(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外筒軸受を有したミラーユニットが固定した内筒軸受との間で回転する光偏向装置において、
前記ミラーユニットはフランジ部材とポリゴンミラーと弾性部材とミラー押さえ板とによって構成され、
前記フランジ部材は円筒部とその端部に設けた円板部とから成っていて、前記円筒部は前記外筒軸受の外周と接合し、前記円板部にはミラー搭載の基準面が設けられていて、前記ポリゴンミラーは該円板部と前記弾性部材を介して前記ミラー押さえ板とによって挟持され、
前記円筒部と前記円板部との間にはミラー搭載基準面側にリング状の溝部が設けられていて、前記溝部の底面は、前記円筒部の前記外筒軸受との回転軸方向の接合範囲よりも外方にあることを特徴とする光偏向装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばレーザプリンタ、バーコードリーダ、レーザ複写機等に用いられるポリゴンミラーを有する光偏向装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザプリンタ等の画像記録装置においては、その画像の書き込み手段として読み取った情報を基にレーザ光を光偏向装置の高速回転するポリゴンミラー（回転多面鏡）に入光させ、反射光を走査させて感光体面に投影して画像記録を行っている。図６はポリゴンミラーの光偏向装置を用いたビーム走査光学装置の一実施の形態を示す斜視図である。
【０００３】
図において、８０は半導体レーザ、８１はビーム整形用光学系のコリメータレンズ、８２は第１シリンドリカルレンズ、８３はポリゴンミラー、８４Ａ、８４Ｂはｆθレンズ、８５は第２シリンドリカルレンズ、８６はミラー、８７はカバーガラス、８８は感光体ドラムをそれぞれ示している。なお、８９は同期検出用のインデックスミラー、８９Ｓは同期検知用のインデックスセンサ、８３Ｍは光偏向装置のポリゴンミラー８３の回転駆動部である。
【０００４】
半導体レーザ８０から出射したビーム光は、コリメータレンズ８１により平行光となり、第１結像光学系の第１シリンドリカルレンズ８２を経て、等速で高速回転するポリゴンミラー８３のミラー面に入射する。この反射光はｆθレンズ８４Ａ、８４Ｂ、第２シリンドリカルレンズ８５から成る第２結像光学系を透過し、ミラー８６、カバーガラス８７を介して感光体ドラム８８の周面上に所定のスポット径で（主）走査が行われる。主走査方向は図示しない調整機構によって微調整がなされ、１ライン毎の同期検知は、走査開始前のビームをインデックスミラー８９を介してインデックスセンサ８９Ｓに入射することによって行われる。
【０００５】
かかるビーム走査光学装置で、感光体ドラム８８上で良好な潜像を得るには、高速回転するポリゴンミラーが高精度の正多角形をなす多面鏡に作成されていて、回転軸に対して傾きなく、かつ軸方向への位置ずれがなく回転することが求められる。
【０００６】
ポリゴンミラーを取り付けたミラーユニットの外筒軸受と、固定した内筒軸受との間で高速で回転するようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
光偏向装置で回転するミラーユニットは、ポリゴンミラーを搭載する際の基準面となる円板部をもったフランジの円筒部を、外筒軸受の焼きばめ等の手段によって接合し、フランジの円板部と永久磁石を固定したミラー押さえ板との間にポリゴンミラーを挟持する構成となっている。
【０００８】
ミラーユニットの円筒状をした外筒軸受は接合状態にあるフランジとの間で応力関係にあって、環境温度の変動等によっては外筒軸受がテーパーのついた円錐形状に歪みが生じることが本発明者らによって認められた。外筒軸受に歪みが生じると、空気ベアリングによって内筒軸受に対して回転するミラーユニットの性能は不安定となる。
【０００９】
本発明は、環境温度の変化や経時によっても外筒軸受に不均一な歪みが生じることなく、安定した高速回転が継続して行われる信頼性にすぐれた光偏向装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、
外筒軸受を有したミラーユニットが固定した内筒軸受との間で回転する光偏向装置において、前記ミラーユニットはフランジ部材とポリゴンミラーと弾性部材とミラー押さえ板とによって構成され、前記フランジ部材は円筒部とその端部に設けた円板部とから成っていて、前記円筒部は前記外筒軸受の外周と接合し、前記円板部にはミラー搭載の基準面が設けられていて、前記ポリゴンミラーは該円板部と前記弾性部材を介して前記ミラー押さえ板とによって挟持され、前記円筒部と前記円板部との間にはミラー搭載基準面側にリング状の溝部が設けられていて、前記溝部の底面は、前記円筒部の前記外筒軸受との回転軸方向の接合範囲よりも外方にあることを特徴とする光偏向装置（請求項１の発明）
により達成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光偏向装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１は光偏向装置の断面図である。この実施の形態の光偏向装置１は、例えば図６のビーム走査光学装置に組み込まれて、レーザ光をポリゴンミラー１６の回転により偏向するものであり、ベース板２により装置側に固定される。
【００１３】
フランジ１５はアルミや鉄を材料とし、円筒部１５ｂの端部には円盤状の円板部１５ａが設けられている。円板部１５ａには、その底面（円筒部１５ｂの円板部１５ａが設けられた端部とは反対側の底面）にミラー搭載の基準面１５ａ１が設けられ、該基準面１５ａ１にポリゴンミラー１６の一端面１６ａを当接させ、ミラー押さえ板６との間には緩衝部材２０を介して一体回転可能に組み付けられている。このフランジ１５の円筒部１５ｂは外筒軸受１２ｂに焼きばめ等の手段により接合されて一体化してミラーユニット１００が形成される。
【００１４】
このミラーユニット１００を上下の下スラスト軸受１０と上スラスト軸受１１と内筒軸受１２ａとの間に介在させて、ベース板２の軸部２ａに挿着し、プレート１３を介してねじ１４を軸部２ａに螺着して取り付けられる。
【００１５】
ベース板には固定ヨーク５０が設けられ、さらにマグネットコイル４を取り付けたプリント基板３が設けられている。このマグネットコイル４に対向してトルク発生用の永久磁石５が配置され、この永久磁石５は円盤状のミラー押さえ板６に形成された凹部６ａに接着剤を介して設けられている。
【００１６】
回転軸１２は、内筒軸受１２ａと外筒軸受１２ｂとから構成され、内筒軸受１２ａに対して外筒軸受１２ｂが回動可能になっており、外筒軸受１２ｂにフランジ１５が円筒部１５ｂによって接合状態となっている。なお、この実施の形態では、軸受構造が下スラスト軸受１０、上スラスト軸受１１、内筒軸受１２ａ、外筒軸受１２ｂとから成る動圧軸受構造であって、動圧発生溝が下スラスト軸受面と内筒軸受１２ａの外周面の両方あるいはどちらか一方に設けられている。
【００１７】
フランジ１５の円筒部１５ｂは回転軸１２の外筒軸受１２ｂに接合することによって接合強度が向上し、更に円筒部１５ｂの外周をポリゴンミラー１６の回転中心軸の取り付け基準とすることによって、ポリゴンミラー１６の軸中心精度が向上するよう構成されている。
【００１８】
フランジ１５の円筒部１５ｂを回転軸１２の外筒軸受１２ｂへの接合は好ましくは焼きばめであり、その他の圧入手段による接合であってもよい。
【００１９】
また作成に当たっては、フランジ１５と外筒軸受１２ｂとの接合後に、円板部１５ａにポリゴンミラー１６を取り付けるための基準面１５ａ１を切削加工し、フランジ１５の円筒部１５ｂにポリゴンミラー１６を挿着してポリゴンミラー１６の一端面１６ａを基準面１５ａ１に当接させることがなされている。
【００２０】
ポリゴンミラー１６の他端面１６ｂとミラー押さえ板６との間には板ばね等の弾性部材２０を介在させ、フランジ１５の円筒部１５ｂの端面とミラー押さえ板６とをねじ等の締結部材２１により締付固定して、弾性部材２０によるポリゴンミラー１６の押さえ力を安定させ、ポリゴンミラー１６は歪ませることなくミラー固定がなされている。
【００２１】
本発明の光偏向装置は、フランジ１５の円筒部１５ｂと接合関係にある円筒形状をした外筒軸受１２ｂが、作動中の環境温度の上昇等によってもテーパー形状の歪みが生じたりして作動特性が変動することのないようにし、信頼性を高めるようにしたもので、以下の実施の形態によって詳しく説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
請求項１の実施の形態について、図２に示すフランジ１５の円筒部１５ｂと外筒軸受１２ｂとの接合部分の断面図によって説明する。
【００２３】
図５は従来の接合部分の状態を示し、図２が本実施の形態の接合部分の状態を示している。セラミック又は表面処理を行ったアルミ等を材料とする円筒状をした外筒軸受１２ｂに対して、アルミ又は鉄等を材料とするフランジ１５の円筒部１５ｂを焼きばめ又は圧入等の手段によって接合し一体化することが行われる。
【００２４】
しかし焼きばめ等の接合手段によるときは、接合部分の当接面１２ｂ１、１５ｂ１においては、互に押圧する応力が存在することとなる。更にまた外筒軸受１２ｂとフランジ１５とは材質を異にし、膨張係数も相違していることから、作動によって温度上昇すると内部応力も変動して来る。当接面１２ｂ１、１５ｂ１において一様に変動する場合は問題ないが、局部的な応力の差異が生じると、外筒軸受１２ｂは形状に歪みが生じることとなる。従来の状態を示す図５で当接面１２ｂ１、１５ｂ１においてＰで示した箇所とＱで示した箇所とでは、フランジ１５の肉厚が相違していることから円筒形状をした外筒軸受１２ｂは円錐形状に変動し、フランジ１５は軸方向へのずれが生じて、ポリゴンミラー１６の回転動作は不安定となる恐れがある。
【００２５】
本発明は、従来においてはポリゴンミラー１６の回転動作が不安定であった原因が上記の図５に示す形状・構成に原因があったことを発見して成されたもので、外筒軸受１２ｂの外径部分で接合するフランジ１５の接合部分は図２に示すように円筒部１５ｂの回転中心軸に直交する方向の肉厚を一様な肉厚ｍをもった円筒部１５ｂとするよう構成としたもので、かかる構成とすることによって、外筒軸受１２ｂは環境温度の変動によっても異状な歪みを生じることがなく、ポリゴンミラー１６は安定した回転動作を続けることとなった。
【００２６】
なお上記の実施形態において、円筒部にはその端面でミラー押さえ板がねじ部材によって取り付けられている。そのために一様の肉厚の円筒部にはねじ孔が設けられ、またねじ孔部分に達する溝が設けられているが、その影響はなく一様肉厚とみなすことができる。
【００２７】
（実施の形態２）
請求項２の実施の形態について、図３に示すフランジ１５の円筒部１５ｂと外筒軸受１２ｂとの接合部分の断面図によって説明する。
【００２８】
図５は従来の接合部分の状態を示し、図３が本実施の形態の接合部分の状態を示している。セラミック又は表面処理を行ったアルミ等を材料とする円筒状をした外筒軸受１２ｂに対して、アルミ又は鉄等を材料とするフランジ１５の円筒部１５ｂを焼きばめ又は圧入等の手段によって接合し一体化することが行われる。
【００２９】
しかし焼きばめ等の接合手段によるときは、接合部分の当接面１２ｂ１、１５ｂ１においては、互に押圧する応力が存在することとなる。更にまた外筒軸受１２ｂとフランジ１５とは材質を異にし、膨張係数も相違していることから、内部応力も変動して来る。当接面１２ｂ１、１５ｂ１において一様に変動する場合は問題ないが、局部的な応力の差異が生じると、外筒軸受１２ｂは形状に歪みが生じることとなる。従来の状態を示す図３で当接面１２ｂ１、１５ｂ１においてＰで示した箇所とＱで示した箇所とでは、フランジ１５の肉厚が相違していることから円筒形状をした外筒軸受１２ｂは円錐形状に変動し、フランジ１５は軸方向へのずれが生じて、ポリゴンミラー１６の回転動作は不安定となる恐れがある。
【００３０】
本発明は、従来においてはポリゴンミラー１６の回転動作が不安定であった原因が上記の図５に示す形状・構成に原因があったことを発見して成されたもので、本実施の形態は図３に示すようにフランジ１５の円板部１５ａのミラー搭載基準面１５ａ１が円筒部１５ｂの外筒軸受１２ｂとの接合部の軸方向の接合範囲ａよりもｂ（ｂ＞０）だけ回転中心軸方向において外方にあるよう構成したもので、かかる構成とすることによって、外筒軸受１２ｂは環境温度の変動によっても異状な歪みを生じることがなく、ポリゴンミラー１６は安定した回転動作を続けることとなった。勿論、本実施形態においても第１の実施の形態のように、円筒部の肉厚ｍを一様とすることが好ましい。
【００３１】
（実施の形態３）
請求項３の実施の形態について、図４に示すフランジ１５の円筒部１５ｂと外筒軸受１２ｂとの接合部分の断面図によって説明する。
【００３２】
図５は従来の接合部分の状態を示し、図４が本実施の形態の接合部分の状態を示している。セラミック又は表面処理を行ったアルミ等を材料とする円筒状をした外筒軸受１２ｂに対して、アルミ又は鉄等を材料とするフランジ１５の円筒部１５ｂを焼きばめ又は圧入等の手段によって接合し一体化することが行われる。
【００３３】
しかし焼きばめ等の接合手段によるときは、接合部分の当接面１２ｂ１、１５ｂ１においては、互に押圧する応力が存在することとなる。更にまた外筒軸受１２ｂとフランジ１５とは材質を異にし、膨張係数も相違していることから、温度変化すると内部応力も変動して来る。当接面１２ｂ１、１５ｂ１において一様に変動する場合は問題ないが、局部的な応力の差異が生じると、外筒軸受１２ｂは形状に歪みが生じることとなる。従来の状態を示す図５で当接面１２ｂ１、１５ｂ１においてＰで示した箇所とＱで示した箇所とでは、フランジ１５の肉厚が相違していることから円筒形状をした外筒軸受１２ｂは温度変化によってテーパーをもった円錐形状に変動し、フランジ１５は軸方向へのずれが生じて、ポリゴンミラー１６の回転動作は不安定となる。
【００３４】
本発明は、従来においてはポリゴンミラー１６の回転動作が不安定であった原因が上記の図５に示す形状・構成に原因があったことを発見して成されたもので、本実施の形態は図４に示すようにフランジ１５の円筒部１５ｂと円板部１５ａとの間にはミラー搭載基準面１５ａ１側にリング状の溝部１５ａ２が設けられていて、溝部１５ａ２の底面が円筒部１５ｂの外筒軸受１２ｂとの接合部の接合範囲ａよりもｃ（ｃ＞０）だけ回転中心軸方向において外方にあるよう構成したもので、かかる構成とすることによって、外筒軸受１２ｂは環境温度の変動によっても異状な歪みを生じることがなく、ポリゴンミラー１６は安定した回転動作を続けることとなった。勿論、本実施形態においても第１の実施の形態のように円筒部の肉厚ｍを一様とすることが望ましい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明（請求項１）によるときは、従来環境温度が変動することによって高速回転するポリゴンミラーによる光偏向特性が変動する傾向にあったのが改善されて、ポリゴンミラーは信頼性にすぐれた安定した回転動作を続けることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】光偏向装置の断面図。
【図２】実施の形態１の接合状態を示す説明図。
【図３】実施の形態２の接合状態を示す説明図。
【図４】実施の形態３の接合状態を示す説明図。
【図５】従来の接合状態を示す説明図。
【図６】ビーム走査光学装置の斜視図。
【符号の説明】
１  光偏向装置
２  ベース板
４  マグネットコイル
５  永久磁石
６  ミラー押さえ板
１２  回転軸
１２ａ  内筒軸受
１２ｂ  外筒軸受
１５  フランジ
１５ａ  円板部
１５ａ１  ミラー搭載基準面
１５ｂ  円筒部
１６  ポリゴンミラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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