JP4890932B2 - Optical scanning apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、ポリゴンミラーを有する光走査装置及び該光走査装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらのうち少なくとも2つの機能を備えた複合機、プロッタ等の画像形成装置に関する。 The present invention is a copying machine having an optical scanning device and optical scanning device having a polygon-mirror, a printer, a facsimile, a complex machine provided with at least two functions of these relates to an image forming apparatus such as a plotter.
ポリゴンミラーは回転多面鏡とも呼ばれ、ポリゴンミラーとこれを回転駆動するモータを合わせてポリゴンスキャナとも呼ばれている。
モータによって高速回転駆動されているポリゴンミラーにレーザー等の光ビームを照射すると、光ビームはポリゴンミラーの反射面(ミラー面)で偏向され、結像面において走査される。それぞれの反射面による光走査ごとに光ビームを画像信号で変調すれば結像面に静電潜像を形成することができる。
ポリゴンモータは光の波長依存性がなく、広範囲の波長の光を扱うことができるため、レーザープリンタ、ファクシミリ、複写機など、広範囲に用いられている。
技術の進歩とともに画像形成、画像読み取りの高能率化が要求され、ポリゴンモータを用いた機器においても、要求画像に対する静電潜像画像の再現性向上、また同時に高速走査から実現される高画質、高速化が望まれている。
The polygon mirror is also called a rotary polygon mirror, and the polygon mirror and a motor for driving the polygon mirror are also called a polygon scanner.
When a polygon beam driven at a high speed by a motor is irradiated with a light beam such as a laser beam, the light beam is deflected by the reflection surface (mirror surface) of the polygon mirror and scanned on the imaging surface. An electrostatic latent image can be formed on the imaging surface by modulating the light beam with an image signal for each light scanning by each reflecting surface.
The polygon motor is not dependent on the wavelength of light and can handle light of a wide range of wavelengths, so it is widely used in laser printers, facsimiles, copiers, and the like.
With the advancement of technology, it is required to improve the efficiency of image formation and image reading. Even in equipment using a polygon motor, the reproducibility of the electrostatic latent image for the required image is improved, and at the same time, high image quality realized from high-speed scanning, Higher speed is desired.
これに際し、ポリゴンミラーのミラー面の平面度は非常に高い要求精度となっており、実現のために製造方法においてその切削方法、ミラーブランクの保持方法など改善提案がなされているが課題は残っている。
特に、ミラー面変形の中で「面だれ」については大きな課題となっている。ミラー面変形とは、ミラー面を鏡面加工する際の微小な凹凸をいう。
ミラー面変形イメージ図である図17に示すように、切削始めのミラー端面は、回転軸芯からの距離があるため剛性が低く、切削時には加工する部分のミラー面に逃げが発生する。よって狙いの切削量より切削量は小さくなる(領域1)。
中央部は前記端部と比較して回転軸芯からの距離が短くなり剛性が高く、逃げの発生は軽度となり、狙いの切削量を削ることができる(領域2)。
再び端部に近づくにつれ剛性が低下していき、切削始めと同様に加工する部分のミラー面の逃げが大きくなり、狙いの切削量より小さくなる(領域3)。
最後に終端付近で切削バイトが抜けるが、徐々に加工する部分が少なくなるために切削応力が小さく、加工する部分の変形が小さくなる。よって狙いの切削量を削ることができる。しかし、切削応力が大きく変動する部分のため、狙いの切削量以上に削られることもある(領域4)。
At this time, the flatness of the mirror surface of the polygon mirror has a very high required accuracy, and in order to realize it, improvement proposals such as the cutting method and the mirror blank holding method have been made in the manufacturing method, but problems remain. Yes.
In particular, “sagging” in the mirror surface deformation is a big problem. The mirror surface deformation refers to minute unevenness when the mirror surface is mirror-finished.
As shown in FIG. 17 which is a mirror surface deformation image diagram, the mirror end surface at the beginning of cutting has a low rigidity because of the distance from the rotation axis, and a relief occurs in the mirror surface of the portion to be processed during cutting. Therefore, the cutting amount is smaller than the target cutting amount (region 1).
Compared with the end portion, the central portion has a shorter distance from the rotational axis and higher rigidity, and the occurrence of relief is light, so that the target cutting amount can be cut (region 2).
As the end portion is approached again, the rigidity decreases, and the relief of the mirror surface at the portion to be processed becomes larger as in the beginning of cutting, and becomes smaller than the target cutting amount (region 3).
Finally, the cutting bite comes off near the end, but since the part to be processed gradually decreases, the cutting stress is small and the deformation of the part to be processed becomes small. Therefore, the target cutting amount can be cut. However, since the cutting stress varies greatly, it may be cut beyond the target cutting amount (region 4).
よって領域1〜領域3にかけて、ミラー面は凹面になるが、領域4にあたる部分の端部は極端な勾配になる。この領域4の部分を「面だれ又は面だれ部」と呼んでいる。
この面だれ抑制のため、切削バイト抜け付近において、切削バイトの送り量、回転数あるいは切削量を変動して制御することが考えられているが、量産の工程としては高度な設備や管理を要するため、生産コストがかかり好ましくはない。
一方、ポリゴンモータにおいて高速走査を実現するためには、ポリゴンミラーの回転速度を増す方法と、ポリゴンミラーの反射面の数を増やす方法がある。しかし、一つのポリゴンミラーの反射面数をNとしたとき、このNと光偏向角θとの間にθ=720゜/Nの関係があるため、各反射面の内接円の半径Rを一定とし、ポリゴンミラーから走査面までの距離を一定とした場合、ポリゴンミラーの反射面の数を増やすと、光偏向角θが小さくなって一つの反射面による光走査の長さが短くなる。
従って、光走査の長さを所定の長さにするためには、走査光学系全体を大きくしたり、ミラーなどの光学部品を追加したりする必要があり、好ましくない。
Therefore, the mirror surface is concave from region 1 to
In order to suppress this sagging, it is considered to control the cutting bite feed rate, rotation speed or cutting amount in the vicinity of the cutting bit missing, but it requires advanced equipment and management as a mass production process. Therefore, the production cost is not preferable.
On the other hand, in order to realize high-speed scanning in the polygon motor, there are a method of increasing the rotational speed of the polygon mirror and a method of increasing the number of reflection surfaces of the polygon mirror. However, when the number of reflecting surfaces of one polygon mirror is N, there is a relationship of θ = 720 ° / N between N and the light deflection angle θ, so the radius R of the inscribed circle of each reflecting surface is If the distance from the polygon mirror to the scanning surface is constant and the number of reflection surfaces of the polygon mirror is increased, the light deflection angle θ decreases and the length of light scanning by one reflection surface decreases.
Therefore, in order to make the optical scanning length a predetermined length, it is necessary to enlarge the entire scanning optical system or add optical components such as a mirror, which is not preferable.
このように、光走査装置の高能率化を実現する手段として反射面の数Nを増やすことには限度があるため、光走査装置の小型化、高速化の要求に対応する手段として、近年はポリゴンミラーの回転速度を高速化する傾向にある。
ところが、ポリゴンミラーの高速化に伴い、ポリゴンミラーは多面体であるために騒音や風損が増大する。また、平面度に関しては加工性そのものが困難となっている。
特許文献1には、反射面によって形成される角を丸めることにより、高速回転時の風損を低減する構成が開示されている。
特許文献2には、反射面の境界部に曲面または面取り面を形成して風切り音を低減し騒音低減を図る構成が開示されている。
特許文献3には、このような反射面の境界部に面取り部を形成する製造方法が開示されている。
As described above, since there is a limit to increasing the number N of reflection surfaces as means for realizing high efficiency of the optical scanning apparatus, in recent years, as means for meeting the demand for downsizing and high speed of the optical scanning apparatus. There is a tendency to increase the rotational speed of the polygon mirror.
However, with the increase in the speed of the polygon mirror, the polygon mirror is a polyhedron, so noise and windage increase. In addition, workability itself is difficult with respect to flatness.
Patent Document 1 discloses a configuration that reduces windage loss during high-speed rotation by rounding the corner formed by the reflecting surface.
ところが、反射面の境界部の面取りは、フラットな面のC面取りであったり、特許文献3に記載されているように、ポリゴンミラー内接円より大きくポリゴンミラー外接円より小さい円弧であった。
これら多くの面取りタイプのポリゴンミラーは複数の反射面を有しており、これに加えて各反射面間の境界部に形成した面取りの面があることは、反射面数と同じ回数の面取り加工を新たに行うことになり、加工が複雑になる。
また、加工時にバリが発生しやすく、加工が面倒になる難点がある。また、ポリゴンミラー内接円より大きくポリゴンミラー外接円より小さい円弧の場合は、ポリゴンミラーの反射面を形成する加工前あるいは加工後に外周を加工して円弧を形成しなければならないため、加工が複雑になる。また、前記と同様に加工時にバリが発生しやすく、加工が面倒になる難点がある。
However, the chamfering of the boundary portion of the reflection surface is a flat C-chamfer or an arc larger than the polygon mirror inscribed circle and smaller than the polygon mirror circumscribed circle as described in
Many of these chamfered polygon mirrors have multiple reflective surfaces, and in addition to this, there is a chamfered surface formed at the boundary between each reflective surface. Will be newly performed, and the processing becomes complicated.
In addition, burrs are likely to occur during processing, which makes it difficult to process. In addition, in the case of an arc larger than the polygon mirror inscribed circle and smaller than the polygon mirror circumscribed circle, the outer periphery must be processed before or after processing to form the reflecting surface of the polygon mirror, so the processing is complicated. become. In addition, as described above, burrs are easily generated during processing, and there is a difficulty that processing is troublesome.
また、境界部に形成された面取りの面によっても光が反射され、この反射された光が光走査領域に照射されることになり、結像面に静電潜像を形成し、本来形成されるべき画像の品質を劣化させることにもなるため、光走査装置によっては、上記面取り面(面取り部)によって反射される光を除去する工夫や、上記面取り面を無反射面とする処理を施すなどの対策が必要になる。 In addition, light is also reflected by the chamfered surface formed at the boundary, and this reflected light is applied to the optical scanning region, forming an electrostatic latent image on the imaging surface, which is originally formed. Since the quality of an image to be deteriorated may be deteriorated, depending on the optical scanning device, a device for removing light reflected by the chamfered surface (chamfered portion) or a process for making the chamfered surface non-reflective surface is applied. Measures such as are necessary.
本発明は、以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、光走査装置に用いられるポリゴンミラーで複雑な製造方法を採用しないことで製造が容易となると共に生産コストを抑えつつ、画像品質の劣化を防止できるポリゴンミラーを有する光走査装置及び該光走査装置を備えた画像形成装置の提供を主な目的とする。
本発明はまた、騒音対策のために形成した面取り面によって反射された光が光走査領域に照射されても形成画像にほぼ表れない画像形成装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and can be easily manufactured and reduced in production cost by not using a complicated manufacturing method for the polygon mirror used in the optical scanning device. The main object of the present invention is to provide an optical scanning device having a polygon mirror capable of preventing deterioration of image quality while suppressing it, and an image forming apparatus including the optical scanning device.
Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus that hardly appears in a formed image even when light reflected by a chamfered surface formed for noise countermeasures is applied to an optical scanning region.
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明では、光ビームを射出する光源と、該光源からの光ビームを偏向走査する複数のミラー面を有するポリゴンミラーと、偏向走査された光ビームを被走査面に結像する結像手段と、主走査方向の光ビーム位置を検知する同期検知手段とを有する光走査装置において、前記ポリゴンミラーは、前記複数のミラー面と、該複数のミラー面の境界角部に形成される面取り形状とが、前記複数のミラー面の各々について前記ミラー面の長手方向である前記ミラーの回転方向の順に連続的軌跡で切削加工していくことにより形成されたミラーブランクを備え、前記ミラーブランクにおける前記ミラー面の鏡面加工により形成され、前記ミラー面の前記切削加工により形成された凹面の切削の終端付近の凹面の勾配が、切削始めの凹面の勾配よりも大きい面だれ部を前記複数のミラー面に各々有し、前記複数のミラー面の境界角部における前記切削の終端付近に形成された前記面だれ部の形成位置を、前記ミラー面の回転方向に沿った方向の片側一端に、前記複数のミラー面とも同一に揃えられ、前記ミラー面において光走査を良好に行い得る範囲であるミラー有効範囲は、前記面だれ部を除いて設定され、前記複数のミラー面とも前記ミラー面内の同様の位置に前記ミラー有効範囲が設定されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a light source for emitting a light beam, a polygon mirror having a plurality of mirror surfaces for deflecting and scanning the light beam from the light source, and a light beam subjected to a deflection scan The polygon mirror includes the plurality of mirror surfaces and the plurality of mirrors. The optical scanning device includes an image forming unit that forms an image on a surface to be scanned and a synchronization detection unit that detects a light beam position in the main scanning direction. The chamfered shape formed at the boundary corner of the surface is formed by cutting each of the plurality of mirror surfaces with a continuous locus in the order of the rotation direction of the mirror, which is the longitudinal direction of the mirror surface. A concave surface near the end of cutting of the concave surface formed by the mirror processing of the mirror surface in the mirror blank, and formed by the cutting processing of the mirror surface Gradient, cutting start concave surface with a greater anyone section than the gradient has each of the plurality of mirror surfaces, of the said face anyone portion formed near the end of the cutting at the boundary corner of said plurality of mirror surfaces The mirror effective range, which is a range where the formation position is aligned with one of the one end in the direction along the rotation direction of the mirror surface and the same as the plurality of mirror surfaces, and can be favorably scanned on the mirror surface, The mirror effective range is set except for a beveled portion, and the effective range of the mirror is set at the same position in the mirror surface for the plurality of mirror surfaces .
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の光走査装置において、前記ミラー面の回転方向に沿った方向の中心線に対し、前記ミラー面の前記ミラー有効範囲における回転方向に沿った方向の中心線が、前記面だれ部の形成位置がある方向とは反対側にシフトしていることを特徴とする。
In the invention described in
請求項3に記載の発明では、請求項1又は2に記載の光走査装置において、前記面取り形状が、隣り合う前記ミラー面の内接円に沿った円弧形状であり、前記連続的軌跡による前記切削加工にて前記ミラー面と前記円弧形状を形成し、その後工程に、前記ミラー有効範囲を鏡面に仕上げる前記鏡面加工を実施する加工方法で形成されたことを特徴とする光走査装置。
In the invention described in
請求項4に記載の発明では、画像形成装置において、請求項1ないし3の何れか一つに記載の光走査装置を備えることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, an image forming apparatus includes the optical scanning device according to any one of the first to third aspects .
請求項1又は4に記載の発明によれば、前記構成により、ポリゴンミラーの製造が容易となると共に生産コストを抑えつつ、画像品質の劣化を防止できるポリゴンミラーを有する光走査装置又はこれを備えた画像形成装置を提供できる。 According to the first or fourth aspect of the present invention, the configuration described above includes an optical scanning device having a polygon mirror that facilitates the manufacture of the polygon mirror and suppresses the production cost while preventing deterioration of the image quality. An image forming apparatus can be provided.
請求項2に記載の発明によれば、光学特性の変化量の大きい面だれ部の位置を、可能な限りミラー有効範囲外に設定することができる。 According to the invention described in 請 Motomeko 2, the position of the large surface sagging portion of the variation of the optical properties, Ru can be set to the mirror out of range as possible.
請求項3に記載の発明によれば、ミラー面と、ミラー面の境界部の円弧を同時に加工することが可能となり、加工時間の短縮や、隣り合うミラー面の稜線部における加工によるバリを除去することができる。 According to the invention described in 請 Motomeko 3, and the mirror surface, it becomes possible to simultaneously process an arc of a boundary portion of the mirror surface, shortening the processing time, the burrs by machining at the edge line portion of the mirror surface adjacent Ru can be removed.
以下、本発明の実施形態を図1乃至図10に基づいて説明する。
まず、図1〜図3に基づいて本実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタの構成の概要を説明する。
図1に示すように、カラープリンタ1の本体ケース2内部の略中央部には、4つの作像部3(3Y、3C、3M、3K)と、光ビームを出射する光走査装置(光書込装置)4と、中間転写体としての中間転写ベルト14とが配置されている。
各作像部3はそれぞれ異なる色の画像(トナー像)を形成する部分であり、これらの作像部3及びその作像部3の構成部品等に関する本明細書及び図面の記載において、Y、C、M、Kの添え字は、各々イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの色を示している。本体ケース2は、像担持体保持部材及びベルト保持部材であり金属である鉄製のフレームと、このフレームに取り付けられた樹脂製のカバーとから構成されており、作像部3、光走査装置4、中間転写ベルト14は、そのフレームに取り付けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10.
First, an outline of the configuration of a color printer as an image forming apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, four image forming units 3 (3Y, 3C, 3M, and 3K) and an optical scanning device that emits a light beam (optical document) are provided in a substantially central portion inside the
Each
4つの作像部3Y、3C、3M、3Kは、使用するトナーの色が異なるために形成される画像の色が異なるものであり、基本的な構造は同じである。各作像部3は、矢印方向へ回転駆動される像担持体としての感光体10(10Y、10C、10M、10K)、感光体10の周囲に配置された帯電部11、現像部12、クリーニング部13等により構成されている。
感光体10は、円筒状に形成され、駆動源(図示せず)により回転駆動される。感光体10の外周面部には感光層が設けられており、感光体10の表面である外周面は被走査面とされている。
光走査装置4から出射された光ビームが感光体10の外周面にスポット照射されることにより、感光体10の外周面には画像情報に応じた静電潜像が書き込まれる。
The four
The photoreceptor 10 is formed in a cylindrical shape and is rotationally driven by a drive source (not shown). A photosensitive layer is provided on the outer peripheral surface portion of the photoconductor 10, and the outer peripheral surface, which is the surface of the photoconductor 10, is a scanned surface.
When the light beam emitted from the optical scanning device 4 is spot-irradiated on the outer peripheral surface of the photoconductor 10, an electrostatic latent image corresponding to image information is written on the outer peripheral surface of the photoconductor 10.
帯電部11は、感光体10の外周面を一様に帯電するもので、感光体10に対して非接触方式のものが採用されている。
現像部12は、感光体10へのトナーの供給を行い、供給されたトナーが感光体10の外周面に書き込まれた静電潜像に付着することにより感光体10上の静電潜像がトナー像として顕像化されるもので、感光体10に対して非接触方式のものが採用されている。
クリーニング部13は、感光体10の外周面に付着している残留トナーをクリーニングするもので、感光体10の外周面にブラシを接触させるブラシ接触方式のものが採用されている。
The charging
The developing
The
中間転写ベルト14は、樹脂フィルム又はゴムを基体として形成されたループ状のベルトで、感光体10上に形成されたトナー像が転写される。この中間転写ベルト14は、複数のローラ15により支持されて矢印方向へ回転駆動される。これらのローラ15が本体ケース2のフレームに取り付けられており、これにより、中間転写ベルト14は、ローラ15を介して本体ケース2のフレームに取り付けられている。したがって、ローラ15は、本体ケース2のフレームとともに中間転写ベルト14を保持するベルト保持部材となっている。
The
ここで、これらのローラ15の線膨張係数は、本体ケース2の線膨張係数と同じである。中間転写ベルト14の内周面側(ループの内側)には、各感光体10上のトナー像を中間転写ベルト14上に転写させるために中間転写ベルト14を感光体10に押圧する4個の転写ローラ16が配置されている。
中間転写ベルト14の外周面側(ループの外側)には、中間転写ベルト14の外周面に付着した残留トナーや紙粉等をクリーニングするクリーニング部17が配置されている。
本体ケース2内における4個の作像部3及び光走査装置4の下方には、用紙P(記録媒体)が積層保持される給紙カセット5が配置されている。
給紙カセット5内に積層保持されている用紙Pは、最上位のものから順に分離給紙される。
Here, the linear expansion coefficients of these
On the outer peripheral surface side (outside the loop) of the
Below the four
The sheets P stacked and held in the sheet feeding cassette 5 are separated and fed in order from the highest one.
本体ケース2内には、給紙カセット5内から分離給紙された用紙Pが搬送される搬送経路が形成されている。この搬送経路上には、給紙ローラ18、レジストローラ対60、中間転写ローラ9、加熱ローラ6aと加圧ローラ6bを有する定着部6、排紙ローラ対61等が配置されている。
レジストローラ対60は、所定のタイミングで間欠的に回転駆動されるローラである。このレジストローラ対60が間欠的に回転駆動されることにより、レジストローラ対60の位置まで搬送されて停止していた用紙Pが、中間転写ベルト14と中間転写ローラ9とにより挟まれる転写位置へ送り込まれ、この転写位置において中間転写ベルト14上のトナー像が用紙Pに転写される。中間転写ベルト14と中間転写ローラ9とにより転写部が構成されている。
定着部6は、用紙P上に転写されたトナー像を熱と圧力とを加えて用紙Pに定着させる部分である。定着部6内を通過する過程においてトナー像が定着された用紙Pは、排紙ローラ対61により本体ケース2の上面部に形成されている排紙トレイ19上に排紙される。
In the
The
The fixing unit 6 is a part that fixes the toner image transferred onto the paper P onto the paper P by applying heat and pressure. The paper P on which the toner image is fixed in the process of passing through the fixing unit 6 is discharged onto a
次に、光走査装置4について詳しく説明する。図2は光走査装置4を示す水平断面図、図3は光走査装置4を示す縦断側面図である。
図2及び図3に示すように、光走査装置4は、所謂対向走査方式のものであり、光ビームを発振する光源部としての4つのLDユニット(レーザ光源ユニット)41(41Y、41C、41M、41K)と、各LDユニット41からの光ビームを対称な2方向に振り分けて偏向走査するポリゴンスキャナ42と、偏向走査した光ビームを感光体10上で所望の大きさに結像させる例えばfθレンズから構成される走査レンズ部である結像光学系(結像手段)43と、光ビームの走査開始タイミングを検知する同期光学系(同期検知手段)44、光ビームを折り返して感光体10に導くための折返しミラー45(45a、45b)などを備えている。
Next, the optical scanning device 4 will be described in detail. FIG. 2 is a horizontal sectional view showing the optical scanning device 4, and FIG. 3 is a vertical side view showing the optical scanning device 4.
As shown in FIGS. 2 and 3, the optical scanning device 4 is of a so-called counter scanning type, and includes four LD units (laser light source units) 41 (41Y, 41C, 41M) as light source units that oscillate a light beam. 41K), a
LDユニット41は、光源48と、光源48から射出された発散光を略平行化するコリメートレンズと、レーザ発光素子駆動回路基板とが保持部材46により保持されて構成されている。
ポリゴンスキャナ42は、2段のポリゴンミラー49、このポリゴンミラー49を回転させるポリゴンモータ50、ポリゴンミラー49を覆う防音ガラス51などから構成されている。
同期光学系44は、結像レンズ44bと、光電素子44cを持つ電気回路基板44dと、それらを保持する保持部材(図示せず)から構成されている。
この光走査装置4では、図示しない原稿読取装置(スキャナー)あるいは画像データ出力装置(パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、ファクシミリの受信部等)から入力される色分解された画像データを光源駆動用の信号に変換し、それに従い各LDユニット41内の光源としてのレーザ発光素子48を駆動して光ビームを出射する。
The LD unit 41 is configured by a holding
The
The synchronous
The optical scanning device 4 converts color-separated image data input from a document reading device (scanner) or an image data output device (personal computer, word processor, facsimile receiver, etc.) (not shown) into a light source driving signal. Accordingly, the laser
各LDユニット41から出射された光ビームは、面倒れ補正用のアパーチャ52及びシリンダレンズ53、折返しミラー45a(但し、レーザ光源ユニット41Y、41Kから出射された光ビームに関してのみ)を介してポリゴンスキャナ42に至り、ポリゴンモータ50で等速回転されているポリゴンミラー49で対称な2方向に偏向走査される。
ポリゴンスキャナ42のポリゴンミラー49で2ビームずつ2方向に偏向走査された光ビームは、結像光学系43をそれぞれ通過し、折返しミラー45bにより折り返されて、防塵部材28を介して各色用の感光体10の被走査面上にスポット照射され静電潜像を書き込む。このとき、4つの光ビームの感光体10に対する照射角度は、ほぼ同一である。
The light beam emitted from each LD unit 41 passes through an
The light beams deflected and scanned in two directions by the
一方、書込み開始のタイミングを決定するための同期光学系44は、結像光学系43を通過した光ビームを同期検知用ミラー44aで折り返して受光し、走査開始の同期信号を出力する。
ここで、同期検知の本来の意味は、走査光のタイミングを取ることであるので、同期光学系44は、通常走査に先立って光ビームを受光するように設置されていれば良いが、更に、1走査の速度(あるいは時間)の変動を検知するために、走査後端にも検知手段を設置しても良い。図2には、そのような走査の前後で同期を取るような構成を示した。
On the other hand, the synchronization
Here, since the original meaning of the synchronization detection is to take the timing of the scanning light, the synchronization
以下に本実施形態について詳細に説明する。まず、本実施形態に係るポリゴンミラーを説明する前に、従来のポリゴンミラーについて説明する。図11は従来のポリゴンミラーを上視した図で、反射面の境界部(境界角部)に面取りがないものである。形状例として六角形を示し、符号100はこの六角形状のポリゴンミラーの外接円を、101は内接円を、102は各反射面を示している。
図12は反射面102の境界部にフラットな面のC面取りを付加したポリゴンミラーを示している。符号103は境界部のC面取りを示している。図13は図12のA部の拡大図である。
図14は反射面102の境界部にポリゴンミラー内接円101より大きくポリゴンミラー外接円100より小さい円弧による面取りを付加したポリゴンミラーを示している。符号104は内接円101より大きく外接円100より小さい円で、符号105は境界部の円104上の面取りを示している。
This embodiment will be described in detail below. First, a conventional polygon mirror will be described before describing the polygon mirror according to the present embodiment. FIG. 11 is a top view of a conventional polygon mirror, in which the boundary portion (boundary corner portion) of the reflecting surface is not chamfered. An example of the shape is a hexagon.
FIG. 12 shows a polygon mirror in which a flat C-chamfer is added to the boundary portion of the reflecting
FIG. 14 shows a polygon mirror in which chamfering by an arc larger than the polygon mirror inscribed
次にこれらポリゴンミラーの鏡面加工前のミラーブランクの加工方法について述べる。図15はミラーブランクの加工方法の1例を示しており、切削加工により軸方向(矢印の方向)に102A、102B、102C、102D、102E、102Fの順に反射面部を形成していく。
図16もミラーブランクの加工方法の他例を示しており、切削加工により周方向(矢印の方向)に102a、102b、102c、102d、102e、102fの順に反射面部を形成していく。この切削加工の場合、ミラーブランクを回転方向へ回転させて反射面部を形成するか、マシニングセンタ等で切削工具側をミラーブランクの周囲に沿って動かして反射面を形成する。またこの加工の場合、隣り合う反射面が形成する稜線部分にバリが発生するため、反射面加工終了時に反射面の長さ以上に切削工具をオーバーランさせて加工する必要がある。よって加工時間が長くかかる。
反射面の境界部にフラットな面のC面取りを付加したミラーブランクの場合、上記の反射面部の加工後に反射面加工と同様な加工を行う。また反射面の境界部にポリゴンミラー内接円より大きくポリゴンミラー外接円より小さい円の円弧による面取りを付加したミラーブランクの場合は旋削加工等により加工を行う。
Next, a processing method of the mirror blank before mirror processing of these polygon mirrors will be described. FIG. 15 shows an example of a processing method of the mirror blank, and the reflective surface portions are formed in the order of 102A, 102B, 102C, 102D, 102E, and 102F in the axial direction (the direction of the arrow) by cutting.
FIG. 16 also shows another example of the processing method of the mirror blank, and the reflecting surface portions are formed in the order of 102a, 102b, 102c, 102d, 102e, and 102f in the circumferential direction (the direction of the arrow) by cutting. In the case of this cutting, the mirror blank is rotated in the rotation direction to form a reflective surface portion, or the cutting tool side is moved along the periphery of the mirror blank with a machining center or the like to form the reflective surface. Further, in this processing, burrs are generated in the ridge line portion formed by the adjacent reflecting surfaces, and therefore it is necessary to overrun the cutting tool beyond the length of the reflecting surface when finishing the reflecting surface processing. Therefore, processing time is long.
In the case of a mirror blank in which a flat C-chamfer is added to the boundary portion of the reflecting surface, the same processing as the reflecting surface processing is performed after the processing of the reflecting surface portion. Further, in the case of a mirror blank in which a chamfer by a circular arc of a circle larger than the polygon mirror inscribed circle and smaller than the polygon mirror circumscribed circle is added to the boundary portion of the reflecting surface, the machining is performed by turning or the like.
本実施形態では、図4及び図5に示すように、ポリゴンミラー49の隣り合う反射面(ミラー面)80の稜線部(境界角部)に、隣り合う反射面80の内接円81に沿った円弧形状の面取り形状(面取り部)82を形成している。
面取り形状82は反射面80の有効範囲部外で形成されているため、図14で示した面取り105の円弧より小さい半径のものとなる。図5は図4のB部の拡大図である。
図6は本実施形態に係るミラーブランクの加工方法を示しており、マシニングセンタによる切削加工により周方向(矢印の方向)に80a1、80a2、80b1、80b2、80c1、80c2、80d1、80d2、80e1、80e2、80f1、80f2の順に反射面80及び面取り形状82を連続的軌跡で形成していく。
この加工方法により、反射面80及び面取り形状82更にはその境界部においてもバリを発生させることなく、大幅な加工時間短縮が可能となる。
その後、ミラー有効範囲(後述)を鏡面に仕上げる鏡面加工を実施する。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, along the inscribed
Since the chamfered
FIG. 6 shows a mirror blank processing method according to the present embodiment, and 80 a 1, 80 a 2, 80 b 1, 80
By this processing method, the processing time can be greatly shortened without generating burrs at the reflecting
Then, the mirror surface processing which finishes a mirror effective range (after-mentioned) to a mirror surface is implemented.
図7は図6におけるポリゴンミラー49を斜視した立体図で、ミラーブランク上面83及び反射面80の稜線部85、ミラーブランク上面83及び面取り形状82の稜線部86、図示していないが上面と同様にミラーブランク下面84及び反射面80の稜線部、ミラーブランク下面84及び面取り形状82の稜線部の面取り加工においても前記加工方法で実施されている。
FIG. 7 is a three-dimensional view of the
図8は、ポリゴンミラー49におけるミラー面変形量のイメージ(ミラー面変形イメージ)とミラー有効範囲の取り方について示している。
ここで、ミラー有効範囲(ミラー面有効範囲)とは、ミラー面80において光走査を良好に行い得る範囲を意味する。
ミラー有効範囲は面だれ部を除くことで、ミラー有効範囲の平面度を精度よくしている。
ただし、各ミラー面80ともミラー面80内の同様の位置にミラー有効範囲を設定する必要がある。一方、面だれを生じても可としている。
換言すれば、加工技術的に避けられない面だれの発生を容認し、その位置を各ミラー面80で揃えることにより、ポリゴンミラー49全体としての偏向走査機能の向上を図っている。
すなわち、面だれ部の形成位置を、ミラー面80のポリゴンスキャナ回転方向(矢印方向:以下、単に「回転方向」という)に沿った方向(ミラー面の長手方向)の片側一端に、各ミラー面80とも同一に揃えている。
FIG. 8 shows an image of the mirror surface deformation amount (mirror surface deformation image) in the
Here, the mirror effective range (mirror surface effective range) means a range in which optical scanning can be satisfactorily performed on the
The mirror effective range eliminates the beveled portion, thereby improving the flatness of the mirror effective range with high accuracy.
However, it is necessary to set the mirror effective range at the same position in the
In other words, it is possible to improve the deflection scanning function of the
That is, the formation position of the beveled portion is set to each mirror surface at one end in a direction (longitudinal direction of the mirror surface) along the polygon scanner rotation direction (arrow direction: hereinafter referred to simply as “rotation direction”) of the
また、ミラー面80の回転方向に沿った方向の中心線n1と、ミラー面80のミラー有効範囲における回転方向に沿った方向の中心線n2とが一致しないようにしている。
すなわち、ミラー面80の回転方向に沿った方向の中心線n1に対し、ミラー面80のミラー有効範囲における回転方向に沿った方向の中心線n2が、面だれ部の形成位置がある方向とは反対側にシフトしている。
なお、図8では図6で示した加工法による面取り形状を省略している(図9、図10において同じ)。勿論、面だれ部の形成位置を同一に合わせることは、図6で示した加工法による面取り形状を有するポリゴンミラーに限定されない。
Further, the center line n1 in the direction along the rotation direction of the
That is, with respect to the center line n1 in the direction along the rotation direction of the
In FIG. 8, the chamfered shape by the processing method shown in FIG. 6 is omitted (the same applies to FIGS. 9 and 10). Of course, matching the formation positions of the beveled portions to the same is not limited to the polygon mirror having a chamfered shape by the processing method shown in FIG.
図9は、ミラー有効範囲内の同期検知用範囲と画像形成用範囲を示す。画像形成用の範囲は凹面となり、ミラー面80が平面の場合と比較して、走査角速度が遅い−速い−遅いと変化する。これは光ビームの光量が一定であれば、被走査面上で光量は高い−低い−高いと変化することになる。被走査面上にて一定の光量を得る場合には、単純な発光時間制御で可能であることになる。
同期検知手段44は、ミラー面80における面だれ部の形成位置がある方向とは反対側のミラー有効範囲の端部で反射する光ビームの光ビーム位置を検知するように配置されている。
本実施形態では更に、回転方向の下流側に位置するミラー有効範囲の端部で反射する光ビームを検知するように配置されている。
回転方向の上流側に位置するミラー有効範囲の端部で反射する光ビームを検知するように配置してもよい。
図10は、高速回転によって生じるミラー面先端の乱流でポリゴンミラー49周りの微小な埃やゴミがミラー面80に付着し、多くの場合ミラー面80を白く濁らせる異常面部を示している。この異常面部と面だれ部をミラー面80の回転方向の同じ方向に配置している。
FIG. 9 shows a synchronization detection range and an image formation range within the mirror effective range. The range for image formation is concave, and changes when the scanning angular velocity is slow-fast-slow compared to when the
The
In the present embodiment, the light beam reflected at the end of the effective range of the mirror located downstream in the rotation direction is further detected.
You may arrange | position so that the light beam reflected in the edge part of the mirror effective range located in the upstream of a rotation direction may be detected.
FIG. 10 shows an abnormal surface portion in which minute dust and dirt around the
4 光走査装置
43 結像手段
44同期検知手段
48 光源
49 ポリゴンミラー
80 ミラー面
82 面取り形状
n1、n2 中心線
4
Claims (4)
前記ポリゴンミラーは、前記複数のミラー面と、該複数のミラー面の境界角部に形成される面取り形状とが、前記複数のミラー面の各々について前記ミラー面の長手方向である前記ミラーの回転方向の順に連続的軌跡で切削加工していくことにより形成されたミラーブランクを備え、
前記ミラーブランクにおける前記ミラー面の鏡面加工により形成され、前記ミラー面の前記切削加工により形成された凹面の切削の終端付近の凹面の勾配が、切削始めの凹面の勾配よりも大きい面だれ部を前記複数のミラー面に各々有し、
前記複数のミラー面の境界角部における前記切削の終端付近に形成された前記面だれ部の形成位置を、前記ミラー面の回転方向に沿った方向の片側一端に、前記複数のミラー面とも同一に揃えられ、
前記ミラー面において光走査を良好に行い得る範囲であるミラー有効範囲は、前記面だれ部を除いて設定され、前記複数のミラー面とも前記ミラー面内の同様の位置に前記ミラー有効範囲が設定されていることを特徴とする光走査装置。 A light source that emits a light beam, a polygon mirror having a plurality of mirror surfaces that deflect and scan the light beam from the light source, an imaging unit that forms an image on the surface to be scanned, and a main scanning direction In the optical scanning device having the synchronous detection means for detecting the light beam position of
The polygon mirror has a rotation direction of the mirror in which each of the plurality of mirror surfaces and a chamfered shape formed at a boundary corner of the plurality of mirror surfaces is a longitudinal direction of the mirror surface with respect to each of the plurality of mirror surfaces. With a mirror blank formed by cutting along a continuous trajectory in the direction of direction,
The mirror blank is formed by mirror processing of the mirror surface, and the concave surface formed near the end of cutting of the concave surface formed by the cutting processing of the mirror surface is a surface bevel portion that is larger than the gradient of the concave surface at the beginning of cutting. Each having a plurality of mirror surfaces;
The position of the beveled portion formed near the end of cutting at the boundary corners of the plurality of mirror surfaces is the same as that of the plurality of mirror surfaces at one end in the direction along the rotation direction of the mirror surfaces. aligned to,
The mirror effective range, which is a range where the optical scanning can be satisfactorily performed on the mirror surface, is set except for the drooping portion, and the mirror effective range is set at the same position in the mirror surface for the plurality of mirror surfaces. An optical scanning device characterized by that .
前記ミラー面の回転方向に沿った方向の中心線に対し、前記ミラー面の前記ミラー有効範囲における回転方向に沿った方向の中心線が、前記面だれ部の形成位置がある方向とは反対側にシフトしていることを特徴とする光走査装置。 The optical scanning device according to claim 1,
To center line of the direction along the rotation direction of the mirror surface, the center line of the direction along the rotation direction of the mirror effective range of the mirror surface, opposite to the direction in which the forming position of the surface sag portion An optical scanning device characterized by being shifted to
前記面取り形状が、隣り合う前記ミラー面の内接円に沿った円弧形状であり、
前記連続的軌跡による前記切削加工にて前記ミラー面と前記円弧形状を形成し、その後工程に、前記ミラー有効範囲を鏡面に仕上げる前記鏡面加工を実施する加工方法で形成されたことを特徴とする光走査装置。 The optical scanning device according to claim 1 or 2 ,
The chamfered shape is an arc shape along an inscribed circle of the adjacent mirror surfaces;
The mirror surface and the arc shape are formed by the cutting by the continuous trajectory, and the mirror surface processing is performed in a subsequent process to finish the mirror effective range to a mirror surface. Optical scanning device .
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