(57)【要約】【課題】  回転バランスを修正するためにポリゴンミラーに１個若しくは複数個の穴を穿設加工する際に、反射面の平面性が悪化することがないようにした光偏向装置。【解決手段】  正多角形に形成されて各周面に反射面を有するポリゴンミラーを固定した回転体が、軸受けを介しベース部材に対して回転する光偏向装置において、前記ポリゴンミラーにおける前記反射面と略直交する一端面に１個若しくは複数個の回転バランス修正用の穴が穿設され、前記穴の周縁部から前記反射面迄の最小寸法が３ｍｍを下回らないこと。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正多角形に形成されて各周面に反射面を有するポリゴンミラーを固定した回転体が、軸受けを介しベース部材に対して回転する光偏向装置において、
前記ポリゴンミラーにおける前記反射面と略直交する一端面に１個若しくは複数個の回転バランス修正用の穴が穿設され、前記穴の周縁部から前記反射面迄の最小寸法が３ｍｍを下回らないことを特徴とする光偏向装置。
【請求項２】
前記穴の深さは前記ポリゴンミラーの厚さの１／２以下であ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】
前記ポリゴンミラーの外接円直径は３５ｍｍ以上、４５ｍｍ以下であり、反射面近傍の厚みは２ｍｍ以上、３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光偏向装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の光偏向装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
正多角形に形成されて各周面に反射面を有するポリゴンミラーを固定した回転体が、軸受けを介しベース部材に対して回転する光偏向装置における回転バランス修正方法において、
前記ポリゴンミラーにおける前記反射面と略直交する一端面に、穴の周縁部から前記反射面迄の最小寸法が３ｍｍを下回らない１個若しくは複数個の回転バランス修正用の穴を穿設することを特徴とする光偏向装置における回転バランス修正方法。
【請求項６】
前記穴を前記ポリゴンミラーの厚さの１／２以下に穿設することを特徴とする請求項５に記載の光偏向装置における回転バランス修正方法。
【請求項７】
前記ポリゴンミラーの外接円直径は３５ｍｍ以上、４５ｍｍ以下であり、反射面近傍の厚みは２ｍｍ以上、３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の光偏向装置における回転バランス修正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリゴンミラーの回転バランスを修正した光偏向装置、該光偏向装置を備えた画像形成装置、及び光偏向装置における回転バランス修正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、レーザービームプリンタやデジタル複写機等の電子写真方式による画像形成装置においては、感光体ドラムに画像を書き込むために光ビーム操作を行う光偏向装置が用いられている。かかる光偏向装置においては、読み取った情報を基に、レーザー光を光偏向装置における高速回転するポリゴンミラーに入射させ、その反射光を走査して感光体に投影し、画像記録を行っている。
【０００３】
このような光偏向装置においては、ポリゴンミラーを固定した回転体の回転バランスが崩れていると、ポリゴンミラーの回転特性が低下して正確に光走査を行うことが困難になる。
【０００４】
そこで、ポリゴンミラーに１個若しくは複数個の穴を穿設して回転バランスを修正することが従来より行われている。
【０００５】
この一例として、ポリゴンミラーの上端面に回転バランス用の穴を穿設する際に、外周に位置する反射面に近いと加工時に反射面を歪ませる恐れがあるので、上端面の対角線上に複数の穴を穿設して回転バランスを修正する光偏向装置が特許文献に開示されている（特許文献１参照）。
【０００６】
また、ポリゴンミラーの端部に凸部を設け、深さが凸部の高さ以下となる穴を穿設して回転バランスを修正することにより、加工時に反射面の平面性が悪化することがないようにした光偏向装置が特許文献に開示されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１１−２３９９３号公報
【特許文献２】特開２００２−４８９９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述の特許文献１によれば、穴を穿設する位置を限定しているので、初期の回転バランスが非常に悪いポリゴンミラーであると、回転バランスが取りきれないという問題がある。
【０００８】
また、前述の特許文献２によれば、凸部を設けているのでポリゴンミラーの形状が複雑になって原価高になり、且つ、ポリゴンミラーの厚さが厚くなるという問題がある。
【０００９】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、回転バランスを修正するためにポリゴンミラーに１個若しくは複数個の穴を穿設加工する際に、反射面に近くならないように穴の位置を所定の値で規制することによって、反射面の平面性が悪化することがないようにし、且つ、この規制範囲外であれば自由に穴を穿設することができるようにした光偏向装置、該光偏向装置を備えた画像形成装置、及び光偏向装置における回転バランス修正方法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】
【００１０】
前記目的は下記の何れかの手段によって達成される。
（１）正多角形に形成されて各周面に反射面を有するポリゴンミラーを固定した回転体が、軸受けを介しベース部材に対して回転する光偏向装置において、前記ポリゴンミラーにおける前記反射面と略直交する一端面に１個若しくは複数個の回転バランス修正用の穴が穿設され、前記穴の周縁部から前記反射面迄の最小寸法が３ｍｍを下回らないことを特徴とする光偏向装置。
（２）正多角形に形成されて各周面に反射面を有するポリゴンミラーを固定した回転体が、軸受けを介しベース部材に対して回転する光偏向装置における回転バランス修正方法において、前記ポリゴンミラーにおける前記反射面と略直交する一端面に、穴の周縁部から前記反射面迄の最小寸法が３ｍｍを下回らない１個若しくは複数個の回転バランス修正用の穴を穿設することを特徴とする光偏向装置における回転バランス修正方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、回転バランスを修正するためにポリゴンミラーに１個若しくは複数個の穴を穿設加工する際に、反射面に近くならないように穴の位置を所定の値で規制することによって、反射面の平面性が悪化することがなく、且つ、この規制範囲外であれば自由に穴を穿設することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
先ず、光偏向装置を有するビーム走査光学装置の一実施の形態を、図１を参照して説明する。
【００１３】
図１において、１はポリゴンミラー１ａを備えた光偏向装置、２は半導体レーザ、３はビーム整形用光学系のコリメータレンズ、４は第１シリンドリカルレンズ、５，６はｆθレンズ、７は第２シリンドリカルレンズ、８はミラー、９はカバーガラス、１０は感光体ドラムをそれぞれ示している。また、１１は同期検知用のインデックスミラー、１２は同期検知用のインデックスセンサである。
【００１４】
半導体レーザ２から出射したビーム光は、コリメータレンズ３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４を経て、光偏向装置１において等速で高速回転するポリゴンミラー１ａの反射面に入射する。ポリゴンミラー１ａの反射面で反射した反射光はｆθレンズ５，６、第２シリンドリカルレンズ７から成る第２結像光学系を透過し、ミラー８、カバーガラス９を介して感光体ドラム１０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１１を介してインデックスセンサ１２に入射することによって行われる。
【００１５】
かかるビーム走査光学装置において、感光体ドラム１０上に良好な潜像を得るためには、ポリゴンミラー１ａが正多角形に形成されて複数の高精度の反射面を有していて、回転軸に対して傾きなく、且つ回転軸方向への位置ずれがなく高速回転することが求められる。
【００１６】
次に、前述のビーム走査光学装置に搭載される光偏向装置、及びポリゴンミラーについて、図２を参照して詳細に説明する。図２は光偏向装置の縦断面図である。
【００１７】
図２において、２０はベース部材であり、アルミニュウム等の金属から形成されて後述する各部材を保持し、前述のビーム走査光学装置に固定される。ベース部材２０の上面には固定ヨーク２１が固定され、更に複数のマグネットコイル２２が同一面上に配置されたプリント配線基板２３が固定されている。
【００１８】
３１はフランジ部材であり、アルミニュウム、真鍮若しくはステンレス等から形成されて、円盤状のフランジ３１ａと、円筒状の円筒部３１ｂとからなり、フランジ３１ａの上面にはポリゴンミラー３２を保持する保持面３１ｃを有している。そして、フランジ部材３１における円筒部３１ｂの中央に設けた孔に、外筒軸受３３を焼き嵌めや圧入によって嵌入し一体化する。
【００１９】
なお、フランジ部材３１と外筒軸受３３を最初から一体に形成してもよい。
【００２０】
ポリゴンミラー３２はアルミニュウム等の金属により高精度の正多角形に形成されていて、各周面にレーザー光を反射して偏光するための反射面３２ａを設けている。このポリゴンミラー３２をフランジ部材３１における円筒部３１ｂの外周部に挿入し、保持面３１ｃにポリゴンミラー３２の組立基準面３２ｂを当接させ、接着剤４０で固定する。なお、フランジ部材３１の保持面３１ｃは回転軸に垂直で鏡面に近い表面粗さに加工されているが、ポリゴンミラー３２の組立基準面３２ｂは粗面加工されているので、接着剤４０が粗面の窪みに浸透し、組立基準面３２ｂは保持面３１ｃに確実に固定される。従って、温度変化があってもポリゴンミラー３２はフランジ部材３１より容易に剥がれることがない。
【００２１】
フランジ部材３１の下部には、マグネットコイル２２と対向して回転トルクを発生させる永久磁石３４が接着剤によって接着されている。
【００２２】
このようにして、フランジ部材３１、ポリゴンミラー３２、外筒軸受け３３、及び永久磁石３４によってミラーユニット３０（回転体）が構成されている。
【００２３】
なお、ポリゴンミラー３２における反射面３２ａと略直交する一端面（図２における上面）には回転バランス修正用の１個若しくは複数個の穴３２ｅが穿設されている。また、フランジ部材３１の下部にも回転バランス修正用の１個若しくは複数個の穴３１ｄが穿設されていて、双方の穴３２ｅ及び穴３１ｄの穿設により、ミラーユニット３０のバランスを取っている。
【００２４】
一方、ベース部材２０の中央には軸部２０ａが立設していて、軸部２０ａに下スラスト軸受２４を嵌入し、更に、内筒軸受２５を嵌入する。続いて、内筒軸受２５にミラーユニット３０の外筒軸受３３を嵌入し、軸部２０ａに上スラスト軸受２６を嵌入して、小ねじ２７を軸部２０ａに螺着して固定する。なお、内筒軸受２５、外筒軸受３３、下スラスト軸受２４及び上スラスト軸受２６は、アルミナ、窒化珪素等のセラミックにより形成されている。
【００２５】
このようにして、ミラーユニット３０を保持する外筒軸受３３は、内筒軸受２５によってラジアル軸受が形成されてラジアル動圧回転が行われ、下スラスト軸受２４と上スラスト軸受２６によってスラスト軸受が形成されてスラスト動圧回転が行われる。そして、動圧発生溝が下スラスト軸受２４の軸受面、上スラスト軸受２６の軸受面若しくは内筒軸受２５の外周面の少なくとも何れか一つに形成されている。このために、高速回転によって発生する風が動圧発生溝に流入して、動圧発生溝にて生ずる強力な風圧によって固定した各軸受と外筒軸受３３との間に３〜１０μｍ程度の間隙が生じ、両者の間の抵抗が減少するので、ミラーユニット３０は非接触状態になって円滑な高速回転が可能になる。
【００２６】
以上の如く光偏向装置が形成されるが、ミラーユニット３０が高速回転するので、気流の乱れによる耳障りな風切り音や、振動による騒音が発生する。特に、静粛が要求されるオフィス等では静音化対策が必要である。そこで、ベース部材２０に対向するカバーを設け、ミラーユニット３０等を被覆することが望ましい。
【００２７】
次に、ポリゴンミラーの回転バランスの修正方法を図３及び図４を参照して説明する。図３は一例としての回転バランス測定器の概要図、図４は穴を穿設したポリゴンミラーの斜視図である。
【００２８】
先ず、ミラーユニット３０を図３に示すような回転バランス測定器に載置して、ミラーユニット３０の回転バランスを測定する。
【００２９】
図３において、５１は上部にミラーユニット３０の如き被測定体Ｐを回転自在に載置する駆動基板部、５２は駆動基板部５１の下部に一体的に垂下して被測定体Ｐの回転中心に対して直角する方向の振動を検出するための振動検出板部、５３，５４及び５５，５６は振動検出板部５２の左右に配置した機体固定部５７，５８と振動検出板部５２とを上部及び下部で連結している板バネである。
【００３０】
５９，６０は振動検出板部５２の加速度或いは振れ量といった振れ情報を出力する、例えば加速度ピックアップ或いはムービングコイル等を用いた振動センサーであり、これらの出力する振れ情報は、それぞれ回転に同期した成分のみを通してそれ以外の成分やノイズは除去するフィルタ回路を必要に応じて含む増幅回路６１，６２を介してマイクロコンピュータを用いた制御装置６４に入力される。
【００３１】
６３は、被測定体Ｐに設けた基準位置マークＰ１又は被測定体Ｐを回転させる軸等に設けた基準位置マークを検出した信号を制御装着６４に出力する、例えば発光素子と光電変換素子とからなる回転位相センサー、６５は制御装置６４に測定機の駆動制御情報や振動センサー５９，６０や回転位相センサー６３からの入力の演算制御情報及びスタート信号等を出力する操作パネル、６６は制御装置６４の入出力制御情報や演算結果等のディスプレーである。
【００３２】
このような回転バランス測定器を用いれば、ミラーユニット３０の回転バランス状態が分かるので、測定結果に基づいてポリゴンミラーに回転バランス修正用の１個若しくは複数個の穴を穿設加工する。但し、無作為に穴を穿設すると、例え回転バランスが修正されても反射面の平面性が悪化することがある。そこで、本発明者は下記の如き実験を行った。
【００３３】
実験条件
（１）ポリゴンミラー
外接円直径：３５ｍｍ及び４５ｍｍ
フランジ部材に嵌合する孔径：１５ｍｍ
反射面近傍の厚み：２ｍｍ及び３ｍｍ
（２）加工条件
ドリル径：２．０ｍｍ
ドリル回転数：３０００ｒｐｍ
ドリル送り速度：１０００ｍ／ｓ
なお、ドリル回転数が早いほど、ドリル送り速度は遅いほど、反射面の平面性が良好になるが、上記は量産時の生産性を考慮して実現可能な最悪の加工条件である。
（３）反射面の平面性測定器
レーザー干渉計Ｆ６０１（富士写真工業製）
干渉縞解析装置Ａ１（富士写真工業製）
（４）反射面の測定位置
反射面における、回転バランス修正用の穴を穿設した端面からの寸法が１ｍｍ及び２ｍｍとなる位置
次に、以上の如き条件で行った実験結果を説明する。
【００３４】
先ず、外接円直径が４５ｍｍ、フランジ部材に嵌合する孔径が１５ｍｍ、反射面近傍の厚みが３ｍｍのポリゴンミラーを用い、上述の条件で、反射面からの寸法を変えて穴を穿設した場合の反射面における穿設前後の平面性の変化量を求めた。これを図５にグラフで示す。なお、穴の深さは１．５ｍｍと一定にした。また、反射面から穴の周縁部までの最小寸法Ｄ（図４参照）を１ｍｍ乃至５ｍｍの範囲で変えて実験を行った。
【００３５】
図５により、反射面から穴の周縁部までの最小寸法が３ｍｍを下回ることがなければ、穴の穿設によって反射面の平面性が悪化することがないということが分かった。
【００３６】
また、反射面から穴の周縁部までの最小寸法を３ｍｍに固定して、穴の深さを０．５ｍｍ乃至２．５ｍｍの範囲で変えた場合の反射面における穿設前後の平面性の変化量も求めた。この結果を図６にグラフで示す。
【００３７】
図６により、穴の深さが１．５ｍｍ以下ならば、穴の穿設によって反射面の平面性が悪化することがないということが分かった。
【００３８】
更に、外接円直径が３５ｍｍ、フランジ部材に嵌合する孔径が１５ｍｍ、反射面近傍の厚みが２ｍｍのポリゴンミラーを用い、同条件で、反射面からの寸法を変えて穴を穿設した場合の反射面における穿設前後の平面性の変化量を求め、続いて、反射面から穴の周縁部までの最小寸法を３ｍｍに固定して、穴の深さを０．５ｍｍ乃至１．５ｍｍの範囲で変えた場合の反射面における穿設前後の平面性の変化量も求めた。この結果、図５及び図６と同様の結果となり、反射面から穴の周縁部までの最小寸法が３ｍｍを下回ることがなければ、穴の穿設によって反射面の平面性が悪化することがなく、穴の深さが１ｍｍ以下ならば、穴の穿設によって反射面の平面性が悪化することがないということが分かった。
【００３９】
以上により、回転バランス修正用の穴を、穴の周縁部から反射面までの最小寸法が３ｍｍを下回らないように穿設すば、穴の穿設加工によって反射面の平面性が悪化することがないことが分かった。また、穴の深さをポリゴンミラーの厚さの１／２以下にすれば、穴の穿設加工によって反射面の平面性が悪化することがないことも分かった。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】光偏向装置を有するビーム走査光学装置の斜視図である。
【図２】光偏向装置の縦断面図である。
【図３】回転バランス測定器の概要図である。
【図４】ポリゴンミラーの斜視図である。
【図５】穴の位置と平面性変化量のグラフである。
【図６】穴の深さと平面性変化量のグラフである。
【符号の説明】
【００４１】
１  光偏向装置
１ａ，３２  ポリゴンミラー
２０  ベース部材
３０  ミラーユニット
３１  フランジ部材
３２ｅ  穴
３３  外筒軸受
【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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