(57)【要約】【課題】  光学素子の温度上昇や温度偏差を低減し、また偏向部材の振動を低減し、ビームの位置ずれを高精度で低減した、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に搭載される光走査装置およびこの光走査装置を備えたかかる画像形成装置の提供。【解決手段】光源から出射されたビームを回転により偏向する偏向部材９４と、偏向部材９４により偏向されたビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫを像担持体に結像させるための光学素子と、偏向部材９４の回転により生じた、偏向部材９４から光学素子に向かう気流を遮断する遮風部材２５とを有する光走査装置およびこの光走査装置を備えた画像形成装置。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射されたビームを回転により偏向する偏向部材と、この偏向部材により偏向されたビームを像担持体に結像させるための光学素子と、上記偏向部材の回転により生じた、同偏向部材から上記光学素子に向かう気流を遮断する遮風部材とを有する光走査装置。
【請求項２】
請求項１記載の光走査装置において、上記遮風部材が、上記偏向部材と上記光学素子との間において、同偏向部材により偏向されたビームの光路中に配設された、同ビームを透過する部材であることを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
請求項２記載の光走査装置において、上記光学素子を、上記偏向部材の片側に配設し、同光学素子が、同偏向部材により偏向されたビームのすべてを透過することを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項２記載の光走査装置において、上記光学素子を、上記偏向部材の回転中心を中心に対称に配設したことを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか１つに記載の光走査装置において、上記遮風部材の熱伝導率が、上記光学素子よりも大きいことを特徴とする光走査装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか１つに記載の光走査装置において、上記遮風部材の熱膨張率が、上記光学素子よりも小さいことを特徴とする光走査装置。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか１つに記載の光走査装置において、上記偏向部材によるビームの主走査方向における上記光学素子の中心が、上記偏向部材の回転中心を含む平面であって上記主走査方向に垂直な平面上に位置することを特徴とする光走査装置。
【請求項８】
請求項１ないし７の何れか１つに記載の光走査装置において、上記偏向部材を覆い、上記光学素子と対向する筐体を有し、この筐体と、上記光学素子との、互いに対向する部分の形状が、略同一であることを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
請求項１ないし８の何れか１つに記載の光走査装置において、上記光学素子を直接的または間接的に支持する部材を低熱伝導率の材質としたことを特徴とする光走査装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９の何れか１つに記載の光走査装置において、上記光学素子の、ビームが入出射する部分を除く部分の少なくとも一部を、同光学素子の熱伝導率よりも大きな熱伝導率の部材で覆ったことを特徴とする光走査装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０の何れか１つに記載の光走査装置において、上記偏向部材の回転軸と、この回転軸の軸受けと、この軸受けを支持する軸受け支持部材とを有し、上記軸受けを、上記軸受け支持部材に対し、焼きばめにより固定したことを特徴とする光走査装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１の何れか１つに記載の光走査装置において、上記偏向部材の回転軸の倒れを、上記偏向部材の回転中心を含む平面であって上記偏向部材によるビームの主走査方向に垂直な平面内において最小とし、上記偏向部材の回転方向において上記平面に垂直な平面内において最大としたことを特徴とする光走査装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１２の何れか１つに記載の光走査装置において、上記偏向部材によるビームの主走査方向に対しそれぞれ異なる角度で傾斜した複数の受光部を備えた受光素子を、上記主走査方向にずらして複数備えたビーム検出手段を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の光走査装置において、上記ビーム検出手段を、下方に傾斜して配設したことを特徴とする光走査装置。
【請求項１５】
請求項１３または１４記載の光走査装置において、上記ビーム検出手段による検出結果に基づいて、ビームによる走査を制御する制御手段を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項１６】
請求項１ないし１５の何れか１つに記載の光走査装置において、上記偏向部材により複数のビームを偏向することを特徴とする光走査装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の光走査装置であって、上記ビーム検出手段と上記制御手段とを有する光走査装置において、上記ビーム検出手段を複数のビームそれぞれに対して有し、上記制御手段が、ビームによる走査の制御を、上記ビーム検出手段による検出結果に基づいて、制御の必要なビームに対してのみ行うことを特徴とする光走査装置。
【請求項１８】
請求項１ないし１７の何れか１つに記載の光走査装置と、この光走査装置によって潜像を形成される像担持体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、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に搭載される光走査装置、およびこの光走査装置を備えたかかる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置は、レーザビームを感光体等の像担持体の表面に照射して画像情報に応じた潜像を像担持体上に形成する光走査装置を備えている。このような光走査装置においては、たとえば〔特許文献１〕ないし〔特許文献３〕に記載されているように、光源から出射されたレーザビームを、回転するポリゴンミラーにより偏向し、偏向されたレーザビームの光路中に配設されたレーザビームを像担持体に結像させるための光学素子群を経て、像担持体上を走査するようにしている。
かかる光学素子群は、像担持体をレーザビームにより正確に走査して良好な画像を得るうえで非常に重要である。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−９６５０２号公報
【特許文献２】特開２００１−４９４８号公報
【特許文献３】特開２００１−２２８４１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ポリゴンミラーの駆動を行うことに伴って生じる熱が、通常高速で回転駆動されるポリゴンミラーの回転により生じた風切りの気流に乗って、光学素子群に伝達され、光学素子群の温度を上昇させ、その光学特性を変化させるという問題がある。
特に、かかる光学素子群に含まれる、ポリゴンミラーに最も近接する、たとえばfθレンズである走査レンズの温度上昇が問題となる。
【０００５】
すなわち、ポリゴンミラーを含む光偏向器と走査レンズが同一空間内にある場合には、ポリゴンミラーの高速回転による高温の気流が直接走査レンズに当たり、走査レンズが温度上昇するのであるが、このとき走査レンズを均一に温度上昇させるのではなく、発熱源たる光偏向器からの距離や、ポリゴンミラーの回転方向に応じた気流の方向等の影響により、走査レンズが、主走査方向に温度分布をもつ態様で、温度上昇するため、走査レンズの形状精度および屈折率が変化してしまい、レーザビームのスポット位置が変動し、位置ずれが生じ、カラー画像形成装置にあっては色ずれの発生等によって画質が劣化しまうのである。
【０００６】
この問題は特に熱膨張率の大きく、熱伝導率の低い樹脂製のレンズの場合が顕著となる。このことは、近年、走査特性の向上を意図して、光走査装置の結像光学系に、非球面に代表される特殊な面を有する光学素子を採用することが一般化しており、このような特殊な面を有する光学素子を容易かつ安価に形成すべく、樹脂材料で製作された光学素子をかかる光学素子群に用いた結像光学系が多用されている事情の下においては、重要な問題である。
【０００７】
特に、走査レンズとして代表的なｆθレンズ等の走査結像レンズは一般に、副走査方向におけるレンズ不用部分すなわちレーザビームたる偏向光束が入射する部分以外の部分をカットし、主走査方向に長い短冊形レンズとして形成され、主走査方向のレンズ長さが大きいため、これを上述したように樹脂材料を用いて形成すると、レンズ内の温度分布が不均一になった場合、反りを生じてレンズが副走査方向に弓なりな形状、すなわちレンズをその光軸方向から見た場合に弓状に曲がった形状をなすこととなり、非常に問題である。
【０００８】
このように、樹脂材料により成形した走査レンズは、温度の影響を受けることで光学特性が変化しやすく、このような光学特性の変化は走査線の曲がり具合や等速性も変化させる。このため例えばカラー画像形成装置において、数十枚のカラー画像の形成を連続して行い、画像形成装置の連続運転により機内温度が上昇した場合には、その光走査装置に備えられた結像光学系の光学特性が変化して、各光書込装置すなわち各光走査装置の書き込む走査線の曲がり具合や等速性が次第に変化するため、色ずれの現象により、初期に得られたカラー画像と終期に得られたカラー画像とで色合いのまったく異なるものになることがあるのである。なお、この色ずれの現象は、カラー画像形成装置に特有かつ顕著な現象である。
【０００９】
また、光偏向器のモータハウジング外周と走査レンズとの間隔が主走査方向で異なると輻射および伝熱による差が生じるため、走査レンズに主走査方向の温度分布が発生しやすい。さらに、光偏向器に対して走査レンズが対称位置に配置されている光走査装置の場合、各走査レンズの温度分布は主走査方向で互いに逆になるため、対称配置された走査レンズの形状精度および屈折率変化の差分が拡大する方向となり、上記色ずれが一層増大してしまう。
【００１０】
一方、光偏向器の発熱による温度上昇がポリゴンミラーおよびその他、ロータ磁石が固定されるフランジ、軸等の回転する部品、特に質量割合の多い高負荷ポリゴンミラーの微移動を誘発し、ポリゴンミラー等の回転のバランスを変化させ、振動を発生させてしまうという問題もある。すなわち、かかるポリゴンミラー等の回転する部品相互の熱膨張率が異なっていると、またはかかる部品相互の熱膨張率が一致している場合であっても部品公差や固定方法などの厳密な管理、検査を怠ると、高温高速回転時にかかる回転する部材のバランスの変化に起因する微移動が発生し、ひいては振動を増大させることとなるのである。
【００１１】
このような位置ずれ、色ずれや振動の問題は、カラー画像形成装置における高速プリント化・高画質化を実現するべく、たとえば４つの感光体ドラムを記録紙の搬送方向に配列し、これらの各感光体ドラムに対応した複数の走査光学系で同時に露光して潜像を作り、これらの潜像をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックなどの各々異なる色の現像剤を使用する現像器で可視像化したのち、これらの可視像を同一の記録紙に順次重ね合わせて転写し、カラー画像を得るタンデム型のカラー画像形成装置において、光偏向器を２５，０００ｒｐｍ以上の高速で、かつ高精度に回転させる必要が生じている現在の状況下において、顕著に現れる。
【００１２】
また、近年、像担持体の表面に照射するレーザビームを小径化して高画質化を行うことが要求されており、そのためにはポリゴンミラーに入射するレーザビーム径を大きくする必要があるため、ポリゴンミラーの内接円半径や主走査方向および副走査方向の面幅が比較的大型化し、高負荷化する動向にあるが、高負荷化は、消費電力の増加による発熱量の増加を招き、位置ずれ、色ずれの問題が顕著になるとともに、振動が顕著になる。
【００１３】
さらに、タンデム型のカラー画像形成装置のように、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックといった複数色の書込手段としてそれぞれの色に対応した光走査装置を備えたカラー画像形成装置では、特に、各光走査装置において光偏向器の発熱の影響による温度変化を原因として、各走査レンズの形状および屈折率が変化し、光学特性が変化し、像担持体の被走査面上のレーザビームのスポット位置のずれや走査線の曲がりが発生し、各色の走査線の相対位置がそれぞれ異なり、色ずれが顕著に起こってカラー画像の品質が著しく低下する問題があった。
【００１４】
このような問題は、たとえば〔特許文献２〕、〔特許文献３〕に記載の技術においても同様である。
〔特許文献２〕には、複数の光源と、ポリゴンミラーと、ポリゴンミラーによって反射された各レーザビームをそれぞれ複数の被照射対象物に収束させる複数の光学部材からなる光学系とを備えるマルチビーム光源走査装置において、複数の光学部材のうち少なくとも１つの光学部材は、各レーザビームの全てが通過するように構成され、各レーザビームの全てが通過する光学部材は、単一の素材からなる単一の部材で構成された光源走査装置が記載されている。
【００１５】
このような装置では、各色に対応するレーザビームの全てが通過する前記光学部材が温度変化などに起因する光学的特性の変化を生じたとしても、各レーザビームの全てが前記光学部材の光学的特性の変化の影響を同様に受けるため、例えば各レーザビーム間でレーザビームの走査方向の位置ずれが生じることを防止できる。したがって、このマルチビーム光源装置がカラープリンタやカラー複写機などに適用された場合、各色に対応して設けられている各感光ドラム上を走査するレーザビーム間で主走査方向の位置ずれが発生しないから、各感光ドラムによって記録紙に印画される画像の色ずれの発生を防止することが可能となる。また、各レーザビームの全てが通過する前記光学部材は、単一の素材からなる単一の部材で構成されているため、構成が簡素化されるという効果を奏することができる。
【００１６】
しかしながら、光偏向器と光学部材、特に光偏向器に最も近い走査レンズが光学ハウジング内の同一空間内に設置されると、光偏向器からの高温熱風が直接走査レンズに当たるため、光偏向器の発熱が高速回転時に伴う気流とともに光学部材へ伝熱しやすく、光学部材が温度上昇をする。さらに光学ハウジング当接面からも熱が伝導してくるため実際は前記走査レンズは主走査および副走査方向ともに温度分布が一様ではなく、分布をもってしまう。よって上述のような色ずれの問題を生じる。
【００１７】
〔特許文献３〕には、カラー画像形成装置の起動により、片側に配置された光走査装置以外の駆動部が発熱し、光走査装置の光学ハウジングが前記発熱を受けて副走査方向に膨張しても、駆動部と反対側がポリゴンスキャナ制御回路のドライバの発熱によって同じく副走査方向に膨張するので、主走査方向の一方側の副走査方向の伸びと、他方側の伸びとの間との差を軽減し副走査方向均一に膨張させ、各感光体上の走査線は互いに平行な関係を保ち、画像の色ずれを防止することができることが記載されている。
【００１８】
しかしながら、かかる構成では、制御手段の発熱を利用するため、高速画像形成を実現する２５，０００ｒｐｍ以上の速さで回転するポリゴンスキャナでは、システム全体での温度上昇が高く、プラスチック等の走査レンズの場合、屈折率の変化が大きくビームスポットの位置ずれが発生してしまう。よってやはり上述のような色ずれの問題を生じるおそれがある。
【００１９】
本発明は、光学素子の温度上昇や温度偏差を低減し、また偏向部材の振動を低減し、ビームの位置ずれを高精度で低減した、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に搭載される光走査装置およびこの光走査装置を備えたかかる画像形成装置を提供することを目的とし、かかる画像形成装置がタンデム型のカラー画像形成装置である場合にも、高画質化・静音化を実現した画像形成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】
【００２０】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、光源から出射されたビームを回転により偏向する偏向部材と、この偏向部材により偏向されたビームを像担持体に結像させるための光学素子と、上記偏向部材の回転により生じた、同偏向部材から上記光学素子に向かう気流を遮断する遮風部材とを有する光走査装置にある。
【００２１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、上記遮風部材が、上記偏向部材と上記光学素子との間において、同偏向部材により偏向されたビームの光路中に配設された、同ビームを透過する部材であることを特徴とする光走査装置。
【００２２】
請求項３記載の発明は、請求項３記載の光走査装置において、上記光学素子を、上記偏向部材の片側に配設し、同光学素子が、同偏向部材により偏向されたビームのすべてを透過することを特徴とする。
【００２３】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の光走査装置において、上記光学素子を、上記偏向部材の回転中心を中心に対称に配設したことを特徴とする。
【００２４】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４の何れか１つに記載の光走査装置において、上記遮風部材の熱伝導率が、上記光学素子よりも大きいことを特徴とする。
【００２５】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５の何れか１つに記載の光走査装置において、上記遮風部材の熱膨張率が、上記光学素子よりも小さいことを特徴とする。
【００２６】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし６の何れか１つに記載の光走査装置において、上記偏向部材によるビームの主走査方向における上記光学素子の中心が、上記偏向部材の回転中心を含む平面であって上記主走査方向に垂直な平面上に位置することを特徴とする。
【００２７】
請求項８記載の発明は、請求項１ないし７の何れか１つに記載の光走査装置において、上記偏向部材を覆い、上記光学素子と対向する筐体を有し、この筐体と、上記光学素子との、互いに対向する部分の形状が、略同一であることを特徴とする。
【００２８】
請求項９記載の発明は、請求項１ないし８の何れか１つに記載の光走査装置において、上記光学素子を直接的または間接的に支持する部材を低熱伝導率の材質としたことを特徴とする。
【００２９】
請求項１０記載の発明は、請求項１ないし９の何れか１つに記載の光走査装置において、上記光学素子の、ビームが入出射する部分を除く部分の少なくとも一部を、同光学素子の熱伝導率よりも大きな熱伝導率の部材で覆ったことを特徴とする。
【００３０】
請求項１１記載の発明は、請求項１ないし１０の何れか１つに記載の光走査装置において、上記偏向部材の回転軸と、この回転軸の軸受けと、この軸受けを支持する軸受け支持部材とを有し、上記軸受けを、上記軸受け支持部材に対し、焼きばめにより固定したことを特徴とする。
【００３１】
請求項１２記載の発明は、請求項１ないし１１の何れか１つに記載の光走査装置において、上記偏向部材の回転軸の倒れを、上記偏向部材の回転中心を含む平面であって上記偏向部材によるビームの主走査方向に垂直な平面内において最小とし、上記偏向部材の回転方向において上記平面に垂直な平面内において最大としたことを特徴とする。
【００３２】
請求項１３記載の発明は、請求項１ないし１２の何れか１つに記載の光走査装置において、上記偏向部材によるビームの主走査方向に対しそれぞれ異なる角度で傾斜した複数の受光部を備えた受光素子を、上記主走査方向にずらして複数備えたビーム検出手段を有することを特徴とする。
【００３３】
請求項１４記載の発明は、請求項１３記載の光走査装置において、上記ビーム検出手段を、下方に傾斜して配設したことを特徴とする。
【００３４】
請求項１５記載の発明は、請求項１３または１４記載の光走査装置において、上記ビーム検出手段による検出結果に基づいて、ビームによる走査を制御する制御手段を有することを特徴とする。
【００３５】
請求項１６記載の発明は、請求項１ないし１５の何れか１つに記載の光走査装置において、上記偏向部材により複数のビームを偏向することを特徴とする。
【００３６】
請求項１７記載の発明は、請求項１６記載の光走査装置であって、上記ビーム検出手段と上記制御手段とを有する光走査装置において、上記ビーム検出手段を複数のビームそれぞれに対して有し、上記制御手段が、ビームによる走査の制御を、上記ビーム検出手段による検出結果に基づいて、制御の必要なビームに対してのみ行うことを特徴とする。
【００３７】
請求項１８記載の発明は、請求項１ないし１７の何れか１つに記載の光走査装置と、この光走査装置によって潜像を形成される像担持体とを有する画像形成装置にある。
【発明の効果】
【００３８】
本発明は、光源から出射されたビームを回転により偏向する偏向部材と、この偏向部材により偏向されたビームを像担持体に結像させるための光学素子と、上記偏向部材の回転により生じた、同偏向部材から上記光学素子に向かう気流を遮断する遮風部材とを有する光走査装置にあるので、光学素子の温度上昇や温度偏差を低減でき、これによりビームの位置ずれを高精度で低減し、またカラー画像形成に用いられる場合には色ずれを高精度で防止できるとともに静音化した光走査装置を提供することができる。
【００３９】
遮風部材が、偏向部材と光学素子との間において、同偏向部材により偏向されたビームの光路中に配設された、同ビームを透過する部材であることとすれば、遮風部材を、偏向部材から上記光学素子に向かう気流の最も通過しやすい部分に配設することで、かかる気流を良好に遮断することができ、よって、ビームの劣化を抑制しつつ、光学素子の温度上昇や温度偏差を低減でき、これによりビームの位置ずれを高精度で低減し、またカラー画像形成に用いられる場合には色ずれを高精度で防止できるとともに静音化した光走査装置を提供することができる。
【００４０】
光学素子を、偏向部材の片側に配設し、同光学素子が、同偏向部材により偏向されたビームのすべてを透過することとすれば、光学素子の、各ビームが透過する部分の光学特性を精度よく揃えることができるから、光学素子の温度上昇や温度偏差を低減できることとあわせてビームの位置ずれを高精度で低減し、またカラー画像形成に用いられる場合には色ずれを高精度で防止できるとともに、静音化でき、さらにはビームの光軸方向の大きさを抑制し、小型化することができる光走査装置を提供することができる。
【００４１】
光学素子を、偏向部材の回転中心を中心に対称に配設したこととすれば、光学素子の温度上昇や温度偏差を低減でき、これによりビームの位置ずれを高精度で低減し、またカラー画像形成に用いられる場合には色ずれを高精度で防止できるとともに、静音化でき、さらにはビームの副走査方向において、光学素子の大きさを抑制し、小型化できる光走査装置を提供することができる。
【００４２】
遮風部材の熱伝導率が、光学素子よりも大きいこととすれば、遮風部材により光学素子の温度上昇や温度偏差を低減でき、特に、遮風部材自身が温度分布をもつことを抑制し、曲率等の形状の変化や屈折率変化によるビーム径の変化に起因する光学特性の劣化が生じにくいため、ビームの位置ずれを高精度で低減し、またカラー画像形成に用いられる場合には色ずれを高精度で防止できるとともに静音化した光走査装置を提供することができる。
【００４３】
遮風部材の熱膨張率が、光学素子よりも小さいこととすれば、遮風部材により光学素子の温度上昇や温度偏差を低減でき、特に、昇温に伴う温度膨張により、曲率等の形状の変化や屈折率変化によるビーム径の変化に起因する光学特性の劣化が生じにくいため、ビームの位置ずれを高精度で低減し、またカラー画像形成に用いられる場合には色ずれを高精度で防止できるとともに静音化した光走査装置を提供することができる。
【００４４】
偏向部材によるビームの主走査方向における光学素子の中心が、上記偏向部材の回転中心を含む平面であって上記主走査方向に垂直な平面上に位置することとすれば、光学素子の温度上昇や温度偏差、特に偏向部材からの放熱ムラを低減して温度偏差を低減でき、これによりビームの位置ずれを高精度で低減し、またカラー画像形成に用いられる場合には色ずれを高精度で防止できるとともに静音化した光走査装置を提供することができる。
【００４５】
偏向部材を覆い、光学素子と対向する筐体を有し、この筐体と、上記光学素子との、互いに対向する部分の形状が、略同一であることとすれば、光学素子の温度上昇や温度偏差、特に筐体からの放熱ムラを低減して温度偏差を低減でき、これによりビームの位置ずれを高精度で低減し、またカラー画像形成に用いられる場合には色ずれを高精度で防止できるとともに静音化した光走査装置を提供することができる。
【００４６】
光学素子を直接的または間接的に支持する部材を低熱伝導率の材質としたこととすれば、光学素子の温度上昇や温度偏差、特にかかる支持する部材からの伝熱を低減して温度上昇を低減でき、これによりビームの位置ずれを高精度で低減し、またカラー画像形成に用いられる場合には色ずれを高精度で防止できるとともに静音化した光走査装置を提供することができる。
【００４７】
光学素子の、ビームが入出射する部分を除く部分の少なくとも一部を、同光学素子の熱伝導率よりも大きな熱伝導率の部材で覆ったこととすれば、光学素子の温度上昇や温度偏差、特にかかる部材で熱量の変異を均すことで温度偏差を低減でき、これによりビームの位置ずれを高精度で低減し、またカラー画像形成に用いられる場合には色ずれを高精度で防止できるとともに静音化した光走査装置を提供することができる。
【００４８】
偏向部材の回転軸と、この回転軸の軸受けと、この軸受けを支持する軸受け支持部材とを有し、上記軸受けを、上記軸受け支持部材に対し、焼きばめにより固定したこととすれば、光学素子の温度上昇や温度偏差を低減できるとともに軸受けを高剛性で位置決めでき、これにより偏向部材の振動を防止して、ビームの位置ずれを高精度で低減し、またカラー画像形成に用いられる場合には色ずれを高精度で防止できるとともに静音化した光走査装置を提供することができる。
【００４９】
偏向部材の回転軸の倒れを、上記偏向部材の回転中心を含む平面であって上記偏向部材によるビームの主走査方向に垂直な平面内において最小とし、上記偏向部材の回転方向において上記平面に垂直な平面内において最大としたこととすれば、光学素子の温度上昇や温度偏差を低減できるとともに、偏向部材の、光学特性に影響を与え易い成分方向のブレを抑制することで、ビームの位置ずれを高精度で低減し、またカラー画像形成に用いられる場合には色ずれを高精度で防止できるとともに静音化した光走査装置を提供することができる。
【００５０】
偏向部材によるビームの主走査方向に対しそれぞれ異なる角度で傾斜した複数の受光部を備えた受光素子を、上記主走査方向にずらして複数備えたビーム検出手段を有することとすれば、光学素子の温度上昇や温度偏差を低減できるとともに、ビーム検出手段によってビームの位置ずれを高精度で検知することで、ビームの位置ずれを高精度で低減可能となり、またカラー画像形成に用いられる場合には色ずれを高精度で防止できるとともに静音化した光走査装置を提供することができる。
【００５１】
ビーム検出手段を、下方に傾斜して配設したこととすれば、光学素子の温度上昇や温度偏差を低減できるとともに、汚れの付着を軽減したビーム検出手段によってビームの位置ずれを経時的にも高精度で検知することで、ビームの位置ずれを高精度で低減可能となり、またカラー画像形成に用いられる場合には色ずれを高精度で防止できるとともに静音化した光走査装置を提供することができる。
【００５２】
ビーム検出手段による検出結果に基づいて、ビームによる走査を制御する制御手段を有することとすれば、光学素子の温度上昇や温度偏差を低減できるとともに、ビーム検出手段によってビームの位置ずれを高精度で検知し、これに基づいて制御手段がビームの位置ずれや色ずれを低減する制御を行うことで、画像形成中や、画像形成後一定の待機時間後の走査位置の変化など、経時的なビームの位置ずれを高精度で低減でき、またカラー画像形成に用いられる場合には色ずれを高精度で防止できるとともに静音化した光走査装置を提供することができる。
【００５３】
偏向部材により複数のビームを偏向することとすれば、光学素子の温度上昇や温度偏差を低減できるとともに、各ビーム相互間の偏向の精度が良好な状態で偏向を行うことができ、これによりビームの位置ずれを高精度で低減し、またカラー画像形成に用いられる場合には色ずれを高精度で防止できるとともに静音化した
光走査装置を提供することができる。
【００５４】
ビーム検出手段と記制御手段とを有する光走査装置において、上記ビーム検出手段を複数のビームそれぞれに対して有し、上記制御手段が、ビームによる走査の制御を、上記ビーム検出手段による検出結果に基づいて、制御の必要なビームに対してのみ行うこととすれば、光学素子の温度上昇や温度偏差を低減できるとともに、ビーム検出手段によってビームの位置ずれを高精度で検知し、これに基づいて制御手段がビームの位置ずれや色ずれを低減するための最低限の制御を行うことで、画像形成中や、画像形成後一定の待機時間後の走査位置の変化など、経時的なビームの位置ずれを十分に高精度で低減でき、またカラー画像形成に用いられる場合には色ずれを高精度で防止できるとともに静音化した光走査装置を提供することができる。
【００５５】
本発明は、請求項１ないし１７の何れか１つに記載の光走査装置と、この光走査装置によって潜像を形成される像担持体とを有する画像形成装置にあるので、上述の各効果を奏する光走査装置を有し、像担持体上を、位置ずれを高精度で低減したビームによって走査することで高画質の画像を静音で形成することができる画像形成装置であって、画像形成装置がタンデム型のカラー画像形成装置である場合にも、各像担持体上における走査位置が高精度で一致し、色ずれを高精度で低減でき、その高画質化・静音化を実現できる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】
【００５６】
図１に本発明を適用した、カラー画像を形成可能な画像形成装置の概略を示す。画像形成装置１００は、カラーレーザプリンタであるが、他のタイプのプリンタ、ファクシミリ、複写機、複写機とプリンタとの複合機等、他の画像形成装置であっても良い。画像形成装置１００は、外部から受信した画像情報に対応する画像信号に基づき画像形成処理を行なう。これは画像形成装置１００がファクシミリとして用いられる場合も同様である。画像形成装置１００は、一般にコピー等に用いられる普通紙の他、ＯＨＰシートや、カード、ハガキ等の厚紙や、封筒等の何れをもシート状の記録媒体としてこれに画像形成を行なうことが可能である。
【００５７】
画像形成装置１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成可能な複数の像担持体としての感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫを並設したタンデム構造を採用したタンデム型の画像形成装置である。感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、同一径であり、画像形成装置１００の本体内部のほぼ中央部に配設された無端ベルトである中間転写ベルトとしての転写ベルト１１の外周面側すなわち作像面側に、等間隔で並んでいる。
【００５８】
転写ベルト１１は、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫに対峙しながら矢印Ａ１方向に移動可能となっている。各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫに形成された可視像すなわちトナー像は、矢印Ａ１方向に移動する転写ベルト１１に対しそれぞれ重畳転写され、その後、記録媒体である転写材たる転写紙Ｓに一括転写されるようになっている。
【００５９】
転写ベルト１１に対する重畳転写は、転写ベルト１１がＡ１方向に移動する過程において、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫに形成されたトナー像が、転写ベルト１１の同じ位置に重ねて転写されるよう、転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫのそれぞれに対向する位置に配設された転写チャージャとしての１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２ＢＫによる電圧印加によって、Ａ１方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。
【００６０】
転写ベルト１１は、その全層をゴム剤等の弾性部材を用いて構成した弾性ベルトである。転写ベルト１１は、単層の弾性ベルトであっても良いし、その一部を弾性部材とした弾性ベルトであっても良いし、従来から用いられている、フッ素系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂等を用いても良く、非弾性ベルトであっても良い。
【００６１】
各感光体ドラム感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、Ａ１方向の上流側からこの順で並設されている。各感光体ドラム感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成するための、画像形成部としての作像部たる画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫに備えられている。
【００６２】
画像形成装置１００は、４つの画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫと、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫの下方に対向して配設され、転写ベルト１１を備えたベルトユニットとしての転写ベルトユニット１０と、転写ベルト１１に対向して配設され転写ベルト１１に当接し、転写ベルト１１への当接位置において転写ベルト１１と同方向に回転する転写部材としての紙転写ベルトである２次転写ローラ５と、転写ベルト１１に対向して配設され転写ベルト１１上をクリーニングする中間転写クリーニングブレードである中間転写ベルトクリーニング装置としての図示しないクリーニング装置と、画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫの上方に対向して配設された書き込み手段である光書き込み装置としての光走査装置８とを有している。
【００６３】
画像形成装置１００はまた、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫと転写ベルト１１との間に向けて搬送される転写紙Ｓを積載した給紙カセットとしてのシート給送装置６１と、シート給送装置６１から搬送されてきた記録紙Ｓを、画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、転写ベルト１１と２次転写ローラ５の間の転写部に向けて繰り出す図示しないレジストローラ対と、転写紙Ｓの先端がレジストローラ対に到達したことを検知する図示しないセンサとを有している。
【００６４】
画像形成装置１００はまた、トナー像を転写され矢印Ｃ１方向に搬送されることで進入してきた転写紙Ｓに同トナー像を定着させるためのローラ定着方式の定着ユニットとしての定着装置６と、定着済みの転写紙Ｓを画像形成装置１００の本体外部に排出する排紙ローラ７と、画像形成装置１００の本体上部に配設され排紙ローラ７により画像形成装置１００の本体外部に排出された転写紙Ｓを積載する排紙トレイ１７と、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーを充填された図示しないトナーボトルとを有している。
【００６５】
転写ベルトユニット１０は、転写ベルト１１の他に、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２ＢＫと、転写ベルト１１を巻き掛けられた、複数の巻き掛け部材としての、駆動部材である駆動ローラ７２、転写入口ローラ７３、テンションローラ７４と、テンションローラ７４を転写ベルト１１の張力を増加する方向に付勢する付勢手段としての図示しないばねとを有している。駆動ローラ７２は、図示しない駆動源としてのモータの駆動により回転駆動され、これによって、転写ベルト１１がＡ１方向に回転駆動される。
【００６６】
定着装置６は、熱源を内部に有する定着ローラ６２と、定着ローラ６２に圧接された加圧ローラ６３とを有しており、トナー像を担持した転写紙Ｓを定着ローラ６２と加圧ローラ６３との圧接部である定着部に通すことで、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を転写紙Ｓの表面に定着するようになっている。
【００６７】
光走査装置８は、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫの表面によって構成された被走査面をそれぞれ走査して露光し、静電潜像を形成するための、画像信号に基づくレーザービームとしてのレーザー光であるビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫを発するものである。
【００６８】
画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫについて、そのうちの一つの、感光体ドラム２０Ｙを備えた画像ステーション６０Ｙの構成を代表して構成を説明する。なお、他の画像ステーションの構成に関しても実質的に同一であるので、以下の説明においては、便宜上、画像ステーション６０Ｙの構成に付した符号に対応する符号を、他の画像ステーションの構成に付し、また詳細な説明については適宜省略することとし、符号の末尾にＹ、Ｍ、Ｃ、ＢＫが付されたものはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成を行うための構成であることを示すこととする。
【００６９】
感光体ドラム２０Ｙを備えた画像ステーション６０Ｙは、感光体ドラム２０Ｙの周囲に、図中時計方向であるその回転方向Ｂ１に沿って、１次転写ローラ１２Ｙと、感光体ドラム２０Ｙをクリーニングするためのクリーニング手段としての図示しないクリーニング装置と、感光体ドラム２０Ｙを帯電するための帯電手段である帯電装置としての帯電装置３０Ｙと、感光体ドラム２０Ｙを現像するための現像手段としての現像器である現像装置５０Ｙとを有している。
【００７０】
以上のような構成により、感光体ドラム２０Ｙは、Ｂ１方向への回転に伴い、帯電装置３０Ｙにより表面を一様に帯電され、光走査装置８からのビームＬＹの露光走査によりイエロー色に対応した静電潜像を形成される。この静電潜像の形成は、ビームＬＹが、紙面垂直方向である主走査方向に走査するとともに、感光体ドラム２０ＹのＢ１方向への回転により、感光体ドラム２０Ｙの円周方向である副走査方向へも走査することによって行われる。
【００７１】
このようにして形成された静電潜像には、現像装置５０Ｙにより供給されるイエロー色のトナーが付着し、イエロー色に現像され、現像により得られたイエロー色の可視画像たるトナー像は、１次転写ローラ１２ＹによりＡ１方向に移動する転写ベルト１１に１次転写され、転写後に残留したトナー等の異物はクリーニング装置により除去されて、感光体ドラム２０Ｙは、帯電装置３０Ｙによる次の除電、帯電に供される。
【００７２】
他の感光体ドラム２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫにおいても同様に各色のトナー像が形成等され、形成された各色のトナー像は、１次転写ローラ１２Ｃ、１２Ｍ、１２ＢＫにより、Ａ１方向に移動する転写ベルト１１上の同じ位置に順次１次転写される。
転写ベルト１１上に重ね合わされたトナー像は、転写ベルト１１のＡ１方向の回転に伴い、２次転写ローラ５との対向位置である２次転写部である転写部まで移動し、この転写部において転写紙Ｓに２次転写される。
【００７３】
転写ベルト１１と２次転写ローラ５との間に搬送されてきた転写紙Ｓは、シート給送装置６１から繰り出され、レジストローラ対によって、センサによる検出信号に基づいて、転写ベルト１１上のトナー像の先端部が２次転写ローラ５に対向するタイミングで送り出されたものである。
【００７４】
転写紙Ｓは、すべての色のトナー像を一括転写され、担持すると、Ｃ１方向に搬送されて定着装置６に進入し、定着ローラ６２と加圧ローラ６３との間の定着部を通過する際、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を定着され、この定着処理により、転写紙Ｓ上に合成カラー画像たるカラー画像が形成され、永久画像が得られる。定着装置６を通過した定着済みの転写紙Ｓは、排紙ローラ７を経て、画像形成装置１００の本体上部の排紙トレイ１７上にスタックされる。一方、２次転写を終えた転写ベルト１１は、クリーニング装置によってクリーニングされ、次の１次転写に備える。
【００７５】
図２に光走査装置８を示す。以下の説明において、符号の末尾にＹ、Ｍ、Ｃ、ＢＫが付されたものはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応する構成であることを示すこととする。なお、図面において末尾にＹ、Ｍ、Ｃ、ＢＫが付された構成であっても、特に区別する必要がないときには、Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫを末尾に記載することを適宜省略することがある。
【００７６】
光走査装置８は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応するレーザービームとしてのレーザー光である図示しないビームを発する図示しない４つの光源ユニットと、各光源ユニットから出射されたビームを偏向する光偏向手段としての偏向手段であるポリゴンスキャナたる光偏向器８１と、光偏向器８１によって偏向されたビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫを感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫの被走査面上に導くとともに結像させるための光学素子群としての走査結像光学系８２Ｙ、８２Ｍ、８２Ｃ、８２ＢＫとを有している。
【００７７】
光走査装置８はまた、４つの光源ユニット、光偏向器８１および走査結像光学系８２Ｙ、８２Ｍ、８２Ｃ、８２ＢＫを内部に備えた光学ハウジングとしての樹脂製のハウジング８３と、ハウジング８３の下面に一体化されビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫをそれぞれハウジング８３外に向けて透過するレーザ透過部材である防塵ガラス８４Ｙ、８４Ｍ、８４Ｃ、８４ＢＫと、４つの光源ユニットと光偏向器８１との間にそれぞれ配設された図示しない面倒れ補正用のシリンドリカルレンズと、図１１に示す、ビーム検出手段としてのビーム検出器５５と、ビーム検出器５５による検知結果に基づいて、ビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫによる走査を制御する図示しないＣＰＵ等を備えた図示しない制御手段とを有している。
【００７８】
光源ユニットはそれぞれ、図示を省略するが、光源である半導体レーザと、半導体レーザによって出射されたビームをコリメートするコリメートレンズとを有しており、ハウジング８３の側壁に配設されている。光源は、光源駆動用の信号に変換された画像データに応じてビームを発するものである。半導体レーザは、各光源ユニットのそれぞれに複数備えられており、各光源ユニットから出射される各色に対応するビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫは各々複数本あり、主走査方向および副走査方向には所定の間隔で離間した状態で走査が行われるが、図においては１本のみを示している。
【００７９】
ハウジング８３は、その内部の空間を上下に仕切る略平面状の仕切り板８５と、仕切り板８５の上側に位置する上カバー８６と、仕切り板８５の下側に位置する下カバー８７とを有している。
防塵ガラス８４Ｙ、８４Ｍ、８４Ｃ、８４ＢＫは、下カバー８７に形成された、ビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫが通過する開口を塞ぐように取り付けられており、ハウジング８３の内と外との空間を遮断して、ハウジング８３内に埃等が侵入することを防止している。
【００８０】
走査結像光学系８２は、光学素子としてのｆθレンズである結像レンズたる走査レンズ８８、８９と、走査レンズ８８、８９を透過したビームＬを下方に向けて反射する反射部材としての第１の折り返しミラーであるミラー９０と、ミラー９０によって反射されたビームＬを透過する結像レンズとしてのトロイダルレンズ９１と、トロイダルレンズ９１を透過したビームＬを上方に向けて反射する反射部材としての第２の折り返しミラーであるミラー９２と、ミラー９２によって反射されたビームＬを下方に向けて反射するとともに防塵ガラス８４を経て感光体ドラム２０に導く反射部材としての第３の折り返しミラーであるミラー９３とを有している。
【００８１】
走査レンズ８８、８９はそれぞれ上下２層構成となっており、それぞれ樹脂により一体成形されている。走査レンズ８８は、その上層にビームＬＣ、その下層にビームＬＢＫを透過し、走査レンズ８９は、その上層にビームＬＭ、その下層にビームＬＹを透過する。このように、走査レンズ８８は走査結像光学系８２Ｃ、８２ＢＫに共通の部材であり、走査レンズ８９は走査結像光学系８２Ｍ、８２Ｙに共通の部材である。走査レンズ８８、８９およびトロイダルレンズ９１は、成形が容易で低コストなプラスチック材質からなり、具体的には低吸水性や高透明性、成形性に優れたポリカーボネートやポリカーボネートを主成分とする合成樹脂からなっている。
【００８２】
走査レンズ８８、８９およびミラー９０は、ハウジング８３内の、仕切り板８５より上方の空間内に収納されており、トロイダルレンズ９１、ミラー９２およびミラー９３は、ハウジング８３内の、仕切り板８５より下方の空間内に収納されている。走査レンズ８８、８９は、仕切り板８５の上面に取り付けられている。走査レンズ８８、８９の形状および取り付け態様については後述する。
【００８３】
光偏向器８１はハウジング８３内の略中央部に収納されており、その内部に後に詳述する偏向部材としての回転偏向部材であるポリゴンミラー９４を備えている。ポリゴンミラー９４は、その回転中心を挟んで、ビームＬを、反射により、図２における左右方向である２方向に対称に振り分ける。具体的に、ポリゴンミラー９４は、その回転中心、実質的には後述するシャフト９５を挟んで、ビームＬＣ、ＬＢＫを、図２における右方向に反射し、ビームＬＭ、ＬＹを、図２における左方向に反射する。走査レンズ８８、８９はその光学特性を担保するため、ポリゴンミラー９４の回転中心を中心に、対称配置されている。
【００８４】
このような構成の光走査装置８においては、各光源ユニットから出射されたビームＬは、シリンドリカルレンズを通って光偏向器８１に至り、ポリゴンミラー９４で対称な２方向に偏向走査される。ポリゴンミラー９４で偏向走査されたビームＬは、走査レンズ８８、８９を通過し、ミラー９０により折り返され、トロイダルレンズ９１を通過し、ミラー９２、９３、防塵ガラス８４を介して感光体ドラム２０の被走査面上に照射され、静電潜像を書き込む。
【００８５】
図３に示すように、光偏向器８１は、ポリゴンミラー９４と、ポリゴンミラー９４の回転軸である軸受けシャフトとしてのシャフト９５と、ポリゴンミラー９４を覆い、走査レンズ８８、８９と対向する筐体としてのモータハウジング９６と、シャフト９５の軸受け９７と、モータハウジング９６に固定され軸受け９７を支持した軸受け支持部材としての軸受けホルダ９８と、シャフト９５の下端に当接したスラスト受部材としてのスラスト軸受け９９とを有している。
【００８６】
光偏向器８１はまた、ポリゴンミラー９４の内側に位置するロータ磁石２１と、ロータ磁石２１の外周面とポリゴンミラー９４との間に位置しロータ磁石２１をポリゴンミラー９４に固定するアルミ合金製のリング部材２２と、ロータ磁石２１の内側に位置し軸受けホルダ９８に固定されたモータコアとしての巻線コイルであるステータコア２３と、ポリゴンミラー９４の下面９４ｆに対向する位置でモータハウジング９６に固定された基板２４と、ポリゴンミラー９４の回転により生じた、ポリゴンミラー９４から走査レンズ８８、８９に向かう気流を遮断する遮風部材としての遮風板２５、２５とを有している。
【００８７】
ポリゴンミラー９４は、アルミ合金製であり、多面体によって構成されビームＬを反射する上下二段のポリゴンミラー部９４ａ、９４ｂと、ポリゴンミラー部９４ａとポリゴンミラー部９４ｂとの間に形成された凹部である空間部９４ｃと、上面９４ｄに形成された円周凹部としての凹部である円周溝９４ｅと、下面９４ｆに形成された下部円周溝９４ｇと、空間部９４ｃの上面に形成された円周凹部としての円周溝９４ｈと、下部円周溝９４ｇの中央部に形成された凹部９４ｉと、シャフト９５を固定した内周面である内径部９４jとを有している。
【００８８】
下部円周溝９４ｇ内には、次に述べるように、種々の部材が位置している。リング部材２２と、ステータコア２３とが、下部円周溝９４ｇ内に位置している。シャフト９５は、その上端が上面９４ｄと略面一であり、その中央部が下部円周溝９４ｇおよび凹部９４i内に位置し、その下端が下面９４ｆよりも下方に位置している。軸受け９７および軸受けホルダ９８の上部が下部円周溝９４ｇ内に位置している。
【００８９】
ポリゴンミラー部９４ａ、９４ｂはそれぞれ、シャフト９５を中心に軸対称に形成されている。ポリゴンミラー部９４ａは、ビームＬＭ、ＬＣの反射面であり、ポリゴンミラー部９４ｂは、ビームＬＹ、ＬＢＫの反射面である。ポリゴンミラー部９４ａ、９４ｂはそれぞれ、シャフト９５の軸方向である高さ方向すなわち図３における上下方向の厚さを２ｍｍとされ、ビームＬを反射するのに十分な厚さを持っている。かかる厚さは１ｍｍ超〜３ｍｍ未満の範囲であればよい。理由は、１ｍｍ以下の場合、ポリゴンミラー部９４ａ、９４ｂの厚さが薄くなるため鏡面加工時の剛性が低く、平面度が悪化するからであり、３ｍｍ以上の場合、回転体としてイナーシャが大きく、起動時間が長くなるという問題が生じるからである。
【００９０】
空間部９４ｃは、シャフト９５の軸方向の高さＨ１１を１．５ｍｍとされている。高さＨ１１は、１ｍｍ以上とすることが好ましい。これは、バランス修正時に円周溝９４ｈに接着剤を塗布する必要が有るため、その作業性を考慮したものである。すなわちＨ１１を１ｍｍ未満とすると、円周溝９４ｈに接着剤を塗布する接着剤塗布機の先端と、円周溝９４ｈに塗布されて盛り上がった接着剤とがポリゴンミラー９４に接触し、ポリゴンミラー部９４ａ、９４ｂに傷、汚損の問題が発生するおそれがあるためである。
ポリゴンミラー部９４ａ、９４ｂの、シャフト９５の軸方向におけるそれぞれの中心間の間隔Ｈ２１は走査レンズ８８、８９の副走査方向の高さにより決定される。
【００９１】
なお、円周溝９４ｈを空間部９４ｃの下面側すなわち、本形態において円周溝９４ｈが形成されている面と反対側の面に形成してもよいが、このように形成すると、接着剤の塗布時には円周溝９４ｈを上方に向ける必要があるにもかかわらず、光偏向器８１の組み立て時には、円周溝９４ｈが下方に向くこととなるため、接着剤を塗布する際にはポリゴンミラー９４、シャフト９５、ロータ磁石２１およびリング部材２２の組み立て体である回転体２６を軸受け９７から外して、これらを上下倒立して設置固定する必要がある。
【００９２】
よって、円周溝９４ｈを空間部９４ｃの下面側に形成すると、光偏向器８１の製造のために複雑な工程を経る必要があるばかりか、軸受け９７との脱着工程が入るため、その都度油の飛散等が発生し、軸受け９７の劣化を誘発するという問題がある。したがって、円周溝９４ｈは空間部９４ｃの上面側に設けることが好ましい。
【００９３】
このように、円周溝９４ｈは、バランス修正用の接着剤塗布部に使用するために形成されるが、その他、回転体２６の軽量化によるイナーシャ低減、質量低減による軸受け９７の摩耗劣化の抑制や起動時間の短縮という利点もある。
なお、円周溝９４ｅも、円周溝９４ｈと同様に、回転体２６の軽量化によるイナーシャ低減、質量低減による軸受け９７の摩耗劣化の抑制や起動時間の短縮のため、および、バランス修正用の接着剤塗布部に使用するために形成される。接着剤の塗布は、主にその内周面に行う。
【００９４】
円周溝９４ｈ、９４ｅは、上述のように、回転体２６のバランスの修正部であり、円周溝９４ｈ、９４ｅに対する接着剤の塗布は、回転体２６のアンバランスを修正するために行うものであるが、回転体２６は、後述するように２５，０００ｒｐｍ以上の高速で回転でするため、回転体２６の回転時の振動を小さくするためには回転体２６のバランスを高精度に修正かつ維持しなければならず、したがって、円周溝９４ｈ、９４ｅに対する接着剤の塗布は塗布位置を選択しつつ高精度に行う必要がある。
【００９５】
具体的には、回転体２６の重心Ｇを挟んでシャフト９５の軸方向における、上側に関しては円周溝９４ｅに、下側に関しては円周溝９４ｈに、各々接着剤を塗布することにより、バランス修正を行う。アンバランス量は１０ｍｇ・ｍｍ以下が必要であり、例えば半径１０ｍｍの箇所では、修正量を１ｍｇ以下に保つ。なお、微少な修正を実行する際に接着剤等の付着物では管理がしにくい場合や、接着剤の量が少ないため接着力が弱く４０，０００ｒｐｍ以上の高速回転時に剥離、飛散してしまうおそれがある場合には、回転体２６の部品の一部を、ドリルによる切削やレーザ加工によって削除する方法により、バランスの修正を実施することが好適である。
【００９６】
空間部９４ｃは、ポリゴンミラー部９４ａ、９４ｂの形状である多面体の外接円径よりも小径な形状とすることにより、風損の低減を図るものである。風損は、ポリゴンミラー部９４ａ、９４ｂの外接円部の角部が大きく影響するため、空間部９４ｃは、かかる角部を丸めて形成する。
【００９７】
空間部９４ｃの風損は外周円径で決まるため、ポリゴンミラー部９４ａ、９４ｂの内接円径よりも小径にすることにより、風損をより小さくすることも可能であるが、空間部９４ｃは、多面体部に挟まれているので、角部を大きく削っても、これによる風損の低減効果は相対的に小さくなる。
また、空間部９４ｃの深さ、すなわちポリゴンミラー部９４ａ、９４ｂの外接円径と空間部９４ｃの最大外径との差が、高さＨ１１の１／５倍より大きい場合、掘り込み量が多くなるため、空間部９４ｃを形成するためのバイトの寿命が短くなり、かつ加工時間が長くなる。したがって、空間部９４ｃの深さは、かかる加工性を考慮し、高さＨ１１の１／５倍以下となるように設定されている。
【００９８】
シャフト９５は、マルテンサイト系のステンレス鋼であるＳＵＳ４２０Ｊ２製であり、表面を硬化処理または潤滑処理したその先端部が内径部９４ｊに焼きばめにより固定され、ポリゴンミラー９４と一体化されている。シャフト９５は、他のマルテンサイト系のステンレス鋼で構成しても良い。マルテンサイト系のステンレス鋼は、焼入れが可能で表面硬度を高くでき、耐磨耗性が良好で好適であるために選択した。
【００９９】
ロータ磁石２１は樹脂をバインダーに使用したボンド磁石である。ロータ磁石２１は、その外周面が、下部円周溝９４ｇの内周面に圧入により固定されている。圧入固定するのは、高温かつ高速で回転してもロータ磁石２１が微移動することなく、安定した高速回転を確保できるからである。すなわち、圧入でなく接着などで固定した場合には、高温かつ高速で回転すると、熱膨張率の差に起因して、接着層の微移動により回転体２６のバランスの変化やポリゴンミラー９４の振動が生じるが、圧入で固定すると、回転体２６のバランスの変化やポリゴンミラー９４の振動を抑制し、安定した高速回転を確保できる。また、ロータ磁石２１はその外径部がポリゴンミラー９４に保持されているので、高速回転時の遠心力による破壊が発生し難い構造となっている。
【０１００】
ロータ磁石２１はアルミマンガン系の磁石であっても良い。ロータ磁石２１をアルミマンガン系の磁石とした場合、シャフト９５もアルミ合金製とすれば、ポリゴンミラー９４、リング部材２２がアルミ合金製であることから、回転体２６を全てアルミ合金で構成することとなり、回転体２６の各部品間の熱膨張が略等しくなり、温度上昇に伴う部品間の微移動をより抑制でき、回転体２６の高精度なバランスがさらに良好に維持できる。
【０１０１】
また、ロータ磁石２１をアルミマンガン系の磁石とすることは、機械強度が高く高速回転時の遠心力でも破壊しないという観点からも優れており、ポリゴンミラー９４をアルミ合金製とすることは、高純度アルミがビームＬの反射率が高いという観点からも優れており、シャフト９５をアルミ合金製とすることは、これをステンレス製とした場合よりも軽量化が可能となるという観点からも優れている。
【０１０２】
軸受け９７は銅系の含油燒結部材からなり、熱膨張率を１．６×１０−５／℃とされている。軸受け９７は、軸受けホルダ９８に圧入され、固定されている。軸受け９７は、潤滑油を含浸している。軸受けホルダ９８に対する軸受け９７の固定方法は、接着であっても良いが、軸受けホルダ９８に対する軸受け９７の固定を、圧入、接着の何れによって固定を行うかは、次の条件により適宜選択される。
【０１０３】
すなわち、軸受け９７が、含浸した潤滑油の使用上限温度となる１００℃近傍にまで昇温するような環境で使用される場合には、接着剤の接着力が低下するとともに、軸受け９７の外径と軸受けホルダ９８の内径間の隙間が拡縮して変化し、接着剥がれを起こす可能性があるので、圧入によって固定することが好適であり、軸受け９７が、含浸した潤滑油の使用上限温度となる１００℃を下回る環境で使用される場合には、圧入で固定しても良いし、接着により固定してもよい。
【０１０４】
軸受けホルダ９８は、軸受け９７と同程度の熱膨張率を有する材質によって構成するのが適しており、本形態では、熱膨張率１．８×１０−５／℃の黄銅製とされている。軸受けホルダ９８は、軸受け９７と同程度の熱膨張率を有する材質であればよく、たとえば熱膨張率２．４×１０−５／℃のアルミ合金製とすることができる。しかし、軸受けホルダ９８を、軸受け９７熱膨張率との差が大きな熱膨張率の材質、たとえば熱膨張率４．５×１０−５／℃のポリイミド樹脂で構成することは、高温温度下で軸受けホルダ９８と軸受け９７との間に緩みが生ずるため不適である。
【０１０５】
軸受けホルダ９８は、モータハウジング９６に焼きばめされる大径の基部９８ａと、軸受け９７を固定した、先端に行くに従って径が細くなるテーパ部９８ｂとを有している。
基部９８ａは、軸受けホルダ９８の下面をなし、モータハウジング９６に焼きばめされる際の位置決めを行うための基準面９８ｃを有している。基準面９８ｃは、基部９８ａの焼きばめ時に、モータハウジング２１４に当接し、固定される。
テーパ部９８ｂは、ステータコア２３を、かしめにより固定している。
【０１０６】
軸受けホルダ９８は、テーパ部９８ｂを有していることにより、かりに、回転体２６にアンバランスが生じシャフト９５が軸受け９７内で振れ回りしたとしも、振れ回り加振力の応力が、軸受けホルダ９８とモータハウジング９６との焼きばめ部に集中することを防止し、アンバランス振動を低減する効果がある。
【０１０７】
軸受けホルダ９８は、軸受け９７と一体化された後に、焼きばめによりモータハウジング９６と一体化される。この焼きばめ工程は、モータハウジング９６を、１５０℃以上の高温状態に保持し、モータハウジング９６に備えられた、基部９８ａの嵌め込み部である孔部９６ｃを、基部９８ａの外径よりも拡径し、その拡径部に常温状態の軸受けホルダ９８の基部９８ａを挿入し、その後徐冷することで、基部９８ａを孔部９６ｃに堅固に固定するものである。
【０１０８】
焼きばめ工程においては、軸受け９７の温度を１００℃以下に維持する必要がある。これは、軸受け９７に含浸された潤滑油の温度が、１００℃を超えるになると化学反応により劣化するためである。したがって、焼きばめ工程時には、軸受けホルダ９８の下部に焼きばめ工程中に脱着可能な治具である放熱フィンを設け、軸受け９７の温度が１００℃を超えることを防止している。なお、焼きばめ工程は、軸受けホルダ９８を軸受け９７と一体化する前に行い、焼きばめ工程では軸受けホルダ９８のみを固定し、焼きばめ工程が完了し、軸受けホルダ９８を充分に徐冷した後に、軸受け９７を固定する工程を行っても良い。
【０１０９】
本形態のように、潤滑油が含浸された軸受け９７を保持する軸受けホルダ９８とモータハウジング９６とを、焼きばめ固定することは、軸受固定部を高剛性化し、回転体２６のアンバランス振動を抑制する観点からも優れている。
なお、軸受けホルダ９８を、焼きばめではなく、従来のように、薄板基板に軸受けホルダ９８を嵌合し、加圧変形させてカシメ固定をする方法によって固定することも考えられるが、薄板を使用すると嵌合部のガタツキが発生しやすいなど固定剛性が低くなってしまうため、本形態のように焼きばめによって固定することが好ましい。
【０１１０】
モータハウジング９６は、軸受けホルダ９８の基部９８ａの嵌め込み部である孔部９６ｃを備え回転体２６をその径方向から覆う本体部９６ａと、回転体２６をその上方から覆う上カバー部９６ｂとを有している。
本体部９６ａは、軸受けホルダ９８の他に、基板２４を支持しているとともに、孔部９６ｃの他に、ポリゴンミラー９４へのビームの入射用および走査レンズ８８、８９等へのビームＬの出射用の開口窓であるビーム入出射窓としての開口９６ｄ、９６ｄと、開口９６ｄ、９６ｄの上方に位置し、その側面をなす位置決め部９６ｅ、９６ｅと、光偏向器８１をハウジング８３に固定する際に仕切り板８５の上面に当接する当接面９６ｆとを有している。
上カバー部９６ｂは鉄板の板金製であるが、その他アルミ板等の板金製であっても良い。
【０１１１】
モータハウジング９６は、光偏向器８１を光走査装置８本体に取り付ける際に、当接面９６ｆを仕切り板８５に位置決めするため、後述するようにモータハウジング９６に取り付けられる遮風板２５、２５の高精度配置を達成するべく、遮風板２５、２５の取付基準として、高精度かつ幾何学位置を占めるように形成されている。
モータハウジング９６は、本体部９６ａを仕切り板８５に対して、図６、図７、図８に示すように本体部９６ａに形成された孔１８において図示しない固定ねじで締結することで取り付けられるようになっており、したがって光偏向器８１は、光走査装置８本体に対して、かかる固定ねじで着脱可能となっている。
【０１１２】
シャフト９５の外周面と軸受け９７の内周面とは、ラジアル方向の軸受けすなわちラジアル軸受けである含油動圧軸受を構成している。２５，０００ｒｐｍの高速回転時でも燒結部材である軸受け９７内に含油されている油の循環を効率良く行うために、図示しない動圧発生溝としての動圧溝を軸受け９７の内周面に形成している。動圧溝はシャフト９５の外周面または軸受け９７の内周面の何れかに設ければよいが、本形態のように、加工性の良好な軸受け９７の内周面に形成することが好適である。
【０１１３】
なお、動圧軸受隙間は直径で１０μｍ以下に設定されている。ラジアル軸受けを動圧軸受としたことにより、玉軸受で発生していた２５，０００ｒｐｍ以上の高速回転時における軸受騒音が無く、回転むらが非常に少なく、回転精度が高い。
また本形態は、動圧軸受を構成する流体として油を用いたが、動作時における軸受け９７の温度が、油の劣化を生じさせ得る７５℃以上となる場合や、運転時間が累積で３０００時間以上となるような高耐久が必要な場合は空気動圧軸受が好適である。
【０１１４】
スラスト軸受け９９は、マルテンサイト系ステンレス鋼製であり、軸受けホルダ９８の、軸受け９７を固定した位置よりも奥側の位置に、圧入により固定配設されている。
シャフト９５の下端面には、凸曲面９５ａが形成されている。
スラスト軸受け９９と凸曲面９５ａとは、アキシャル方向の軸受すなわちアキシャル軸受けであるピボット軸受を構成している。
【０１１５】
スラスト軸受け９９の材質は、凸曲面９５ａとの摩擦による磨耗粉の発生を極力抑制する観点から、マルテンサイト系ステンレス鋼の他、セラミック、金属部材表面にダイヤモンドライクカーボンすなわちＤＬＣ処理等の硬化処理をしたものが適している。
スラスト軸受け９９は、軸受け９７とは異なり、潤滑油を含浸するものではないので、実用上の仕様温度の上限はないが、軸受け９７の固定方法と同様に、その使用上限温度に応じて、圧入、接着の何れかの方法で、軸受けホルダ９８に固定される。
【０１１６】
ポリゴンミラー９４は、シャフト１０、ロータ磁石２１およびリング部材２２と一体化され組み立てられた回転体２６の状態で、光偏向器８１に一体化される。回転体２６の光偏向器８１との一体化は、軸受けホルダ９８がハウジング９６に固定され、かつ軸受け９７およびスラスト軸受け９９が軸受けホルダ９８に嵌め込まれた状態で、図３における上方からシャフト１０を、凸曲面９５ａとスラスト軸受け９９とが当接するまで、軸受け９７に嵌合挿入することで行われる。
このように、本形態の構成では、従来と異なりポリゴンミラー９４を板バネ等の固定部材を用いて支持する必要がないので、固定圧力によるポリゴンミラー部９４ａ、９４ｂの歪みがなくなるというメリットがある。
【０１１７】
ロータ磁石２１は径方向に着磁されている。ロータ磁石２１は内径以外の外径および高さ方向は磁路を開放しており、励磁切り換えのためのホール素子を開放磁路内に配置している。磁気開放している理由は、鉄板、ステンレス等の磁性体を配置したときの、ポリゴンミラー９４の材質であるアルミ合金との熱膨張差により、ロータ磁石２１を固定した部分が微移動し、高温時に回転体２６のバランスが変化するという不具合を防止するためである。
【０１１８】
ロータ磁石２１は磁気回路が開放されているので、回転体２６を囲う周辺に図示しない磁気シールド部材を配置したり、回転体２６を囲う周辺を樹脂などの非導電性材料で構成したりすることが好適である。これは、鋼板などの導電材料が周辺にあると、高速回転に伴うロータ磁石２１の漏れ磁束が渦電流を発生させ、エネルギーの損失が多くなるためである。
【０１１９】
ロータ磁石２１とステータコア２３とは、径方向に磁気ギャップをもつ、アウターロータ型のブラシレスモータを構成している。このブラシレスモータは、上述の動圧軸受を用いて、ロータ磁石２１とステータコア２３の外周とで回転トルクを発生し、回転体２６を２５，０００ｒｐｍ以上の高速で回転駆動し、ビームＬの偏向走査を高速で行わせる。かかるブラシレスモータにおける回転駆動は、ロータ磁石２１の磁界により基板２４に実装されているホール素子から出力される信号を位置信号として参照し、図示しない駆動用ＩＣによりステータコア２３の励磁切り替えを行うことでなされる。そして、ポリゴンミラー８４は、ブラシレスモータにより回転駆動され、半導体レーザから出射されたビームを、その回転に伴って反射することで偏向する。
【０１２０】
かかるブラシレスモータの回転駆動によって、熱が発生する。上述したように、この熱が、高速で回転駆動されるポリゴンミラー９４の回転により生じた風切りの気流に乗るなどして、走査結像光学系８２に伝達され、走査結像光学系８２の温度を上昇させると、その光学特性を変化させ、ビームＬの感光体ドラム２０上での位置ずれ等の問題、特に本形態のようにカラー画像を形成可能な画像形成装置１００においては、カラー画像を形成した際に色ずれが発生するという問題がある。特に、走査結像光学系８２に含まれる、ポリゴンミラー９４に最も近接する走査レンズ８８、８９の温度上昇が問題となる。
【０１２１】
そこで、光走査装置８は、光偏向器８１に、遮風板２５、２５を備えている。遮風板２５、２５は、モータハウジング９６に支持されている。
遮風板２５、２５はそれぞれ、開口９６ｄ、９６ｄを塞ぐように、位置決め部９６ｅ、９６ｅを基準として、本体部９６ａに取り付けられている。
【０１２２】
したがって、モータハウジング９６と遮風板２５、２５とは、その内部の空間を、その外部の空間から隔離し、密閉している。すなわち、回転体２６の周囲はポリゴンミラー９４の風損に伴って生じる、走査レンズ８８、８９をはじめとする走査結像光学系８２への伝熱や、風切音が外部に漏れることを防止している。
なお、風切音による騒音を小さくするため、上カバー部９６ｂを構成する板金を複数枚とすることができる。
【０１２３】
遮風板２５、２５は、ビーム入出射窓としての開口９６ｄ、９６ｄを塞ぐように配設され、ポリゴンミラー９４と走査レンズ８８、８９との間において、ポリゴンミラー９４により偏向されたビームＬの光路中に配設されていることから、ビームＬを透過する部材であるガラス板によって構成されている。ビームＬの透過性を考慮し、遮風板２５、２５は、その平面度が実際の偏向動作時に達する雰囲気温度１００℃以上の環境下において透過波面で１００ｍＲ以上となるように設定されている。
【０１２４】
遮風板２５、２５は、特にビームＬの径（１／ｅ２）が５０μｍ以下の場合での、ビームＬの径の劣化を防止するため、その取付角度は主走査方向および副走査方向ともに所望の値を基準として±０．０１°以下の高精度で配置する必要がある。ここで、主走査方向とは、図３における紙面に垂直な方向であり、副走査方向とは、図３における紙面の上下方向である。遮風板２５、２５の高精度配置を達成するため、位置決め部９６ｅ、９６ｅは、高精度かつ互いに幾何学位置を占めるように形成されている。
【０１２５】
表１に、好適な例である本形態の遮風板２５、２５および走査レンズ８８、８９の、熱膨張率を示す熱膨張係数および熱伝導率に関する特性値を示す。なお、走査レンズ８８、８９とともに走査結像光学系８２に含まれるトロイダルレンズ９１も、熱膨張係数および熱伝導率に関し走査レンズ８８、８９と同じ特性値を有している。
【０１２６】
【表１】
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【０１２７】
本形態の遮風板２５、２５および走査レンズ８８、８９の、熱膨張率および熱伝導率は、表１に示すようにした。すなわち、遮風板２５、２５は、その熱膨張率が走査レンズ８８、８９の熱膨張率より低く、その熱伝導率が走査レンズ８８、８９の熱伝導率より高いという特性を有する。この特性は、熱膨張率、熱伝導率のそれぞれに関して、次のような利点を有する。
【０１２８】
すなわち、遮風板２５、２５を、かかる熱膨張率を有するガラス板とすることは、ポリゴンミラー９４からの高温気流が吹き付けた場合においても、昇温に伴う温度膨張により、曲率等の形状の変化や屈折率変化によるビーム径の変化に起因する光学特性の劣化が生じにくいという観点から好ましい。
【０１２９】
また、遮風板２５、２５を、かかる熱伝導率を有するガラス板とすることは、ポリゴンミラー９４からの高温気流が吹き付けた場合においても、遮風板２５、２５自身が主走査方向に温度分布をもつことを抑制し、曲率等の形状の変化や屈折率変化によるビーム径の変化に起因する光学特性の劣化が生じにくいという観点から好ましい。
【０１３０】
これらの利点により、走査レンズ８８、８９は、遮風板２５、２５によりポリゴンミラー９４が発する高温気流の影響を受けないため、走査レンズ８８、８９を、容易に非球面形状を形成可能であるが熱の影響を受けやすいという特徴を有する樹脂によって構成しても、走査レンズ８８、８９は、光学特性上安全に使用することができる。
【０１３１】
なお、走査レンズ８８、８９の材質を、樹脂でなく、ガラスなどとすると、非球面形状の製作が困難であり、所望の光学特性を満足できず、また、非球面形状の製作を容易にするために光学特性を犠牲にしたとしても、製作するコストが高くなるというデメリットがある。
【０１３２】
上述のように、遮風板２５、２５を設けたことにより、走査レンズ８８、８９は、ポリゴンミラー９４が発する高温気流の影響を受けないため、かかる気流に起因して主走査方向における温度分布が生じ、これによるビームＬの位置ずれ、色ずれが生じることはない。
しかし、走査レンズ８８、８９に、温度分布など、光学特性の劣化を生じさせる原因としては、雰囲気温度も挙げられる。
そこで、本形態は、雰囲気温度の影響による走査レンズ８８、８９の光学特性の劣化を防止する構造も有している。
【０１３３】
図４または図５に示すように、走査レンズ８８、８９は、ビームＬが入出射する部分を除く部分、本形態では、ビームＬが入出射する面８８ａ、８８ｂ、８９ａ、８９ｂを除く、ビームＬが入出射しない面８８ｃ、８８ｄ、８８ｅ、８８ｆ、８９ｃ、８９ｄ、８９ｅ、８９ｆを、走査レンズ８８、８９の熱伝導率よりも大きな熱伝導率の部材である挟持部材３１、３２、３３、３４で挟持包囲し、覆っている。
【０１３４】
挟持部材３１、３２、３３、３４の材質としては高熱伝導性をもつ金属、特にアルミ合金が加工性、コストを考慮すると最も好適である。他に金属粉を混入した樹脂や鉄系、銅系の材質が好適である。走査レンズ８８、８９を挟持包囲することにより、熱伝導性の低い樹脂製の走査レンズ８８、８９の熱を、挟持部材３１、３２、３３、３４に伝えることで、走査レンズ８８、８９の温度分布をなくすことが可能となる。
【０１３５】
挟持部材３１、３２、３３、３４のうち、走査レンズ８８、８９の、主走査方向に長い上下の面８８ｅ、８８ｆ、８９ｅ、８９ｆにそれぞれ配置している挟持部材３１、３４は、主走査方向に沿って配設されているから主走査方向の温度分布をなくす効果が有り、挟持部材３１、３２、３３、３４のうち、走査レンズ８８、８９の、副走査方向に平行な側面８８ｃ、８８ｄ、８９ｃ、８９ｄにそれぞれ配置している挟持部材３２、３３は、副走査方向に沿って配設されているから副走査方向の温度分布を無くす効果が有る。
【０１３６】
図４は、走査レンズ８８、８９の、主走査方向に長い上下の面８８ｅ、８８ｆ、８９ｅ、８９ｆにそれぞれ配置している挟持部材３１、３４が、当接している面の主走査方向の長さよりも短く、走査レンズ８８、８９の、副走査方向に平行な側面８８ｃ、８８ｄ、８９ｃ、８９ｄにそれぞれ配置している挟持部材３２、３３との間に間隙を有している例を示しており、図５は、走査レンズ８８、８９の、副走査方向に平行な側面８８ｃ、８８ｄ、８９ｃ、８９ｄにそれぞれ配置している挟持部材３２、３３が、当接している面の副走査方向の長さよりも短く、走査レンズ８８、８９の、主走査方向に長い上下の面８８ｅ、８８ｆ、８９ｅ、８９ｆにそれぞれ配置している挟持部材３１、３４との間に間隙を有している例を示している。
【０１３７】
かかる間隙は、挟持部材３１、３２、３３、３４の、使用温度範囲での膨張収縮も考慮に入れたうえで、挟持部材３１、３２、３３、３４が互いに干渉しない大きさとなっている。したがって、挟持部材３１、３２、３３、３４同士が、接触など、干渉することにより、熱応力等の応力が作用し、走査レンズ８８、８９へ局部的な変形を誘発することがない。
【０１３８】
主走査方向に長い挟持部材３１、３４は、主走査方向における配設領域が、主走査方向における走査レンズ８８、８９の有効走査領域を含むようになっており、副走査方向に平行な挟持部材３２、３３は、副走査方向における配設領域が、副走査方向における走査レンズ８８、８９の有効走査領域を含むようになっている。したがって、挟持部材の配設領域が有効走査領域よりも小さいときに挟持部材のエッジ部分で生じる温度分布の残存が、生じることがない。
【０１３９】
挟持部材３１、３２、３３、３４と走査レンズ８８、８９との固定は接着剤または両面テープで行うことが好適である。板バネ等を用いて固定を行うと、固定接触部分に固定時の応力が作用し、走査レンズ８８、８９を変形させてしまうからである。特に、走査レンズ８８、８９は樹脂製であるので、ヤング率がガラス材に比較して小さいため変形し易いため、板ばね等を用いる固定よりも、接着剤または両面テープを用いる固定の方が適している。
【０１４０】
図４、図５において、接着剤または両面テープによる、挟持部材３１、３２、３３、３４と走査レンズ８８、８９との、主走査方向における固着部分すなわち固定位置のみを、符号２７で示しているが、固定位置は、各走査方向における走査レンズ８８、８９の中央部分とすることが好ましい。これは、走査レンズ８８、８９の全面または両端部分を固定位置とすると、挟持部材３１、３２、３３、３４と走査レンズ８８、８９とでは、熱膨張率に差があるため、走査レンズ８８、８９に反りが発生する恐れが有るからである。本形態のように、固定位置を各走査方向の中央部とすると、走査レンズ８８、８９の膨張を両端に向かって許容するため、走査レンズ８８、８９に反りが発生することが防止される。
【０１４１】
なお、走査レンズ８８、８９は、主走査方向に長く、副走査方向に薄いことから、その変形は、主に副走査方向に撓む態様で生じ、また、光学特性については、主走査方向における直線度が要求されるため、挟持部材３１、３２、３３、３４と走査レンズ８８、８９との、副走査方向における固定位置は、上述のようにその中央部であることが好ましいが、副走査方向における固定位置は、全面としても良い。
【０１４２】
挟持部材３１、３２、３３、３４と走査レンズ８８、８９とを互いに固定したときに、熱膨張率の差に起因する走査レンズ８８、８９の反りを防止する観点から、挟持部材３１、３２、３３、３４と走査レンズ８８、８９との固定に用いる接着剤または両面テープは、挟持部材３１、３２、３３、３４の熱膨張率と走査レンズ８８、８９の熱膨張率との間の値の熱膨張率を有するものとすることが好ましい。
【０１４３】
挟持部材３１、３２、３３、３４と走査レンズ８８、８９との固定に両面テープを用いるときは、使用する両面テープには基材のないものを選択することが好ましい。これは、基材がある両面テープは、基材の部分が高温状態となるとすべりが発生しやすく、特に固定方向と垂直となる、挟持部材３１、３２、３３、３４と走査レンズ８８、８９とをせん断する方向における固着力が低下し、低温状態から高温状態の使用が繰り返すと剥がれが生じる恐れがあるからである。
【０１４４】
挟持部材は、上下の面８８ｅ、８８ｆ、８９ｅ、８９ｆまたは側面８８ｃ、８８ｄ、８９ｃ、８９ｄのみに配置してもよいが、走査レンズ８８、８９は、主走査方向に長く、副走査方向に薄いことから、走査レンズ８８、８９の温度分布は、主走査方向において生じやすいため、主走査方向に沿うように配設することが好ましい。このように、挟持部材は、主走査方向または副走査方向の温度分布の影響の大きいほうのみに配置しても良い。また、挟持部材は、上下の面８８ｅ、８８ｆ、８９ｅ、８９ｆや側面８８ｃ、８８ｄ、８９ｃ、８９ｄ毎に対で配置することが好ましいが、温度上昇が高い側にのみ配置することも好適である。
【０１４５】
上述のように、走査レンズ８８、８９を挟持部材３１、３２、３３、３４で覆ったことにより、走査レンズ８８、８９は、雰囲気温度の影響を受けないため、これによるビームＬの位置ずれ、色ずれが生じることはない。
しかし、走査レンズ８８、８９の光学特性を劣化させる原因としては、ハウジング８３からの熱伝達も挙げられる。
そこで、本形態は、ハウジング８３からの熱伝達の影響による走査レンズ８８、８９の光学特性の劣化を防止する構造も有している。
【０１４６】
すなわち、走査レンズ８８、８９は、挟持部材３１、３２、３３、３４に覆われた状態で、仕切り板８５の上面に、挟持部材３４が接着されることで固定されているが、仕切り板８５と挟持部材３４との接着は、主走査方向における挟持部材３４の中央部のみで行っている。仕切り板８５の上面は、挟持部材３４との固定位置以外の部分が一段凹んでおり、挟持部材３４との間に間隙を有し、逃げている。
【０１４７】
このように、主走査方向の中央部のみで固定すると、上述した走査レンズ８８、８９と挟持部材３１、３２、３３、３４との固定と同様に、走査レンズ８８、８９、挟持部材３４が熱膨張により拡大変形する際、走査レンズ８８、８９、挟持部材３４の膨張を両端に向かって許容し、走査レンズ８８、８９、挟持部材３４が自由膨張により中央部を基準に両端に向かって広がるため、走査レンズ８８、８９に反り等の異変形が発生することが防止され、走査レンズ８８、８９の主走査方向の倍率誤差が局部的に大きく悪化することが防止できる。
【０１４８】
すでに述べたように、走査レンズ８８、８９はポリゴンミラー９４の回転中心を中心に、対称配置されており、このことも、走査レンズ８８、８９の光学特性を維持することに寄与しているが、さらに光学特性を考慮して、走査レンズ８８を覆う挟持部材３４と仕切り板８５との固定位置と、走査レンズ８９を覆う挟持部材３４と仕切り板８５との固定位置とも、ポリゴンミラー９４の回転中心を中心に、対称配置されている。
【０１４９】
なお、走査レンズ８８、８９を、挟持部材３４を介さず、仕切り板８５の上面に直接固定することもできる。この場合にも、上述と同様の態様で固定を行うことで、同様の効果を達成できる。
仕切り板８５と挟持部材３４との固定を接着により行うことは、部品点数削減、固定工程簡素化により製造コストが安価であるため、最も好適である。
【０１５０】
走査レンズ８８、８９は、挟持部材３４を介して間接的に、または直接、ハウジング８３に支持されているが、ハウジング８３の材質である樹脂は、低熱伝導率の部材であるため、走査レンズ８８、８９を加熱することが抑制されており、走査レンズ８８、８９の光学特性の劣化を防止している。また、かりに、ハウジング８３が走査レンズ８８、８９への加熱作用を与えるとしても、走査レンズ８８、８９を、挟持部材３４を介して間接的に支持している場合には、上述のように挟持部材３４が高熱伝導性をもつため、走査レンズ８８、８９の温度分布は極めて微小とされ、光学特性の劣化は極めて小さくされる。
【０１５１】
ハウジング８３の材質を、樹脂でなく、アルミ等の金属製とすると、熱伝導性が高いため短時間で走査レンズ８８、８９との間接的なまたは直接的な当接面が高温となり、当接面の場所により局部的な温度分布を与えてしまい、走査レンズ８８、８９の光学特性に与える影響が大きい他、重量が大幅に増加してしまう、製作するコストが高くなるなどのというデメリットがある。したがって、ここに言う、低熱伝導率の材質は、特にアルミニウム合金よりも低い熱伝導率の材質を言う。
【０１５２】
上述のような態様で走査レンズ８８、８９をハウジング８３に固定したことにより、走査レンズ８８、８９は、ハウジング８３からの熱伝達の影響を受けないため、これによるビームＬの位置ずれ、色ずれが生じることはない。
しかし、走査レンズ８８、８９に主走査方向の温度分布を生じさせ光学特性を劣化させる原因としては、走査レンズ８８、８９へのモータハウジング９６の熱放射も挙げられる。これを、図２１を用いて説明すると、次のとおりである。
【０１５３】
図２１に、従来のポリゴンミラー１９とモータハウジング２９と走査レンズ３９との、位置関係、形状を示す。主走査方向における走査レンズ３９の中心、言い換えると中央像高をなす画像領域中央が、ポリゴンミラー１９の回転中心を含み主走査方向に垂直な平面１６とは別の平面１５上に位置するよう配設されているとともに、モータハウジング２９と走査レンズ３９との互いに対向する部分１３、１４の形状が、異なる形状となっている。
【０１５４】
すなわち、ポリゴンミラー１９の回転中心と主走査方向における走査レンズ３９の中心とが一致していない。また、モータハウジング２９の走査レンズ３９と対向する側の外形の部分１３の形状と、走査レンズ３９の、モータハウジング２９に対向する側の外形の、少なくともビームが入射する有効範囲内の部分１４の形状とが一致しておらず、モータハウジング２９と走査レンズ３９との距離が、主走査方向で異なっている。
【０１５５】
なお、モータハウジング２９と走査レンズ３９との距離が主走査方向で異なっているのは、モータハウジング２９を固定する孔４１が走査レンズ３９とポリゴンミラー１９との間に配設されていることが要因の一つとなっている。図２１において、二点鎖線４２、４３はそれぞれ、部分１３、１４の輪郭の形状がよくわかるように補助的に示したものである。
【０１５６】
従来のポリゴンミラー１９とモータハウジング２９と走査レンズ３９との、位置関係、形状はこのようであったため、ポリゴンミラー１９の回転等によって生ずる熱がモータハウジング２９から光学ハウジングを経由して走査レンズ３９に伝熱するときに主走査方向に伝熱分布すなわち熱の偏りが生じ、その結果走査レンズ３９が主走査方向に温度分布を持ってしまっていたのである。
【０１５７】
そこで、本形態は、モータハウジング９６の熱放射等の影響による走査レンズ８８、８９の温度分布を軽減する構造も有している。
すなわち、ポリゴンミラー９４、モータハウジング９６と走査レンズ８８、８９との、位置関係、形状を図６に示すように、主走査方向における走査レンズ８８、８９の中心、言い換えると中央像高をなす画像領域中央が、ポリゴンミラー９４の回転中心を含み主走査方向に垂直な平面２８上に位置するよう配設されているとともに、モータハウジング９６と走査レンズ８８、８９との互いに対向する部分３５、３６の形状を、略同一形状となるようにしている。
【０１５８】
言い換えると、ポリゴンミラー９４の回転中心と主走査方向における走査レンズ８８、８９の中心とが一致している。また、モータハウジング９６の走査レンズ８８、８９と対向する側の外形の部分３５の形状と、走査レンズ８８、８９の、モータハウジング９６に対向する側の外形の、少なくともビームＬが入射する有効範囲内の部分３６の形状とが平行であって一致しており、モータハウジング９６と走査レンズ８８、８９との距離が、主走査方向で等しくなっている。これは、モータハウジング９６を光走査装置８本体に固定ねじで着脱するための孔１８を、走査レンズ８８、８９とポリゴンミラー９４との間でなく、主走査方向における有効範囲外に配置し、外形の形状を一致しやすくしたことが寄与している。
【０１５９】
ポリゴンミラー９４、モータハウジング９６、走査レンズ８８、８９はすべてポリゴンミラー９４の回転中心を中心として対象の形状、配設態様とされているので、図６においては、一方の走査レンズを図示し、これを走査レンズ８８、８９としている。図６において、二点鎖線３７、３８はそれぞれ、部分３５、３６の輪郭の形状がよくわかるように補助的に示したものであり、符号４４で示す一点鎖線は、ポリゴンミラー９４の回転方向において平面２８に垂直な平面を示したものである。
【０１６０】
ポリゴンミラー９４とモータハウジング９６と走査レンズ８８、８９との、位置関係、形状を上述のようにしたため、ポリゴンミラー９４の回転等によって生ずる熱がモータハウジング９６の熱放射により走査レンズ８８、８９に伝熱するときに主走査方向に伝熱分布すなわち熱の偏りが生じることがなく、その結果走査レンズ８８、８９が主走査方向に温度分布を持たず、モータハウジング９６の熱放射に起因するビームＬの位置ずれ、色ずれが生じることはない。
【０１６１】
図６においては、部分３５、３６が何れも直線形状を有しているため、走査レンズ８８、８９の熱分布の偏倚を防止するのに理想的であるが、部分３５、３６の形状は、上述の条件を満たせば、図７に示すように、部分３５が凹形状で部分３６が凸形状となるようにしても良いし、図８に示すように、部分３５が凸形状で部分３６が凹形状となるようにしても良い。図７、図８において、図６と同様のものには同一の符号を付しているため説明を省略する。
【０１６２】
なお、図６ないし図８に示した態様では、主走査方向における走査レンズ８８、８９の中心を、ポリゴンミラー９４の回転中心を含み主走査方向に垂直な平面２８上に位置させたため、ポリゴンミラー９４に入射するビームは、平面２８上に位置することを要し、したがって、光源は、平面２８上における紙面手前方向または紙面奥方向に位置することとなる。
【０１６３】
本形態は、さらに、ビームＬの位置ずれを防止するために、ポリゴンミラー９４の回転軸であるシャフト９５の倒れ、言い換えると傾き、傾斜を、ビームＬの位置ずれを最も小さくするように構成している。
このように構成した理由を、本形態の構成を借りて説明すると次のとおりである。
【０１６４】
ポリゴンミラー部９４ａ、９４ｂのミラー面は、走査レンズ８８、８９に入出射すべき理想のビームの光軸に対して垂直であることが望ましい。
しかし、シャフト９５とミラー面との平行度、および、軸受ホルダ９８によるシャフト９５の支持方向と当接面９６ｆとの直角度に関する誤差は、ポリゴンミラー部９４ａ、９４ｂ、シャフト９５、軸受ホルダ９８、当接面９６ｆ等の加工精度や組立精度を考慮するとゼロとすることができない。
よって従来の構成では、かかるミラー面はかかる光軸に対して１０〜１５′の角度で偏角θＸを有していた。
【０１６５】
しかし、偏角θＸが生じる方向へのシャフト９５の傾きはポリゴンミラー９４への斜入射の影響により、ビームＬの曲がり等が生じ、ビーム径の劣化への影響が大きい。したがって、ビームの走査位置を高精度化し色ずれを低減するためには、偏角θＸを１０′以下、より望ましくは５′以下にまで高精度化とする必要があるため、従来のように大きさが１０〜１５′の偏角のレベルでは問題である。
【０１６６】
偏角θＸの高精度化の方法として、ポリゴンミラー部９４ａ、９４ｂ、シャフト９５、軸受ホルダ９８、当接面９６ｆ等の構成要素部品を高精度化することも考えられる。しかし、かかる構成要素部品を高精度化すると、生産時の歩留まり低下が避けられずコストアップとなる。
【０１６７】
そこで、本形態の構成は、偏角の発生する方向を、位置ずれ、色ずれへの影響が大きい偏角θＸの方向から、位置ずれ、色ずれへの影響が小さい偏角θＹの方向へ集約することにより、色ずれへの影響を軽減している。
【０１６８】
具体的には、モータハウジング９６を光走査装置８本体のハウジング８３に固定ねじで取り付ける際に、各々部品の倒れ角度の位相をモニタし、固定組立時に倒れ角度位相がθＹ方向となるように、可能であれば何れの方向における偏角もなくするように組立を行い、ポリゴンミラー９４のシャフト９５の傾きを、平面２８内において最小とし、平面４４内において最大となるようにしている。
【０１６９】
すなわち、図９に示す、平面２８による断面内における軸倒れすなわち偏角θＸが最小になり、図１０に示す、平面２８による断面内における軸倒れすなわち偏角θＹが最大になるようにしている。ここにいう、偏角θＹが最大になるようにする、とは、偏角θＸを最小にするための手段としてそのようにすることを意味するのであって、偏角θＹを積極的に大きくすることを意味するのではない。
【０１７０】
ビーム検出器５５は、主走査方向および副走査方向におけるビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫの走査位置を検出するものであって、ビーム検出器５５は、ビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫのそれぞれの光路中の、ビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫの走査領域内における画像領域外の、ミラー９３Ｙ、９３Ｍ、９３Ｃ、９３ＢＫの両端２箇所に配置されている。
【０１７１】
なお、画像領域内の光路中にハーフミラーを配置し、ビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫを、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫへ集光するビームと、ビーム検出器４５、４６へ集光するビームとに分離することにより、画像領域内のビームを多点で検出することも可能である。多点で検出すれば、多像高におけるビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫの走査位置が検出可能となり、走査線としてのビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫの検出精度が向上する。
【０１７２】
図１１に示すように、ビーム検出器５５は、フォトダイオードで構成された受光素子部５６と、受光素子部５６を覆うように封止されたパッケージ５４と、後述する図１２に示す増幅器５１、５２および比較器５３と、増幅器５１、５２および比較器５３をＩＣ化して実装する基板５７とを有している。パッケージ５４は樹脂からなるレーザ透過部材で形成されている。パッケージ５４は、透過率や内部歪等が問題となる場合、樹脂でなく、薄板ガラスとこの薄板ガラスの周辺をセラミック製や金属製の部材とで封止したパッケージとすることが好適である。
【０１７３】
ここで、かりにビームＬが入射するパッケージ５４の表面に画像形成装置１００で使用するトナーやシリコンオイル等が付着すると、遮光または散乱、乱反射、屈折が生じ、ビームＬの検出が正常にできなくなくなる恐れがある。ビームＬの検出精度が劣化すると、補正対象となるビームＬの補正位置精度が悪化し、誤った情報で補正することになり、画像が悪化する恐れがある。
【０１７４】
そこで本形態では、ビーム検出器５５を副走査方向に対して下方に角度αだけ傾斜させた態様で配設し、トナーやシリコンオイル、ゴミの付着を防止している。なお、図１１においては、紙面に垂直な方向が主走査方向であり、紙面の上下方向が副走査方向である。受光素子部５６の副走査方向での長さ５６ａが１ｍｍ以下の場合、ビームＬの光軸高さのばらつきや、組立時、および温度変動によるビーム検出器５５の固定位置決め精度のばらつきが生じた場合、受光素子部５６でビームＬの検出が不能となるため、傾斜角αは、長さ５６ａが１ｍｍ以上となるように設定する。たとえば、受光素子部５６の副走査方向の受光有効範囲が、１．５ｍｍのときは、傾斜角αは４８°以下とし、２ｍｍのときは、傾斜角αは６０°以下に設定する。
【０１７５】
図１２に示すように、受光素子部５６は、軌跡４８、４９に沿って、主走査方向に互いにずれた位置において隣接した態様で配置された、フォトダイオードによって構成された受光素子４５、４６を有している。受光素子４５は、矢印４８、４９で示す、主走査方向および副走査方向に所定の間隔で離間したビームＬの主走査方向における走査の軌跡に対して直角方向を向く直線状の受光面である受光部４５ａと、受光部４５ａに対してθ（０°＜θ＜９０°）の角度をなす直線状の受光面である受光部４５ｂとを有しており、よって、軌跡４８、４９に対してそれぞれ異なる角度で傾斜した複数の受光部４５ａ、４５ｂを有している。受光素子４６は、矢印４８、４９で示す、主走査方向および副走査方向には所定の間隔で離間しビームＬの主走査方向における走査の軌跡に対して直角方向を向く直線状の受光面である受光部４６ａと、受光部４６ａに対してθの角度をなす直線状の受光面である受光部４６ｂとを有しており、よって、軌跡４８、４９に対してそれぞれ異なる角度で傾斜した複数の受光部４６ａ、４６ｂを有している。
【０１７６】
このように、２つの互いに隣接する受光部４５ａ、４６ａは互いに平行であり、２つの互いに隣接する受光部４５ｂ、４６ｂは互いに平行である。後述するように制御手段で種々の制御を行うために、本形態のように、各々のビーム検出器に備えられた互いに平行な複数の受光部のうち、少なくとも一方は、主走査方向と非平行な角度θをもって配置することを要する。すべての受光部を主走査方向と非平行な角度としても良い。
【０１７７】
増幅器５１は、受光素子４５の出力信号を電流電圧変換するとともに電圧増幅するアンプである。増幅器５２は、受光素子４６の出力信号を電流電圧変換するとともに電圧増幅するアンプである。規格器５３は、増幅器５１、５２からの出力信号の電圧を比較し、増幅器５２からの出力信号レベルが増幅器５１からの出力信号レベルより低くなったときに信号を出力するものである。
受光素子部５６と、増幅器５１と、増幅器５２と、比較器５３とは、ビーム検知回路４７を構成している。
【０１７８】
図１３はビームＬが受光素子４５、４６を通過したときの、受光素子４５、４６の出力信号およびビーム検知回路４７の出力信号のタイミングチャートをあらわしている。ビームＬは実際には２つのビームを含むため、１つのビームＬの通過によりビーム検知回路４７から２つのパルスが出力される。その２つのパルスの時間間隔であるＴ１、Ｔ２は、２つのビームが走査される副走査の位置に比例する。
【０１７９】
２つのビームの時間間隔がＴ１、Ｔ２のとき、その副走査間隔ΔＰは、制御手段によって、以下の式から求められる。
ΔＰ＝ｖ×（Ｔ２−Ｔ１）／ｔａｎθ・・・（１）
ここで、ｖはビームの走査の速度を表す。ｖおよびθは実質的には定数であるため、実際の演算では（Ｔ２−Ｔ１）を行い、その結果を用いて副走査間隔の補正を実施している。
【０１８０】
丸１（これは、丸付きの数字の１を意味する。以下、丸付きの数字を同様にして記載する）、丸２で示す１回の走査、すなわちポリゴンミラー部９４ａ、９４ｂを構成する複数のミラー面のうちの１つのミラー面による走査で（Ｔ２−Ｔ１）が演算できるが、丸３、丸４で示す次回の走査、すなわち丸１、丸２で示した走査を行ったミラー面の次のミラー面による走査が、ポリゴンミラー部９４ａ、９４ｂの面倒れやジターに起因する走査誤差成分を含む場合には、２回目の検出結果（Ｔ２′−Ｔ１′）や、１回目、２回目の走査と同様に検出される３回目以降の検出結果を平均化して、走査誤差成分の影響を少なくすることが好適である。
【０１８１】
なお、図１３において、Ｔ３、Ｔ３‘は、丸１または丸３のビームが走査されてから丸２または丸４のビームが走査されるまでの時間であり、複数のビームの主走査方向間隔に相当し、その時間は少なくとも丸１または丸３のビームにより受光素子４５の受光信号が非検出状態になってから、丸２または丸４のビームを走査するのに十分な時間となるように設定されている。これは、受光素子４５または受光素子４６に同時に複数のビームが入ると誤検知となるためである。Ｔ４は丸１またはこれに相当するビームが２回目、またはそれ以降に走査されるまでの時間であり、Ｔ３よりも実質的に時間が長く、制御手段はこの間にデータ処理の演算を行っている。
【０１８２】
副走査間隔は複数のビームすなわち丸１、丸２のビームのピッチに限らず、１つの光走査結像手段のビームの走査位置を検出ことも可能である。走査位置の場合、式（１）の（Ｔ２−Ｔ１）を（Ｔ１′−Ｔ１）に置換することにより達成できる。このとき副走査間隔は変化が無い場合は（Ｔ２′−Ｔ２）に置換しても同じである。ただし、光源ユニットの温度変化により副走査間隔が影響を受ける場合、（Ｔ１′−Ｔ１）と（Ｔ２′−Ｔ２）の平均化処理をすることにより、その影響を小さくすることができる。
【０１８３】
受光素子４５、４６において、主走査方向の同期信号が検出可能である。具体的にはＴ１またはＴ１′の信号を検知してから所定時間後に画像の書込みを開始することによってこれを行うことができる。
以上説明したように、一つのビーム検出器から出力される信号を選択的に使用し演算することによりビームの副走査間隔、走査位置、同期信号の検出をすることが可能となる。
【０１８４】
ビーム検出器により、各ビームによる書込み開始の主走査方向の同期がとられるとともに、２箇所に配置されたビーム検出器の走査開始側と終了側の検出時間差に基づき、制御手段により、各ビームに対する駆動クロックの周波数が調整され、各ビームの書込幅を同一となるように補正される。
【０１８５】
副走査方向については検出された結果に基づき、制御手段により、走査線の傾き、走査線相互の位置ずれを含む、各走査線の走査線曲がりの補正を行うことが可能である。この補正はたとえば、後述する図１６に示す走査位置補正手段としての液晶偏向素子５９で行うことができる。その際、あらかじめ設定された許容量を超えた場合について、実行することで無駄な処理時間を要せずプリンタの生産性を維持することが可能である。なお、上記許容量は画像形成装置１００を使用するユーザが任意に設定することを可能にするために、外部より任意に変更可能とすることが好適である。
【０１８６】
画像形成装置１００においては、画像形成前、または製造時の出荷時に、ビーム検出器５５に対して光走査を行い、またはビーム検出器５５の近傍のみビームを点灯させ、ビーム検出器５５の検出結果により得られた各色毎の主走査位置および副走査位置の計測結果を制御手段に備えられた記憶手段により記憶し、プリント中またはプリント後一定の待機時間後に再度光走査を行い、制御手段によって、ビーム検出器５５の検出結果により得られた各色毎の主走査位置および副走査位置の計測結果と前記走査位置の計測結果から各色毎の変動量を算出する。
【０１８７】
その変動量が副走査方向に所定量以上となる色すなわち制御の必要なビームのみに対応する画像クロックまたは位相を制御手段により制御し、また液晶偏向素子５９を有するときにはかかるビームのみに対応する液晶偏向素子５９を制御手段により制御して、主走査位置および／または副走査位置の補正を行うことにより、最低限の制御で色ずれの少ない画像をプリントすることが可能となる。
【０１８８】
以上説明した、光偏向器８１、具体的にはポリゴンミラー９４の回転中心を中心に、光学素子たる走査レンズ８８、８９が対称配置される光走査装置８では、その全体の高さが小型化できるが、光学素子は、光偏向器８１、具体的にはポリゴンミラー９４の片側に配設され、その１つの光学素子が、ポリゴンミラー９４によって反射されたビームのすべてを透過するようにしても良い。図１４に、このような構成の光走査装置８を示す。図１４以下に示す図およびこれに伴う説明において、すでに述べた構成と同様の構成、または同等の構成には、すでに述べた構成と同じ符号を付し、適宜説明を省略する。
【０１８９】
図１４に示す光走査装置８は、光学素子として、走査レンズ５８を有している。走査レンズ５８は主走査方向にパワーを有し、副走査方向にはノンパワーである。この光走査装置８は、図２等を参照しつつ述べた光走査装置８と異なり、ビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫを一方向に走査する。そのため、この光走査装置８に備えられた、図１５に示す光偏向器８１の内部に配設された偏向部材たるポリゴンミラー９４は、ビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫそれぞれの反射面である上下四段のポリゴンミラー部９４ｍ、９４ｎ、９４ｏ、９４ｐを、この順で上方から有している。
【０１９０】
したがって、ポリゴンミラー９４が回転することにより、４色分のビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫが同一方向すなわち図１４、図１５における右方向に偏向され、そのすべてが走査レンズ５８を透過する。これに伴い、開口９６ｄ、遮風板２５も、ポリゴンミラー９４の、図１４、図１５における右方向にのみ配設されている。
【０１９１】
ビームビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫは、ポリゴンミラー９４への入射時およびポリゴンミラー９４への出射後、走査レンズ５８を透過する際は、各々互いに平行となっている。なおビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫが互いに平行でなく、ポリゴンミラー９４へ斜入射するような光学系では走査線の曲がりが発生し、かつ、ビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫが太径化するため、画質が低下する傾向にある。
【０１９２】
図１４に示すように、走査結像光学系８２は、第２の走査レンズ６４を有している。第２の走査レンズ６４は、主走査方向に走査レンズ５８よりも小となるパワーを有しかつ副走査方向にパワーを有している。第２の走査レンズを透過したビームＬはそのまま感光体ドラム２０上を走査するようになっている。第２の走査レンズ６４の材質は、成形が容易で低コストなプラスチック材質からなり、具体的には低吸水性や高透明性、成形性に優れたポリカーボネートやポリカーボネートを主成分とする合成樹脂が好適である。
【０１９３】
光走査装置８は、ポリゴンミラー９４の駆動用の駆動回路基板６５と、ビームＬの進行方向における走査レンズ５８の直後、すなわち、走査レンズ５８の、光偏向器６１と反対側に配設された、走査線を補正する手段である補正偏向手段としての液晶偏向素子である偏向素子５９とを有している。
【０１９４】
駆動回路基板６５は、光偏向器６１の下部に一体的に固定され、ハウジング８３の下部から外部へ露出するように設置されている。発熱源の一つである駆動回路基板６５をハウジング８３の外部へ露出することによりハウジング８３内の温度上昇を低減することが可能となり、ビームＬの位置ずれ、色ずれを防止できる。
【０１９５】
偏向素子５９は、ビームＬの光路中において、第２の走査レンズ６４よりも光偏向器８１側に配置されており、第２の走査レンズ６４からの光路距離が大きくとられている。これは、上述のパワーを有する第２の走査レンズ６４からの光路距離が遠いと、偏向素子５９の偏向角度に対する走査線の補正量を大きくすることができるからである。同様の理由で、偏向素子５９は、ポリゴンミラー９４に近いほど良い。
【０１９６】
また、ビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫが走査レンズ５８を透過した直後に偏向素子５９に入射するように、偏向素子５９を配設したので、ビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫのそれぞれに対し、別々に偏向素子５９を設ける必要がなく、ビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫのすべてに対して一体の偏向素子５９を配設でき、省スペース化に寄与している。さらに、偏向素子５９の主走査方向の全長を小さくすることが可能となり、材料の歩留まりも向上し安価にできる。
【０１９７】
図１６または図１７に示すように、偏向素子５９は、ビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫがそれぞれ透過する４つの透過部６６Ｙ、６６Ｍ、６６Ｃ、６６ＢＫと、４つの透過部６６Ｙ、６６Ｍ、６６Ｃ、６６ＢＫを挟持するようにして支持した一対のレーザ透過部材としての基板６７、６７と、透過部６６Ｍ、６６Ｃ、６６ＢＫのそれぞれに対して配設され透過部６６Ｍ、６６Ｃ、６６ＢＫに電圧を印加して偏向を制御する駆動回路６８とを有している。
【０１９８】
透過部６６ＹはビームＬに干渉することのない素通しの部分であり、透過部６６Ｍ、６６Ｃ、６６ＢＫはそれぞれ、液晶偏向部としての偏向部６９を主走査方向すなわち図１６における左右方向に直線状に複数有している。
基板６７、６７は、透過部６６Ｙ、６６Ｍ、６６Ｃ、６６ＢＫを一体に支持している。基板６７、６７は、ビームＬの透過率の高い樹脂製であるが、他にもたとえばガラス製とすることができる。
【０１９９】
透過部６６Ｍ、６６Ｃ、６６ＢＫは、基板６７、６７のそれぞれの互いに対向する面上に固定された一対の透明電極７１、７１と、透明電極７１、７１のそれぞれの互いに対向する面上に固定された一対の配向膜７５、７５と、配向膜７５、７５間に配設され配向膜７５、７５の間隔を所定の間隔に規定する一対のスペーサ７６、７６と、配向膜７５、７５およびスペーサ７６、７６により密閉された空間内に充填された液晶層７７とを有している。
【０２００】
駆動回路６８は、各透過部６６Ｍ、６６Ｃ、６６ＢＫに備えられた透明電極７１、７１のそれぞれに接続されている。各制御回路６８の動作は、制御手段によって制御される。制御手段は、ビームＬＹの走査位置を基準走査位置として、各透過部６６Ｍ、６６Ｃ、６６ＢＫによる走査位置の補正のための補正量の演算・設定を行う。制御手段が行う、走査位置の補正のための補正量の演算・設定は、すでに述べたとおりである。
透明電極７１、７１のうちの一方の透明電極７１は接地されている。
【０２０１】
したがって、偏向素子５９は、ビームＬＹは素通しさせ、ビームＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫに対しては、制御手段が、図１８に示すように、副走査方向に所定の偏向角を持って偏向させることで、走査位置の補正を行い、ビームＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫの走査位置をビームＬＹの走査位置に略合致させる。
なお、透過部６６Ｙも、透過部６６Ｍ、６６Ｃ、６６ＢＫと同様の構成として偏向を行うようにしても良い。
【０２０２】
偏向素子は、光源ユニットとポリゴンミラー９４との間に配設することもでき、この場合、たとえば一色当たり複数本あるビームのそれぞれに対して偏向素子を配設することにより、一色当たりのビームの副走査方向の相対的な間隔を補正することも可能となる。偏向素子は図２等を参照して説明した形態の光走査装置８にも適用可能であり、かかる光走査装置８に適用すれば本形態における偏向素子５９と同様の利点が有る。
【０２０３】
走査レンズ５８は、ビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫの全てを透過するため高さ方向の大きさが大きくなっているが、遮風板２５等、走査レンズ８８、８９の温度上昇や温度分布を抑制するための構成が、走査レンズ５８に対しても採用されていることから、走査レンズ５８の昇温は４５℃以下とされているとともに、主走査方向の温度分布は２℃以下とされ、主走査方向における温度が略一致しているとともに、副走査方向の温度分布も低いレベルで抑制されているため、各色が透過する部分の相対的な温度差も小さく、位置ずれや色ずれの低減が高精度に達成されている。
【０２０４】
図１５に示すように、ポリゴンミラー９４は、ポリゴンミラー部９４ｍとポリゴンミラー部９４ｎとの間に形成された凹部である空間部９４ｑと、ポリゴンミラー部９４ｎとポリゴンミラー部９４ｏとの間に形成された凹部である空間部９４ｒと、ポリゴンミラー部９４ｏとポリゴンミラー部９４ｐとの間に形成された凹部である空間部９４ｓとを有している。円周凹部としての円周溝９４ｈは空間部９４ｓの上面に形成されている。
【０２０５】
円周溝９４ｅは、図２等を参照して説明した形態の光走査装置８と同様に、バランス修正のための接着剤の塗布が可能な内周面を有している。円周溝９４ｅはまた、回転体２６を軸受け９７に嵌合して組立を行うとき、および後述するミラー加工をおこなうときの、ハンドリング性を向上する外径部としての把持部９４ｔを形成しているとともに、シャフト１０とポリゴンミラー９４との焼きばめ時の応力がポリゴンミラー部９４ｍ、９４ｎに伝達しないよう応力を遮断する機能を有している。このことは、図２等を参照して説明した形態の光走査装置８においても同様である。ただし、図３において、符号９４ｔの図示は省略している。円周溝９４ｅの深さＨ３１は、上面９４ｄからポリゴンミラー部９４ｎの下面までの高さＨ３２と同等もしくはそれ以上とすることが好適である。
【０２０６】
ポリゴンミラー部９４ｏ、９４ｐについては、これに対する応力の遮断機能は下部円周溝９４ｇと凹部９４ｉとにより果たされている。下部円周溝９４ｇの上面は、ポリゴンミラー部９４ｏの上面よりも上部に位置している。
空間部９４ｑ、９４ｒ、９４ｓのそれぞれの、シャフト９５の軸方向の幅Ｈ１２、Ｈ１３、Ｈ１４はそれぞれ互いに等しい１ｍｍである。これは、図２等を参照して説明した形態の光走査装置８と同様に、バランス修正時に円周溝９４ｈに接着剤を塗布するときの作業性を考慮したものである。なおＨ１２、Ｈ１３、Ｈ１４は必ずしも同一である必要はない。
【０２０７】
ポリゴンミラー部９４ｍ、９４ｎ、９４ｏ、９４ｐの、シャフト９５の軸方向におけるそれぞれの中心間の間隔Ｈ２２、Ｈ２３、Ｈ２４は走査レンズ５８の副走査方向の高さにより決定される。本形態において、間隔Ｈ２２、Ｈ２３、Ｈ２４の高さは５ｍｍである。間隔Ｈ２２、Ｈ２３、Ｈ２４の高さが５ｍｍ以上となる場合、回転体２６の重心Ｇが軸受けホルダ９８よりも上方に位置するが、軸受けホルダ９８は、図２等を参照して説明した形態の光走査装置８と同様にモータハウジング９６に焼きばめしているので、固定剛性が高く、アンバランス振動が増大することはない。
【０２０８】
Ｈ２２、Ｈ２３、Ｈ２４は同一である必要はない。たとえば、同一のレンズを２個、上下に重ね合わせて、かかる上下２層のレンズで走査レンズ５８を構成することで、部品の共通化や、１個あたりのレンズ体積を減少させて成形時間の短縮化を図る場合には、かかる２個のレンズを一体化して固定するために接着剤を用いるとすれば、２個のレンズの間に形成される接着層等の厚みを考慮し、Ｈ２２を、Ｈ２１、Ｈ２３よりも広くすることができる。
【０２０９】
空間部９４ｑ、９４ｒ、９４ｓは、ポリゴンミラー９４の回転数の上昇とともに増加する風損を低減するために設けられている。
図１９に、空間部９４ｑ、９４ｒ、９４ｓを設けた場合と、設けない場合すなわち間隔Ｈ２２、Ｈ２３、Ｈ２４の高さを０ｍｍとした場合言い換えると空間部９４ｑ、９４ｒ、９４ｓを形成しなかった場合とで、風損と等価である消費電力を比較した結果を示す。
【０２１０】
図１９から、ポリゴンミラー９４の回転数が増加するにつれて、空間部９４ｑ、９４ｒ、９４ｓを設けた場合の消費電力が、空間部９４ｑ、９４ｒ、９４ｓを設けなかった場合の消費電力に比べて大きく抑制されている。特に２５，０００ｒｐｍ以上の高回転領域になると、空間部９４ｑ、９４ｒ、９４ｓを設けた場合の消費電力が、空間部９４ｑ、９４ｒ、９４ｓを設けなかった場合の消費電力の１／２以下となり、消費電力の低減効果が高いことがわかる。
【０２１１】
このことから空間部９４ｑ、９４ｒ、９４ｓを形成したことにより、回転数の上昇とともに増大する風損を効果的に低減できたことが分かる。また、消費電力の上昇とともに風切音の騒音も増大するため、空間部９４ｑ、９４ｒ、９４ｓを設けた場合、空間部９４ｑ、９４ｒ、９４ｓを設けなかった場合に比べて、静音であることも明確になった。
【０２１２】
図１４、図１５に示したポリゴンミラー９４の製造方法を説明する。なお、この製造方法は、図２等を参照して説明したポリゴンミラー９４の製造方法にも適用できる。
ポリゴンミラー９４は、まず鍛造されたダイキャストである金型で、ポリゴンミラー部９４ｍ、９４ｎ、９４ｏ、９４ｐのそれぞれの反射面数に相当する、多角柱状のブランクを作成し、その後、ポリゴンミラー９４のシャフト９５が挿入され焼きばめされる内径部９４ｊを円筒度３μｍ以下の高精度で加工して形成する。その後、空間部９４ｑ、９４ｒ、９４ｓ、円周溝９４ｅ、下部円周溝９４ｇ等を切削加工して形成する。
【０２１３】
この空間部９４ｑ、９４ｒ、９４ｓの切削加工の際、内径の角形状にＲ状の丸みを設ける。このＲ状の丸みは、たとえばポリゴンミラー部９４ｍ、９４ｎ、９４ｏ、９４ｐの厚さが３ｍｍの場合、角部の半径を３ｍｍ以下とするなど、ポリゴンミラー部９４ｍ、９４ｎ、９４ｏ、９４ｐの厚み分の半径以下とすることが望ましい。これは、図２０を参照して後述するポリゴンミラー部９４ｍ、９４ｎ、９４ｏ、９４ｐの鏡面加工時に、切削用バイトとしての刃物であるバイト７８の切削方向である図２０の上下方向に切削荷重がかかるため、その荷重に対して変形を小さくするために剛性を高めることを目的とするものである。
【０２１４】
空間部９４ｑ、９４ｒ、９４ｓの径はポリゴンミラー部９４ｍ、９４ｎ、９４ｏ、９４ｐの内接円径よりも、直径で０．１ｍｍ以上の小径となっている。この理由は、鏡面加工時に、バイト７８の先端がポリゴンミラー部９４ｍ、９４ｎ、９４ｏ、９４ｐ以外の部分に衝突することを避けるためである。
【０２１５】
その後、シャフト９５を内径部９４ｊに焼きばめしてから、鏡面加工によってポリゴンミラー部９４ｍ、９４ｎ、９４ｏ、９４ｐする。このように、ポリゴンミラー部９４ｍ、９４ｎ、９４ｏ、９４ｐを形成するための鏡面加工は、少なくともシャフト９５とポリゴンミラー９４に焼きばめ固定されたのちに行われる。
【０２１６】
図２０に示すように、ポリゴンミラー部９４ｍ、９４ｎ、９４ｏ、９４ｐを形成するための鏡面加工は、シャフト９５の、軸受け９７に保持される部分の全体すなわち全長、全周を、堅固に保持し、加工時の作用力に対して保持力を高めたうえで行う。シャフト９５の外径の保持には、シャフト９５の外径よりも僅かに広い内径を有する油圧縮径式の保持部材７９を使用する。
【０２１７】
保持部材７９は、図示しない油圧機構により上昇する油圧により、その内周部７９ａが縮径し、シャフト９５を堅固に保持し、固定する。この保持方法はシャフト９５の軸方向における保持力の偏りが起きにくいため、軸振れの発生が抑えられ、高精度加工をする際の基準を形成するのに好適である。
【０２１８】
保持部材７９でシャフト９５を固定した後、軸受シャフト１０の外径を基準にして、バイト７８が上下動し、ポリゴンミラー部９４ｍ、９４ｎ、９４ｏ、９４ｐを形成するための鏡面加工行われて、ポリゴンミラー部９４ｍ、９４ｎ、９４ｏ、９４ｐが形成される。
鏡面加工時に発生する切削切り粉すなわち切り粉は、空間部９４ｑ、９４ｒ、９４ｓに逃げるので、切り粉によるスクラッチが防止される。
このような鏡面加工工程によれば、従来、面倒れ特性を維持するために必要であったポリゴンミラー搭載面の平面度や直角度を、高精度に設定する必要がなくなる利点がある。
【０２１９】
本形態の画像形成装置１００のようにフルカラーの画像を形成する画像形成装置に用いられる光走査装置に搭載するポリゴンミラーとして、本形態のポリゴンミラー９４のように、上述のような切削加工を行うことによって形成した、シャフトの軸方向に離間した複数段のポリゴンミラー部を有するポリゴンミラーを用いることは、次の観点から好適である。すなわち、上述のような切削加工を行うことによって、各段のポリゴンミラー部の形状を互いに同じ位相となるように揃えることができるため、各段のポリゴンミラー部の位相が異なるなどして互いの凹凸形状が異なることがなく、よって、理想の基準に対して、ずれる方向が異なることがないため、各ビームに対応する各色の画像毎にずれが生じてしまうことがなく、主走査方向の色ずれが発生することがないという観点から好適である。
【０２２０】
以上、本発明を実施するための形態として、本発明を適用した光走査装置８および画像形成装置１００について説明した。この説明においては、光学素子を走査レンズとしたが、光学素子は、温度の変位により光学特性が劣化する部材であればどのようなものであってもよく、たとえば、かかる説明中における光学素子群を構成するとして説明した、走査レンズとは異なる部材であっても良い。本発明の適用は、上述の説明において特に限定を行っていない限り、上述の形態に限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０２２１】
【図１】本発明を適用した画像形成装置の概略正面図である。
【図２】図１に示した画像形成装置に備えられた光走査装置および像担持体の概略正面図である。
【図３】図２に示した光走査装置に備えられた偏向部材等の概略正断面図である。
【図４】図２に示した光走査装置に備えられた光学素子を覆う部材の構成態様を示す平面図および側面図である。
【図５】図２に示した光走査装置に備えられた光学素子を覆う部材の別の構成態様を示す平面図および側面図である。
【図６】図２に示した光走査装置に備えられた、光学素子と、偏向部材を覆う筐体との、位置、形状の関係などの配設態様を示す平面図である。
【図７】図２に示した光走査装置に備えられた、光学素子と、偏向部材を覆う筐体との、位置、形状の関係などの別の配設態様を示す平面図である。
【図８】図２に示した光走査装置に備えられた、光学素子と、偏向部材を覆う筐体との、位置、形状の関係などのまた別の配設態様を示す平面図である。
【図９】図２に示した光走査装置に備えられた偏向部材の回転軸の倒れを説明するための正断面図である。
【図１０】図２に示した光走査装置に備えられた偏向部材の回転軸の倒れを説明するための側断面図である。
【０２２２】
【図１１】図２に示した光走査装置に備えられたビーム検出手段の構成態様および固定姿勢を含む配設態様を示す正断面図である。
【図１２】図１１に示したビーム検出手段に備えられた受光部を示す側面図であり、またかかる受光部を含む回路のブロック図である。
【図１３】図１１に示した回路の出力を示すタイミングチャートである。
【図１４】図１に示した画像形成装置に備えられた光走査装置の別の形態の概略正面図である。
【図１５】図２に示した光走査装置に備えられた偏向部材等の概略正断面図である。
【図１６】図２に示した光走査装置に備えられた偏向手段の正面図である。
【図１７】図１６に示した偏向手段の概略正断面図である。
【図１８】図１６に示した偏向手段によるビームの偏向の様子を示す概念図である。
【図１９】図１５に示した偏向部材による風損の低減を示す相関図である。
【図２０】図１５に示した偏向部材の製造方法を説明するための正断面図である。
【図２１】従来の光走査装置に備えられた、光学素子と、偏向部材を覆う筐体との、位置、形状の関係などの配設態様を示す平面図である。
【符号の説明】
【０２２３】
２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫ    像担持体
２５    遮風部材、ビームを透過する部材
２８    偏向部材の回転中心を含み主走査方向に垂直な平面
３１、３２、３３、３４    光学素子を覆う部材
４４    偏向部材の回転中心を含み主走査方向に垂直な平面に垂直な平面
４５、４６    受光素子
４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂ    受光部
５５    ビーム検出手段
５８、８８、８９    光学素子
５８    偏向部材の片側に配設した光学素子
８８、８９    偏向部材の回転中心を中心に対称に配設した光学素子
９４    偏向部材
９５    回転軸
９６    筐体、光学素子を間接的に支持する部材
９７    軸受け
９８    軸受け支持部材
１００    画像形成装置
Ｌ、ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫ    偏向部材により偏向されたビーム
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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