JP5064818B2 - ミラー補強方法、ミラー、光走査装置、画像読取装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、反射面が細長く延びた形状のミラーの補強方法、そのミラー補強方法によって補強されたミラー、そのミラーを用いた光走査装置または画像読取装置、その光走査装置または画像読取装置を備えた画像形成装置に関する。

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や、画像読取装置で読み取ったり、あるいはパーソナルコンピュータ等から送信された出力画像を形成するための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に、ミラーが用いられている。
これらの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、光線の方向を変えるのに用いられる。従って、これらの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できないことが多い。このミラーの形状と保持方法とから、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。

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の、ミラー長手方向の倍率や光の線の短手方向への曲がりが周期的なずれを生じてしまう。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。

ミラーの振動を低減するためには、ミラーの厚さを厚くすれば良いことは、従来よりよく知られている。ここで、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。フロートガラスが用いられるのは、その工法から安く形成でき、高い平面度が得られるためである。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、反射面に平行な方向の幅および長さは、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以下の場合には、ダイヤモンドカッター等でガラス面にキズをつけた後、軽く衝撃を与えることで、そのキズに沿って折るようにしてカットを行う。しかしながら、板厚が６ｍｍを超える場合には、上手くキズ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になると、かなり加工費が高くなってしまう。従って、ミラーを厚くすると、材料費だけでなく、加工工法が変わって加工費がかなり高くなる（後述の補強部材の部品費よりもずっと高い）ため、可能な限りミラーの厚さは６ｍｍ以下に留めたいという事情がある。

この問題に対し、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ことが記載されている。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なら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は補強部材にも高い平面度が求められる。従って安価での補強が難しいという問題がある。

一方、この問題と振動の問題を合わせて解決する技術として、特許文献２に記載の光折り返しミラーが提案されている。特許文献２に記載の従来技術においては、ミラーの反射面の側面に補強部材を貼り付けるため、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なら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る。従って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主張されている。

実開平１−１４２９１３号公報 特開平１０−２８２３９９号公報 特開２００６−１５４１１６公報

光走査装置や画像読取装置等に用いられるこのような細長い形状のミラーは、通常長手方向の両端部近傍を支持される。具体的には、反射面裏面をばねで押圧して反射面を支持部材に突き当てる。さらに、反射面の短手方向にも、ばねを用いて支持部材に突き当てたり、ばねを用いず若干の隙間を開けて配置した規制部材で規制するなどして、短手方向の位置が大きくずれないようにする。従って、ミラーの長手方向両端部近傍には、支持部材、ばね、規制部材等が様々な方向から張り出して配置されており、ミラー補強部材がミラーから張り出しているとこれらのレイアウトの妨げとなるため、各々の形状が複雑化し、ミラー保持の確実性が損なわれてしまう。

さらに、本発明者らは前記特許文献２で提案されている形態のミラー補強方法について、有限要素法による振動シミュレーションを行った。この結果を下記の表１および図２に示す。この結果より、特許文献２に記載の従来技術については以下のような２つの問題があることが今回新たに判明した。

（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。鉄板を貼り付けても共振周波数が高くならないことがある。
例えば、長さ２５４ｍｍ×幅１０ｍｍ×厚さ５ｍｍのミラーに、長さ２５４ｍｍ×厚さ１ｍｍの鉄板を貼り付けた場合の、補強部材（鉄板）の幅に対するミラーの一次共振周波数を表１および図２に示した。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２に示したように、補強板幅２０ｍｍのときよりも４５ｍｍの時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。

従来は、補強部材を貼り付ければミラーは補強される、補強部材の幅は大きいほど補強効果は大きい、などと漠然と考えられていたが、現実的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ことや、時には全く効果が得られていないことがあることが、上記の（１）、（２）の結果よりわかった。
特に、回転方向を完全には束縛しない支持方法を用いた場合には、ミラー長手方向を回転軸とするねじれ変形に対して、剛性があまり高くない。ここで補強部材の幅を長くすると、上述の回転軸から遠いところに質量が付加されるため、このねじれ方向の振動モードの影響を受けやすくなり、結果として、補強部材の幅を長くしてもかえって耐振動性が下がってしまうという現象を生じている。従って、このねじれ方向の振動モードも考慮に入れた設計が必要となる。

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであって、従来技術の問題を解決または低減しようとするものであり、特に、より少ない材料の量および、より少ないコストで、効果的にかつ確実に必要な補強効果を得られる、ミラー補強方法を提供することを目的とする。そして、本発明は、そのミラー補強方法によって補強されたミラー、そのミラーを用いた光走査装置または画像読取装置、その光走査装置または画像読取装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、以下のような手段を採っている。
本発明の第１の手段は、反射面が細長く延びた形状のミラーの補強方法であって、
前記ミラーの前記反射面に対する側面に補強部材を固定し、前記補強部材は、前記反射面に垂直な方向において、前記ミラーに対して、両側、又は片側に突き出す幅を有し、長手方向の長さ及び幅が、下記の条件式を満たすことを特徴とする。
０．８×Ｌｍ≦Ｌｈ≦Ｌｍ
Ｗｈ≧（−１．１×ｌｎ（Ｔｈ）＋２．７）×（Ｌｍ／２５０）＾１．３
×（Ｔｍ／５）＾０．２×（Ｗｍ／１０）＾０．５＋Ｔｍ
Ｌｍ：ミラーの長手方向の長さ（ｍｍ）
Ｌｈ：補強部材の長手方向の長さ（ｍｍ）
Ｗｈ：補強部材の幅（ｍｍ）
ｌｎ（Ｔｈ）：Ｔｈの自然対数
Ｔｈ：補強部材の厚さ（ｍｍ）
Ｔｍ：ミラーの反射面に垂直な方向の厚さ（ｍｍ）
Ｗｍ：ミラーの幅（ｍｍ）

本発明の第１の参考手段は、第１の手段のミラー補強方法において、前記補強部材の長手方向の長さＬｈが、前記ミラーの長手方向の長さＬｍよりも短いことを特徴とする。
また、本発明の第２の参考手段は、第１の手段のミラー補強方法において、前記補強部材の前記ミラーの端部近傍に、切欠部を設けたことを特徴とする。

本発明の第２の手段は、第１の手段のミラー補強方法において、前記ミラーの基材の材質はガラス材であり、かつ前記補強部材の材質は鉄系板金材であることを特徴とする。
また、本発明の第３の手段は、反射面が細長く延びた形状のミラーであって、第１または第２の手段のミラー補強方法によって補強されたことを特徴とする。

本発明の第４の手段は、光源からの光を偏向器で偏向し、像面上を走査する光走査装置において、前記偏向器から前記像面に至る光路に配置されるミラーに、第３の手段のミラーを用いたことを特徴とする。
また、本発明の第５の手段は、原稿の画像をミラー及びレンズを介して光電変換素子に結像し、原稿の画像情報を読み取る画像読取装置において、前記ミラーに、第３の手段のミラーを用いたことを特徴とする。
さらに本発明の第６の手段は、画像形成装置であって、第４の手段の光走査装置、または第５の手段の画像読取装置を備え、画像を形成することを特徴とする。

本発明の第１の手段のミラー補強方法では、補強部材を貼り付けたのに十分なミラー補強効果が得られないというようなことがなく、効率良いミラー補強を行うことができる。
また、第１の参考手段のミラー補強方法では、第１の手段の作用効果に加え、複雑な形状の支持部材を用いることなく、かつそのことによってミラー補強効果を損なうことなく、簡便な構成でミラーの支持ができる。
さらに第２の参考手段のミラー補強方法では、第１の手段の作用効果に加え、複雑な形状の支持部材を用いることなく、かつそのことによってミラー補強効果を損なうことなく、簡便な構成でミラーの支持ができる。

第１の追加手段のミラー補強方法では、補強部材を貼り付けたのに十分なミラー補強効果が得られないというようなことがなく、効率良い（最小限の補強部材の材料の量、および極めて簡易な形状で十分なミラー補強効果が得られる）ミラー補強を行うことができる。
また、第２の手段のミラー補強方法では、第１の手段の作用効果に加え、低コストで精度の高い面形状の反射面を形成でき、かつ低コストで十分な補強効果を得ることができるミラー補強方法を実現できる。
さらに第３の手段のミラーでは、第１または第２の手段のミラー補強方法によって補強されているので、第１または第２の手段の作用効果が得られ、振動の発生が低減されたミラーを低コストに実現することができる。

第４の手段の光走査装置では、第３の手段のミラーを用いることにより、ミラーの振動による書込み画像の画像劣化を低減することができる。
また、第５の手段の画像読取装置によれば、第３の手段のミラーを用いることにより、ミラーの振動による読取り画像の画像劣化を低減することができる。
さらに第６の手段の画像形成装置においては、第４の手段の光走査装置、または第５の手段の画像読取装置を備え、画像を形成するので、ミラーの振動による書込み画像または読取り画像の画像劣化を低コストで低減することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して詳細に説明する。

＜振動シミュレーションについて＞
まず初めに、本発明で用いた振動シミュレーションについて説明する。なお、前述の「本発明が解決しようとする課題」で述べ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下記の表２に示した通りである。

図３は本発明に係るミラー補強方法の説明図であって、同図（ａ）は振動シミュレーションに用いる板状の補強部材（補強板）２で補強されたミラー１の斜視図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）中の矢印Ａ方向から見た図である。境界条件は、図３（ａ）のように、ミラー反射面を３点で支持し、第１の拘束点４−１をｘｙｚ方向拘束、第２の拘束点４−２をｙｚ方向拘束、第３の拘束点４−３をｚ方向拘束とした。本例におけるミラー１は図示しないばねで押圧して保持され、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、支持個所の３つの拘束点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３（ｂ）に示すように、接着部３による完全固着状態とした。また、接着固定の他、両面テープで貼り合わせるような場合も、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等の公知例からもわかることから、本発明の適用は全面固着に限定するものではない。

＜必要とする補強効果の目安について＞
ミラー１の振動対策として有効な手段には、次の２つがある。
[1] ミラー１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。
[2] ミラー１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、それに伴い、共振したとしても共振時の振幅は小さくなる。本発明の対象としているようなミラー１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。
従って、上記の対策[1] 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、いつも必ず対策[1] を実現できるとは限らない。このような場合には、上記の対策[2]で述べたように、ミラー１の共振周波数を加振源の周波数からずらして、ミラー１が共振しないようにすると良い。

ここで、ミラー１の伝達関数と呼ばれる振動特性の例を図４に示す。図４は、ミラー形状が長さ２６０ｍｍおよび２４０ｍｍ、幅１０×厚さ５ｍｍ（補強部材なし）の時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当りのミラー長手方向中央部の変位を示している。
この図４より、ミラーの形状に関わらず、一次共振周波数から２０〜３０Ｈｚ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わかる。すなわち、補強部材なしの状態でミラー１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１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１に対して補強部材２を貼り付けることによって、２０〜３０Ｈｚ程度、ミラー１の一次共振周波数をずらすことができれば、ミラー１の振幅を１０分の１程度まで低減できる、ということになる。逆に言えば、補強部材２を貼り付けたとしても、一次共振周波数が２０Ｈｚ以上変化していないようであれば、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、本発明のより具体的な実施例について説明する。

［実施例１］
図１に本発明の第一の実施例を示す。図１（ａ）は板状の補強部材（補強板）２で補強されたミラー１の斜視図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）中の矢印Ａ方向から見た図である。
図１に示すように、ミラー１の長手方向（ｘ方向）の長さをＬｍ、反射面１ａに垂直な方向（ｚ方向）の厚さをＴｍ、反射面１ａの短手方向（ｙ方向）の幅をＷｍとし、補強部材（補強板）２のｘ方向の長さをＬｈ、ｙ方向の厚さをＴｈ（図示せず）、ｚ方向の幅をＷｈとする。また、長さの単位は、特に断らない限りｍｍとする。
補強部材（補強板）２は、ｚ方向において反射面側突き出し量と裏面側突き出し量とが等しく、かつｘ方向においてＬｍの中点とＬｈの中点とが一致するようにして、ミラー１の側面に貼り付けている。

このような構成のミラー１について、振動シミュレーションを行った結果を図５〜図７に示す。上記構成以外の材質や拘束条件等は、前述したシミュレーション条件（図３および表２）と同様である。図５〜図７の全て、補強部材（補強板）２の厚さＴｈは１ｍｍとした。
図５はミラー形状Ｌｍ×Ｗｍ×Ｔｍを２５０×１０×５（ｍｍ）とした時の、補強部材２の幅ＷｈおよびＬｈを振ったときの、補強効果（補強部材なしの状態に対する、補強部材を貼り付けたことによる一次共振周波数の増分）をシミュレーションした結果である。また、図６および図７は、各々ミラー形状Ｌｍ×Ｗｍ×Ｔｍを３００×１０×５（ｍｍ）、２５０×１５×５（ｍｍ）とした時の結果である。

図５〜図７の結果より、ミラー１の形状が異なるいずれの場合においても、Ｌｈ／Ｌｍを１．０から小さくしていくと、０．８〜０．９では１．０の時と補強効果がほとんど変わらないのに対し、０．７で急に補強効果が弱まり始め、０．６になると１．０の時の半分程度にまで低下してしまう。この結果から、Ｌｈ／Ｌｍを０．８以上とすると、ミラー支持構造のレイアウト性を低下させることのない短い補強部材２を用いつつ、ほぼ最大限の補強効果が得られるミラー補強手段を実現できることがわかる。
特に本例のように回転方向を完全には束縛しない支持方法を用いた場合には、ミラー長手方向を回転軸とするねじれ変形に対して、剛性があまり高くない。ここで補強部材の幅を長くすると、上述の回転軸から遠いところに質量が付加されるため、このねじれ方向の振動モードの影響を受けやすくなり、結果として、補強部材の幅を長くしてもかえって耐振動性が下がってしまうという現象を生じる。本例では、ある幅を持つ補強部材をミラー側面に貼り付けて、ミラーのたわみ方向の振動と同時に、補強部材の長さを適したものとすることで、このねじれ方向の振動を合わせて低減している。

［実施例２］
図８（ａ）〜（ｃ）に本発明の第二の実施例を示す。図８（ａ）は、板状の補強部材（補強板）２で補強されたミラー１と支持部材を示す分解斜視図、同図（ｂ）は、同図（ａ）中の矢印Ａ方向から見た図、同図（ｃ）は、同図（ａ）中の矢印Ｂ方向から見た図である。
図８（ａ）において、ミラー１の反射面のうちハッチングを施した四角形の箇所３点を、第１の支持部材５−１および第２の支持部材５−２により支持して、ミラー１の反射面１ａの位置および傾きが決められる。この時、ミラー１は、ねじ７で第１、第２の支持部材５−１，５−２に締結される押えばね６によって、反射面１ａの裏面を押圧されて、第１、第２の支持部材５−１，５−２に対して突き当てられて保持される。また、図８（ａ）および（ｂ）からもわかるように、第１、第２の支持部材５−１，５−２はコの字状の形状をなしており、ミラー１が０．０１〜０．５ｍｍ程度の隙間を開けてここに嵌合することにより、ミラー１の短手方向（ｙ方向）の位置が規制される。本実施例では、ミラー１の反射面１ａを平面としているので、ミラー１の短手方向（ｙ方向）への多少の位置ずれは、光学特性に影響しないが、例えば反射面１ａが凹面形状をしているような場合などには短手方向の位置精度も要求されるため、上記の隙間を小さくしたり、あるいは、ばねを用いて片側に突き当てるなどすれば良い。

なお、図の煩雑化を防ぐため、ミラー１の長手方向の規制部材を図示しなかったが、実際にはミラー１の長手方向にも、ミラー１の位置が大きくずれることのないように、ミラー長手方向の端面と少し隙間を開けて、規制部材が配置される。

ここで、図８のように補強部材２の長手方向両端部をミラー１よりも各々５〜２０ｍｍ程度短くすれば、補強部材２がミラー支持部に干渉しないため、上述のような従来の形態（補強部材を用いない場合の形態）と同様のミラー保持構造にでき、従ってレイアウト性を損なうことなく、補強部材２を用いたミラー補強効果を得ることができる。例えばミラー１の長さが２５０ｍｍの場合、補強部材２の両端を各々２０ｍｍ短くして補強部材２の長さを２１０ｍｍとしても、Ｌｈ／Ｌｍ＝０．８４と０．８以上になるので、第一の実施例（図５）で示したように、十分な補強効果が得られる。
また、補強部材２の長さはミラー１と同じにし、図９に示すように、補強部材（補強板）２の長手方向の両端部に５〜２０ｍｍの長さの切欠部を設けても、上述の図８の例と同様に、ミラー保持構造のレイアウト性を損なうことなく補強できる。このような構成によれば、さらに、補強部材２の長手方向（ｘ方向）および短手方向（ｚ方向）の端部をミラー１の端部に合わせることで、補強部材２の位置決めができるため、補強部材２のミラー１に対する貼り付け作業をより簡単に行うことができる。

［実施例３］
本発明の第三の実施例として、光走査装置または画像読取装置において一般的によく使われる、ミラー１の長さＬｍが２００〜３５０ｍｍ、厚さＴｍが３〜１０ｍｍの範囲における、補強部材（補強板）２の貼り付け時の振動シミュレーションの結果から、確実に＋３０Ｈｚ前後の補強効果が得られる、次の条件式を導出した。
Ｗｈ≧（−１．１×ｌｎ（Ｔｈ）＋２．７）×（Ｌｍ／２５０）＾１．３
×（Ｔｍ／５）＾０．２×（Ｗｍ／１０）＾０．５＋Ｔｍ
Ｗｈ：補強部材の幅（ｍｍ）
ｌｎ（Ｔｈ）：Ｔｈの自然対数
Ｔｈ：補強部材の厚さ（ｍｍ）
Ｌｍ：ミラーの長手方向の長さ（ｍｍ）
Ｔｍ：ミラーの反射面に垂直な方向の厚さ（ｍｍ）
Ｗｍ：ミラーの幅（ｍｍ）

様々なミラー１の長さＬｍおよびミラー１の厚さＴｍに対する、上記条件式によって導き出した必要な補強部材（補強板）２の厚さと幅の下限値、およびその補強板を貼り付けたことによる一次共振周波数の変化を下記の表３に示す。ここに示したように、上記条件式によって導き出した最低限の形状の補強板２を貼り付けることによって、ミラー１の長さおよび厚さのどの組み合わせに対しても、確かに＋３０Ｈｚ前後の補強効果が得られることがわかる。

なお、上記条件式には補強板２の長さが含まれておらず、補強板があまりにも短いと表３で見込まれるような補強効果が得られないが、上述（第一の実施例）のように補強板２の長さが０．７×Ｌｍ以上であれば、十分な補強効果が得られる。また同様に上述したように、補強板の長さが０．８×Ｌｍ以上であれば、なお良い。

上記シミュレーションは、ミラー１の反射面１ａに垂直な方向において、例えば図１０（ａ）に示すように、補強部材（補強板）２がミラー１に対して両側に均等に突き出すような構成について行ったが、少なくとも補強効果が＋３０Ｈｚ程度となるときの補強部材の幅では、図１０（ｂ）に示すような片側突き出しでも結果はあまり変わらないため（下記の表４参照）、本実施例の条件式は突き出し量がミラー反射面側と裏面側とで異なる場合にも適用できる。
また、補強部材２の形状は完全な長方形に限るものではなく、例えばこのミラーを設置する光学箱の構造を補強するために設けられたリブとの干渉を避けるための、若干の部分的な切欠形状があっても良い。

以上の実施例において、シミュレーションではミラー１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（補強板）２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。従って、上記の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。
但し、ミラー１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２を鉄系の板金材とすれば、補強部材２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。従って、ミラー１の材質をフロートガラスとし、かつ補強部材２の材質を鉄系の板金材とすることが、より望ましい。

なお、本発明における補強部材２は必ずしも図１のように平板状の形状でなくても良い。例えば図１１に示すように曲げ加工がなされた形状でも良く、この場合のＷｈは図１１に示したように、補強部材２のミラー反射面１ａに垂直な方向における幅（図中の「約１５ｍｍ」）を取るものとする。
また、以上の実施例ではミラー１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やｆθミラー等の曲面ミラーについても適用して同様の効果を得ることができる。

［実施例４］
図１２に本発明を適用する分割型のハウジングを用いた光走査装置の一実施例を示す。また、図１２における偏向器から像担持体（感光体）までの光学素子の配置を図１３に示す。
図１２および図１３に示す光走査装置では、光源ユニット４０６ａ〜４０６ｄの半導体レーザ（ＬＤ）から射出された光束は、各々シリンドリカルレンズを経て偏向器４０７によって偏向され、２つの走査結像素子４１１ａ〜４１１ｄ、４１２ａ〜４１２ｄおよび複数のミラー４１３を介して像面上に結像されて走査される。偏向器４０７より後の光学素子の配置は図１３に示す通りである。具体的には、偏向器４０７はポリゴンミラーを上下２段備えるもので、図１２における４つの光源ユニット４０６ａ〜４０６ｄからの４つの光束を、偏向器４０７の２段のポリゴンミラーミラーによって各々偏向し、左右両側に配置された同じく２段重ね構成の第一走査結像素子４１１ａ〜４１１ｄを介し、また各々の光路中に配置された第二走査結像素子４１２ａ〜４１２ｄを通って、４つの感光体４１４ａ〜４１４ｄに各々結像して走査される。

このような光学系を用いた図１２、図１３の光走査装置では、１２本のミラー４１３は全て同じ長さであって向かい合う２つの板金製の側板４０１、４０２に架橋されて保持される。また、４つの第二走査結像素子４１２ａ〜４１２ｄは、各々上記向かい合う側板４０１、４０２に架橋された板金製のステーに保持される。ここで、側板４０１、４０２は、側板４０３、４０４によって連結されて１つの筐体（第二の筐体）となる。

一方、図１２に示すように、４つの光源ユニット４０６ａ〜４０６ｄ、シリンドリカルレンズ、偏向器４０７、及び第一走査結像素子４１１ａ〜４１１ｄは、樹脂で一体成形された筐体４０５（第一の筐体）に取り付けられる。筐体４０５は、側板４０１および４０２に架橋されて固定される。４つの側板と筐体４０５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４０８ａおよび４０８ｂによって塞がれる。図示はしていないが、上部開口も上カバーにより塞がれる。但しこの光走査装置では光束が上方に向かって射出されるので、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４０７の周囲は、筐体４０５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防音ガラス４０９ａ、４０９ｂとで囲まれている。さらに上部の開口をカバー４１０で塞ぐことによって偏向器４０７の周辺は密閉され、これにより偏向器４０７の回転に伴う風切り音と、偏向器４０７で発生する熱とが装置外部に漏れるのを大きく低減することができる。

なお、偏向器４０７の回転が比較的遅かったり、ポリゴンミラーの外形が小さいなどの理由により音がさほど問題にならない場合には、筐体４０５のリブとカバー４１０との間に隙間をあけて、偏向器４０７で発生する熱を全て偏向器収容部に留めるのではなく光学箱内に若干拡散させるなどしても良い。

本実施例のように、複数のミラー４１３を側板間に架橋して保持する光走査装置では、殆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４１３に、上述の実施例１〜３で示したようなミラー補強方法（補強部材２で補強されたミラー１）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でき、従って部品点数を低減し、かつコストも低減できる。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できるので、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しても、マテハンを含めた運送費が安く済むことから、光走査装置トータル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、例えば古くからよく使われているような、樹脂や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。

［実施例５］
図１４に本発明を適用する画像読取装置の一実施例を示す。
図１４において、原稿１６を載せるコンタクトガラス１１の下方には第１走行体１００と第２走行体１０１が配置されている。第１走行体１００は照明ランプ１４と第１ミラー１２−１を有してなり、照明ランプ１４と第１ミラー１２−１が一体的に移動可能となっている。第１ミラー１２−１は原稿からの反射光を水平方向に反射する。また、第２走行体１０１は第２ミラー１２−２と第３ミラー１２−３を有してなり、第２、第３ミラー１２−２、１２−３は一体的に移動可能となっている。第２、第３ミラー１２−２、１２−３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１２−１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１３により光電変換素子としてのＣＣＤ１７上に結像される。このようにして、原稿１６の画像情報は、ＣＣＤ１７より電気信号として取り出される。

第１走行体１００と第２走行体１０１はとも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。この時、露光中の原稿からＣＣＤ１７までの光学的距離を一定に保つために、第１走行体１００は、第２走行体１０１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において一点鎖線で示した部分は、原稿１６を走査した後のミラー１２−１、１２−２、１２−３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１２−１，１２−２，１２−３に上述の実施例１〜３に示したようなミラー補強方法（補強部材２で補強されたミラー１）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が、原稿にはない線の揺らぎなどを生じることのない画像読取装置を実現することができる。

［実施例６］
図１５は実施例４の光走査装置、または実施例５の画像読取装置を搭載する画像形成装置の一実施例を示す概略断面構成図である。
画像形成装置の略中央部には、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４色の色ごとに各々対応するドラム状の感光体６０１（図１３の４１４ａ〜４１４ｄに相等する）を有する４つの画像形成ステーションが配設されており、画像読取装置６１３にて読み取られた原稿の画像情報、またはパーソナルコンピュータ等から送られる画像情報に応じて、各感光体６０１に、光走査装置６００によって潜像が書き込まれる。
各画像形成ステーションの感光体６０１の周囲には、感光体６０１を高圧に帯電する帯電チャージャ６０２、光走査装置６００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６０３、現像ローラ６０３にトナーを補給するトナーカートリッジ６０４、感光体６０１に残ったトナーを掻き取り備蓄するクリーニングケース６０５等が配置されている。

上記した画像形成ステーションは中間転写ベルト６０６の移動方向に並列され、各画像形成ステーションの感光体６０１上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像が、図示しない一次転写手段（一次転写ローラ、一次転写チャージャ、一次転写ブラシ等）により中間転写ベルト６０６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。なお、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、記録紙等の転写材は給紙トレイ６０７から給紙コロ６０８により供給され、レジストローラ対６０９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だされ、図示しない二次転写手段（二次転写ローラ、二次転写チャージャ等）により中間転写ベルト６０６よりカラー画像が転写される。そして、転写後の転写材は定着装置６１０に送られ、定着装置６１０の定着ローラおよび加圧ローラにより画像が転写材に定着される。定着後の転写材は、排紙ローラ６１２により排紙トレイ６１１に排出される。

以上、本発明を適用する画像形成装置の一例を示したが、本発明を適用する画像形成装置は図１５のようなカラー画像形成装置に限るものではない。しかし、図１５のような感光体６０１を複数用いるタンデム型の画像形成装置では、図１２および図１３に示した実施例のように、感光体６０１の数に応じて光走査装置６００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の適用が有効である。

なお、画像形成装置の普及層は、Ａ４またはＡ３の紙サイズに対応した大きさの装置である。Ａ４、Ａ３対応の画像形成装置では、紙の主走査方向の長さがそれぞれ２１０ｍｍ、２９７ｍｍである。従って、これらの画像形成装置に用いられるミラーの長さは、ミラー両端の保持に必要な余分な長さを考慮しても、一般に３５０ｍｍ以下となる。
一方、光走査装置の偏向器に近い位置で用いられるミラーなどは、走査に必要な長さが短い。ここで、例えば長さが１５０ｍｍ×幅１０ｍｍのミラーであれば、厚さ３ｍｍと比較的薄くても補強なしで一次共振周波数が３２２Ｈｚと３００Ｈｚを超え、補強なしでもミラー共振時の変位が小さい。従って一般的な光走査装置においては、１５０ｍｍよりも短いミラーについては補強を考える必要が生じることは少ない。

また、Ａ３よりも大きい紙サイズに対応したタイプの画像形成装置では、よりミラーの長さが長くなりやすくミラーの振動対策がより必須となる反面、Ａ４またはＡ３サイズ対応の画像形成装置に比べて極端に世界的な生産台数が少ないため、部品コストは安いに越したことはないものの、小額のコストダウン策はメリットが小さく、ミラーの振動対策としては厚さの厚いミラーを用いても、あまり差し支えない。

本発明の第一の実施例を示す図であって、補強部材で補強されたミラーの構成例を示す図である。 従来のミラー補強部材の効果を示す図である。 本発明に係るミラー補強方法の説明図であって、同図（ａ）は振動シミュレーションに用いる板状の補強部材（補強板）で補強されたミラーの斜視図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）中の矢印Ａ方向から見た図である。 ミラー形状が長さ２６０ｍｍおよび２４０ｍｍ、幅１０×厚さ５ｍｍ（補強部材なし）の時の伝達関数（振動特性）をシミュレーションにより求めた結果を示す図である。 本発明に係る補強方法を適用したミラーの補強効果をシミュレーションした結果の一例を示す図である。 本発明に係る補強方法を適用したミラーの補強効果をシミュレーションした結果の別の例を示す図である。 本発明に係る補強方法を適用したミラーの補強効果をシミュレーションした結果の別の例を示す図である。 本発明の第二の実施例を示す図であって、補強部材で補強されたミラーの支持方法の説明図である。 本発明の第二の実施例の別の例を示す図であって、補強部材の長手方向の両端部に切欠部を設けた例を示す図である。 ミラーの反射面に垂直な方向において、補強部材がミラーに対して両側に均等に突き出す両側突き出しと、片側にのみ突き出す片側突き出しの例を示す図である。 本発明の補強方法に用いられる補強部材の別の形状例を示す図である。 本発明を適用する分割型のハウジングを用いた光走査装置の一実施例を示す分解斜視図である。 図１２に示す光走査装置の偏向器から像担持体（感光体）までの光学素子の配置を示す概略断面図である。 本発明を適用する画像読取装置の一実施例を示す概略断面図である。 本発明を適用する画像形成装置の一実施例を示す概略断面構成図である。

符号の説明

１，１２−１，１２−２，１２−３，４１３：ミラー
１ａ：反射面
２：補強部材（補強板）
３：接着部
４−１，４−２，４−３：拘束点
５−１，５−２：支持部材
６：押さえばね
７：ねじ
１１：コンタクトガラス
１３：レンズ
１４：照明ランプ
１６：原稿
１７：ＣＣＤ（光電変換素子）
４０１〜４０４：側板
４０５：筐体
４０６ａ〜４０６ｄ：光源ユニット
４０７：偏向器
４０８ａ，４０８ｂ：下カバー
４０９ａ，４０９ｂ：防音ガラス
４１０：カバー
４１１（４１１ａ〜４１１ｄ）：第一走査結像素子
４１２ａ〜４１２ｄ：第二走査結像素子
４１４ａ〜４１４ｄ、６０１：感光体（像担持体）
６００：光走査装置
６０２：帯電チャージャ
６０３：現像ローラ
６０４：トナーカートリッジ
６０５：クリーニングケース
６０６：中間転写ベルト
６０７：給紙トレイ
６０８：給紙コロ
６０９：レジストローラ
６１０：定着装置
６１１：排紙トレイ
６１２：排紙ローラ

Claims (6)

1. 反射面が細長く延びた形状のミラーの補強方法であって、
   前記ミラーの前記反射面に対する側面に補強部材を固定し、前記補強部材は、前記反射面に垂直な方向において、前記ミラーに対して、両側、又は片側に突き出す幅を有し、長手方向の長さ及び幅が、下記の条件式を満たすことを特徴とするミラー補強方法。
   ０．８×Ｌｍ≦Ｌｈ≦Ｌｍ
   Ｗｈ≧（−１．１×ｌｎ（Ｔｈ）＋２．７）×（Ｌｍ／２５０）＾１．３
   ×（Ｔｍ／５）＾０．２×（Ｗｍ／１０）＾０．５＋Ｔｍ
   Ｌｍ：ミラーの長手方向の長さ（ｍｍ）
   Ｌｈ：補強部材の長手方向の長さ（ｍｍ）
   Ｗｈ：補強部材の幅（ｍｍ）
   ｌｎ（Ｔｈ）：Ｔｈの自然対数
   Ｔｈ：補強部材の厚さ（ｍｍ）
   Ｔｍ：ミラーの反射面に垂直な方向の厚さ（ｍｍ）
   Ｗｍ：ミラーの幅（ｍｍ）
2. 請求項１に記載のミラー補強方法において、
   前記ミラーの基材の材質はガラス材であり、かつ前記補強部材の材質は鉄系板金材であることを特徴とするミラー補強方法。
3. 反射面が細長く延びた形状のミラーであって、
   請求項１または２に記載のミラー補強方法によって補強されたことを特徴とするミラー。
4. 光源からの光を偏向器で偏向し、像面上を走査する光走査装置において、
   前記偏向器から前記像面に至る光路に配置されるミラーに、請求項３記載のミラーを用いたことを特徴とする光走査装置。
5. 原稿の画像をミラー及びレンズを介して光電変換素子に結像し、原稿の画像情報を読み取る画像読取装置において、
   前記ミラーに、請求項３記載のミラーを用いたことを特徴とする画像読取装置。
6. 請求項４記載の光走査装置、または請求項５記載の画像読取装置を備え、画像を形成することを特徴とする画像形成装置。

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