(57)【要約】【課題】本発明は、ポリゴンミラーの加工・組付が容易でコストも低減され、ポリゴンミラー鏡面の変形を抑えて十分な結像性能を有する走査光学装置及び画像形成装置、及びそれらに用いられる光偏向装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る光偏向装置、走査光学装置及び画像形成装置の代表的な構成は、光ビームＬを偏向走査するポリゴンミラー４２を回転軸方向に少なくとも２枚有し、ポリゴンミラー４２を回転軸８３に保持するための支持部材８５と、回転軸８３を回転させる駆動モータ８２と、を有する光偏向装置８１において、複数のポリゴンミラー４２ａ、４２ｂは、互いに異なる内径の中心穴を有し、駆動モータ８２から遠ざかるにつれて内径が小さくなる順に配置されており、支持部材８５は、複数のミラー４２と当接する異なる外径を有し、駆動モータ８２から遠ざかるにつれて外径が小さくなるような階段状の形状であることを特徴とする。【選択図】図１
2008040282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを偏向走査する回転多面鏡を回転軸方向に少なくとも２枚有し、該回転多面鏡を回転軸に保持するためのフランジ部材と、前記回転軸を回転させる駆動手段と、を有する光偏向装置において、
前記複数の回転多面鏡は、互いに異なる内径の中心穴を有し、前記駆動手段から遠ざかるにつれて前記内径が小さくなる順に配置されており、
前記フランジ部材は、前記複数の回転多面鏡と当接する異なる外径を有し、前記駆動手段から遠ざかるにつれて前記外径が小さくなるような階段状の形状であることを特徴とする光偏向装置。
【請求項２】
前記複数の回転多面鏡の間に弾性押圧手段を有し、該弾性押圧手段は該弾性押圧手段を挟む前記回転多面鏡の両方に当接していることを特徴とする請求項１に記載の光偏向装置。
【請求項３】
前記複数の回転多面鏡に挟まれた該弾性押圧手段が自然長の状態であっても、前記駆動手段から最も離れた位置にある前記回転多面鏡は前記フランジ部材と嵌合することを特徴とする請求項２に記載の光偏向装置。
【請求項４】
複数のレーザ光束を出射する光源部と
前記光源部から出射されたレーザ光束を偏向走査する請求項１乃至３のいずれかに記載の光偏向装置と、
前記光偏向装置で偏向走査された前記レーザ光束を複数の感光体に結像走査する結像光学系と、を有することを特徴とする走査光学装置。
【請求項５】
請求項４に記載の走査光学装置と、
前記走査光学装置により前記レーザ光束を結像走査される複数の感光体と、
前記複数の感光体に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像する現像手段と、を有するする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、ＬＢＰやデジタル複写機、デジタルＦＡＸ等の画像形成装置及び、これに用いられるレーザビームを使用して光書き込みを行う走査光学装置及び、それらに用いられる光偏向装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ポリゴンミラーを二段重ねにした構成の光偏向装置がある（特許文献１参照）。この特許文献１では、ロータヨークと２枚のポリゴンを全て一体の構成としている。そして、回転スリーブとの組付では嵌合部とテーパ状の突き当て部を具備することにより、回転体のバランス変動を低減させる工夫がなされている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３３３６５７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１では、ポリゴンミラー２枚とロータヨークが全て一体の削りだしであるために、以下のような未解決の課題があった。
【０００５】
１つ目は、加工工数がかかることによりコストが上がることである。位置が高さ方向にそれぞれ異なる２枚のポリゴンミラーを一体にしているので、鏡面の加工時にはポリゴンミラー２枚分の厚み相当以上にワークを送らなければならない。ポリゴンミラー鏡面に入射する各々ビームの高さが上下方向に互い離れた光学系であればある程、顕著に加工工数がかかりコストがアップすることになる。
【０００６】
例えばポリゴンミラーを１個ずつ鏡面加工する場合には、上下のポリゴンミラーが各々厚さ３ｍｍでビーム高さの差が７ｍｍとすると、概算でワークを約１０ｍｍ動かさないと鏡面の加工が完了しない。ポリゴンミラーの厚さは合計すると６ｍｍなので約４０％工数が伸びる計算になる。工数の影響はポリゴンミラーの面数が多いほど顕著であり、コストに与える影響も甚大なものとなる。
【０００７】
ポリゴンミラーを多数個重ね合わせて鏡面を一度に削る方法もあるが、一度に重ねられる数量が減るためやはり１個あたりの工数が増加してしまう。例えば３ｍｍ厚のポリゴンミラーであれば３０個同時に加工できる（走査光学装置としては半分の１５台分）加工機があるとする。ここで、上記の例と同様に上下のポリゴンミラーが各々厚さ３ｍｍでビーム高さの差が７ｍｍの場合に置き換えると、トータルでポリゴンの厚みが１０ｍｍになるため重ねられる数は３ｍｍ×３０個÷１０ｍｍ＝９個となる。１回の加工でできるのが走査光学装置１５台分から９台分になってしまうため、概算で約１．６６倍の工数がかかってしまうことになる。
【０００８】
上下２つの鏡面のうち、片方の鏡面加工が終わったら、もう一方の鏡面加工に移るまでの間、ワーク送り速度を速くして上下の鏡面加工の間の時間を短縮する方法もあるが、加工機がそもそも送り速度を２速持てる構成でないと、加工機を改造する必要が出てきてしまい、引いては追加投資の償却によるコストアップの一因となる。
【０００９】
２つ目は、上記特許文献１では、ポリゴンミラーとロータヨークを一体化しているために、ロータヨークがポリゴンミラーと同じ材質になってしまう。すると基本的にロータヨークの材質は純アルミとせざるを得ない。すると磁束の漏れが大きくなるため、従来と同等のトルクを発生させるためにはロータマグネットをより強い磁力の出る材質に変更せざるを得ない。例えばフェライト系のゴムマグネットを希土類のマグネットに置き換えると磁力は出るがその分コストがアップしてしまう。
【００１０】
そこで本発明は、ポリゴンミラーの加工・組付が容易でコストも低減され、ポリゴンミラー鏡面の変形を抑えて十分な結像性能を有する走査光学装置及び画像形成装置、及びそれらに用いられる光偏向装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明に係る光偏向装置、走査光学装置及び画像形成装置の代表的な構成は、光ビームを偏向走査する回転多面鏡を回転軸方向に少なくとも２枚有し、該回転多面鏡を回転軸に保持するためのフランジ部材と、前記回転軸を回転させる駆動手段と、を有する光偏向装置において、前記複数の回転多面鏡は、互いに異なる内径の中心穴を有し、前記駆動手段から遠ざかるにつれて前記内径が小さくなる順に配置されており、前記フランジ部材は、前記複数の回転多面鏡と当接する異なる外径を有し、前記駆動手段から遠ざかるにつれて前記外径が小さくなるような階段状の形状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ポリゴンミラーの加工・組付が容易でコストも低減でき、ポリゴンミラー鏡面の変形を抑えて十分な結像性能を維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［第一実施形態］
本発明に係る光偏向装置、走査光学装置及び画像形成装置の第一実施形態について、図を用いて説明する。図１は光偏向装置８１の構成図である。
【００１４】
図１に示すように、光偏向装置８１は、ポリゴンミラー（回転多面鏡）４２、駆動モータ（駆動手段）８２を有する。駆動モータ８２は、ポリゴンミラー４２ａ、４２ｂを回転させる駆動部である。光偏向装置８１はスキャナモータユニットと呼び替えてもよい。
【００１５】
駆動モータ８２は、回転軸８３、支持部材（フランジ部材）８５、ロータ８６、モータ基板８７、固定スリーブ８８、ステータ８９を有する。
【００１６】
固定スリーブ８８は回転軸８３を保持する。支持部材８５は真鍮やアルミ等の金属部材である。支持部材８５は、圧入等の方法で回転軸８３の外周に固定される。
【００１７】
ロータ８６はヨーク８６ａ及びロータマグネット８６ｂを有する。ロータ８６は支持部材８５に一体的に結合される。ステータ８９は、モータ基板８７に固定されたステータコア８９ｂ及びステータコイル８９ａを有する。
【００１８】
弾性部材８４ａ、８４ｂ（弾性押圧手段）と固定リング９０ａ、９０ｂは、支持部材８５にポリゴンミラー４２ａ、４２ｂを押圧・固定する。ポリゴンミラー４２ａ、４２ｂは回転軸８３及びロータ８６等と一体的に回転する。
【００１９】
図中下側の弾性部材８４ｂの中心穴を支持部材８５に嵌合し、支持部材８５に固定リング９０ｂを圧入・固定する。図中上側の弾性部材８４ａの中心穴を回転軸８３に嵌合し、回転軸８３に固定リング９０ａを圧入・固定する。これにより光偏向装置８１が組付けられる。
【００２０】
（ポリゴンミラー４２等の組付け）
図２は光偏向装置８１においてポリゴンミラー４２等を組付ける順序を示す図である。図２に示すように、ポリゴンミラー４２等の全ての部品は、組付方向（図２中矢印Ｄ方向）から駆動モータ８２に組み付けられる。全ての部品は駆動モータ８２を載置した状態で組み付ける。組付け順序は、ポリゴンミラー４２ｂ、弾性部材８４ｂ、固定リング９０ｂ、ポリゴンミラー４２ａ、弾性部材８４ａ、固定リング９０ａの順である。
【００２１】
ポリゴンミラー４２ａの内径とポリゴンミラー４２ｂの内径は異なっており、駆動モータ８２側のポリゴンミラー４２ｂの方が内径が大きい。支持部材８５は、ポリゴンミラー４２の内径の差に対応するように軸方向に異なる外径を有し、階段状に段差を形成している。
【００２２】
支持部材８５の円筒面Ｂ１にポリゴンミラー４２ｂの中心穴の内周面Ｂ２を嵌合させ、支持部材８５の円筒面Ａ１にポリゴンミラー４２ａの中心穴の内周面Ａ１を嵌合させている。支持部材８５の外径とポリゴンミラー４２の内径は、高温・低温環境でも隙間があるように嵌合する。
【００２３】
高さ方向（軸方向）については、ポリゴンミラー４２ｂの基準面Ｂ４は支持部材８５の座面Ｂ３に突き当てられる。ポリゴンミラー４２ａの座面Ａ４は支持部材８５の座面Ａ３に突き当てられる。２枚のポリゴンミラー４２ａ、４２ｂ間の高さ方向の距離は、支持部材８５の座面Ａ３と座面Ｂ３の高さの差で保証されている。支持部材８５を加工する際に、１回のチャックで座面Ａ３と座面Ｂ３を加工する。これにより座面Ａ３と座面Ｂ３の高さの差を非常に高い精度を達成でき、ポリゴンミラー４２ａ、４２ｂの位置も高精度に決まる。弾性部材８４ａ，８４ｂがポリゴンミラー４２ａ，４２ｂに当接する点は、ポリゴンミラー４２ａ，４２ｂが支持部材８５に当接する点とラジアル方向（半径方向）にはほぼ同じ位置となっている。このように、ポリゴンミラー４２ａ、４２ｂは、弾性部材８４ａ、８４ｂから力を受ける位置を支持部材８５によって支持されている。これにより、ポリゴンミラー４２ａ、４２ｂが弾性部材８４ａ、８４ｂによってたわみ等を起こすことを抑制できる。
【００２４】
もし２つのビーム高さが異なる光学系を使う場合でも、支持部材８５において座面Ａ３、Ｂ３の高さを変更するだけで、ポリゴンポリゴンミラー４２ａ、４２ｂを変更すること無しに対応できる。さらにビーム高さの間隔が伸びても座面Ａ３、Ｂ３間の非精度面Ｅの寸法を伸ばすだけでよく、コストをおさえることができる。
【００２５】
支持部材８５とヨーク８６ａとは別体である。支持部材８５はヨーク８６ａに対し係止部Ｃでカシメられる。ロータマグネット８６ｂはヨーク８６ａに対して圧入又は接着される。このような構成により、ポリゴンミラー４２ａ、４２ｂまでは圧入による変形や熱応力による変形が伝わりにくい。
【００２６】
上記構成により、ポリゴンミラー４２ａ、４２ｂを一体形成した場合に比べて部品点数が増えるが、組付は容易である。
【００２７】
（走査光学装置）
図３は光偏向装置８１を具備した走査光学装置を示す図である。図３に示すように、光学箱３１（図４参照）の内部に具備された光源部である半導体レーザ５１ｃ、５１ｍ、５１ｙ、５１ｋから出射されたビームは、ポリゴンミラー４２ａ、４２ｂに入射して２本ずつ互いに異なる方向へ反射偏向走査される。ポリゴンミラー４２ａ、４２ｂによって走査されたビームは、それぞれｆθレンズ４３ｃ、４３ｍ、４３ｙ、４３ｋを透過し、折り返しミラー７０ｍ、７１ｍ、７２ｃ、７０ｙ、７１ｙ、７２ｋによって反射されたのち、光学箱３１から出射し、感光体である感光ドラム３２ｃ、３２ｍ、３２ｙ、３２ｋに結像する。
【００２８】
（カラー画像形成装置）
図４は走査光学装置を具備したカラー画像形成装置を示す図である。図４に示すように、画像情報に基づいて各々光変調されたビームＬｃ、Ｌｍ、Ｌｙ、Ｌｋが光学箱３１から出射し、各々対応する感光ドラム３２ｃ、３２ｍ、３２ｙ、３２ｋの表面上を照射して静電潜像を形成する。感光ドラム３２ｃ〜３２ｋの表面は、一次帯電器３３ｃ、３３ｍ、３３ｙ、３３ｋによって各々一様に帯電している。
【００２９】
感光ドラム３２ｃ〜３２ｋの表面上に形成された静電潜像は、現像手段である現像器３４ｃ、３４ｍ、３４ｙ、３４ｋによって各々シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのトナー像に可視像化される。一方、給送トレイに載置された転写材３６が給送ローラ３５により給送され、転写ベルト３９と感光ドラム３２とのニップ部へ搬送される。可視像化されたシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのトナー像は、各ニップ部において順に転写材３６上に転写されてカラー画像が形成される。
【００３０】
駆動ローラ４０は転写ベルト３９の送りを精度良く行っており、回転ムラの小さな駆動モータ（図示せず）と接続している。転写材３６上に形成されたカラー画像は、定着器３７によって熱定着された後、排出ローラ３８などによって装置外に排出される。
【００３１】
（効果）
上述の如く構成したことにより、ポリゴンミラー４２ａ、４２ｂを各々別体としたことにより、鏡面の加工にかかる工数は上下のポリゴンミラーの厚さ分だけである。例えば上下のポリゴンミラー４２ａ、４２ｂの厚みがいずれも３ｍｍであれば、上下合わせて６ｍｍ×面数分ワークを送れば鏡面加工が完了する。ポリゴンを多数個重ねて鏡面加工する場合にも取り個数はポリゴンミラーの厚さ分だけで決まる。
【００３２】
それぞれのポリゴンミラー４２ａ、４２ｂに照射されるビーム高さが高さ方向に大きく離れている場合がある。この場合でも、ポリゴンミラー４２ａ、４２ｂを各々別体としたことにより、ポリゴンミラー４２ａ、４２ｂ間の距離によらずポリゴンミラー４２ａ、４２ｂの鏡面加工の工数は、ポリゴンミラー４２ａ、４２ｂの厚みを替えない限り一定にできる。したがって、ポリゴンミラーの加工が容易で、コストを抑えることができる。支持部材８５の非精度面Ｅでその高さ方向寸法差を吸収でき、コストをおさえることができる。
【００３３】
ポリゴンミラー４２ａ、４２ｂの内径及び支持部材８５の外径を高さ方向上側が小さくなるように形成した。これにより、一つの支持部材８５に一方向から組付けることができ、高さ方向の位置精度も出しやすい。ポリゴンミラー４２ａ、４２ｂの内径と支持部材８５の外径との間には隙間が設けられている。この隙間は、熱による膨張や機械的応力による変形が支持部材８５に生じても、締まり嵌めにはならない程度に非常に小さい。この隙間を設けたことで、ポリゴンミラー４２ａ、４２ｂは支持部材８５の変形の影響を受けにくくなっている。したがって、ポリゴンミラー４２ａ、４２ｂの組付が容易で、ポリゴンミラー鏡面の変形を抑えて十分な結像性能を維持できる。
【００３４】
また、ヨーク８６ａはポリゴンミラー４２ａ、４２ｂと別体であるため、ヨーク８６ａをポリゴンミラー４２ａ、４２ｂと異なる材質（例えば鋼板）とすることができる。これにより、コストアップすることなく、磁束を効率的に閉じ込めて十分な駆動トルクを発生させることができる。
【００３５】
［第二実施形態］
次に本発明に係る光偏向装置、走査光学装置及び画像形成装置の第二実施形態について図を用いて説明する。図５、図６は本実施形態に係る光偏向装置の断面図である。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３６】
図５に示すように、本実施形態に係る光偏向装置は、弾性部材８４ｂに変えて弾性部材８４ｃ（弾性押圧手段）を設けたものである。弾性部材８４ｃ（ハッチング部）は上下のポリゴンミラー４２ａ、４２ｂの両方に当接する。
【００３７】
ポリゴンミラー等の組立の順序としては、ポリゴンミラー４２ｂ、弾性部材８４ｂ、ポリゴンミラー４２ａ、弾性部材８４ａ、固定リング９０ａの順である。下側の弾性部材８４ｃは、円環状のゴム材質としているが、板バネ・コイルバネ等の弾性を有するものであればよい。
【００３８】
固定リング９０ａを組付ける直前の状態において、下側の弾性部材８４ｃは、ポリゴンミラー４２ａと弾性部材８４ａの分の荷重しか受けていないので、ほぼ自然長となる。弾性部材８４ｂがほぼ自然長であるため、図６に示すように、上側のポリゴンミラー４２ａは所定の位置より若干上の位置にあり、支持部材８５の座面Ａ３と上側ポリゴンミラー４２ａの座面Ａ４との間に隙間Ｇがある。この状態においても上側のポリゴンミラー４２ａと支持部材８５は嵌合部Ｆで嵌合している。これにより、ポリゴンミラー４２ａの上から固定リング９０ａを組付ける際にポリゴンミラー４２ａが嵌合部Ｆに沿って押し込まれ、組付けが容易となる。
【００３９】
また、上下の弾性部材８４ａ、８４ｃで生ずる力は、上側の方が大きくなるように設定する。これにより上側のポリゴンミラー４２ａが浮くことを防止する。また使用時に衝撃等が加わって回転軸８３に垂直な平面方向（ラジアル方向）へポリゴンミラー４２ｂがずれる横ずれが発生すると、回転体のバランスが崩れ騒音、振動を生じるおそれがある。このため、ポリゴンミラー４２と支持部材８５が接する面で作用する静止摩擦力が衝撃、振動等による荷重よりも大きくなるようにして、ポリゴンミラー４２が最大衝撃時にも横ずれしないようにする。なお、静止摩擦力を設定する際に、弾性部材８４の押圧力は、ポリゴンミラー自身が変形し、その変形がポリゴンミラー鏡面まで及ばない程度におさえておく必要がある。
【００４０】
（効果）
上述の如く構成したことにより、上記第一実施形態に比べて下側のポリゴンミラー４２ｂの固定リング９０ｂが不要となり、部品点数を削減でき、コストをおさえることができる。
【００４１】
また、固定リング９０ａが固定される前の状態でも上側のポリゴンミラー４２ａが支持部材８５と嵌合する寸法となっているため組付が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第一実施形態に係る光偏向装置の断面図である。
【図２】第一実施形態に係る光偏向装置の組立前状態を示す断面図である。
【図３】第一実施形態に係る走査光学装置の斜視図である。
【図４】第一実施形態に係る画像形成装置の断面図である。
【図５】第二実施形態に係る光偏向装置の断面図である。
【図６】第二実施形態に係る光偏向装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
Ｌ    …ビーム
４２  …ポリゴンミラー
８１  …光偏向装置
８２  …駆動モータ
８３  …回転軸
８５  …支持部材
【図１】
2008040282.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008040282.tif 000005
【図４】
2008040282.tif 000006
【図５】
2008040282.tif 000007
【図６】
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