JP4635581B2

JP4635581B2 - 光走査装置

Info

Publication number: JP4635581B2
Application number: JP2004342603A
Authority: JP
Inventors: 勝彦中家
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: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2024-11-26
Also published as: JP2006154108A

Description

本発明は、光走査装置にかかり、特に、画像形成装置に用いた際に高解像度の画像を形成可能とする光走査装置に関する。

近年、市場では高解像度の画像形成装置が要求されており、画質低下の原因の一つとなっている光走査装置の反射鏡の振動を低減することが不可欠になってきている。

従来より、振動の低減を目的として反射鏡の剛性を上げる技術は知られており、例えば、特許文献１においては、反射鏡の側面に補強部材を設ける技術が開示されている。
特開平１０―２８２３９９号公報

近年では、光走査装置を複数の仕様が異なる画像形成装置に提供する場合がある。

そのため、反射鏡の剛性を上げても、振動源の振動周波数が画像形成装置毎に多数存在するため、共振周波数を避けることが困難であり、共振により反射鏡が大きく振動してしまう場合がある。

また、反射鏡は、振動による反射鏡の撓みによるビームの位置変動の他に、補強によって反射鏡の剛性を上げることで反射鏡の重量バランスが悪くなり、走査線方向を軸として反射鏡が回転運動してビームの位置変動を起こす場合もある。

その結果、バンディングが発生して近年の高画質の要求を満足するには不十分な場合があった。

本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、画像形成装置に用いた際に高品質の画像を得ることができる光走査装置の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、光ビームを出射する光源と、出射された光ビームを主走査方向に偏向させる偏向手段と、偏向された光ビームを被走査面上に結像させる光学系と、前記偏向手段と被走査面との間に設けられて光ビームを反射する反射鏡と、を備え、前記反射鏡は、装置本体のフレームに取り付けられ、前記反射鏡には、補強部材が複数箇所で点状に固定されていると共に、前記補強部材は、前記反射鏡の端面に固定される側部と、前記側部に連結され、前記反射鏡及び前記装置本体のフレームと離間して配置される振動部とを有し、前記振動部は、振動入力時に前記反射鏡の振動を抑えるように振動する、ことを特徴としている。

次に、請求項１に記載の光走査装置の作用を説明する。

請求項１に記載の光走査装置では、反射面の両側部に補強部材が複数箇所で点状に固定されているため、反射鏡の剛性を上げることができ、反射鏡自体の変形による振動を抑えることができる。

さらに、補強部材は、反射鏡と離間して配置され振動入力時に振動する振動部を有するので、振動入力時に振動部が振動して、いわゆるダイナミックダンパとして作用するので反射鏡の振動を更に抑えることが出来る。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光走査装置において、前記反射鏡の両側部で単一の前記補強部材が固定されている、ことを特徴としている。

次に、請求項２に記載の光走査装置の作用を説明する。

請求項２に記載の光走査装置では、反射鏡の両側部で単一の補強部材が固定されているため、反射鏡の走査線方向を軸とする回転方向のバランスをとることができ、反射鏡を該回転方向に振動させないようにできる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の光走査装置において、前記補強部材は、前記反射鏡の少なくとも一方の側部において、弾性体を介して前記反射鏡に接触している、ことを特徴としている。

次に、請求項３に記載の光走査装置の作用を説明する。

補強部材を両側部で反射鏡に接触させて保持するが、一方の側部においては弾性体を介して反射鏡に接触させて保持する構成をとることで、反射鏡の剛性を向上させ、かつ振動部の振動が反射鏡に伝達し難くなり、反射鏡を更に振動させ難くできる。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の光走査装置において、前記反射鏡と前記補強部材とは、前記反射鏡の両側部の互いに対向する位置にて固定されている、ことを特徴としている。

次に、請求項４に記載の光走査装置の作用を説明する。

例えば、反射鏡と補強部材とを固定する場合、固定箇所の数や、固定位置が一方の側部と他方の側部とで異なる場合、例えば、反射鏡と補強部材の線膨張係数が異なり、かつそれぞれに温度変化が生じた場合に、反射鏡に作用する熱膨張に起因する力のバランスが一方の側と他方の側とで異なって反射鏡が歪む（湾曲）する虞がある。

しかしながら、反射鏡と強部材とを、反射鏡の両側部の互いに対向する位置にて固定する構成とすれば、両側部の保持条件が同一となり、反射鏡の剛性を向上させつつ、反射鏡の歪み（湾曲）を極力抑えることができる。

以上説明したように本発明によれば、画像形成装置に用いた際に高品質の画像を得ることが出来る、という優れた効果を有する。

［参考例］
本発明の実施形態を説明する前に、図面を参照して参考例に係る光走査装置１０を図面に従って説明する。
（光走査装置の概略構成）
図１、及び図２は、本参考例に係る光走査装置１０の概略構成図である。

この光走査装置１０は、レーザー光源１２から出射された光ビームＬが、コリメータレンズ１４、スリット１６、シリンドリカルレンズ１８を通過し、回転多面鏡２０により変更され、回転多面鏡２０により偏向された光ビームＬは、２枚のｆθレンズ２２を介して感光体２４上を等速で走査するように主走査方向（矢印Ａ方向）に走査される構成である。なお、ｆθレンズ２２を通過した光ビームＬは、ミラー２６、及びミラー２８で折り返されて感光体上２４に結像される。
（ミラーの保持構造）
図３、及び図４に示すように、ミラー２６は、光走査装置１０のフレームに一体的に設けられた一対のブラケット３０に保持されている。

ブラケット３０は、フレームと一体的に設けられたベース部３０Ａと、該ベース部３０Ａと直角に設けられた支柱部３０Ｂとを備えている。

本参考例のミラー２６は、長尺状に形成され、その長手方向直角断面が長方形である。

ブラケット３０のベース部３０Ａには、板ばね３２が螺子３４で固定されている。

ミラー２６は、反射面を支柱部３０Ｂ側に向けて配置されており、板ばね３２は、ミラー３２の反射面を支柱部３０Ｂに押圧している。

このミラー２６には、補強部材３６が取り付けられている。

補強部材３６の材質は特に問わないが、本参考例では金属を用いている。

補強部材３６は、図４（Ｂ）に示すような長方形の金属板３８に略Ｈ形状のスリット４０、孔４２、及び孔４４をプレス等で打ち抜き後、２点鎖線で示す部分で折り曲げることで断面コ字形状に形成されている。

図に示すように、補強部材３６は、ミラー２６の反射面の長手方向とは直交する方向の両側に位置する端面２６Ａ、２６Ｂに対向して平行に設けられる部分が側部３６Ａ、３６Ｂであり、側部３６Ａと側部３６Ｂとを連結し、ミラー２６の反射面とは反対側の裏面２６Ｃと対向する部分が連結部３６Ｃとされている。

この補強部材３６は、幅方向中心線ＣＬを境にして対称形状であり、即ち、幅方向中心線ＣＬを境にして図面上側部分の重量と図面下側部分との重量は同じに設定されている。

補強部材３６には、側部３６Ａ、３６Ｂに複数の孔４２が長手方向に沿って形成されており、連結部３６Ｃの中央部分に孔４４が形成されている。

なお、側部３６Ａ、及び側部３６Ｂには、それぞれ５個の孔４２が形成されており、かつ側部３６Ａの孔４２と側部３６Ｂの孔４２とはそれぞれ対向する位置に形成されている。また、各孔４２は、補強部材３６の長手方向中心を対称軸として左右対称位置に形成されている。

ここで、孔４２、及び孔４４にはそれぞれ合成樹脂系の接着剤４６が流し込まれており、補強部材３６は、ミラー２６に対して接着剤部分にて複数箇所で点状に接着固定されることになる。
（作用）
本参考例の光走査装置１０では、ミラー２６の反射面両側の端面２６Ａ、端面２６Ｂ、及び反射面の裏面２６Ｃに補強部材３６を接着固定したので、ミラー２６の剛性を上げてミラー２６の固有値を上げ、振動し難くすることができる。

さらに、上記のように接着固定した補強部材３６は、その幅方向中心線ＣＬを境にして幅方向の重量を同一とすると共に、その幅方向中心線ＣＬをミラー２６の幅方向中心に一致させているので、走査線方向を軸とする回転方向（図１の矢印Ｂ方向）のバランスをとることができ、外部から振動が入力した際に、ミラー２６を該回転方向に振動させないようにできる。

また、本参考例の補強部材３６は、断面コ字形状であり、平板形状よりも断面２次モーメントを大きくでき、高い剛性が得られている。したがって、平板形状の補強部材を用いる場合より高い補強効果が得られる。

図５には、実際の画像形成装置に光走査装置１０を組み込んだ状態で補強部材の無いミラーの振動を振動解析装置を用いて解析した結果が示されている（図５（Ａ）は振動伝達関数（周波数応答関数）、図５（Ｂ）はコヒーレント関数を示している。）。試験の結果、ミラー単体の固有値は１４７Ｈｚであった。

一方、図６は、補強部材をミラーの両側部、及び裏面に接着したものをブラケットに取り付けて振動レベルを実測した結果である（図２の構成）。ミラーの固有値は１９４Ｈｚに上がっており、ミラー単体に対して剛性が上がっていることが分かる。また、振動伝達係数も低減されていることが分かる。

なお、本参考例では、ミラー２６の保持構造を説明したが、ミラー２８の保持構造もミラー２６と同様である。
［第１の実施形態］
次に、本発明の第１の実施形態に係る光走査装置１０を図７に従って説明する。なお、前述した参考例と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。

本実施形態では、図７（Ｂ）に示すように、補強部材３６の連結部３６Ｃとミラー２６の裏面２６Ｃとの間に隙間が設けられており、連結部３６Ｃとミラー２６の裏面２６Ｃとが接着されていない。

即ち、本実施形態では、補強部材３６は、ミラー２６の両側部のみで接着固定されている。

本実施形態の補強部材３６は、連結部３６Ｃが質量、側部３６Ａ、及び側部３６Ｂと連結部３６Ｃとの境界付近がバネに相当するダイナミックダンパとなっている。

本実施形態では、外部からの振動エネルギーに対して上記ダイナミックダンパ部分が振動することによって、本来ミラー自身が振動させられていた振動エネルギーを減少させることでミラー２６の振動を抑制することができ、補強部材３６によるミラー２６の剛性向上との相乗効果により、さらにミラー２６の振動を抑制することが出来る。

なお、本実施形態では、補強部材３６の長手方向両側にダイナミクダンパが構成されることになるが、何れか一方にダイナミックダンパが構成されていれば振動抑制効果はある。

図８は、上述したように両側にダイナミックダンパを構成した補強部材をミラーに接着したものをブラケットに取り付けてミラーの振動を解析した結果である。ミラーの固有値は１９４Ｈｚであり、さらに振動伝達係数が２４ｄＢとなっている。

参考例（ダイナミックダンパを持たない）の振動伝達係数３５．７ｄＢに対し、第１の実施形態（ダイナミックダンパ付き）は２４ｄＢであるので、ミラーの振動がより抑えられていることが分かる。
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る光走査装置１０を図９に従って説明する。なお、前述した実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。

本実施形態の補強部材３６は図９（Ａ）に示すような形状であり、図９（Ｂ）に示すような形状の金属板４８に孔４２をプレス等で打ち抜き後、２点鎖線で示す部分で折り曲げることで断面コ字形状に形成したものである。

本実施形態の補強部材３６は、側部３６Ａの中央部分と側部３６Ｂの中央部分が連結部３６Ｃで連結されており、連結部３６Ｃの両側には、振動部３６Ｄが一体的に設けられている。

本実施形態も孔４２に接着剤を流し込んでミラー２６（図９では図示せず）の両側部の複数箇所のみで補強部材３６を固定し、連結部３６Ｃ、及び振動部３６Ｄをミラー２６の裏面より離す。

本実施形態では、振動部３６Ｄがダイナミックダンパ（質量、及びバネ）の役目をしており、外部からの振動エネルギーに対して上記ダイナミックダンパ部分が振動することによって、ミラー２６の振動が抑制される。
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態に係る光走査装置１０を図１０に従って説明する。なお、前述した実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。

図１０に示すように、本実施形態の補強部材３６は、ミラー２６の端面２６Ａのみに接着剤４６で固定されており、ミラー２６の端面２６Ｂとの間には弾性体５０が介在している。

ここでいう弾性体５０とは、ミラー２６、及び補強部材３６よりも剛性の低い、例えば、ゴム、合成樹脂等であり、その形態はスポンジ状であっても良い。

これにより、減衰性を向上させることができ、また、ミラー２６の幅Ｗ₁と補強部材３６の側部３６Ａと側部３６Ｂとの間隔寸法Ｗ₂との寸法公差を緩和することもできる。

なお、図示はしないが、補強部材３６の連結部３６Ｃとミラー２６の裏面２６Ｃとの間弾性体を介在させることもできる。
［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態に係る光走査装置１０を図１１に従って説明する。なお、前述した実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。

図１１には、ミラー２６と補強部材３６との接着部位が異なる例（概略）が示されている。なお、図１１において、×印が接着部位（接着剤４６）を示している。

前述した実施形態では、接着位置が補強部材３６の長手方向中心部を対称軸として左右対称であり、ミラー２６の両側部を接着していたが、接着位置は左右対称でなくても良く、場合によってはミラー２６の一方の側部のみでも良い。
［その他の実施形態］
接着点を足すつなげることで補強部材３６とミラー２６間を一様に接着しても良い。また、上記実施形態では、ミラー２６と補強部材３６を接着剤４６を用いて接着したが、接着剤の代わりに両面テープを用いても良い。

補強部材３６の材質は金属に限らず、ミラー２６を補強できれば合成樹脂等であっても良い。

光走査装置の斜視図である。光走査装置の側面図である。（Ａ）は第１の実施形態に係るミラーの保持構造を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の３（Ｂ）−３（Ｂ）線断面図である。（Ａ）はミラーの保持構造を示す分解斜視図であり、（Ｂ）は補強部材の折り曲げ前の形状を示す平面図である。（Ａ），（Ｂ）は、補強部材の無いミラーの振動解析結果である。（Ａ），（Ｂ）は、補強部材の有るミラーの振動解析結果である。（Ａ）は第１の実施形態に係るミラーの保持構造を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の７（Ｂ）−７（Ｂ）線断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）の７（Ｃ）−７（Ｃ）線断面図である。（Ａ），（Ｂ）は、ダイナミックダンパ付き補強部材の有るミラーの振動解析結果である。（Ａ）は第２の実施形態に係る光走査装置の補強部材を示す斜視図であり、（Ｂ）は補強部材の折り曲げ前の状態を示す平面図である。第３の実施形態に係る光走査装置のミラー及び補強部材の断面図である。（Ａ）〜（Ｄ）は、ミラーと補強部材との接着部位の異なる例を示す説明図である。

１０光走査装置
１２レーザー光源
１８シリンドリカルレンズ（光学系）
２０回転多面鏡（偏向手段）
２２ｆθレンズ（光学系）
２６ミラー（反射鏡）
２８ミラー（反射鏡）
３６補強部材
３６Ｃ連結部（振動部）
５０弾性体

Claims

光ビームを出射する光源と、
出射された光ビームを主走査方向に偏向させる偏向手段と、
偏向された光ビームを被走査面上に結像させる光学系と、
前記偏向手段と被走査面との間に設けられて光ビームを反射する反射鏡と、
を備え、
前記反射鏡は、装置本体のフレームに取り付けられ、前記反射鏡には、補強部材が複数箇所で点状に固定されていると共に、
前記補強部材は、前記反射鏡の端面に固定される側部と、前記側部に連結され、前記反射鏡及び前記装置本体のフレームと離間して配置される振動部とを有し、前記振動部は、振動入力時に前記反射鏡の振動を抑えるように振動する、ことを特徴とする光走査装置。
前記反射鏡の両側部で単一の前記補強部材が固定されている、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、前記反射鏡の少なくとも一方の側部において、弾性体を介して前記反射鏡に接触している、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。
前記反射鏡と前記補強部材とは、前記補強部材の長手方向中心線を対称軸として前記反射鏡の両側部の互いに対向する左右対称位置にて固定されている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の光走査装置。