JP2006221000A - 偏向走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸倒れ測定を容易且つ高精度に測定することができる偏向走査装置を提供すること。
【解決手段】光ビームを偏向走査する回転多面鏡と、該回転多面鏡を回転部材に保持するためのフランジ部材と、該フランジ部材に一体的に結合されたロータと、前記フランジ部材、前記ロータ、回転軸等から構成される前記回転部材と、前記回転軸を回転自在に支持するスリーブ等から成る軸受部とを有する偏向走査装置において、前記軸受部に略鏡面である面を有することを特徴とする。ここで、前記略鏡面が、スリーブに形成されていると良い。又、前記軸受部がスラストカバーを有しており、前記略鏡面がスラストカバーに形成されていると良い。前記略鏡面は、算術平均粗さＲａ０．８μｍ以下であると良く、前記軸受部が流体動圧軸受で構成されていると良い。
【選択図】図１

Description

本発明は、シート等の転写材（記録媒体）上に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、プリンタ、レーザファクシミリ装置等の画像形成装置に用いられる偏向走査装置に関するものである。

レーザビームプリンタやレーザファクシミリ等の画像形成装置に用いられる一般的な走査光学装置を図５に基づいて説明する（例えば、特許文献１）。半導体レーザユニット５１からはレーザ光束Ｌを発生させ、前方の光路上にはシリンドリカルレンズ５２、回転多面鏡５３、回転多面鏡５３を回転駆動する偏向走査装置５４が順次に配列され、回転多面鏡５３の反射方向の光路上には、Ｆθレンズ５５、折り返しミラー５６、感光体ドラム５７が配列されている。

又、感光体ドラム５７の有効画像領域外に偏向走査されるレーザ光束Ｌの一部を反射する信号検知ミラー５８が配置され、信号検知ミラー５８の反射方向の光路上には結像レンズ５９と信号検知センサ５１０が設けられている。５１１は上記の光学部材を収容する光学箱であり、光学部材は光学箱５１１と蓋（不図示）等により密閉された空間に収容されている。

半導体レーザユニット５１から発生させたレーザ光束Ｌは、シリンドリカルレンズ５２によって回転多面鏡５３上に線像を結像する。そして、このレーザ光束Ｌは回転多面鏡５３を偏向走査装置５４により回転させることによって偏向され、Ｆθレンズ５５によって、折り返しミラー５６で反射され感光体ドラム５７上に結像走査される。

Ｆθレンズ５５は、回転多面鏡５３において反射される光束が感光体ドラム５７上においてスポットを形成するように集光され、又、スポットの走査速度が等速に保たれるように設計されている。このようなＦθレンズ５５の特性を得るために、Ｆθレンズ５５は球面レンズ又はトーリックレンズ５５ａとトーリックレンズ５５ｂの２つのレンズで構成されている。

又、偏向されたレーザ光束Ｌの一部は、画像領域外の部分を利用して信号検知ミラー５８によって反射され、結像レンズ５９を介して、信号検知センサ５１０に導かれて検知され、書き出し位置調整が行われる。

回転多面鏡５３の回転によって、感光体ドラム５７においては光束による主走査が行われ、又、感光体ドラム５７がその円筒の軸線回りに回転駆動することによって副走査が行われる。このようにして感光体の表面には静電潜像が形成される。

偏向走査装置には、高速回転する回転多面鏡を支える軸受部に安定した滑らかな回転が得られる動圧軸受が広く用いられている。図６は一従来例による偏向走査装置（例えば、特許文献２）を示すものである。

軸１０１を軸受孔内に回転自在に支持するスリーブ１０２と、スリーブ１０２の下端に固定されて前記軸受孔を封鎖するスラストカバー１０３及びこれに支持されたスラスト板１０４と、スリーブ１０２の軸受孔の内側面と軸１０１の外側面の間や、スラスト板１０４と軸１０１の端面の間に充填されたオイルを有し、軸１０１の端面はスラスト板１０４と共にピボットスラスト軸受を構成する。

軸１０１の上部にはフランジ部材１１０が固定され、反射面１１１ａを有する回転多面鏡１１１は、フランジ部材１１０上に載置され、押えバネによってフランジ部材１１０へ押圧されてフランジ部材１１０およびロータ１１２と一体的に結合されている。

ロータ１１２は、永久磁石１１２ａとこれを支持するヨーク１１２ｂを有する。スリーブ１０２には回路基板１１４が固定され、回路基板１１４にはステータ１１３のステータコア１１３ｂが立設支持される。ステータコア１１３ｂに巻回されたステータコイル１１３ａは、ロータ１１２の永久磁石１１２ａに対向しており、両者によって回転多面鏡１１１を回転駆動するモータが構成されている。

スリーブ１０２の軸受孔の中央部にはオイル溜り部１０２ｃが形成されており、その上下にはそれぞれへリングボーン状の動圧発生溝１０５ａ，１０５ｂが形成されている。動圧発生溝１０５ａ，１０５ｂは、軸１０１の外周又はスリーブ１０２の内周のどちらかに形成されている。

このように構成された動圧軸受装置において、軸１０１が回転すると動圧発生溝１０５ａ，１０５ｂの作用でオイルに動圧が発生し、軸１０１はスリーブ１０２の軸受孔に非接触で回転する。

ここで、軸１０１が倒れると軸１０１と一体で結合された回転多面鏡１１１も傾くことになる。回転多面鏡１１１が傾くと反射面１１１ａも傾くことになり、半導体レーザユニット５１から出射されたレーザ光束Ｌは規定の方向から傾いた方向へ反射面１１１ａにより反射されることになる。つまり、軸１０１が倒れることにより、ドラム面相当位置における走査線の曲がりやレーザスポット形状の歪みが生じて画像品質劣化を招く。

従って、軸１０１の倒れを規制する必要があり、偏向走査装置組立て工程においては軸倒れ量が規制量以内であるかどうかの測定を行っている。軸倒れ測定方法は、反射面１１１ａでレーザ光束を反射させ、反射後のレーザ光束の到達位置で軸１０１の倒れ量を算出する方法がある。但し、この場合は規定の一方向のみの軸倒れ量しか測定できず、軸１０１がどの方向にどの程度倒れているかについては測定できない。

その他の軸倒れ測定方法としては、例えば特許文献３に記載されているオートコリメータを用いた測定方法がある。本測定方法は回転多面鏡１１１の上面の一部が鏡面となっており、その鏡面部をオートコリメータで観察して軸倒れを測定するものである。この方法では、回転多面鏡１１１の傾きを測定することにより軸１０１がどの方向にどの程度倒れているかを測定することができる。

特開平０５−１３４１０２号公報 特開２００２−１３０２８２号公報 特開２００４−１３８７７１号公報

しかしながら上記従来技術によれば、オートコリメータを用いた軸倒れ測定方法において、次のような欠点がある。

即ち、回転多面鏡１１１の上面の傾きを測定しているため、正確には軸１０１の倒れの測定にはなっていない。回転多面鏡１１１は、フランジ部材１１０を介して軸１０１と一体的に結合されているが、回転多面鏡１１１の上面の面精度にはばらつきがあるため、回転多面鏡１１１の傾き量と軸１０１の倒れ量は厳密には一致しない。

又、偏向走査装置の軸受に動圧軸受を用いている場合は、軸倒れを測定するために偏向走査装置を回転駆動させる必要があり、偏向走査装置組立て工程において多くの軸倒れ測定工数が必要となる。更に、偏向走査装置の起動・停止を繰り返すことになるので軸受寿命にも悪影響を与える。

本発明は、上記従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、軸倒れ測定を容易且つ高精度に測定することができる偏向走査装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の偏向走査装置は、光ビームを偏向走査する回転多面鏡と、該回転多面鏡を回転部材に保持するためのフランジ部材と、該フランジ部材に一体的に結合されたロータと、前記フランジ部材、前記ロータ、回転軸等から構成される前記回転部材と、前記回転軸を回転自在に支持するスリーブ等から成る軸受部とを有する偏向走査装置において、前記軸受部に略鏡面である面を有することを特徴とする。

前記略鏡面が、スリーブに形成されていると良い。

前記軸受部がスラストカバーを有しており、前記略鏡面がスラストカバーに形成されていると良い。

前記略鏡面は、前記回転軸に対して９０度の角度を有する面内に形成されていると良い。

前記略鏡面は、算術平均粗さＲａ０．８μｍ以下であると良い。

前記軸受部が流体動圧軸受で構成されていると良い。

走査光学装置において、前記軸受部の一部が光学箱の外に露出していると良い。

本発明によれば、偏向走査装置の軸倒れを高精度に測定することができるため、画像品質に影響を与える性能を正確に見極めることができ、信頼性の高い偏向走査装置を実現できる。

又、動圧軸受においても偏向走査装置を回転駆動させずに軸倒れを測定することが可能であるため、組立て工程における軸倒れ測定工数を低減することができ、低コストな偏向走査装置を実現できる。加えて軸倒れ測定のための偏向走査装置の起動、停止動作がないため軸受への負荷も低減することができ、信頼性の高い偏向走査装置を提供することができる。

更に、偏向走査装置の組立て工程の上流で軸倒れ測定が可能なため、軸倒れ不良品に費やす費用を低減でき、安価な偏向走査装置を提供できる。又、軸受部を走査光学装置の外部に露出しておけば、走査光学装置の状態で軸倒れを測定することができるため、画像品質に関して信頼性の高い走査光学装置を実現することができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係る動圧軸受を用いた偏向走査装置の軸受部の部分拡大図であり、図１（ａ）は軸受部分断面図、図１（ｂ）は軸受下面図である。

図１において、１は軸、２はスリーブ、３はスラスト板、４はスラストカバーである。軸受の構成については、従来例と同様であり説明は省略する。５は回路基板でありスリーブ２とカシメ等の手段により結合されている。偏向走査装置は回路基板５を介してビス等の締結手段により光学箱に組み付けられる。スリーブ２の下面２ａはほぼ鏡面で形成されており、下面２ａをオートコリメータなどで観測することによって軸１の軸倒れを測定する構成となっている。

スリーブの一部２ｂ若しくは軸１の対向面のどちらか一方には動圧発生溝６が形成されており、そこでラジアル軸受が構成されている。即ち、スリーブの一部２ｂの中心軸２ｃは軸１の中心軸と略一致する。従って、中心軸２ｃに対する下面２ａの垂直度を精度良く加工しておけば、下面２ａの傾きを測定することにより軸１の軸倒れを精度良く測定することが可能である。軸倒れ量は画像品質向上の要求からおよそ５分以下が必要とされる場合もあり、中心軸２ｃに対する下面２ａの垂直度精度は数十秒以下であると好ましい。

偏向走査装置における軸倒れの基準面は回路基板５の光学箱との対向面５ａであり、その基準面５ａに対する軸１の倒れ量が偏向走査装置の軸倒れ量となる。具体的な軸倒れ測定方法を説明すると、先ず、下面２ａと対向側にオートコリメータを配置する。基準面５ａを設置する工具面が、オートコリメータと垂直になるように基準出しの調整を行う。ここで、中心軸２ｃに対する下面２ａの角度は９０度としているが角度精度が出ていれば任意の角度でも良い。

しかし、加工のし易さ、加工精度、測定時の基準出しに関して、中心軸２ｃと下面２ａとの角度は９０度である方が容易であるため、相対角度は９０度であることが好ましい。次に、前記工具面に偏向走査装置を載置して基準面５ａを当接させ、オートコリメータで偏向走査装置の下面２ａを観測する。下面２ａは中心軸２ｃに対して精度良く加工されているため、このときにオートコリメータで観測される量が偏向走査装置の軸倒れ量となる。

又、スリーブ２と回路基板５とが組み付けられた状態であれば軸倒れを測定することができるため、偏向走査装置の組立て工程において、軸１をスリーブ２に挿入する前に軸倒れを測定することが可能である。つまり、軸倒れ測定は偏向走査装置が組み上がった状態で測定する必要はなく、組立て工程の上流で測定することが可能である。軸倒れ量を抑える要求は益々高まっており、歩留まり悪化の要因が殆ど軸倒れである工程では、軸倒れ判定を上流工程で行えることは無駄な組立て工数を掛けないで済み、且つ、軸倒れ不良による偏向走査装置の廃棄費用も低減することができる。

更に、軸受部が動圧軸受の場合でも、軸倒れを測定するために軸１を回転駆動させる必要がない。軸倒れを測定するために軸１を回転駆動させる場合は、軸１の挙動が安定してから軸倒れを測定する必要があり、軸倒れ測定が終了して偏向走査装置を停止させる際にも停止時間を要する。つまり、偏向走査装置の組立て工程において軸倒れ測定を行う場合に偏向走査装置を回転駆動させると偏向走査装置の起動・停止時間を組立て工数に考慮しなければならない。本実施の形態では、軸倒れ測定のために偏向走査装置を回転駆動させる必要がないため、組立て工数を短縮することができる。

ここまで、偏向走査装置単品の軸倒れについて述べたが、スリーブの下面２ａが光学箱から露出していれば、走査光学装置として軸倒れを測定することもできる。図２に光学箱７に偏向走査装置８を組付けた状態の部分側面図を示す。光学箱７には偏向走査装置の座面７ａがあり、偏向走査装置８は回路基板５を介して座面７ａに固定される。又、光学箱７には蓋９が組み付けられる。スリーブの下面２ａは、光学箱７の外に露出しており、スリーブの下面２ａの傾きを測定することにより軸倒れを測定する構成となっている。

走査光学装置全体を考えると、偏向走査装置８の軸倒れは光学箱７に収容される光学部品全体に対して規制される必要がある。軸倒れの要因を偏向走査装置８の周辺だけで考えると、偏向走査装置８単体の軸倒れ、光学箱７の座面７ａの傾き、偏向走査装置８を座面７ａにビス等で締結した時の偏向走査装置８の組付け姿勢バラツキ等が挙げられる。又、蓋９に高い剛性を持たせている場合は、蓋９を光学箱７に組み付けることにより、光学箱７の内部の偏向走査装置８を含む各々の光学部品の組付け座面を変形させ、軸倒れ量に影響を与える場合がある。このように軸倒れの要因には様々なものがあり、スリーブの下面２ａが走査光学装置から露出していれば全ての要因を含んだ走査光学装置において軸倒れを測定することが可能である。

尚、軸倒れの測定にスリーブの下面２ａを使用することを述べたが、図３に示すようにスリーブの上面２ｃに略鏡面を形成し、上面２ｃの傾きを測定することにより軸倒れを測定する構成でも良い。

軸倒れ測定面は略鏡面であることが望ましいが、オートコリメータ等の測定器側の光量や光学系を改善することにより、算術平均粗さＲａ０．８μｍ以下の面であれば測定可能である。

＜実施の形態２＞
図４は本発明の実施の形態２に係る動圧軸受を用いた偏向走査装置の軸受部の部分拡大図であり、図４（ａ）は軸受部分断面図、図４（ｂ）は軸受下面図である。構成は実施の形態１と同様であり、説明は省略する。

図４において、スラストカバー４の下面４ａに略鏡面が形成されており、下面４ａの傾きを測定することにより軸倒れを測定する構成となっている。スラストカバー４は、高精度に加工されたスリーブの突き当て面２ｄに突き当てられ、対向側からスリーブをかしめて固定されている。

本構成においても前記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。スラストカバー４は、スリーブ２とかしめによって結合されているが、かしめ不良があった場合は偏向走査装置への振動や衝撃等により軸受内部のオイルがスラストカバーの下面４ａに漏れる可能性がある。スラストカバーの下面４ａに多量のオイルが漏れた場合は軸受内部のオイルが不足して軸受不良となる。

本実施の形態では、スラストカバーの下面４ａをオートコリメータ等で観測して軸倒れを測定する構成であるため、下面４ａ全体にオイル漏れが生じた場合は軸倒れが測定できなくなる。従って、軸倒れが測定できない場合はオイル漏れと判断することが可能である。つまり、本実施の形態における軸倒れの測定方法では、オイル漏れによる軸受不良も検査することが可能であり、更に信頼性の高い偏向走査装置を実現することができる。

本発明の実施の形態１に係る偏向走査装置の構成図であり、（ａ）は軸受部分断面図、（ｂ）は軸受下面図である。 本発明の実施の形態１に係る走査光学装置の部分側面図である。 本発明の実施の形態１に係る偏向走査装置の部分断面図である。 本発明の実施の形態２に係る偏向走査装置の構成図であり、（ａ）は軸受部分断面図、（ｂ）は軸受下面図である。 従来の走査光学装置の構成を説明するための図である。 従来の偏向走査装置の構成を説明するための断面図である。

符号の説明

１，１０１ 軸
２，１０２ スリーブ
２ａ スリーブ下面
２ｂ スリーブ軸受部
２ｃ スリーブ上面
２ｄ スリーブ突き当て面
３，１０４ スラスト板
４，１０３ スラストカバー
５，１１４ 回路基板
５ａ 基準面
６，１０５ａ，１０５ｂ 動圧発生溝
７ 光学箱
８，５４ 偏向走査装置
９ 蓋
５１ 半導体レーザ
５２ シリンドリカルレンズ
５３，１１１ 回転多面鏡
５５ ｆθレンズ
５６ 折り返しミラー
５７ 感光体ドラム
５８ 信号検知ミラー
５９ 結像レンズ
５１０ 信号検知センサ
５１１ 光学箱
１０２ｃ オイル溜り部
１１０ フランジ部材
１１１ａ 反射面
１１２ ロータ
１１２ａ 永久磁石
１１２ｂ ヨーク
１１３ ステータ
１１３ａ ステータコイル
１１３ｂ ステータコア

Claims (7)

1. 光ビームを偏向走査する回転多面鏡と、該回転多面鏡を回転部材に保持するためのフランジ部材と、該フランジ部材に一体的に結合されたロータと、前記フランジ部材、前記ロータ、回転軸等から構成される前記回転部材と、前記回転軸を回転自在に支持するスリーブ等から成る軸受部とを有する偏向走査装置において、
   前記軸受部に略鏡面である面を有することを特徴とする偏向走査装置。
2. 前記略鏡面が、スリーブに形成されていることを特徴とする請求項１記載の偏向走査装置。
3. 前記軸受部がスラストカバーを有しており、前記略鏡面がスラストカバーに形成されていることを特徴とする請求項１記載の偏向走査装置。
4. 前記略鏡面は、前記回転軸に対して９０度の角度を有する面内に形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の偏向走査装置。
5. 前記略鏡面は、算術平均粗さＲａ０．８μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の偏向走査装置。
6. 前記軸受部が流体動圧軸受で構成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の偏向走査装置。
7. 前記軸受部の一部が光学箱の外に露出していることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の偏向走査装置。

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