(57)【要約】【課題】回転多面鏡の反射面の偏心を抑制し温度上昇による反射面の変形も低減することにより、ジッター量を低減すること。【解決手段】画像情報に応じて変調されるレーザ光を感光体ドラム２に走査する回転多面鏡10が組み付けられる受部材11を有する光学走査装置１において、受部材11は樹脂によって成形され、かつ回転多面鏡10は受部材11に圧入又は焼き嵌めによって取り付けられていることを特徴とする。【選択図】図１
2007183324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を偏向する回転多面鏡と、回転多面鏡を保持する受部材と、を有する光偏向装置において、
前記受部材は樹脂製であり、前記回転多面鏡は前記受部材に圧入又は焼き嵌めされていることを特徴とする光偏向装置。
【請求項２】
前記受部材が熱硬化性樹脂による成型品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】
前記受部材の熱膨張係数が前記回転多面鏡の熱膨張係数と等しい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】
レーザ光を出射する光源と、レーザ光を偏向する回転多面鏡及び回転多面鏡を保持する受部材を有する光偏向手段と、を有する光学走査装置において、
前記受部材は樹脂製であり、前記回転多面鏡は前記受部材に圧入又は焼き嵌めされていることを特徴とする光学走査装置。
【請求項５】
前記受部材が熱硬化性樹脂による成型品であることを特徴とする請求項４に記載の光学走査装置。
【請求項６】
前記受部材の熱膨張係数が前記回転多面鏡の熱膨張係数と等しいことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の光学走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザビームプリンタに搭載されるような光学走査装置、及びこの光学走査装置に搭載されるレーザ光を偏向する光偏向装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザビームプリンタに搭載される光学走査装置は、画像情報に応じて光源から出射するレーザ光を回転多面鏡にて偏向し、感光体をレーザ光で走査する。
【０００３】
ここで、回転多面鏡が偏心していると、レーザ光の感光体上での結像位置が異なり、画像歪みの原因となるジッター量Ｊが発生する。ジッター量Ｊは、結像レンズから感光体までの距離によって求まる主走査方向の横倍率をｍ、レーザ光の回転多面鏡反射面の偏心によるレーザ光のズレ量をｈとすると、Ｊ＝ｍｈとして算出される（図５参照）。
【０００４】
ジッター量Ｊを低減させるためには、回転多面鏡を偏心させないようにする必要がある。そこで、回転多面鏡を偏心させないように光偏向装置の回転軸と回転多面鏡の間に生じる嵌合隙間をできる限り小さくすることが有効である。さらにこのような嵌合隙間を小さくした構成において周囲の温度が上昇した際に発生する回転多面鏡反射面の変形や回転多面鏡の位置ずれを防止する提案が以下のように開示されている。
【０００５】
まず、回転多面鏡の受部材と回転多面鏡を熱膨張係数が略同一の材料により形成し、この受部材には回転多面鏡と嵌合する嵌合部を設け、この嵌合部と回転体の間に空隙部を設けた構成とする構成がある（特許文献１参照）。これにより、温度が上昇した場合においても受部材と回転多面鏡が略同等に膨張し、さらに嵌合部が空隙部内を自由に膨張することにより、回転多面鏡の位置ずれなどの変化を防止している。
【０００６】
また、動圧軸受を形成する円筒状のセラミックスリングの外周にプラスチック製リングを固着し、さらにプラスチック製リングの外周にアルミニウム製の回転多面鏡を焼き嵌め固着し、プラスチック製リングの熱膨張係数がセラミックスリングよりも大きくかつアルミニウム製の回転多面鏡よりも大きい材料で構成するものがある（特許文献２参照）。これにより、温度上昇や遠心力により締まり嵌めされている回転多面鏡の反射面の変形を防止している。
【０００７】
さらには、回転多面鏡の内径とロータ基体との外径との間に同心の圧入部材を回転多面鏡の押さえ部材として弾性係数の低い材料で構成されるものがある（特許文献３参照）。このように、軽く密着嵌合させた状態で取り付けているため、回転多面鏡の変形を防止することができる。
【０００８】
【特許文献１】特許第３２９９６５４
【特許文献２】特開平０７−２９４８３８
【特許文献３】特開平０８−１２２６８１
【発明の開示】
【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においては、アルミニウム製の回転多面鏡とアルミニウムや黄銅等の受部材では回転多面鏡を圧入すると反射面の変形が発生する。また、焼き嵌めにおいては温められた回転多面鏡の熱が受部材に伝わることで放熱されやすい。このため、焼き嵌めによる組み付けが困難となる。このような理由から、僅かながらも嵌合隙間を設ける必要があり、回転多面鏡反射面の偏心を低減するには限度がある。
【００１０】
特許文献２においては、セラミックスから成る軸受とアルミニウム製の回転多面鏡との間に、熱膨張係数の大きなプラスチック製リングを介在させ、回転多面鏡反射面に掛かる応力をプラスチック製リングにて吸収する構成である。ここで、使用可能なプラスチックは塑性変形するプラスチックに限られる。また、このようなプラスチックにおいて上下の支持部材なく回転多面鏡を精度良く保持することは困難である。
【００１１】
特許文献３においては、弾性係数の低い圧入部材で回転多面鏡を密着嵌合させて組み付け時の回転多面鏡の変形を防止している。しかし、温度上昇に伴う圧入部材の変形や変形に伴う回転多面鏡への影響を防止する手段は記載されていない。
【００１２】
本発明の目的は、回転多面鏡の反射面の偏心を抑制し温度上昇による反射面の変形も低減することにより、ジッター量を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の課題を解決するための本発明は、レーザ光を偏向する回転多面鏡と、回転多面鏡を保持する受部材と、を有する光偏向装置において、前記受部材は樹脂製であり、前記回転多面鏡は前記受部材に圧入又は焼き嵌めされていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、レーザ光を出射する光源と、レーザ光を偏向する回転多面鏡及び回転多面鏡を保持する受部材を有する光偏向手段と、を有する光学走査装置において、前記受部材は樹脂製であり、前記回転多面鏡は前記受部材に圧入又は焼き嵌めされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、回転多面鏡は、樹脂によって成形された受部材に圧入もしくは焼き嵌めによって固定されている。このため、嵌合隙間による回転多面鏡の反射面の偏心を抑制することができる。更に反射面の変形を防止することができる。この結果、画像歪みの少ない良好な画像品質と小型で安価な構成を両立することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
〔第１実施形態〕
図を用いて本発明の第１実施形態を説明する。説明にあたり、画像形成装置の概略説明、光学走査装置の概略説明をしたのち、本発明の特徴部分である光偏向装置に関して詳細な説明をする。
【００１７】
（画像形成装置100）
画像形成装置100の説明を、転写材を搬送する搬送ベルトを有するカラープリンタを例示して説明する。図４は画像形成装置100の概略断面図である。
【００１８】
図４に示すように、本実施形態で使用可能な画像形成装置100は、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各色に対応する４個の光学走査装置１（１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｂ）、感光体ドラム２（２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ、２Ｂ）、現像器３（３Ｃ、３Ｍ、３Ｙ、３Ｂ）、搬送ベルト４、搬送ベルト４を介して各感光体ドラム２に対向する位置に配設される不図示の転写手段、紙等のシートＳを積載する給送手段５、画像形成後の画像を定着させる定着手段６、画像定着後のシートＳを排出する排出トレイ７、などから構成されている。
【００１９】
画像形成の際には、前記帯電手段によって一様に帯電された感光体ドラム２に対して、光学走査装置１から露光が行われ、静電潜像が形成される。次に、前記静電潜像に対して現像器３からトナーが供給されて、感光体ドラム２上にトナー像が形成される。
【００２０】
一方、給送手段５上に積載されたシートＳは、給送手段５からピックアップされて搬送ベルト４上を搬送される。そして、各感光体ドラム２上の形成されたトナー像は、前記転写手段によってシートＳ上に転写される。その後、シートＳは定着手段６内に搬送され、加熱・加圧されることでトナー像がシートＳ上に定着され、永久画像になる。最後に、シートＳは、不図示の搬送手段によって装置外の排出トレイ７に排出・積載され、画像形成動作が終了する。
【００２１】
（光学走査装置１）
本実施形態の光学走査装置１について説明する。図２は光学走査装置１の上面図である。
【００２２】
図２に示すように、光学走査装置１は、レーザ光を発射する光源装置30と、レーザ光を反射して走査する光偏向装置19と、光偏向装置19によって走査されるレーザ光を感光体ドラム２上で結像させる結像レンズ36と、を有する。
【００２３】
光源装置30は、画像情報によって変調されるレーザ光を出射する半導体レーザ31と、半導体レーザ31から出射した一定の拡がり有するレーザ光を収束光とする第１の光学素子であるコリメータレンズ32、これらを精度良く保持する保持部材33、半導体レーザ31を制御する駆動基板34などを有する。光偏向装置19の構成は後ほど詳細に説明する。また、結像レンズ36は図２においては１つであるが、複数あってもよい。
【００２４】
以上の構成により、光源装置30で発生され、出射されたレーザ光は、主走査方向と副走査方向に僅かな収束を有する光束として、第２の光学素子のシリンドリカルレンズ35に入射すると、このシリンドリカルレンズ35は副走査方向にのみ光束を集光する曲率を有している。このため、回転多面鏡10の反射面10ａ上で主走査方向に細長く線状に結像することとなる。
【００２５】
本実施形態における光学走査装置１においては、光偏向装置19によって感光体ドラム２の方向に偏向されたレーザ光は、第３の光学素子である結像レンズ36によって感光体ドラム２表面に集光して感光体ドラム２上を等速で走査する。ここで、光源装置30から出射したレーザ光は収束光であり、回転多面鏡10から感光体ドラム２までの距離を短く構成している。
【００２６】
（光偏向装置19）
本実施形態の光偏向装置19について説明する。図１は光偏向装置19の断面図である。
【００２７】
図１に示すように、光偏向装置19は、回転子（ロータ部）15が、電機子（ステータ部）に対して組み付いて構成されている。
【００２８】
回転子15は、レーザ光を感光体ドラム２に走査する回転多面鏡10と、回転多面鏡10を光偏向装置の回転軸12に取り付ける受部材11と、受部材11と接合している鋼鈑で成形されたロータヨーク13と、さらにはリング状のマグネット14と、を有する。一方、電機子25は、固定スリーブ20と、ステータコア21と、アマチュアコイル22と、駆動回路を有するプリント基板23と、を有する。
【００２９】
回転子15の回転軸12が、電機子25の固定スリーブ20の周囲に数ミクロンから十数ミクロンの隙間を有して係合しているという構成である。回転軸12と固定スリーブ20との隙間には、潤滑流体としてオイルが充填されており、回転軸12の下端の半球面を支持する磨耗性の高いスラスト板24を具備することによって、高速回転においても高精度で高寿命の光偏向装置を形成している。
【００３０】
（回転子15の構成について）
本実施形態の光偏向装置19の特徴は、回転多面鏡10が圧入や焼き嵌めによって電機子25に取り付けられた回転子15の構成にある。次に詳細にその構成を説明する。
【００３１】
ステンレス鋼などの鋼材を精度良く加工した回転軸12と、鋼鈑で成形されたロータヨーク13は、樹脂によって成形された受部材11に接着剤などによって接合されている。受部材11は、例えばガラス繊維を混入した不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂で構成されている。このため、次のような作用及び効果を奏する。
【００３２】
第１に、回転多面鏡10を焼き嵌めにて受部材11に取り付ける場合に、次のような利点がある。熱硬化性樹脂はアルミニウムや黄銅に比べて熱伝導率が低い。このため、熱硬化性樹脂にて受部材11を構成すると、回転多面鏡10を焼き嵌めにて受部材11に取り付ける際に、あらかじめ温められた回転多面鏡10の熱が、放熱し難くなる。ここで、もし受部材を熱伝導率の高い部材で構成してしまうと、焼き嵌め作業中に温められた回転多面鏡10が受部材に熱を奪われてしまい、回転多面鏡10が収縮してかじり（接触面の異常磨耗による組付け不良）が発生するおそれがある。
【００３３】
このため、本実施形態のように、受部材11を放熱し難い熱硬化性樹脂部材で構成することにより、回転多面鏡10を受部材11に組み付ける作業の作業性を向上させることができる。また、熱硬化性樹脂は荷重たわみ温度が熱可塑性樹脂に比べて高く、熱による変形が非常に小さい。従って、回転多面鏡10を焼き嵌めをする作業時に変形しないため、焼き嵌めにて固定することに適している。
【００３４】
第２に、回転多面鏡10を圧入にて受部材11に取り付ける場合に、次のような利点がある。熱硬化性樹脂は、樹脂成形にて成形されることにより、成形後の形状の自由度が高い。このため、回転多面鏡10を圧入する場合においても、圧入時に回転多面鏡10の反射面が変形しないように、例えば圧入部と回転軸の間に空隙部を設ける既知の構成や圧入箇所を限定するような形状とすることも樹脂成形にて達成することができる。このように、回転多面鏡10を圧入する場合においても、受部材11を熱硬化性樹脂にて構成することで、コストを上げることなく形状面の目的を容易に達成できる利点がある。
【００３５】
第３に、熱硬化性樹脂は、他の物質を混入することで性質を様々に変化させることができる。このため、例えば、回転多面鏡10の熱膨張係数と受部材11の熱膨張係数を略同一にすることも容易である。ここで、回転多面鏡10を形成するアルミニウムの熱膨張係数は、２３．９×１０−６Ｋ−１程度であるに対して、受部材11を形成する樹脂がガラス繊維の入った不飽和ポリエステル樹脂の場合、１５〜３０×１０−６Ｋ−１程度である。この受部材11を構成する樹脂の熱膨張係数は、ガラス繊維の混入量を加減することによって容易に調整をすることができる。従って、光偏向装置19が高速回転することにより発生する熱でこの光偏向装置19の周辺が昇温した場合であっても、回転多面鏡10と受部材11がほぼ同じ熱膨張係数を有する。このように、回転多面鏡10と受部材11がほぼ同じ熱膨張をすることで、回転多面鏡10の反射面の変形を小さく抑えることができる。
【００３６】
受部材11を形成する樹脂としては、この他にもガラス繊維で強化したフェノール樹脂（熱膨張係数は８〜３４×１０−６Ｋ−１）、エポキシ樹脂（熱膨張係数は１１〜５０×１０−６Ｋ−１）、でもよい。また、熱可塑性の中でも荷重たわみ温度の高いポリカーボネート樹脂（ガラス繊維を３０％含む時の熱膨張係数は２０〜２５×１０−６Ｋ−１）などもよい。この場合、ガラス繊維の混入を調整することで、アルミニウムと略同一の熱膨張係数に合わせることができる。
【００３７】
第４に、熱硬化性樹脂のうち不飽和ポリエステルなどは、接着性の優れた樹脂である。このため、回転軸12やロータヨーク13との接合が容易で、組立て性に優れる。さらに回転軸12やロータヨーク13と一体で成形することにより、接着の手間を省くこともできる。この受部材11の樹脂の成形品は、切削加工により仕上げ加工を施すことや、フッ素樹脂によるコーティングを施すことをすることにより、より組み付け作業の作業性が向上し、好ましい。
【００３８】
以上のように、本実施形態の光偏向装置19の回転多面鏡10は、レーザ光の反射面10ａの偏心が単体においてもたいへん小さく抑えられているうえ、上述したように焼き嵌め又は圧入によって光偏向装置に取り付けられる。これにより、更に偏心を抑制することができる。このため、光路長を短くしてもジッター量を低減することが可能である。
【００３９】
さらに、前述のように回転多面鏡10の熱膨張係数と受部材11の熱膨張係数を略同一となるように樹脂を選択している。このため、回転多面鏡10の反射面10ａの変形を、回転多面鏡10の組み付け時だけでなく、昇温したときにおいてもまた小さく抑えることができる。このため、常に感光体ドラム２を走査するレーザ光のジッター量を抑えることができる。
【００４０】
〔第２実施形態〕
図を用いて本発明の第２実施形態を説明する。前述した実施形態と同様の構成については同符号を付し、説明を省略する。図３は光偏向装置19の説明図で、図３（ａ）が光偏向装置19の断面図であり、図３（ｂ）が回転子15の上面図である。
【００４１】
本実施形態は、第１実施形態に対して受部材の形状が異なる構成である。尚、前述の実施形態と同様、本実施形態の受部材17も樹脂により成形されている。このため、成形の自由度が高く、複雑な形状に成形することも容易で、複雑な形状を安価に得ることができる。
【００４２】
本実施形態において、回転多面鏡10を受ける受部材17は、回転多面鏡10の内径部10ｂに対して圧入や焼き嵌めによって係合する突起部17ａと、回転多面鏡10が外れることを防止するフック形状部17ｂとを有している。
【００４３】
回転多面鏡10は、受部材17に対してフック形状部17ｂにより固定されている。このため、突起部17ａと回転多面鏡10の内径部10ｂの圧入代を小さく設定したり、突起部17ａと回転軸12との間に隙間17ｃを設けたりして圧入力を下げたとしても、確実に組み付くこととなる。この結果、圧入力によって回転多面鏡10が変形することを抑制し、回転多面鏡10の反射面10ａの変形も抑えることができる。
【００４４】
本実施形態に示すように、回転多面鏡10を取り付ける受部材17を樹脂にて成形された回転子15を用いると、フック形状部17ｂが係合することで確実に回転多面鏡10に組み付く。すると、回転多面鏡10の偏心を防止しながら、嵌合隙間17ｃを設けたことにより圧入力を抑制することで反射面10ａの変形をも防ぐことができる。
【００４５】
〔他の実施形態〕
前述の実施形態の光偏向装置19は、回転軸12と固定スリーブ20との間で動圧を発生する動圧軸受の光偏向装置を記載したが、光偏向装置の形態に関してはこれに限るものではない。即ち、回転多面鏡を取り付ける受部材が樹脂にて成形されているものであれば、同様な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】光偏向装置19の断面図。
【図２】光学走査装置１の上面図。
【図３】光偏向装置19の説明図。
【図４】画像形成装置100の概略断面図。
【図５】ジッター量Ｊの説明図。
【符号の説明】
【００４７】
Ｓ…シート、１…光学走査装置、２…感光体ドラム、３…現像器、４…搬送ベルト、５…給送手段、６…定着手段、７…排出トレイ、10…回転多面鏡、10ａ…反射面、10ｂ…内径部、11…受部材、12…回転軸、13…ロータヨーク、14…マグネット、15…回転子、17…受部材、17ａ…突起部、17ｂ…フック形状部、17ｃ…隙間、19…光偏向装置、20…固定スリーブ、21…ステータコア、22…アマチュアコイル、23…プリント基板、24…スラスト板、25…電機子、30…光源装置、31…半導体レーザ、32…コリメータレンズ、33…保持部材、34…駆動基板、35…シリンドリカルレンズ、36…結像レンズ、100…画像形成装置
【図１】
2007183324.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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