JP2005010452A - 光走査装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】風損と乱流の発生を抑制し、ハンチングを改善することができる光走査装置を提供する。
【解決手段】レーザーダイオード１２から射出された光ビームの進行方向下流側にポリゴンミラー１６が配設された収容壁１８を設ける。収容壁１８は、壁面２６，２７，２８，２９と結像素子３２によって形成され、内部にポリゴンモータ２２とモータ基板２４が配設されている。ポリゴンミラー１６の回転方向下流側の壁面２８には、上り勾配の傾斜部３８を設ける。収容壁１８は、ポリゴンミラー１６の回転方向に対して結像素子３２側の上流側空間４２より、結像素子３２とは逆側の下流側空間４４が大きくなるように形成されている。これにより、光ビーム入射口３６から収容壁１８内に入った空気はポリゴンミラー１６の回転方向下流側に流れ、下流側空間４４からスムーズに外部へ排出される。
【選択図】 図１
【解決手段】レーザーダイオード１２から射出された光ビームの進行方向下流側にポリゴンミラー１６が配設された収容壁１８を設ける。収容壁１８は、壁面２６，２７，２８，２９と結像素子３２によって形成され、内部にポリゴンモータ２２とモータ基板２４が配設されている。ポリゴンミラー１６の回転方向下流側の壁面２８には、上り勾配の傾斜部３８を設ける。収容壁１８は、ポリゴンミラー１６の回転方向に対して結像素子３２側の上流側空間４２より、結像素子３２とは逆側の下流側空間４４が大きくなるように形成されている。これにより、光ビーム入射口３６から収容壁１８内に入った空気はポリゴンミラー１６の回転方向下流側に流れ、下流側空間４４からスムーズに外部へ排出される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザー複写機、レーザープリンタ等に搭載され、感光体上に光ビームを走査露光する光走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のレーザー複写機、レーザープリンタは高画質化の一途をたどっており、これらに用いられるポリゴンモータも回転変動等を防止するなど回転性能（以下ハンチング）のより高性能化が求められている。
【０００３】
ハンチングを改善するための手段としては、従来から回転位置を検出するために使用されているホール素子をポリゴンモータの回転数を検出する素子としても使用する方式（ホール素子駆動）がある。これに対し、通常ＦＧパターンと呼ばれるくし歯電線を用いて１回転あたりの回転数の検出回数を増やし、検出する回転数の精度を上げている方式がある。この方式は、パターン数を増やせば増やすほどハンチングは良化するものの、モータ基板上にＦＧパターンを形成するためのスペースを確保する必要があり、結果的に基板面積が大きくなり、コストアップの要因となってしまう。また、場合によってはポリゴンモータに取り付けられるマグネットの径を大きくしなければならず、起動時間や電流等の性能が悪化してしまう。また、パターン数を増やすことにより回転数制御の基準となる基準クロックも大きな値としなければならず、電気ノイズ等により誤動作（回転不良）を起こしやすくなってしまう。
【０００４】
また、別の方式としては、画像書き込み開始位置検出素子（ＳＯＳセンサ）を用いるものがある。この方式は、ポリゴンミラーが正多面体形状であることを利用して１回転あたりのポリゴン面数分の回転数情報を検出することができ、さらにホール素子で検出する場合の媒体である駆動用マグネットの着磁、磁界のバラツキ等、マグネットの製作上発生してしまうバラツキによる影響を受けないという点で非常に有効である。しかし、この方式では、モータ基板にＳＯＳセンサからの信号を入力しなければならないという性質上、モータ基板の回路構成が複雑になり、コストアップの要因となってしまう（例えば特許文献１を参照）。
【０００５】
以上のようにポリゴンモータでハンチングを向上させる手段はあるもののコストアップの要因となりうる方式が多く、コストの観点からホール素子駆動を採用しているものが多いのが現状である。
【０００６】
これに対し、ポリゴンモータがポリゴンミラーを回転させることによって発生する風により、ポリゴンモータ自体が影響を受けることがわかっている。
【０００７】
図１３及び図１４は、従来使用されている光走査装置を示す図である。
【０００８】
この光走査装置１００では、ポリゴンミラー１０２を回転駆動するポリゴンモータ１０４がハウジング１０６内に収容されている。このポリゴンモータ１０４の周囲には、ハウジング１０６を構成する側壁１０８，１１０，１１２と、発振器１１６から射出された光ビームを感光体１３０上に結像させる結像素子１１４とが設けられており、ポリゴンモータ１０４の周囲がほぼ囲まれた状態になっている。側壁１０８，１１０，１１２を含むハウジング１０６は、ポリゴンミラー１０２の周囲の空気流を小さくし、電流や騒音を低減するために、またハウジング１０６の材料費を不必要に高くしないために、なるべくポリゴンミラー１０２の近くになるようにその大きさが決定されている。特に、ポリゴンモータ１０４の回路基板１３２の大きさが決定されている場合、その大きさより若干大きくするのが一般的である（例えば特許文献２を参照）。
【０００９】
このような構成の光走査装置１００においては、ポリゴンミラー１０２の回転により、ポリゴンミラー１０２の半径方向の風（風損）と、図１３に示すようにポリゴンミラー１０２の軸１０２ａ方向からポリゴンミラー１０２方向へ吸引される風とが発生する（例えば特許文献３の図１を参照）。
【００１０】
上記２つの風は、一方がポリゴンミラー１０２の回転軸に対して垂直方向かつ回転方向であるのに対し、他方が回転軸方向であり、両者の方向が異なるため、さらに、ポリゴンミラー１０２の周囲の空間を規制する側壁１０８，１１０，１１２などによって、ポリゴンミラー１０２の周辺に乱流を発生させる。ポリゴンモータ１０４に使用される軸受はオイル動圧や動圧空気軸受が一般的であり、回転数が早い（目安として２００００ｒｐｍ以上）の場合はポリゴンモータ１０４の軸受自体の動圧が高く、安定化するために回転による乱流の影響は受けにくいが、回転数が低い場合はその影響が顕著にでてくる。すなわち、乱流によってポリゴンミラー１０２の周囲の風がスムーズに流れないと、ハンチングへの影響度が大きくなってしまう。
【００１１】
このような欠点を回避するためには、ポリゴンミラー１０２の周囲に何も設けず、壁による乱流の発生を抑えるのが良いが、そうするとポリゴンミラー１０２の周囲のスペースが大きくなり（すなわち空気流が増加し）、その結果、風損が増加して温度上昇によって画質に悪影響を及ぼしたり、ハウジングを大きくしなければならず、コストアップの要因になる。また、光走査装置は通常ポリゴンミラーの近傍に結像光学素子（例としてｆθレンズ）を備えなければならず、光走査装置を形成する点においてこの方法は現実的でない。
【００１２】
このため、図１５に示すように、ポリゴンミラー１２２の周囲を覆うカバー１２４と、カバー１２４の光ビーム通過用の開口部１２８付近に防音壁１２６とを設け、ポリゴンミラー１２２の周囲の空気流を減少させることにより、騒音、電流を低減するとともに、結果的にハンチングを低減させる装置が開示されている（例えば特許文献４を参照）。
【００１３】
しかし、図１５に示す装置では、ポリゴンミラー１２２の周囲をカバー１２４で覆うために発熱しやすく、ポリゴンミラー１２２の変形に伴う問題（すなわちジッタの悪化）が発生したり、ひいてはポリゴンモータの寿命の低下を引き起こす。また、光ビームを偏向するためにカバー１２４には開口部１２８が設けられているが、騒音等の理由によっては開口部１２８に透明ガラスを装着しなければならない場合もあり、コストアップの要因となる。
【００１４】
【特許文献１】
特開昭６１−０１３２１４号公報
【特許文献２】
特開平６−３１３８５４号公報
【特許文献３】
特許第３１９２２７１号公報
【特許文献４】
特開平６−１７５０６３号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、風損と乱流の発生を抑制してハンチングを改善するとともに、ポリゴンミラーの発熱を防止することができる光走査装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、光ビームを偏向するポリゴンミラーと、前記ポリゴンミラーを回転駆動するポリゴンモータと、偏向された光ビームを感光体上に結像するための結像素子と、をハウジング内の所定位置に保持するとともに、前記ハウジングに設けられ、前記ポリゴンミラーを取り囲む収容壁と、前記収容壁を開口して形成された光ビーム入射口と、前記収容壁を開口して形成され、前記結像素子が配置された光ビーム出射口と、を有する光走査装置において、前記ポリゴンミラーと前記結像素子との間に形成される空間が、前記ポリゴンミラーを間において前記結像素子とは逆側の収容壁の壁面と前記ポリゴンミラーとの間に形成される空間より小さいことを特徴としている。
【００１７】
請求項１に記載の光走査装置によれば、収容壁でポリゴンミラーを取り囲むことで、風損を抑えることができる。光ビーム入射口から入った空気は、空気流となってポリゴンミラーと結像素子との間の空間（上流側空間）から、結像素子とは逆側の収容壁の壁面とポリゴンミラーとの間の空間（下流側空間）に向かってポリゴンミラーの回転方向に連れ回されるが、上流側空間より下流側空間が大きいため、抵抗なく収容壁から上方へ抜け出すことができる。
【００１８】
このため、ポリゴンミラーの上方から空気が入り難くなり、収容壁内で乱流が生じ難い。これにより、ハンチングを抑えることができる。また、上方が開放しているので熱を放出できる。
【００１９】
ここで、結像素子とは逆側の収容壁は、換言すると、結像素子とポリゴンミラーを間において対向する収容壁のことをいう。
【００２０】
請求項２に記載の発明に係る光走査装置は、請求項１に記載の構成において、前記ポリゴンミラーの回転軸から前記結像素子または結像素子側の壁面までの距離が、前記結像素子とは逆側の収容壁の壁面から前記ポリゴンミラーの回転軸までの距離より短いことを特徴としている。
【００２１】
請求項２に記載の光走査装置によれば、例えば、収容壁を平面視にて矩形枠状とした場合、上記のような距離に設定することで、ポリゴンミラーと結像素子との間の空間（上流側空間）よりも、結像素子とは逆側の収容壁の壁面とポリゴンミラーとの間の空間（下流側空間）を大きくすることができる。
【００２２】
請求項３に記載の発明に係る光走査装置は、請求項１又は請求項２に記載の構成において、前記結像素子とは逆側の収容壁の壁面に傾斜面を形成したことを特徴としている。
【００２３】
請求項３に記載の光走査装置によれば、ポリゴンミラーの回転方向に流れる空気流を結像素子とは逆側の下流側空間で、傾斜面に沿って効率よく収容壁の上方へ逃すことができる。このため、収容壁内で乱流が生じ難くなり、ハンチングを抑えることができる。
【００２４】
請求項４に記載の発明に係る光走査装置は、請求項３に記載の構成において、前記傾斜面は、上り勾配の面からなり、前記収容壁の壁面と平行となる前記ポリゴンミラーの外接円の接線からほぼ１ｍｍ離れた位置から傾斜していることを特徴としている。
【００２５】
請求項４に記載の光走査装置によれば、収容壁内で傾斜面を上記のような位置に設定することによって、結像素子とは逆側の下流側空間へ流れてくる空気を効率よく収容壁の上方へ逃すことができる。このため、より確実にハンチングを抑えることができる。
【００２６】
請求項５に記載の発明に係る光走査装置は、請求項２乃至請求項４に記載の構成において、前記ポリゴンモータを駆動するための回転基板を前記収容壁内に取り付けたとき、前記ポリゴンミラーの回転軸から前記結像素子側の壁面までの距離が、前記結像素子とは逆側の収容壁の壁面から前記ポリゴンミラーの回転軸までの距離よりも短くなるように、前記回転基板の大きさが決定されていることを特徴としている。
【００２７】
請求項５に記載の光走査装置によれば、回転基板の大きさを上記のように予め決定しておくことにより、ポリゴンモータの回転軸から結像素子側の壁面までの距離が、結像素子とは逆側の収容壁からポリゴンモータの回転軸までの距離より短くなるように収容壁内に各部材を効率よく配置することができる。このため、装置の組み立てが容易となり、コストダウンに寄与できる。
【００２８】
請求項６に記載の発明は、光ビームを偏向するポリゴンミラーと、前記ポリゴンミラーを回転駆動するポリゴンモータと、偏向された光ビームを感光体上に結像するための結像素子と、をハウジング内の所定位置に保持するとともに、前記ハウジングに設けられ、前記ポリゴンミラーを取り囲む収容壁と、前記収容壁を開口して形成された光ビーム入射口と、前記収容壁を開口して形成され、前記結像素子が配置された光ビーム出射口と、を有する光走査装置において、前記ポリゴンミラーの上部に、前記ポリゴンミラーの回転に伴う乱流を規制する規制部材を設けたことを特徴としている。
【００２９】
請求項６に記載の光走査装置によれば、光ビーム入射口から入った空気は、収容壁内でポリゴンミラーの回転方向に流れるが、規制部材によってポリゴンミラーの上部から軸方向に吸引される風の流入を抑え、乱流の発生を抑制することができる。これにより、収容壁内でポリゴンミラーの軸方向高さ近傍に発生する空気流を回転方向に極力単一化することができ、空気の流れがスムーズになる。このため、ハンチングを抑えることができる。
【００３０】
請求項７に記載の発明に係る光走査装置は、請求項６の構成において、前記ポリゴンミラーを間において前記結像素子と対向する収容壁側にある前記規制部材の端面は、前記ポリゴンミラーの外接円より内側にあることを特徴としている。
【００３１】
請求項７に記載の光走査装置によれば、規制部材の端面は、結像素子と対向する収容壁側、すなわち収容壁内の空気流の方向であるポリゴンミラーの回転方向下流側がポリゴンミラーの外接円より内側となっている。このため、光ビーム入射口から収容壁内に入りポリゴンミラーの回転方向に流れる空気は、規制部材によって空気抜けが悪化することなくスムーズに収容壁の上方に排出される。これにより、ハンチングを改善することができる。
【００３２】
請求項８に記載の発明に係る光走査装置は、請求項６又は請求項７の構成において、前記結像素子側にある前記規制部材の端面は、前記ポリゴンミラーの外接円より外側にあることを特徴としている。
【００３３】
請求項８に記載の光走査装置によれば、結像素子側にある規制部材の端面がポリゴンミラーの外接円より外側にあるので、ポリゴンミラー上部から軸方向に吸引される風をより確実に抑えることができる。このため、ポリゴンミラーの軸方向高さ近傍に発生する空気流を回転方向に極力単一化することができ、空気の流れをよりスムーズにすることができる。
【００３４】
請求項９に記載の発明に係る光走査装置は、請求項６乃至請求項８の構成において、前記規制部材の下面と前記ポリゴンミラーの上面との隙間が９ｍｍ以下であることを特徴としている。
【００３５】
請求項９に記載の光走査装置によれば、規制部材の下面とポリゴンミラーの上面との隙間を９ｍｍ以下としたので、規制部材とポリゴンミラーとの間に存在する空気自体が少なくなる。すなわち、ポリゴンミラーの回転によってポリゴンミラー上面と規制部材との間に連れ回りの風（風摩擦）も発生するが、規制部材とポリゴンミラーとの間に存在する空気が少ないと風摩擦も小さくなり、空気流の乱れが少なくなる。このため、ハンチングを改善することができる。
【００３６】
請求項１０に記載の発明に係る光走査装置は、請求項６乃至請求項９の構成において、前記規制部材に、前記ポリゴンモータを外部と電気的に接続するコネクタの位置を規制する規制部を備えたことを特徴としている。
【００３７】
請求項１０に記載の光走査装置によれば、ハウジングの上部の規制部材に、コネクタの位置を規制する規制部が設けられているので、コネクタをハウジングに止める部材（例えばクランプなど）を新たに装着する必要がなく、コストダウンに寄与できる。
【００３８】
請求項１１に記載の発明に係る光走査装置は、請求項６乃至請求項１０の構成において、前記規制部材は板材であり、前記板材から垂下する脚部が前記ポリゴンモータとともに前記ハウジングに共締め固定されていることを特徴としている。
【００３９】
請求項１１に記載の光走査装置によれば、規制部材の脚部がポリゴンモータとともに共締め固定されるので、ポリゴンモータとは別個に規制部材のみを収容壁にネジ等によって固定する場合に比べて、余計な工数が発生せず、コストダウンに寄与できる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光走査装置の第１実施形態を図１から図４に基づいて説明する。
【００４１】
図１〜図４に示すように光走査装置１０には、ハウジング２０に発光点（光ビームの射出点）である図示しないレーザーダイオード（以下ＬＤ）が装着された基板１４が取り付けられている。またハウジング２０内には、コリメータレンズ及びスリット（アパーチャー）１２が設けられている。ＬＤから射出された光ビームの進行方向下流側には、光ビームを偏向する正六角形状のポリゴンミラー１６が収容壁１８内に配設されている。この収容壁１８は、ハウジング２０内に壁面２６，２７，２８，２９を設けることで矩形枠状に構成されており、この収容壁１８内には、ポリゴンミラー１６を回転駆動するポリゴンモータ２２が設けられている。このポリゴンモータ２２のモータ基板２４は、壁面２６，２７，２８，２９に囲まれネジ３０によってハウジング２０に固定されている。
【００４２】
図４に示すようにＬＤは複数ビームを備えており、走査線数を増すことで同じプロセス速度、解像度ならポリゴンモータ２２の回転数を半分以下にすることができる。これにより、騒音、電流、ひいては発熱を低減させることができる。
【００４３】
さらにハウジング２０内には、ポリゴンミラー１６によって偏向された光ビームを感光体４０に結像させるための結像素子（代表例としてｆθレンズ）３２，３３と反射ミラー３４とが配設され、感光体４０までの光路長が決定されている。この結像素子３２は、収容壁１８の壁面２６が切り欠かれた部分（光ビーム出射口）に搭載されており、これによりポリゴンミラー１６は光ビーム入射口３６を除き、壁面２６，２７，２８，２９及び結像素子３２によって囲まれている。
【００４４】
また、図２及び図３に示すように収容壁１８内には、結像素子３２と対向する壁面２８とポリゴンミラー１６との間に、収容壁１８のモータ基板２４の外側から上り勾配の傾斜面を有する傾斜部３８が配設されている。具体的には、この傾斜部３８は、壁面２８と平行となるポリゴンミラー１６の外接円の接線から壁面２８方向１２．５ｍｍの位置から、壁面２８に向かって斜めの壁として備えられている。この傾斜部３８が設けられる位置は、本実施形態では１２．５ｍｍとなっているが、ポリゴンミラー１６の外接円の接線により近づけることが好ましい。例えば、ほぼ１ｍｍ程度、実質的には２ｍｍ以上に設定することが好ましい。
【００４５】
図１に示すように収容壁１８は、光ビーム入射口３６の側の空間、すなわち壁面２６，２７、結像素子３２及びポリゴンミラー１６で囲まれた上流側空間４２に対して、結像素子３２と対向する壁面２８側の空間、すなわちポリゴンミラー１６の回転方向（ここでは図１に示されるようにＣＣＷ）下流側の壁面２７，２８，２９及びポリゴンミラー１６で囲まれた下流側空間４４が大きくなるように形成されている。言い換えれば、光ビームがポリゴンミラー１６に入射する入射ポイントを基点として、その入射ポイント近傍の上流側空間４２よりポリゴンミラー１６の回転方向における下流側空間４４が大きくなるように形成されている。具体的には、ここではポリゴンミラー１６の外接円と壁面２６との距離ｄ１（ほぼ結像素子３２までの距離）を１２．５ｍｍ、ポリゴンミラー１６の外接円と壁面２８との距離ｄ２を２２．５ｍｍに設定した。特に距離ｄ１は、複写機やプリンタの要求仕様から光学設計上ほぼ決まってしまう値である。
【００４６】
次に、上記光走査装置１０の作用について説明する。
【００４７】
図４に示すように、ＬＤから射出された光ビームは、収容壁１８内で回転駆動されるポリゴンミラー１６で偏向され、結像素子３２，３３を透過して反射ミラー３４で屈曲され、感光体４０に照射されるようになっている。
【００４８】
収容壁１８内では、光ビーム入射口３６から入った空気は、空気流となってポリゴンミラー１６の回転方向（図１中の矢印方向）に流れ、回転方向下流側から収容壁１８の上方へ排出される。その際、収容壁１８内の空気は上流側空間４２から下流側空間４４に向かってポリゴンミラー１６の回転方向に連れ回されるが、上流側空間４２より下流側空間４４が大きいため、抵抗なく収容壁１８の上方へ抜け出すことができる。また、ポリゴンミラー１６の周りが結像素子３２及び壁面２６，２７，２８，２９で取り囲まれているので、風損を抑えることができる。
【００４９】
このため、ポリゴンミラー１６の上方から空気が入り難くなり、収容壁１８内で乱流が生じ難い。これにより、ハンチングを抑えることができる。
【００５０】
さらに、結像素子３２と対向する壁面２８とポリゴンミラー１６との間に傾斜部３８が設けられているので、ポリゴンミラー１６の回転方向に発生する空気流を下流側空間４４で、上り勾配の傾斜部３８に沿って効率よく収容壁１８の上方に逃がすことができる。このため、収容壁１８内の空気抜けをスムーズにし、収容壁１８内での乱流の発生を抑えることができ、ハンチングを改善することができる。
【００５１】
実際に、上記の寸法を満足する光走査装置１０を用い、従来収容壁１８を構成するにあたって最低限必要な寸法ｄ３（＝１２．５ｍｍ；図１を参照）に対して、以下の表のような条件設定を行い、ハンチング性能を調べた。
【００５２】
条件として、１）回転数１３０００ｒｐｍ、２）回転方向：ポリゴンミラー１６上部からみてＣＣＷ、３）ポリゴンモータ２２の軸受：オイル動圧、４）ポリゴンミラー１６の仕様：外接円径φ４０ｍｍ、６面に設定した。
【００５３】
その結果、表１に示すように、本実施形態の光走査装置１０は、０．００２％ｐ−ｐの改善効果を得ることができた。
【００５４】
【表１】
次に、本発明に係る光走査装置の第２実施形態を図５及び図６に基づいて説明する。
【００５５】
なお、第１実施形態で説明した部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５６】
図５及び図６に示すように、本実施形態の光走査装置５０は、収容壁１８内のポリゴンミラー１６の上部に板状の規制部材５２が設けられている。この規制部材５２は、壁面２８と壁面２６の側に間隔を空けて配置されており、収容壁１８の上部に壁面２９から壁面２７の方向に架け渡されている。具体的には、図５に示すように規制部材５２のプロセス方向（光ビームの偏向方向、すなわちスキャン方向と垂直の方向）の大きさを、ポリゴンモータ２２の回転軸を中心とし中心振り分けで２５ｍｍ（回転中心から左右に１２．５ｍｍの位置）となるように設定している。
【００５７】
この光走査装置５０では、ポリゴンモータ２２の回転数が１３０００ｒｐｍと比較的低速な領域においてはポリゴンモータ２２の軸受で発生させることのできる動圧が低いために軸剛性が不足し、外乱の影響を受けやすいが、規制部材５２を設けることにより、ポリゴンミラー１６の回転に伴い上部から軸方向へ吸引される風を極力抑えることができる。このため、収容壁１８内のポリゴンミラー１６の軸方向高さ近傍に発生する空気流を回転方向に極力単一化し、空気の流れをスムーズにすることができる。すなわち、規制部材５２を設けることによって、ポリゴンミラー１６の周辺の空気流はほとんどが光ビーム入射口３６から入り、傾斜部３８を備えたポリゴンミラー１６の回転方向下流側に流れ、効率的に収容壁１８の上方へ排出される。このため、ハンチングを改善することができる。
【００５８】
実際に、上記の寸法を満足する光走査装置５０を用い、規制部材５２を設けない光走査装置とハンチングを比較した結果を表２に示す。なお、他の条件は第１実施形態と同一であるので、説明は省略する。
【００５９】
【表２】
表２に示すように、規制部材５２を設けない場合は、第１実施形態の場合の実験結果であるため、その差分である０．００１８％ｐ−ｐが規制部材５２による効果であり、第２実施形態だけでもハンチングが改善されていることがわかる。これにより、光走査装置には、第１実施形態と第２実施形態とを別個に適用することが可能であり、レーザー複写機、レーザープリンタに要求される性能に応じて適宜使用すべきものであることは明らかである。
【００６０】
また、第２実施形態の光走査装置５０では、規制部材５２のプロセス方向の大きさが、ポリゴンモータ２２の回転軸を中心とし中心振り分けで２５ｍｍとなるように設定したが、規制部材５２の配設位置もハンチング性能に大きく関与する。図７に示すように、外接半径φ４０のポリゴンミラー１６の壁面２８側に、ポリゴンミラー１６の外接円より端面が外側にある規制部材５４を設けると、空気抜けが途端に悪化し、ハンチングは悪化してしまう。
【００６１】
具体的には、壁面２８側にポリゴンミラー１６の外接円よりも７．５ｍｍ大きい規制部材５４を設けると（回転中心から２７．５ｍｍの長さの位置まで規制部材５４の端面を延在させると）、ハンチングは０．００８７％ｐ−ｐになってしまうことがわかった。これは先に説明した回転中心振り分けで２５ｍｍ幅の規制部材５２を設けた光走査装置５０の結果に対し、ハンチングが０．００１８１％ｐ−ｐ悪化してしまうことを示している。すなわち、光ビームがポリゴンミラー１６に入射する入射ポイントを基点とし、入射ポイントよりポリゴンミラー１６の回転方向下流側（結像素子３２と対向する壁面２８側）のポリゴンミラー１６と壁面２８との間に形成される空間（下流側空間）の上部には、ポリゴンミラー１６の外接円以上に規制部材を延在させてはいけないことを示している。
【００６２】
また逆に、図８に示すように、結像素子３２側（上記入射ポイントの側）に端面を延在させた規制部材５６を設けても良い。この規制部材５６は、光ビーム入射口３６からポリゴンミラー１６方向に流入する風の割合を増加させるとともに、ポリゴンミラー１６の上部から軸方向へ吸引される風を極力抑えることができる。このため、ポリゴンミラー１６の軸方向高さ近傍に発生する空気流を単一化し、空気の流れをスムーズにすることができる。
【００６３】
実際に上記条件、すなわち図８に示すように、結像素子３２とポリゴンミラー１６との間に形成される空間（上流側空間）の上部をすべて覆った規制部材５６を用いて実験した結果、ハンチングは０．００６１％ｐ−ｐになり、図５に示す幅２５ｍｍの規制部材５２を用いた場合に比べ、さらに０．０００８％ｐ−ｐの改善効果が得られることが確認された。
【００６４】
また、理想的には図９に示すように、プロセス方向の幅がポリゴンミラー１６の外接円径と略等しい規制部材５８を設けることが望ましい。具体的には、規制部材５８のプロセス方向の幅をポリゴンミラー１６の外接円径と等しい４０ｍｍとするのが良い。
【００６５】
実際に上記条件で実験を行ったところ、ハンチングは０．００４９％ｐ−ｐになり、図５に示す幅２５ｍｍの規制部材５２を用いた場合に比べて０．００２％ｐ−ｐの改善効果が得られることが確認された。
【００６６】
また、規制部材とポリゴンミラー上面の回転軸方向の距離もハンチングに関係する。
【００６７】
図１０は、プロセス方向の幅が２５ｍｍの規制部材５２（図５参照）を用いた場合の規制部材下面とポリゴンミラー上面の回転軸方向の距離とハンチングとの関係を示したグラフである。
【００６８】
図１０に示されるように、規制部材５２の下面とポリゴンミラー上面の回転軸方向の距離を極力小さくするほうが、ハンチングが改善されることがわかる。これは、ポリゴンミラー１６の回転によってポリゴンミラー１６上面と規制部材５２との間には連れ回りの風（風摩擦）も発生するが、両者間の距離を小さくすることにより存在する空気自体が少なくなるため、風摩擦も小さくなり、その結果、外乱が小さくなることでハンチングが抑えられるためである。
【００６９】
具体的な距離としては、最近のカラー化、高画質化を考え、Ａ３用紙のスキャン方向幅２９７ｍｍに対し、ビームスポットのずれが最大１ドットが限界と考え、
２５．４（ｍｍ／ｉｎｃｈ）／１２００（ｄｐｉ）／２９７ｍｍ（Ａ３サイズ）
＊１００＝０．００７％
以下になるように距離を設定するのが良い。
【００７０】
したがって、図１０に示すように、ポリゴンミラー上面と規制部材下面との距離を９ｍｍ以下に設定するのが好ましいことがわかる。
【００７１】
以上説明したように、ポリゴンミラー１６の周囲の空間を考慮し、図９に示すようにポリゴンミラー１６の上部に規制部材５８を設けることで、従来技術に対してハンチングをトータルで約半分にできることが確認された。
【００７２】
以上が本発明の主たる実施形態であるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば規制部材は、プロセス方向に対し略垂直な形状（図５参照）をしていなくても良く、傾斜した形状など適宜な形状を設定することができる。
【００７３】
また、予めポリゴンモータ２２のモータ基板２４の外形を壁面２６、壁面２８までの距離が異なるように設定し、ポリゴンミラー１６と壁面２８との距離を近づけることができない構造とすることもできる。このような構造により、収容壁１８内に各部材を効率よく配置するこことが可能となる。このため、装置の組み立てが容易となり、コストダウンに寄与できる。
【００７４】
次に、本発明に係る光走査装置の第３実施形態を図１１に基づいて説明する。
【００７５】
なお、第１実施形態で説明した部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７６】
この光走査装置では、規制部材５８の縁部から壁面２７に向かって板状の保護部材６０が延設されている。この保護部材６０は、ポリゴンモータを回転させるためのコネクタ６４を上部から覆っており、コネクタ６４が回転軸方向に突出しないように規制している。
【００７７】
図４に示されるように光走査装置では、ポリゴンミラー１６の上部を光ビームが通過する場合が多い。このような場合、コネクタ６４が光ビームの光路を蹴らないようにする必要があるが、規制部材５８から延設された保護部材６４でコネクタ６４が突出しないように規制することにより、簡単な構成で光ビームの光路を確保することができる。
【００７８】
これにより、従来使用したコネクタをハウジングに留める部材（例えばクランプなど）を新たに装着する必要がなく、コストダウンに寄与できる。
【００７９】
次に、本発明に係る光走査装置の第４実施形態を図１２に基づいて説明する。
【００８０】
なお、第１実施形態で説明した部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８１】
この光走査装置では、規制部材６６の側部から収容壁１８の下部へ垂下された脚部６８がモータ基板２４と当接するように設けられており、この脚部６８がモータ基板２４とともにネジ７０によりハウジング２０に共締めされている。なお、図示しないが、この脚部６８は収容壁１８の四隅でネジ７０により共締めされている。これにより、規制部材のみをネジ等によって収容壁に固定する場合に比べて余計な工数が発生せず、コストダウンに寄与できる。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る光走査装置によれば、簡単な構成によりハンチングを改善することができ、高画質化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光走査装置を示す構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る光走査装置を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る光走査装置を示す断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る光走査装置の光ビームの光路を示す斜視図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る光走査装置を示す構成図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る光走査装置を示す斜視図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る光走査装置の規制部材の変形例を示す構成図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る光走査装置の規制部材の変形例を示す構成図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る光走査装置の規制部材の変形例を示す構成図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る光走査装置の規制部材下面からポリゴンミラー上面までの距離と、ハンチングとの関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る光走査装置を示す構成図である。
【図１２】本発明の第４実施形態に係る光走査装置を示す一部斜視図である。
【図１３】従来の光走査装置を示す構成図である。
【図１４】従来の光走査装置のハウジング内で発生する風の方向を示す図である。
【図１５】従来の光走査装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０ 光走査装置
１６ ポリゴンミラー
１８ 収容壁
２０ ハウジング
２２ ポリゴンモータ
２４ モータ基板
２６ 壁面（収容壁）
２７ 壁面（収容壁）
２８ 壁面（収容壁）
２９ 壁面（収容壁）
３２ 結像素子
３６ 光ビーム入射口
３８ 傾斜部（径斜面）
４０ 感光体
４２ 上流側空間
４４ 下流側空間
５０ 光走査装置
５２ 規制部材
５４ 規制部材
５６ 規制部材
５８ 規制部材
６０ 保護部材（規制部）
６４ コネクタ
６６ 規制部材
６８ 脚部
７０ ネジ
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザー複写機、レーザープリンタ等に搭載され、感光体上に光ビームを走査露光する光走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のレーザー複写機、レーザープリンタは高画質化の一途をたどっており、これらに用いられるポリゴンモータも回転変動等を防止するなど回転性能（以下ハンチング）のより高性能化が求められている。
【０００３】
ハンチングを改善するための手段としては、従来から回転位置を検出するために使用されているホール素子をポリゴンモータの回転数を検出する素子としても使用する方式（ホール素子駆動）がある。これに対し、通常ＦＧパターンと呼ばれるくし歯電線を用いて１回転あたりの回転数の検出回数を増やし、検出する回転数の精度を上げている方式がある。この方式は、パターン数を増やせば増やすほどハンチングは良化するものの、モータ基板上にＦＧパターンを形成するためのスペースを確保する必要があり、結果的に基板面積が大きくなり、コストアップの要因となってしまう。また、場合によってはポリゴンモータに取り付けられるマグネットの径を大きくしなければならず、起動時間や電流等の性能が悪化してしまう。また、パターン数を増やすことにより回転数制御の基準となる基準クロックも大きな値としなければならず、電気ノイズ等により誤動作（回転不良）を起こしやすくなってしまう。
【０００４】
また、別の方式としては、画像書き込み開始位置検出素子（ＳＯＳセンサ）を用いるものがある。この方式は、ポリゴンミラーが正多面体形状であることを利用して１回転あたりのポリゴン面数分の回転数情報を検出することができ、さらにホール素子で検出する場合の媒体である駆動用マグネットの着磁、磁界のバラツキ等、マグネットの製作上発生してしまうバラツキによる影響を受けないという点で非常に有効である。しかし、この方式では、モータ基板にＳＯＳセンサからの信号を入力しなければならないという性質上、モータ基板の回路構成が複雑になり、コストアップの要因となってしまう（例えば特許文献１を参照）。
【０００５】
以上のようにポリゴンモータでハンチングを向上させる手段はあるもののコストアップの要因となりうる方式が多く、コストの観点からホール素子駆動を採用しているものが多いのが現状である。
【０００６】
これに対し、ポリゴンモータがポリゴンミラーを回転させることによって発生する風により、ポリゴンモータ自体が影響を受けることがわかっている。
【０００７】
図１３及び図１４は、従来使用されている光走査装置を示す図である。
【０００８】
この光走査装置１００では、ポリゴンミラー１０２を回転駆動するポリゴンモータ１０４がハウジング１０６内に収容されている。このポリゴンモータ１０４の周囲には、ハウジング１０６を構成する側壁１０８，１１０，１１２と、発振器１１６から射出された光ビームを感光体１３０上に結像させる結像素子１１４とが設けられており、ポリゴンモータ１０４の周囲がほぼ囲まれた状態になっている。側壁１０８，１１０，１１２を含むハウジング１０６は、ポリゴンミラー１０２の周囲の空気流を小さくし、電流や騒音を低減するために、またハウジング１０６の材料費を不必要に高くしないために、なるべくポリゴンミラー１０２の近くになるようにその大きさが決定されている。特に、ポリゴンモータ１０４の回路基板１３２の大きさが決定されている場合、その大きさより若干大きくするのが一般的である（例えば特許文献２を参照）。
【０００９】
このような構成の光走査装置１００においては、ポリゴンミラー１０２の回転により、ポリゴンミラー１０２の半径方向の風（風損）と、図１３に示すようにポリゴンミラー１０２の軸１０２ａ方向からポリゴンミラー１０２方向へ吸引される風とが発生する（例えば特許文献３の図１を参照）。
【００１０】
上記２つの風は、一方がポリゴンミラー１０２の回転軸に対して垂直方向かつ回転方向であるのに対し、他方が回転軸方向であり、両者の方向が異なるため、さらに、ポリゴンミラー１０２の周囲の空間を規制する側壁１０８，１１０，１１２などによって、ポリゴンミラー１０２の周辺に乱流を発生させる。ポリゴンモータ１０４に使用される軸受はオイル動圧や動圧空気軸受が一般的であり、回転数が早い（目安として２００００ｒｐｍ以上）の場合はポリゴンモータ１０４の軸受自体の動圧が高く、安定化するために回転による乱流の影響は受けにくいが、回転数が低い場合はその影響が顕著にでてくる。すなわち、乱流によってポリゴンミラー１０２の周囲の風がスムーズに流れないと、ハンチングへの影響度が大きくなってしまう。
【００１１】
このような欠点を回避するためには、ポリゴンミラー１０２の周囲に何も設けず、壁による乱流の発生を抑えるのが良いが、そうするとポリゴンミラー１０２の周囲のスペースが大きくなり（すなわち空気流が増加し）、その結果、風損が増加して温度上昇によって画質に悪影響を及ぼしたり、ハウジングを大きくしなければならず、コストアップの要因になる。また、光走査装置は通常ポリゴンミラーの近傍に結像光学素子（例としてｆθレンズ）を備えなければならず、光走査装置を形成する点においてこの方法は現実的でない。
【００１２】
このため、図１５に示すように、ポリゴンミラー１２２の周囲を覆うカバー１２４と、カバー１２４の光ビーム通過用の開口部１２８付近に防音壁１２６とを設け、ポリゴンミラー１２２の周囲の空気流を減少させることにより、騒音、電流を低減するとともに、結果的にハンチングを低減させる装置が開示されている（例えば特許文献４を参照）。
【００１３】
しかし、図１５に示す装置では、ポリゴンミラー１２２の周囲をカバー１２４で覆うために発熱しやすく、ポリゴンミラー１２２の変形に伴う問題（すなわちジッタの悪化）が発生したり、ひいてはポリゴンモータの寿命の低下を引き起こす。また、光ビームを偏向するためにカバー１２４には開口部１２８が設けられているが、騒音等の理由によっては開口部１２８に透明ガラスを装着しなければならない場合もあり、コストアップの要因となる。
【００１４】
【特許文献１】
特開昭６１−０１３２１４号公報
【特許文献２】
特開平６−３１３８５４号公報
【特許文献３】
特許第３１９２２７１号公報
【特許文献４】
特開平６−１７５０６３号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、風損と乱流の発生を抑制してハンチングを改善するとともに、ポリゴンミラーの発熱を防止することができる光走査装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、光ビームを偏向するポリゴンミラーと、前記ポリゴンミラーを回転駆動するポリゴンモータと、偏向された光ビームを感光体上に結像するための結像素子と、をハウジング内の所定位置に保持するとともに、前記ハウジングに設けられ、前記ポリゴンミラーを取り囲む収容壁と、前記収容壁を開口して形成された光ビーム入射口と、前記収容壁を開口して形成され、前記結像素子が配置された光ビーム出射口と、を有する光走査装置において、前記ポリゴンミラーと前記結像素子との間に形成される空間が、前記ポリゴンミラーを間において前記結像素子とは逆側の収容壁の壁面と前記ポリゴンミラーとの間に形成される空間より小さいことを特徴としている。
【００１７】
請求項１に記載の光走査装置によれば、収容壁でポリゴンミラーを取り囲むことで、風損を抑えることができる。光ビーム入射口から入った空気は、空気流となってポリゴンミラーと結像素子との間の空間（上流側空間）から、結像素子とは逆側の収容壁の壁面とポリゴンミラーとの間の空間（下流側空間）に向かってポリゴンミラーの回転方向に連れ回されるが、上流側空間より下流側空間が大きいため、抵抗なく収容壁から上方へ抜け出すことができる。
【００１８】
このため、ポリゴンミラーの上方から空気が入り難くなり、収容壁内で乱流が生じ難い。これにより、ハンチングを抑えることができる。また、上方が開放しているので熱を放出できる。
【００１９】
ここで、結像素子とは逆側の収容壁は、換言すると、結像素子とポリゴンミラーを間において対向する収容壁のことをいう。
【００２０】
請求項２に記載の発明に係る光走査装置は、請求項１に記載の構成において、前記ポリゴンミラーの回転軸から前記結像素子または結像素子側の壁面までの距離が、前記結像素子とは逆側の収容壁の壁面から前記ポリゴンミラーの回転軸までの距離より短いことを特徴としている。
【００２１】
請求項２に記載の光走査装置によれば、例えば、収容壁を平面視にて矩形枠状とした場合、上記のような距離に設定することで、ポリゴンミラーと結像素子との間の空間（上流側空間）よりも、結像素子とは逆側の収容壁の壁面とポリゴンミラーとの間の空間（下流側空間）を大きくすることができる。
【００２２】
請求項３に記載の発明に係る光走査装置は、請求項１又は請求項２に記載の構成において、前記結像素子とは逆側の収容壁の壁面に傾斜面を形成したことを特徴としている。
【００２３】
請求項３に記載の光走査装置によれば、ポリゴンミラーの回転方向に流れる空気流を結像素子とは逆側の下流側空間で、傾斜面に沿って効率よく収容壁の上方へ逃すことができる。このため、収容壁内で乱流が生じ難くなり、ハンチングを抑えることができる。
【００２４】
請求項４に記載の発明に係る光走査装置は、請求項３に記載の構成において、前記傾斜面は、上り勾配の面からなり、前記収容壁の壁面と平行となる前記ポリゴンミラーの外接円の接線からほぼ１ｍｍ離れた位置から傾斜していることを特徴としている。
【００２５】
請求項４に記載の光走査装置によれば、収容壁内で傾斜面を上記のような位置に設定することによって、結像素子とは逆側の下流側空間へ流れてくる空気を効率よく収容壁の上方へ逃すことができる。このため、より確実にハンチングを抑えることができる。
【００２６】
請求項５に記載の発明に係る光走査装置は、請求項２乃至請求項４に記載の構成において、前記ポリゴンモータを駆動するための回転基板を前記収容壁内に取り付けたとき、前記ポリゴンミラーの回転軸から前記結像素子側の壁面までの距離が、前記結像素子とは逆側の収容壁の壁面から前記ポリゴンミラーの回転軸までの距離よりも短くなるように、前記回転基板の大きさが決定されていることを特徴としている。
【００２７】
請求項５に記載の光走査装置によれば、回転基板の大きさを上記のように予め決定しておくことにより、ポリゴンモータの回転軸から結像素子側の壁面までの距離が、結像素子とは逆側の収容壁からポリゴンモータの回転軸までの距離より短くなるように収容壁内に各部材を効率よく配置することができる。このため、装置の組み立てが容易となり、コストダウンに寄与できる。
【００２８】
請求項６に記載の発明は、光ビームを偏向するポリゴンミラーと、前記ポリゴンミラーを回転駆動するポリゴンモータと、偏向された光ビームを感光体上に結像するための結像素子と、をハウジング内の所定位置に保持するとともに、前記ハウジングに設けられ、前記ポリゴンミラーを取り囲む収容壁と、前記収容壁を開口して形成された光ビーム入射口と、前記収容壁を開口して形成され、前記結像素子が配置された光ビーム出射口と、を有する光走査装置において、前記ポリゴンミラーの上部に、前記ポリゴンミラーの回転に伴う乱流を規制する規制部材を設けたことを特徴としている。
【００２９】
請求項６に記載の光走査装置によれば、光ビーム入射口から入った空気は、収容壁内でポリゴンミラーの回転方向に流れるが、規制部材によってポリゴンミラーの上部から軸方向に吸引される風の流入を抑え、乱流の発生を抑制することができる。これにより、収容壁内でポリゴンミラーの軸方向高さ近傍に発生する空気流を回転方向に極力単一化することができ、空気の流れがスムーズになる。このため、ハンチングを抑えることができる。
【００３０】
請求項７に記載の発明に係る光走査装置は、請求項６の構成において、前記ポリゴンミラーを間において前記結像素子と対向する収容壁側にある前記規制部材の端面は、前記ポリゴンミラーの外接円より内側にあることを特徴としている。
【００３１】
請求項７に記載の光走査装置によれば、規制部材の端面は、結像素子と対向する収容壁側、すなわち収容壁内の空気流の方向であるポリゴンミラーの回転方向下流側がポリゴンミラーの外接円より内側となっている。このため、光ビーム入射口から収容壁内に入りポリゴンミラーの回転方向に流れる空気は、規制部材によって空気抜けが悪化することなくスムーズに収容壁の上方に排出される。これにより、ハンチングを改善することができる。
【００３２】
請求項８に記載の発明に係る光走査装置は、請求項６又は請求項７の構成において、前記結像素子側にある前記規制部材の端面は、前記ポリゴンミラーの外接円より外側にあることを特徴としている。
【００３３】
請求項８に記載の光走査装置によれば、結像素子側にある規制部材の端面がポリゴンミラーの外接円より外側にあるので、ポリゴンミラー上部から軸方向に吸引される風をより確実に抑えることができる。このため、ポリゴンミラーの軸方向高さ近傍に発生する空気流を回転方向に極力単一化することができ、空気の流れをよりスムーズにすることができる。
【００３４】
請求項９に記載の発明に係る光走査装置は、請求項６乃至請求項８の構成において、前記規制部材の下面と前記ポリゴンミラーの上面との隙間が９ｍｍ以下であることを特徴としている。
【００３５】
請求項９に記載の光走査装置によれば、規制部材の下面とポリゴンミラーの上面との隙間を９ｍｍ以下としたので、規制部材とポリゴンミラーとの間に存在する空気自体が少なくなる。すなわち、ポリゴンミラーの回転によってポリゴンミラー上面と規制部材との間に連れ回りの風（風摩擦）も発生するが、規制部材とポリゴンミラーとの間に存在する空気が少ないと風摩擦も小さくなり、空気流の乱れが少なくなる。このため、ハンチングを改善することができる。
【００３６】
請求項１０に記載の発明に係る光走査装置は、請求項６乃至請求項９の構成において、前記規制部材に、前記ポリゴンモータを外部と電気的に接続するコネクタの位置を規制する規制部を備えたことを特徴としている。
【００３７】
請求項１０に記載の光走査装置によれば、ハウジングの上部の規制部材に、コネクタの位置を規制する規制部が設けられているので、コネクタをハウジングに止める部材（例えばクランプなど）を新たに装着する必要がなく、コストダウンに寄与できる。
【００３８】
請求項１１に記載の発明に係る光走査装置は、請求項６乃至請求項１０の構成において、前記規制部材は板材であり、前記板材から垂下する脚部が前記ポリゴンモータとともに前記ハウジングに共締め固定されていることを特徴としている。
【００３９】
請求項１１に記載の光走査装置によれば、規制部材の脚部がポリゴンモータとともに共締め固定されるので、ポリゴンモータとは別個に規制部材のみを収容壁にネジ等によって固定する場合に比べて、余計な工数が発生せず、コストダウンに寄与できる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光走査装置の第１実施形態を図１から図４に基づいて説明する。
【００４１】
図１〜図４に示すように光走査装置１０には、ハウジング２０に発光点（光ビームの射出点）である図示しないレーザーダイオード（以下ＬＤ）が装着された基板１４が取り付けられている。またハウジング２０内には、コリメータレンズ及びスリット（アパーチャー）１２が設けられている。ＬＤから射出された光ビームの進行方向下流側には、光ビームを偏向する正六角形状のポリゴンミラー１６が収容壁１８内に配設されている。この収容壁１８は、ハウジング２０内に壁面２６，２７，２８，２９を設けることで矩形枠状に構成されており、この収容壁１８内には、ポリゴンミラー１６を回転駆動するポリゴンモータ２２が設けられている。このポリゴンモータ２２のモータ基板２４は、壁面２６，２７，２８，２９に囲まれネジ３０によってハウジング２０に固定されている。
【００４２】
図４に示すようにＬＤは複数ビームを備えており、走査線数を増すことで同じプロセス速度、解像度ならポリゴンモータ２２の回転数を半分以下にすることができる。これにより、騒音、電流、ひいては発熱を低減させることができる。
【００４３】
さらにハウジング２０内には、ポリゴンミラー１６によって偏向された光ビームを感光体４０に結像させるための結像素子（代表例としてｆθレンズ）３２，３３と反射ミラー３４とが配設され、感光体４０までの光路長が決定されている。この結像素子３２は、収容壁１８の壁面２６が切り欠かれた部分（光ビーム出射口）に搭載されており、これによりポリゴンミラー１６は光ビーム入射口３６を除き、壁面２６，２７，２８，２９及び結像素子３２によって囲まれている。
【００４４】
また、図２及び図３に示すように収容壁１８内には、結像素子３２と対向する壁面２８とポリゴンミラー１６との間に、収容壁１８のモータ基板２４の外側から上り勾配の傾斜面を有する傾斜部３８が配設されている。具体的には、この傾斜部３８は、壁面２８と平行となるポリゴンミラー１６の外接円の接線から壁面２８方向１２．５ｍｍの位置から、壁面２８に向かって斜めの壁として備えられている。この傾斜部３８が設けられる位置は、本実施形態では１２．５ｍｍとなっているが、ポリゴンミラー１６の外接円の接線により近づけることが好ましい。例えば、ほぼ１ｍｍ程度、実質的には２ｍｍ以上に設定することが好ましい。
【００４５】
図１に示すように収容壁１８は、光ビーム入射口３６の側の空間、すなわち壁面２６，２７、結像素子３２及びポリゴンミラー１６で囲まれた上流側空間４２に対して、結像素子３２と対向する壁面２８側の空間、すなわちポリゴンミラー１６の回転方向（ここでは図１に示されるようにＣＣＷ）下流側の壁面２７，２８，２９及びポリゴンミラー１６で囲まれた下流側空間４４が大きくなるように形成されている。言い換えれば、光ビームがポリゴンミラー１６に入射する入射ポイントを基点として、その入射ポイント近傍の上流側空間４２よりポリゴンミラー１６の回転方向における下流側空間４４が大きくなるように形成されている。具体的には、ここではポリゴンミラー１６の外接円と壁面２６との距離ｄ１（ほぼ結像素子３２までの距離）を１２．５ｍｍ、ポリゴンミラー１６の外接円と壁面２８との距離ｄ２を２２．５ｍｍに設定した。特に距離ｄ１は、複写機やプリンタの要求仕様から光学設計上ほぼ決まってしまう値である。
【００４６】
次に、上記光走査装置１０の作用について説明する。
【００４７】
図４に示すように、ＬＤから射出された光ビームは、収容壁１８内で回転駆動されるポリゴンミラー１６で偏向され、結像素子３２，３３を透過して反射ミラー３４で屈曲され、感光体４０に照射されるようになっている。
【００４８】
収容壁１８内では、光ビーム入射口３６から入った空気は、空気流となってポリゴンミラー１６の回転方向（図１中の矢印方向）に流れ、回転方向下流側から収容壁１８の上方へ排出される。その際、収容壁１８内の空気は上流側空間４２から下流側空間４４に向かってポリゴンミラー１６の回転方向に連れ回されるが、上流側空間４２より下流側空間４４が大きいため、抵抗なく収容壁１８の上方へ抜け出すことができる。また、ポリゴンミラー１６の周りが結像素子３２及び壁面２６，２７，２８，２９で取り囲まれているので、風損を抑えることができる。
【００４９】
このため、ポリゴンミラー１６の上方から空気が入り難くなり、収容壁１８内で乱流が生じ難い。これにより、ハンチングを抑えることができる。
【００５０】
さらに、結像素子３２と対向する壁面２８とポリゴンミラー１６との間に傾斜部３８が設けられているので、ポリゴンミラー１６の回転方向に発生する空気流を下流側空間４４で、上り勾配の傾斜部３８に沿って効率よく収容壁１８の上方に逃がすことができる。このため、収容壁１８内の空気抜けをスムーズにし、収容壁１８内での乱流の発生を抑えることができ、ハンチングを改善することができる。
【００５１】
実際に、上記の寸法を満足する光走査装置１０を用い、従来収容壁１８を構成するにあたって最低限必要な寸法ｄ３（＝１２．５ｍｍ；図１を参照）に対して、以下の表のような条件設定を行い、ハンチング性能を調べた。
【００５２】
条件として、１）回転数１３０００ｒｐｍ、２）回転方向：ポリゴンミラー１６上部からみてＣＣＷ、３）ポリゴンモータ２２の軸受：オイル動圧、４）ポリゴンミラー１６の仕様：外接円径φ４０ｍｍ、６面に設定した。
【００５３】
その結果、表１に示すように、本実施形態の光走査装置１０は、０．００２％ｐ−ｐの改善効果を得ることができた。
【００５４】
【表１】
【００５５】
なお、第１実施形態で説明した部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５６】
図５及び図６に示すように、本実施形態の光走査装置５０は、収容壁１８内のポリゴンミラー１６の上部に板状の規制部材５２が設けられている。この規制部材５２は、壁面２８と壁面２６の側に間隔を空けて配置されており、収容壁１８の上部に壁面２９から壁面２７の方向に架け渡されている。具体的には、図５に示すように規制部材５２のプロセス方向（光ビームの偏向方向、すなわちスキャン方向と垂直の方向）の大きさを、ポリゴンモータ２２の回転軸を中心とし中心振り分けで２５ｍｍ（回転中心から左右に１２．５ｍｍの位置）となるように設定している。
【００５７】
この光走査装置５０では、ポリゴンモータ２２の回転数が１３０００ｒｐｍと比較的低速な領域においてはポリゴンモータ２２の軸受で発生させることのできる動圧が低いために軸剛性が不足し、外乱の影響を受けやすいが、規制部材５２を設けることにより、ポリゴンミラー１６の回転に伴い上部から軸方向へ吸引される風を極力抑えることができる。このため、収容壁１８内のポリゴンミラー１６の軸方向高さ近傍に発生する空気流を回転方向に極力単一化し、空気の流れをスムーズにすることができる。すなわち、規制部材５２を設けることによって、ポリゴンミラー１６の周辺の空気流はほとんどが光ビーム入射口３６から入り、傾斜部３８を備えたポリゴンミラー１６の回転方向下流側に流れ、効率的に収容壁１８の上方へ排出される。このため、ハンチングを改善することができる。
【００５８】
実際に、上記の寸法を満足する光走査装置５０を用い、規制部材５２を設けない光走査装置とハンチングを比較した結果を表２に示す。なお、他の条件は第１実施形態と同一であるので、説明は省略する。
【００５９】
【表２】
【００６０】
また、第２実施形態の光走査装置５０では、規制部材５２のプロセス方向の大きさが、ポリゴンモータ２２の回転軸を中心とし中心振り分けで２５ｍｍとなるように設定したが、規制部材５２の配設位置もハンチング性能に大きく関与する。図７に示すように、外接半径φ４０のポリゴンミラー１６の壁面２８側に、ポリゴンミラー１６の外接円より端面が外側にある規制部材５４を設けると、空気抜けが途端に悪化し、ハンチングは悪化してしまう。
【００６１】
具体的には、壁面２８側にポリゴンミラー１６の外接円よりも７．５ｍｍ大きい規制部材５４を設けると（回転中心から２７．５ｍｍの長さの位置まで規制部材５４の端面を延在させると）、ハンチングは０．００８７％ｐ−ｐになってしまうことがわかった。これは先に説明した回転中心振り分けで２５ｍｍ幅の規制部材５２を設けた光走査装置５０の結果に対し、ハンチングが０．００１８１％ｐ−ｐ悪化してしまうことを示している。すなわち、光ビームがポリゴンミラー１６に入射する入射ポイントを基点とし、入射ポイントよりポリゴンミラー１６の回転方向下流側（結像素子３２と対向する壁面２８側）のポリゴンミラー１６と壁面２８との間に形成される空間（下流側空間）の上部には、ポリゴンミラー１６の外接円以上に規制部材を延在させてはいけないことを示している。
【００６２】
また逆に、図８に示すように、結像素子３２側（上記入射ポイントの側）に端面を延在させた規制部材５６を設けても良い。この規制部材５６は、光ビーム入射口３６からポリゴンミラー１６方向に流入する風の割合を増加させるとともに、ポリゴンミラー１６の上部から軸方向へ吸引される風を極力抑えることができる。このため、ポリゴンミラー１６の軸方向高さ近傍に発生する空気流を単一化し、空気の流れをスムーズにすることができる。
【００６３】
実際に上記条件、すなわち図８に示すように、結像素子３２とポリゴンミラー１６との間に形成される空間（上流側空間）の上部をすべて覆った規制部材５６を用いて実験した結果、ハンチングは０．００６１％ｐ−ｐになり、図５に示す幅２５ｍｍの規制部材５２を用いた場合に比べ、さらに０．０００８％ｐ−ｐの改善効果が得られることが確認された。
【００６４】
また、理想的には図９に示すように、プロセス方向の幅がポリゴンミラー１６の外接円径と略等しい規制部材５８を設けることが望ましい。具体的には、規制部材５８のプロセス方向の幅をポリゴンミラー１６の外接円径と等しい４０ｍｍとするのが良い。
【００６５】
実際に上記条件で実験を行ったところ、ハンチングは０．００４９％ｐ−ｐになり、図５に示す幅２５ｍｍの規制部材５２を用いた場合に比べて０．００２％ｐ−ｐの改善効果が得られることが確認された。
【００６６】
また、規制部材とポリゴンミラー上面の回転軸方向の距離もハンチングに関係する。
【００６７】
図１０は、プロセス方向の幅が２５ｍｍの規制部材５２（図５参照）を用いた場合の規制部材下面とポリゴンミラー上面の回転軸方向の距離とハンチングとの関係を示したグラフである。
【００６８】
図１０に示されるように、規制部材５２の下面とポリゴンミラー上面の回転軸方向の距離を極力小さくするほうが、ハンチングが改善されることがわかる。これは、ポリゴンミラー１６の回転によってポリゴンミラー１６上面と規制部材５２との間には連れ回りの風（風摩擦）も発生するが、両者間の距離を小さくすることにより存在する空気自体が少なくなるため、風摩擦も小さくなり、その結果、外乱が小さくなることでハンチングが抑えられるためである。
【００６９】
具体的な距離としては、最近のカラー化、高画質化を考え、Ａ３用紙のスキャン方向幅２９７ｍｍに対し、ビームスポットのずれが最大１ドットが限界と考え、
２５．４（ｍｍ／ｉｎｃｈ）／１２００（ｄｐｉ）／２９７ｍｍ（Ａ３サイズ）
＊１００＝０．００７％
以下になるように距離を設定するのが良い。
【００７０】
したがって、図１０に示すように、ポリゴンミラー上面と規制部材下面との距離を９ｍｍ以下に設定するのが好ましいことがわかる。
【００７１】
以上説明したように、ポリゴンミラー１６の周囲の空間を考慮し、図９に示すようにポリゴンミラー１６の上部に規制部材５８を設けることで、従来技術に対してハンチングをトータルで約半分にできることが確認された。
【００７２】
以上が本発明の主たる実施形態であるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば規制部材は、プロセス方向に対し略垂直な形状（図５参照）をしていなくても良く、傾斜した形状など適宜な形状を設定することができる。
【００７３】
また、予めポリゴンモータ２２のモータ基板２４の外形を壁面２６、壁面２８までの距離が異なるように設定し、ポリゴンミラー１６と壁面２８との距離を近づけることができない構造とすることもできる。このような構造により、収容壁１８内に各部材を効率よく配置するこことが可能となる。このため、装置の組み立てが容易となり、コストダウンに寄与できる。
【００７４】
次に、本発明に係る光走査装置の第３実施形態を図１１に基づいて説明する。
【００７５】
なお、第１実施形態で説明した部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７６】
この光走査装置では、規制部材５８の縁部から壁面２７に向かって板状の保護部材６０が延設されている。この保護部材６０は、ポリゴンモータを回転させるためのコネクタ６４を上部から覆っており、コネクタ６４が回転軸方向に突出しないように規制している。
【００７７】
図４に示されるように光走査装置では、ポリゴンミラー１６の上部を光ビームが通過する場合が多い。このような場合、コネクタ６４が光ビームの光路を蹴らないようにする必要があるが、規制部材５８から延設された保護部材６４でコネクタ６４が突出しないように規制することにより、簡単な構成で光ビームの光路を確保することができる。
【００７８】
これにより、従来使用したコネクタをハウジングに留める部材（例えばクランプなど）を新たに装着する必要がなく、コストダウンに寄与できる。
【００７９】
次に、本発明に係る光走査装置の第４実施形態を図１２に基づいて説明する。
【００８０】
なお、第１実施形態で説明した部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８１】
この光走査装置では、規制部材６６の側部から収容壁１８の下部へ垂下された脚部６８がモータ基板２４と当接するように設けられており、この脚部６８がモータ基板２４とともにネジ７０によりハウジング２０に共締めされている。なお、図示しないが、この脚部６８は収容壁１８の四隅でネジ７０により共締めされている。これにより、規制部材のみをネジ等によって収容壁に固定する場合に比べて余計な工数が発生せず、コストダウンに寄与できる。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る光走査装置によれば、簡単な構成によりハンチングを改善することができ、高画質化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光走査装置を示す構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る光走査装置を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る光走査装置を示す断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る光走査装置の光ビームの光路を示す斜視図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る光走査装置を示す構成図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る光走査装置を示す斜視図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る光走査装置の規制部材の変形例を示す構成図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る光走査装置の規制部材の変形例を示す構成図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る光走査装置の規制部材の変形例を示す構成図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る光走査装置の規制部材下面からポリゴンミラー上面までの距離と、ハンチングとの関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る光走査装置を示す構成図である。
【図１２】本発明の第４実施形態に係る光走査装置を示す一部斜視図である。
【図１３】従来の光走査装置を示す構成図である。
【図１４】従来の光走査装置のハウジング内で発生する風の方向を示す図である。
【図１５】従来の光走査装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０ 光走査装置
１６ ポリゴンミラー
１８ 収容壁
２０ ハウジング
２２ ポリゴンモータ
２４ モータ基板
２６ 壁面（収容壁）
２７ 壁面（収容壁）
２８ 壁面（収容壁）
２９ 壁面（収容壁）
３２ 結像素子
３６ 光ビーム入射口
３８ 傾斜部（径斜面）
４０ 感光体
４２ 上流側空間
４４ 下流側空間
５０ 光走査装置
５２ 規制部材
５４ 規制部材
５６ 規制部材
５８ 規制部材
６０ 保護部材（規制部）
６４ コネクタ
６６ 規制部材
６８ 脚部
７０ ネジ
Claims (11)
- 光ビームを偏向するポリゴンミラーと、前記ポリゴンミラーを回転駆動するポリゴンモータと、偏向された光ビームを感光体上に結像するための結像素子と、をハウジング内の所定位置に保持するとともに、
前記ハウジングに設けられ、前記ポリゴンミラーを取り囲む収容壁と、
前記収容壁を開口して形成された光ビーム入射口と、
前記収容壁を開口して形成され、前記結像素子が配置された光ビーム出射口と、を有する光走査装置において、
前記ポリゴンミラーと前記結像素子との間に形成される空間が、前記ポリゴンミラーを間において前記結像素子とは逆側の収容壁の壁面と前記ポリゴンミラーとの間に形成される空間より小さいことを特徴とする光走査装置。 - 前記ポリゴンミラーの回転軸から前記結像素子または結像素子側の壁面までの距離が、前記結像素子とは逆側の収容壁の壁面から前記ポリゴンミラーの回転軸までの距離より短いことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
- 前記結像素子とは逆側の収容壁の壁面に傾斜面を形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光走査装置。
- 前記傾斜面は、上り勾配の面からなり、前記収容壁の壁面と平行となる前記ポリゴンミラーの外接円の接線からほぼ１ｍｍ離れた位置から傾斜していることを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
- 前記ポリゴンモータを駆動するための回転基板を前記収容壁内に取り付けたとき、
前記ポリゴンミラーの回転軸から前記結像素子側の壁面までの距離が、前記結像素子とは逆側の収容壁の壁面から前記ポリゴンミラーの回転軸までの距離よりも短くなるように、前記回転基板の大きさが決定されていることを特徴とする請求項２から請求項４までのいずれかに記載の光走査装置。 - 光ビームを偏向するポリゴンミラーと、前記ポリゴンミラーを回転駆動するポリゴンモータと、偏向された光ビームを感光体上に結像するための結像素子と、をハウジング内の所定位置に保持するとともに、
前記ハウジングに設けられ、前記ポリゴンミラーを取り囲む収容壁と、
前記収容壁を開口して形成された光ビーム入射口と、
前記収容壁を開口して形成され、前記結像素子が配置された光ビーム出射口と、を有する光走査装置において、
前記ポリゴンミラーの上部に、前記ポリゴンミラーの回転に伴う乱流を規制する規制部材を設けたことを特徴とする光走査装置。 - 前記ポリゴンミラーを間において前記結像素子と対向する収容壁側にある前記規制部材の端面は、前記ポリゴンミラーの外接円より内側にあることを特徴とする請求項６に記載の光走査装置。
- 前記結像素子側にある前記規制部材の端面は、前記ポリゴンミラーの外接円より外側にあることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の光走査装置。
- 前記規制部材の下面と前記ポリゴンミラーの上面との隙間が９ｍｍ以下であることを特徴とする請求項６から請求項８までのいずれかに記載の光走査装置。
- 前記規制部材に、前記ポリゴンモータを外部と電気的に接続するコネクタの位置を規制する規制部を備えたことを特徴とする請求項６から請求項９までのいずれかに記載の光走査装置。
- 前記規制部材は板材であり、前記板材から垂下する脚部が前記ポリゴンモータとともに前記ハウジングに共締め固定されていることを特徴とする請求項６から請求項１０までのいずれかに記載の光走査装置。
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