JP4839165B2 - ミラー補強構造，光走査装置および画像読取装置ならびに画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、細長い形状のミラーを補強するミラー補強構造、および該ミラー補強構造にて補強されたミラーを光学部品の一部に用いる光走査装置，画像読取装置，画像形成装置に関するものである。

電子写真技術を用いた複写機などの画像形成装置では、原稿画像を読み取る画像読取装置の光学系や、該画像読取装置あるいはパソコンから出力された画像情報に基づいて像担持体上に潜像を書き込む光走査装置の光学系におけるミラーが用いられている。

前記画像形成装置に用いられるミラーは、線状の光束、あるいは線状に走査された光束を反射して、光束の方向を変えるために用いられている。このため前記ミラーは、一般に非常に細長い形状をしており、かつ、光を遮らないようにするため、ミラーの両端部近傍のみしか保持することができない構造になっていることが多い。このミラーの形状と保持構造のため、画像形成装置に用いられるミラーは非常に振動しやすい。

前記画像読取装置や光走査装置のミラーが振動すると、ミラーは両端の保持部を支点に弓状に変形する振動を生じることから、本来、平面であるべきミラーが、長手方向に凹型および凸型に周期的に変形し、これに合わせて読み取られる画像情報または像面に書き込まれる画像情報におけるミラー長手方向の倍率、あるいは光の線の短手方向への曲がりに周期的なずれが生じてしまう。長手方向の倍率の周期的なずれは、結果として出力画像の縦線の周期的な揺らぎを生じ、また短手方向への曲がりの周期的なずれは、バンディングと呼ばれる周期的な画像の濃淡を生じ、いずれも画像品質の劣化を招く。

前記のようなミラーの振動を低減するための１つの手段として、ミラーの厚さを厚くすればよいことは、従来よりよく知られている。ミラーの材質には、一般にフロートガラスが用いられている。フロートガラスは、その工法から安く高い平面度が得られるためである。

また、ミラー反射面に垂直な方向の厚さはフロートガラスの板材の厚さのまま用いられるが、反射面における平行な方向の幅および長さは適宜カットして切り出す必要がある。ここで、一般に画像形成装置に用いられるようなミラーの大きさの場合には、板厚が６ｍｍ以下のものでは、ガラス面にダイヤモンドカッターなどにより、カットしたいラインに沿って傷を付けた後、軽く衝撃を与えることによって、その傷に沿って折るようにして切り出すことができる。

しかしながら、板厚が６ｍｍを超える場合には、うまく傷に沿って折ることが困難となるため、この工法を用いることができず、研削のような方法で切断する必要がある。ガラスは靭性が低い材料であるため、割れたり欠けたりしないようにするため切削速度は非常に遅くなり、結果としてこの工法を用いると、かなり加工費が高くなってしまう。したがって、ミラーを厚くすると、厚くなる分の材料費だけでなく、加工費がかなり高くなるため、ミラーの厚さは可能な限り６ｍｍ以下に留めたいという事情がある。

このような課題に対し、ミラーの耐振動性を向上するため、従来より様々な技術が提案されている。例えば特許文献１には、ミラーの反射面の裏面に補強部材を貼り付けてミラーを補強する構成が記載されている。しかしながら、この方法では、補強部材の平面度にミラーが倣ってしまうことから、ミラー反射面の平面度を高精度に保つために補強部材にも高い平面度が求められる。したがって、安価な補強は難しい。

前記のような課題と振動の問題を合わせて解決する技術として、例えば特許文献２に記載の技術が提案されている。特許文献２に記載の構造は、ミラーの反射面に隣接する側面に補強部材を貼り付けるものであり、特許文献２には、仮に補強部材の平面度があまり高くない場合にも、ミラーが補強部材に倣って反射面に平行な方向に変形するため、反射面の平面度にほとんど影響を与えることなくミラーを補強することができ、このため非常に安価にミラーの耐振動性を高めることができるというメリットがあるとの記載がある。

しかしながら、発明者らが特許文献２に記載の技術を画像形成装置の光走査装置に適用したところ、ミラーに補強部材を貼り付けたにも関わらず、出力画像にバンディング画像が発生してしまった。
実開平１−１４２９１３号公報 特開平１０−２８２３９９号公報 特開２００６−１５４１１６号公報

そこで発明者らは、特許文献２で記載されている形態のミラー補強構造について、有限要素法による振動シミュレーションを試行してみた。この結果を（表１）および図１６に示す。この結果より、この技術について、下記（１），（２）のような問題があることが今回新たに分った。

（１）ミラーに何か硬い部材を貼り付ければ補強されるとは限らない。例えば鉄板を貼り付けることで共振周波数が低くなることもある。

長さ２５４ｍｍ×幅１０ｍｍ×厚さ５ｍｍのミラーに、長さ２５４ｍｍ×厚さ１ｍｍの補強部材（鉄板）を貼り付け、その補強部材の幅（補強板幅）を変えた場合におけるミラーの一次共振周波数を測定した結果を（表１）および図１６に示している。ここで、補強部材なしの場合の一次共振周波数を、便宜上、補強板幅０ｍｍとして記載した。（表１）に示すように、幅５ｍｍの鉄板をミラーに貼り付けた場合、何も貼り付けない場合に比べて一次共振周波数が約３Ｈｚ低下している。

（２）従来では、補強部材の幅を大きくするほど共振周波数が高くなると考えられていたが、実際には表１に示したように、補強部材の幅を大きくすればするほど共振周波数が高くなるというわけではない。

（表１）および図１６に示したように、補強部材の板幅が２０ｍｍのときよりも４５ｍｍのときの方が、一次共振周波数が７４Ｈｚも低く、補強部材の幅を大きくしたにも関わらず一次共振周波数が低下している。

このように従来において、補強部材を貼り付ければミラーは補強され、かつ補強部材の幅は大きいほど補強効果は大きいと、漠然と考えられていたが、現実に用いられ得る補強部材の形状，大きさの範囲において、これらの認識が誤っており、必要とする効果が得られていない、時には全く効果が得られていないことがあることが、前記（１），（２）の検討結果より分った。

また、特許文献３では、補強部材としてＬ字形状の部材をミラーに貼り付ける技術が記載されている。しかしながら、特許文献３では、図１７に示すように、補強部材１００におけるＬ字形状の２面のうち一方の面１００ａを、ミラー１０１の反射面１０１ａとは反対側の裏面１０１ｂに接着しており、また、Ｌ字形状の他方の面１００ｂをミラー１０１の反射面１０１ａ側に突き出すように配置している。

特許文献３の図面では光線が線で示されているが、実際には光はある幅を持った光束Ｌであることから、Ｌ字形状の補強部材１００の突き出した部分が光束Ｌを蹴らないようにするためには、光が反射面１０１ａに対してほとんど垂直に入射するような、非常に限られた条件にしか適用することができない。

光束Ｌが補強部材１００で蹴られないようにするためには、ミラー１０１の幅を広くするということも考えられるが、ミラー１０１の幅を広くすると、ミラー１０１のコストアップを招くだけでなく、ミラー１０１の配置のためにより大きなスペースが必要となりレイアウトの自由度が大きく低下し、さらにミラー１０１が捻じれるような違うモードの振動が発生しやすくなり、結果として耐振動性を効率良く向上させることができない。

具体的には、図１７において、ミラー１０１の幅をＷｍ、光束Ｌの径をｂ、反射面１０１ａに対する垂直線と光束Ｌの光軸とのなす角をθ、反射面１０１ａから補強部材１００の端部までの長さＤｈとするとき、次の（数１）の式が満たされていれば光束が蹴られることがない。
（数１）
（Ｗｍ−ｂ／ｃｏｓθ）／２＞Ｄｈ・ｔａｎθ
しかしながら、コスト面およびレイアウトの自由度の問題から、従来よく用いられているミラーと同等にＷｍを１０ｍｍとするためには、光束幅ｂ＝２ｍｍとして（数１）の式を計算すると、Ｄｈを４ｍｍとするためには０°≦θ＜４２．４°とし、また、Ｄｈを９ｍｍとするためには０°≦θ＜２３．５°としなければならない。逆に言えば、レイアウト上、θ≧２３．５°となるミラーについては、Ｄｈを９ｍｍ以上にすることができず、十分な補強効果を得ることができない。

ここで、現在、大半の画像読取装置や光走査装置では、θ≧４５°となるミラーが搭載されていることから、Ｌ字形状の補強部材をミラー反射面側に突き出させるという特許文献３に記載された技術では、現実的には突き出し量を大きく取ることができず、ほとんど有効な補強効果が得られない。

なお、図１７では、光束Ｌの光軸がミラー１０１の反射面における短手方向（ミラー１０１の幅Ｗｍ）の中心近傍を通るものとしている。

本発明は、前記従来の問題を解決または低減しようとするものであって、より少ない材料量およびより低いコストにて、効果的にかつ確実にミラーに対して必要な補強が行えるミラー補強構造，光走査装置および画像読取装置ならびに画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、細長い形状のミラーにおける反射面に隣接する側面にミラー補強部材を固定してなるミラー補強構造であって、前記ミラー補強部材における前記ミラー反射面側の突出部分を、前記ミラーの反射面に対して鈍角となるように外方へ傾斜させたことを特徴とし、この構成によって、前記と同様に、ミラー補強部材によって光束が蹴られることがないようにミラー補強部材が設けられ、ミラーの幅を広くする必要はなく、最小限のミラー補強部材の材料量、および簡易な形状にて十分なミラー補強効果が得られ、よって、低コストで、レイアウト自由度が高く、かつ効率の良いミラー補強が実現する。

請求項２に記載の発明は、細長い形状のミラーにおける反射面に隣接する側面にミラー補強部材を固定してなるミラー補強構造であって、前記ミラー補強部材における前記ミラー反射面側の突出部分を、前記ミラーから離れるに従い前記ミラーの反射面に対する角度が大きくなるように外方へ傾斜させたことを特徴とし、この構成によって、前記と同様に、ミラー補強部材によって光束が蹴られることがないようにミラー補強部材が設けられ、ミラーの幅を広くする必要はなく、最小限のミラー補強部材の材料量、および簡易な形状にて十分なミラー補強効果が得られ、よって、低コストで、レイアウト自由度が高く、かつ効率の良いミラー補強が実現する。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載のミラー補強構造において、ミラーの反射面に略垂直な方向のミラー補強部材におけるミラー反射面側およびミラー裏面側に対する突出量を、ミラーの反射面における短手方向の長さ以下に設定したことを特徴とし、この構成によって、ミラー補強部材の形状が支配的なモードの共振が低周波数で現れることを防ぎ、これにより、大きなミラー補強部材を使用したものの十分なミラー補強効果が得られないということのない、効率の良いミラー補強を行うことができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載のミラー補強構造において、ミラーの基材の材質をガラス材とし、ミラー補強部材の材質を鉄系板金材としたことを特徴とし、この構成によって、低コストで精度の高い面形状の反射面を形成することができ、かつ低コストで十分なミラー補強効果を得ることができる。

請求項５に記載の発明は、光学部品を用いて像面上に対する光走査を行う光走査装置において、前記光学部品の一部に請求項１〜４のいずれか１項記載のミラー補強構造が採用されたミラーを用いたことを特徴とし、この構成によって、光学系における光学特性が安定し、信頼性の高い光走査が可能になる。

請求項６に記載の発明は、光学部品を用いて読取対象から画像情報を光学的に読み取る画像読取装置において、前記光学部品の一部に請求項１〜４のいずれか１項記載のミラー補強構造が採用されたミラーを用いたことを特徴とし、この構成によって、光学系における光学特性が安定し、信頼性の高い画像情報の読み取りが可能になる。

請求項７に記載の発明は、光学部品を用いて像面上に対する光走査を行う光走査部と、該光走査部の光走査により画像情報を光学的に読み取る画像読取部と、該画像読取部からの情報を受けて画像形成を行う画像形成部とを備えてなる画像形成装置において、前記光走査部としての請求項５記載の光走査装置と、前記画像読取部としての請求項６記載の画像読取装置との少なくともいずれか一方を搭載したことを特徴とし、この構成によって、各部の光学系における光学特性が安定し、信頼性の高い画像形成が可能になる。

本発明に係るミラー補強構造によれば、ミラー補強部材によって光束が蹴られることがないようにミラー補強部材が設けられ、ミラーの幅を広くする必要はなく、最小限のミラー補強部材の材料量、および簡易な形状にて十分なミラー補強効果が得られ、よって、低コストで、レイアウト自由度が高く、かつ効率の良いミラー補強が実現する。

また、本発明に係るミラー補強構造を採用したミラーを用いることにより、光学系における光学特性が安定し、信頼性の高い光走査，画像読取，画像形成などが可能になる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

まず、本発明に係る実施例の説明のために用いた振動シミュレーションについて説明する。「発明が解決しようとする課題」の欄にて記述したシミュレーションも以下と同様の条件で行ったものである。

振動シミュレーションには、有限要素法による市販のシミュレーションソフトを用いた。また、メッシュには六面体要素を用い、要素の最大長さは２〜３ｍｍ程度とした。

用いた材料物性値は（表２）に示した通りである。

境界条件は、図１の斜視図に示すように、ミラー１の反射面１ａを３点ａ〜ｃで支持し、拘束点ａをｘｙｚ方向拘束、拘束点ｂをｙｚ方向拘束、拘束点ｃをｚ方向拘束とした。通常、ミラー１はバネで押圧されて保持され、支持点は完全な固着ではなく、回転方向は自由な、いわゆる自由支持に近い形態であることから、シミュレーションでも、支持箇所の３点部分とも回転方向は拘束していない。

補強部材２とミラー１との間は、図２の側面図に示すように、完全固着状態とした。接着固定の他、両面テープ３で貼り合わせるような場合でも、少なくとも現実的に振動が問題となるような低周波域では、補強部材２とミラー１とが独立した動きをすることはないため、完全固着状態としてシミュレーションして差し支えない。また、全面でなくとも長手方向に３ヶ所以上接着されていれば、十分大きな効果を得られることが特許文献３からも分ることから、本発明の適用は全面固着に限定するものではない。

次に、必要とする補強効果の目安について説明する。ミラーの振動対策として有効な手段としては、下記（イ）（ロ）の２つの対策法がある。
（イ）ミラーの剛性を高めることにより、仮に共振したとしても光学特性に影響が出ない程度まで振幅を低減する。
（ロ）ミラーの共振周波数を加振源の周波数からずらして、ミラーが共振しないようにする。

一般的に、剛性を高めて共振周波数が高くなると、それに伴って共振したとしても共振時の振幅は小さくなる。本発明が対象としているようなミラーの場合は、一次共振周波数が３００Ｈｚ以上であれば、仮に共振したとしても十分に変位が小さく、ほとんど光学特性に影響を与えることはない。

したがって、対策（イ）が実現できれば、加振源の周波数に関係なく、ミラーの振幅が小さく、ミラーの振動が光学特性に影響を与えることはなくなる。しかしながら、装置の大きさなどのレイアウト上の都合やコストの問題などから、必ずしも対策（イ）を実施することができるとは限らない。このような場合には、対策（ロ）のように、ミラーの共振周波数を加振源の周波数からずらして、ミラーが共振しないようにするとよい。

ここで、ミラーの振動特性（伝達関数）の例を図３に示す。図３は、ミラー形状が長さ２６０ｍｍおよび２４０ｍｍ、幅１０ｍｍ×厚さ５ｍｍ（補強部材なし）のときの伝達関数をシミュレーションにより求めたものである。縦軸は、加振する力（１Ｎ）あたりのミラー長手方向中央部の変位を示している。図３によって、ミラーの形状に関わらず、一次共振周波数から２０Ｈｚ〜３０Ｈｚ程度ずれれば、振幅が共振時の振幅に対して１０分の１程度にまで低減できることが分る。

すなわち、補強部材なしの状態でミラーが大きく振動しているとすれば、加振源の周波数がミラーの一次共振周波数と重なって共振しているわけであるから、このミラーに対して補強部材を貼り付けることにより、ミラーの一次共振周波数を２０Ｈｚ〜３０Ｈｚ程度ずらすことができれば、ミラーの振幅を１０分の１程度まで低減できることになる。逆に言えば、補強部材を貼り付けたとしても、一次共振周波数が２０Ｈｚ以上変化していなければ、その補強効果は極めて限定的なもので不十分である可能性が高い。

以下に、具体的な参考例と実施例を挙げる。記載の簡単のため、参考例も含めて実施例と称する。
図４は本発明に係るミラー補強構造の実施例１を示す構成図である。なお、以下の説明において、既に説明した部材などに対応するものには同じ符号を付す。実施例１は参考例である。

実施例１の構成は、基本的には図１と同じ構成であって、本例では、矩形状の厚さ５ｍｍのミラー１に対し、厚さ１ｍｍ×幅１６ｍｍの矩形状の補強部材２を、ミラー１の反射面１ａ側に１ｍｍ突出させて反射面側突出部２ａとし、裏面１ｂ側に１０ｍｍ突出させて裏面側突出部２ｂとし、補強部材２の中間部２ｃをミラー１の側面１ｃに貼り付けている。

なお、ミラー１の長さは２５０ｍｍ、補強部材２の長さも２５０ｍｍとして、長手方向の端部を合わせて配置した（図１参照）。

また、図５は比較例の構成であって、特許文献３に記載されている構成（図１７参照）において、補強部材１００のサイズ（突出量および補強部材の板厚）を略同じ（＝１０ｍｍ）にして適用した場合の形状と寸法を示した。実施例１と異なり比較例では、補強部材１００のＬ字部の２面１００ａ，１００ｂを、各々ミラー１０１の裏面１０１ｂおよび側面１０１ｃに固着している。

このような比較例の構成では、光束Ｌが蹴られずに取れる入射角θの最大値は、図５に示すように、２４．０°であるのに対し、実施例１の構成では、図４に示すように、７３．１°まで適用することができる（光束Ｌは、本構成のような短い範囲では略平行光束とみなすことができるため、図中の反射角Φは入射角θと略等しい）。

また、振動シミュレーションでは、比較例の構成の一次共振周波数が３４７．２Ｈｚであるのに対し、実施例１では３５４．８Ｈｚとなっており、同等以上の補強効果が得られる。

なお、図４および図５の構成においては、光束Ｌの光軸がミラー短手方向中心近傍を通るものとした。実際に実施する場合には、これに限るものではないが、ミラー短手方向の端部近傍は反射面の形状精度が出にくいことや、特に光走査装置では、ミラー長手方向の走査線が直線とは限らず湾曲していることが少なくないことなどの理由により、平均として光軸がミラー短手方向中心近傍を通るようにすると、短手方向の両側に均等に余裕ができるために好ましい。

また、実施例１ではミラー１の反射面１ａ側に補強部材２の反射面側突出部２ａを１ｍｍ突出させたが、裏面１ｂ側のレイアウトが許すようであれば、反射面１ａ側には突出させず（突出量＝ゼロ）、裏面１ｂ側にのみ裏面側突出部２ｂを１１ｍｍ突き出させるようにすると、前記角度θをさらに大きくしても、補強部材２が光束Ｌに干渉することなく、ミラー１の補強を行うことができる。

図６は本発明に係るミラー補強構造の実施例２を示す構成図である。

実施例２では、補強部材１２のミラー１の反射面１ａ側に突出した反射面側突出部１２ａを、反射面１ａに対して鈍角をなすように曲げている（本例では１３５度）。

図７の説明図には、図６に実線で示す鈍角に曲げた補強部材１２と、２点鎖線で示す曲げずに平板状をなす補強部材１２’ａとにおいて、それぞれの反射面側突出部１２ａと１２ａ’における、ミラー１の反射面１ａに対して垂直な方向（ｚ方向）の突出量が等しいときの前記角度θを最大に取れる場合の光線の状態を図示した。

図７から明らかなように、平板状の補強部材１２’の場合に比べ、実施例２の補強部材１２の方が、角度θを大きく取ることができる（θ２＞θ１）。

なお、図７に示す２種の補強部材１２，１２’について、それぞれ振動シミュレーションを行った結果、曲げない補強部材１２’の一次共振周波数が４０２Ｈｚ（補強部材による補強効果２０８Ｈｚ）なのに対し、鈍角に曲げた補強部材１２では３８１Ｈｚ（補強効果１８６Ｈｚ）となり、実施例２の補強部材１２は、平板状の場合と遜色ない十分な補強効果が得られることが確認された。

したがって、実施例２では、同じ幅のミラーを用いて前記角度θがさらに広くなるようなレイアウトの光学系に対応することができ、かつ十分な補強効果の得られる補強が実現できる。

図８は本発明に係るミラー補強構造の実施例３を示す構成図である。

実施例３では、補強部材２２におけるミラー１の反射面１ａ側に突出した反射面側突出部２２ａを、ミラー１から離れるに従い、ミラー１に対する角度が大きくなるようにしている。このようにしても、実施例２と同様の効果が得られる。

すなわち、実施例３では、同じ幅のミラーを用いて前記角度θがさらに広くなるようなレイアウトの光学系に対応でき、かつ十分な補強効果の得られる補強が実現できる。

なお、図８に示す構成例では、補強部材２２の反射面側突出部２２ａが曲線状に連続的に曲がるものとしたが、例えば図９に示すように、補強部材２２の反射面側突出部２２ａを直線状で段階的に複数回曲がるように形成することも考えられる。

図１０は本発明に係るミラー補強構造の実施例４を示す構成図である。実施例４は参考例である。

実施例４では、補強部材３２をミラー１の裏面１ｂにのみ突出させて裏面側突出部３２ｂのみを設けた構成であって、この図１０に示す実施例４に対して振動シミュレーションを行った結果を図１１に示す。

図１１は、（表３）に示す実施例４の異なる構成例１〜４の４通りについて、それぞれ補強部材３２の裏面側突出部３２ｂの突出量を変化させてシミュレーションし、得られた一次共振周波数をプロットしたものである。

ここで、（表３）に記載したように、構成例１はミラー幅１０ｍｍ、構成例２〜４はミラー幅１５ｍｍである。また、図１１において、一次共振周波数が最大となるときの裏面側突出部３２ｂの突出量は、構成例１では１０ｍｍ、構成例２〜４では１５ｍｍである。この結果から明らかなように、構成例１〜４のいずれの場合においても、裏面側突出部３２ｂの突出量がミラー幅と同程度以下の場合では、突出量に比例して一次共振周波数を高くすることができる。しかし、突出量がミラー幅を超えると、より高い補強効果が得られるが、突出量に見合った効果が得られないということが分る。

したがって、突出量が最大でもミラー幅以下になるようにして、ミラー１の側面１ｃに貼り付ける補強部材を用いれば、その補強部材の幅の大きさに見合った補強効果が得られ、効率良くミラー補強を行うことができる。

なお、補強部材のミラー反射面側の突出量＜補強部材のミラー裏面側の突出量＜ミラー短手方向（ｙ方向）の幅となるように構成すれば、補強部材の形状が支配的なモードの共振が低周波数で現れることを防ぎ、これにより、大きなミラー補強部材を使用したものの十分なミラー補強効果が得られないということのない、効率の良いミラー補強を行うことができ、しかも、最小限の補強部材の材料量、および簡易な形状にて十分なミラー補強効果が得られ、よって、低コストで、レイアウト自由度が高く、かつ効率の良いミラー補強が実現する。

上述した実施例におけるシミュレーションでは、ミラーの材質はフロートガラスとしたが、Ｅ／ρ（Ｅ：ヤング率、ρ：密度）がフロートガラスと大きく変わらない材料であれば、フロートガラス以外の材料においても、同様の効果が得られる。また、シミュレーションでは、補強部材の材質は鉄系の板金材としたが、Ｅ／ρがこの鉄系板金材と大きく変わらない材料であれば、鉄系板金材以外の材料においても、同様の効果が得られる。

したがって、前記実施例における作用効果は、フロートガラスおよび鉄系板金材に限るものではない。ただし、ミラーの材質をフロートガラスとすれば、より低コストで高い面精度が得られる。また補強部材を鉄系の板金材とすれば、補強部材の材料費および加工費が極めて安く、かつ高い補強効果が得られる。よって、ミラーの材質をフロートガラスとし、かつ補強部材の材質を鉄系の板金材とすることが望ましい。

なお、前記実施例では、ミラーは全て平面ミラーとしたが、本発明の適用はこれに限るものではなく、シリンドリカルミラーなどの曲面ミラーに適用しても同様の効果を得ることができる。

図１２は本発明に係るミラー補強構造を具備するミラーを光学系に用いることが可能な分割型のハウジングを用いた光走査装置の実施例の構成を示す斜視図、図１３は図１２における偏向器から感光体までの光学素子の配置例を示す構成図である。

図１２に示す本光走査装置において、レーザダイオードなどからなる光源ユニット４１ａ〜４１ｄから出射する光束は、それぞれシリンドリカルレンズを経てポリゴンミラーなどの偏向器４２によって偏向され、２つの走査結像素子およびミラーを介して像面上に結像されて走査される。偏向器４２から後の光路における光学素子の配置は図１３に示すようになっている。

図１３に示すように、偏向器４２は上下２段にポリゴンミラー４２ａ，４２ｂを備えるものであり、図１２における４つの光源ユニット４１ａ〜４１ｄからの４つの光束Ｌを、前記２段のポリゴンミラー４２ａ，４２ｂによってそれぞれ偏向し、左右両側にそれぞれ配置された２段重ね構成の第１走査結像素子４３と、４つの第２走査結像素子４４とを通して、４つの感光体４５ａ〜４５ｄにそれぞれ結像して走査を行う。

図１３に示すような構成の光学系を用いた図１２の光走査装置では、１２本のミラー４６は全て同じ長さであって、対向する２つの板金製の側板４７，４７間に架橋されて保持される。また、４つの第２走査結像素子４４は、対向する側板４７，４７に架橋された板金製のステーにそれぞれ保持される。側板４７，４７は、対向する側板４８，４８により連結されて外側筐体となる。

また、図１２に示すように、４つの光源ユニット４１ａ〜４１ｄ、シリンドリカルレンズ，偏向器４２、および第１走査結像素子４３は、樹脂で一体成形された筐体４９に取り付けられる。筐体４９は、側板４７，４７および側板４８，４８に架橋されて固定される。４つの側板４７，４８と筐体４９の底面とで塞がれていない下部の開口は、塵埃が光学箱内に侵入しないよう下カバー５０，５０によって塞がれる。図示しないが、上部開口も上カバーにより塞がれる。ただし、本光走査装置では光束が上方に向かって出射されるので、上カバーには光を透過するガラスで塞いだ開口部を設ける。

ここで、偏向器４２の周囲は、筐体４９に一体的に形成されたリブと、光束が通過する部分に配置されたガラス５１，５１とで囲まれている。さらに上部の開口をカバー５２で塞ぐことによって偏向器４２の周辺は密閉され、これにより偏向器４２の回転に伴う風切り音と、偏向器４２で発生する熱とが装置外部に漏れることを低減することができる。

なお、偏向器４２の回転が比較的遅かったり、ポリゴンミラー４２ａ，４２ｂの外形が小さいなどの理由により、発生音がさほど問題にならない場合には、筐体４９のリブとカバー５２との間に隙間をあけて、偏向器４２で発生する熱を全て筺体４９内に留めるのではなく、装置内に若干拡散するようにしてもよい。

本実施例のように、各ミラー４６を側板４７，４７間に架橋して保持する光走査装置では、ほとんど、または全てのミラーの形状が同じになるため、このような光走査装置のミラーに、前記ミラー補強構造の実施例で示したような構成のものを適用すれば、ミラーの形状に加えて補強部材の形状も統一化することができ、部品点数が低減し、かつコストも低減することができる。また、ミラーとそれに貼り付けた補強部材の形状を統一化することができるため、ミラーに補強部材を貼り付けた状態で、光走査装置の組立工場に納品するようにすれば、流通を含めた運送費が安く済むことから、光走査装置全体での生産工程設計の自由度を増すことができる。

なお、本発明を適用できる光走査装置の構成は、このような側板間にミラーを架橋して保持する構成のものに限るものではなく、例えば、樹脂あるいはアルミで箱型に一体的に形成された光学箱を用いる光走査装置に適用しても、同様の効果が得られる。

図１４に本発明に係るカラー補強構造を具備するミラーを光学系に用いた画像読取装置の実施例の構成図である。

図１４に示すように、原稿Ｄを載置するコンタクトガラス５４の下方に第１走行体５５と第２走行体５６が配置されている。第１走行体５５は照明ランプ５７と第１ミラー５８ａを有しており、照明ランプ５７と第１ミラー５８ａが一体的に移動可能となっている。第１ミラー５８ａは原稿Ｄからの反射光を水平方向に反射する。また、第２走行体５６は第２ミラー５８ｂと第３ミラー５８ｃを有しており、第２ミラー５８ｂと第３ミラー５８ｃは一体的に移動可能となっている。

第２ミラー５８ｂと第３ミラー５８ｃとは反射面が互いに直角になるように斜設され、第１ミラー５８ａからの反射光を水平方向に折り返す。反射された光はレンズ５９により光電変換素子としてのＣＣＤ６０上に結像される。このようにして、原稿の画像情報がＣＣＤ６０より電気信号として取り出される。

第１走行体５５と第２走行体５６は共に、図示しない走行体モータを駆動源とし、図１４に示す矢印方向に移動可能となっている。このとき、露光中の原稿からＣＣＤ６０までの光学的距離を一定に保つために、第１走行体５５は、第２走行体５６に対して２倍の速度Ｖで移動するようになっている。なお、図１４において二点鎖線で示した部分は、原稿Ｄを走査した後のミラー５８ａ〜５８ｃの位置を示したものである。

このような画像読取装置のミラー５８ａ〜５８ｃに前記ミラー補強構造の実施例で示したような構成のものを適用すれば、低コストでミラーの振動を低減し、電子情報として読み取られる画像データにおいて、原稿にはない線の揺らぎなどを生じるようなことのない画像読取装置を提供することができる。

図１５は本発明に係る図１２，図１３にて説明した光走査装置、図１４にて画像読取装置を搭載する画像形成装置の実施例の構成図である。

図１５に示すように、画像読取装置７０にて読み取られた原稿の画像情報、またはパソコンなどから送られる画像情報に応じ、ブラック，シアン，マゼンタ，イエローの４色の色ごとにそれぞれ対応するドラム状の感光体７１に、光走査装置７２によって潜像が書き込まれる。

各感光体７１の周囲には、感光体７１を高圧に帯電する帯電チャージャ７３、光走査装置７２により記録された静電潜像に帯電したトナーを付着して顕像化する現像ローラ７４、現像ローラ７４にトナーを補給するトナーカートリッジ７５、感光体７１上に残ったトナーを掻き取り回収するクリーニング部７６が配置されている。

各感光体７１を中心として構成される画像形成ステーションは、それぞれ転写ベルト７７の移動方向に並列され、イエロー，マゼンタ，シアン，ブラックのトナー画像が転写ベルト７７上にタイミングを合わせて順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。

各画像形成ステーションはトナー色が異なるだけで、基本的には同一構成である。

一方、記録紙Ｐは、給紙トレイ７８から給紙コロ７９により供給され、レジストローラ対８０により副走査方向の記録開始のタイミングに合わせて送り出され、転写ベルト７７からカラー画像が転写されて、転写後、定着部８１で定着されて排紙ローラ８２により排紙トレイ８３に排出される。

また、本発明が適用される画像形成装置は、前記のようなカラー画像形成装置に限るものではないが、図１５のような感光体７１を複数用いるタンデム型の画像形成装置では、感光体７１の数に応じて光走査装置に用いられるミラーの数が多くなるため、本発明を適用することによって、より大きな効果が得られる。

また、タンデム型の画像形成装置では、複数の感光体上に形成される各色の画像を、各々正しい位置に形成できなければ、色ずれと呼ばれる画像劣化現象を生じ、色の再現性が悪くなるという問題があり、画像読取装置および光走査装置の光学特性に対する要求精度がモノクロ画像形成装置よりも高くなることからも、より低コストでより高画質の出力画像が得られる本発明を適用することが有効である。

本発明は、複写機，ファクシミリ装置，プリンタなどの光走査装置および画像読取装置を搭載する画像形成装置に適用され、特に細長い形状のミラーを補強するミラー補強構造として有効である。

本発明に係る実施形態の概略構成を示す斜視図 図１のミラー補強構造の側面図 本実施形態に係るミラーの長さによる振動特性（伝達関数）の違いを示す図 本発明に係るミラー補強構造の実施例１を示す構成図 本発明の実施例と比較するための比較例の構成図 本発明に係るミラー補強構造の実施例２を示す構成図 実施例２における補強部材と入反射光の関係を示す説明図 本発明に係るミラー補強構造の実施例３を示す構成図 実施例３の変形例を示す構成図 本発明に係るミラー補強構造の実施例４を示す構成図 実施例４の構成において異なる突出量の場合に得られた一次共振周波数を示す図 本発明に係るミラー補強構造を具備するミラーを光学系に用いることが可能な分割型のハウジングを用いた光走査装置の実施例の構成を示す斜視図 図１２における偏向器から感光体までの光学素子の配置例を示す構成図 本発明に係るカラー補強構造を具備するミラーを光学系に用いてなる画像読取装置の実施例の構成図 本発明に係る図１２，図１３にて説明した光走査装置、または図１４にて画像読取装置を搭載する画像形成装置の実施例の構成図 従来のミラーに補強部材（鉄板）を貼り付け、その補強部材の幅（補強板幅）を変えた場合の一次共振周波数を測定した結果を示す図 従来のミラーの補強構造を示す構成図

符号の説明

１ ミラー
１ａ 反射面
２ 補強部材
２ａ 反射面側突出部
２ｂ 裏面側突出部
Ｌ 光束
１２ 補強部材
４６ ミラー
５８ａ 第１ミラー
５８ｂ 第２ミラー
５８ｃ 第３ミラー

Claims (7)

1. 細長い形状のミラーにおける反射面に隣接する側面にミラー補強部材を固定してなるミラー補強構造であって、
   前記ミラー補強部材における前記ミラー反射面側の突出部分を、前記ミラーの反射面に対して鈍角となるように外方へ傾斜させたことを特徴とするミラー補強構造。
2. 細長い形状のミラーにおける反射面に隣接する側面にミラー補強部材を固定してなるミラー補強構造であって、
   前記ミラー補強部材における前記ミラー反射面側の突出部分を、前記ミラーから離れるに従い前記ミラーの反射面に対する角度が大きくなるように外方へ傾斜させたことを特徴とするミラー補強構造。
3. 前記ミラーの反射面に略垂直な方向の前記ミラー補強部材における前記ミラー反射面側および前記ミラー裏面側に対する突出量を、前記ミラーの反射面における短手方向の長さ以下に設定したことを特徴とする請求項１または２記載のミラー補強構造。
4. 前記ミラーの基材の材質をガラス材とし、前記ミラー補強部材の材質を鉄系板金材としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のミラー補強構造。
5. 光学部品を用いて像面上に対する光走査を行う光走査装置において、
   前記光学部品の一部に請求項１〜４のいずれか１項記載のミラー補強構造が採用されたミラーを用いたことを特徴とする光走査装置。
6. 光学部品を用いて読取対象から画像情報を光学的に読み取る画像読取装置において、
   前記光学部品の一部に請求項１〜４のいずれか１項記載のミラー補強構造が採用されたミラーを用いたことを特徴とする画像読取装置。
7. 光学部品を用いて像面上に対する光走査を行う光走査部と、該光走査部の光走査により画像情報を光学的に読み取る画像読取部と、該画像読取部からの情報を受けて画像形成を行う画像形成部とを備えてなる画像形成装置において、
   前記光走査部としての請求項５記載の光走査装置と、前記画像読取部としての請求項６記載の画像読取装置との少なくともいずれか一方を搭載したことを特徴とする画像形成装置。

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