(57)【要約】【課題】カラー機の高速プリント化・高画質化を実現するにあたって、タンデム型の画像形成装置では光偏向器を２５０００ｒｐｍ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。複数の書込手段において光偏向器や定着装置等の発熱の影響による温度変化を原因として、色ずれが起りカラー画像の品質が低下する不具合があった。【解決手段】光走査装置は２個の光偏向器６２ａ、６２ｂをモータハウジング２１４の同一基板に設けた軸受に取付、それぞれ２本ずつのレーザビームを偏向する。各ビームは、主走査平面に対してそれぞれ上下から僅かな角度をもって、それぞれの反射面に入射する。遮風板１１によって、モータから発する熱は走査レンズ６３に影響を与えない。【選択図】  図１
2005242024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３以上の複数のレーザ光源と、該複数のレーザ光源に対応した複数の被走査面と、２つの光偏向器とを有し、前記複数のレーザ光源からのビームを前記２つの光偏向器によって分担して主走査面内に偏向走査し、前記被走査面上に集光する光走査装置において、前記２つの光偏向器は、前記光走査装置のほぼ中央部に隣接して配置し、それぞれの光偏向器は前記ビームを、互いに他の光偏向器が存在する側とは反対の側において偏向することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光走査装置において、前記２つの光偏向器の駆動回路基板を一体化したことを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光走査装置において、前記２つの光偏向器の回転方向が異なることを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光走査装置において、前記２つの光偏向器は、その回転方向が両方向回転可能な軸受を使用して構成されていることを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項３に記載の光走査装置において、前記２つの光偏向器は、その駆動部がブラシレスモータからなり、少なくともその一方の光偏向器は回転位置検出信号を出力し、他方の光偏向器に対して前記回転位置検出信号を反転して与える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のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記２つの光偏向器は、共通のモータハウジングに一体化されている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のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記２つの光偏向器の少なくとも一方の光偏向器に入射する少なくとも１本の前記ビームは、前記主走査面に対し、副走査方向に角度を有してい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のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記２つの光偏向器は、一方の光偏向器の反射面に対して、他方の光偏向器の反射面が所望の位相関係となるように前記一方の光偏向器の駆動回路から前記他方の光偏向器の回転位相を制御することを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
請求項８に記載の光走査装置において、前記２つの光偏向器は、その反射面の数とロータ極数を同数とし、かつ２つの光偏向器の反射面と磁極位置が略同位相となるように構成したことを特徴とする光走査装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の光走査装置において、前記２つの光偏向器は、反射部材とロータ磁石を固着した後、着磁を施した回転体を用い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に記載の光走査装置を用いたことを特徴とするカラー画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリゴンスキャナによる光走査装置、画像形成装置、デジタルラボなどに用いられる、マルチビーム書込光学系を有する光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの光偏向器を使用し、各々の光偏向器に対して対向してレーザビームが偏向走査されるタンデム型のカラー画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１  参照。）。
この装置によれば、４色のうち２色分の走査レンズは２つの光偏向器間に挟まれた位置に配置され、走査レンズが光偏向器に対して、対向する位置に配置されているため、走査方向は２色毎に異なっている。
その結果、発熱体の光偏向器に挟まれた２色分の走査レンズは他の走査レンズと比較して、温度が高く、特に樹脂製の走査レンズを用いた場合には屈折率等の変化により、各色（少なくとも２色毎）の倍率が異なるため主走査方向に色ずれとなって現れやすい。
また、光偏向器と走査レンズ等が設置される光学ハウジングは各々の光偏向器毎に分離しているので、全ての構成部品が２つ必要となり、光走査装置としての大きさ、重量、コストが２倍となってしまう。
【０００３】
カラー機の高速プリント化・高画質化を実現するにあたって、タンデム型の画像形成装置では光偏向器を２５０００ｒｐｍ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。
特にタンデム型のカラー機のように複数色（イエロ、マゼンダ、シアン、ブラック）の書込手段として光走査装置を備えたカラー画像形成装置では、それぞれの書込手段において光偏向器や定着装置等の発熱の影響による温度変化を原因として、各色毎の走査装置内のレンズの形状および屈折率の変化により光学特性が変化し、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する不具合があった。その結果、各色毎の走査線の相対位置が異なり、色ずれが起りカラー画像の品質が低下する不具合があった。
具体的には発熱体である光偏向器に最も近接する走査結像レンズとしてのｆθレンズの温度上昇が問題となる。ポリゴンミラー部と走査結像レンズが同一空間内にある場合はポリゴンミラーの気流による輻射によりｆθレンズの温度が上昇する。実際はｆθレンズを均一に温度上昇させるのではなく、発熱源（光偏向器）からの距離または各々材質の熱膨張率差や気流の影響により、特に長手方向となる主走査方向に対して温度分布をもってしまう。主走査方向に温度分布をもつと、特にｆθ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、画質が劣化する。この問題は特に熱膨張率が大きく、熱伝導率の低い樹脂製のレンズの場合が顕著となる。
【０００４】
一方、高速プリント機の場合、複数色に対応する感光体（タンデム型の場合４つ）は長寿命を確保するために、外径を大きくする必要があり、光走査装置から出射されるレーザビームの各色毎の間隔は広幅化に対応可能な光走査装置が要求されている。
図８は従来のカラー画像形成装置の例を示す図である。
同図において符号１は給紙装置、２は転写ベルト、３は感光体ドラム、５は光走査装置、６は現像装置、１０は画像形成装置、１４は定着装置をそれぞれ示す。
同図に示すように、従来は４つ有る感光体３Ｙ〜３Ｋの各々に一つの光偏向器５Ｙ〜５Ｋを対応させ（以下、４偏向器方式）、任意の間隔に対応可能なようにしていたが、高速回転する光偏向器を４台用いるため、騒音および消費電力が多大になるといった問題がある。
また、一つの光偏向器で全て４色分の偏向を行う（１偏向器方式）方法もあるが、光路長を考慮すると感光体の間隔に対して対応できる自由度が低く、間隔が長くなる等、高速プリント機への対応が困難となってしまう。さらに、光偏向器の回転中心に対して、互いに２色分を対向して走査するため、２色分の走査方向が互いに異なってしまう。したがって、走査レンズの主走査方向の温度分布が屈折率の局部的な変動を誘発するほか、同期検知のタイミングに誤差が生じ易く、結果として色ずれが発生する。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２８１９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は高速カラープリンタの光走査装置に使用される走査レンズの温度上昇やカラー機の各光走査装置毎の走査レンズの温度上昇、温度偏差を低減し、ビームスポットの位置ずれを高精度化するとともに、静音化・省電力化を実現するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明では、３以上の複数のレーザ光源と、該複数のレーザ光源に対応した複数の被走査面と、２つの光偏向器とを有し、前記複数のレーザ光源からのビームを前記２つの光偏向器によって分担して主走査面内に偏向走査し、前記被走査面上に集光する光走査装置において、前記２つの光偏向器は、前記光走査装置のほぼ中央部に隣接して配置し、それぞれの光偏向器は前記ビームを、互いに他の光偏向器が存在する側とは反対の側において偏向することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の光走査装置において、前記２つの光偏向器の駆動回路基板を一体化したことを特徴とする。
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の光走査装置において、前記２つの光偏向器の回転方向が異なることを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の光走査装置において、前記２つの光偏向器は、その回転方向が両方向回転可能な軸受を使用して構成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明では、請求項３に記載の光走査装置において、前記２つの光偏向器は、その駆動部がブラシレスモータからなり、少なくともその一方の光偏向器は回転位置検出信号を出力し、他方の光偏向器に対して前記回転位置検出信号を反転して与えることを特徴とする。
請求項６に記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記２つの光偏向器は、共通のモータハウジングに一体化されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項７に記載の発明では、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記２つの光偏向器の少なくとも一方の光偏向器に入射する少なくとも１本の前記ビームは、前記主走査面に対し、副走査方向に角度を有していることを特徴とする。
請求項８に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記２つの光偏向器は、一方の光偏向器の反射面に対して、他方の光偏向器の反射面が所望の位相関係となるように前記一方の光偏向器の駆動回路から前記他方の光偏向器の回転位相を制御することを特徴とする。
【００１１】
請求項９に記載の発明では、請求項８に記載の光走査装置において、前記２つの光偏向器は、その反射面の数とロータ極数を同数とし、かつ２つの光偏向器の反射面と磁極位置が略同位相となるように構成したことを特徴とする。
請求項１０に記載の発明では、請求項８に記載の光走査装置において、前記２つの光偏向器は、反射部材とロータ磁石を固着した後、着磁を施した回転体を用いたことを特徴とする。
【００１２】
請求項１１に記載の発明では、請求項１ないし１０に記載の光走査装置を用いたカラー画像形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は２つの光偏向器を略中央部に隣接配置し、光偏向器が互いに隣接側と反対側にレーザビームを偏向することにより、感光体間隔の広い高速カラー機の高画質化、静音化、省電力化を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明の光走査装置を示す図である。
図２は図１の光走査装置を適用した画像形成装置を示す図である。
図３は光偏光器を説明するための断面図である。
図１において符号１１は遮風板、５０は光学ハウジング、６２は光偏向器、６３は走査レンズ、１６２は駆動回路、２１４はモータハウジングをそれぞれ示す。
図２において符号８７はカバーを示す。その他の符号は図８および図１に準ずる。
図３において符号２２は回転体、２３は軸受ホルダ、２４はコイル巻線、２５は軸受部材、２８はポリゴンミラー、３０はシャフト、２１１はロータ磁石、２１４はモータハウジング、２１５はカバー、５１４は基板をそれぞれ示す。
図２において、光走査装置５は、画像形成装置内の４つの感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ（以下、符号に対する添字Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを適宜付け、Ｙ：イエロー、Ｍ：マゼンダ、Ｃ：シアン、Ｋ：ブラックの色に対応する部分として区別するものとする。）が並設された作像部の上方に配置されている。
図１を参照して、光走査装置５は、図示しない４色分に対応する４つの光源ユニットと、２つの光偏向器６２Ａ、Ｂと複数の光学素子からなり、１つの光偏向器で２つの光源ユニットからのレーザビームを各々偏向走査する。
【００１５】
２つの光偏向器６２Ａ、Ｂは光走査装置５の略中央部に隣接して配置し、２つの光偏向器を単一のモータハウジングに設置、各々走査されるレーザビームは光偏向器が互いに隣接側と反対側に各々偏向される。２つの光偏向器を１つの光偏向ユニットとして構成することにより、光学ハウジング５０に対して、固定ねじで脱着可能としている。各々の光偏向器の反射面に入射するレーザビームは主走査平面に対して、副走査方向に所望の角度αを有している。具体的には５°以下となるように設定されている。２色分のレーザビームが角度を有していなくても、少なくとも１つのレーザビームが角度を有していれば、下記のような不具合は軽減される。ただし、２つの光偏向器のレーザビームＡとＣ、またはレーザビームＢとＤは光偏向器に入射する前の光学素子を共通に使用できるため、同じ入射角であることが望ましい。
主走査とは、本来、被走査面におけるレーザビームの相対移動を意味し、副走査とは、被走査面とレーザビームが主走査方向に対して直交する方向に相対移動することを意味している。しかし、光偏向器その他の部品は、すべてそれら主走査方向、副走査方向に厳密に対応して配置されているので、実際には被走査面上の主走査方向・副走査方向と一致していなくても、それぞれの対応する方向を、便宜上、主走査方向、あるいは副走査方向と呼ぶことにする。したがって、上記主走査平面とは、レーザビームが主走査のために移動することによって形成される仮想平面を意味する。
【００１６】
入射角度が５°以上の場合、被走査面上での走査線曲がりが大きく発生し、かつレーザビームが太径化し、結果として画像の劣化を招く。一方、２つのレーザビームが反射面に対して垂直かつ平行の場合（α=０）、ポリゴンミラーの副走査方向の高さ（厚み）が多く必要となり、高速回転時の風損が増大するといった不具合が有る。
図４はポリゴンミラーの面厚による消費電力の違いを示す図である。
同図で明らかなように、面厚が２倍になると、回転数が２００００ｒｐｍを超える辺りから消費電力が大きくなり始め、よく使う２５０００ｒｐｍ以上では顕著な差が出ることが分かる。
【００１７】
各レーザビームを４つの感光体ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの被走査面上に導く走査結像光学系（結像レンズ、光路折返し用のミラーの光学素子）も２組備えており、これらの構成部材は一つの光学ハウジング５０内に収納されている。図示しない４つの光源ユニットは光源である半導体レーザとその半導体レーザの出射レーザビームをコリメートするコリメートレンズから構成され、光学ハウジング５０の側壁に配置されている。また、光学ハウジング５０にはカバー８７が設けられており、光学ハウジング５０の下部（図２における感光体側）にはレーザビームを通過する開口部が設けられ、その開口部にはレーザ透過部材として防塵ガラスが取り付けられ略密閉されている。
【００１８】
光走査装置５は画像データを光源駆動用の信号に変換し、それに従い各光源ユニットから出射されたレーザビームが図示しない面倒れ補正用のシリンドリカルレンズを通り光偏向器６２Ａ、Ｂに至り、光偏向器６２Ａ、Ｂにより回転駆動されるポリゴンミラー部２８Ａ、Ｂで偏向走査される。光偏向器６２Ａのポリゴンミラー反射面２８ａで２色分に相当するレーザビームを片側の一方向に偏向走査されたレーザビームは、走査レンズ６３を通過し、折り返しミラーにより折り返され、レーザ透過部材となる防塵ガラスを介して各色用の感光体ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの被走査面上に照射され静電潜像を書き込む。なお、少なくとも走査レンズ６３は光学ハウジング５０に接着により固定されており、特に走査レンズの当接面側の主走査方向の中央部のみ接着することが好適である。中央部で接着することが良い理由は、レンズの熱膨張により拡大変形する際、中央部を基準に両端に向かって広がるため、温度に対して自由膨張し主走査方向に異変形することがなく、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。部品点数削減、固定工程簡素化による安価な製造コストで達成できる接着固定が最も好適である。
【００１９】
図３において、２つの光偏向器６２Ａ、Ｂは回転駆動部の固定部材および軸受が固定されている１つのモータハウジング２１４に配置されている。走査方向が同方向になるように各々の光偏向器は一方がＣＷ（時計回り）であれば他方がＣＣＷ（反時計回り）といったように、各々回転方向が異なっている。ポリゴンミラー２８Ａ、２８Ｂの回転に伴う高温の気流を遮蔽する遮風板１１ａ，ｂおよび上カバー２１５により密閉構造となっており、走査レンズ６３とは熱および気流が遮断されている。すなわち、遮風板１１ａ、ｂを備えたことにより、ポリゴンミラーの回転により発生する気流が走査レンズに直接当たらないようしている。
遮風板はレーザ透過が可能でかつ熱膨張係数が樹脂よりも小さく、かつ熱伝導率が大きいガラス板が好適である。表１に好適な材質の例の特性値を示す。
【００２０】
【表１】
2005242024.tif 000003
【００２１】
上記のような特性値としたことにより、遮風板自身が主走査方向に温度分布をもつことを抑制し（熱伝導率の効果）、かつポリゴンミラーの高温気流が吹き付ける遮風板が温度膨張により光学特性（曲率等の形状及び屈折率変化によるレーザビーム径）が劣化することを効果的に防止できる。したがって、高温気流の影響を受けない走査レンズは非球面形状が容易に可能な樹脂が適用できる。
なお、走査レンズが樹脂以外のガラスなどの場合、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ないばかりか、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。同様に光学ハウジングをアルミ等の金属製とする場合、重量が大幅に増加してしまう他、熱伝導性が高いため短時間で走査レンズの当接面が高温となるため当接面の場所により局部的な温度分布をもってしまう。また、製作するコストが高くなるというデメリットがある。
【００２２】
光学ハウジング５０は熱伝導率の高い金属製が好適であり、なかでも熱膨張率が走査結像レンズ６３に近い材質であることが好適である。具体的には亜鉛、マグネシウム、アルミニウムまたはその合金が好適であるが、最も好適なのは亜鉛である。
下表に代表値を示す。
【００２３】
【表２】
2005242024.tif 000004
【００２４】
上記材質、構成とすることにより、光偏向器や定着ユニットの発熱等により光学ハウジング５０内が温度上昇しても、走査結像レンズ６３が局部的に高くなる部分はなく、温度分布（特に主走査方向）は平坦化され走査ビームスポットの位置のずれが抑制される。上記の効果が各色に対して発生するため、画像形成時の色ずれが少なく、高画質化が達成できる。
走査結像レンズ６３はプラスチック製であり非球面形状を成形により容易に達成できる反面、温度上昇の影響による屈折率や形状の変化がガラスに比べて顕著であり、各色全てに対応する走査結像レンズの温度上限は４５℃以下、且つ温度分布（主走査方向）は２℃以下としている。その結果ビームスポット位置のずれのほかビーム径や走査線曲りが抑制され、高画質化が達成できる。上記温度分布は１色内での温度分布のほか、色毎の相対的な差も小さくなり色ずれの低減には効果が高い。
【００２５】
また、駆動回路１６２は２つの光偏向器６２の回転数制御およびポリゴンミラー２８の回転位相を制御する。従来、光偏向器毎に設けられていた駆動回路を一体化し、基板及び電源系統、ノイズフィルタ機能を集約すると共に、ポリゴンミラー２８の回転位相をロータ磁石より検知し、その結果に基づいて、一方の光偏向器の回転基準クロックに対して位相を調整し、所望の位相関係となるように制御する（別途、後述）。駆動回路を一体化することにより、耐ノイズ性を向上させると共に、配線パターン、モータハーネスが最短距離で接続することが可能となり、電磁波ノイズの低減が可能となる。さらに基板の小型化、部品点数の削減により、低コスト化が達成される。
【００２６】
上記構成としたことにより、図８の従来例に示したような、各色毎の４つの光偏向器を使用（特に２５０００ｒｐｍ以上の高速回転）する場合と比較して、ポリゴンミラー２８の風切音による騒音の低減（静音化）、消費電力の半減、さらに振動発生源の低減による画像バンディングへの影響も軽減される。
さらに低コスト、かつ軽量化が可能な樹脂製の走査レンズおよび光学ハウジングにおいて、２５０００ｒｐｍ以上の高速回転に伴う光偏向器の発熱による走査レンズの温度分布を低減することが可能となり、色ずれの発生を抑制できる。
【００２７】
図２に示した画像形成装置は、複数の感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋを並列に配置したタンデム型のカラー画像形成装置である。装置上部から順に光走査装置５、現像装置６、感光体３、中間転写ベルト２、定着装置１４、給紙カセット１がレイアウトされている。
中間転写ベルト２には各色に対応した感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋが並列順に等間隔で配設されている。感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋは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部材が順に配設されている。感光体３Ｙを例に説明すると、帯電チャージャ（図示せず）、光走査装置５から出射された画像信号に基づくレーザビームＬ１、現像装置６Ｙ、転写チャージャ（図示せず）、クリーニング装置（図示せず）等が順に配設されている。他の感光体３Ｍ，３Ｃ，３Ｋに対しても同様である。即ち、本実施の形態では、感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋを各色毎に設定された被走査面とするものであり、各々に対して光走査装置５からレーザビームＬ１、Ｌ２，Ｌ３、Ｌ４が各々に対応するように設けられている。
【００２８】
帯電チャージャにより一様に帯電された感光体３Ｙは、矢印Ａ方向に回転することによってレーザビームＬ１を副走査し、感光体３Ｙ上に静電潜像が形成される。また、光走査装置５によるレーザビームＬ１の照射位置よりも感光体３の回転方向下流側には、感光体３Ｙにトナーを供給する現像器６Ｙが配設され、イエローのトナーが供給される。現像器６Ｙから供給されたトナーは、静電潜像が形成された部分に付着し、トナー像が形成される。同様に感光体３Ｍ，３Ｃ，３Ｋには、それぞれＭ、Ｙ、Ｋの単色トナー像が形成される。各感光体３Ｙの現像器６Ｙの配設位置よりもさらに回転方向下流側には、中間転写ベルト２が配置されている。中間転写ベルト２は、複数のローラ２ａ、２ｂ、２ｃに巻付けられ、図示しないモータの駆動により矢印Ｂ方向に移動搬送されるようになっている。この搬送により、中間転写ベルト２は順に感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの接触点に移動されるようになっている。中間転写ベルト２は各感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋで現像された各々単色画像を順次重ねあわせて転写し、中間転写ベルト２上にカラー画像を形成するようになっている。その後、給紙トレイ１から転写紙が矢印Ｃ方向に搬送されカラー画像が転写される。カラー画像が形成された転写紙は、定着器１４へにより定着処理後、カラー画像として排紙される。
上記構成はデジタルラボに応用することができる。例えば、図示は省略するが、同図において、各感光体およびその周辺機構を取り除いて、光束Ｌ１〜Ｌ４の収束位置を通るように搬送ベルトを配置し、そこにカラー印画紙を通紙すれば、印画紙上に直接画像露光ができる。この場合は、４色露光後、専用の現像装置により印画紙を現像することになる。
【００２９】
図３において、光偏向器部６２Ａと６２Ｂは回転方向を除き基本的に同構成であるため、６２Ａにて詳述する。光偏向器６２Ａはポリゴンミラー部を形成する多面体に２色に対応した複数のレーザビーム（Ａ、Ｂ）が反射面２８ａに入射され、２５０００ｒｐｍ以上で高速回転し、高速に偏向走査する。
軸受はマルテンサイト系のステンレス鋼からなるシャフト３０の上部外周がポリゴンミラー部を形成する多面体を有するアルミ合金からなるポリゴンミラー２８の内径部２８ｍに焼キバメ固定されている。マルテンサイト系ステンレス（例えばＳＵＳ４２０Ｊ２）は焼入れが可能で表面硬度を高くでき、シャフト３０としては耐磨耗性が良好で好適である。ポリゴンミラー２８の下部にはロータ磁石２１１が固定されステータコア２４ａとともにアウターロータ型のブラシレスモータを構成している。
ポリゴンミラー部を形成する多面体の反射面は所定のレーザビームを偏向するのに十分な軸方向長さ（厚み）を有しており、具体的には１〜３ｍｍに設定している。この範囲に設定している理由は１ｍｍ以下の場合、薄板となるため鏡面加工時の剛性が低く平面度が悪化する。３ｍｍ以上だと回転体としてイナーシャが大きく、起動時間が長くなる問題がある。
【００３０】
ポリゴンミラー２８に設けられた円周溝２８ｉや２８ｋは回転体２２（ポリゴンミラー２８、シャフト３０、ロータ磁石２１１の組立体）の軽量化（イナーシャ低減、質量低減による軸受摩耗劣化の抑制や起動時間の短縮の効果がある）のほか、バランス修正用の接着剤塗布部に使用される。２５０００ｒｐｍ以上の高速回転では振動を小さくするために回転体２２のバランスを高精度に修正かつ維持する必要があり、アンバランスの修正部として、重心を挟んで軸方向上側にはポリゴンミラー２８の円周凹部２８ｉに、下側には円周凹部２８ｋ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の箇所で修正量は１ｍｇ以下に保たれている。なお、上記のような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、また量が少ないため接着力が弱く４００００ｒｐｍ以上の高速回転時に剥離、飛散が問題となる場合には、回転体２２の部品の一部を削除する方法（ドリルによる切削やレーザ加工）を実施することが好適である。
なお、円周溝２８ｋを反対面（下方の２８ｇ側）に設けることも考えられるが、下方に開放した溝に接着剤を塗布する際には回転体２２を軸受２５から外して、回転体２２を上下倒立して設置固定した上で塗布する必要があり、複雑な工程を経る必要があるばかりか、軸受５との脱着工程が入るため、その都度油の飛散等が発生し、軸受の劣化を誘発するという問題があるため不適である。
【００３１】
本構造は、従来のようにポリゴンミラーを板バネ等の固定部材を使用する必要が無いので、固定圧力によるポリゴンミラー反射面部への歪みがなくなるというメリットがある。
ロータ磁石２１１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２１１はポリゴンミラー２８部材の下部に圧入固定されている。圧入固定することにより、高温かつ高速回転下でもロータ磁石２１１が微移動することなく、安定した高速回転を確保できる。（接着などのように、熱膨張差に起因する高速回転かつ高温時における接着層の微移動による回転体バランスの変化およびポリゴンスキャナの振動を抑制することが可能となる。）また、ロータ磁石２１１の外径部が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である。
なお、ロータ磁石２１１はアルミマンガン系の磁石でも良く、アルミ合金のポリゴンミラー２８と表面を硬化処理または潤滑処理したアルミ合金製のシャフトで構成することにより、回転体を全てアルミ合金で各部品間の熱膨張差は略等しくし、温度上昇に伴う部品間の微移動がより防止でき、回転体の高精度バランスが一層維持できる。アルミマンガン系の磁石は機械強度が高く高速回転時の遠心力にも破壊しないこと、高純度アルミはポリゴンミラー反射面２８ａの反射率が高いこと、アルミ合金シャフトはステンレスよりも軽量化が可能となるという効果を有する。
【００３２】
ラジアル軸受はシャフト３０の外径と軸受ホルダ２３内に圧入または接着固定された軸受部材２５により動圧軸受を構成している（軸受部材２５は銅系の含油燒結部材からなり、含油動圧軸受を構成：熱膨張率１．６×１０−５／℃）。２５０００ｒｐｍの高速回転でも燒結部材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手段を設けている。動圧発生手段はシャフト３０の外周面または軸受部材２５の内周面に設けるが、加工性の良好な燒結部材の内周に設けるのが好適である。なお、動圧軸受隙間は直径で１０μｍ以下に設定されている。
なお、ラジアル軸受として好適な例は、回転方向がＣＷ，ＣＣＷの両方向に対応でき、かつ２５０００ｒｐｍ以上の高速回転でも長寿命な動圧軸受として円周方向に対して軸受形状が対象となる、真円軸受、軸方向と平行な溝（または研削状痕）付軸受、円周方向に正弦波または高調波成分の表面形状を有する軸受が好適である。また、燒結含油軸受や玉軸受なども好適である。また、動圧軸受を構成する流体の例として油の場合について示したが、軸受部の温度が油の劣化を生じさせる７５℃以上の場合で使用するときや、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。
【００３３】
軸受ホルダ２３は軸受部材５と同程度の熱膨張率を有する材質として、黄銅（熱膨張率１．８×１０−５／℃）、アルミ合金（熱膨張率２．４×１０−５／℃）が好適である。ポリイミド樹脂（熱膨張率４．５×１０−５／℃）のように熱膨張率差が大きくなる材質の場合、高温時に緩みが生ずるため不適である。軸受ホルダ２３は下部にモータハウジング２１４と焼きばめされる外径部２３ｄと焼きばめ下部に向かって外径が太径となるようなテーパ形状としている。テーパ部にはモータコア２４ａがかしめ固定されている。テーパ形状としたことにより、回転体２２のアンバランスによりシャフト３０が軸受部材２５内で振れ回りが発生しても、振れ回り加振力が焼きばめ部に応力が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。軸受ホルダ２３の下面２３ｃは焼きばめの軸方向位置決め用であり、焼きばめ時にモータハウジング２１４と同面を当接し固定される。
また、軸受部材２５は潤滑油が含浸しているため焼きばめ時には１００℃以下とする必要がある（１００℃以上になると潤滑油が化学反応により劣化する）。焼きばめ工程はモータハウジング２１４を１５０℃以上の高温状態に保持し、穴部（２３ｄとの対向面）を軸受ホルダ２３の外径部２３ｄよりも拡径し、その拡径部に常温状態の軸受ホルダ２３を挿入し、その後徐冷し堅固に固定される。その際、軸受部材２５が１００℃以上とならないように軸受ホルダ２３の下部に焼きばめ工程時に脱着可能な治具用の放熱フィンを設け、軸受部材２５が１００℃以上の高温になることを防止している。また、焼きばめは軸受ホルダ２３のみを固定し、焼きばめ完了後、常温（２５℃）まで徐冷した後に軸受部材を固定する工程としても良い。
【００３４】
先に軸受部材２５は軸受ホルダ２３に圧入又は接着固定されていると説明したが、下記状況により適宜選択される。圧入固定が好適な場合は、潤滑油の使用上限温度となる１００℃近傍まで、軸受部材５が高温状態になるような環境で使用される場合である。一方、接着固定の場合１００℃近傍の場合、接着剤の接着力が低下すると共に、軸受部材２５の外径と軸受ホルダ２３の内径間の隙間が変化（拡縮）し接着剥がれを起こす可能性があるので、接着固定が好適なのは１００℃以下の場合に限られる。
なお、軸受ホルダを焼きばめでは無く、従来のような薄板基板に軸受ホルダ一部を嵌合し加圧変形させてカシメ固定をする方法では、薄板であるので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。
本構成のように潤滑油が含浸された軸受部材を保持する軸受ホルダとハウジングを焼きばめ固定したことにより、軸受固定部を高剛性化し、回転体のアンバランス振動が小さくできる効果を有する。
【００３５】
アキシャル方向の軸受は、シャフト３０の下端面に形成された凸曲面３０ａと、その対向面にスラスト受部材２７を接触させるピボット軸受である。スラスト受部材２７はマルテンサイト系ステンレス鋼やセラミック、または金属部材表面にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）処理等の硬化処理をしたものが磨耗粉の発生が極力抑えられるので、好適である。
回転体（ポリゴンミラー２８、シャフト３０、ロータ磁石２１１）は図３の紙面上方から軸受２５へ嵌合挿入される。
【００３６】
モータ方式は径方向に磁気ギャップをもちステータコア２４ａの外径部にロータ磁石２１１がレイアウトされるアウターロータ型といわれる方式である。回転駆動はロータ磁石２１１の磁界により基板５１４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、駆動用ＩＣにより巻線コイルの励磁切り替えを行い回転する。ロータ磁石２１１は径方向に着磁されており、ステータコア２４ａの外周とで回転トルクを発生し回転する。
ロータ磁石２１１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、モータの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磁性体（鉄板、ステンレス）を配置すると、ポリゴンミラー材質のアルミ合金と熱膨張差により、ロータ磁石固定部が微移動し、高温時に回転体のバランスが変化するという不具合が発生するためである。ロータ磁石２１１は磁気回路が開放されているので、回転体を囲う周辺は磁気シールド部材（図示しない）を配置したり、樹脂などの非導電性材料で構成することが好適である。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の漏れ磁束が渦電流を発生させモータ損失が多くなるためである。
【００３７】
図５は２つの光偏向器の励磁シーケンスを示す図である。同図（ａ）は一方の光偏向器のＣＷ方向、同図（ｂ）は他方の光偏向器のＣＣＷ方向のシーケンスを示す。
同図（ａ）のＣＷ方向シーケンスについて詳述する。
ロータ磁石の回転位置を検出するホール素子の出力をＵＶＷの各相について示している。＋側が例えばＮ極とすれば−側がＳ極となる。このホール素子出力にしたがって、各相コイルへの励磁電流のタイミングが設定されている。励磁電流の＋側が例えばコイルへ流れる電流、−側がコイルから流れ出る電流となる。（ａ）で示したホール素子出力のタイミングのときＣＷ方向に回転する。一方、（ｂ）で示したホール素子出力のタイミングの時ＣＣＷ方向に回転するように設定している。設定はホール素子出力の＋側をコンパレータ（比較回路）するか−側をコンパレータするか、また一方の光偏向器のホール素子の＋電源を−電源に、−電源を＋電源に各々反転入力することによりホール素子出力を反転させＣＷ、ＣＣＷを適宜設定可能となる。
【００３８】
図６はポリゴンミラーの面数とロータ磁石の磁極数について示す図である。同図（ａ）はミラー面が６面の場合、同図（ｂ）はミラー面が８面の場合をそれぞれ示す。
２つの光偏向器のロータ磁石の磁極数（Ｎ極、Ｓ極の数）とポリゴンミラーの面数を同じにしている。また、Ｎ極とＳ極の位相とポリゴンミラーとの位相関係は任意であるが、２つの光偏向器に対しては同じ位相関係としている。同じ位相関係とするために、ロータ磁石がポリゴンミラー部材に固着された後、着磁を行う。着磁の際にはポリゴンミラー面と着磁ヨークの位相関係が常に同じになるように図示しない位相位置決め機構により、位相合わせを行う。その結果、異なる回転体においても常にポリゴンミラー面とロータ磁石の位相関係が一定になるように製作することができる。
【００３９】
上記、構成としたことにより２つの光偏向器のポリゴンミラーの位相関係を所望の関係とすることが可能となる。所望とは２つの光偏向器において、４色のレーザビームを走査するタイミングは感光体間を移動する中間転写ベルト上へのトナーを転写する予め決定されているタイミングで走査を開始できるような２つの光偏向器のポリゴンミラーの位相関係のことである。一方の光偏向器に対して、他方の光偏向器の位相を合わせるには、ロータ磁石の磁極数（Ｎ極、Ｓ極の数）とポリゴンミラーの面数を同じにしているので、ホール素子出力とポリゴンミラーの位相は２つの光偏向器間においては同じとなる。したがって、一方の光偏向器からのホール素子出力と他方のホール素子出力の位相関係を所望の関係に制御することによって達成できる。理想的なタイミングは予め画像形成装置毎に設定され、その関係を達成するような位相関係を保つように駆動回路１６２で制御される。
なお、位相関係が所望でない場合、各色毎にレーザビームが出射する際のポリゴンミラーの反射面が任意の位相となるため、最大でポリゴンミラーの１反射面分（副走査方向に１ライン分）の書込みずれが発生する（そもそも、感光体の駆動とポリゴンミラーの駆動が非同期であることに起因する）。
【００４０】
回転体の周囲はポリゴンミラーの風損によって発生する発熱による、他の光学素子への伝熱や風切音を防止するために、モータハウジング２１４と遮風板１１ａ，ｂ（２枚）および上カバー２１５により略密閉されている。（モータハウジング２１４にはポリゴンミラー部へのレーザビームＡ，Ｂ入出射用の開口窓２１４ａを有し、開口窓２１４ａには遮風板１１ａが固定される。レーザビームＣ，Ｄの場合も同様である。）
遮風板１１ａはレーザビームを透過可能で熱膨張の少ないガラス板が好適である。ガラス板の平面度は実際の偏向動作時に達する温度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。
また、遮風板１１ａは特にレーザビーム径（１／ｅ２）が５０μｍ以下の場合、レーザビーム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。高精度配置を達成するため、レーザ透過部材の取付基準となるレーザビーム入出射窓２１４ａとの当接面２１４ｂと光偏向器６２が光学ハウジング５０に取り付けられる当接面２１４ｃの幾何学位置を高精度に維持することが可能なように、モータハウジング２１４にはレーザビーム入出射窓２１４ａが一体に形成されている。
【００４１】
風切音による騒音を小さくするために上カバー部材２１５を複数枚の板金（鉄板、アルミ板等）としても良い。高速回転により光偏向器が発熱しても遮風板１１で高温気流を密閉しているため、高温の気流により局部的に温度が高くなる部分の発生をなくし、走査レンズ６３が主走査方向に温度分布をもつことを抑制している。
一方、２つの光偏向器のポリゴンミラーの風切りによる乱流が回転むらに影響したり、また２つの遮風板を取り付けるための２つの開口部の影響によりレーザビームのフレア光が問題となるような場合には２つの光偏向器間にレーザビームが透過しない仕切部材２１４ｄを設けることが好適である。仕切部材２１４ｄは金属製（鉄、アルミ）やモータハウジングと一体化し単一化しても良い。
【００４２】
また、モータハウジング２１４には２つの光偏向器の軸受ホルダを固定し、モータハウジングとして一体化しているが、このような構成としたことにより軸受ホルダが固定される２つの基準面３ｄ、３ｃ部がモータハウジングの取付面に対して、同時（同じチャッキング状態）に加工可能となるので同程度の平行度、直角度で製作可能となる。その結果、２つの光偏向器の軸倒れが位相も含めて同程度となり、軸倒れに伴う走査線曲がり、レーザビーム径の太径化が４色ともにばらつきが少なくなり、画質の劣化が顕在化しにくくなるといった効果がある。
【００４３】
図７はポリゴンミラー面の鏡面加工について説明する図である。
同図において符号４２１は切削用バイト、４２２はバイトの回転中心、４２３は保持基板、４２４は保持部材をそれぞれ示す。
同図に示すようにポリゴンミラーの反射面２８ａは少なくともシャフト３０とポリゴンミラー２８が焼きばめ固定されたのちに鏡面加工される。ポリゴンミラー２８のポリゴンミラー反射面部以外はポリゴン多角形の内接円径よりも小径となっている。理由は鏡面加工時に切削用バイト（刃物）４２１の先端がポリゴンミラー外径部に衝突しないように避けるためである。
ポリゴンミラー２８は、まず金型（ダイキャスト、鍛造）で反射面数に相当する多角柱状のブランクを作成する。その後、ポリゴンミラー２８のシャフト３０が焼きばめ挿入される内周面２８ｍを高精度（円筒度３μｍ以下）に加工する。その後、複数の多面体の離間する部分２８ｊおよび周辺を切削加工する。その後、シャフト３０を焼きばめし、ポリゴンミラー反射面部を鏡面加工する。本工程により、従来は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する必要がなくなる。
【００４４】
シャフト３０の外径を基準にポリゴンミラー面を加工する実施例を詳述する。
軸受として使用する部分を全長、全周に堅固に保持し加工時の作用力に対して保持力を高めている。外径保持は軸受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４２４を使用する。保持部材は油圧機構（図示しない）により上昇する油圧により内周部４２４ａが縮径し、堅固にシャフト３０を固定する。この保持方法は軸方向の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としては好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の光走査装置を示す図である。
【図２】図１の光走査装置を適用した画像形成装置を示す図である。
【図３】光偏光器を説明するための断面図である。
【図４】ポリゴンミラーの面厚による消費電力の違いを示す図である。
【図５】２つの光偏向器の励磁シーケンスを示す図である。
【図６】ポリゴンミラーの面数とロータ磁石の磁極数について示す図である。
【図７】ポリゴンミラー面の鏡面加工について説明する図である。
【図８】従来のカラー画像形成装置の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
２３      軸受ホルダ
２４      コイル巻線
２５      軸受部材
２８      ポリゴンミラー
３０      シャフト
６２      光偏向器
２１４      モータハウジング
【図１】
2005242024.tif 000005
【図２】
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【図３】
2005242024.tif 000007
【図４】
2005242024.tif 000008
【図５】
2005242024.tif 000009
【図６】
2005242024.tif 000010
【図７】
2005242024.tif 000011
【図８】
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