JP5153145B2 - 光偏向器、光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、省資源、高信頼な光偏向器、光走査装置及び画像形成装置に関する。

最近の複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ装置などの電子写真方式の画像形成装置においては、電子情報を光情報に変換し、光情報を光走査装置で感光体上に潜像として固定し、固定された潜像をトナー等により現像して画像形成している。

光走査装置は、レーザ光源、シリンドリカルレンズ、回転多面鏡、結像レンズ、及びミラーなどを含む光学系からなり、レーザ光源からのレーザ光をシリンドリカルレンズにより光束調整し、回転多面鏡によって偏向走査し、偏向されたレーザ光を結像レンズ、ミラーなどにより感光体上に結像し静電潜像を形成するようになっている。

近年、このような画像形成装置においては、カラー化に加え、高速化及び高密度化が進み、回転多面鏡を複数備えた装置の開発、回転多面鏡の回転の高速化が進んでいる。

一方で回転多面鏡の回転数の増加は、必然的に回転多面鏡の偏心等による振動、騒音、周囲の空気との摩擦による風切り音の増大、あるいは温度上昇を招き問題となっている。

従来、振動および騒音の発生を防止する光偏向器として、特許文献１に開示されている様な回転体に固定された回転軸を回動自在に支持するラジアル軸受を用いた、大型の回転多面鏡を有する光偏向器がある。

さらに、特許文献２には、カラー画像形成装置に用いられる光偏向器として、小型化された複数の回転多面鏡を互いに強固に連結し、高速回転においても騒音が少なく、加速度や温度変化によっても回転多面鏡のずれが起こりにくい、光走査の高速化、高密度化に対応した光偏向器が開示されている。
特開２００１−１６６２４９号公報 特開２００５−９２１２９号公報

しかしながら上記の様な高速カラー機に対応した小型の回転多面鏡を積層する回転体においては、回転多面鏡の偏向反射面の面精度が回転多面鏡内部の空間構造（穴）の大小により大きく左右されるため、回転多面鏡にラジアル軸受を設置する構造をとることができない。結果として回転多面鏡の重心と回転体を軸支するラジアル軸受の高さ位置が離れる構造となる。とりわけ回転体の重心がラジアル軸受外に設置された光偏向器は、高速回転時に振動や軸振れが生じるといった光偏向器の機能としての問題に繋がる。

そこで、本発明では、回転多面鏡が小型化され、モータ部よりも回転多面鏡が小さい光偏向器において、振動、軸振れを小さく抑えた、省資源、高信頼な光偏向器を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、回転多面鏡が配備された回転体が、ラジアル軸受により支持され、モータにより回転駆動される光偏向器において、前記回転体は前記ラジアル軸受による支持される回転軸が固定されており、前記回転軸の全長は回転体全体の全長に比べ短く、前記回転多面鏡の内接円は、前記回転体に備えたロータ磁石支持部の外接円より小さく、前記回転体の重心位置がラジアル軸受内にあることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１の光偏向器において、ラジアル軸受は含油動圧軸受であることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１の光偏向器において、回転体はスラスト軸受により支持され、スラスト軸受面の位置が、モータを構成するプリント基板の上面よりも高く設置されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１の光偏向器において、スラスト軸受面の位置が回転体の最下端位置よりも高く設置されていることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１の光偏向器において、回転軸の軸方向に積層された複数の回転多面鏡を備えることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５の光偏向器において、回転多面鏡はそれぞれの回転多面鏡の反射面の面する方向は他の回転多面鏡の反射面の面する方向と互いに異なっていることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項５の光偏向器において、回転多面鏡はそれぞれの回転多面鏡の間に連結部を備えることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項１の光偏向器において、回転多面鏡およびロータ磁石支持部が一体で形成されていることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、光源からのビームを、光偏向器を含む光学系を介して被走査面へ導いて、光スポットを形成し、光偏向器により偏向させる事により、被走査面に走査線を走査する光走査装置において、光偏向器が請求項１〜８のいずれか１項に記載の光偏向器であることを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、光源からのビームが複数であり、光偏向器を含む光学系を介して被走査面へ導いて、複数光スポットを形成し、光偏向器により偏向させることにより、被走査面の複数走査線を隣接走査する光走査装置において、光偏向器が請求項１〜８のいずれか１項に記載の光偏向器であることを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、感光媒体の感光面に光走査装置による光走査を行って潜像を形成し、潜像を可視化して画像を得る画像形成装置であって、感光媒体の感光面の光走査を行う光走査装置として、請求項９または１０記載の光走査装置を用いたことを特徴とする。

本発明によれば、回転多面鏡が小型化され、モータ部よりも回転多面鏡が小さい光偏向器において、振動、軸振れを小さく抑えた、省資源、高信頼な光偏向器を提供することができる。

図１の回転体の上方図、図２の断面図および図３の斜視図により第１の実施の形態の光偏向器の構成を説明する。

光偏向器の回転体１０１は、回転多面鏡１０２a,１０２ｂとロータ磁石１０３を支持するフランジ１０２ｃから構成され、回転軸１０４の外周に焼き嵌めされている構成となる。

ラジアル軸受１０５は含油動圧軸受であり、軸受隙間は直径で１０μｍ以下に設定されている。高速回転での安定性を確保するためラジアル軸受は、図示しない動圧発生溝が設けられている。動圧溝は回転軸１０５の外周面またはラジアル軸受１０５の内周面に設けるが、加工性が良好な焼結部材からなる回転軸１０４の内周に施すのが好適である。

回転軸１０４の素材としては、焼入れが可能で表面硬度を高くでき、耐磨耗性が良好なマルテンサイト系のステンレス鋼（例えばＳＵＳ４２０Ｊ２）が好適である。

ロータ磁石１０３はフランジ１０２ｃの下部内面に固定され、軸受ハウジング１０６に固定されたステータコア１０７（巻線コイル１０７ａ）とともにアウターロータ型のブラシレスモータを構成している。ロータ磁石１０３樹脂をバインダーに使用したボンド磁石であり、高速回転時の遠心力による破壊が発生しないように、ロータ磁石１０３の外径部がフランジ１０２ｃにより保持されている。ロータ磁石１０３を圧入固定することにより一層の高速回転、かつ高温環境においても固定部の微移動を生ずることなく、回転体バランスの高精度維持が可能となる。

スラスト方向の軸受は、回転軸１０４の下端面に形成された凸曲面１０４aと、その対向面にスラスト軸受１０８を接触させるピボット軸受である。スラスト受部材１０８はマルテンサイト系ステンレス鋼やセラミックス、または金属部材表面にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）処理等の硬化処理をしたもの、あるいは、樹脂材料等を用いて潤滑性を良好にし、磨耗粉の発生が抑えられている。

ラジアル軸受１０５とスラスト軸受１０８は軸受ハウジング１０６に収納され、流体シール１０９により、油の流出が防止されている。回転体１０１を２５，０００ｒｐｍ以上の高速回転させる場合、振動を小さくするために回転体１０１のバランスを高精度に修正かつ維持しなければならない。回転体１０１にはアンバランスの修正部が上下２ヶ所あり、上側の回転体１０１の上面円周凹部１０２ｄに、下側はフランジ１０２ｃの円周凹部１０２ｅに各々接着剤を塗布することによりバランス修正を行う。アンバランス量は１０ｍｇ・ｍｍ以下が必要であり、例えば半径１０ｍｍの箇所で修正量は１ｍｇ以下に保たれている。なお、上記のような微少な修正を実行する際に接着剤等の付着物では管理がしにくい場合、また量が少ないため接着力が弱く４０，０００ｒｐｍ以上の高速回転時には剥離、飛散してしまう場合には、回転体の部品の一部を削除する方法（ドリルによる切削やレーザ加工）を実施することが好適である。

本実施の形態におけるモータ方式は、径方向に磁気ギャップを有し、ステータコア１０７の外径部にロータ磁石１０３がレイアウトされるアウターロータ型といわれる方式である。回転駆動は、ロータ磁石１０３の磁界により回路基板１１０に実装されているホール素子１１１から出力される信号を位置信号として参照し、駆動ＩＣ１１２により巻線コイル１０７ａの励磁切り替えを行い回転する。ロータ磁石１０３は径方向に着磁されており、ステータコア１０７の外周とで回転トルクを発生し回転する。ロータ磁石１０３は内径以外の外径及び高さ方向は磁路を開放しており、モータの励磁切り換えのためのホール素子１１１を開放磁路内に配置している。１１３はコネクタで不図示のハーネスが接続され、本体からの電力供給とモータの起動停止、回転数等の制御信号の入出力が行われる。

回転多面鏡１０２a、１０２ｂは、連結部１０２ｆを介し連続する形で形成され、それぞれの偏向反射面は回転方向へ４５°ずれて固定されている。回転体の材料が削減され環境負荷が低減する他、多面鏡回転による風損の影響を抑え、騒音および回転エネルギを低下することを目的に、回転多面鏡を小型化した結果モータ部よりも回転多面鏡が小さい小型の回転体となっている。すなわち回転多面鏡１０２a、１０２ｂの内接円半径ｒは、回転体に備えたロータ磁石支持部（すなわちフランジ１０２ｃ）の外接円の半径Ｒより小さい。

小型の回転多面鏡を有する回転体について、高速回転時の振動・軸振れを防ぐために、スラスト軸受１０８の高さを基板１１０上面よりも高く設置する（図２Ｄ１）か、回転体１０１の最下端位置すなわちフランジ１０２ｃの最下端位置よりも高く設置する（図２Ｄ２）構造としている。これに伴い、回転体１０１にカップ上にくり抜かれたラジアル軸受収納部１０２ｇの高さ位置は回転多面鏡１０２ｂの高さ位置と略一致する。この構造を満たすことによって、回転体１０１の重心Ｇをラジアル軸受１０５内に設置し、高速回転時においても振動、軸触れを低減することができる。

ラジアル軸受１０５として、含油動圧軸受を用いる。回転多面鏡の偏向反射面の面精度は、多面鏡内部の空間構造（穴）の大小により大きく左右される。特に今回のような小型の回転多面鏡を有する回転体においては、ラジアル軸受収納部１０２ｇを回転体に大きくあけられない為、空気動圧軸受やボールベアリング（玉軸受）ではなく、ラジアル軸受の固定部（軸受ハウジング１０６）が細い含油動圧軸受を用いることが好ましい。

回転多面鏡の内接円半径に対するラジアル軸受収納部１０２ｇの半径の比率は、３０〜６０％程度であり、ラジアル軸受の内径は１〜３ｍｍ程度のものが使用される。含油動圧軸受であるラジアル軸受１０５は圧縮成形により形成される為、内径と高さの比としては１：３〜４が高精度に加工することができる限界となっている。そのため、必要以上に回転軸１０４を長くする（軸受ハウジング１０６の下端部までなど）と、ラジアル軸受１０５に接触しない箇所が回転軸１０４上に存在し、含油動圧軸受内の油の循環効率が低下、回転機能に低下へと繋がる。よって上記振動防止効果を得るには、必然的に回転軸１０４の全長を短くし、軸受ハウジング１０６内のスラスト軸受１０８を高く設置する構造となる。また回転軸１０４の全長を従来に比べ短くすることができ、材料を削減することもできる。

第１の実施の形態の光偏向器は、後述の第２の実施の形態の光走査装置に適用可能であり、カラー対応の画像形成装置において高速・高密度化に対応することができる。

また第１の実施の形態の光偏向器は、それぞれの回転多面鏡の反射面の面する方向は他の回転多面鏡の反射面の面する方向と互いに異なっており、後述の第２の実施の形態の光走査装置に適用可能であり、光源部の部品数点数、材料が削減され、環境負荷が低減される。

また第１の実施の形態の光偏向器はそれぞれの回転多面鏡の間に連結部を備えており、回転多面鏡を積層する従来の光偏向器に対し、回転時の風損の影響を低減することができる。

回転体１０１を回転多面鏡１０２ａ、１０２ｂおよびロータ磁石支持部１０２ｃを一体形成することにより（１０２）、ラジアル軸受収納部１０２ｇ切削時における偏向反射面の面精度の低下を防ぐことができる。また部品間隙を無くすことにより振動の低下を図り、更には部品点数の削減といった利点にも繋がる。従来の回転多面鏡とロータ磁石支持部が別々の部品で構成され、回転多面鏡が積層された回転体では、本発明と同様の構造を得られない。仮に同様の構造を得ようとすると回転多面鏡とラジアル軸受収納部が略同一の高さにある為、回転多面鏡の中心穴を大きくとる必要があり、偏向反射面の面精度の低下に繋がる。

なお、第１の実施の形態は回転多面鏡の１０２ａ、１０２ｂ偏向反射面が回転方向へ４５°ずれて固定されているが、偏向反射面が回転方向へずれていない光偏向器にも適用可能である。

図４〜７により、第２の実施の形態としての第１の実施の形態の光偏向器が用いられる光走査装置を説明する。

図４において、符号１、１'は半導体レーザを示す。半導体レーザ１、１'は「１つの光源を構成する２つの発光源」であり、それぞれ１本の光ビームを放射する。これら半導体レーザ１、１'はホルダ２に所定の位置関係で保持されている。

半導体レーザ１、１'から放射された各光ビームはそれぞれ、カップリングレンズ３、３'により以後の光学系に適した光束形態（平行光束あるいは弱い発散性もしくは弱い収束性の光束）に変換される。この例ではカップリングレンズ３，３'によりカップリングされた光ビームは共に平行光束である。

カップリングレンズから射出し、所望の光束形態となった各光ビームは、光ビーム幅を規制するアパーチュア１２の開口部を通過して「ビーム整形」されたのち、ハーフミラープリズム４に入射し、ハーフミラープリズムの作用により副走査方向に２分割されてそれぞれが２本の光ビームに分けられる。

この状況を図５に示す。図の煩雑を避けるため、半導体レーザ１から放射された光ビームＬ１を代表して示している。図５の上下方向が副走査方向であるが、ハーフミラープリズム４は半透鏡４ａと反射面４ｂとを副走査方向に並列して有する。光ビームＬ１はハーフミラープリズム４に入射すると半透鏡４ａに入射し、一部は半透鏡４ａを直進的に透過して光ビームＬ１１となり、残りは反射されて反射面４ｂに入射し、反射面４ｂにより全反射されて光ビームＬ１２となる。この例において、半透鏡４ａと反射面４ｂとは互いに平行であり、従ってハーフミラープリズム４から射出する光ビームＬ１１、Ｌ１２は互いに平行である。このようにして、半導体レーザ１からの光ビームは、２つの光ビームＬ１１、Ｌ１２として副走査方向に２分割される。半導体レーザ１'からの光ビームも同様にして２分割される。 このようにして、１つの光源（ｍ＝１）から２本の光ビームが放射され、これら２本の光ビームが副走査方向に２分割（ｑ＝２）されて４本の光ビームが得られる。

図４に戻って、これら４本の光ビームはシリンドリカルレンズ５ａ、５ｂに入射し、これらシリンドリカルレンズ５ａ、５ｂの作用により副走査方向へ集光され、多面鏡式光偏向器７の偏向反射面近傍に「主走査方向に長い線像」として結像する。

図４に示されたように、半導体レーザ１、１'から放射され、ハーフミラープリズム２より分割された光ビームのうち、ハーフミラープリズム４の半透鏡４ａを直進的に透過した光ビーム（図５に示す光ビームＬ１２）がシリンドリカルレンズ５ａに入射し、半透鏡４ａにより反射され、更に反射面４ｂで反射された光ビーム（図５の光ビームＬ１２）がシリンドリカルレンズ５ｂに入射する。

図４において、符号６は多面鏡式光偏向器７の防音ハウジングの窓に設けられた「防音ガラス」を示す。光源側からの４本の光ビームは防音ガラス６を介して多面鏡式光偏向器７に入射し、偏向された光ビームは防音ガラス６を介して走査結像光学系側へ射出する。

多面鏡式光偏向器７は、図示のように上ポリゴンミラー７ａ、下ポリゴンミラー７ｂを回転軸方向に上下２段に積設して一体とし、図示されない駆動モータにより回転軸の周りに回転させられるようになっている。上ポリゴンミラー７ａ、下ポリゴンミラー７ｂは、この例において共に「４面の偏向反射面」を持つ同一形状のものであるが、上ポリゴンミラー７ａの偏向反射面に対し、下ポリゴンミラー７ｂの偏向反射面が、回転方向へ所定角：θ（＝４５度）ずれている。

図４において、符号８ａ、８ｂは「第１走査レンズ」、符号１０ａ、１０ｂは「第２走査レンズ」、符号９ａ、９ｂは「光路折り曲げミラー」を示している。また、符号１１ａ、１１ｂは「光導電性感光体」を示している。

第１走査レンズ８ａ、第２走査レンズ１０ａと、光路折り曲げミラー９ａとは、多面鏡式光偏向器７の上ポリゴンミラー７ａにより偏向される２本の光ビーム（半導体レーザ１、１'から射出し、ハーフミラープリズム４の半透鏡４ａを透過した２本の光ビーム）を、対応する光走査位置である光導電性感光体１１ａ上に導光して、副走査方向に分離した２つの光スポットを形成する１組の走査結像光学系を構成する。

第１走査レンズ８ｂ、第２走査レンズ１０ｂと、光路折り曲げミラー９ｂとは、多面鏡式光偏向器７の下ポリゴンミラー７ｂにより偏向される２本の光ビーム（半導体レーザ１、１'から射出し、ハーフミラープリズム４の半透鏡４ａにより反射された２本の光ビーム）を、対応する光走査位置である光導電性感光体１１ｂ上に導光して、副走査方向に分離した２つの光スポットを形成する１組の走査結像光学系を構成する。

半導体レーザ１、１'から放射された光ビームは、多面鏡式光偏向器７の回転軸方向から見て「偏向反射面位置の近傍において主光線が交差する」ように光学配置が定められており、従って、偏向反射面に入射してくる２光束の各対は光ビーム相互が「開き角（偏向反射面の側から光源側を見たとき、２本の光ビームの回転軸に直交する面への射影がなす角をいう。）」を有する。この「開き角」により、光導電性感光体１１ａ、１１ｂのそれぞれに形成される２つの光スポットは主走査方向にも分離しており、このため各感光体を光走査する２本の光ビームを個別的に検出して光走査開始の同期を光ビームごとに取ることができる。 このようにして、多面鏡式光偏向器７の上ポリゴンミラー７ａにより偏向される２光ビームにより、光導電性感光体１１ａが２本の光ビームによりマルチビーム走査され、多面鏡式光偏向器７の下ポリゴンミラー７ｂにより偏向される２光ビームにより、光導電性感光体１１ｂが２本の光ビームによりマルチビーム走査される。

多面鏡式光偏向器７の上ポリゴンミラー７ａとしたポリゴンミラー７ｂの偏向反射面は互いに回転方向に４５度ずれているので、上ポリゴンミラー７ａによる偏向光ビームが光導電性感光体１１ａの光走査を行うとき、下ポリゴンミラー７ｂによる偏向光ビームは、光導電性感光体１１ｂには導光されず、下ポリゴンミラー７ｂによる偏向光ビームが光導電性感光体１１ｂの光走査を行うとき、上ポリゴンミラー７ａによる偏向光ビームは、光導電性感光体１１ａには導光されない。即ち、光導電性感光体１１ａ、１１ｂの光走査は「時間的にずれて交互」に行われることになる。

図６は、この状況を説明する図である。説明図であるので、煩雑を避け、多面鏡式光偏向器へ入射する光ビーム（実際には４本である）を「入射光」、偏向される光ビームを「偏向光ａ、偏向光ｂ」として示している。

図６（ａ）は、入射光が多面鏡式光偏向器７に入射し、上ポリゴンミラー７ａで反射されて偏向された「偏向光ａ」が光走査位置へ導光されるときの状況を示している。このとき、下ポリゴンミラー７ｂによる偏向光ｂは光走査位置へは向かわない。

図６（ｂ）は、下ポリゴンミラー７ｂで反射されて偏向された「偏向光ｂ」が光走査位置へ導光されるときの状況を示している。このとき、上ポリゴンミラー７ａによる偏向光ａは光走査位置へは向かわない。なお、一方のポリゴンミラーによる偏向光が光走査位置へ導光されている間に、他方のポリゴンミラーによる偏向光が「ゴースト光」として作用しないように、図６に示す如き適宜の遮光手段ＳＤを用いて、光走査位置へ導光されない偏向光を遮光するのがよい。これは実際には、前述の「防音ハウジング」の内壁を非反射性とすることにより容易に実現できる。

上記の如く、図４の実施の形態において、光導電性感光体１１ａ、１１ｂの（マルチビーム方式の）光走査は交互に行われるので、例えば、光導電性感光体１１ａの光走査が行われるときは光源の光強度を「黒画像の画像信号」で変調し、光導電性感光体１１ｂの光走査が行われるときは光源の光強度を「マゼンタ画像の画像信号」で変調すれば、光導電性感光体１１ａには黒画像の静電潜像を、光導電性感光体１１ｂにはマゼンタ画像の静電潜像を書込むことができる。

図７は「共通の光源（図４の半導体レーザ１，１'）」により黒画像とマゼンタ画像の書込みを行う場合において、「有効走査領域において全点灯する場合」のタイムチャートを示している。実線は黒画像の書込みに相当する部分、破線はマゼンタ画像の書込みに相当する部分を示す。黒画像、マゼンタ画像の書き出しのタイミングは、前述の如く、有効走査領域外に配備される同期受光手段（図４に図示されていない。通常はフォトダイオードである。）で光走査開始位置へ向かう光ビームを検知することにより決定される。第２の実施の形態の光走査装置では、多面鏡式光偏向器７として、第１の実施の形態の光偏向器が用いられる。

図８、図９を参照して第３の実施の形態としての画像形成装置に関する説明する。

図８は、光走査装置の光学系部分を、副走査方向、即ち、多面鏡式光偏向器７の回転軸方向から見た状態を示している。図示の簡単のため、多面鏡式光偏向器７から光走査位置に至る光路上の光路屈曲用のミラーの図示を省略し、光路が直線となるように描いた。この光走査装置は、ｍ＝ｑ＝２、ｐ＝１、ｎ＝４の場合であり（ｍ：光源数、ｑ：分割数、ｐ：光ビーム数、ｎ：光走査装置）、４つの光走査位置をそれぞれ１本の光ビームで光走査する。また、光走査位置に個々には、光導電性感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋが配置され、これら４個の光導電性感光体に形成される静電潜像をマゼンタ、イエロー、シアン、黒のトナーで個別に可視化し、カラー画像を形成する。

図８において、符号１ＹＭ、１ＣＫはそれぞれ半導体レーザを示す。これら半導体レーザ１ＹＭ、１ＣＫはそれぞれが１本の光ビームを放射する。半導体レーザ１ＹＭは「イエロー画像に対応する画像信号」と「マゼンタ画像に対応する画像信号」で交互に強度変調される。半導体レーザ１ＣＫは「シアン画像に対応する画像信号」と「黒画像に対応する画像信号」で交互に強度変調される。半導体レーザ１ＹＭから放射された光ビームはカップリングレンズ３ＹＭにより平行光束化され、アパーチュア１２ＹＭを通過してビーム整形されたのち、ハーフミラープリズム４ＹＭに入射して、副走査方向に分離した２本の光ビームにビーム分割される。ハーフミラープリズム４ＹＭは、図５に即して説明したハーフミラープリズム４と同様のものである。

分割された光ビームの１本はイエロー画像を書込むのに使用され、他の１本はマゼンタ画像を書込むのに使用される。副走査方向に分割された２本の光ビームは、副走査方向に配列されたシリンドリカルレンズ５Ｙ、５Ｍ（副走査方向に重なり合うように配置されている。）により、それぞれ副走査方向へ集光され、多面鏡式光偏向器７に入射する。多面鏡式光偏向器７は、図４、図６に即して説明したものと同様のものであり、４面の偏向反射面を持つポリゴンミラーを回転軸方向へ２段に積設し、ポリゴンミラー相互の偏向反射面を回転方向へずらして一体化したものである。シリンドリカルレンズ５Ｙ、５Ｍによる主走査方向に長い線像は、各ポリゴンの偏向反射面位置近傍に結像する。

多面鏡式光偏向器７により偏向される光ビームは、それぞれ第１走査レンズ８Ｙ、８Ｍ、第２走査レンズ１０Ｙ、１０Ｍを透過し、これらレンズの作用により光走査位置１１Ｙ、１１Ｍに光スポットを形成し、これら光走査位置を光走査する。同様に、半導体レーザ１ＣＫから放射された光ビームはカップリングレンズ３ＣＫにより平行光束化され、アパーチュア１２ＣＫを通過してビーム整形されたのち、ハーフミラープリズム４ＣＫにより、副走査方向に分離した２本の光ビームにビーム分割される。ハーフミラープリズム４ＣＫは、ハーフミラープリズム４ＹＭと同様のものである。

分割された光ビームの１本はシアン画像を書込むのに使用され、他の１本は黒画像を書込むのに使用される。副走査方向に分割された２本の光ビームは、副走査方向に配列されたシリンドリカルレンズ５Ｃ、５Ｋ（副走査方向に重なり合うように配置されている。）によりそれぞれ、副走査方向へ集光され、多面鏡式光偏向器７に入射して偏向され、それぞれ第１走査レンズ８Ｃ、８Ｋ、第２走査レンズ１０Ｃ、１０Ｋを透過し、これらレンズの作用により光走査位置１１Ｃ、１１Ｋに光スポットを形成し、これら光走査位置を光走査する。

図９に符号２０で示す部分が光走査装置で、図８に即して説明した部分である。図８に示すように、多面鏡式光偏向器７の上段のポリゴンミラーにより偏向される光ビームのうち一方は、光路折り曲げミラーｍＭ１、ｍＭ２、ｍＭ３により屈曲された光路により光走査位置の実体をなす光導電性感光体１１Ｍに導光され、他方の光ビームは、光路折り曲げミラーｍＣ１、ｍＣ２、ｍＣ３により屈曲された光路により光走査位置の実体をなす光導電性感光体１１Ｃに導光される。また、多面鏡式光偏向器７の下段のポリゴンミラーにより偏向される光ビームのうち一方は、光路折り曲げミラーｍＹにより屈曲された光路により光走査位置の実体をなす光導電性感光体１１Ｙに導光され、他方の光ビームは、光路折り曲げミラーｍＫにより屈曲された光路により光走査位置の実体をなす光導電性感光体１１Ｋに導光される。従って、ｍ＝２個の半導体レーザ１ＹＭ、１ＣＫからの光ビームがそれぞれハーフミラープリズム４ＹＭ、４ＣＫで２本の光ビームに分割されて４本の光ビームとなり、これら４本の光ビームにより、４個の光導電性感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋが光走査される。

光導電性感光体１１Ｙと１１Ｍとは半導体レーザ１ＹＭからの光ビームを２分割した各光ビームにより、多面鏡式光偏向器７の回転に伴い交互に光走査され、光導電性感光体１１Ｃと１１Ｋとは半導体レーザ１ＣＫからの光ビームを２分割した各光ビームにより、多面鏡式光偏向器７の回転に伴い交互に光走査される。 光導電性感光体１１Ｙ〜１１Ｋ何れも時計回りに等速回転され、帯電手段をなす帯電ローラＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫにより均一帯電され、それぞれ対応する光ビームの光走査を受けてイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色画像を書込まれ対応する静電潜像（ネガ潜像）を形成される。

これら静電潜像はそれぞれ現像装置ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫにより反転現像され、光導電性感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上にそれぞれイエロートナー画像、マゼンタトナー画像、シアントナー画像、黒トナー画像が形成される。これら各色トナー画像は、図示されない「転写シート」上に転写される。即ち、転写シートは搬送ベルト１７により搬送され、転写器１５Ｙにより光導電性感光体１１Ｙ上からイエロートナー画像を転写され、転写器１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋによりそれぞれ、光導電性感光体１１Ｍ、１１Ｃ、１１ｋから、マゼンタトナー画像、シアントナー画像、黒トナー画像を順次に転写される。このようにして転写シート上においてイエロートナー画像〜黒トナー画像が重ね合わせられてカラー画像を合成的に構成する。このカラー画像は定着装置１９により転写シート上に定着されてカラー画像が得られる。

即ち、図８、図９の実施の形態は、複数の光導電性感光体に光走査により個別的に静電潜像を形成し、これら静電潜像を可視化してトナー画像とし、得られるトナー画像を同一のシート状記録媒体上に転写して合成的に画像形成を行うタンデム式の画像形成装置において、光導電性感光体の数が４であり、光走査装置として、２個の光源１ＹＭ、１ＣＫを用いて、各光源からの光ビームがそれぞれ２個の光導電性感光体を光走査するように構成され、４個の光導電性感光体１１Ｍ、１１Ｙ，１１Ｃ、１１Ｋに形成される静電潜像をマゼンタ、イエロー、シアン、黒のトナーで個別に可視化し、カラー画像を形成する。

第３の実施の形態の光走査装置では、多面鏡式光偏向器７として、第１の実施の形態の光偏向器が用いられる。

第３の実施の形態の光走査装置では、多面鏡の各偏向反射面の光走査が均一で高精度であり、また、光源部の部品点数、材料が削減され、環境負荷が低減され、光源の故障確率も低く抑えたシングルビーム光走査装置を提供することができ、環境負荷が低減され低騒音で高画質な画像形成装置を提供することができる。

上の画像形成装置の実施の形態では、各光導電性感光体の光走査を「シングルビーム方式」で行っているが、各光源側を、図４の如くに構成し、光導電性感光体の光走査を「マルチビーム方式」で行うようにできることは当然である。

以下に、本実施形態の作用・効果を記載する。
本実施形態では、回転多面鏡が小型化され、モータ部よりも回転多面鏡が小さい光偏向器において、振動、軸振れを小さく抑えた、省資源、高信頼な光偏向器を提供することができる。

本実施形態では、回転多面鏡が小型化され、モータ部よりも回転多面鏡が小さい光偏向器において、回転多面鏡の偏向反射面の面精度の向上を図る光偏向器を提供することができる。

本実施形態では、回転体の材料が削減され、環境負荷が低減される光偏向器を提供することができる。

本実施形態では、回転多面鏡が小型化され、モータ部よりも回転多面鏡が小さい光偏向器において、振動、軸振れを低減することが可能な光偏向器を提供することができる。

本実施形態では、回転多面鏡が小型化され、モータ部よりも回転多面鏡が小さい光偏向器において、振動、軸振れを低減することが可能な光偏向器を提供することができる。

本実施形態では、カラー対応の画像形成装置において高速化、高密度化に対応した光偏向器を提供することができる。

本実施形態では、光走査の高速化、高密度化に対応し、また部品数点数、材料が削減され、環境負荷が低減された偏向器を提供することができる。

本実施形態では、従来の光偏向器に対し、回転時の風損の影響を低減することができる光偏向器を提供することができる。

本実施形態では、回転体の部品点数、材料が削減され、また振動、軸振れを小さく抑え、回転多面鏡の偏向反射面の面精度の向上を図る光偏向器を提供することができる。

本実施形態では、回転多面鏡が小型化され、モータ部よりも回転多面鏡が小さい光偏向器において、振動、軸振れを小さく抑えた、省資源、高信頼な光偏向器を提供することができる。

本実施形態では、光走査の高速化、高密度化に対応した光走査装置を提供することができる。

本実施形態では、光走査の高速化、高密度化に対応した光走査装置を提供することができる。

本実施形態では、高速化、高密度化に対応した画像形成装置を提供することができる。

なお、上述する各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更実施が可能である。

本発明の第１の実施の形態に関わる回転体の上方図である。 本発明の第１の実施の形態に関わる回転体の断面図である。 本発明の第１の実施の形態に関わる回転体の斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に関わる光走査装置を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に関わる光走査装置における光ビームの２分割手段を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に関わる光走査装置における光ビームの走査を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に関わる光走査装置における光ビームの走査タイミングを示す図である。 本発明の第３の実施の形態に関わる画像形成装置で用いられる光走査装置を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に関わる画像形成装置を示す図である。

符号の説明

１０１ 回転体
１０２ 一体形成体
１０２ａ，１０２ｂ 回転多面鏡
１０２ｃ フランジ
１０２ｄ 回転体上面円周凹部
１０２ｅ 回転体円周凹部
１０２ｆ 連結部
１０２ｇ ラジアル軸受収納部
１０３ ロータ磁石
１０４ 回転軸
１０４ａ 回転軸凸曲面
１０５ ラジアル軸受
１０６ 軸受ハウジング
１０７ ステータコア
１０７ａ 巻線コイル
１０８ スラスト軸受
１０９ 流体シール
１１０ 基板
１１１ ホール素子
１１２ 駆動ＩＣ
１１３ コネクタ
Ｇ 重心
ｒ 内接円半径
Ｒ 外接円半径
１，１'，１ＹＭ，１ＣＫ 半導体レーザ
２ ホルダ
３，３'，３ＹＭ，３ＣＫ カップリングレンズ
４，４ＹＭ，４ＣＫ ハーフミラープレズム
４ａ 半透鏡
４ｂ 反射面
５ａ，５ｂ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ シリンドリカルレンズ
６ 防音ガラス
７ 光偏向器
７ａ，７ｂ ポリゴンミラー
８ａ，８ｂ，８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ 第１走査レンズ
９ａ，９ｂ，ｍＣ１，ｍＣ２，ｍＣ３，ｍＹ，ｍＫ 光路折り曲げミラー
１０ａ，１０ｂ，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ 第２走査レンズ
１１ａ，１１ｂ，１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ 光導電性感光体
１２，１２ＹＭ，１２ＣＫ アパーチュア
１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ 転写器
１９ 定着装置
Ｌ１１，Ｌ１２ 光ビーム
ＴＹ，ＴＭ，ＴＣ，ＴＫ 帯電ローラ
ＧＹ，ＧＭ，ＧＣ，ＧＫ 現像装置
２０ 光走査装置
２１ 光偏向器（光ビーム出射手段を含む）
２２ 画像形成装置

Claims (11)

1. 回転多面鏡が配備された回転体が、ラジアル軸受により支持され、モータにより回転駆動される光偏向器において、
   前記回転体は前記ラジアル軸受による支持される回転軸が固定されており、前記回転軸の全長は回転体全体の全長に比べ短く、
   前記回転多面鏡の内接円は、前記回転体に備えたロータ磁石支持部の外接円より小さく、前記回転体の重心位置がラジアル軸受内にあることを特徴とする光偏向器。
2. 請求項１の光偏向器において、前記ラジアル軸受は含油動圧軸受であることを特徴とする光偏向器。
3. 請求項１の光偏向器において、前記回転体はスラスト軸受により支持され、前記スラスト軸受面の位置が、モータを構成するプリント基板の上面よりも高く設置されていることを特徴とする光偏向器。
4. 請求項１の光偏向器において、前記スラスト軸受面の位置が前記回転体の最下端位置よりも高く設置されていることを特徴とする光偏向器。
5. 請求項１の光偏向器において、前記回転軸の軸方向に積層された複数の回転多面鏡を備えることを特徴とする光偏向器。
6. 請求項５の光偏向器において、前記回転多面鏡はそれぞれの回転多面鏡の反射面の面する方向は他の回転多面鏡の反射面の面する方向と互いに異なっていることを特徴とする光偏向器。
7. 請求項５の光偏向器において、前記回転多面鏡はそれぞれの回転多面鏡の間に連結部を備えることを特徴とする光偏向器。
8. 請求項１の光偏向器において、前記回転多面鏡および前記ロータ磁石支持部が一体で形成されていることを特徴とする光偏向器。
9. 光源からのビームを、光偏向器を含む光学系を介して被走査面へ導いて、光スポットを形成し、前記光偏向器により偏向させる事により、前記被走査面に走査線を走査する光走査装置において、前記光偏向器が請求項１〜８のいずれか１項に記載の光偏向器であることを特徴とする光走査装置。
10. 前記光源からのビームが複数であり、光偏向器を含む光学系を介して被走査面へ導いて、複数光スポットを形成し、前記光偏向器により偏向させることにより、前記被走査面の複数走査線を隣接走査する光走査装置において、前記光偏向器が請求項１〜８のいずれか１項に記載の光偏向器であることを特徴とする光走査装置。
11. 感光媒体の感光面に光走査装置による光走査を行って潜像を形成し、前記潜像を可視化して画像を得る画像形成装置であって、前記感光媒体の感光面の光走査を行う光走査装置として、請求項９または１０記載の光走査装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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