(57)【要約】【課題】  モータの周辺の気流を整えて乱流を抑制し、消費電力を低減するとともに回転むらを低減する光偏向器を提供する。【解決手段】  ミラーが形成された回転体と、回転体を支持する軸受と、回転体を駆動するモータと、前記回転体の周辺に配置されたケース部材からなり、前記回転体が略密閉空間に収納された光偏向器において、前記モータの回転部と非回転部の間に隔壁が設けられ、前記略密閉空間は前記ケース部材と前記隔壁の間に形成されている。【選択図】        図１
2006072038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミラーが形成された回転体と、該回転体を支持する軸受と、前記回転体を駆動するモータと、前記回転体の周辺に配置されたケース部材とを備え、前記回転体が密閉空間に収納された光偏向器において、
前記モータの回転部と非回転部の間に隔壁が設けられ、前記密閉空間は前記ケース部材と前記隔壁の間に形成されたことを特徴とする光偏向器。
【請求項２】
請求項１の光偏向器において、前記密閉空間の気圧が大気圧に対して減圧されていることを特徴とする光偏向器。
【請求項３】
請求項２の光偏向器において、前記軸受は動圧気体軸受であって、前記密閉空間の気圧が３０ｋＰａ乃至９０ｋＰａに減圧したことを特徴とする光偏向器。
【請求項４】
請求項２の光偏向器において、前記ケースに前記密閉空間の気圧を減圧するためのゲートが設けられていることを特徴とする光偏向器。
【請求項５】
請求項１の光偏向器において、前記密閉空間に空気より比重の小さい気体が充填されていることを特徴とする光偏向器。
【請求項６】
請求項５の光偏向器において、前記密閉空間に充填された気体はヘリウムガスであることを特徴とする光偏向器。
【請求項７】
請求項１の光偏向器において、前記隔壁は非磁性材料により構成されていることを特徴とする光偏向器。
【請求項８】
請求項７の光偏向器において、前記非磁性材料はオーステナイト系ステンレスであることを特徴とする光偏向器。
【請求項９】
請求項１の光偏向器において、前記ミラーが軸方向に複数段形成されていることを特徴とする光偏向器。
【請求項１０】
請求項１の光偏向器において、前記モータはアキシャルギャップ型のモータであることを特徴とする光偏向器。
【請求項１１】
半導体レーザからのビームを、光偏向器を含む光学系を介して被走査面へ導いて、光スポットを形成し、前記光偏向器により偏向させることにより、前記被走査面に走査線を走査する光走査装置において、前記光偏向器が請求項１乃至１０の何れか一項に記載の光偏向器であることを特徴とする光走査装置。
【請求項１２】
前記半導体レーザからのビームが複数であり、前記光偏向器を含む光学系を介して被走査面へ導いて複数の光スポットを形成し、前記光偏向器により偏向させることにより、前記被走査面の複数走査線を隣接走査する光走査装置において、前記光偏向器が請求項１乃至１０の何れか一項に記載の光偏向器であることを特徴とする光走査装置。
【請求項１３】
感光媒体の感光面に光走査装置による光走査を行って潜像を形成し、上記潜像を可視化して画像を得る画像形成装置であって、前記感光媒体の感光面の光走査を行う光走査装置として、請求項１１又は１２に記載の光走査装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ装置またはこれらの複合機の光走査装置に用いられる光偏向器に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル複写機、レーザープリンタ等のレーザ書き込み装置を用いた電子写真方式の記録装置は、プリント速度の高速化および画素密度の高密度化にともない、２００００回転／分以上の高速回転をする光偏向器が実用化されている。
斯かる技術に関して、本出願人は、例えば、特許文献１において、以下に説明するような光偏向器を出願した。即ち、径方向に磁気ギャップを有するブラシレスモータにおいて、回転体の状態でロータ磁石５を開放磁路とし、この開放磁路の軸方向と径方向の漏れ磁束が鎖交するように、単一の磁性体１４を配置したことを特徴とするブラシレスモータ、これを用いる密閉型ポリゴンスキャナは、モータハウジングを単一の金属部材で構成するとともに、固定軸をその中央部に設けた保持部に固定する構造としたものであり、そして、ハーネス部２３に相当する部分を切欠くことにより、回路基板２４とのハーネスで接続している。
この従来例の問題点として、ロータ磁石と対向するステータコアの外周面には凹凸があるため、回転体の回転によりステータコア周辺の気流が乱れ、乱流が発生し、その結果、消費電力が大きくなるとともに、回転むらも大きくなるという問題がある。
また、ハーネス部２３に相当する部分を切欠くことにより、回路基板２４とのハーネスで接続し、ハーネスを通した切欠き部分を樹脂により封止しているが、長期に渡り、ハーネス部分の気密性を確保することが難しかった。
一方、光偏向器の高速回転化が進むに従い、ミラーと空気の摩擦による損失である風損が大きくなり、その結果、モータの消費電力、発熱が大きくなり高速回転化の障害となっている。そして、光走査装置上に取り付けられた光偏向器の温度上昇の影響が周辺に配置されたレンズ等の光学部品に及び、光学部品の温度上昇による変形が光学特性を悪化させ、画像品質を劣化させることが有る。そのため、発熱体となっている光偏向器はできるだけ発熱を小さくする必要がある。
ところで、大気圧では光偏向器のミラーの風損が大きいため、風損を小さくするため、ミラー周辺の気圧を減圧する従来技術として以下の方法が知られている。
１）製造段階で減圧状態に密閉して使用する方法（例えば、特許文献２参照）。
２）光偏向器とポンプを接続し、光偏向器のミラー周辺をポンプにより減圧して使用する方法（例えば、特許文献３参照）。
３）動圧空気軸受にポンプ機能を持たせ、ミラーの回転と共にミラー周辺を減圧する方法（例えば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開２００２−２７２０７７公報
【特許文献２】特開平０９−１９１００号公報
【特許文献３】特開平０８−１２１４７１号公報
【特許文献４】特許第２６４５７７３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のいずれの方法でも、一定の減圧状態を維持するためには、回転体が収納される空間の気密性が確保されている必要があるが、モータに電力供給するハーネス部の気密性を長期に渡り確保することが難しく、十分な信頼性が得られないという問題があった。
本発明の目的は、モータの周辺の気流を整えて乱流を抑制し、消費電力を低減するとともに回転むらを低減することにある。
また、回転体が収納される密閉空間の気密性を十分確保した上で、ミラー周辺の気圧を減圧することでミラーの風損を小さく抑え、モータの消費電力、発熱を低減して高速化した光偏向器を提供することにある。
さらに、本発明の光偏向器を用いて、低消費電力で高精度な光走査装置を提供し、高画質な画像形成装置を提供することにある。
具体的には、請求項１では、モータの回転部と非回転部の間に隔壁を設け、ケース部材と隔壁の間に略密閉空間を形成することで、回転体が収納される略密閉空間の気密性を高め、モータの回転部と非回転部で発生する乱流を低減することによって、消費電力を低減するとともに回転むらを低減し、高速化した光偏向器を提供する。
請求項２では、略密閉空間の気圧を大気圧９８ｋＰａに対して減圧することで、回転体周辺の風損を低減して、消費電力及び発熱を低減、高速化した光偏向器を提供する。
請求項３では、略密閉空間の気圧を３０ｋＰａ乃至９０ｋＰａとすることで、減圧しても動圧気体軸受の軸受剛性を確保し、回転が安定した光偏向器を提供する。
請求項４では、減圧用のゲートを設けることで、ケースと隔壁を組立後に密閉空間の気圧を減圧することが容易な光偏向器を提供する。
【０００４】
請求項５では、略密閉空間に空気よりも比重の小さい気体を充填することで、回転体周辺の風損を低減して、消費電力及び発熱を低減、高速化した光偏向器を提供する。
請求項６では、略密閉空間に充填する気体に不活性ガスのヘリウムガスを用いることで、ミラーの汚れ等、光学特性（反射率等）の劣化が小さい光偏向器を提供する。
請求項７では、隔壁を非磁性材料により構成することで、モータの磁束の利用効率を高めた光偏向器を提供する。
請求項８では、ステンレス鋼とすることで、隔壁の強度を十分確保した上で、隔壁の厚さを薄くしてモータの磁束の利用効率を高めた光偏向器を提供する。
請求項９では、ミラーを軸方向に複数段形成することで、複数の光源の光走査を行う光偏向器を提供する。
請求項１０では、モータをアキシャルギャップ型とすることで、モータの回転部と固定部の間に隔壁を設けることが容易な光偏向器を提供する。
請求項１１では、光偏向器の高速化により、走査速度が高速化された光走査装置を提供する。また、光偏向器の消費電力および発熱が低減され、光偏向器の発熱によるレンズ等光学部品の温度変化が小さく、走査ビーム形状が一定で安定した光走査装置を提供する。
請求項１２では、光偏向器の高速化により、走査速度が高速化されたマルチビーム光走査装置を提供する。また、光偏向器の消費電力および発熱が低減され、光偏向器の発熱によるレンズ等光学部品の温度変化が小さく、走査ビーム形状が一定で安定したマルチビーム光走査装置を提供する。
請求項１３では、光走査装置の走査速度の高速化により、画像形成が高速化された画像形成装置を提供する。また、光偏向器の発熱によるレンズ等光学部品の温度変化が小さく、光走査装置の走査ビームが一定で安定し、高画質な画像形成装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ミラーが形成された回転体と、該回転体を支持する軸受と、前記回転体を駆動するモータと、前記回転体の周辺に配置されたケース部材とを備え、前記回転体が密閉空間に収納された光偏向器において、前記モータの回転部と非回転部の間に隔壁が設けられ、前記密閉空間は前記ケース部材と前記隔壁の間に形成されたことを最も主要な特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１の光偏向器において、前記密閉空間の気圧が大気圧に対して減圧されていることを主要な特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２の光偏向器において、前記軸受は動圧気体軸受であって、前記密閉空間の気圧が３０ｋＰａ乃至９０ｋＰａに減圧したことを主要な特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項２の光偏向器において、前記ケースに前記密閉空間の気圧を減圧するためのゲートが設けられていることを主要な特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１の光偏向器において、前記密閉空間に空気より比重の小さい気体が充填されていることを主要な特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項５の光偏向器において、前記密閉空間に充填された気体はヘリウムガスであることを主要な特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項１の光偏向器において、前記隔壁は非磁性材料により構成されていることを主要な特徴とする。
【０００６】
請求項８に記載の発明は、請求項７の光偏向器において、前記非磁性材料はオーステナイト系ステンレスであることを主要な特徴とする。
請求項９に記載の発明は、請求項１の光偏向器において、前記ミラーが軸方向に複数段形成されていることを主要な特徴とする。
請求項１０に記載の発明は、請求項１の光偏向器において、前記モータはアキシャルギャップ型のモータであることを主要な特徴とする。
請求項１１に記載の発明は、半導体レーザからのビームを、光偏向器を含む光学系を介して被走査面へ導いて、光スポットを形成し、前記光偏向器により偏向させることにより、前記被走査面に走査線を走査する光走査装置において、前記光偏向器が請求項１乃至１０の何れか一項に記載の光偏向器であることを最も主要な特徴とする。
請求項１２に記載の発明は、前記半導体レーザからのビームが複数であり、前記光偏向器を含む光学系を介して被走査面へ導いて複数の光スポットを形成し、前記光偏向器により偏向させることにより、前記被走査面の複数走査線を隣接走査する光走査装置において、前記光偏向器が請求項１乃至１０の何れか一項に記載の光偏向器であることを最も主要な特徴とする。
請求項１３に記載の発明は、感光媒体の感光面に光走査装置による光走査を行って潜像を形成し、上記潜像を可視化して画像を得る画像形成装置であって、前記感光媒体の感光面の光走査を行う光走査装置として、請求項１１又は１２に記載の光走査装置を用いたことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１によれば、モータの回転部と非回転部の間に隔壁を設け、ケース部材と隔壁の間に略密閉空間を形成することで、回転体が収納される略密閉空間の気密性を高め、モータの回転部と非回転部で発生する乱流を低減することによって、消費電力を低減するとともに回転むらを低減し、高速化した光偏向器を提供することができる。
請求項２によれば、略密閉空間の気圧を大気圧９８ｋＰａに対して減圧することで、回転体周辺の風損を低減して、消費電力及び発熱を低減、高速化した光偏向器を提供することができる。
請求項３によれば、略密閉空間の気圧を３０ｋＰａ乃至９０ｋＰａとすることで、減圧しても動圧気体軸受の軸受剛性を確保し、回転が安定した光偏向器を提供することができる。
請求項４によれば、減圧用のゲートを設けることで、ケースと隔壁を組立後に略密閉空間の気圧を減圧することが容易な光偏向器を提供することができる。
請求項５によれば、略密閉空間に空気よりも比重の小さい気体を充填することで、回転体周辺の風損を低減して、消費電力及び発熱を低減、高速化した光偏向器を提供することができる。
請求項６によれば、略密閉空間に充填する気体に不活性ガスのヘリウムガスを用いることで、ミラーの汚れ等、光学特性（反射率等）の劣化が小さい光偏向器を提供することができる。
【０００８】
請求項７によれば、隔壁を非磁性材料により構成することで、モータの磁束の利用効率を高めた光偏向器を提供することができる。
請求項８によれば、ステンレス鋼とすることで、隔壁の強度を十分確保した上で、隔壁の厚さを薄くしてモータの磁束の利用効率を高めた光偏向器を提供することができる。
請求項９によれば、ミラーを軸方向に複数段形成することで、複数の光源の光走査を行う光偏向器を提供することができる。
請求項１０によれば、モータをアキシャルギャップ型とすることで、モータの回転部と固定部の間に隔壁を設けることが容易な光偏向器を提供することができる。
請求項１１によれば、光偏向器の高速化により、走査速度が高速化された光走査装置を提供することができる。また、光偏向器の消費電力および発熱が低減され、光偏向器の発熱によるレンズ等光学部品の温度変化が小さく、走査ビーム形状が一定で安定した光走査装置を提供することができる。
請求項１２によれば、光偏向器の高速化により、走査速度が高速化されたマルチビーム光走査装置を提供することができる。また、光偏向器の消費電力および発熱が低減され、光偏向器の発熱によるレンズ等光学部品の温度変化が小さく、走査ビーム形状が一定で安定したマルチビーム光走査装置を提供することができる。
請求項１３によれば、光走査装置の走査速度の高速化により、画像形成が高速化された画像形成装置を提供することができる。また、光偏向器の発熱によるレンズ等光学部品の温度変化が小さく、光走査装置の走査ビームが一定で安定し、高画質な画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１、図３に基づいて実施例１の光偏向器の構成、動作を説明する。尚、ここに示す軸受は高速回転用の動圧空気軸受を用いた実施例である。また、軸受は動圧流体軸受やボールベアリング、磁気軸受等の軸受を用いることもできる。
ケース１の下面には光学ハウジングへの取り付け基準面１ａが形成されている。ケース１の中央には軸受取り付け部１ｂが形成され、動圧空気軸受を構成する固定軸２が固定されている。ケース１の外周部には光が入出射するための開口部が形成され、開口部には板状のガラス４が気密性の高い状態で固定されている。ここで、ケース１の材質としては、アルミニウム合金が用いられる。
固定軸２の円筒表面には動圧軸受を構成するための溝２ａが形成されている。回転体３が回転を開始すると、スリーブ１６と固定軸２の間に形成された軸受すきまの空気圧力が高まり非接触でラジアル方向（半径方向）に回転体３を支持する。
固定軸２の内側には吸引型磁気軸受の固定部５が固定されている。吸引型磁気軸受の固定部５は、キャップ６とストッパ７が固定軸２の内筒部に圧入固定されることで軸方向に挟まれて固定されている。キャップ６の中央部には気体が通過するときの粘性抵抗を利用して上下振動を減衰させるφ０．２乃至φ０．５程度の微細穴が形成されている。キャップ６とストッパ７はともに非磁性材料のステンレス鋼板などが用いられる。
吸引型磁気軸受の固定部５は回転軸方向に２極に着磁されたリング状永久磁石８と、前記リング状永久磁石８の内径よりも小さい中心円が形成された強磁性材料からなる第１の固定ヨーク板９と、同様に、前記リング状永久磁石８の内径よりも小さい中心円が形成された強磁性材料からなる第２の固定ヨーク板１０とからなる。第１の固定ヨーク板９と第２の固定ヨーク板１０は、リング状永久磁石８を軸方向に挟み、第１の固定ヨーク板９の中心円および、第２の固定ヨーク板１０の中心円が回転中心軸に対して同軸になるように配置、固定されている。リング状永久磁石８の材質としては主に希土類系の永久磁石が用いられる。固定ヨーク板９、１０には鉄鋼系の板材が用いられる。
【００１１】
回転体３はスリーブ１６と、スリーブ１６の外側に固定されミラー１８ａ、１８ｂが形成された外周部材１８、外周部材１８の一端に圧入固定された閉止部材１７、閉止部材１７に固定された磁気軸受の回転部１９、外周部材１８に固定されたロータ磁石１４で構成されている。
スリーブ１６の材質はセラミックス、外周部材１８はアルミニウム合金で構成され、スリーブ１６と外周部材１８は焼きばめにより固定されている。
外周部材１８の下側に固定されたモータ用のロータ磁石１４は接着または圧入により固定されている。ロータ磁石１４は接着または圧入が容易にできるようにリング状に形成されている。ロータ磁石１４は周方向に分割した永久磁石を用いることもできる。ロータ磁石１４の外周を外周部材１８で保持することでロータ磁石１４が高速回転による遠心力で破壊されることを防止している。
ロータ磁石１４に線膨張係数が外周部材１８と略同じプラスチックマグネットを用いて、圧入により固定すれば、温度変化による回転体の不釣り合い振動の変化を小さく抑えることができるので、より高速回転用モータとして好適である。
外周部材１８には軸方向に２段のミラー１８ａ、１８ｂが一体で形成されている。吸引型磁気軸受の回転部１９には第１の固定ヨーク板９の中心円および、第２の固定ヨーク板１０の中心円との間に磁気ギャップを構成する外筒面が形成され、その外筒面が回転中心軸と同軸になるように配置されている。吸引型磁気軸受の回転部１９には永久磁石または鉄鋼系の強磁性材料が用いられる。
【００１２】
回転体３は、高速で回転させるために、回転体３の上下２ヶ所の修正面１８ｄ、１４ａでバランス修正が行われている。回転体の重心が動圧軸受の中間近傍に配置されているため、高精度な回転体のバランス修正が可能で、不釣り合い振動を非常に小さいレベルにすることができる。
モータ部は回転体３に取り付けられたロータ磁石１４とモータ巻線１２ａが巻かれたステータコア１２、モータ巻線１２ａが接続されるプリント基板１１、プリント基板１１に実装されたホール素子１３で構成される。モータ方式は、磁気ギャップが回転軸に対して半径方向に形成されたラジアルギャップ型のブラシレスモータである。ステータコア１２は、渦電流が流れて鉄損が大きくならないように、ケイ素鋼板等の電磁鋼板を積層したものが用いられる。
モータの回転部であるロータ磁石１４とモータの固定部であるステータコア１２、プリント基板１１等の間には隔壁２１が設けられている。隔壁２１は気密性の高い接着剤や溶接により、ケース１に接合され固定されている。回転体３はケース１と隔壁の間に形成された略密閉空間に収納されている。
隔壁２１はアルミニウム合金やオーステナイト系ステンレス鋼など、モータ部の磁束を透過することができるように非磁性材料が用いられる。隔壁の厚さを薄くする場合は、機械的な強度が高いオーステナイト系のステンレス鋼板が用いられる。
ケース１と隔壁２１が気密性の高い状態で接合され、完全な気密室となった略密閉空間の気圧は、大気圧９８ｋＰａに対して、３０ｋＰａ乃至９０ｋＰａに減圧した状態で組立てられている。
【００１３】
プリント基板１１は、モータ巻線への通電切換を行うための位置検出素子であるホール素子１３が実装され、モータ巻線１２ａやホール素子１３とパターン配線されている。プリント基板１１はスペーサ２２や駆動回路と固定され、駆動回路２０とハーネス２３により接続されている。駆動回路２０は、ホール素子１３の位置検出信号にしたがって、順次モータ巻線１２ａへの通電を切り替えて回転体３を回転させて定速制御する。
上記、実施例１においては、モータの回転部と非回転部の間に隔壁２１を設け、ケース１と隔壁２１の間に略密閉空間を形成しているので、回転体が収納される略密閉空間の気密性を高めるとともに、モータの回転部と非回転部で発生する乱流を低減することができる。その結果、消費電力を低減するとともに回転むらを低減し、高速化した光偏向器を提供することができる。
従来は、モータの非回転部も略密閉空間に収納し、モータへ駆動電力を供給するハーネスが通る切欠き部分を樹脂により封止する構造としていた。従来のようにハーネス部分を封止する構造では、十分な気密性を確保することが難しかったが、実施例１の光偏向器ではケース１と隔壁２１の接合部の気密性を高めることで、略密閉空間の気密性を容易に高めることができる。
略密閉空間の気密性を高めた実施例１の光偏向器では、略密閉空間の気圧を大気圧９８ｋＰａに対して減圧することで、回転体周辺の風損を低減して、消費電力及び発熱を低減、高速化した光偏向器を提供することができる。
略密閉空間の気圧を３０ｋＰａ乃至９０ｋＰａとすることで、減圧した状態でも動圧気体軸受の軸受剛性を確保し、回転が安定した光偏向器を提供することができる。３０ｋＰａより減圧してしまうと、動圧気体軸受の軸受剛性を十分確保できず、１／２ホワールなどの回転不安定を起こすことがある。
軸受に動圧流体軸受やボールベアリング、磁気軸受等の動圧気体軸受以外の軸受を用いた場合は、０ｋＰａ、すなわち真空に近い状態まで減圧しても良い。
【００１４】
また、図１では不図示であるが、ケースにゲートを設けて、組立後に、略密閉空間を減圧するようにしてもよい。減圧用のゲートを設けることで、ケースと隔壁を接合後に略密閉空間の気圧を減圧することが容易な光偏向器を提供することができる。
また、空気の代わりに、略密閉空間に空気より比重の小さい気体を充填しても良い。略密閉空間に空気よりも比重の小さい気体を充填することで、回転体周辺の風損を低減して、消費電力及び発熱を低減、高速化した光偏向器を提供することができる。
空気の代わりに、略密閉空間に充填する気体としては、不活性ガスのヘリウムガスを用いることができる。ヘリウムガスは空気に対する比重が約０．１４と小さいため、空気よりも風損を小さくすることができる。また、不活性ガスで他の物質と反応し難いため、ミラーの汚れ等、光学特性（反射率等）の劣化が小さい光偏向器を提供することができる。
また、隔壁２１を非磁性材料により構成しているので、モータの磁束の利用効率を高めた光偏向器を提供することができる。
さらに、隔壁２１をステンレス鋼としているので、隔壁２１の強度を十分確保した上で、隔壁２１の厚さを薄くしてモータの磁束の利用効率を高めた光偏向器を提供することができる。
また、ミラー１８ａ、１８ｂを軸方向に複数段形成しているので、複数の光源の光走査を行う光偏向器を提供することができる。
【実施例２】
【００１５】
図２をもとに実施例２の光偏向器の構成、動作を説明する。実施例１とはモータの構成が異なる。実施例１と同じ部分については同符号を付け、重複する説明は省略する。
回転体３０はスリーブ１６と、スリーブ１６の外側に固定されミラー１８ａ、１８ｂが形成された外周部材１８、外周部材１８の一端に圧入固定されたフランジ３１、フランジ３１に固定された磁気軸受の回転部１９とロータ磁石３２で構成されている。
フランジ３１に固定されたモータ用のロータ磁石３２は接着または圧入により固定されている。ロータ磁石３２は接着または圧入が容易にできるようにリング状に形成されている。ロータ磁石３２は周方向に分割した永久磁石を用いることもできる。ロータ磁石３２の外周を外周部材１８で保持することでロータ磁石３２が高速回転による遠心力で破壊されることを防止している。ロータ磁石３２に線膨張係数が外周部材１８と略同じプラスチックマグネットを用いて、圧入により固定すれば、温度変化による回転体の不釣り合い振動の変化を小さく抑えることができるので、より高速回転用モータとして好適である。外周部材１８には軸方向に２段のミラー１８ａ、１８ｂが一体で形成されている。
回転体３０は、高速で回転させるために、回転体３０の上下２ヶ所の修正面１８ｄ、３１ａでバランス修正が行われている。回転体の重心が動圧軸受の中間近傍に配置されているため、高精度な回転体のバランス修正が可能で、不釣り合い振動を非常に小さいレベルにすることができる。
【００１６】
モータ部は回転体３０に取り付けられたロータ磁石３２と、巻線コイル３３、ホール素子（不図示）、巻線コイル３３とホール素子が実装されたプリント基板３４で構成される。モータ方式としては、磁気ギャップが軸方向に形成されたアキシャルギャップ型のブラシレスモータである。
モータの回転部であるロータ磁石３２とモータの固定部である巻線コイル３３およびプリント基板３４との間に隔壁３５が設けられている。隔壁３５は気密性の高い接着剤や溶接により、ケース１に固定されている。回転体３０はケース１と隔壁３５の間に形成された略密閉空間に収納されている。
隔壁３５はアルミニウム合金やオーステナイト系ステンレス鋼など非磁性の材料が用いられる。隔壁の厚さを薄くする場合は、機械的な強度が高いオーステナイト系のステンレス鋼板が用いられる。
ケース１と隔壁３５が気密性の高い状態で接合され、完全な気密室となった密閉空間の気圧は、大気圧９８ｋＰａに対して、３０ｋＰａ乃至９０ｋＰａに減圧した状態で組立てられている。
プリント基板３４は、巻線コイル３３への通電切換を行うための位置検出素子であるホール素子（不図示）が実装され、巻線コイル３３やホール素子とパターン配線されている。プリント基板３４はスペーサ３６に固定され、駆動回路２０とハーネス２３により接続されている。駆動回路２０は、ホール素子の位置検出信号にしたがって、順次巻線コイル３３への通電を切り替えて回転体３０を回転させて定速制御する。
上記、実施例２においては、実施例１と同様の作用効果が得られる他、モータを軸方向に磁気ギャップが形成されたアキシャルギャップ型としているので、モータの回転部と固定部の間に隔壁を設けることが容易な光偏向器を提供することができる。
【実施例３】
【００１７】
図４に、本発明による光偏向器を備えた光走査装置の要部の構成を示す。この光走査装置は、シングルビーム方式の装置である。本実施形態による光走査装置は、光源１０１、カップリングレンズ１０２、アパーチャ１０３、シリンドリカルレンズ１０４、ポリゴンミラー１０５、レンズ１０６、１０７、ミラー１０８、感光体１０９、ミラー１１０、レンズ１１１及び受光素子１１２を有する。
光源１０１は、光走査のための光を発する半導体レーザ素子である。カップリングレンズ１０２は、光源１０１が発した光を光学系に適応させるためのレンズである。アパーチャ１０３は、光走査のためのビーム光を所定の形状にする。シリンドリカルレンズ１０４は、入射されたビーム光を副走査方向に集光する。ポリゴンミラー１０５は、光偏向器であり、入射した光を偏向反射面において反射する。レンズ１０６、１０７は、ビーム光を感光体１０９上に結像させるためのレンズである。ミラー１０８は、ビーム光の光路を折り曲げ、感光体１０９に導く。感光体１０９は、照射されたビーム光に応じて静電潜像を形成する。ミラー１１０及びレンズ１１１は、ビーム光を受光素子１１２に集光する。受光素子１１２は、フォトダイオードなどの光検出素子である。
【００１８】
半導体レーザ素子である光源１０１が放射するビームは発散性の光束であり、カップリングレンズ１０２によって以後の光学系にカップリングされる。カップリングされたビームの形態は、以後の光学系の光学特性に応じたものであり、弱い発散性の光束や弱い集束性の光束であっても良いし、平行光束でも良い。カップリングレンズ１０２を通過したビームは、アパーチャ１０３の開口部２を通過する際、光束周辺部の光強度の小さい部分が遮断されて「ビーム整形」され、「線形結像光学系」であるシリンドリカルレンズ１０４に入射する。シリンドリカルレンズ１０４は、略かまぼこ型を呈しており、パワーのない方向（光を屈折させない方向）を主走査方向に向け、副走査方向には正のパワー（光を集束させるパワー）を持ち、入射してくるビームを副走査方向に集束させ、「光偏向器」であるポリゴンミラー１０５の偏向反射面近傍に集光する。
ポリゴンミラー１０５の偏向反射面によって反射されたビームは、ポリゴンミラー１０５の等速回転に伴い、等角速度的に偏向しつつ、「走査光学系」をなす２枚のレンズ１０６、１０７を透過し、折り曲げミラー８によって光路を折り曲げられ、「被走査面」の実体をなす光導電性の感光体１０９上に光スポットとして集光し、被走査面を走査する。なお、ビームは走査に先立ってミラー１１０に入射し、レンズ１１１によって受光素子１１２  に集光される。感光体１０９に対する書き込みのタイミングは、受光素子１１２の出力に基づいて、不図示の制御手段が決定する。
このように、本発明による光偏向器は、シングルビーム方式の光走査装置に適用可能である。本発明による光偏向器を適用したシングルビーム方式の光走査装置は、光偏向器であるポリゴンミラー１０５が高速回転され、高速で光走査を行うことができる。また、光偏向器の消費電力および発熱が低減され、光偏向器の発熱によるレンズ等光学部品の温度変化が小さく、走査ビーム形状が一定で安定した光走査を行うことができる。
【実施例４】
【００１９】
図５に、本発明による光偏向器を備えた光走査装置の要部の構成を示す。この光走査装置は、マルチビーム方式の装置である。なお、図４と同じ部材については、同一の符号を付して示す。
光源１０１Ａは、半導体レーザアレイであって、四つの発光源ｃｈ１乃至ｃｈ４を等間隔で一列に配置したものである。本実施形態では、発光源ｃｈ１乃至ｃｈ４を副走査方向に配置しているが、半導体レーザアレイ１０１Ａを傾け、発光源の配列方向が主走査方向に対して傾くようにしても良い。
四つの発光源ｃｈ１乃至ｃｈ４から発せられた４本のビームは、図に示すように「楕円形のファーフィールドパタン」の長軸方向が主走査方向に向いた発散性の光束であるが、４  本のビーム共通のカップリングレンズ１０２によって、以後の光学系にカップリングされる。カップリングされた各ビームの形態は、以後の光学系の光学特性に応じたものであり、弱い発散性の光束や弱い収束性の光束であっても良いし、平行光束でも良い。
カップリングレンズを透過した４本のビームは、アパーチャ３によって「ビーム整形」され、「共通の線結像光学系」であるシリンドリカルレンズ１０４の作用によって、それぞれ副走査方向に収束される。副走査方向に収束した４本のビームは、「光偏向器」であるポリゴンミラー１０５の偏向反射面近傍に、それぞれが主走査方向に長い線像として、互いに副走査方向に分離して結像する。
【００２０】
ポリゴンミラー１０５の偏向反射面によって等角速度的偏向された４本のビームは、「走査光学系」をなす２枚のレンズ１０６、１０７を透過し、折り曲げミラー１０８によって光路を折り曲げられる。光路を折り曲げられた４本のビームは、「被走査面」の実体をなす感光体１０９上に、副走査方向に分離した四つの光スポットとして集光し、被走査面の四本の走査線を同時に走査する。
ビームの一つは、光走査に先立って、ミラー１１０に入射し、レンズ１１１によって受光素子１１２に集光される。４本のビームによる感光体１０９に対する書き込みのタイミングは、受光素子１１２の出力に基づいて不図示の制御手段が決定する。
なお、本実施形態における「走査光学系」は、光偏向器（ポリゴンミラー１０５）によって同時に偏向される４本のビームを、感光体１０９の被走査面上に四つの光スポットとして集光させる光学系であって、２枚のレンズ１０６、１０７により構成される。
このように、本発明による光偏向器は、マルチビーム方式の光走査装置に適用可能である。本発明による光偏向器を適用したマルチビーム方式の光走査装置は、光偏向器であるポリゴンミラー１０５が高速回転され、高速で光走査を行うことができる。また、光偏向器の消費電力および発熱が低減され、光偏向器の発熱によるレンズ等光学部品の温度変化が小さく、走査ビーム形状が一定で安定した光走査を行うことができる。
【実施例５】
【００２１】
図６に本発明による光偏向装置を備えたタンデム型フルカラーレーザプリンタの構成を示す。装置内の下部側には水平方向に配設されて給紙カセット２０１から給紙される転写紙（図示せず）を搬送する搬送ベルト２０２が設けられている。搬送ベルト２０２上には、イエロー（Ｙ）用の感光体２０３Ｙ、マゼンタ（Ｍ）用の感光体２０３Ｍ、シアン（Ｃ）用の感光体２０３Ｃ及びブラック（Ｋ）用の感光体２０３Ｋが上流側から順に等間隔で配設されている。なお、以下、符号に添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを適宜付して各色を区別するものとする。
これらの感光体２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ及び２０３Ｋは、全て同一径に形成されたもので、その周囲には、電子写真プロセスに従いプロセス部材が順に配設されている。
感光体２０３Ｙを例に採れば、帯電チャージャ２０４Ｙ、光走査装置２０５Ｙ、現像装置２０６Ｙ、転写チャージャ２０７Ｙ、クリーニング装置２０８Ｙ等が順に配設されている。これは、他の感光体２０３Ｍ、２０３Ｃ及び２０３Ｋに関しても同様である。すなわち、本実施形態においては、感光体２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ及び２０３Ｋを各色ごとに設定された被照射面とするものであり、各々に対して光走査装置２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋが１対１の対応関係で設けられている。
また、搬送ベルト２０２の周囲には、感光体２０５Ｙよりも上流側に位置させてレジストローラ２０９とベルト帯電チャージャ２１０とが設けられ、感光体２０５Ｋよりも下流側に位置させてベルト分離チャージャ２１１、除電チャージャ２１２、クリーニング装置２１３等が順に設けられている。また、ベルト分離チャージャ２１１よりも搬送方向下流側には定着装置２１４が設けられ、排紙ローラ２１６を介して排紙トレイ２１５と結ばれている。
【００２２】
上記構成において、例えば、フルカラーモード（複数色モード）時であれば、各感光体２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ及び２０３Ｋに対して、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の各色の画像信号に基づき、各々の光走査装置２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ及び２０５Ｋによる光ビームの光走査によって静電潜像を形成する。これらの静電潜像は、各々の対応する色トナーで現像されてトナー像となり、搬送ベルト２０２上に静電的に吸着されて搬送される転写紙上に順次転写されることで重ねあわされる。各色のトナー像が重ね合わされた転写紙は、定着装置２１４によってフルカラー画像として転写紙に定着され、画像が定着した転写紙は排紙ローラ２１６によって排紙トレイ２１５に排出される。
また、黒色モード（単色モード）時であれば、感光体２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ及びこれらのプロセス部材は、非作動状態とされ、感光体２０３Ｋに対してのみ、黒色用の画像信号に基づいて光走査装置（一の光走査装置）２０５Ｋによる光ビームの光走査によって静電潜像を形成する。
この静電潜像は、黒色トナーで現像されてトナー像となり、搬送ベルト２上に静電的に吸着されて搬送される転写紙上に転写される。転写紙上に転写されたトナー像は、定着装置２１４によってモノクロ画像として転写紙に定着され、画像が定着した転写紙は、排紙ローラ２１６によって排紙トレイ２１５に排出される。
このように、本発明による光偏向器は、タンデム型フルカラーレーザプリンタに適用可能である。本発明による光偏向器は、タンデム型フルカラーレーザプリンタの光走査装置２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ及び２０５Ｋにおいて、軸方向に２段のミラーが形成された一つの光偏向器３００が共用され、光走査装置の走査速度の高速化により、画像形成が高速化された画像形成装置を提供することができる。また、光偏向器３００の発熱によるレンズ等光学部品の温度変化が小さく、走査ビーム形状が一定となり、安定した光走査を行うことができる。
なお、上記各実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれに限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例１の光偏向器の断面図。
【図２】本発明の実施例２の光偏向器の断面図。
【図３】本発明の実施例１の光偏向器の分解斜視図。
【図４】本発明による光偏向器を備えた光走査装置の要部説明図。
【図５】本発明による光偏向器を備えた光走査装置の要部説明図。
【図６】本発明による光偏向装置を備えたタンデム型フルカラーレーザプリンタの説明図。
【符号の説明】
【００２４】
１  ケース、１ａ  取り付け基準面、１ｂ  軸受取り付け部、２  固定軸、２ａ  溝、３  回転体、５  固定部、６  キャップ、７  ストッパ、８  リング状永久磁石、９  第１の固定ヨーク板、１０  第２の固定ヨーク板、１１  プリント基板、１２  ステータコア、１２ａ  モータ巻線、１３  ホール素子、１４  ロータ磁石、１４ａ  修正面、１６  スリーブ、１７  閉止部材、１８  外周部材、１８ａ、１８ｂ  ミラー、１８ｄ  修正面、１９  磁気軸受の回転部、２０  駆動回路、２１  隔壁、２２  スペーサ、２３  ハーネス、３０  回転体、３１  フランジ、３１ａ  修正面、３２  ロータ磁石、３３  巻線コイル、３４  プリント基板、３５  隔壁、３６  スペーサ、１０１  光源、１０２  カップリングレンズ、１０３  アパーチャ、１０４  シリンドリカルレンズ、１０５  ポリゴンミラー、１０６  、１０７  レンズ、１０８  ミラー、１０９  感光体、１１０  ミラー、１１１  レンズ、１１２  受光素子、１０１Ａ  光源、２０１  給紙カセット、２０２  搬送ベルト、２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｋ  感光体、２０４Ｙ  帯電チャージャ、２０５Ｙ  光走査装置、２０６Ｙ  現像装置、２０７Ｙ  転写チャージャ、２０８Ｙ  クリーニング装置、２０９  レジストローラ、２１０  ベルト帯電チャージャ、２１１  ベルト分離チャージャ、２１２  除電チャージャ、２１３  クリーニング装置、２１４  定着装置、２１５  排紙トレイ、２１６  排紙ローラ、３００  光偏向器
【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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