JPH09184963A

JPH09184963A - ミラーの取付構造

Info

Publication number: JPH09184963A
Application number: JP74496A
Authority: JP
Inventors: Takumi Shimizu; 匠清水
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1996-01-08
Filing date: 1996-01-08
Publication date: 1997-07-15

Abstract

(57)【要約】【課題】光学箱を従来通り本体フレームにねじ止めし
ても、熱変形による光路変動を抑えることができるミラ
ーの取付構造を得る。【解決手段】突起３６と板ばね３８とで平面ミラー２
６が傾倒可能に保持されている。平面ミラー２６の反射
面は、第１アーム４０と、この第１アーム４０と間隔ｄ
をおいて第２アーム４６とで支持されている。温度変化
によって、第１アーム４０と第２アーム４６とが互いに
反対方向へ伸縮し、平面ミラー２６に回転モーメントを
発生させ、所定の方向に傾かせる。従って、温度変化に
よって、ポリゴンミラーで反射される光ビームの光路が
変位しても、光路を補正する方向へミラーが傾倒するの
で、平面ミラー２６で折り返された光ビームは、感光体
の所望位置に入射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザプリンタ及び
デジタル複写機の光走査装置を構成する光学部品として
のミラーの取付構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光走査装置は、レーザープリンタ及びデ
ジタル複写機に使用されており、近年になって、光学箱
を樹脂化することによりコストダウンが図られている。

【０００３】しかしながら、図８及び図９に示すよう
に、樹脂製の光学箱７０は、鉄などの金属によって成形
された本体フレーム７２にねじ７４で固定されているた
めに、機内の温度が変化すると、本体フレーム７２との
線膨張率の違いにより、図１０に示すように、太鼓状に
ソリ変形を起こす。このソリによって、回転多面鏡２０
や平面ミラー２６の取付部が変位し、光路Ｌがずれて、
光学性能の低下を起こしたり、感光体に光が届かなくな
って白抜けなどの画質不良を起こしてしまうことがあ
る。

【０００４】このような問題に対して、光学箱を本体フ
レームに対して垂直方向のみの移動を拘束し、水平方向
の移動を許容することによって、光学箱の熱による伸縮
を吸収するものがある（特開平６−１２３８４９公報参
照）。

【０００５】しかしながら、光学箱と本体フレームとの
取付構造を弱くすると、光学箱の共振周波数は著しく低
下し、本体フレーム側の振動や、光学箱内のスキャナー
モータの振動によって、光学部品が振動し、ハンディン
グと呼ばれる画像濃度むらを引き起こす問題があった。

【０００６】一方、感光体上の書き込み位置を検出し、
反射ミラーの取付角度をアクチュエータ等で変えること
により、光路のずれを補正するものがある（特開昭６２
−２６７７７３号公報参照）。

【０００７】しかし、書き込み位置の検出手段や、補正
手段等を必要とするため、装置が大掛かりなものとな
り、製造コストがアップする。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事実を考
慮して、光学箱を従来通り本体フレームにねじ止めして
も、熱変形による光路変動を抑えることができるミラー
の取付構造を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のミラー
の取付構造では、保持手段によってミラーは傾倒可能に
保持されている。このミラーの面は、第１位置決め手段
によって支持されており、熱膨張によってミラーを押圧
し、熱収縮によってミラーから離れる。

【００１０】一方、第１位置決め手段と所定の間隔をお
いて第２位置決め手段がミラーの面を支持している。こ
の第２位置決め手段は、第１位置決め手段と反対方向へ
伸縮可能となっているので、熱膨張によってミラーから
離れ、熱収縮によってミラーを押圧する。

【００１１】すなわち、温度変化によって、第１位置決
め手段と第２位置決め手段とで、ミラーに回転モーメン
トを発生させ、所定の方向に傾かせる。

【００１２】従って、温度変化によって、光学箱が変形
して回転多面鏡で反射、あるいは回転多面鏡へ入射され
る光ビームの光路が変位しても、光路を補正する方向へ
ミラーが傾倒するので、ミラーで折り返された光ビーム
は、最終的に感光体の所望位置に入射する。

【００１３】このため、光学箱を光走査装置の本体フレ
ームにねじ等で固定することができるので、光学箱の共
振周波数が低下することなく、光学部品の振動による画
像の劣化を防止できる。

【００１４】請求項２に記載のミラーの取付構造では、
第１位置決め手段が、ミラーの反射面側から伸び反射面
を点で支持する第１アームであり、第２位置決め手段
が、ミラーの非反射面側から伸びミラーの反射面側へ回
り込み反射面を点で支持する第２アームで構成されてい
る。

【００１５】この第１アームが熱膨張することによって
ミラーの反射面を押圧し、熱収縮することによってミラ
ーの反射面から離れる。また、第２アームは、ミラーの
非反射面側から回りこんで、ミラーの反射面を支持して
いるので、第１アームとは反対に、熱膨張することによ
ってミラーの反射面から離れ、熱収縮することによって
ミラーの反射面を押圧する。

【００１６】このような簡単な構造によって、ミラーの
傾きを調整することができ、また、点で支持することで
ミラーの傾倒が容易となる。

【００１７】請求項３に記載のミラーの取付構造では、
第１位置決め手段及び第２位置決め手段が光学箱と一体
成形され、部品点数の削減が図られている。

【００１８】請求項４に記載のミラーの取付構造では、
保持手段、第１位置決め手段、及び第２位置決め手段
が、光学箱の外に配置されており、光学箱から離れた位
置で、ミラーを位置決めするようになっている。

【００１９】このように、光学箱と別体とすることで、
光学箱の変形による影響を受けない。すなわち、光学箱
と一体に成形すると、光学箱自体の変形によって、保持
手段、第１位置決め手段、及び第２位置決め手段が変位
することがあるが、別体とすることで、第１位置決め手
段、及び第２位置決め手段の熱変形だけを考慮して、ミ
ラーの倒れ量を考えればよいので、補正計算が楽にな
る。

【００２０】請求項５に記載のミラーの取付構造では、
第１位置決め手段及び第２位置決め手段が、光学箱の線
膨張係数と同一あるいはそれより大とされている。

【００２１】このように、線膨張係数を設定すること
で、第１位置決め手段及び第２位置決め手段との間隔を
大きくとっても、ミラーを所定量傾かせることができる
ので、ミラーを安定した状態で取付けることが可能とな
る。

【００２２】請求項６に記載のミラーの取付構造では、
光学箱より線膨張係数の小さいねじの先端をミラーに押
し当て、螺合量を調整することによってミラーの傾きを
調整するようになっている。

【００２３】このように、ねじの線膨張係数を規定する
ことで、例えば、第１位置決め手段とミラーが接触する
部分にねじの先端を押し当てれば、この部分の伸縮量を
補正計算から省くことができ、補正性能を向上させるこ
とができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】図５には、第１形態に係るミラー
の取付構造が用いられた光走査装置１０が示されてい
る。

【００２５】光学箱１２の側板に配設された半導体レー
ザー光源１４から出射したレーザー光は、コリメータレ
ンズ１６を通り、次に、副走査方向にポリゴンミラー２
０の上で結像させるためのシリンドリカルレンズ１８を
通過し、ミラー２２でポリゴンミラー２０に対して正面
から入射するように折り返される。

【００２６】このポリゴンミラー２０は、側面に複数の
鏡面を持つ多角柱で、スキャナーモーター（図示せず）
に連結されており、高速回転し、入射光束を偏向走査さ
せる。Ｆθレンズ群２４は感光体上の走査速度を一定に
し、また感光体上に主走査方向のビームを結像させる。

【００２７】Ｆθレンズ群２４を通過したレザー光は、
平面ミラー２６で光路を折り曲げられ、シリンドリカル
ミラー２８に向かって反射される。シリンドカルミラー
２８は、感光体上で副走査方向のビーム径を結像させ
る。

【００２８】このような光走査装置１０では、ポリゴン
ミラー２０とシリンドリカルミラー２８と感光体とは共
役関係にあり、倒れ補正光学系を構成している。

【００２９】また、上述したポリゴンミラー２０等の光
学部品は、変性ＰＰＯ樹脂材料（線膨張係数３．３×１
０^-5ｍｍ／ｍｍ／℃）で成形された光学箱１２に実装さ
れている。

【００３０】図１〜図３に示すように、光学箱１２は、
鉄製（線膨張係数１．１７×１０^-5ｍｍ／ｍｍ／℃）の
本体フレーム３０に対して、ねじ３２で固定されてい
る。このように、光学箱１２をねじ止めすることで、共
振周波数が低下することなく、光学部品の振動による画
像の劣化を防止できる。

【００３１】平面ミラー２６は、光学箱１２の底板１２
Ａから突設された突起３４の上に支持され、この突起３
４を支点として傾倒可能となっている。また、平面ミラ
ー２６の非反射面側の長手方向の両端は、ねじ３６で底
板１２Ａに固定された片持ち状の板ばね３８に弾性的に
支持されている。平面ミラー２６の長手方向の左端側に
は、底板１２Ａと平行に第１アーム４０が平面ミラー２
６に向かって張り出しており、第１アーム４０の先端に
形成された突起４２が、平面ミラー２６の反射面の下方
を支持している。

【００３２】さらに、平面ミラー２６の非反射面側に
は、底板１２Ａから立ち上がり、底板１２Ａと平行に平
面ミラー２６の左端へ延び、さらに、平面ミラー２６の
反射面側へ屈曲する第２アーム４６が形成されている。
この第２アーム４６の屈曲部には、ビス４４がねじ込ま
れており、ビス４４の先端で平面ミラー２６の反射面の
上方を支持している。このビス４４の螺合量を調整する
ことによって、平面ミラー２６の傾きを調整することが
できる。

【００３３】また、平面ミラー２６の反射面の右端は、
第３アーム４８が設けられおり、図示しない突起で平面
ミラー２６の反射面を支持している。

【００３４】このように、平面ミラー２６の反射面は、
３点で構成される仮想平面によって支持される。なお、
第３アーム４８の突起の位置は、突起４２とビス４４と
を結ぶ線の垂線上にあることが望ましい。

【００３５】次に、本形態の作用を説明する。この平面
ミラー２６を備えた光走査装置１０の光学系は、ポリゴ
ンミラー２０の反射面の幅より広い光束をポリゴンミラ
ー２０に入射させ、この入射光束の一部分を切り出しな
がら走査していくオーバーフィルド光学系を採用してい
る。

【００３６】オーバーフィルド光学系では、アンダーフ
ィルド光学系（ポリゴンミラーに入射する入射光束がポ
リゴンミラー反射面の幅よりも狭い光学系）に比べ、小
径で、多面のポリゴンミラーを使用することができる
（本形態では、１２面／Φ２５ｍｍ）。

【００３７】このためスキャナーモーター１回当たりの
走査線数が増え、スキャナーモーターの回転速度を下げ
ることができ、また、スキャナーモーター回転時の負荷
を小さくする事ができるので、高速／高解像度のプリン
ター等に使用する場合でもスキャナーモーターの信頼性
を著しく改善し、振動／騒音の小さな光走査装置を提供
することができる。

【００３８】しかしその反面、一面辺りの走査角が小さ
いので、ポリゴンミラーから感光体までの光路長を長く
とらなければならない。このため、平面ミラー等の光学
部品の微小な位置変動によって、大きく変化してしま
う。従って、光路の変動を抑える機構が重要となってく
る。

【００３９】ところが、光学箱１２と本体フレーム３０
とでは（変性ＰＰＯ樹脂材と鉄）、線膨張係数が約３倍
ほど異なるので、ねじ３２で止められた部分はほとんど
変動しないのに対して、温度変化で光学箱１２が膨張／
収縮すると、太鼓状のソリ変形を起こしてしまう。

【００４０】従って、図４に示すように、熱膨張を起こ
した場合、底板１２Ａは上方へあおり角を持つように位
置変動し、光路はすべて上方に移動する。また、熱収縮
を起こした場合、底板１２Ａは下方へあおり角を持つよ
うに位置変動し、光路はすべて下方に移動する。

【００４１】このソリ変形の量は、光学箱１２の構造や
強度により変化するが、温度変化による光路の変動方向
は、本体フレーム３０に対する光学箱１２の取付面と、
光学部品の取付位置との関係によって、一意的に決定さ
れる。

【００４２】ここで、一例として、光学箱１２の取付ス
パンＬを２５０ｍｍ（ねじ３２間の距離）として、温度
を１５℃上昇させると、本形態の光学箱中央部は約０．
１ｍｍたわみ、この結果ポリゴンミラー２０の位置が大
きく変動し、シリンドリカルミラー２８の手前で約０．
７ｍｍの光路変動を生じる。

【００４３】このとき、図２に示すように、第１アーム
４０の長さＬ１＝２５ｍｍ、第２アーム４６の長さＬ２
＝２５ｍｍ、ビス４４の突出長さＬ３＝２ｍｍとする
と、熱による変形量ΔＬ１、ΔＬ２は、３．３×１０^-5
×２５×１５＝０．０１２４〔ｍｍ〕であり、変形量Δ
Ｌ３は、１．１７×１０^-5×２×１５＝０．０００３５
１〔ｍｍ〕となり、取付け角度の変動は、取付けスパン
ｄ＝１０ｍｍの場合でｔａｎ^-1｛（０．０１２４×２−
０．０００３５１）／１０｝＝０．１４０°となる。

【００４４】ここで、図３における平面ミラー２６とシ
リンドリカルミラー２８の距離を２２０ｍｍとすると、
シリンドリカルミラー２８の前での光路変動分は、２２
０×ｔａｎ０．１４０＝０．５４ｍｍの変動となり、補
正のない場合に比べて（０．７−０．５４）＝０．１６
ｍｍの変動に抑えられる。

【００４５】なお、本形態においては、光路変動を完全
に補正していないが、第１アーム４０、第２アーム４６
の各部寸法及び材料を選択することにより、完全に補正
することができる。

【００４６】また、第１アーム４０、第２アーム４６を
線膨張係数の大きなもの（例えばＡＢＳ樹脂等）に置き
替えた場合、長さを小さくし、平面ミラー２６の取付ス
パンｄを大きくすることができるので、平面ミラー２６
を安定した状態で支持できる。

【００４７】さらに、本形態では、シリンドリカルミラ
ー２８への入射位置を最適にするようにパラメータを決
めているが、シリンドリカルミラー２８の変位を考慮し
て、感光体上の露光位置を最適にするように設定するこ
とも可能である。

【００４８】次に、第２形態のミラーの取付構造を説明
する。図６に示すように、第２形態では、光学箱５０の
側板５０Ａが本体フレーム３０にねじ５２で固定されて
おり、天井壁５０Ｂにポリゴンミラー２０、平面ミラー
２６等の光学部品が配置されている。

【００４９】平面ミラー２６は、天井壁５０Ｂから突設
された突起５４と、ねじ５６で天井壁５０Ｂに固定され
た板ばね５８の屈曲部に傾倒可能に支持されている。ま
た、天井壁５０Ｂには、第１形態と同様に、第１アーム
６０、第２アーム６２が設けられており、温度変化に応
じて平面ミラー２６を傾倒させるようになっている。

【００５０】この構成では熱膨張によって、光学箱５０
の天井壁５０Ｂが上方へ凸に変形するため、ポリゴンミ
ラー２０から出射される光路は図の上方に変動する。こ
のとき、第１アーム６０、第２アーム６２は膨張して、
光路を下方に変動せしめるように、平面ミラー２６を傾
倒させる。

【００５１】次に、第３形態のミラーの取付構造を説明
する。図７に示すように、第３形態では、平面ミラー２
６及びシリンドリカルミラー２８が光学箱６４の外にあ
り、本体フレーム３０にねじ４１で固定され位置決めさ
れている。平面ミラー２６は、第１形態と同様な支持構
造が採られており、温度変化に応じて所定の方向へ傾
き、光路の変動を補正するようになっている。

【００５２】このように、光学箱６４の外側に平面ミラ
ー２６を取付けることで、光学箱６４の変形による影響
を受けないの、光路変動の補正計算が楽になる。

【００５３】なお、本形態においては、オーバフィルド
光学系及び倒れ補正光学系としてシリンドリカルミラー
を用いた光学系を例に採って説明したが、アンダーフィ
ルド光学系、レンズを用いた倒れ補正光学系などに対し
ても適用可能である。また、光路変動補正をポリゴンミ
ラー後の平面ミラーにて行ったが、ポリゴンミラー前の
ミラーなど、他の部分に配置されているミラーに対して
本発明の構成を用いても同様の効果を得ることができ
る。

【００５４】また、平面ミラーの反射面側をアームで支
持するようにしたが、非反射面側を支持するようにして
もよい。

【００５５】

【発明の効果】本発明は上記構成としたので、光学箱を
従来通り本体フレームにねじ止めしても、熱変形による
光路変動を抑えることができる。このため、画像の劣化
を抑え、良好なプリント画質を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１形態に係るミラーの取付構造を示した斜視
図である。

【図２】第１形態に係るミラーの取付構造を示した拡大
断面図である。

【図３】第１形態に係るミラーの取付構造が用いられた
光走査装置の断面図である。

【図４】第１形態に係るミラーの取付構造で光路が補正
された状態を示す断面図である。

【図５】第１形態に係るミラーの取付構造が用いられた
光走査装置の平面図である。

【図６】第２形態に係るミラーの取付構造が用いられた
光走査装置の断面図である。

【図７】第３形態に係るミラーの取付構造が用いられた
光走査装置の断面図である。

【図８】従来のミラーの取付構造を示した斜視図であ
る。

【図９】従来のミラーの取付構造が用いられた光走査装
置の断面図である。

【図１０】従来のミラーの取付構造が用いられた光走査
装置が熱膨張した状態を示した断面図である。

【符号の説明】

２６ミラー（平面ミラー）３８板ばね（保持手段）４０第１アーム（第１位置決め手段）４２突起（保持手段）４４ビス４６第２アーム（第２位置決め手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光走査装置に設けられ光ビームを反射す
るミラーの取付構造において、前記ミラーを傾倒可能に保持する保持手段と、前記ミラ
ーの面を支持し温度変化によって伸縮可能な第１位置決
め手段と、前記第１位置決め手段と所定の間隔をおいて
記ミラーの面を支持し温度変化によって第１位置決め手
段と反対方向へ伸縮可能な第２位置決め手段と、を有す
ることを特徴とするミラーの取付構造。
【請求項２】前記第１位置決め手段が、前記ミラーの
反射面側から伸び反射面を点で支持する第１アームであ
り、前記第２位置決め手段が、前記ミラーの非反射面側
から伸びミラーの反射面側へ回り込み反射面を点で支持
する第２アームであることを特徴とする請求項１に記載
のミラーの取付構造。
【請求項３】前記第１位置決め手段及び前記第２位置
決め手段が回転多面鏡が取付けられた光学箱と一体成形
されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の
ミラーの取付構造。
【請求項４】前記ミラーを位置決めする前記保持手
段、前記第１位置決め手段、及び前記第２位置決め手段
が、前記光学箱の外に配置されたことを特徴とする請求
項１又は請求項２に記載のミラーの取付構造。
【請求項５】前記第１位置決め手段及び前記第２位置
決め手段が、前記光学箱の線膨張係数と同一あるいはそ
れより大であることを特徴とする請求項１〜請求項４の
何れかに記載のミラーの取付構造。
【請求項６】前記光学箱より線膨張係数の小さいビス
の先端を前記ミラーの面に押し当て、螺合量を調整する
ことによってミラーの傾きを調整することを特徴とする
請求項１〜請求項５の何れかに記載のミラーの取付構
造。