(57)【要約】【課題】  樹脂成形で形成された回転多面鏡の反射面の変形を低減することが求められている。【解決手段】  樹脂成形で形成された回転多面鏡に凹部を設ける。【選択図】  図４
2019082599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を偏向する反射面を有する樹脂成形で形成された回転多面鏡と、
前記回転多面鏡を支持する支持部材と、を備え、
前記回転多面鏡は、支持部材を囲む内面で形成される穴を有し、
前記内面の一部は、前記支持部材と接し前記回転多面鏡の回転中心に向かって突出する複数の突出部があり、
前記回転多面鏡は、前記回転多面鏡の回転軸線方向から見た場合に、前記突出部と前記支持部材とが接する部分と回転中心とを結ぶ直線に対して対称な位置に、それぞれ前記回転軸線方向に凹む凹部を有することを特徴とする光偏向器。
【請求項２】
レーザ光を偏向する反射面を有する樹脂成形で形成された回転多面鏡と、
前記回転多面鏡を支持する支持部材と、を備え、
前記回転多面鏡は、支持部材を囲む内面で形成される穴を有し、
前記内面の一部は、前記支持部材と接し前記回転多面鏡の回転中心に向かって突出する複数の突出部があり、
前記回転多面鏡は、前記回転多面鏡の回転軸線方向から見た場合に、前記突出部と前記支持部材とが接する部分と前記回転多面鏡の面同士が繋がる角部とを結ぶ直線に対して対称な位置に、それぞれ前記回転軸線方向に凹む凹部を有することを特徴とする光偏向器。
【請求項３】
レーザ光を偏向する反射面を有する樹脂成形で形成された回転多面鏡と、
前記回転多面鏡と接着する接着部を有し、前記回転多面鏡を支持する支持部材と、を備え、
前記回転多面鏡は、前記接着部と同じ前記回転多面鏡の面に、前記接着部に対し前記回転多面鏡の回転中心から離れた位置に、前記回転軸線方向に凹む環状の凹部を有することを特徴とする光偏向器。
【請求項４】
レーザ光を偏向する反射面を外周に設けた樹脂成形で形成された回転多面鏡を有し、
前記回転多面鏡は、前記回転多面鏡の回転軸線方向から見た場合に、前記回転多面鏡の回転中心に対して点対称の位置に、それぞれ前記回転軸線方向に凹む第１凹部を有し、
前記回転多面鏡は、前記第１凹部を有する前記回転多面鏡の面と反対側の面に、前記それぞれの第１凹部に対応する位置に、前記回転軸線方向に凹む第２凹部を有することを特徴とする光偏向器。
【請求項５】
前記凹部を前記第１凹部とした場合に、前記回転多面鏡は、前記第１凹部を有する面と反対の面に、前記回転軸線方向に凹む第２凹部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光偏向器。
【請求項６】
前記環状の凹部を第１凹部とした場合に、前記第１凹部と前記接着部との間に、前記回転軸線方向に凹む第２凹部を有することを特徴とする請求項３記載の光偏向器。
【請求項７】
前記凹部の数は、前記角部の数以上であり、前記角部の数の４倍以下であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光偏向器
【請求項８】
前記支持部材は、前記回転多面鏡の下方の面と接する接触部を有し、
前記接触部は、前記凹部よりも前記回転多面鏡の前記回転中心に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光偏向器。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の光偏向器と、
前記光偏向器で偏向させるレーザ光を発する光源装置と、
偏向された光が通過するレンズと、を有する光走査装置。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれか１項に記載の光偏向器と請求項９の光走査装置のうちの少なくとも１つを有し、
レーザ光で静電像が形成される感光ドラムと、
前記静電像をトナーで現像しトナー像を形成する現像器と、を有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。また、本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる光偏向器や光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光走査装置に設けられる光偏向器には、アルミニウム等の金属材料を高精度で旋削して形成した回転多面鏡を搭載した光偏向器が使用されている。
【０００３】
図９は、従来の光偏向器の内部構成を示す模式的な断面図である。従来の光偏向器９１７は、回転多面鏡９１５が、金属材料で形成される支持部材であるフランジ部９３０に支持されている。
【０００４】
この回転多面鏡９１５の基材となるアルミニウム等の金属材料を高精度で旋削して仕上げるには、多くの加工工数を必要とするため、近年、樹脂成形により、回転多面鏡９１５を形成することが試みられている（特許文献１から６）。例えば、図１０に示す回転多面鏡を特許文献１では開示している。また、図１１に示す回転多面鏡を特許文献６では開示している。
【０００５】
特許文献１の回転多面鏡では、回転多面鏡の反射面の分割角度毎に、複数個の突起を配置し、フランジ部に当接させることで、樹脂（回転多面鏡）と金属材料（フランジ部）の線膨張係数の差による反射面への影響を低減させている。
【０００６】
特許文献２の回転多面鏡では、回転多面鏡の取付け基準面に貫通孔を設け、接着剤を、非取付け基準面側から注入し、接着することで、接着剤層の基準面への介在を防止し、回転多面鏡の取付け基準面からの浮きを防止している。
【０００７】
特許文献３の回転多面鏡では、動的な状態において所望の反射面形状になる様に、予め、静的な反射面の形状を補正し、回転中の動的面変形の影響を相殺している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−１１８４９６号公報
【特許文献２】特開平０５−２９７３１１号公報
【特許文献３】特開２０１５−１６３９２１号公報
【特許文献４】特許２６１９２４４号公報
【特許文献５】特開平０８−１２２５０８号公報
【特許文献６】特開２０１７−７２６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１のような構成では、回転多面鏡を支持部材であるフランジ部に圧入する時に発生する応力集中が、反射面の静的面変形を誘発する可能性がある。特許文献２のような構成では、回転多面鏡の接着部側（下面）の方が動的変形量は小さく、非接着部側（上面）の方が、動的変形量が大きくなり、反射面に倒れが発生する可能性がある。また、特許文献３のような構成では、反射面の両端部に対する中央部の動的変形量が、回転数の違いによって異なる為、複数の回転数に、一つの回転多面鏡で対応することが困難になる。
【００１０】
そこで、樹脂成形で形成された回転多面鏡の反射面の変形を低減できる光偏向器などが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、樹脂成形で形成された回転多面鏡に凹部を設けた光偏向器を提供するものである。
【００１２】
また、本発明は、光走査装置や画像形成装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、樹脂成形で形成された回転多面鏡に凹部を設けることで、回転多面鏡の反射面の変形を低減でき、高精度な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態における画像形成装置を示す断面図
【図２】第１実施形態における光走査装置を示す斜視図
【図３】第１実施形態における光偏向器の内部構成を示す模式断面図
【図４】（ａ）第１実施形態に係る回転多面鏡の構成を示す模式図（ｂ）第１実施形態に係る回転多面鏡の斜視図
【図５】（ａ）第２実施形態に係る回転多面鏡の支持部材への取付け構成を示す断面図（ｂ）第２実施形態に係る回転多面鏡の斜視図
【図６】（ａ）第３実施形態に係る回転多面鏡の構成を示す模式図（ｂ）第３実施形態に係る回転多面鏡の斜視図
【図７】（ａ）第４実施形態に係る回転多面鏡の上面構成を示す模式図（ｂ）第４実施形態に係る回転多面鏡の下面構成を示す模式図
【図８】（ａ）第１実施形態の凹部を配置しなかった場合の光偏向器の構成を示す模式図（ｂ）第２実施形態の凹部を配置しなかった場合の光偏向器の構成を示す模式図（ｃ）第３実施形態の凹部を配置しなかった場合の光偏向器の構成を示す模式図
【図９】従来の光偏向器の内部構成を示す模式断面図
【図１０】従来の回転多面鏡を示す模式図
【図１１】従来の回転多面鏡を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【００１６】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態における光走査装置を用いた電子写真方式のレーザープリンターである画像形成装置１０１を示す図である。符号１０２は光走査装置であって光学台１０３に設置されている。光学台１０３は、画像形成装置１０１の筐体の一部である。画像形成装置１０１には、その他に、紙などの転写材Ｐを載置する給紙部１０４、給紙ローラ１０５、転写手段としての転写ローラ１０６、定着手段としての定着器１０７が設けられている。さらに、画像形成装置１０１は、転写材の搬送路に対して転写ローラ１０６に対向する位置にプロセスカートリッジ１０８等の画像形成手段が配置されている。プロセスカートリッジ１０８には、像担持体である感光ドラム１０８１と、感光ドラム１０８１上に形成された静電像をトナーでトナー像に現像する現像器１０８２と、が備わっている。さらに、プロセスカートリッジ１０８には、トナー像を転写材Ｐに転写した後に、感光ドラム１０８１上に残った残トナーを回収するクリーニング容器１０８３を備えている。転写材Ｐは、給紙部１０４から給紙ローラ１０５によって給送され、転写ローラ１０６により感光ドラム１０８１上に形成されたトナー像が転写される。その後定着器１０７において転写材Ｐ上のトナー像は熱と圧力によって転写材Ｐに定着する。トナーが定着した転写材Ｐは排紙ローラ１１０によって画像形成装置１０１の外に出力される。
【００１７】
図２は、第１実施形態の光走査装置の構成を示す斜視図である。半導体レーザを含む光源装置１１１から出射されたレーザ光であるレーザビームＬ（二点鎖線）は、シリンドリカルレンズ１１２によって副走査方向のみ集光される。さらに、レーザ光は、黒色樹脂から成る光学箱１１３に形成された光学絞り１１４によって所定のビーム径に制限される。そして、レーザ光は、光偏向器の一部である回転多面鏡１１５ａのレーザ光反射面１１６で反射され、主走査方向に長い線状に集光される。光偏向器の一部である回転多面鏡１１５ａは、光偏向器１１７の一部であるモータによって回転駆動され、入射したレーザ光Ｌを偏向する。偏向されたレーザ光Ｌは、ｆθレンズ１１８を通過後、感光ドラム１０８１上に集光、走査され、静電像を形成する。光学箱１１３の上部開口は、樹脂や板金製の光学蓋１２０によって閉塞される。光偏向器は、少なくとも回転多面鏡と回転多面鏡を支持する支持部材とを有する。また、光走査装置は、少なくとも光偏向器と偏向されたレーザ光が通過するレンズとを有する。
【００１８】
図３は、第１実施形態の光走査装置に具備された光偏向器１１７の内部構成の一例を示す模式断面図である。回転多面鏡１１５ａを回転させる駆動モータは、軸受１２２に支持された軸１２１を有する。また、フランジ部１３０にカシメ等で一体的に結合されたヨーク１２３及びロータマグネット１２４を備えたロータ１２５を具備している。また、回路基板１２６に固定されたステータコア１２７及びステータコイル１２８を有するステータ１２９も備えている。回転多面鏡１１５ａは軸１２１を有するフランジ部１３０に挿入し固定され、軸１２１及びロータ１２５等と一体的に回転する。回転多面鏡１１５ａが挿入され、フランジ部１３０に突き当たる側の面を回転多面鏡１１５の下面、その対向側に位置する面を上面とする。なお、回転多面鏡１１５ａに使用される樹脂材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂などが適当であるが、その他樹脂や複合樹脂であってもよい。
【００１９】
図４（ａ）は、第１実施形態に係る回転多面鏡の構成を示す模式図である。樹脂成形で形成された樹脂製の回転多面鏡の形状の説明をした後、樹脂成形で形成された樹脂製回転多面鏡を支持する支持部材であるフランジ部１３０における位置決め方法を説明する。第１実施形態の回転多面鏡１１５ａは、支持部材に取り付けた際に支持部材を囲む内面で形成された穴を有し、前記内面を構成している一部で回転多面鏡１１５ａの回転中心にむかって突出する複数の突起部２０１を有している。第１実施形態の回転多面鏡は、回転軸線方向から回転多面鏡を見た場合に、突出部と支持部材とが接する部分２０１ａと回転中心とを結ぶ直線に対して対称な位置に、それぞれ回転軸線方向に凹む凹部３０１を有する。また、回転多面鏡の回転軸線方向から回転多面鏡を見た場合に、内面から突出する突出部２０１と支持部材であるフランジ部とが接する部分２０１ａと前記回転多面鏡の面同士が繋がる角部４０１とを結ぶように直線を引く。この場合に、回転多面鏡は、突出部２０１と支持部材とが接する部分２０１ａと角部４０１とを結ぶ直線に対して対称な位置に、それぞれ回転軸線方向に凹む凹部を有する。
【００２０】
第１実施形態では、この回転多面鏡の穴を支持部材であるフランジ部１３０にはめ込み、回転多面鏡の突出部をフランジ部１３０に対して、数ミクロンから数十ミクロン圧入している。この時、複数の突起部２０１の根元近傍より放射状に応力が発生し、突起部２０１の根元に近い反射面ほど静的面変形が大きくなる。例えば、図８（ａ）の９１５ｂＤに記されている様な反射面の静的面変形が発生すると、主走査方向の走査速度が不均一になり、画像劣化が発生する。本実施形態においては、回転多面鏡１１５ａの回転中心と突起部２０１の支持部材と接する部分２０１ａとを結ぶ直線Ｔに対して、対称な位置に凹部３０１が配置されている。図４（ａ）に示すように、回転中心を中心にして第１象限から第４象限までの領域に分けると、例えば、回転多面鏡１１５ａは、第１象限内で直線Ｔに対して対称な位置に２つの凹部３０１を有する。また、第１実施形態において、回転多面鏡１１５ａは、各象限に２つの凹部を有している。
【００２１】
支持部材であるフランジ部と接する突起部２０１の部分２０１ａは、本実施形態では突起部の先端になる。凹部３０１は、回転多面鏡の回転軸線方向から見た場合に、それぞれ回転軸線方向に凹む凹部になっている。また、凹部３０１は、図４（ｂ）に示すように、回転多面鏡１１５ａの上面と下面との双方に配置され、凹部の底面同士が対向する位置で、凹部の開口が回転軸線方向において回転多面鏡１１５ａの中心から離れる方向に設けられている。このように、樹脂成形で形成された回転多面鏡に、複数の凹部３０１を配置し、剛性を下げることで、応力を凹部３０１が配置されていない方向に分散させることができる。よって、凹部３０１を回転多面鏡内に配置することによって、図４の符号１１５ａＤのように、反射面の凹凸を所望の形状に近づけることができる。なお、本実施形態の回転多面鏡１１５ａは、金型に樹脂を注入して成形した樹脂成形物を製造した後に、樹脂成形物の反射面になる部分に金属材料であるアルミを真空蒸着させて製造している。
【００２２】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態を説明する。図５（ａ）は、第２実施形態に係る回転多面鏡１１５ｂの取り付け構成を示す断面図である。図５に示すように、回転多面鏡１１５ｂは、支持部材のフランジ部上に接着剤で固定されている。支持部材は、接着剤を介して回転多面鏡１１５ｂと接触する接触部１３０ａを有する。回転多面鏡１１５ｂは、支持部材と接着剤を介して固定される接着部４００を有している。
【００２３】
回転多面鏡１１５ｂが固定される接着部側（下面）において、遠心力の影響を受けるのは、接着部より外周側になる。このため、支持部材側である接着部側（下面）の方が動的変形量は小さく、非支持部材側である非接着部側（上面）の方が、動的変形量が大きくなる。例えば、図８（ｂ）において、回転多面鏡１１５ｂの接着部側（下面）の動的変形量をＬｌ、回転多面鏡１１５ｂの非接着部側（上面）の動的変形量をＬｕとすると、Ｌｕ＞Ｌｌとなる。その結果、符号９１５ｂＤのように、回転多面鏡１１５ｂの反射面に倒れが発生する。面の偏心による影響を受けやすくなり、副走査方向の画像ムラが発生する恐れがある。本実施形態の回転多面鏡１１５ｂは、接着部と同一の面（下面）であって、接着部４００とレーザ光反射面の間に、図５（ｂ）に示すような、環状凹部３０２を配置している。環状凹部は、接着部４００に対して、回転多面鏡１１５ｂの回転中心から離れた位置で、回転軸線方向に凹む凹部である。また、環状凹部は、環状に接着された接着部を囲むように、接着部の外側に設けられている。支持部材であるフランジ部の接触部１３０ａとの関係でみると、環状の凹部は、回転多面鏡の回転径方向において、接触部１３０ａより回転多面鏡１１５ｂの回転中心より離れた位置に配置されている。逆に言うと、支持部材の接触部１３０ａは、環状の凹部よりも回転中心に近い位置に配置されている。
【００２４】
この環状凹部３０２を配置することによって、遠心力による動的変形量が小さい接着部側の径方向の剛性を下げることができる。これにより、外周側に変形しようとする接着部側の動的変形量と非接着部側の動的変形量とを調整でき、符号１１５ｂＤのように、反射面の倒れ量を軽減することができる。
【００２５】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態を説明する。図６（ａ）は、第３実施形態に係る回転多面鏡１１５ｃの構成を示す模式図である。回転多面鏡１１５ｃの角部は、半径が大きい分、遠心力の影響を受けやすい。例えば、図８（ｃ）において、符号９１５ｃＤのように、反射面の中央部に対して、反射面の面同士が繋がっている角部の方が動的な変形量が大きくなる。その結果、主走査方向のピントズレや、全体倍率の変化等に起因する画像劣化が発生する恐れがある。そこで、本実施形態の回転多面鏡１１５ｃは、回転中心に対して反射面と同位相に凹部３０３を有している。違う観点で見た場合、本実施形態の回転多面鏡１１５ｃは、反射面の面同士を分割する角部間に凹部３０３を有している。図６（ａ）に示すように、凹部の中央と回転中心を通る直線は、角部と角部の間を通る。また、４つの凹部３０３（複数の凹部）は、回転中心に対して点対称に配置されている。また、凹部３０３は、図６（ｂ）に示すように、回転多面鏡１１５ｃの上面（第１面）と下面（第１面と反対側の面）との双方にそれぞれ第１凹部とそれに対応する位置に第２凹部として点対称に配置されている。また、第１凹部の底面と第２凹部の底面とが対向するように配置されている。凹部の数は、角部の数以上であり、角部の数の４倍以下が好ましい。角部の数の４倍よりも多くなると加工する部分が多くなり凹部間の配置などをより正確に加工する必要がある。第３実施形態では、１つの面に対して角部の数と同じ４つの凹部が設けられ、反対側の別の面にも角部の数と同じ４つの凹部が設けられている。よって、第３実施形態の回転多面鏡１１５ｃは、角部の数の２倍の８個の凹部が設けられているため、角部の数以上で角部の数の４倍以下の範囲内である。
【００２６】
図６に示すように、反射面と同位相に凹部３０３があるので、回転多面鏡１１５ｃが回転による遠心力を受けた時、反射面中央部の回転多面鏡の径方向の剛性が下がり、反射面の両端部に対する中央部の動的変形量差を低減することができる。つまり、遠心力が大きく径方向の動的変形量が大きい回転多面鏡１１５ｃの角部の変形を反射面側で吸収することができる。
【００２７】
これにより、図８（ｃ）で示したｄ１とｄ２の差を、図６に示す凹部３０３によってＤ１とＤ２の差のように軽減することができ、複数の回転数を一つの回転多面鏡１１５ｄで対応が可能になる。
【００２８】
［第４実施形態］
次に、第４実施形態を説明する。図７（ａ）は、第４実施形態に係る回転多面鏡の上面の構成（回転多面鏡の回転軸線方向から見た場合の構成）を示す模式図である。図７（ｂ）は、第４実施形態に係る回転多面鏡の下面（上面と反対側の面）の構成（回転多面鏡の回転軸線方向から見た場合の構成）を示す模式図である。回転多面鏡の１１５ｄが固定される接着部側（下面）において、遠心力の影響を受けるのは、接着部より外周側になるため、接着部側（下面）の方が動的変形量は小さく、非接着部側（上面）の方が、動的変形量が大きくなる。例えば、図８（ｂ）において、下方に位置する接着部側（下面）の動的変形量をＬｌ、上方に位置する非接着部側（上面）の動的変形量をＬｕとすると、Ｌｕ＞Ｌｌとなる。その結果、９１５ｂＤのように、反射面に倒れが発生する。これにより、面の偏心による影響を受けやすくなり、副走査方向の画像ムラが発生する。本実施形態では、回転多面鏡１１５ｄは、下方に位置する接着部と同じ面（下面）に開口が形成されており、接着部５００と反射面との間に、図７（ｂ）に示すような、環状凹部３０２を配置している。環状の凹部３０２を配置することによって、遠心力による動的変形量が小さい接着部側の径方向の剛性を下げ、外周側に変形しようとする接着部側の動的変形量を調整でき、第２実施形態のように、反射面の倒れ量を軽減することができる。
【００２９】
一方で、図７（ａ）や（ｂ）に示すように、回転多面鏡１１５ｄの角部は、半径が大きい分、遠心力の影響を受けやすい。例えば、図８（ｃ）において、９１５ｃＤのように、反射面中央部に対して、角部の方が遠心力による動的変形量が大きくなる。その結果、主走査方向のピントズレや全体倍率の変化等の画像劣化が発生する。本実施形態の回転多面鏡１１５ｄは、角部と角部との直線と交差し回転中心を通る直線と交わるように凹部３０３を設けている。違う見方をすると、回転多面鏡１１５ｄの回転中心を中心に回転する場合に、凹部と反射面が同位相に配置されている関係になる。また、回転中心と凹部の中心を通る直線は、角部と角部の間を通り、かつ反射面の中央を通る。さらに、凹部３０３は、図７（ｂ）に示すように、回転多面鏡１１５ｄの上面と下面の双方に配置されている。図７に示すように、反射面と同位相に凹部３０３があるので、回転多面鏡１１５ｄが回転による遠心力を受けた時、反射面中央部の回転多面鏡の径方向の剛性が下がり、反射面の両端部に対する中央部の動的変形量差を低減することができる。つまり、遠心力が大きく回転多面鏡１１５ｄの回転径方向の動的変形量が大きい回転多面鏡１１５ｄの角部の変形を反射面の中央部が吸収する形で、動的変形量の差を小さくしている。つまり、図８（ｃ）で示したｄ１とｄ２の差を、凹部３０３を設けることによりＤ１とＤ２の差に軽減することができ、複数の回転数を一つの回転多面鏡１１５ｄで対応できる。すなわち、本実施例においては、回転による遠心力で発生する、反射面の倒れと、反射面の変形を、同時に抑制することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１０２  光走査装置
１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄ  回転多面鏡
１１７  光偏向器
１３０  フランジ部
２０１  突起部
２０２、４００、５００  接着部
３０１  凹部
３０２  環状凹部
３０３  凹部
【図１】
2019082599.tif 000003
【図２】
2019082599.tif 000004
【図３】
2019082599.tif 000005
【図４】
2019082599.tif 000006
【図５】
2019082599.tif 000007
【図６】
2019082599.tif 000008
【図７】
2019082599.tif 000009
【図８】
2019082599.tif 000010
【図９】
2019082599.tif 000011
【図１０】
2019082599.tif 000012
【図１１】
2019082599.tif 000013