JP4950488B2 - 光偏向器、光偏向器の製造方法、光走査装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光偏向器、光偏向器の製造方法、光走査装置、及び画像形成装置に関し、特に、カラー画像形成装置等に用いられる光偏向器、光偏向器の製造方法、光走査装置、及び画像形成装置に関する。

光プリンタ、デジタル複写機、普通ファックス等で用いられる電子写真プロセスを利用した画像形成装置において、カラー化や高速化が進み、光導電性感光体を複数（通常は４個）用いるタンデム方式の画像形成装置が普及してきている。

特許文献１では、カラー画像形成装置に用いられる光偏向器として、回転軸方向に複数の多面鏡が積層され、各段の多面鏡の偏向反射面が回転方向へ所定角ずれて固定された光偏向器が開示されている。このカラー画像形成装置は、光走査装置の光源数を減らしながらも、高速な画像出力が可能であり、画像形成装置として、省資源、低コスト化が可能である。また、光源数を減らすことで、光源の故障確率も低くできるため、画像形成装置として、信頼性も高めることができる。
特開２００５−９２１２９号公報

しかし、上記の発明は以下の問題を有している。

従来の光偏向器においては、一体化した状態で複数の偏向反射面を加工する具体的な達成手段が無かったため、偏向反射面が別々に形成された２つの多面鏡を積み重ねて組立てることでポリゴンスキャナを構成していた。この場合、偏向反射面を傷つけることなく、積層された多面鏡の位置を回転方向へ所定角ずらして精度良く固定することが難しかった。さらに、加わる熱ストレスや起動停止の加速・減速動作により、使用時間の経過とともに多面鏡が初期の固定位置からずれて回転体のバランスが崩れ、回転振動が大きくなるという問題があった。

本発明は、多面鏡が固定された回転体が、軸受により支持され、モータにより回転駆動される光偏光器において、前記多面鏡が回転軸方向に積層され、かつ前記各多面鏡の反射面が回転方向へ所定角ずれて固定され、前記積層されて一体化した多面鏡の反射面の光偏向に使用される有効領域が、前記各多面鏡の回転軸方向に偏って形成することにより、積層された多面鏡を精度良く所定角度で形成し、加わる熱ストレスや起動停止の加速・減速動作により、使用時間経過とともに多面鏡が初期の固定位置からずれて回転体のバランスが崩れるようなことがなく、回転振動を低減し、省資源、高信頼、低コストな光偏向器、光偏向器の製造方法、光走査装置、及び画像形成装置を提案することを目的としている。

請求項１記載の発明は、多面鏡が固定された回転体が、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、前記多面鏡が回転軸方向に積層され、かつ前記各多面鏡の偏向反射面が回転方向へ所定角ずれて固定され、前記多面鏡の各偏向反射面に鏡面切削加工の軌跡である円弧状の境界線を備え、該境界線は鏡面加工されて光偏向に使用される有効領域と鏡面加工されていない非有効領域との境界線であり、回転軸方向の上側の前記偏向反射面の有効領域は回転軸方向の上側に、回転軸方向の下側の前記偏向反射面の有効領域は回転軸方向の下側に偏って構成されていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の光偏向器において、前記各多面鏡は別個に構成され、かつ前記回転体を構成する軸に焼きばめされて一体化されていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の光偏向器において、前記各多面鏡が一部品として構成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３記載の光偏向器において、前記多面鏡の形状が鍛造加工により形成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から４のいずれか１項記載の光偏向器において、前記多面鏡同士が隣接する反射面の角部が面取りされていることを特徴する。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の光偏向器において、前記反射面の角部が面取りされて形成される面が平面であることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項記載の光偏向器の製造方法であって、前記積層された多面鏡が一体化した状態で、前記反射面の長手方向の鏡面切削加工により、前記反射面を形成することを特徴とする。

請求項８記載の発明は、半導体レーザからのビームを、光偏向器を含む光学系を介して被走査面に導いて光スポットを形成し、前記光偏向器により偏向することにより、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から７のいずれか１項記載の光偏向器であることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、半導体レーザから複数のビームを放射し、光偏向器を含む光学系を介して被走査面へ導いて複数の光スポットを形成し、前記光偏向器により偏向することにより、前記被走査面に複数の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から７のいずれか１項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、感光体の感光面を光走査装置によって走査して潜像を形成し、前記潜像を可視化して画像をえる画像形成装置において、前記光走査装置が請求項８又は９記載の光走査装置であることを特徴とする。

本発明は、多面鏡が固定された回転体が、軸受により支持され、モータにより回転駆動される光偏光器において、前記多面鏡が回転軸方向に積層され、かつ前記各多面鏡の反射面が回転方向へ所定角ずれて固定され、前記積層されて一体化した多面鏡の反射面の光偏向に使用される有効領域が、前記各多面鏡の回転軸方向に偏って形成することにより、積層された多面鏡を精度良く所定角度で形成し、加わる熱ストレスや起動停止の加速・減速動作により、使用時間経過とともに多面鏡が初期の固定位置からずれて回転体のバランスが崩れ、回転振動が大きくなることを防止できる。

以下、本実施形態に係わる光偏向器、光偏向器の製造方法、光走査装置、及び画像形成装置の構成及び動作について説明する。

＜第１の実施形態＞
まず、図１及び図２を用いて本実施形態に係わる光偏向器が有する回転体１０１の構成について説明する。

回転体１０１は、軸受シャフト１０２の外周に焼きばめされた多面鏡１０３、１０４、多面鏡１０４に固定されたフランジ１０５、及びフランジ１０５に固定されたロータ磁石１０６を有して構成される。

ラジアル軸受は、軸受シャフト１０２と固定スリーブ１０７とからなる含油軸受であり、軸受隙間は直径で１０μｍ以下に設定されている。ラジアル軸受は、高速回転での安定性を確保するため、図示しない動圧発生溝を有している。動圧発生溝は、軸受シャフト１０２の外周面、又は固定スリーブ１０７の内周面に設けられるが、加工性が良好な焼結部材からなる固定スリーブ１０７の内周に施すのが好適である。軸受シャフト１０２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。

フランジ１０５は、多面鏡１０４の下部に、かしめ、接着等により固定されている。

ロータ磁石１０６は、フランジ１０５の下部内面に固定され、軸受ハウジング１０８に固定されたステータコア１０９（巻線コイル１０９ａ）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１０６は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１０６の外径部がフランジ１０５により保持されている。ロータ磁石１０６は接着剤により固定しても良いが、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。

アキシャル方向の軸受は、軸受シャフト１０２の下端面に形成された凸曲面１０２ａと、その対向面にスラスト受部材１１０を接触させるピボット軸受である。

スラスト受部材１１０には、樹脂材料等を用い、潤滑性を良好にする。あるいは、スラスト受部材１１０にマルテンサイト系ステンレス鋼、セラミックス、または金属部材を用い、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施すことにより、磨耗粉の発生を抑える。

固定スリーブ１０７とスラスト受部材１１０とは、軸受ハウジング１０８に収納され、流体シール１１１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し、維持しなければならない。回転体１０１は、アンバランスを修正する部位が上下２ヶ所有し、上側はミラー１０３に形成された円周凹部１０３ａ、下側はフランジ１０５の円周凹部１０５ａに各々接着剤を塗布することによりバランスを修正する。不釣合い量は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や、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１０９の外径部にロータ磁石１０６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１０６の磁界により回路基板１１２に実装されているホール素子１１３から出力される信号を位置信号として参照し、駆動ＩＣ１１４により巻線コイル１０９ａの励磁切り替えを行い回転する。ロータ磁石１０６は、径方向に着磁されており、ステータコア１０９の外周とで回転トルクを発生し回転する。ロータ磁石１０６の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１１３を開放磁路内に配置している。制御部１１５は、コネクタを介して不図示のハーネスと接続され、本体からの電力供給、モータの起動停止、回転数等の制御信号の入出力を行う。

多面鏡（１０３、１０４）は、４面の多面鏡が回転軸方向に２個積層され、偏向反射面が回転方向へ４５°ずれて、軸受シャフト１０２に焼きばめされ、一体化されている。多面鏡１０４は、軸受ハウジング１０８の上端部と干渉する部分がカップ状に削られている。軸受シャフト１０２と多面鏡（１０３、１０４）は、治具を用いて上下の多面鏡のずれ角度を４５°にして、焼きばめすることで固定されている。多面鏡（１０３、１０４）は、それぞれの偏向反射面の有効領域（１０３ｂ、１０４ｂ）が、回転軸方向（上下方向）に偏って構成されている。すなわち、偏向反射面の上段の有効領域１０３ｂは上側に、下段の有効領域１０４ｂは下側に偏って構成されている。

次に、図３及び４を用いて偏向反射面の鏡面加工方法について説明する。図３及び４は、偏向反射面の鏡面加工方法を説明するための正面図及び側面図であり、鏡面切削加工機は主要部のみを模式的に示している。

鏡面切削加工機の回転主軸には円盤状部材２０１が固定され、円盤状部材２０１の端面の外周側には鏡面加工用の切削工具２０２が取り付けられている。鏡面切削加工機は、回転主軸を高速回転させて、偏向反射面の長手方向に切削工具２０２を通過させることにより、偏向反射面を切削して鏡面を形成する。

このとき、鏡面加工機の切削工具２０２と多面鏡（１０３、１０４）の角部分が干渉し、積層された多面鏡の上下の境界部分は鏡面加工することができないため、非有効領域となり、偏向反射面の有効領域は偏って構成されている。すなわち、上側の偏向反射面を加工するときには下側の多面鏡の角部分と切削工具が干渉し、下側の偏向反射面を加工するときには上側の多面鏡の角部分と切削工具が干渉するため、上側の偏向反射面の有効領域１０３ｂは上側に、下側の偏向反射面の有効領域１０４ｂは下側に偏って構成されている。鏡面加工終了後、偏向反射面には、図２に示すように、鏡面切削加工の軌跡である円弧状の境界（１０３ｃ、１０４ｃ）が形成される。

多面鏡を鏡面切削加工機に固定する多面鏡固定装置２０３は、不図示の回転位置決め機構を有し、軸受シャフト１０２と一体化された多面鏡（１０３、１０４）とが固定され、偏向反射面が１面ずつ加工される。具体的には、１面目の加工が終わると、多面鏡固定装置２０３の回転位置決め機構により多面鏡が所定角度回転され、２面目が加工される。多面鏡が４面の場合は、４５°回転させて、上下交互に加工しても良いし、９０°回転させて上側４面を続けて加工した後、下側４面を加工するようにしても良い。多面鏡固定装置２０３の回転位置決め機構は、１′（＝１／６０°）以下の高い位置決め角度精度があるため、多面鏡のずれ角度を高い精度で形成することができる。

上記実施形態に係わる光偏向器では、４面の多面鏡（１０３、１０４）が回転軸方向に２個が積層され、偏向反射面が回転方向へ４５°ずれて、軸受シャフト１０２に焼きばめされ、一体化されているので、積層された多面鏡（１０３、１０４）が上下で回転方向へ所定角ずれた状態で精度良く形成され、加わる熱ストレスや起動停止の加減速動作により、多面鏡が初期の固定位置からずれて回転体のバランスが崩れ振動が大きくなることがない。また、偏向反射面の有効領域（１０３ｂ、１０４ｂ）は、回転軸方向（上下方向）に偏って構成されているので、鏡面加工機の切削工具と多面鏡の角部分が干渉することなく、一体化された状態で偏向反射面を加工することができる。また、多面鏡（１０３、１０４）は、簡単な形状であるため、鏡面加工機で偏向反射面を加工する前に、多面鏡と略同一の形状に加工した上で、偏向反射面を生成することができる（以下、ブランク加工とする）。そのため、多面鏡は、ブランク加工が容易で、かつ低コストで作成することができる。なお、本実施形態においては、４面の多面鏡を用いたが、多面鏡の面数は４面に限定されるものではない。例えば、６面の多面鏡を回転軸方向に２個積層させ、偏向反射面を回転方向へ３０°ずらして軸受シャフトに焼きばめさせて一体化させてもよい。以下に記載する実施形態においても同様である。

＜第２の実施形態＞
まず、図５及び図６を用いて本実施形態に係わる光偏向器が有する回転体１０１の構成について説明する。

本実施形態に係わる光偏向器の回転体１０１が有する多面鏡１２０は、一部品で構成される。なお、本実施形態に係わる光偏向器の回転体１０１は、多面鏡１２０の構成のみが異なるため、他の構成については同じ番号を付し説明を省略する。

多面鏡１２０は、４面の多面鏡が回転軸方向に２個積層され、上下の偏向反射面が回転方向へ４５°ずれて１部品で構成されている。１部品で構成される多面鏡１２０は、軸受シャフト１０２に焼きばめされて、一体化されている。

積層された多面鏡１２０は、それぞれの偏向反射面の有効領域（１２０ｂ、１２０ｃ）が、回転軸方向（上下方向）に偏って構成されている。すなわち、上段の有効領域１２０ｂは上側に、下段の有効領域１２０ｃは下側に、偏向反射面の有効領域が偏って構成されている。

偏向反射面の鏡面形成方法は、第１の実施形態と同様であり、鏡面加工終了後、偏向反射面には、図６に示すように、鏡面切削加工の軌跡である円弧状の境界１２０ｄが形成される。

本実施形態によれば、上下の多面鏡が１部品に集約され、部品点数が少なく、焼きばめ時に上下のずれ角度を設定する治具は必要ないため組立が容易である。また、上下の多面鏡が１部品で構成されるため、やや複雑な形状の部品になるが、鍛造加工により形状を形成すれば、素材から切削加工により多面体形状を削りだす場合に比べて、低コストで形成することができる。

＜第３の実施形態＞
まず、図７及び図８を用いて本実施形態に係わる光偏向器が有する回転体１０１の構成について説明する。

本実施形態に係わる光偏向器は、多面鏡１３０の構成のみが第１及び第２の実施形態に係わる光偏向器と異なるため、他の構成については同じ番号を付し説明を省略する。

本実施形態の光偏向器の多面鏡１３０は、多面鏡同士が隣接する偏向反射面の角部が削ぎ落とされて構成されている。この削ぎ落とされた角部は偏向反射面の鏡面加工時に切削工具と干渉する部分である。しかし、本実施形態においては、鏡面加工機の切削工具と干渉する多面鏡の角部分が削られているため、多面鏡同士の隣接境界に近づく方向に、より広く偏向反射面の有効領域（１３０ｂ、１３０ｃ）を形成することができる。その結果、偏向反射面の回転軸方向の位置を上下で大きく離す必要が無く、より近づけることができるので、多面鏡１３０を回転軸方向に小型化できる。さらに、偏向反射面の角部が削ぎ落とされて形成される面を平面とすれば、多面鏡１３０のブランク加工が容易で低コストである。

図９及び図１０に示す偏向反射面の鏡面形成方法は、第１及び第２の実施形態と同様である。偏向反射面には、鏡面加工終了後、図７に示すように、鏡面切削加工の軌跡である円弧状の境界１３０ｄが形成される。円弧状の境界線１３０ｄは、第１及び第２の実施形態よりも上下の偏向反射面同士の隣接境界に接近した位置に形成される。

また、多面鏡１３０は、第２の実施形態と同様に、鍛造加工により形状を形成することにより、素材から切削加工により多面体形状を削りだす場合に比べて、低コストで形成することができる。

＜第４の実施形態＞
次に、上述の第１から３の実施形態に係わる光偏向器を有する光走査装置の構成及び動作について説明する。

まず、図１１を用いて本実施形態に係わる光走査装置の各部の動作について説明する。

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又は弱い収束性の光束）に変換される。本実施形態においては、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（３、３´）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４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。

図１２にハーフミラープリズム４により光ビームが副走査方向に２分割された様子を示す。なお、図１２においては、半導体レーザ１から放射された光ビームＬ１が、副走査方向に２分割され、光ビーム（Ｌ１１、Ｌ１２）となって放出された様子を示しているが、半導体レーザ１´から放射された光ビームＬ２も同様に分割される。

図１２において、上下方向が副走査方向であり、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るため、ハーフミラープリズム４から射出する光ビームＬ１１と光ビームＬ１２とは互いに平行である。このように、半導体レーザ１からの光ビームは、２つの光ビームＬ１１、光ビーム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、ハーフミラープリズム４において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。

ハーフミラープリズム４から放射された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。

半導体レーザ（１、１´）から放射され、ハーフミラープリズム４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１２に示す光ビームＬ１１）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１２に示す光ビームＬ１２）がシリンドリカルレンズ５ｂに入射する。

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段に積層して一体とし、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及び下ポリゴンミラー７ｂは、本実施形態において、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。

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

第１走査レンズ８ａと、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´）から放射され、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と、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´）から放射され、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本の光ビームにより、光導電性感光体１１ａが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本の光ビームにより、光導電性感光体１１ｂが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及び下ポリゴンミラー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１３は、この状況を説明する図である。なお、図１３において、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１３（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１３（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１３に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。

上述したように、光導電性感光体（１１ａ、１１ｂ）による（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１４は「共通の光源（半導体レーザ１、１´）」により黒画像及び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。黒画像及びマゼンタ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（一般に、図示しない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。

本実施形態に係わる光走査装置によれば、光源部の部品点数、材料が削減されて、環境負荷が低減され、光源の故障確率も低く抑えることができる。

＜第５の実施形態＞
次に、上述の第１から３の実施形態に係わる光偏向器を有する画像形成装置の構成及び動作について説明する。

まず、図１５を用いて本実施形態に係わる画像形成装置が有する光走査装置の各部の動作について説明する。

図１５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図である。図示の簡略化のため、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ミラーの図示を省略し、光路を直線として描いた。

本実施形態は、２個の光源からｎ（＝４）個の光走査位置へ向かう光走査光路を形成し、４個の光走査位置への光走査光路を時間的にずらして順次に選択し、選択された光走査光路により光走査される光走査位置に応じた画像信号により２個の光源からの光ビームを強度変調することにより、２個の光源からの光ビームでｎ個の光走査位置を光走査する光走査装置において、ｐ（＝１）本の光ビームを放射するｍ（＝２）個の光源と、各光源からの各光ビームを副走査方向にｑ（＝２）分割して、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、個々の光走査位置には、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、黒のトナーにより個別に可視化し、カラー画像を形成する。図１５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１２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１１及び図１３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段に積層し、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。

次に、図１５に示す光走査装置を有する画像形成装置の構成及び動作について図１６を用いて説明する。なお、図１６において、符号２０で示す部分が光走査装置で、図１５に即して説明した部分である。

図１６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からの光ビームが２分割され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からの光ビームが２分割され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）は、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）が形成される。

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が転写され、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、本実施形態は、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ことにより、光源部の部品点数、材料が削減されて、環境負荷が低減され、光源の故障確率も低く抑え、かつ環境負荷が低減された画像形成装置を提供することができる。

なお、上述の画像形成装置では、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１１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。

第１の実施形態に係わる光偏向器の断面図である。 第１の実施形態に係わる光偏向器の斜視図である。 偏向反射面に鏡面加工する方法を説明するための斜視図である。 偏向反射面に鏡面加工する方法を説明するための断面図である。 第２の実施形態に係わる光偏向器の断面図である。 第２の実施形態に係わる光偏向器の斜視図である。 第３の実施形態に係わる光偏向器の断面図である。 第３の実施形態に係わる光偏向器の斜視図である。 偏向反射面に鏡面加工する方法を説明するための斜視図である。 偏向反射面に鏡面加工する方法を説明するための断面図である。 光走査装置の実施形態を説明するための図である。 ハーフミラープリズムの作用を説明するための図である。 多面鏡式光偏向器の機能を説明するための図である。 黒画像とマゼンダ画像を書込む場合の光源の強度変調を説明するための図である。 光走査装置の実施形態を説明するための図である。 画像形成装置の実施形態を説明するための図である。

符号の説明

１、１´ 半導体レーザ
３、３´ カップリングレンズ
４ ハーフミラープリズム
５、５´ シリンドリカルレンズ
６ 防音ガラス
７ 多面鏡式光偏向器
７ａ 上ポリゴンミラー
７ｂ 下ポリゴンミラー
８ａ、８ｂ 第１走査レンズ
１０ａ、１０ｂ 第２走査レンズ２
１１ａ、１１ｂ 光導電性感光体

Claims (10)

1. 多面鏡が固定された回転体が、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、
   前記多面鏡が回転軸方向に積層され、かつ前記各多面鏡の偏向反射面が回転方向へ所定角ずれて固定され、前記多面鏡の各偏向反射面に鏡面切削加工の軌跡である円弧状の境界線を備え、
   該境界線は鏡面加工されて光偏向に使用される有効領域と鏡面加工されていない非有効領域との境界線であり、
   回転軸方向の上側の前記偏向反射面の有効領域は回転軸方向の上側に、回転軸方向の下側の前記偏向反射面の有効領域は回転軸方向の下側に偏って構成されていることを特徴とする光偏向器。
2. 前記各多面鏡は別個に構成され、かつ前記回転体を構成する軸に焼きばめされて一体化されていることを特徴とする請求項１記載の光偏向器。
3. 前記各多面鏡が一部品として構成されていることを特徴とする請求項１記載の光偏向器。
4. 前記多面鏡の形状が鍛造加工により形成されていることを特徴とする請求項３記載の光偏向器。
5. 前記多面鏡同士が隣接する反射面の角部が面取りされていることを特徴する請求項１から４のいずれか１項記載の光偏向器。
6. 前記反射面の角部が面取りされて形成される面が平面であることを特徴とする請求項５記載の光偏向器。
7. 請求項１から６のいずれか１項記載の光偏向器の製造方法であって、
   前記積層された多面鏡が一体化した状態で、前記反射面の長手方向の鏡面切削加工により、前記反射面を形成することを特徴とする光偏向器の製造方法。
8. 半導体レーザからのビームを、光偏向器を含む光学系を介して被走査面に導いて光スポットを形成し、前記光偏向器により偏向することにより、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から７のいずれか１項記載の光偏向器であることを特徴とする光走査装置。
9. 半導体レーザから複数のビームを放射し、光偏向器を含む光学系を介して被走査面へ導いて複数の光スポットを形成し、前記光偏向器により偏向することにより、前記被走査面に複数の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から７のいずれか１項記載の光偏向器であることを特徴とする光走査装置。
10. 感光体の感光面を光走査装置によって走査して潜像を形成し、前記潜像を可視化して画像をえる画像形成装置において、
    前記光走査装置が請求項８又は９記載の光走査装置であることを特徴とする画像形成装置。

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