JP2010002751A - 光偏向装置のバランス修正方法、光偏向装置、光学走査装置、及び、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転体の質量のアンバランスに基づく振れ回り振動を従来よりも早く確実に抑制することができる光偏向装置のバランス修正方法を提供することを課題とする。
【解決手段】 トリミング用レーザ光Ｌｔを偏向走査するポリゴンミラー４２、ポリゴンミラー４２を支持する支持部材８５、及び、支持部材８５に結合されるロータ８６を有する回転体と、ロータ８６に対向するステータ８９と、を有するモータを備えるスキャナモータユニット８１のバランス修正方法において、回転体に紫外線硬化樹脂を付加することで回転体に質量を付加し、回転体のバランスを修正する第１バランス修正工程と、第１バランス修正工程の後に、回転体をレーザで加工することで回転体から質量を除去し、回転体のバランスを修正する第２バランス修正工程と、を備えることを特徴とする光偏向装置のバランス修正方法。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ＬＢＰ、デジタル複写機又はデジタルＦＡＸ等の電子写真装置において、レーザビームを使用して光書き込みを行う光偏向装置のバランス修正方法、光偏向装置、光学走査装置、及び、画像形成装置に関するものである。

従来、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光学走査装置は、高速回転する回転多面鏡によってレーザビームを偏向走査する。得られた走査光を回転ドラム上の感光体に結像させて静電潜像を形成する。ついで、感光体の静電潜像を現像装置によってトナー像に顕在化し、これを記録シート等の記録媒体に転写して定着装置へ送り、記録媒体上のトナーを加熱定着させることで印刷（プリント）が行われる。前述の回転多面鏡の高速化に伴って、回転多面鏡及びロータといった回転体全体の質量のアンバランスが問題となる。こうした回転体全体の質量がアンバランスであると、回転体の振れ回り振動等によって画像形成装置による画像の画質が劣化するからである。こうした回転体全体の質量のバランスを調節する発明に関する文献として特許文献１乃至３に記載の発明が開示される。

特許文献１に記載の光学走査装置では、光偏向装置の回転体にバランスウエイトが付加されることで、回転体の質量のバランスは修正される。特に、光偏向装置の回転体の一部であるロータマグネットには円弧状断面の溝が形成され、その溝にバランスウエイトが塗布されることにより、流動の防止や密着面積の拡大が図られている。

特許文献２に記載の光学走査装置では、光偏向装置の回転体の一部が除去されることで、回転体の質量のバランスは修正される。特に、光偏向装置の回転体の一部であるロータマグネットには回転多面鏡の外接円から突出したフランジ部材が取り付けられており、このフランジ部材が切削されることにより、回転体のバランスは容易に修正される。

特許文献３に記載の光学走査装置では、光偏向装置の回転体に孔が形成されることで、回転体の質量のバランスは修正される。特に、光偏向装置の回転体の一部である回転多面鏡やロータの各々に対して孔が形成されており、回転多面鏡やロータの質量のバランスが個々に修正されることにより、回転体全体の質量のバランスが修正される。

特開平１１−３１６３５２号公報 特開平１１−２４９０５９号公報 特開平１１−２３９９３号公報

しかしながら、特許文献１乃至３に記載の光学走査装置では、以下の欠点があった。

特許文献１に記載の発明のようにバランスウエイトを付加する回転体の質量のバランス修正方法では、微細なバランス調整を高精度に行うのが困難である。特許文献１ではバランスウエイトに紫外線硬化樹脂が用いられる。紫外線硬化樹脂の塗布には高精度なディスペンサが用いられるが、管理できる量は大体０.３ｍｇ程度が限界であって、更なる高精度化は非常に難しい。

次に、特許文献２に記載の発明のようにレーザで加工する回転体の質量のバランス修正方法では、比較的体積の大きな物体を加工することは困難である。回転体の初期的なアンバランスから全てこの方法で修正すると莫大なコストを要し、装置全体のコストを著しく押し上げてしまうことになる。

次に、特許文献３に記載の発明のように穴加工による回転体の質量のバランス修正方法では、前述の不具合に加えて、更に以下のような不具合がある。そもそも回転多面鏡とロータをそれぞれにバランス修正しておいたとしても、それらを組み合わせたときに生ずるアンバランス量は非常に大きく、組立後に修正すべきアンバランス量は大して軽減されない。例えば外接円φ４ｃｍ、厚み０.３ｃｍの面数６面の回転多面鏡を例にとって説明する。材質が純アルミとすると比重を約２.７ｇ／ｃｍ^３として重量は約８.４ｇとなる。もし回転多面鏡がロータに対して組立誤差により１０μｍずれて組みつけられたとすると、約８.４ｍｇ・ｃｍのアンバランスとなってしまい、初期アンバランスがほとんど低減されていないことになる。

そこで、本発明は、回転体の質量のアンバランスに基づく振れ回り振動を従来よりも早く確実に抑制することができる光偏向装置のバランス修正方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の光偏向装置のバランス修正方法は、光ビームを偏向走査する回転多面鏡、該回転多面鏡を支持する支持部材、及び、該支持部材に結合されるロータを有する回転体と、前記ロータに対向するステータと、を有するモータを備える光偏向装置のバランス修正方法において、前記回転体に紫外線硬化樹脂を付加することで前記回転体に質量を付加し、前記回転体の質量のバランスを修正する第１バランス修正工程と、該第１バランス修正工程の後に、前記回転体をレーザで加工することで前記回転体から質量を除去し、前記回転体の質量のバランスを修正する第２バランス修正工程と、を備えることを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、紫外線硬化樹脂を付加する場合は、レーザで加工する場合に比較すると、回転体の質量のバランスを効率良く大きく変更できる。レーザで加工する場合は、紫外線硬化樹脂を付加する場合に比較すると、回転体の質量のバランスを効率良く小さく変更できる。したがって、回転体は、第１バランス修正工程で粗く早く所望の質量のバランスに修正される。また、回転体は、第２バランス修正工程で精密に早く所望の質量のバランスに修正される。その結果、回転体の質量のアンバランスに基づく振れ回り振動は従来よりも早く確実に抑制される。

（第１実施形態）
図１は、光学走査装置を備える画像形成装置１０の構成を示す断面図である。図１に示すように、画像情報に基づいて変調されたレーザビームＬは、光学箱３１から出射し、『感光体』である感光ドラム３２の面上を走査して潜像を形成する。この潜像は、一次帯電器３３によって一様に帯電している感光ドラム３２の面上に形成されており、現像器３４によって可視像化され、感光ドラム３２面上に形成された画像が順に転写帯電ローラ３５によって転写材３６の上に転写されて画像が形成される。転写材３６の上に形成された画像は、定着器３７によって熱定着された後、排出ローラ３８等によって装置外に出力される。なお、感光ドラム３２、一次帯電器３３、転写帯電ローラ３５を含んで『画像形成部』は構成される。

図２は、光学走査装置１１の構成を示す斜視図である。『光源装置』であるレーザユニット４１より取り出されたコリメート光は、『光偏向装置』であるスキャナモータユニット８１に具備され回転する『回転多面鏡』であるポリゴンミラー４２により反射偏向走査される。そして、コリメート光は、順にＦθレンズ４３、折り返しミラー４４を通過して最終的には感光ドラム３２の表面に到達する。なお、Ｆθレンズ４３は結像光学系に含まれる。コリメート光は、感光ドラム３２の幅内で最適に絞り込んだビームとして走査されるようにＦθレンズ４３により成形される。これと共に、コリーメント光は、走査ビームの一部はＢＤミラー４５で反射されＢＤセンサ４６により光検知し、ＢＤセンサ４６からの出力信号を基準に走査回毎の書き込み信号を同期させ、ビームの書き込み位置ズレを防止する作用もなされている。また、ポリゴンミラー４２の反射面の倒れ誤差による感光ドラム３２上の副走査方向（光軸方向とビームの走査方向の両方に直角をなす方向）のビームの位置ズレを防止するために、シリンダレンズ４７が用いられる。シリンダレンズ４７は、レーザユニット４１から取り出されたビームをポリゴンミラー４２の反射面上では副走査方向に圧縮して結像した線像とする。これと共に、シリンダレンズ４７は、ポリゴンミラー４２の反射面と感光ドラム３２の面上は副走査方向では共役関係とする構成が取られている。更にこれら構成部材は図示しない光学箱３１に組みつけられており、光学箱３１には基準ピン等が具備され寸法公差内に入るように精度良く組付がなされている。

図３は、スキャナモータユニット８１の構成を示す断面図である。ポリゴンミラー４２は、『駆動部』である駆動モータ８２の駆動により回転する。駆動モータ８２は、固定スリーブ８８に支承された回転軸８３と、この回転軸８３と一体である支持部材８５に一体に結合されたヨーク８６ａ及びロータマグネット８６ｂを有するロータ８６とを備える。また、駆動モータ８２は、モータ基板８７に固定されたステータコア８９ｂ及びステータコイル８９ａを有するステータ８９を備える。ロータ８６の内壁に対してステータ８９が対向する。回転軸８３の外周には、支持部材８５が圧入等の方法で固定されている。この支持部材８５には、ポリゴンミラー４２が弾性部材８４及び固定リング９０によって支持部材８５に押圧及び固定されている。こうして、ポリゴンミラー４２は、回転軸８３、支持部材８５及びロータ８６は一体的に回転する。

ポリゴンミラー４２が高速度で回転すると、ポリゴンミラー４２、支持部材８５、ロータ８６、弾性部材８４及び固定リング９０等を含む『回転体』の全体の質量がアンバランスである場合に、動的な不均衡が生じる。そして、これに起因する振れ回り振動のために、画像形成装置１０の画質が劣化する恐れがある。そこで、前述の回転体全体の質量のアンバランスを調整するバランス修正を行う。

次に、光学走査装置１１が用いられスキャナモータユニット８１のバランス修正方法の作用を説明する。

図４は、バランスを修正されたスキャナモータユニット８１の構成及び作用を示す断面図である。図４に示されるように、『回転体』の一部であるポリゴンミラー４２には『凹部』である溝２が形成される。『回転体』の一部であるヨーク８６ａには『凹部』である折り返し部３が形成される。これら溝２や折り返し部３には、『紫外線硬化樹脂』が塗布され、紫外線の照射により硬化した『紫外線硬化樹脂』がバランスウエイト１として固定される。こうした溝２や折り返し部３に対してバランスウエイト１が付加された部分である『第１バランス修正部』によって、接着剤の質量の付加に基づく『回転体』の質量のバランスが修正される。具体的には以下のような手順で、『回転体』の質量のバランスは修正される。

最初に、図示しないバランス測定器にスキャナモータユニット８１を載せて固定スリーブ８８等をチャックして回転運動させる。そして、バランス測定器に備えられるピックアップで振動は検知され、その振動量が解析されてアンバランス量が計測される。『回転体』のどちらの方向にアンバランスとなっているかは、ヨーク８６ａの側面にインク等でマーキングを施しておき、そこで同軸センサでビームが当てられる。そして、反射光量が検知されることでマーキング位相及びアンバランス位相の差からアンバランス方向が算出される。

次に、図示しないバランスウエイト吐出器でバランスウエイト１を塗布する。バランスウエイト１は紫外線硬化樹脂であって、粘度及び硬化に必要な紫外線積算光量及び比重など適切なものを選ぶ。粘度は１００００ｃｐ〜１０００００ｃｐ程度がよい。必要な紫外線積算光量は５０００ｍＪ/ｃｍ^２程度以内、比重は１〜２ｇ／ｃｍ^３程度が好ましい。バランスウエイト吐出器は空気圧によってバランスウエイト１を吐出する装置であり、空気圧と吐出時間を管理することで吐出量を制御する。所定量のバランスウエイト１を塗布した後、紫外線を照射してバランスウエイト１を硬化させる。このような『回転体』に『紫外線硬化樹脂』を付加することで『回転体』に質量を付加し、『回転体』の質量のバランスを修正する工程を『第１バランス修正工程』と呼ぶ。

その後、バランス測定器で再度バランスを測定し、バランスウエイト１の塗布で修正しきれなかったアンバランス量を正確に測定する。初期アンバランス量が１０ｍｇ・ｃｍだったとして、約１ｍｇ・ｃｍ以内程度まで上述の方法を繰返し、バランスを修正する。

次に、『回転体』に残った質量のアンバランス量に応じて、『回転体』の質量のバランスが修正される。図４に示すように、『回転体』の回転中に、『光ビーム』であるトリミング用レーザ光Ｌｔが弾性部材８４に照射され、弾性部材８４の質量が削り取られてバランスが修正される。このように、前述の『第１バランス修正工程』の後に、『回転体』をレーザで加工することで『回転体』から質量を除去し、『回転体』の質量のバランスを修正する工程を『第２バランス修正工程』と呼ぶ。また、『回転体』の一部である『第２バランス修正部』としての弾性部材８４に対するレーザの加工に基づいて質量が除去されることで、弾性部材８４の質量のバランスが修正される。弾性部材８４は、例えばステンレスやバネ用鋼等で成形される板バネであり、トリミング用レーザ光Ｌｔには、ステンレスが良く吸収する波長のものが選定される。スキャナモータユニット８１が高速回転で動作する間に、トリミング用レーザ光Ｌｔが弾性部材８４に対して照射される。

弾性部材８４がトリミング用レーザ光Ｌｔで溶融すると、弾性部材８４の溶融部分は遠心力によってスキャナモータユニット８１より外に振り飛ばされ、弾性部材８４から質量が除去されて『回転体』の質量のバランスは修正される。

トリミング用レーザ光Ｌｔが照射される『第２バランス修正部』である『被レーザ加工部』としての外側周辺部１００は、ポリゴンミラー４２を支持部材８５に付勢する弾性部材８４の部位である。また、外側周辺部１００は、弾性部材８４及びポリゴンミラー４２の接点よりも『回転体』の回転軸８３から遠い位置に位置付けられる。その結果、弾性部材８４がポリゴンミラー４２を支持部材８５に押圧及び固定する力に影響は及ばないようにすることができる。

図５は、弾性部材８４の構成を示す平面図である。図５に示されるように、弾性部材８４は平板環状部８４ａを有する。平板環状部８４ａの周縁から５本の板バネ部８４ｂが延びる。平板環状部８４ａ及び板バネ部８４ｂの間は屈曲しており、第１屈曲部Ｄが形成されている。この第１屈曲部Ｄでは，板バネ部８４ｂは下方（紙面の裏面方向）に屈曲している。板バネ部８４ｂはＶ字状に屈曲しており、第２屈曲部Ｃが形成されている。この第２屈曲部Ｃの外側では、板バネ部８４ｂは上方（紙面の表面方向）に屈曲している。第２屈曲部Ｃは、ポリゴンミラー４２と当接している（図４参照）。第１屈曲部Ｄ及び第２屈曲部Ｃの間の区間が板バネとして寄与している。一方で、第２屈曲部Ｃよりも外側の『第１バランス修正部』である『被レーザ加工部』としての外側周辺部１００は板バネとして寄与していない。この外側周辺部１００に対してレーザ光が照射される。図５中のＡ点及びＢ点を結ぶ部分は、レーザ光で加工され、溝１０５を形成している。このように、トリミング用レーザ光Ｌｔが外側周辺部１００を熱で溶融するのであれば、弾性部材８４がポリゴンミラー４２を押圧する押圧力に影響はない。

具体的には、弾性部材８４は、回転軸８３の回転中心Ｏを中心にＲ方向に回転している。トリミング用レーザ光Ｌｔは、Ａ点からＢ点までを通過する間に点灯し、弾性部材８４に照射する。Ａ点とＢ点を結ぶ円弧区間に渡ってトリミング用レーザ光Ｌｔによって溝１０５が形成され、溶融した部分は『回転体』が回転する際の遠心力によって装置外に飛ばされる。この溶融下部分の質量がアンバランス量とほぼ等しい。本実施形態ではＡ点とＢ点を結ぶ円弧区間は溝状に掘り込まれた形状となっているが、溝１０５でなく貫通穴としたり、あるいは回転中心に対しＡＢ区間より外側部分を切断してもよい。その場合には、トリミング用レーザ光Ｌｔがポリゴンミラー４２にも照射されて焼焦がしてしまうのを防止するため、治工具でトリミング用レーザ光Ｌｔを受けるバックアップを挿入しながら行うとよい。

トリミング用レーザ光Ｌｔを的確に弾性部材８４に照射するため、測定用レーザ光Ｌｓを別途ポリゴンミラー４２の上面に向けて照射しておく。図５で円弧として示している位置に、図６で示すように、測定用レーザ光Ｌｓを照射する。回転軸８３の方向からビームを当てその反射光量をモニタする。

図６は、最も好適な質量のバランス修正方法を説明するスキャナモータユニット８１の断面図である。図６に示すように、トリミング用レーザ光Ｌｔとは別個に測定用レーザ光Ｌｓを照射し、その反射光量をモニタする。ポリゴンミラー４２の上面で反射したビーム光量をモニタする。ポリゴンミラー４２を回転させると、弾性部材８４があるところでは、反射光はセンサ方向と異なる方向に反射されるので、センサ受光量が変化することになる。このタイミングをモニタすることで弾性部材８４の位相を検知する。

トリミング用レーザ光Ｌｔによって仮に丸穴を形成したとして、φ０.０５ｃｍ、深さ０.０２ｃｍの穴を形成して、比重７.９のステンレス製の弾性部材８４を除去加工したとする。この時の修正半径が０.６ｃｍであったとすると、約０.２ｍｇ・ｃｍのバランス修正ができたことになる。

約１ｍｇ・ｃｍ以内に追い込まれたアンバランス量に対してさらにこのトリミング用レーザ光Ｌｔを照射することで１ｍｇ・ｃｍ以下の単位でバランス修正ができることになる。この時、トリミング用レーザ光Ｌｔの照射時間や光量等を変調することで、除去する質量を加減しバランス修正する。

回転体の質量のアンバランス量［ｍｇ・ｃｍ］については、次式（１）の関係式が成り立つ。

アンバランス量の単位として［ｍｇ・ｃｍ］とする時、つまり回転中心Ｏ（図５参照）からの距離１ｃｍを基準単位として、この径におけるアンバランス量を算出するとする。この場合に、Ｍはアンバランス質量[ｍｇ]とする。Ｒはアンバランスの指標の基準となる半径［ｃｍ］であり、この場合には１ｃｍである。ｍは塗布すべきバランスウエイトの質量や弾性部材８４の除去すべき質量［ｍｇ］である。ｒは実際の修正半径［ｃｍ］であり、バランスウエイトの塗布位置やトリミング用レーザ光Ｌｔの照射位置である。

本実施形態の弾性部材８４は５本の板バネ部８４ｂを有しており、この板バネ部８４ｂが存在しない位相に対してはバランス修正ができない。ただし、この時、アンバランス量をベクトル分解して２本の板バネ部８４ｂにまたがるように配分することによって、この板バネ部８４ｂの間の位相に対してもバランス修正が可能である。

こうしたスキャナモータユニット８１、又は、スキャナモータユニット８１のバランス修正方法によると、以下の特有の効果が得られる。

まず、バランスウエイト１の塗布によって約１０ｍｇ・ｃｍを超えるような組立直後の初期的アンバランスを粗調整し、トリミング用レーザ光Ｌｔによる弾性部材８４の除去加工で１ｍｇ・ｃｍ未満のアンバランスを微調整することができる。つまり初期的アンバランスが大きくても最終的に高精度なバランス修正が実現できる。バランスウエイト１の塗布だけでは高精度なバランス量までの修正ができない。トリミング用レーザ光Ｌｔだけでは初期的な比較的大きなアンバランスを修正するには長いタクトを要する。この２つを互いに補完して、短いタクトで比較的大きな初期アンバランス状態から高精度にバランスが取れた状態まで追い込むことが可能となる。すなわち『回転体』を構成する部材群、ポリゴンミラー４２、支持部材８５、ロータ８６、弾性部材８４、固定リング９０等を含む『回転体』の質量アンバランスが、初期的にはあまり良くなくてもよい。つまり個別の部品の加工精度がある程度粗くてもよいことになり、部品の寸法公差を緩和して加工タクトを短縮したりすることなどを行っても最終的に高精度なバランスが実現できる。これによりコストを上げず、或いはコストを下げて高精度なバランスが実現できる。

また、弾性部材８４がポリゴンミラー４２を付勢している点より回転中心に対し外側の点をトリミング用レーザ光Ｌｔにより除去加工しているので、除去加工前後でポリゴンミラー４２に対する押圧力は変化させることなくバランス修正ができる。

さらに、トリミング用レーザ光Ｌｔを照射する際は、ポリゴンミラー４２を高速回転させており、ポリゴンミラー４２の回転を止めることなくバランス測定とバランス微調整を行うことができる。もし回転させないでトリミング用レーザ光Ｌｔを照射する場合は、溶融質量をバキューム等で吸引しながら行うとよい。

また、弾性部材８４の組付位相を検知しながら除去加工を行うので弾性部材８４の形状等によらず高精度なバランス微調整ができる。弾性部材８４の形状は本実施形態で説明した以外の形状であってもよいことは無論である。

さらに、ポリゴンミラ−４２を除去加工するのではないから、単部品で高精度に加工された鏡面に影響を与えることなく高精度なバランス修正が可能である。

また、最終的に高精度にバランスの取れた回転体となるので、スキャナモータユニット８１の振動に起因する画像上の光線のブレ等が軽減でき画像形成装置１０として高品位な印字を可能にする他、振動低減によって騒音等も低く抑えることが可能である。

以上説明したように、本実施形態によれば、加工精度の粗い部品の組合せであっても高精度にバランスの取れたスキャナモータユニット８１を提供できる。また、製造コストが安く、且つ、振動が少ないことで高品位な印刷画質を実現でき、画像形成装置１０として騒音を低く抑えるなどの効果が期待できる。

（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態に係るスキャナモータユニット１０１の断面図である。図７に示す符号で第１実施形態と同一符号は同一の部材を表し、説明は適宜省略する。『光偏向装置』であるスキャナモータユニット１０１は、弾性部材８４の上面を全て覆う『第２バランス修正部』である『被レーザ加工部』としての円板形状の固定リング９１を備える。この固定リング９１は、ポリゴンミラー４２を支持部材８５に付勢する弾性部材８４を保持する。固定リング９１は回転軸８３に圧入されている。トリミング用レーザ光Ｌｔは固定リング９１に対して照射される。

第２実施形態のスキャナモータユニット１０１が第１実施形態のスキャナモータユニット８１と異なる点は、前述の固定リング９１の上面にトリミング用レーザ光Ｌｔを照射して固定リング９１を除去加工する点である。第２実施形態では、そうした固定リング９１の除去工程を『第２バランス修正工程』と呼ぶ。固定リング９１が固定リング９０よりも大きく形成されることから、『回転体』のイナーシャが増加し、電流値の増大や、定格回転数に至るまでの起動時間が長くなるという影響がある。しかしながら、弾性部材８４を狙ってトリミング用レーザ光Ｌｔを照射する必要が無く、加工が容易である。

こうしたスキャナモータユニット１０１やこれを備える光学走査装置によれば、第１実施形態に比べて比較的容易な加工方法で『回転体』の質量のバランスの微調整ができる。

（第３実施形態）
図８は、本発明の第３実施形態に係るスキャナモータユニット１０２の断面図である。図８に記載される符号で第１実施形態又は第２実施形態と同一符号は同一の部材を表し、説明は適宜省略する。『光偏向装置』であるスキャナモータユニット１０２は、ロータ８６を備え、ロータ８６はヨーク８６ａを備える。このヨーク８６ａにはバランスウエイト１を付加される『凹部』である折り返し部３が形成される。そして、このバランスウエイト１の塗布部としての折り返し部３より外側に、『第２バランス修正部』である『被レーザ加工部』としての張り出し部４が張り出す。

第３実施形態のスキャナモータユニット１０２が第１実施形態のスキャナモータユニット８１や第２実施形態のスキャナモータユニット１０１と異なる点は、トリミング用レーザ光Ｌｔが照射されると、張り出し部４の上面が除去加工されるという点である。第３実施形態では、そうした張り出し部４を除去加工する工程を『第２バランス修正工程』と呼ぶ。

このスキャナモータユニット１０２の質量のバランスの修正では、所謂２面バランス修正を行っている。例えば、ポリゴンミラー４２のバランスウエイト１の塗布部が回転して一周すると円になる。この円を含む平面を第１修正面とする。ヨーク８６ａのバランスウエイト１の塗布部が回転して一周すると円になる。この円を含む平面を第２修正面とする。第１修正面及び第２修正面で、修正面は２面ある。これが所謂２面バランス修正である。

『アッパー側』であるポリゴンミラー４２の側の質量バランス修正は、第１実施形態のように、弾性部材８４をレーザ加工することで質量のバランスを微調整する。『ロアー側』であるヨーク８６ａの側の質量バランス修正は、ヨーク８６ａの張り出し部４をトリミング用レーザ光Ｌｔで除去加工することで質量のバランスを微調整する。『アッパー側』及び『ロアー側』の両方の質量のバランスの微調整ができることから、所謂２面バランス修正では従来よりも高精度な質量のバランスが達成できる。

第１〜第３実施形態のスキャナモータユニット８１、１０１、１０２、又は、スキャナモータユニット８１、１０１、１０２のバランス修正方法によると、次の効果が得られる。

バランスウエイト１を付加する場合は、トリミング用レーザ光Ｌｔで加工する場合に比較すると、『回転体』の質量のバランスを効率よく大きく変更できる。トリミング用レーザ光Ｌｔで加工する場合は、バランスウエイト１を付加する場合に比較すると、『回転体』の質量のバランスを効率よく小さく変更できる。したがって、バランスウエイト１を付加する第１バランス修正工程の後に、トリミング用レーザ光Ｌｔで加工する第２バランス修正工程を用いることにより、『回転体』は、第１バランス修正工程で粗く早く所望の質量のバランスに修正される。また、『回転体』は、第２バランス修正工程で精密に早く所望の質量のバランスに修正される。その結果、『回転体』の質量のアンバランスに基づく振れ回り振動は従来よりも早く確実に抑制されるようになる。なお、こうしたスキャナモータユニット８１、１０１、１０２のバランス修正方法が画像形成装置１０に適用されると、振動の減少によって高品位な印刷画質を実現することができる。また、騒音等を小さく抑えることができる。

また、ポリゴンミラー４２及びロータ８６が一体化された後に、『回転体』の質量のバランスが修正されると、ポリゴンミラー４２及びロータ８６の質量のバランスが個々に修正される場合に比較して容易に全体の質量のバランスは修正される。加工精度の粗い部品の組み合わせであっても高精度にバランスが修正される。また、各単独部品の製造コストが低減する。

次に第１実施形態のスキャナモータユニット８１、又は、スキャナモータユニット８１のバランス修正方法によると、次の効果が得られる。

外側周辺部１００がポリゴンミラー４２及び支持部材８５の接点よりも『回転体』の回転中心から遠い位置に形成され、弾性部材８４がポリゴンミラー４２を支持部材８５に付勢する付勢力に影響を与えないように、『回転体』の質量のバランスは修正される。

次に第２実施形態のスキャナモータユニット１０１、又は、スキャナモータユニット１０１のバランス修正方法によると、次の効果が得られる。

固定リング９１が円板であることから、円板のいずれかの部分がレーザで加工されれば、『回転体』の質量のバランスは修正される。その結果、第１実施形態の弾性部材８４の場合のように、ポリゴンミラー４２の二箇所をトリミング用レーザ光Ｌｔで加工する必要はなくなる。なお、固定リング９１は、弾性部材８４、ポリゴンミラー４２及びロータ８６よりも回転軸８３の端部側に取り付けられると良い。そうすると、固定リング９１は、トリミング用レーザ光Ｌｔによる加工の妨げとはならない。

次に第３実施形態のスキャナモータユニット１０２、又は、スキャナモータユニット１０２のバランス修正方法によると、次の効果が得られる。

張り出し部４がロータ８６の外周に位置づけられることから、トリミング用レーザ光Ｌｔで加工する部位を確保するために『回転体』の他の部位を『回転軸』から遠い位置まで延ばす必要がない。張り出し部４の全部又は一部は、『回転体』の部位のうちで最も回転軸８３から遠い位置まで延びて形成されると、トリミング用レーザ光Ｌｔは妨げられることなく張り出し部４に到達することができる。

なお、前述した先行技術文献としての特許文献１乃至３のような先行技術の問題点を以下に記載する。前述の先行技術文献としての特許文献１のように、バランスウエイトに紫外線硬化樹脂が用いられる場合には、管理できる量が大体０．３ｍｇ程度が限界である。紫外線硬化樹脂の比重は低比重のもので約１ｇ／ｃｍ^３程度であり、体積としては０.０００３ｃｃ程度が限界である。バランス修正半径が約１ｃｍとすると、０.３ｍｇ・ｃｍ以下のアンバランスは修正が困難ということである。紫外線硬化樹脂の比重を上げるにはシリカなど比重の高いものを混ぜ合わせる方法がある。ところが、比重を下げるには樹脂そのものの組成を変える必要があり、製品仕様を満足する接着強度、塗布に適した粘度又はタクトに見合った硬化条件等を満たしつつ、比重を更に下げていくことは困難である。

例えば、比重が下がっても接着強度を満足できないと、回転中に遠心力等で剥離してバランスが崩れる。最悪の場合にはアンバランスな状態での回転による軸受ダメージで、軸受にかじりが生じて回転できなくなる所謂軸ロックが生じ、画像が印刷できない重故障となる恐れがある。

また、硬化前の粘度が高すぎると被着材料の凹凸との間に隙間が生じ接着面積が減少することによって接着強度が低下する恐れがある。逆に粘度が低すぎると必要以上に濡れ広がってしまう。

バランス修正は１回で目標とするバランスに入らなかった場合、再度バランス修正を行うが、一度紫外線硬化樹脂が塗布された場所に再塗布は困難が伴う。例えば、被着材料との接着強度が保証できるだけでなく、硬化後の紫外線硬化樹脂に再塗布した場合でも、その界面での接着強度を保証する必要が出てきて、更に紫外線硬化樹脂の選択の幅が狭まる。また、上述のような重ね塗りの場合、バランス修正高さが変化し、高精度なバランス検出に不都合が生じる恐れがある。更に、重ね塗りすると紫外線硬化樹脂が溝からはみ出る虞があり、また、溝からの突出量が大きくなると騒音の要因にもなる。

尚、比重が下がっても所定のタクトで紫外線を当てて硬化しきれない場合、紫外線照射時間を延ばす必要があり、加工タクトの増加をまねく。このように紫外線硬化樹脂の選定には様々な側面を考慮する必要があり、それらを満足しながら低比重を満足するのは難しい。

また、回転するロータ部は組立直後では１０ｍｇ・ｃｍ前後の初期的なアンバランスを有し、これを修正していくわけだが、修正半径が約１ｃｍならば約１０ｍｇの紫外線硬化樹脂と塗布する必要があり、低比重の紫外線硬化樹脂を用いると塗布量が多くなる。比重が１ｇ／ｃｍ^３の場合には約０.０１ｃｍ^３の紫外線硬化樹脂を塗布することになる。

特許文献１では溝Ｒが０.０６〜０.０７ｃｍということなので、例えば紫外線硬化樹脂の塗布断面がＲ０.０７ｃｍの円だとすると面積が約０.０１５ｍｍ^２、長さとしては円周方向に約０.６ｃｍ以上の長さに渡って塗布することになる。修正半径１ｃｍの円周長さは約３.１４ｃｍであるから約２割の円周長さを使用しており、もし比重を半分にすると約４割以上の長さを使用することになる。するとこの約４割の長さ部分に渡って再塗布が困難な領域が発生することになってしまう。

紫外線硬化樹脂を塗布する場合に、アンバランス量をベクトル分解して塗布する方法もあるが、溝円周の５割を超えてしまうとベクトル分解は不可能であり、低比重化はこのベクトル分解を用いたバランス修正を困難にしていくものである。

次に、前述の先行技術文献としての特許文献２のようなロータ部の除去加工によるバランス修正では、ロータ部の径より大きな回転多面鏡を用いた場合には、回転多面鏡が加工手段を遮ってしまい、バランスの修正を行うことができない。また、その加工方法によって様々な不具合も生ずる。

例えばボール盤や旋盤などによる機械加工を行うと、その衝撃により軸受に対し大きなダメージが加わり、光偏向装置の寿命を著しく悪化させる恐れがある。また、衝撃ダメージ以外にも加工時に発生する切削粉が軸受内部に侵入すると、数μｍオーダの軸受クリアランスを切削粉が埋めてしまうことにより軸受にかじりが生じ、光偏向装置が出荷前に所謂軸ロックとなって不良となり、歩留まりを悪化させる懸念がある。

次に、前述の先行技術文献としての特許文献３のように、組立後に穴加工をする場合だが、特に回転多面鏡に穴加工をしてしまうと、１波長未満の平面性を備えた鏡面に歪みを生じさせてしまう恐れがある。穴加工後に鏡面加工を行うという手段も考えられるが、回転多面鏡単部品でバランス修正しても効果が薄いことは上述の通りであるから、光偏向装置組立後に穴加工してその後に鏡面加工を行うこととなる。そもそも組立後の穴加工に不具合があることは上述の通りである上に、高精度鏡面加工を光偏向装置の状態で行うことは極めて困難である。

光学走査装置を備える画像形成装置の構成を示す断面図である。 光学走査装置の構成を示す斜視図である。 スキャナモータユニットの構成を示す断面図である。 バランスを修正されたスキャナモータユニットの構成及び作用を示す断面図である。 弾性部材の構成を示す平面図である。 最も好適な質量のバランス修正方法を説明するスキャナモータユニットの断面図である。 本発明の第２実施形態に係るスキャナモータユニットの断面図である。 本発明の第３実施形態に係るスキャナモータユニットの断面図である。

符号の説明

１ バランスウエイト（紫外線硬化樹脂）
２ 溝（凹部）
３ 折り返し部（凹部）
４ 張り出し部（凹部）
１０ 画像形成装置
１１ 光学走査装置
３１ 光学箱
３２ 感光ドラム（画像形成部）
３３ 一次帯電器（画像形成部）
３５ 転写帯電ローラ（画像形成部）
４１ 光源
４２ ポリゴンミラー（回転多面鏡）
８１、１０１、１０２ スキャナモータユニット（光偏向装置）
８３ 回転軸
８４ 弾性部材（被レーザ加工部）
８５ 支持部材
８６ ロータ（モータ）
８９ ステータ（モータ）
９１ 固定リング（被レーザ加工部）
Ｌｔ トリミング用レーザ光（光ビーム）

Claims (9)

1. 光ビームを偏向走査する回転多面鏡、該回転多面鏡を支持する支持部材、及び、該支持部材に結合されるロータを有する回転体と、前記ロータに対向するステータと、を有するモータを備える光偏向装置のバランス修正方法において、
   前記回転体に紫外線硬化樹脂を付加することで前記回転体に質量を付加し、前記回転体の質量のバランスを修正する第１バランス修正工程と、
   該第１バランス修正工程の後に、前記回転体をレーザで加工することで前記回転体から質量を除去し、前記回転体の質量のバランスを修正する第２バランス修正工程と、
   を備えることを特徴とする光偏向装置のバランス修正方法。
2. 前記第２バランス修正工程は、前記回転多面鏡を除く前記回転体の部位をレーザで加工する工程であることを特徴とする請求項１に記載の光偏向装置のバランス修正方法。
3. 光ビームを偏向走査する回転多面鏡、該回転多面鏡を支持する支持部材、及び、該支持部材に結合されるロータを有する回転体と、前記ロータに対向するステータと、を有するモータを備える光偏向装置において、
   前記回転体に形成される凹部、及び、該凹部に付加される紫外線硬化樹脂から構成され、該紫外線硬化樹脂の質量の付加により前記回転体の質量のバランスが修正された第１バランス修正部と、
   前記回転体に対してレーザで加工された被レーザ加工部の質量の除去により前記回転体の質量のバランスが修正された第２バランス修正部と、
   を備えることを特徴とする光偏向装置。
4. 前記第２バランス修正部は、前記回転多面鏡を除く前記回転体の部位であることを特徴とする請求項３に記載の光偏向装置。
5. 前記被レーザ加工部は、前記回転多面鏡を前記支持部材に付勢する弾性部材の部位であるとともに、前記回転多面鏡及び前記支持部材の接点よりも前記回転体の回転軸から遠い位置に位置づけられることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の光偏向装置。
6. 前記被レーザ加工部は、前記回転多面鏡を前記支持部材に付勢する弾性部材を保持する円板であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の光偏向装置。
7. 前記被レーザ加工部は、前記ロータの外周から張り出す張り出し部であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の光偏向装置。
8. 感光体に対して光ビームを偏向走査する光学走査装置において、請求項３乃至請求項７のいずれか１項に記載の光偏向装置を備えることを特徴とする光学走査装置。
9. シートに画像を形成する画像形成部と、請求項８に記載の光学走査装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置。