JP2008145952A - 走査光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光学箱にスキャナモータを取り付けた際の、軸傾きを簡易な方法で補正し、画質の向上を図ること。
【解決手段】 スキャナモータの回転軸を保持する突起部をスキャナモータ固定部材にかしめて固定し、スキャナモータを光学箱に取り付ける際に、スキャナモータの突起部と光学箱の保持穴とを点接触させ、スキャナモータの軸傾きを補正する方向にスキャナモータの突起部と固定部材のかしめ部を変形させるように構成する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、レーザービームプリンタやデジタル複写機等に用いられる走査光学装置に関するものである。

従来、電子写真方式を用いた画像形成装置においては、表面が帯電された感光ドラムに、走査光学装置により画像情報に応じた光ビームを走査して潜像を形成し、この潜像を現像した可視像を用紙に転写して画像形成することが行なわれている。

光ビームを走査する走査光学装置は、通常、発光源である半導体レーザから出射された光ビームを偏向走査するために、ポリゴンミラーを備えたモータ（以下スキャナモータと呼ぶ）が装備されている。このスキャナモータの回転軸が、偏向走査面に対して傾いていると、像面上での光ビームのスポットが歪み、画像欠陥の原因となる。そこで、この回転軸の傾きを補正する方法として、特開２００４−９３８３１号公報に記載されているような、スキャナモータ自体を組み立てる際、回転軸の傾きを補正するための補正代をあらかじめ設けておき、スキャナモータ単品での回転軸の傾きを補正する方法や、特開平６−２８１８７６号公報に記載されているような、スキャナモータの回転軸を支持する支持部材の傾きを調整ネジにより調整して、回転軸の傾きを補正する方法が知られている。
特開２００４−９３８３１号公報（第８項、図１） 特開平６−２８１８７６号公報（第４項、図２）

しかしながら、特許文献１記載の走査光学装置には以下のような問題点がある。

通常、走査光学装置は、レンズや、スキャナモータなどの光学部品を光学箱に取り付けて、それぞれの光学部品の位置決めを行なっている。その為に、スキャナモータ単品でいくら回転軸の傾きを補正したとしても、光学箱のスキャナモータ取り付け面の精度により偏向走査面に対する回転軸の傾きは発生する。また、スキャナモータ単品での回転軸の傾きを補正するために、スキャナモータのハウジングと固定スリーブを接着しているが、隙間が微小なために十分に接着剤が回り込まないという欠点がある。

また、特許文献２記載の光偏向装置には以下のような問題点がある。

特許文献２記載の光偏向装置は、回転軸を支持する2個のベアリングのうち、一方のベアリングの外輪をハウジングに固定し、他方のベアリングの外輪とハウジングの位置関係を調整ビスにより調整して回転軸の傾きを調整している。調整ビスは1方向にのみ調整が可能な為、調整ビスが無い方向に調整するためには、複数の調整ビスを調整してそれらの合成ベクトルが、所望の方向に向くように調整する必要があり、調整が煩雑になる。

上記目的を達成するため、本出願に係る第１の発明は、発光源と発光源より出射された光ビームを偏向走査させるための回転多面鏡と、回転多面鏡を回転軸周りに回転させるための偏向器と、偏向走査された光ビームを像面上に結像させ、かつ、像面上で等速走査させるためのレンズと、少なくとも偏向器を収容するための光学箱とを備える走査光学装置において、偏向器は、光学箱に偏向器を固定するための略平板状の固定部材と、回転軸を中心とし固定部材の下面から突出した勘合部とを有し、光学箱は、勘合部を保持するための保持穴と、偏向器を固定するための固定部とを有し、勘合部と保持穴は、点接触している点接触部を有し、点接触部は、偏向走査面に対して回転軸が傾斜している方向を補正する位置に設けられ、勘合部と略平板状の固定部材との結合部を変形させることで勘合部を傾斜させて回転多面鏡の回転軸の傾きを補正していることを特徴とする。

また、保持穴と突起部の、当接する側の少なくともいずれか一方の壁面に円環状突起部を有すると良い。

また、点接触部が突起部の端部近傍であると良い。

以上説明したように、本出願の発明によれば、偏向器単品で回転軸が傾いている場合や、光学箱の偏向器を取り付ける座面の精度が悪い場合でも、偏向器を光学箱に取り付ける際に、回転軸の傾きを容易に補正することが可能となる。

その結果、スポット径の歪みが無く、画像欠陥の少ない画像を得ることが可能となる。

図７は、本発明に係る走査光学装置を用いた画像形成装置の断面図である。本実施形態においては、画像情報に基づいて光変調された光束（レーザビーム）Ｌが走査光学装置１１から出射され、感光ドラム１面上に照射されて潜像が形成される。

上記潜像は、1次帯電器２によって一様に帯電している感光ドラム１面上に形成されており、潜像は現像器３によってトナー像として可視像化され、このトナー像は転写材Ｐに転写ローラ４によって転写されて画像が形成される。その後、感光ドラム１面上に残っている残留トナーは、クリーナ５によって除去され、感光ドラム１は、次の画像を形成するために再度１次帯電器２によって一様に帯電される。

上記転写材Ｐは、給紙トレイ６上に積載されており、給紙ローラ７によって1枚づつ順に給紙され、レジストローラ８によって画像の書き出しタイミングに同期を取って転写ローラ４に送り出され、感光ドラム１面上に形成されたトナー像が転写されて画像が形成される。転写材Ｐ上に形成された画像は、定着器９によって熱定着された後、排紙ローラ１０によって搬送されて装置外に排出される。

図６は、本発明に係る走査光学装置の構成を示している。

図６において、発光源である半導体レーザ（図示せず）と半導体レーザから放射された光ビームを略並行光に変換するコリメータレンズ２２とを含むレーザユニット２１より略並行光の光ビームが出射され、略並行光の光ビームはシリンドリカルレンズ２３によってポリゴンミラー２５上にて副走査方向に線像となるように収束されている。偏向器（以下スキャナモータユニットと称する）２４には、ポリゴンミラー２５が組み付けられており、ポリゴンミラー２５は等角速度にて回転駆動されている。ポリゴンミラー２５にて偏向走査された光ビームは、ｆθレンズ２６によって像面上で等速走査を行なっている。これらの光学部品は、ガラス繊維等を配合したポリカーボネイト樹脂製の光学箱２７に組み込まれてそれぞれの位置決めが行なわれている。

図１は、本発明に係る第一の実施例であるスキャナモータユニット２４と光学箱２７との関係を示している。

図１において、スキャナモータユニット２４は、ポリゴンミラー２５の回転を制御するためのモータ固定部材３０と、ポリゴンミラー２５を組み付けて回転させるためのロータ３１と、ロータ３１を回転支持するための軸受３２にて構成されている。

モータ固定部材３０は、鉄製の基台（厚さ１．０ｍｍ）の表面に回路が形成されており、モータ固定部材３０の裏面3ヶ所で、光学箱２７の固定座面２８にビス２９を用いて固定されている。また、軸受３２は真鍮などの金属製で略円筒状の形状をしており、モータ固定部材３０の裏面より突出した状態でモータ固定部材３０にかしめられている。

このため、レーザスキャナユニットとしての軸傾きには、モータ固定部材３０の反りや、カシメの状態により発生するようなスキャナモータユニット２４自体に起因するものと、光学箱２７の固定座面２８により形成される平面の状態により発生するような光学箱２７自体に起因するものとに分けられる。

ここで、図２を用いてスキャナモータユニット２４を光学箱２７へ組み付けた時の軸傾きの算出方法についての一例を説明する。

まず、このスキャナモータユニット２４の軸傾きｓは、光学箱２７へスキャナモータユニット２４を組み付ける前に、レーザ角度測定機を用いてポリゴンミラー２５の天面にレーザを照射して、その方向と角度が計測されている。（図２a）また、光学箱２７の固定座面２８により形成される平面αの法線の傾きtも固定座面２８に基準ミラーを設置して、レーザ角度測定機を用いて、その方向と角度が同様に計測されている。（図２b）そして、スキャナモータユニット２４の軸傾き方向及び角度と、固定座面２８で形成される平面αの傾き方向及び角度の両方のベクトルとしてスキャナモータユニット２４を光学箱２７に組み付けた時の軸傾きuが算出される。（図２ｃ）この軸傾きuが０となるように、スキャナモータユニット２４は所定の位置にビス２９によって固定されている。

また、例えばスキャナモータユニット２４を光学箱２７に組み付けてスポット径を測定した後、スポット径が歪んでいるもののみ軸傾きを測定し、再調整を行なっても良い。

次に、この所定の位置について図３及び図４を用いて説明する。

図３に示すように、スキャナモータユニット２４を光学箱２７に保持するための保持穴３３の壁面には、円環状突起部３４が設けられている。軸受３２の外径と円環状突起部３４の内径は、円環状突起部３４の内径の方が大きく設定されており、軸受３２と保持穴３３とは点接触により接触することが可能になっている。次に、円環状突起部３４と軸受３２とが、互いに負荷がかからず、点接触した状態の位置から、さらに距離χだけ軸傾きを補正する方向に移動させる。ここで、図４（a）に初期のスキャナモータと光学箱の位置関係を示す。スキャナモータユニット２４の軸傾き角度をθ、スキャナモータユニット２４と光学箱の固定座面２８により形成される平面αから点接触部までの距離をβとし、
χ＝βtanθ
に設定する。

スキャナモータユニット２４を、軸受３２と円環状突起部３４が接触した状態から、さらに距離χだけ離れた位置まで移動させて、ビス２９を用いて固定座面２８に固定する。この移動は、治具にて制御基板３０を保持して、スキャナモータユニット２４を光学箱２７の固定座面２８に圧接させながら行なっている。そうすると、スキャナモータユニット２４は、軸受３２が円環状突起部３４との点接触部で押された状態で光学箱２７に固定されることになる。このとき、軸受３２は真鍮などの金属製で剛性が高く、また、保持穴３３の外壁には円環状突起部３４の円周方向の剛性を高めるためのリブ３５が配置されて剛性が高められている。それらに比べて軸受３２とモータ固定部材３０とのカシメ部近傍の剛性は低いため、カシメ部近傍が撓んでポリゴンミラーの回転軸である軸受３２を傾け、その結果として、図４（ｂ）のに示すように、レーザスキャナユニットの軸傾きが補正される。

ここで、円環状突起部３４は、保持穴３３の全周にわたって形成されているので、軸傾きの補正を任意の方向に行なうことが可能であり、また、円環状であることから軸受３２と点接触させることが容易となる。

このときに、円環状突起部３４を軸受３２の端部近傍と接触するように設けると、スキャナモータユニット２４と光学箱の固定座面２８により形成される平面から点接触部までの距離βが長くなる。距離βが長くなると、必要な補正角度θに対して、軸傾きを補正する際の補正量χも大きくなり、軸傾きの補正角度θの精度を向上させることが可能となる。ただし、距離βを長くすればするほど軸受が長くなり、また、回転軸の走査平面内での位置ズレが大きくなるため、本実施例ではβ＝5ｍｍとしている。

このような構成によって軸傾きが補正され、その結果としてスポット径に歪みの無い走査光学装置を提供し、画像欠陥を低減することが可能となる。

図５は、本発明に係る第二の実施例であるスキャナモータユニット２４と光学箱２７との関係を示している。ここで、第一の実施例と同一の構成であるものは同一の符号で示し、特に必要が無い限り、既に行なった構成上及び機能上の説明は省略する。

図５において、軸受３２は真鍮などの金属製で、軸受の壁面の一部に全周にわたって円環状突起部３４が形成されている。

一方、保持穴３３の壁面は略円筒状に形成されており、軸受３２の円環状突起部３４の外径は保持穴３３の内径よりも小さく設定されており、軸受３２と保持穴３３は点接触することが可能な構成となっている。このため、第一の実施例で示したのと同様に、スキャナモータユニット２４の軸傾きと光学箱の固定座面２８により形成される平面の傾きをあらかじめ計測しておき、それらの傾きの方向と角度により、所定の位置にスキャナモータユニット２４を固定すれば軸傾きが補正される。また、円環状突起部３４を、軸受３２とモータ固定部材３０とのカシメ部と反対方向の端面に設けると良いことはもちろんである
このような構成によって軸傾きが補正され、第一の実施例と同様にスポット径に歪みの無い走査光学装置を提供し、画像欠陥を低減することが可能となる。

本発明の第1の実施例におけるスキャナモータと光学箱の取り付け構成を説明した図である。 本発明の第１の実施例における軸傾きを算出するための説明図である。 本発明の第１の実施例におけるスキャナモータを光学箱に取り付けた状態の断面図である。 本発明の第1の実施例における軸受と光学箱の位置関係を示した図である。 本発明の第２の実施例におけるスキャナモータを光学箱に取り付けた状態の断面図である。 本発明の第1の実施例における走査光学装置の斜視図である。 本発明の第1の実施例における走査光学装置を搭載した画像形成装置の断面図である。

符号の説明

1 感光ドラム
2 1次帯電器
3 現像器
4 転写ローラ
5 クリーナ
6 給紙トレイ
7 給紙ローラ
8 レジストローラ
9 定着器
10 排紙ローラ
11 走査光学装置
21 レーザユニット
22 コリメータレンズ
23 シリンドリカルレンズ
24 スキャナモータユニット
25 ポリゴンミラー
26 ｆθレンズ
27 光学箱
28 固定座面
29 ビス
30 モータ固定部材
31 ロータ
32 軸受
33 保持穴
34 円環状突起部
35 リブ

Claims (3)

1. 発光源と、
   該発光源より出射された光ビームを偏向走査させるための回転多面鏡と、
   該回転多面鏡を回転軸周りに回転させるための偏向器と、
   前記偏向走査された光ビームを像面上に結像させ、かつ、該像面上で等速走査させるためのレンズと、
   少なくとも前記偏向器を収容するための光学箱とを備える走査光学装置において、
   前記偏向器は、前記光学箱に前記偏向器を固定するための略平板状の固定部材と、前記回転軸を中心とし該固定部材の下面から突出した勘合部とを有し、
   前記光学箱は、該勘合部を保持するための保持穴と、前記偏向器を固定するための固定部とを有し、
   前記勘合部と該保持穴は、点接触している点接触部を有し、
   該点接触部は、偏向走査面に対して前記回転軸が傾斜している方向を補正する位置に設けられ、
   前記勘合部と前記略平板状の固定部材との結合部を変形させることで前記勘合部を傾斜させて前記回転多面鏡の回転軸の傾きを補正していることを特徴とする走査光学装置。
2. 前記保持穴と前記突起部の、当接する側の少なくともいずれか一方の壁面に円環状突起部を有することを特徴とする請求項１記載の走査光学装置。
3. 前記点接触部は、前記突起部の端部近傍であることを特徴とする請求項１記載の走査光学装置。

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