JP4591059B2

JP4591059B2 - 光走査装置

Info

Publication number: JP4591059B2
Application number: JP2004342686A
Authority: JP
Inventors: 淳一諸岡
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2024-11-26
Also published as: US20060114538A1; JP2006154116A

Description

本発明は、光走査装置に関する。

従来よりプリンタや複写機等の画像形成装置においては光走査装置による走査露光が一般に用いられているが、装置を小型化する必要上、走査光をミラーにより折り返して光路長を保ったまま外形寸法を小さくし、走査線を射出する光走査装置とすることが多い。

このとき、装置内部にはモータや冷却ファンなど振動を発生する部品が多数存在し、装置全体にわたって振動を及ぼしている。この振動がミラーをも振動させることで走査光の位置精度を悪化させ、ボケ、ブレなど画質低下の原因となることも考えられる。

そこで図７のようにミラー１０２をL字型断面の補強部材１０４で補強しながら筐体に固定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この場合、補強部材１０２のL字を形成する２辺の長さが略等しいと制振の効果が薄く、ミラー１０２の反射面の裏側１０２ａと側面１０２ｂをそれぞれ補強部材１０４に固定する必要があり、ミラー１０２の平面性に悪影響を与え、接着作業も手間が掛かり、かつ補強部材１０４自身の高い寸法精度が求められるためコストも高いものになってしまう。

また、このミラー１０２は反射面の裏側１０２ａを弾性部材１０６を介して固定する方法を採用したとしてもミラー１０２の平面度への影響が考えられる。平面度を考慮して固定面積を少なくすればミラー１０２全体の剛性が低下してしまうので、補強部材１０４を使用する意味がなくなる。すなわち、ミラー１０２の剛性と平面度は二律背反であり、剛性を高めるために固定面積を大きくすれば平面度に悪影響を与えてしまう。

さらに、ミラーの側面に平板状の補強部材を接着または両面テープで固定し、ミラーの平面度と剛性を改善する構造も提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかし、両面テープによる固定では剛性の改善が小さく、接着でも剛性の改善が不十分であり、また平板状の補強部材では制振効果が低いため、ミラーの振動を抑えるのは難しい。

また、ミラーの振動にはミラー自体の剛性に起因するたわみ振動ではなく、ミラーが重心まわりに回転する、回転方向の振動も存在する。この回転方向の振動を、ミラーホルダに逆モーメント錘を設けることで打ち消し、回転方向の振動を抑制する構造も提案されている（例えば、特許文献３参照）。しかし、上記の方法では複雑な形状の錘を設けねばならず、部品コストも当該部位の重量も嵩んでしまう。

加えて、上記のような構成でミラー全体の剛性を高めて固有振動数を上げることはできるが、装置内外で発生する振動の周波数は単一ではなく多岐にわたっているため、ミラーの共振を避けるためにはミラーの固有振動数の制御が必要である。
特開２００２―１６２６９９号公報特開平１０ ―２８２３９９号公報特開２００２―０２６７９８号公報

本発明は上記事実を考慮し、補強部材でミラーの固有振動数を制御することにより装置内の振動とミラーの共振を防ぐ光走査装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の光走査装置は、光を射出する光源と、固定部材でフレームに固定され前記光源から射出された光を反射させ方向を変える反射ミラーと、前記反射ミラーの反射面の裏側面と接着される支持面とフレームに固定される延長部分とを備えた略Ｌ字型断面の補強部材と、を有し、前記延長部分の長手方向両端部分のみ弾性部材を介して前記フレームに固定し、前記延長部分の延長長さを調整することにより、前記反射ミラーの固有振動数を光走査装置内の振動周波数と異ならせるように調整することを特徴とする。

上記構成の発明では、略L字断面の補強部材で反射ミラーの平面度と剛性を保ちながら、補強部材の光軸方向長さを変えることでミラーの固有振動数を容易に制御でき、ミラーに影響を与える装置内の振動周波数と一致させないようにすることによってミラーの共振を防ぐことができ、また補強部材の延長部分は長手方向両端部のみ弾性部材でフレームに固定することで、補強部材でも消せない共振周波数を抑えることができる。

請求項２に記載の光走査装置は、前記補強部材は延長長さが支持面の長さより長く、かつ前記反射ミラーの光軸方向長よりも長いことを特徴とする。

上記構成の発明では、補強部材の延長長さを大きくとった分、光軸方向の曲げ剛性が向上し、固有振動数を高くすることができる。

請求項３に記載の光走査装置は、前記補強部材は金属製であることを特徴とする。

上記構成の発明では、適当な重量と良好な加工性、精度を維持しながらコストの増加を抑えることができる。

本発明は上記構成としたので、補強部材でミラーの固有振動数を制御することにより装置内の振動とミラーの共振を防ぐ光走査装置とすることができた。

図１には本発明の実施形態に係る光走査装置が示されている。

図１に示すように、光走査装置１０はポリゴンミラー１１により偏向される光ビームＣをミラー１２A、１２Bを含む複数のミラーで反射させながら図示しない感光体へと導き、露光・画像形成を行う構成となっている。

ポリゴンミラー１１が図示しない光源から照射された光ビームＣを偏向し、ｆθレンズ３０によって主走査方向に走査する光ビームＣとして整形され、光走査装置１０全体を小型化するためにミラー１２A、１２Bを含む複数のミラーで光ビームＣを折り曲げ、被走査面上に結像させる。上記のように光ビームＣを複数のミラーで反射させているため光走査装置１０全体の小型化が可能となるが、各ミラーの光軸方向や平面性を厳密に調整・維持する必要がある。

加えて光走査装置１０の内外にはポリゴンミラー１１の駆動モータ（図示せず）や駆動力伝達機構などの他に冷却ファンや感光体の駆動装置、感光材料の駆動系全般など多種多様な震動源が存在し、各ミラーの固有振動数がこれらの振動周波数と一致してしまうと共振を起こし、記録される画像の画質に悪影響を与えるため、ミラーの振動を極力抑えると共にミラーの固有振動数を光走査装置１０内外の振動源の周波数と異なる値に調節する必要がある。

また、上記の光走査装置１０内外の振動源の周波数は主として低周波であることが解っているので、ミラーの固有振動数は高い方へシフトさせることが共振を防ぐ意味で望ましい。

図２には従来の光走査装置のミラー保持機構が示されている。

図２に示すように、ミラー１２Aはミラー１２が略Ｌ字型の断面をもつ補強部材１４によって補強され、支持される構造となっている。

補強部材１４はミラー１２の反射面１２ａの裏面と接着され、これを支持する支持面１４ａと、ミラー１２の側面１２ｂと接着され、これを支持する支持面１４ｂからなる。この支持面１４ｂはミラーの側面１２ｂを完全にカバーし、更に光軸方向にミラー１２の長さを越えて延長されている（＝Ｌ）。

この支持面１４ｂの長さＬの変化によるミラー１２Ａの固有振動数の変動を図５（ａ）に示す。延長部分なしのノミナルに比較してＬを１０ｍｍ、１５ｍｍと延長するほど、また補強部材１４とミラー１２の接着点数が多いほど固有振動数が高くなっている。

固有振動数が高くなる要因としては重量増加ではなくミラー１２Ａ全体としての剛性が上がるためと考えられる。参考のためミラー１２に錘を設けた例ではノミナルよりも固有振動数は下がっている。

このときのＬ値（１０ｍｍ、１５ｍｍ）ごとの接着点数による固有振動数の変化を図６にグラフで示す。図６のように、上面（側面）３点接着以上は１０ｍｍ、１５ｍｍとも効果の向上は小さく、上面３点接着が最も効率がよいことが解る。また１０ｍｍでは固有振動数のシフトは５０〜６０Ｈｚ程度であり、１５ｍｍとすれば固有振動数を１００Ｈｚ程度高くできることも解る。このことによりＬの長さを調節することで、容易に所望の周波数にシフトすることが可能である。

また、この補強部材１４は両面テープなどでミラー１２に固定してもよいが、穴１５を設けＵＶ硬化樹脂などの接着剤を流し込むことで固定してもよい。

すなわち、補強部材１４はミラー１２の側面１２ｂのみで接着され、これを支持する支持面１４ｂからなる。この支持面１４ｂはミラーの側面１２ｂを完全にカバーし、更に光軸方向にミラー１２の長さを越えて延長されている（＝Ｌ）。

この構造とすることで、ミラー側面１面のみの固定であっても十分な効果(高剛性)を得ることができ、またミラー側面のみへの固定のためミラー平面度への影響を抑えることができる。

図３には本発明の実施形態に係る光走査装置のミラー補強部材が示されている。

図３に示すように、補強部材１８はミラー１２の反射面１２ａの裏面と接着され、これを支持する支持面１８ａと、この支持面１８ａと直角に（略光軸方向に）反射面１２ａとは逆の方向に延びた延長部分１８ｂからなる。

補強部材１８は支持面１８ａのみでミラー１２と接着され、延長部分１８ｂは補強部材１８の強度（剛性）を高める強度メンバーとして設けられている。この延長部分１８ｂを設けることによって図５（ｂ）に示すようにミラー１２Ｂ全体の剛性を高め、共振周波数を高くすることが出来る。

また、延長部分１８ｂは反射面１２ａの反対方向に設けられているので光ビームＣに干渉せず、自由にサイズ設定を行うことが出来るという利点がある。

図４には本発明の実施形態に係る光走査装置のミラー補強部材が示されている。

図４に示すように、補強部材２０はミラー１２の反射面１２ａの裏面と接着され、これを支持する支持面２０ａと、この支持面２０ａと直角に（略光軸方向に）反射面１２ａとは逆の方向に延びた延長部分２０ｂからなる。

さらに延長部分２０ｂは支持面２０ａから距離Ｄだけ離れた箇所でスポンジなどの弾性部材２２を介してフレーム２６に固定されている。つまりミラー１２は固定部材２４で固定され、且つ補強部材２０の延長部分２０ｂが固定されることにより以下のような効果がもたらされる。

すなわち図５（ｃ）に示すように、Ｌ字断面の補強部材を設けても消すことのできない共振周波数ピークが２００Ｈｚ付近に存在するが、これはミラー１２の剛性不足に起因するたわみ振動ではなく、ミラー１２が回転する回転方向の振動（図中白矢印）であると思われている。

これを解消するためミラー１２の回転モーメントを抑制する必要があるが、本実施形態ではミラー１２の回転（振動）中心から距離をおいた箇所で弾性部材２２を介してミラー１２を固定している。

これによりミラー１２の回転方向の振動を大幅に抑制し、図５（ｃ）に示すように、Ｌ字断面の補強部材では消せなかった２０２．５Ｈｚのピークを大幅に抑えることができる。

また図４（ｂ）のように、補強部材２０の長さ方向両端部のみ弾性部材２２で固定するような構成とすれば、ミラー１２の長さ方向中央部にアクセスできない構造であっても本実施形態を採用することができる。

本発明に係る各実施形態についてはＬ字断面をもつ補強部材を例に挙げたが、本発明はこれに限定されずＴ字断面、あるいはＸ字断面をもつ補強部材を用いてもよい。

本発明の実施形態に係る光走査装置を示す断面図である。従来の光走査装置のミラー保持機構を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る光走査装置のミラー保持機構を示す断面図である。本発明の実施形態に係る光走査装置のミラー保持機構を示す斜視図である。本発明の実施形態に係るミラー補強部材の効果を示す表である。本発明の実施形態に係るミラー補強部材の効果を示すグラフである。従来の光走査装置のミラー保持機構を示す図である。

符号の説明

１０光走査装置
１２ミラ−
１４補強部材
１８補強部材
２０補強部材
２２弾性部材

Claims

光を射出する光源と、
固定部材でフレームに固定され前記光源から射出された光を反射させ方向を変える反射ミラーと、
前記反射ミラーの反射面の裏側面と接着される支持面とフレームに固定される延長部分とを備えた略Ｌ字型断面の補強部材と、を有し、
前記延長部分の長手方向両端部分のみ弾性部材を介して前記フレームに固定し、
前記延長部分の延長長さを調整することにより、前記反射ミラーの固有振動数を光走査装置内の振動周波数と異ならせるように調整することを特徴とする光走査装置。
前記補強部材は延長長さが支持面の長さより長く、かつ前記反射ミラーの光軸方向長よりも長いことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
前記補強部材は金属製であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光走査装置。