can be apparently reduced. As described in Equation (2), the natural frequency can be easily increased.
[0042]
The apparent support point distance is represented by (p + q) / 2 in equation (2). Equation (2) is consistent with the experimental results.
[0043]
[Expression 2]

According to the equation (2), when q = 0, that is, when the support portion Q is located on the straight bisector of the straight line connecting the two support portions P, the natural frequency f becomes maximum, and the conventional natural vibration The value is four times the number f ′.
[0044]
Next, a method for fixing the folding mirror 8 will be described. In the case of the conventional general both-ends support method as shown in FIG. 5, the plate spring 16 ′ is pressed on a straight line connecting the support portions P ′ and Q ′. In this case, since the flatness of the beam reflecting surface hardly deteriorates, the scanning line is hardly bent.
[0045]
Similarly, in the case of the present embodiment, the folding mirror is pressed and fixed by the two leaf springs 16.
[0046]
Here, as shown in FIG. 3, the pressing point W that is the pressing portion by the leaf spring 16 is installed so as to be positioned on the virtual straight line M connecting the support portions P and Q.
[0047]
FIG. 7 shows the result of simulation analysis of the amount of strain in the direction perpendicular to the reflecting surface of the folding mirror 8 when the pressing point W is moved in the X-axis direction as indicated by the arrow in FIG.
[0048]
Here, the pressing load of the leaf spring 16 was 600 gf. In this simulation, for easy explanation, the positional relationship between the support portions P and Q is set to q = p / 3 as shown in FIG.
[0049]
The horizontal axis in FIG. 7 is the distance w between the pressing points W, and the vertical axis is the flatness of the beam reflecting surface 14 at that time, both of which are shown on a linear scale.
[0050]
As can be seen from FIG. 7, the flatness is minimized when w = 133 mm, that is, when w = 2p / 3. That is, this means that the flatness is minimized when the pressing point W is on the straight line M in FIG.
[0051]
Therefore, by using the fixing method of this configuration, it is possible to suppress the scanning line bending accompanying the deterioration of flatness to the same level as that of the conventional general support method. Of course, since the plate spring requires only two, it does not occur increases and cost of the number of parts by providing a plurality of pressing members relative to the support portions P and Q, respectively.
[0052]
Thus, according to the present embodiment, the apparent natural frequency of the folding mirror can be easily increased by providing the support portion Q integrally with the optical box. Moreover, since the natural frequency is four times as high as that of the conventional both-end support method, a frequency region with resonance can be easily avoided.
[0053]
In addition, since the support portion Q is integrally formed with the optical box 12, the cost does not increase. Further, since the pressing point of the pressing member is provided on the straight line M connecting the support portions P and Q that support the folding mirror beam reflecting surface, the distortion of the beam reflecting surface can be suppressed to an extremely small level.
[0054]
Therefore, when the scanning optical apparatus according to this embodiment is applied to an image forming apparatus, it is possible to provide a good image with extremely small pitch unevenness and scanning line bending.
[0055]
Next, a modified example of the configuration described so far will be described.
[0056]
As shown in FIG. 8, it is the same even if the pressing points W are provided in the region S surrounded by the two support portions P and the support portions Q by providing the support portions P on both end sides at two locations. The effect is obtained.
[0057]
In addition, as shown in FIG. 9, even if the two support portions Q are arranged asymmetrically with the center of the folding mirror in the longitudinal direction as long as each pressing point W is on the straight line M, the same effect can be obtained. It is done.
[0058]
Naturally, the tip shape of the folding mirror support portions P and Q is not limited to a spherical shape, and the apparent natural frequency of the folding mirror can be increased regardless of the shape.
[0059]
Moreover, the same effect can be acquired even if the shape of the support parts P and R is a line shape.
[0060]
The fixing means for the folding mirror is not limited to the illustrated example, and the pressing member may have any shape.
[0061]
Reference Example A scanning optical apparatus according to a reference example of the present invention will be described. In this reference example , the basic configuration of the scanning optical apparatus is the same as that of the first embodiment, and only various numerical values are specified. Therefore, this point will be described.
[0062]
First, a basic configuration of an image forming apparatus to which the scanning optical device is applied will be described.
[0063]
The image forming apparatus to which the scanning optical device is applied is provided with a photoconductor as an image carrier. First, the surface of the photoconductor is uniformly charged by a primary charger and then scanned. A scanning image is irradiated by the optical device to form a latent image.
[0064]
Thereafter, the latent image is developed by the developer by the developing device, the development is transferred onto the sheet conveyed by the transfer device, and the development on the sheet is fixed by the fixing device.
[0065]
Here, the pitch g of the image pitch unevenness of the image formed on the sheet is determined by the natural frequency f of the folding mirror 8 and the sheet feeding speed (paper feeding speed) v, as shown by the equation (3). The Equation (3) agrees with the experimental results.
[0066]
[Equation 3]

Further, when the above equation (2) is substituted into the equation (3), the equation (4) is obtained.
[0067]
[Expression 4]

Here, if the cross-sectional shape of the folding mirror 8 is not limited to a rectangle, the cross-sectional area is A, and the cross-sectional secondary moment is I, Expression (4) becomes Expression (5).
[0068]
[Equation 5]

FIG. 6 shows the natural frequency f and the pitch g of pitch unevenness when q is a parameter under the conditions of the distance between the support portions P = 200 mm, the folding mirror thickness h = 5 mm, and the sheet feed speed v = 240 mm / sec. It is a figure showing a specific numerical value.
[0069]
According to human visual characteristics, humans are more likely to react when the pitch unevenness pitch is 0.5 mm or more. In the case of the conventional general both-end support method (q = 200 mm) as shown in FIG. 5, since the pitch g = 0.77 mm, it is easy to be noticed by human eyes.
[0070]
Therefore, if the support portion Q is provided so as to satisfy q ≦ 80, the pitch becomes 0.5 mm or less, so that a good image in which the pitch unevenness is difficult to be seen by human eyes can be obtained.
[0071]
In addition, when there are other frequency regions to be avoided, according to FIG. 6, the natural frequency f can be adjusted to an arbitrary frequency over a wide range from 306 Hz to 1225 Hz, so that resonance is avoided. It is very easy to do. In addition, since the support portion Q is integrally formed with the optical box 12, there is no need to add parts and the cost does not increase.
[0072]
( Reference Example ) FIG. 10 shows a reference example of the present invention . In the first embodiment, the configuration in which the folding mirror is fixed by using the pressing member (leaf spring) is shown. However, in this reference example , the configuration in which the adhesive is fixed by using an adhesive means instead of the pressing member will be described. .
[0073]
Since other configurations and operations are the same as those of the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0074]
FIG. 10 is a cross-sectional view of a scanning optical device according to a reference example of the present invention, and is a cross-sectional view of the scanning optical device cut in the Y-axis direction at the center of the support portion Q.
[0075]
As in the case of the first embodiment, the support portion Q is formed integrally with the optical box at the center portion in the longitudinal direction of the folding mirror.
[0076]
Both ends of the folding mirror 34 are fixed with an adhesive 32 applied in the vicinity of the support portions P and R. A hole 30 is formed in the support portion Q, and the central portion of the folding mirror 34 is fixed by an adhesive 31 filled therein. The adhesive is cured by ultraviolet irradiation after the folding mirror is disposed.
[0077]
According to this reference example , the folding mirror is fixed using the adhesive in the support portions P, Q, and R, so that no pressing member is required. Therefore, since the distortion of the folding mirror can be minimized, an image with a small scanning line curve can be provided. If the fθ lens and the folding mirror are simultaneously cured with ultraviolet rays, the assembly time can be shortened. Therefore, the apparent natural frequency of the folding mirror can be increased with an inexpensive configuration.
[0078]
The adhesive is not limited to the ultraviolet curable type. It is also possible to use a pressing member and an adhesive in combination.
[0079]
Further, in the scanning optical device according to each of the embodiments described so far, by providing the support portions Q that support the folding mirror at a plurality of locations, it can be widely used for a plurality of types of image forming apparatuses. It is also possible to share parts (scanning optical devices) of the forming apparatus.
[0080]
That is, in order to match the natural frequency of the folding mirror to the set value for each model, only the necessary support portion Q is left and the unnecessary support portion Q is cut off and used. be able to.
[0081]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the vibration and distortion of the folding mirror can be reduced with a simple configuration without increasing the number of parts, and stable scanning can be performed and the quality can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a part of a perspective view showing a state in which a folding mirror is attached in a scanning optical device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic perspective view showing a main part of the scanning optical device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing a state in which a folding mirror is attached in the scanning optical device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which a folding mirror is attached in the scanning optical device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a rear view showing a state in which a folding mirror is attached in a scanning optical apparatus according to the prior art.
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between an apparent natural frequency of a folding mirror and a pitch unevenness interval in a scanning optical device according to a reference example of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the distance between the pressing points and the flatness of the folding mirror in the scanning optical device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a plan view showing a state in which a folding mirror is attached in the scanning optical device according to the first embodiment (modification) of the invention.
FIG. 9 is a plan view showing a state where a folding mirror is attached in the scanning optical device according to the first embodiment (modification) of the invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state where a folding mirror is attached in a scanning optical apparatus according to a reference example of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Laser light source unit
2 Cylindrical lens
3 Optical aperture
4 rotating polygon mirrors
5 Laser beam reflecting surface
6 Optical deflector
7 Lens
8 Folding mirror
9 Photoconductor
10 reflection mirror
11 Synchronization detection sensor
12 Optical box
13 Receiver
13a, 13b bearing surface
14 Reflecting surface
15 side
16 leaf spring
17 Effective reflection area
18 Optical box bottom
19 Exit window
31, 32 Adhesive
M straight line
P, Q support part
R support part
W Press point

Claims

A folding mirror that reflects the scanning light on the reflecting surface and changes the traveling direction of the scanning light ;
Said of the reflective surface of the reflecting mirror, said longitudinal end portion of the reflecting mirror respectively supporting two end support portion,
Said of the reflective surface of the reflecting mirror, the two intermediate support portions in the longitudinal direction for supporting between the two end support portion of the reflecting mirror,
And two pressing portions for pressing against the back surface of the reflective surface of the folding mirror to the reflecting surface,
An optical box in which the two end support portions and the two intermediate support portions are provided on a bottom surface;
A scanning optical device in which the reflecting mirror is fixed to the optical box with the reflecting surface facing an exit window formed on the bottom surface ,
One end of the folding mirror in the short direction, the one end on the bottom side is supported by the two intermediate support parts, and the other end is supported by the two end support parts,
The apparent inter-fulcrum distance represented by (p + q) / 2, where p is the distance between the two end support parts and q is the distance between the two intermediate support parts, is the scanning light of the reflecting surface. Is shorter than the length in the longitudinal direction of the region that reflects
Two virtual line on connecting the nearest said intermediate supporting portion of each said two intermediate support of the two end support portion, the scanning optics each said pressing portion and said pressing to Rukoto apparatus.

A folding mirror that reflects the scanning light on the reflecting surface and changes the traveling direction of the scanning light;
Of the reflecting surfaces of the folding mirror, two end support portions that respectively support the longitudinal ends of the folding mirror;
One intermediate support part that supports between the two end support parts in the longitudinal direction of the folding mirror among the reflective surfaces of the folding mirror;
Two pressing portions that press the back surface of the reflecting surface of the folding mirror toward the reflecting surface;
An optical box in which the two end support portions and the intermediate support portion are provided on a bottom surface;
A scanning optical device in which the reflecting mirror is fixed to the optical box with the reflecting surface facing an exit window formed on the bottom surface,
One end of the folding mirror in the short direction, the one end on the bottom side is supported by the intermediate support, and the other end is supported by the two end supports.
Assuming that the distance between the two end support portions is p, the apparent fulcrum distance represented by p / 2 is shorter than the length in the longitudinal direction of the region of the reflecting surface that reflects the scanning light. And
2. A scanning optical apparatus according to claim 1, wherein the pressing portion presses two virtual line segments connecting the two end support portions and the intermediate support portion, respectively.

Scanning optical apparatus according to claim 1 or 2, wherein the pressing unit is characterized by pressing the middle point of the virtual line segment.