【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光偏向器に関し、さらに詳しくは、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ装置またはこれらの複合機の光書き込み装置に用いられる光偏向器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル複写機またはレーザープリンタ等のレーザー書き込み装置を用いた電子写真方式の記録装置は、印字品質の高さ、高速プリントまたは低騒音などの優れた特徴と低価格化により急速に普及してきている。これら記録装置のレーザー書き込み装置の構成部品である光偏向器（回転多面鏡１６ａ）には記録装置のプリント速度、画素密度に応じた回転速度が要求される。近年、プリント速度の高速化および画素密度の高密度化にともない、光偏向器には２００００回転／分以上の高速回転が要求される。従来のボールベアリングタイプの光偏向器では、長寿命、高耐久および低騒音という要求品質を満足することができない。
そのため、動圧空気軸受を用いた光偏向器が実用化されている。
本発明の従来技術としては、このような光偏向器として、特開平７−１９００４７号公報に記載されたものが存在する。この特開平７−１９００４７号公報に記載された光偏向器は、セラミック製の固定軸の外側にあって前記固定軸とともに気体動圧軸受を構成する高速回転体であって、ラジアル方向に一定の厚さを有するセラミックスリーブ及びその外周に焼きばめ固着した前記セラミックスリーブより熱膨張係数の大きい金属製の外周筒部材により構成される高速回転体において、前記セラミックスリーブは前記外周筒部材を焼きばめ固着した後にその内径を所定のつづみ形状に加工し、および、高速回転体の使用回転数により作用するラジアル方向の遠心応力及び摩擦による熱膨張により緩和する焼きばめ圧縮応力に応じて、セラミック製固定軸とセラミックスリーブとのすきまが一様になるように前記セラミックスリーブ内径の所定のつづみ形状を決めるという技術開示がある。
【特許文献１】特開平７−１９００４７号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の光偏向器においては、鏡面加工した回転多面鏡形成外周部材を回転スリーブに焼きばめすると、焼きばめ時の圧縮応力により反射面が歪んで平面度が悪化し、高精度な反射面を維持できないから、良好な画像出力が得られないという問題がある。
また、従来の光偏向器においては、焼きばめ後に回転多面鏡の反射面を加工した場合でも、高速回転により回転体の温度が上昇すると、セラミック製回転スリーブの線膨張係数が金属製外周筒部材の線膨張係数より小さいため、焼きばめによる圧縮応力が取り除かれるから、反射面が歪んで平面度が悪化し、高精度な反射面を維持できないので、良好な画像出力が得られないという問題がある。
上記従来例の他、回転多面鏡の固定方法はねじで固定する方法、板バネを介して固定する方法、圧入、接着等の方法があるが、いずれの方法においても取付けによる応力が発生し、反射面へ悪影響を与えるという問題がある。
そこで本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、高精度な反射面を維持し、良好な画像出力を得ることができる光偏向器を提供することにある。
さらに、本発明の光偏向器を用いて高精度な光走査装置を提供し、高画質な画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、中心に回転多面鏡の回転軸へ対応する開口部を持ち、開口部の外周に外周部材を有し、該外周部材の最外周面に反射面が形成された回転多面鏡において、該外周部材は、前記中心開口部と前記反射面との間に、複数の応力分断用開口部を有し、各該応力分断用開口部は回転周方向長さ制限部材が形成された回転多面鏡を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明では、前記回転多面鏡において、前記応力分断用開口部は前記回転多面鏡の面数と等しい数、または面数の約数、または面数の倍数で形成された請求項１記載の回転多面鏡を主要な特徴とする。
請求項３記載の発明では、前記隣接応力分断用開口部間は、回転中心を中心とする放射状に形成された前記分断開口部周方向長さ制限部材である放射状棒状部材で形成され、前記応力分断用開口部は貫通穴であることを特徴とする請求項１または２記載の回転多面鏡を主要な特徴とする。
請求項４記載の発明では、前記回転多面鏡が固定された回転体が、軸受手段により回転自在に支持され、駆動手段により回転される光偏向器において、前記回転多面鏡が請求項１から３のいずれか１項に記載の回転多面鏡であることを特徴とする光偏向器を最も主要な特徴とする。
請求項５記載の発明では、前記光偏向器において、前記回転体は回転スリーブとその外側に固定された金属製外周部材からなり、前記回転多面鏡は前記金属製外周部材の外周部に一体的に形成された請求項４記載の光偏向器を主要な特徴とする。
請求項６記載の発明では、前記光偏向器において、前記回転スリーブと前記金属製外周部材は焼きばめにより固定されている請求項５記載の光偏向器を主要な特徴とする。
【０００５】
請求項７記載の発明では、前記光偏向器において、前記回転スリーブはセラミックス製の回転スリーブである請求項５または６に記載の光偏向器を主要な特徴とする。
請求項８記載の発明では、前記光偏向器において、前記金属製外周部材の外周部に一体的に形成された回転多面鏡は軸方向に複数段形成されている請求項５記載の光偏向器を主要な特徴とする。
請求項９記載の発明では、請求項５から８のいずれか１項に記載の光偏向器の製造方法であって、前記回転スリーブと前記金属製外周部材を固定後、金属製外周部材の外周部に回転多面鏡を形成するための鏡面加工を行なう光偏向器の製造方法を最も主要な特徴とする。
請求項１０記載の発明では、半導体レーザからのビームを、光偏向器を含む光学系を介して被走査面へ導いて、光スポットを形成し、前記光偏向器により偏向させることにより、前記被走査面に走査線を走査する光走査装置において、前記光偏向器が請求項４から８のいずれか１項に記載の光偏向器である光走査装置を最も主要な特徴とする。
請求項１１記載の発明では、前記半導体レーザからのビームが複数であり、光偏向器を含む光学系を介して被走査面へ導いて、複数の光スポットを形成し、上記光偏向器により偏向させることにより、上記被走査面の複数走査線を隣接走査する光走査装置において、前記光偏向器が請求項４から８のいずれか１項に記載の光偏向器である光走査装置を主要な特徴とする。
請求項１２記載の発明では、感光媒体の感光面に光走査装置による光走査を行って潜像を形成し、上記潜像を可視化して画像を得る画像形成装置であって、感光媒体の感光面の光走査を行う光走査装置として、請求項１０または１１に記載の光走査装置を用いた画像形成装置を主要な特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を実施例の例示により詳細に説明する。実施例１
図１は本発明の実施例１の回転多面鏡１０１を示す。実施例１の回転多面鏡には５面の反射面１０１ｄが形成され、取付用の中心開口部１０１ｃと反射面１０１ｄの間には放射状棒状部材１０１ａと応力分断部である応力分断用開口部１０１ｂが円周上交互に形成されている。放射状棒状部材（回転周方向長さ制限部材）１０１ａは５角形の頂点と取付用の中心穴１０１ｃの中心を結んで、放射状に５箇所形成されている。
実施例２
図２に実施例２の回転多面鏡１０２を示す。実施例２の回転多面鏡１０２は実施例１と同様に５面の反射面１０２ｄが形成されている。取付用の中心開口部１０２ｃと反射面１０２ｄの間には放射状棒状部材（回転周方向長さ制限部材）１０２ａと応力分断部である応力分断用開口部１０２ｂが円周上交互に形成されている。実施例２では、放射状棒状部材１０２ａは各反射面の中央部と取付用の中心開口部１０２ｃの中心を結んで、放射状に５箇所形成されている。
実施例３
図３に実施例３の回転多面鏡１０３を示す。実施例３の回転多面鏡１０３は１２面の反射面１０３ｄが形成されている。取付用の中心開口部１０３ｃと反射面１０３ｄの間には放射状棒状部材１０３ａと応力分断部である応力分断用開口部１０３ｂが円周上交互に形成されている。実施例３では、放射状棒状部材（回転周方向長さ制限部材）１０３ａは１面おきに反射面の中央部と取付用の中心開口部１０３ｃの中心を結んで、放射状に６箇所形成されている。
【０００７】
実施例４
図４に実施例４の回転多面鏡１０４を示す。実施例４の回転多面鏡１０４は６面の反射面１０４ｄが形成されている。取付用の中心開口部１０４ｃと反射面１０４ｄの間には放射状棒状部材（回転周方向長さ制限部材）１０４ａと応力分断部である応力分断用開口部１０４ｂが円周上交互に形成されている。実施例４では、放射状棒状部材１０４ａは６角形の頂点と取付用の中心開口部１０４ｃの中心、および、反射面の中央部と取付用の中心開口部１０４ｃの中心を結んで、放射状に１２箇所形成されている。
実施例１〜４の回転多面鏡は図示しない回転部材に対し、取付用の中心開口部で固定される。固定方法としては、圧入、焼きばめ、接着等の方法が用いられる。これらの固定によって、回転多面鏡には内部応力が残留し、温度や遠心膨張により内部応力が変化すると、各反射面の形状変化が起こる。しかし、回転部材への取付による内部応力の大部分を応力分断部で分断することで反射面の精度を高精度に維持することができる。
実施例１では放射状棒状部材１０１ａと応力分断部である応力分断用開口部１０１ｂが面数と同じ数だけ円周上交互に形成されている。その結果、放射状棒状部材１０１ａから反射面１０１ｄに伝わる応力を小さくするとともに、均等に分布させることができるため、取付の内部応力による各反射面１０１ｄの変形のばらつきを小さく、均等な変形とすることができる。その結果、光走査装置に用いられたときに、各反射面毎の走査ばらつきがなく、高精度な光走査ができる。
また、実施例１と実施例２のように、放射状棒状部材の位置を変えることによって、温度や遠心膨張による反射面の変形を、選択的に、わずかな凹面あるいは凸面にすることができる。光走査装置では、レンズ等の光学素子も温度特性があり、温度変化に対し、各反射面がわずかな凹面あるいは凸面に変化すると、レンズ等の光学素子の温度特性を補正し、温度変化に対し走査ばらつきがなく、高精度な光走査ができる。このような場合は、光走査装置の温度特性に合わせて放射状棒状部材の位置を適宜選択すれば良い。
実施例３のように、面数が多い場合は放射状棒状部材１０３ａの数を面数の約数とすることで、温度や遠心膨張による各反射面の変形形状を、連結部を対称軸として規則的に揃えることができる。
実施例４のように、放射状棒状部材１０４ａの数を面数の倍数とすることで、各反射面の変形形状を揃えることができる。
実施例１〜４のように、温度や遠心膨張による各反射面の変形形状を略同形状に揃えることで、光走査装置に用いられたときに、各反射面毎の走査ばらつきがなく、高精度な光走査ができる。
【０００８】
実施例５
光偏向器（請求項４〜８）
図５をもとに実施例５の光偏向器の構成、動作を説明する。
カバーケース２１の下面には光学ハウジングへの取り付け基準面２１ａが形成されている。カバーケース２１にはハウジング１が固定されている。ハウジング１の上面中央には軸受取り付け部１ｂが形成され、この軸受取り付け部１ｂ内には動圧空気軸受を構成する円筒状の固定軸２が固定されている。
固定軸２の円筒表面には動圧空気軸受を構成するための溝２ａが形成されている。回転体３が回転を開始すると、回転スリーブ１６と固定軸２の間に形成された軸受すきまの空気圧力が高まり非接触でラジアル方向（半径方向）に回転体３を支持する。
一部断面図で示すように固定軸２の内側には吸引型磁気軸受の固定部５が固定されている。吸引型磁気軸受の固定部５は、キャップ６とストッパ７が固定軸２の内筒部に圧入固定されることで軸方向に挟まれて固定されている。キャップ６中央部には空気が通過するときの粘性抵抗を利用して上下振動を減衰させるφ０．２〜φ０．５程度の微細穴が形成されている。キャップ６とストッパ７はともに非磁性材料のステンレス鋼板などが用いられる。
吸引型磁気軸受の固定部５は回転軸方向に２極に着磁されたリング状永久磁石８と、前記リング状永久磁石８の内径よりも小さい中心円が形成された強磁性材料からなる第１の固定ヨーク板９と、同様に、前記リング状永久磁石８の内径よりも小さい中心円が形成された強磁性材料からなる第２の固定ヨーク板１０とからなる。第１の固定ヨーク板９と第２の固定ヨーク板１０はリング状永久磁石８を軸方向に挟み、第１の固定ヨーク板９の中心円および、第２の固定ヨーク板１０の中心円が回転中心軸に対して同軸になるように配置、固定されている。リング状永久磁石８の材質としては主に希土類系の永久磁石が用いられる。固定ヨーク板９、１０には鉄鋼系の板材が用いられる。
【０００９】
ハウジング１の上面には中央部に穴が形成されたプリント基板１１が配置されている。ハウジング１の軸受取り付け部１ｂの外径には、ステータ１２が嵌合され、固定されている。ハウジング１はアルミ合金のような導電材料が用いられるため、ロータマグネット１４の回転による交番磁界の影響でハウジング１に渦電流が流れ、モータの損失が大きくなることがないようにプリント基板は鉄基板で構成すると良い。
プリント基板１１には巻線コイルへの通電切換を行うための位置検出素子であるホール素子１３が実装されている。
モータ部は回転体３に取り付けられたロータマグネット１４とステータ１２、巻線コイル１２ａが接続されるプリント基板１１、プリント基板１１に実装されたホール素子１３等で構成される。ステータ１２は、渦電流が流れて鉄損が大きくならないように、ケイ素鋼板を積層したものが用いられる。
回転体３は回転スリーブ１６の外側に金属製の外周部材１７が固定され、軸方向に２段の反射面１７ａ、１７ｂが一体で形成されている。回転スリーブ１６ と外周部材１７は焼きばめにより固定されている。焼きばめ用の穴１７ｆと反射面１７ａ、１７ｂの間には連結部１７ｇと応力分断部である長穴１７ｈが円周上交互に形成されている。連結部１７ｇは５角形の頂点と取付用の中心穴１７ｈの中心を結び放射状に５箇所形成されている。
回転スリーブ１６はセラミックスで構成され、外周部材１７はアルミニウムの含有率が９９．９％以上の純アルミニウムで構成されている。
外周部材１７の下側にはモータ用のロータマグネット１４が接着または圧入固定されている。ロータマグネット１４は周方向に分割した永久磁石を用いることもできるが、接着または圧入が容易にできるようにリング状に形成されている。圧入とすれば温度変化によるバランス、振動変化を小さくすることができるのでより高速回転用モータとして好適である。
外周部材１７上端には動圧空気軸受の内径より大きな貫通穴が形成され、外周部材１７と線膨張係数が略等しい閉止部材１８が圧入固定されている。閉止部材１８は円盤形状となっている。閉止部材１８には吸引型磁気軸受の回転部１９が固定されている。吸引型磁気軸受の回転部１９には第１の固定ヨーク板９の中心円および、第２の固定ヨーク板１０の中心円との間に磁気ギャップを構成する外筒面が形成され、その外筒面が回転中心軸と同軸になるように配置されている。吸引型磁気軸受の回転部１９には永久磁石または鉄鋼系の強磁性材料が用いられる。
回転体３は、高速で回転させるために、不釣り合い（アンバランス）振動が非常に小さいレベルになるように、回転体３の上下２ヶ所の修正面１７ｄ、１４ａでバランス修正が行われている。
プリント基板１１には、モータ巻線１２ａやホール素子１３とパターン配線され、駆動回路２０により、ホール素子１３の位置検出信号にしたがって、順次モータ巻線１２ａへの通電を切り替えて回転体３を回転させて定速制御する。
反射面１７ａ、１７ｂは以下の方法で、超精密切削加工により、一体で形成される。
【００１０】
第１の工程では、回転スリーブ１６と外周部材１７ とが固定される。第２の工程では、反射面１７ａ、１７ｂの加工用の基準面１７ｅが形成される（図８参照）。第３の工程では、反射面１７ａ、１７ｂに超精密切削加工により反射面が形成される。
第１の工程では、回転スリーブ１６と外周部材１７ が焼きばめ固定される。第２の工程では、図８に示すように、回転スリーブ１６の内周面に加工用治具テーパー棒２２を貫通させて回転スリーブ１６が固定され、加工用刃物２３で切削されて、回転スリーブ１６の内径中心軸と高精度に直交する加工用の基準面１７ｅが外周部材１７に形成される。
第３工程では、外周部材１７が加工用の基準面１７ｅで固定されて、超精密切削加工により、回転スリーブ１６の内径中心軸に対して一定の角度で精度の高い反射面１７ａ、１７ｂが形成される。
上記実施例５においては、反射面１７ａ、１７ｂとの間に応力分断部１７ｆが形成されているため、回転スリーブ１６と外周部材１７の固定による内部応力が分断され、反射面 １７ａ、１７ｂに影響を最小限に抑え、反射面１７ａ、１７ｂの平面度が高精度に維持される。
また、回転スリーブ１６と外周部材１７が焼きばめにより固定されているため、回転スリーブ１６と外周部材１７の固定が堅固に固定され、回転体のバランス変化を抑え、振動変化を小さくすることができる。
また、外周部材１７はアルミニウムの含有率が９９．９％以上の純アルミニウムを使用することで、超精密切削加工により、高精度な反射面１７ａ、１７ｂを一体で形成することができる。なお、アルミニウムの含有率が低い材料では平面度、反射率等、必要な反射面精度が得られない。
また、動圧軸受面が形成される回転スリーブ１６はセラミックスで構成されるため、回転体の起動停止時における動圧軸受面の接触に対して、耐摩耗性が高く長寿命な動圧軸受とすることができる。
また、軸方向に複数（２段）の反射面１７ａ、１７ｂが形成されているので、複数（２つ）の光源からの光を走査することができる。
また、外周部材１７上端には動圧空気軸受の内径より大きな貫通穴が形成されているため、加工用治具（テーパー棒）２２を貫通させて回転スリーブ１６を固定し回転スリーブ１６の内径中心軸と高精度に直交する加工用の基準面１７ｅを形成することができ、加工用の基準面１７ｅで外周部材１７を固定して、超精密切削加工により、角度が一定で高精度な反射面１７ａ、１７ｂを形成することができる。つまり、第１〜第３の工程により反射面が形成されるため、回転スリーブ１６の内径中心軸（回転中心軸）対する角度が一定で、高精度な反射面を形成することができる。
【００１１】
実施例６
（光走査装置）
図９に、光走査装置の実施形態を要部のみ示す。図９に示す光走査装置はシングルビーム方式のものである。半導体レーザである光源３１から放射されたビームは発散性の光束で、カップリングレンズ３２により以後の光学系にカップリングされる。カップリングされたビームの形態は、以後の光学系の光学特性に応じ、弱い発散性の光束や弱い集束性の光束となることも平行光束となることもできる。
カップリングレンズ３２を透過したビームは、アパーチャ３３の開口部を通過する際、光束周辺部を遮断されて「ビーム整形」され、「線像結像光学系」であるシリンドリカルレンズ３４に入射する。シリンドリカルレンズ３４は、パワーのない方向を主走査方向に向け、副走査方向には正のパワーを持ち、入射してくるビームを副走査方向に集束させ、「光偏向器」である回転多面鏡３５の偏向反射面近傍に集光させる。偏向反射面により反射されたビームは、回転多面鏡３５の等速回転に伴い等角速度的に偏向しつつ、「走査光学系」をなす２枚のレンズ３６、３７を透過し、折り曲げミラー３８により光路を折り曲げられ、「被走査面」の実体をなす光導電性の感光体３９上に光スポットとして集光し、被走査面を走査する。なお、ビームは走査に先立ってミラー４０に入射し、レンズ４１により受光素子４２に集光される。受光素子４２の出力に基づき、書込開始タイミングが決定される。
上記光走査装置の光偏向器には請求項４〜８における光偏向器が用いられる。したがって、反射面が高精度に維持され、走査ビーム形状が一定で安定した光走査装置とすることができる。
【００１２】
実施例７
（マルチビーム光走査装置）
図１０にマルチビーム方式の光走査装置の実施形態を示す。
光源１Ａは半導体レーザアレイであって、４つの発光源ｃｈ１〜ｃｈ４を等間隔で１列に配列したものである。この実施の形態では４つの発光源は、副走査方向に配列しているが、半導体レーザアレイ１Ａを傾け、発光源の配列方向が主走査方向に対して傾くようにしてもよい。４つの発光源ｃｈ１〜ｃｈ４から放射された４ビームは、図に示すように「楕円形のファーフィールドパタン」の長軸方向が主走査方向に向いた発散性の光束であるが、４ビームに共通のカップリングレンズ５２により、以後の光学系にカップリングされる。カップリングされた各ビームの形態は、以後の光学系の光学特性に応じ、弱い発散性の光束や弱い集束性の光束となることも、平行光束となることもできる。カップリングレンズ５２を透過した４ビームは、アパーチャ５３により「ビーム整形」され、「共通の線像結像光学系」であるシリンドリカルレンズ５４の作用により、それぞれ副走査方向に集束され、「光偏向器」である回転多面鏡５５の偏向反射面近傍に、それぞれが主走査方向に長い線像として、互いに副走査方向に分離して結像する。偏向反射面により等角速度的に偏向されたビームは「走査光学系」をなす２枚のレンズ５６、５７を透過し、折り曲げミラー５８により光路を折り曲げられ、「被走査面」の実体をなす感光体５９上に、副走査方向に分離した４つの光スポットとして集光し、被走査面の４走査線を同時に走査する。ビームの１つは、光走査に先立ってミラー５０に入射し、レンズ５１により受光素子５２に集光される。受光素子５２の出力に基づき、４ビームの書込開始タイミングが決定される。「走査光学系」は、光偏向器５５により同時に偏向される４ビームを、被走査面５９上に４つの光スポットとして集光させる光学系であって、２枚のレンズ５６、５７により構成される。
上記光走査装置の光偏向器には請求項４〜８における光偏向器が用いられる。したがって、反射面が高精度に維持され、走査ビーム形状が一定で安定したマルチビーム光走査装置とすることができる。
【００１３】
実施例８
（画像形成装置）
本実施の形態は、タンデム型フルカラーレーザプリンタへの適用例を示す。
概略構成を図１１により説明する。まず、装置内の下部側には水平方向に配設されて給紙カセット６１から給紙される転写紙（図示せず）を搬送する搬送ベルト６２が設けられている。この搬送ベルト６２上にはイエローＹ用の感光体３Ｙ、マゼンタＭ用の感光体３Ｍ、シアンＣ用の感光体３Ｃ及びブラックＫ用の感光体３Ｋが上流側から順に等間隔で配設されている。なお、以下、符号に対する添字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを適宜付けて区別するものとする。これらの感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋは全て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プロセス部材が順に配設されている。感光体３Ｙを例に採れば、帯電チャージャ４Ｙ、光走査装置５Ｙ、現像装置６Ｙ、転写チャージャ７Ｙ、クリーニング装置８Ｙ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照射面とするものであり、各々に対して光走査装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが１対１の対応関係で設けられている。
また、搬送ベルト６２の周囲には、感光体５Ｙよりも上流側に位置させてレジストローラ６９と、ベルト帯電チャージャ７０が設けられ、感光体５Ｋよりも下流側に位置させてベルト分離チャージャ７１、除電チャージャ７２、クリーニング装置７３等が順に設けられている。また、ベルト分離チャージャ７１よりも搬送方向下流側には定着装置７４が設けられ、排紙トレイ７５に向けて排紙ローラ７６で結ばれている。
【００１４】
このような概略構成において、例えば、フルカラーモード（複数色モード）時であれば、各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに対してＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の各色の画像信号に基づき各々の光走査装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋによる光ビームの光走査で静電潜像が形成される。これらの静電潜像は各々の対応する色トナーで現像されてトナー像となり、搬送ベルト６２上に静電的に吸着されて搬送される転写紙上に順次転写されることにより重ね合わせられ、フルカラー画像として定着された後、排紙される。また、黒色モード（単色モード）時であれば、感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ及びそのプロセス部材は非動作状態とされ、感光体３Ｋに対してのみ黒色用の画像信号に基づき光走査装置（一の光走査装置）５Ｋによる光ビームの光走査で静電潜像が形成される。この静電潜像は黒色トナーで現像されてトナー像となり、搬送ベルト６２上に静電的に吸着されて搬送される転写紙上に転写されることにより、黒色なるモノクロ画像として定着された後、排紙される。
上記光走査装置には請求項４〜８における光偏向器が用いられる。
したがって、光走査装置の走査ビームが一定で安定するため、高画質な画像形成装置とすることができる。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、中心に回転多面鏡の回転軸へ対応する開口部を持ち、開口部の外周に外周部材を有し、該外周部材の最外周面に反射面が形成された回転多面鏡において、該外周部材は、前記中心開口部と前記反射面との間に、複数の応力分断用開口部を有し、各該応力分断用開口部は回転周方向長さ制限部材が形成されたことを特徴とする回転多面鏡により、回転部材への固定による回転多面鏡の内部応力を分断して、反射面の変形を小さく抑え、反射面の平面度が高精度に維持される回転多面鏡を提供することができる。
請求項２によれば、前記回転多面鏡において、前記応力分断用開口部は前記回転多面鏡の面数と等しい数、または面数の約数、または面数の倍数で形成されたことを特徴とする請求項１記載の回転多面鏡により、回転部材への固定による回転多面鏡の内部応力を分断して、反射面の変形を小さく抑え、各面の変形形状を一様な形状に整えた回転多面鏡を提供することが可能となる。
請求項３によれば、前記回転多面鏡において、前記隣接応力分断用開口部間は、回転中心を中心とする放射状に形成された棒状部材で形成され、前記応力分断用開口部は貫通穴であることを特徴とする請求項１または２記載の回転多面鏡により、回転部材への固定による回転多面鏡の内部応力を分断して、反射面の平面度が高精度に維持され、加工が容易な回転多面鏡を提供することが可能となる。請求項４によれば、前記回転多面鏡が固定された回転体が、軸受手段により回転自在に支持され、駆動手段により回転される光偏向器において、前記回転多面鏡が請求項１から３のいずれか１項に記載の回転多面鏡であることを特徴とする光偏向器により、請求項１〜３の回転多面鏡を使用し、回転部材への固定による反射面の変形が小さく抑えられた光偏向器を提供することが可能となる。
請求項５によれば、前記光偏向器において、前記回転体は回転スリーブとその外側に固定された金属製外周部材からなり、前記回転多面鏡は前記金属製外周部材の外周部に一体的に形成されたことを特徴とする請求項４記載の光偏向器により、回転スリーブと外周部材の固定による回転多面鏡の内部応力を分断して、反射面の変形を小さく抑え、反射面の平面度が高精度に維持された高速回転用の光偏向器を提供することが可能となる。
【００１６】
請求項６によれば、前記光偏向器において、前記回転スリーブと前記金属製外周部材は焼きばめにより固定されていることを特徴とする請求項５記載の光偏向器により、回転体のバランス変化を抑え、振動変化が小さい請求項５の光偏向器を提供することが可能となる。
請求項７によれば、前記光偏向器において、前記回転スリーブはセラミックス製の回転スリーブであることを特徴とする請求項５または６に記載の光偏向器により、動圧軸受面の耐摩耗性が高く長寿命な請求項５の光偏向器を提供することが可能となる。
請求項８によれば、前記光偏向器において、前記金属製外周部材の外周部に一体的に形成された回転多面鏡は軸方向に複数段形成されていることを特徴とする請求項５記載の光偏向器により、軸方向に複数段のミラーが形成され、複数の光源からの光を走査ができる請求項５の光偏向器を提供することが可能となる。
請求項９によれば、請求項５から８のいずれか１項に記載の光偏向器の製造方法であって、前記回転スリーブと前記金属製外周部材を固定後、金属製外周部材の外周部に回転多面鏡を形成するための鏡面加工を行なうことを特徴とする光偏向器の製造方法により、請求項１乃至７の光偏向器に、高精度な反射面を形成する方法を提供することが可能となる。
請求項１０によれば、半導体レーザからのビームを、光偏向器を含む光学系を介して被走査面へ導いて、光スポットを形成し、前記光偏向器により偏向させることにより、前記被走査面に走査線を走査する光走査装置において、前記光偏向器が請求項４から８のいずれか１項に記載の光偏向器であることを特徴とする光走査装置により、光偏向器の反射面が高精度に維持され、走査ビーム形状が一定で安定した光走査装置を提供することが可能となる。
請求項１１によれば、前記半導体レーザからのビームが複数であり、光偏向器を含む光学系を介して被走査面へ導いて、複数の光スポットを形成し、上記光偏向器により偏向させることにより、上記被走査面の複数走査線を隣接走査する光走査装置において、前記光偏向器が請求項４から８のいずれか１項に記載の光偏向器であることを特徴とする光走査装置により、光偏向器の反射面が高精度に維持され、走査ビーム形状が一定で安定したマルチビーム光走査装置を提供することが可能となる。
請求項１２によれば、感光媒体の感光面に光走査装置による光走査を行って潜像を形成し、上記潜像を可視化して画像を得る画像形成装置であって、感光媒体の感光面の光走査を行う光走査装置として、請求項１０または１１に記載の光走査装置を用いたことを特徴とする画像形成装置により、光走査装置の走査ビームが一定で安定し、高画質な画像形成装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の５角形の回転多面鏡の１例を示す平面図及び斜視図。
【図２】本発明の５角形の回転多面鏡の他の例を示す平面図及び斜視図。
【図３】本発明の１２角形の回転多面鏡の１例を示す平面図及び斜視図。
【図４】本発明の６角形の回転多面鏡の１例を示す平面図及び斜視図。
【図５】本発明の光偏向器の１例を示す断面図。
【図６】本発明の光偏向器の回転体の１例を示す上面図及び断面図。
【図７】本発明の光偏向器の主要部分の１例を示す分解斜視図。
【図８】本発明の光偏向器の反射面形成の加工説明図。
【図９】本発明の光偏向器を用いた光走査装置の１例を示す斜視図。
【図１０】本発明の光偏向器を用いたマルチビーム光走査装置の１例を示す斜視図。
【図１１】本発明の光走査装置を用いたカラーレーザプリンタの１例を示す概略図。
【符号の説明】
１０１ 回転多面鏡、１０１ａ 放射状棒状部材、１０１ｂ 応力分断用開口部、１０１ｃ 中心開口部、１０１ｄ 反射面、１０２ 回転多面鏡、１０２ａ放射状棒状部材、１０２ｂ 応力分断用開口部、１０２ｃ 中心開口部、１０２ｄ 反射面、１０３ 回転多面鏡、１０３ａ 放射状棒状部材、１０３ｂ 応力分断用開口部、１０３ｃ 中心開口部、１０３ｄ 反射面、１０４ 回転多面鏡、１０４ａ 放射状棒状部材、１０４ｂ 応力分断用開口部、１０４ｃ 中心開口部、１０４ｄ 反射面、１ ハウジング、１ｂ 軸受取り付け部、２ 固定軸、２ａ 溝、３ 回転体、５ 固定部、６ キャップ、７ ストッパー、８ リング状永久磁石、９ 第１固定ヨーク板、１０ 第２固定ヨーク板、１１ プリント基板、１２ ステータ、１２ａ 巻線コイル、１３ ホール素子、１４ ロータマグネット、１６ 回転スリーブ、１７ 外周部材、１７ａ 反射面、１７ｂ 反射面、１７ｆ 焼きばめ用穴、１７ｇ 放射状棒状部材、１７ｈ 中心開口部、１８ 閉止部材、１９ 回転部、２０ 駆動回路、２１ カバーケース、２１ａ 取り付け基準面、２２ 加工用治具テーパー棒、２３ 加工用刃物、３１ 光源、３２ カップリングレンズ、３３ アパーチャ、３４ シリンドリカルレンズ、３５ 回転多面鏡、３６ レンズ、３７ レンズ、３８ 折り曲げミラー、３９ 感光体、４０ ミラー、４１ レンズ、４２ 受光素子、１Ａ レーザーアレイ光源、ｃｈ１ 発光源、ｃｈ２ 発光源、ｃｈ３ 発光源、ｃｈ４ 発光源、５２ カップリングレンズ、５３ アパーチャ、５４ シリンドリカルレンズ、５５ 「光偏向器」回転多面鏡、５６ レンズ、５７ レンズ、５８ 折り曲げミラー、５９ 被走査面、６１ 給紙カセット、６２ 搬送ベルト、６９ レジストローラ、７０ ベルト帯電チャージャ、７１ 分離チャージャ、７２ 除電チャージャ、７３ クリーニング装置、７４ 定着装置、７５ 排紙トレイ、７６ 排紙ローラ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical deflector, and more particularly, to an optical deflector used in an optical writing apparatus of an electrophotographic copying machine, a printer, a facsimile machine, or a multifunction peripheral thereof.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art An electrophotographic recording apparatus using a laser writing apparatus such as a digital copying machine or a laser printer has rapidly spread due to excellent features such as high printing quality, high-speed printing or low noise, and low price. The optical deflector (rotating polygon mirror 16a), which is a component of the laser writing device of these recording devices, is required to have a rotation speed according to the printing speed and the pixel density of the recording device. In recent years, with the increase in printing speed and the increase in pixel density, the optical deflector is required to rotate at a high speed of 20,000 rpm or more. Conventional ball bearing type optical deflectors cannot satisfy the required qualities of long life, high durability and low noise.
Therefore, an optical deflector using a dynamic pressure air bearing has been put to practical use.
As a prior art of the present invention, there is an optical deflector described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-190047. The optical deflector described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-190047 is a high-speed rotating body outside a fixed shaft made of ceramic and constituting a gas dynamic pressure bearing together with the fixed shaft. In a high-speed rotating body composed of a ceramic sleeve having a thickness and a metal outer cylindrical member having a larger thermal expansion coefficient than the ceramic sleeve fixed to the outer periphery by shrink fitting, the ceramic sleeve is formed by shrinking the outer cylindrical member. After fixing, the inner diameter is processed into a predetermined conical shape, and according to the radial centrifugal stress that acts according to the number of rotations of the high-speed rotating body and the shrink fit compression stress that is relaxed by thermal expansion due to friction, A predetermined concavity of the inner diameter of the ceramic sleeve is determined so that the clearance between the ceramic fixed shaft and the ceramic sleeve is uniform. There is a technique disclosure that.
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-190047
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional optical deflector, when the mirror-finished rotating polygon mirror-forming outer peripheral member is shrink-fitted to the rotating sleeve, the reflective surface is distorted due to the compressive stress at the time of shrink fitting, and the flatness is deteriorated. There is a problem that a good image output cannot be obtained because a proper reflection surface cannot be maintained.
Also, in the conventional optical deflector, even when the reflecting surface of the rotary polygon mirror is processed after shrink fitting, if the temperature of the rotating body rises due to high speed rotation, the linear expansion coefficient of the ceramic rotating sleeve is reduced by the metal outer cylinder. Since the coefficient of linear expansion of the member is smaller, the compressive stress due to shrink fit is removed, so that the reflection surface is distorted and the flatness is deteriorated, and it is not possible to maintain a highly accurate reflection surface. There's a problem.
In addition to the above-mentioned conventional example, there are methods for fixing the rotating polygon mirror, such as a method of fixing with a screw, a method of fixing via a leaf spring, a press-fitting method, and a bonding method. There is a problem that the reflective surface is adversely affected.
Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical deflector that can maintain a highly accurate reflecting surface and obtain a good image output. is there.
Still another object of the present invention is to provide a high-precision optical scanning device using the optical deflector of the present invention, and to provide a high-quality image forming apparatus.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, in the invention according to claim 1, an opening corresponding to the rotation axis of the rotary polygon mirror is provided at the center, an outer peripheral member is provided on the outer periphery of the opening, and the outermost peripheral of the outer peripheral member is provided. In a rotating polygonal mirror having a reflective surface formed on a surface, the outer peripheral member has a plurality of stress dividing openings between the central opening and the reflective surface, and each of the stress dividing openings is The most important feature is a rotary polygon mirror having a rotation circumferential length limiting member formed thereon.
According to the second aspect of the present invention, in the rotary polygon mirror, the stress dividing openings are formed with a number equal to the number of surfaces of the rotary polygon mirror, a divisor of the number of surfaces, or a multiple of the number of surfaces. The main feature of the rotary polygon mirror described in 1 is described.
In the invention according to claim 3, the space between the adjacent stress dividing openings is formed by a radial rod-shaped member which is a radially-limiting member for limiting the circumferential direction of the dividing opening centering on the center of rotation, and The rotating polygon mirror according to claim 1 or 2, wherein the dividing opening is a through hole.
According to a fourth aspect of the present invention, in the optical deflector in which the rotating body to which the rotating polygon mirror is fixed is rotatably supported by bearing means and rotated by driving means, the rotating polygon mirror may be configured as one of claims 1 to 3. An optical deflector characterized by being the rotary polygon mirror according to any one of the above, is the most main feature.
In the invention described in claim 5, in the optical deflector, the rotating body includes a rotating sleeve and a metal outer peripheral member fixed to the outside thereof, and the rotating polygon mirror is integrated with an outer peripheral portion of the metal outer peripheral member. The optical deflector according to claim 4 is mainly characterized.
According to a sixth aspect of the invention, in the optical deflector, the optical deflector according to the fifth aspect is characterized in that the rotating sleeve and the metal outer peripheral member are fixed by shrink fitting.
[0005]
According to a seventh aspect of the present invention, in the optical deflector, the rotating sleeve is a ceramic rotating sleeve, and the optical deflector according to the fifth or sixth aspect is a main feature.
In the invention described in claim 8, in the optical deflector, the rotary polygon mirror integrally formed on the outer peripheral portion of the metal outer peripheral member is formed in a plurality of stages in the axial direction. Is the main feature.
According to a ninth aspect of the present invention, in the method for manufacturing an optical deflector according to any one of the fifth to eighth aspects, the outer peripheral surface of the metal outer peripheral member is fixed after fixing the rotating sleeve and the metal outer peripheral member. The most main feature is a method of manufacturing an optical deflector for performing mirror finishing for forming a rotating polygon mirror in a portion.
According to the tenth aspect, the beam from the semiconductor laser is guided to the surface to be scanned through an optical system including an optical deflector to form a light spot, and is deflected by the optical deflector. In an optical scanning device that scans a scanning surface with a scanning line, the most main feature is an optical scanning device in which the optical deflector is the optical deflector according to any one of claims 4 to 8.
According to an eleventh aspect of the present invention, the plurality of beams from the semiconductor laser are guided to a surface to be scanned through an optical system including an optical deflector to form a plurality of light spots, and are deflected by the optical deflector. Thus, in the optical scanning device for performing adjacent scanning on a plurality of scanning lines on the surface to be scanned, an optical scanning device in which the optical deflector is the optical deflector according to any one of claims 4 to 8 is mainly used. Features.
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus which forms a latent image by performing optical scanning on a photosensitive surface of a photosensitive medium by an optical scanning device and visualizes the latent image to obtain an image. As an optical scanning device for optically scanning a surface, an image forming apparatus using the optical scanning device according to claim 10 or 11 is a main feature.
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Example 1
FIG. 1 shows a rotary polygon mirror 101 according to a first embodiment of the present invention. The rotary polygonal mirror according to the first embodiment has five reflecting surfaces 101d, and a radial rod-like member 101a and a stress dividing opening 101b which is a stress dividing portion between the mounting central opening 101c and the reflecting surface 101d. Are alternately formed on the circumference. Radial rod-shaped members (rotational circumferential length limiting members) 101a are radially formed at five locations connecting the pentagonal vertex to the center of the mounting center hole 101c.
Example 2
FIG. 2 shows a rotary polygon mirror 102 according to the second embodiment. The rotating polygon mirror 102 according to the second embodiment has five reflecting surfaces 102d as in the first embodiment. Between the mounting center opening 102c and the reflecting surface 102d, radial rod-shaped members (rotational circumferential length limiting members) 102a and stress dividing openings 102b, which are stress dividing portions, are alternately formed on the circumference. . In the second embodiment, five radial rod-shaped members 102a are formed radially from the center of each reflecting surface to the center of the central opening 102c for attachment.
Example 3
FIG. 3 shows a rotary polygon mirror 103 according to the third embodiment. The rotating polygon mirror 103 of the third embodiment has twelve reflecting surfaces 103d. Between the mounting center opening 103c and the reflecting surface 103d, radial rod-shaped members 103a and stress dividing openings 103b as stress dividing portions are alternately formed on the circumference. In the third embodiment, six radial rod-shaped members (rotational circumferential length limiting members) 103a are radially formed at every other surface by connecting the center of the reflection surface to the center of the mounting center opening 103c. .
[0007]
Example 4
FIG. 4 shows a rotary polygon mirror 104 according to the fourth embodiment. The rotating polygon mirror 104 of the fourth embodiment has six reflecting surfaces 104d. A radial rod-shaped member (rotational circumferential length limiting member) 104a and stress dividing openings 104b, which are stress dividing portions, are alternately formed on the circumference between the mounting center opening 104c and the reflecting surface 104d. . In the fourth embodiment, twelve radial rod-shaped members 104a are connected radially between the hexagonal vertex and the center of the mounting center opening 104c, and the center of the reflecting surface and the center of the mounting center opening 104c. Is formed.
The rotary polygon mirrors according to the first to fourth embodiments are fixed to a rotating member (not shown) at a central opening for attachment. As a fixing method, a method such as press-fitting, shrink-fitting, and bonding is used. Due to these fixings, internal stress remains in the rotating polygon mirror, and when the internal stress changes due to temperature or centrifugal expansion, the shape of each reflecting surface changes. However, by dividing most of the internal stress due to attachment to the rotating member at the stress dividing portion, the accuracy of the reflecting surface can be maintained with high accuracy.
In the first embodiment, the radial rod-shaped members 101a and the stress dividing openings 101b as stress dividing portions are alternately formed on the circumference by the same number as the number of surfaces. As a result, the stress transmitted from the radial rod-shaped member 101a to the reflection surface 101d can be reduced and evenly distributed, so that the variation in the deformation of each reflection surface 101d due to the internal stress of the attachment is small, and the deformation is uniform. Can be. As a result, when used in an optical scanning device, high-precision optical scanning can be performed with no variation in scanning for each reflecting surface.
Further, as in the first and second embodiments, by changing the position of the radial rod-like member, the deformation of the reflecting surface due to temperature or centrifugal expansion can be selectively made to be slightly concave or convex. In an optical scanning device, an optical element such as a lens also has a temperature characteristic. When each reflection surface changes to a slightly concave or convex surface with respect to a temperature change, the temperature characteristic of the optical element such as a lens is corrected and the temperature characteristic is changed. Optical scanning can be performed with high accuracy without scanning variations. In such a case, the position of the radial rod member may be appropriately selected according to the temperature characteristics of the optical scanning device.
As in the third embodiment, when the number of surfaces is large, the number of the radial rod members 103a is set to a divisor of the number of surfaces, so that the deformation shape of each reflecting surface due to temperature or centrifugal expansion is regulated by using the connecting portion as a symmetric axis. Can be aligned.
As in the fourth embodiment, by changing the number of the radial rod members 104a to a multiple of the number of surfaces, the deformed shapes of the respective reflecting surfaces can be made uniform.
As in Embodiments 1 to 4, the deformation shape of each reflecting surface due to temperature or centrifugal expansion is made substantially the same, so that when used in an optical scanning device, there is no variation in scanning for each reflecting surface and high Accurate optical scanning can be performed.
[0008]
Example 5
Optical deflector (Claims 4 to 8)
The configuration and operation of the optical deflector according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG.
On the lower surface of the cover case 21, a reference surface 21a for attachment to the optical housing is formed. The housing 1 is fixed to the cover case 21. A bearing mounting portion 1b is formed in the center of the upper surface of the housing 1, and a cylindrical fixed shaft 2 constituting a dynamic pressure air bearing is fixed in the bearing mounting portion 1b.
A groove 2a for forming a dynamic pressure air bearing is formed on the cylindrical surface of the fixed shaft 2. When the rotating body 3 starts rotating, the air pressure in the bearing clearance formed between the rotating sleeve 16 and the fixed shaft 2 increases, and supports the rotating body 3 in a non-contact radial direction (radial direction).
As shown in the partial sectional view, a fixed portion 5 of a magnetic attracting type bearing is fixed inside the fixed shaft 2. The fixed portion 5 of the suction type magnetic bearing is axially sandwiched and fixed by the cap 6 and the stopper 7 being press-fitted and fixed to the inner cylindrical portion of the fixed shaft 2. A fine hole of about φ0.2 to φ0.5 is formed in the center of the cap 6 to attenuate vertical vibration by utilizing viscous resistance when air passes. Both the cap 6 and the stopper 7 are made of a non-magnetic material such as a stainless steel plate.
The fixed portion 5 of the attraction type magnetic bearing is made of a ferromagnetic material having a ring-shaped permanent magnet 8 magnetized to two poles in the direction of the rotation axis and a center circle smaller than the inner diameter of the ring-shaped permanent magnet 8. One fixed yoke plate 9 and a second fixed yoke plate 10 made of a ferromagnetic material having a center circle smaller than the inner diameter of the ring-shaped permanent magnet 8. The first fixed yoke plate 9 and the second fixed yoke plate 10 sandwich the ring-shaped permanent magnet 8 in the axial direction, and the center circle of the first fixed yoke plate 9 and the center circle of the second fixed yoke plate 10 are aligned. It is arranged and fixed so as to be coaxial with the rotation center axis. As the material of the ring-shaped permanent magnet 8, a rare-earth permanent magnet is mainly used. Steel plates are used for the fixed yoke plates 9 and 10.
[0009]
On the upper surface of the housing 1, a printed circuit board 11 having a hole formed in the center is arranged. A stator 12 is fitted and fixed to the outer diameter of the bearing mounting portion 1b of the housing 1. Since the housing 1 is made of a conductive material such as an aluminum alloy, an eddy current flows through the housing 1 under the influence of the alternating magnetic field due to the rotation of the rotor magnet 14, and the printed circuit board is made of an iron substrate so that the motor loss does not increase. It is good to consist of.
On the printed circuit board 11, a Hall element 13 as a position detecting element for switching the energization of the winding coil is mounted.
The motor unit includes a rotor magnet 14 and a stator 12 attached to the rotating body 3, a printed board 11 to which the winding coil 12a is connected, a Hall element 13 mounted on the printed board 11, and the like. The stator 12 is formed by stacking silicon steel plates so that eddy current does not flow and iron loss does not increase.
The rotating body 3 has an outer peripheral member 17 made of metal fixed to the outside of the rotating sleeve 16, and two-stage reflecting surfaces 17 a and 17 b are integrally formed in the axial direction. The rotating sleeve 16 and the outer peripheral member 17 are fixed by shrink fitting. Between the shrink fit holes 17f and the reflecting surfaces 17a and 17b, connecting portions 17g and elongated holes 17h as stress dividing portions are alternately formed on the circumference. 17 g of connection parts are formed radially by connecting the vertex of a pentagon and the center of 17 h of mounting center holes.
The rotating sleeve 16 is made of ceramics, and the outer peripheral member 17 is made of pure aluminum having an aluminum content of 99.9% or more.
A rotor magnet 14 for a motor is adhered or press-fitted and fixed below the outer peripheral member 17. The rotor magnet 14 may be a permanent magnet divided in the circumferential direction, but is formed in a ring shape to facilitate adhesion or press-fitting. Press-fitting is preferable as a motor for high-speed rotation because balance and vibration change due to temperature change can be reduced.
A through hole larger than the inner diameter of the dynamic pressure air bearing is formed at the upper end of the outer peripheral member 17, and a closing member 18 having a linear expansion coefficient substantially equal to that of the outer peripheral member 17 is press-fitted and fixed. The closing member 18 has a disk shape. A rotating part 19 of a suction type magnetic bearing is fixed to the closing member 18. An outer cylindrical surface forming a magnetic gap is formed between the center circle of the first fixed yoke plate 9 and the center circle of the second fixed yoke plate 10 in the rotating portion 19 of the attraction type magnetic bearing. The cylinder surface is arranged so as to be coaxial with the rotation center axis. A permanent magnet or a steel-based ferromagnetic material is used for the rotating part 19 of the attraction type magnetic bearing.
In order to rotate the rotating body 3 at a high speed, the balance is corrected on the upper and lower two correction surfaces 17d and 14a of the rotating body 3 so that unbalanced (unbalanced) vibration is at a very small level. .
On the printed circuit board 11, the motor winding 12a and the hall element 13 are patterned and wired, and the drive circuit 20 sequentially switches energization to the motor winding 12a according to the position detection signal of the hall element 13 to rotate the rotating body 3. Then, constant speed control is performed.
The reflecting surfaces 17a and 17b are integrally formed by ultra-precision cutting by the following method.
[0010]
In the first step, the rotating sleeve 16 and the outer peripheral member 17 are fixed. In the second step, a reference surface 17e for processing the reflection surfaces 17a and 17b is formed (see FIG. 8). In the third step, reflection surfaces are formed on the reflection surfaces 17a and 17b by ultra-precision cutting.
In the first step, the rotary sleeve 16 and the outer peripheral member 17 are shrink-fitted and fixed. In the second step, as shown in FIG. 8, the rotary sleeve 16 is fixed by penetrating the processing jig taper rod 22 through the inner peripheral surface of the rotary sleeve 16, and is cut by the processing blade 23. A reference surface 17 e for processing, which is orthogonal to the central axis of the inner diameter 16 with high precision, is formed on the outer peripheral member 17.
In the third step, the outer peripheral member 17 is fixed on the reference surface 17e for processing, and the reflection surfaces 17a and 17b with high precision are formed at a fixed angle with respect to the center axis of the inner diameter of the rotating sleeve 16 by ultra-precision cutting. Is done.
In the fifth embodiment, since the stress dividing portion 17f is formed between the reflecting surfaces 17a and 17b, the internal stress due to the fixing of the rotating sleeve 16 and the outer peripheral member 17 is divided, and the reflecting surfaces 17a and 17b are affected. Is minimized, and the flatness of the reflection surfaces 17a and 17b is maintained with high accuracy.
In addition, since the rotating sleeve 16 and the outer peripheral member 17 are fixed by shrink fitting, the fixing of the rotating sleeve 16 and the outer peripheral member 17 is firmly fixed, so that a change in balance of the rotating body can be suppressed and a change in vibration can be reduced. it can.
In addition, by using pure aluminum having an aluminum content of 99.9% or more for the outer peripheral member 17, highly accurate reflecting surfaces 17a and 17b can be integrally formed by ultra-precision cutting. It should be noted that a material having a low aluminum content cannot provide the necessary reflection surface accuracy such as flatness and reflectance.
In addition, since the rotating sleeve 16 on which the dynamic pressure bearing surface is formed is made of ceramics, it has a high wear resistance and a long service life against a contact of the dynamic pressure bearing surface when the rotating body is started and stopped. can do.
In addition, since a plurality of (two-stage) reflecting surfaces 17a and 17b are formed in the axial direction, light from a plurality of (two) light sources can be scanned.
Further, since a through hole larger than the inner diameter of the dynamic pressure air bearing is formed at the upper end of the outer peripheral member 17, the rotating sleeve 16 is fixed by penetrating the processing jig (taper rod) 22, and the center of the inner diameter of the rotating sleeve 16 is fixed. A reference surface 17e for processing orthogonal to the axis can be formed with high precision. The outer peripheral member 17 is fixed by the reference surface 17e for processing, and the reflection surface with a constant angle and high precision is formed by ultra-precision cutting. 17a and 17b can be formed. That is, since the reflecting surface is formed by the first to third steps, the angle with respect to the center axis of the inner diameter (the center axis of rotation) of the rotating sleeve 16 is constant, and the reflecting surface can be formed with high accuracy.
[0011]
Example 6
(Optical scanning device)
FIG. 9 shows only an essential part of an embodiment of the optical scanning device. The optical scanning device shown in FIG. 9 is of a single beam type. A beam emitted from a light source 31 which is a semiconductor laser is a divergent light beam, and is coupled to an optical system thereafter by a coupling lens 32. The form of the coupled beam can be a weakly divergent light beam, a weakly convergent light beam, or a parallel light beam, depending on the optical characteristics of the optical system thereafter.
When passing through the opening of the aperture 33, the beam transmitted through the coupling lens 32 is blocked at the peripheral portion of the light beam, "beam-shaped", and enters a cylindrical lens 34 which is a "line image forming optical system". The cylindrical lens 34 has a direction without power in the main scanning direction, has a positive power in the sub-scanning direction, focuses an incident beam in the sub-scanning direction, and forms a rotating polygon mirror as an “optical deflector”. The light is condensed in the vicinity of the deflecting reflection surface 35. The beam reflected by the deflecting / reflecting surface passes through the two lenses 36 and 37 forming the “scanning optical system” while being deflected at a constant angular velocity with the rotation of the rotary polygon mirror 35 at a constant speed. The optical path is bent, and the light is condensed as a light spot on the photoconductive photoconductor 39 which is the substance of the “scanned surface”, and the scanned surface is scanned. The beam enters the mirror 40 prior to scanning, and is condensed on the light receiving element 42 by the lens 41. The write start timing is determined based on the output of the light receiving element 42.
The optical deflector of the optical scanning device uses the optical deflector according to claims 4 to 8. Therefore, it is possible to provide an optical scanning device in which the reflection surface is maintained with high precision and the scanning beam shape is constant and stable.
[0012]
Example 7
(Multi-beam optical scanning device)
FIG. 10 shows an embodiment of a multi-beam optical scanning device.
The light source 1A is a semiconductor laser array in which four light emitting sources ch1 to ch4 are arranged in a line at equal intervals. In this embodiment, the four light emitting sources are arranged in the sub-scanning direction. However, the semiconductor laser array 1A may be tilted so that the direction in which the light emitting sources are arranged is tilted with respect to the main scanning direction. The four beams emitted from the four light-emitting sources ch1 to ch4 are divergent light beams whose major axis direction is directed to the main scanning direction in the “elliptical far-field pattern” as shown in FIG. The light is coupled to the subsequent optical system by the common coupling lens 52. The form of each coupled beam may be a weakly divergent light beam, a weakly convergent light beam, or a parallel light beam, depending on the optical characteristics of the optical system thereafter. The four beams transmitted through the coupling lens 52 are “beam-shaped” by an aperture 53, are respectively focused in the sub-scanning direction by the action of a cylindrical lens 54 that is a “common line image forming optical system”, and In the vicinity of the deflecting and reflecting surface of the rotary polygon mirror 55, which is a unit, each is formed as a line image long in the main scanning direction and separated from each other in the sub-scanning direction. The beam deflected at a constant angular velocity by the deflecting / reflecting surface passes through the two lenses 56 and 57 forming the “scanning optical system”, the optical path of which is bent by the bending mirror 58, and the light forming the substance of the “scanning surface”. The light is condensed on the body 59 as four light spots separated in the sub-scanning direction, and four scanning lines on the surface to be scanned are simultaneously scanned. One of the beams enters the mirror 50 prior to the light scanning, and is condensed on the light receiving element 52 by the lens 51. Based on the output of the light receiving element 52, the writing start timing of four beams is determined. The “scanning optical system” is an optical system that focuses four beams simultaneously deflected by the optical deflector 55 as four light spots on the surface 59 to be scanned, and is constituted by two lenses 56 and 57. You.
The optical deflector of the optical scanning device uses the optical deflector according to claims 4 to 8. Therefore, it is possible to provide a multi-beam optical scanning device in which the reflection surface is maintained with high accuracy and the scanning beam shape is constant and stable.
[0013]
Example 8
(Image forming device)
This embodiment shows an example of application to a tandem type full color laser printer.
The schematic configuration will be described with reference to FIG. First, a transport belt 62 that is arranged in a horizontal direction and transports transfer paper (not shown) fed from a paper feed cassette 61 is provided at a lower side in the apparatus. A photoreceptor 3Y for yellow Y, a photoreceptor 3M for magenta M, a photoreceptor 3C for cyan C, and a photoreceptor 3K for black K are arranged on the transport belt 62 at regular intervals in this order from the upstream side. I have. Note that, hereinafter, the reference characters Y, M, C, and K are appropriately added to distinguish them. The photoconductors 3Y, 3M, 3C, and 3K are all formed to have the same diameter, and process members are sequentially arranged around the photoconductors 3Y, 3M, 3C, and 3K according to an electrophotographic process. Taking the photoconductor 3Y as an example, a charging charger 4Y, an optical scanning device 5Y, a developing device 6Y, a transfer charger 7Y, a cleaning device 8Y, and the like are arranged in this order. The same applies to the other photoconductors 3M, 3C, and 3K. That is, in the present embodiment, the photoconductors 3Y, 3M, 3C, and 3K are illuminated surfaces set for each color, and each of the optical scanning devices 5Y, 5M, 5C, and 5K is a pair. 1 are provided.
Around the transport belt 62, a registration roller 69 and a belt charging charger 70 are provided upstream of the photoconductor 5Y, and a belt separation charger 71 is provided downstream of the photoconductor 5K. A static elimination charger 72, a cleaning device 73, and the like are provided in order. Further, a fixing device 74 is provided downstream of the belt separation charger 71 in the transport direction, and is connected to a discharge tray 75 by a discharge roller 76.
[0014]
In such a schematic configuration, for example, in the full color mode (multiple color mode), each of the photoconductors 3Y, 3M, 3C, and 3K is based on the image signal of each color for Y, M, C, and K, respectively. An electrostatic latent image is formed by optical scanning of a light beam by the optical scanning devices 5Y, 5M, 5C, and 5K. These electrostatic latent images are developed with the corresponding color toners to form toner images, and are sequentially transferred onto transfer paper that is electrostatically attracted onto the transport belt 62 and transported, thereby being superimposed to form a full-color image. After being fixed as an image, the sheet is discharged. Also, in the black mode (monochrome mode), the photoconductors 3Y, 3M, 3C and the process members thereof are in a non-operating state, and only the photoconductor 3K is subjected to the optical scanning device (one An electrostatic latent image is formed by optical scanning of a light beam by 5K. This electrostatic latent image is developed with a black toner to become a toner image, and is transferred onto a transfer paper that is electrostatically attracted onto the transport belt 62 and transported, and is fixed as a black monochrome image. The paper is ejected.
The optical deflector according to claims 4 to 8 is used for the optical scanning device.
Therefore, since the scanning beam of the optical scanning device is constant and stable, a high quality image forming apparatus can be obtained.
[0015]
【The invention's effect】
As described above, according to claim 1, the center has an opening corresponding to the rotation axis of the rotary polygon mirror, the outer periphery of the opening has an outer peripheral member, and the outermost peripheral surface of the outer peripheral member has a reflecting surface. In the rotary polygonal mirror in which is formed, the outer peripheral member has a plurality of stress dividing openings between the central opening and the reflecting surface, and each of the stress dividing openings has a rotational circumferential length. By limiting the internal stress of the rotating polygon mirror by fixing it to the rotating member, the deformation of the reflecting surface is kept small, and the flatness of the reflecting surface is highly accurate. Can be provided.
According to the second aspect of the present invention, in the rotary polygon mirror, the stress dividing openings are formed with a number equal to the number of faces of the rotary polygon mirror, a divisor of the number of faces, or a multiple of the number of faces. According to the rotary polygon mirror of claim 1, the internal stress of the rotary polygon mirror fixed to the rotary member is divided, the deformation of the reflection surface is suppressed small, and the deformation shape of each surface is adjusted to a uniform shape. It is possible to provide a rotating polygon mirror.
According to the third aspect of the present invention, in the rotary polygon mirror, the adjacent stress dividing openings are formed by a rod-shaped member radially formed around a rotation center, and the stress dividing openings are through holes. 3. The rotating polygon mirror according to claim 1, wherein the internal stress of the rotating polygon mirror due to fixing to the rotating member is divided, the flatness of the reflection surface is maintained with high accuracy, and processing is easy. It is possible to provide a simple rotating polygon mirror. According to a fourth aspect, in a light deflector in which a rotating body to which the rotating polygon mirror is fixed is rotatably supported by bearing means and rotated by driving means, the rotating polygon mirror may be any one of claims 1 to 3. The rotating polygon mirror according to any one of the claims, characterized in that the optical deflector uses the rotating polygon mirror according to any one of claims 1 to 3, so that deformation of the reflecting surface due to fixing to the rotating member is suppressed to be small. An optical deflector can be provided.
According to the fifth aspect, in the optical deflector, the rotating body includes a rotating sleeve and a metal outer peripheral member fixed to the outside thereof, and the rotating polygon mirror is integrally formed on an outer peripheral portion of the metal outer peripheral member. The optical deflector according to claim 4, wherein the internal stress of the rotary polygon mirror is fixed by fixing the rotary sleeve and the outer peripheral member, deformation of the reflective surface is suppressed, and the flatness of the reflective surface is reduced. It is possible to provide an optical deflector for high-speed rotation, which is maintained with high accuracy.
[0016]
According to a sixth aspect of the present invention, in the optical deflector, the rotating sleeve and the metal outer peripheral member are fixed by shrink fitting. It is possible to provide the optical deflector according to the fifth aspect in which the change is suppressed and the vibration change is small.
According to Claim 7, in the optical deflector, the rotating sleeve is a ceramic rotating sleeve, and the wear resistance of the dynamic pressure bearing surface is improved by the optical deflector according to Claim 5 or 6. Therefore, it is possible to provide the optical deflector according to claim 5 which has a high lifetime and a long life.
According to claim 8, in the optical deflector, a plurality of rotary polygon mirrors integrally formed on an outer peripheral portion of the metal outer peripheral member are formed in a plurality of stages in an axial direction. According to the optical deflector, a plurality of mirrors are formed in the axial direction, and it is possible to provide the optical deflector according to claim 5, which can scan light from a plurality of light sources.
According to claim 9, the method of manufacturing an optical deflector according to any one of claims 5 to 8, wherein after fixing the rotating sleeve and the metal outer peripheral member, an outer peripheral portion of the metal outer peripheral member is provided. A method for forming a highly accurate reflecting surface on an optical deflector according to any one of claims 1 to 7 by a method for manufacturing an optical deflector, wherein a mirror surface processing for forming a rotary polygon mirror is performed. Becomes possible.
According to the tenth aspect, the beam from the semiconductor laser is guided to the surface to be scanned through an optical system including an optical deflector to form a light spot, and is deflected by the optical deflector. 9. An optical scanning device for scanning a surface with a scanning line, wherein the optical deflector is the optical deflector according to any one of claims 4 to 8, wherein the optical deflector reflects light from the optical deflector. It is possible to provide an optical scanning device whose surface is maintained with high precision and whose scanning beam shape is constant and stable.
According to the eleventh aspect, there are a plurality of beams from the semiconductor laser, which are guided to a surface to be scanned through an optical system including an optical deflector, form a plurality of light spots, and are deflected by the optical deflector. 9. An optical scanning apparatus according to claim 4, wherein said optical deflector is an optical deflector according to any one of claims 4 to 8, wherein said optical deflector is an optical deflector. The apparatus makes it possible to provide a multi-beam optical scanning device in which the reflection surface of the optical deflector is maintained with high accuracy and the scanning beam shape is constant and stable.
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus which forms a latent image by performing optical scanning on a photosensitive surface of a photosensitive medium by an optical scanning device and visualizes the latent image to obtain an image. An image forming apparatus using the optical scanning device according to claim 10 as an optical scanning device that performs optical scanning of the optical scanning device. It is possible to provide a forming apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view and a perspective view showing an example of a pentagonal rotating polygon mirror of the present invention.
FIG. 2 is a plan view and a perspective view showing another example of the pentagonal rotating polygon mirror of the present invention.
FIG. 3 is a plan view and a perspective view showing an example of a dodecagonal polygon mirror of the present invention.
FIG. 4 is a plan view and a perspective view showing an example of a hexagonal rotary polygon mirror of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view showing an example of the optical deflector of the present invention.
FIG. 6 is a top view and a sectional view showing an example of a rotating body of the optical deflector of the present invention.
FIG. 7 is an exploded perspective view showing an example of a main part of the optical deflector of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram of processing for forming a reflection surface of the optical deflector of the present invention.
FIG. 9 is a perspective view showing an example of an optical scanning device using the optical deflector of the present invention.
FIG. 10 is a perspective view showing an example of a multi-beam optical scanning device using the optical deflector of the present invention.
FIG. 11 is a schematic view showing an example of a color laser printer using the optical scanning device of the present invention.
[Explanation of symbols]
101 rotating polygonal mirror, 101a radial rod-shaped member, 101b stress dividing opening, 101c central opening, 101d reflecting surface, 102 rotating polygonal mirror, 102a radial rod-shaped member, 102b stress dividing opening, 102c central opening, 102d reflection Surface, 103 rotating polygon mirror, 103a radial rod member, 103b stress separating opening, 103c central opening, 103d reflecting surface, 104 rotating polygon mirror, 104a radial rod member, 104b stress separating opening, 104c central opening, 104d Reflection surface, 1 housing, 1b bearing mounting portion, 2 fixed shaft, 2a groove, 3 rotating body, 5 fixed portion, 6 cap, 7 stopper, 8 ring permanent magnet, 9 first fixed yoke plate, 10 second fixed Yoke plate, 11 printed circuit board, 12 stator, 12a winding coil, 13 hall element, 1 Reference Signs List 4 rotor magnet, 16 rotating sleeve, 17 outer peripheral member, 17a reflecting surface, 17b reflecting surface, 17f shrink fit hole, 17g radial rod member, 17h center opening, 18 closing member, 19 rotating unit, 20 drive circuit, 21 Cover case, 21a Mounting reference plane, 22 Processing tool taper rod, 23 Processing tool, 31 light source, 32 coupling lens, 33 aperture, 34 cylindrical lens, 35 rotating polygon mirror, 36 lens, 37 lens, 38 bending mirror 39 photoreceptor, 40 mirror, 41 lens, 42 light receiving element, 1A laser array light source, ch1 light source, ch2 light source, ch3 light source, ch4 light source, 52 coupling lens, 53 aperture, 54 cylindrical lens, 55 " Optical deflector ”rotating polygon mirror, 56 lenses, 57 58, folding mirror, 59 scanned surface, 61 paper feed cassette, 62 transport belt, 69 registration roller, 70 belt charging charger, 71 separation charger, 72 static elimination charger, 73 cleaning device, 74 fixing device, 75 discharge tray, 76 Discharge roller.
