特許 6983538 光偏向器、光学走査装置、及び画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6983538

(24)【登録日】2021年11月26日

(45)【発行日】2021年12月17日

(54)【発明の名称】光偏向器、光学走査装置、及び画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 26/12 20060101AFI20211206BHJP

   G02B 26/10 20060101ALI20211206BHJP

   B41J 2/47 20060101ALI20211206BHJP

   H04N 1/113 20060101ALI20211206BHJP

【ＦＩ】

   G02B26/12

   G02B26/10 F

   B41J2/47 101D

   H04N1/113

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2017-101769(P2017-101769)

(22)【出願日】2017年5月23日

(65)【公開番号】特開2018-197783(P2018-197783A)

(43)【公開日】2018年12月13日

【審査請求日】2020年4月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000718

【氏名又は名称】特許業務法人中川国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山谷 文彦

【審査官】 山本 貴一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−２６４９５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０９５３３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０７２７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１２３２７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／００４６７３３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ２６／１０，２６／１２

Ｂ４１Ｊ ２／４７

Ｈ０４Ｎ １／１１３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源からの光束を偏向走査する回転多面鏡と、
前記回転多面鏡と一体的に回転する回転部材と、
前記回転部材と対向し、前記回転部材を回転駆動させる力を発生させるステータ部と、
前記回転部材を回転自在に保持する基板部であって、前記回転部材を回転自在に保持するベース板と、前記回転部材を回転駆動させるための回路部を実装してある回路基板と、で構成された基板部と、
を有し、
前記ステータ部は絶縁部材を一体に備えており、前記絶縁部材は前記基板部に接着固定されており、前記絶縁部材と前記基板部の接着固定は、前記ベース板と前記回路基板の間を接着固定するための接着剤によってなされていることを特徴とする光偏向器。

【請求項2】

前記ステータ部の前記絶縁部材は少なくとも１つの突起部を有し、前記基板部は前記突起部が挿入される貫通孔を有し、前記突起部と前記貫通孔が接着固定されていることを特徴とする請求項１に記載の光偏向器。

【請求項3】

前記基板部は、軸受を一体に備えた前記回転部材を回転自在に支持する軸を保持していることを特徴とする請求項１又は２に記載の光偏向器。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光偏向器を用いた光学走査装置であって、
光源からの光束を前記光偏向器によって偏向させることにより被走査体に走査することを特徴とする光学走査装置。

【請求項5】

請求項４に記載の光学走査装置を用いた画像形成装置であって、
像担持体に前記光学走査装置による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形成することを特徴とする画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光源からの光束を偏向走査する光偏向器、これを備えた光学走査装置、及び画像形成装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来のプリンタや複写機等の画像形成装置に用いられる光学走査装置は、画像信号に応じて光源から出射したレーザ光束を光変調し、光変調されたレーザ光束を、回転多面鏡を備えた光偏向器で偏向走査している。高速回転する回転多面鏡を支える軸受部には、軸とスリーブからなる動圧流体軸受が用いられる。光偏向器は、回転多面鏡が軸と一体に回転する構成（軸回転型）と、回転多面鏡がスリーブと一体に回転する構成（スリーブ回転型）が知られている。

【0003】

光偏向器は、主に回転多面鏡と一体的に回転する回転部と、回転部を電磁力によって回転させるステータ部から成る。回転多面鏡が高速回転する際、ステータ部が振動してしまうことにより、高周波数の音が発生してしまうことが知られている。また近年、光偏向器は高速化が求められており、それによって高周波音に対するリスクが高まっている。

【0004】

ステータ部の振動を防止する対策として、ステータ部の剛性をあげる技術が知られている。例えば特許文献１に記載の構成では、スリーブとステータ部の隙間にリング状の部材を追加し、剛性をあげている。また、スリーブとステータ部の間を固着させる構成などが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４６３６７１１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記従来例では、下記のような課題があった。

【0007】

上述したいずれの構成も、スリーブが可動しない軸回転型の光偏向器にのみ適用できる技術であり、スリーブ回転型の光偏向器には適用することができない。すなわち、スリーブ回転型の光偏向器においては、ステータ部の振動を抑制することができない。また、追加部材を設けること、固着させる工程を追加することは、部品点数や組立工数の増加となり、コストアップの要因となってしまう。

【0008】

本発明の目的は、スリーブ回転型の光偏向器においても、部材の追加や工数を増加させることなく、ステータ部の振動による高周波音への耐性を向上させることである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、光源からの光束を偏向走査する回転多面鏡と、前記回転多面鏡と一体的に回転する回転部材と、前記回転部材と対向し、前記回転部材を回転駆動させる力を発生させるステータ部と、前記回転部材を回転自在に保持する基板部であって、前記回転部材を回転自在に保持するベース板と、前記回転部材を回転駆動させるための回路部を実装してある回路基板と、で構成された基板部と、を有し、前記ステータ部は絶縁部材を一体に備えており、前記絶縁部材は前記基板部に接着固定されており、前記絶縁部材と前記基板部の接着固定は、前記ベース板と前記回路基板の間を接着固定するための接着剤によってなされていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、回転多面鏡が回転部材と一体に回転する構成の光偏向器においても、ステータ部の振動を抑制することができる。これにより、ステータ部の振動による高周波音への耐性を向上させることができる。また、それをコストアップすることなく実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】光偏向器の部分断面図

【図2】ステータ部の説明図

【図3】ステータ部と基板部の組付け状態を説明する模式図

【図4】ステータ部と基板部の模式断面図

【図5】画像形成装置を示す模式断面図

【図6】光学走査装置を示す斜視図

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

【0013】

〔実施例１〕
本発明の実施例１に係る光偏向器を備えた光学走査装置及び画像形成装置について説明する。なお、以下の説明では、まず実施例１に係る光学走査装置を備えた画像形成装置を例示して説明し、次いで前記画像形成装置における光学走査装置について説明する。次いで前記光学走査装置に組み付ける光偏向器について説明する。

【0014】

［画像形成装置］
図５は画像形成装置を示す模式断面図である。画像形成装置１１０は、光学走査装置１０１を具備し、光学走査装置１０１により感光体ドラムなどの像担持体（被走査体）を走査し、この走査された画像に基づいて記録紙等の記録材に画像形成を行う画像形成手段を備える画像形成装置である。ここでは、画像形成装置としてプリンタを例示して説明する。

【0015】

図５に示すように、画像形成装置１１０は、得られた画像情報に基づいたレーザ光束を、露光手段としての光学走査装置１０１によって出射し、プロセスカートリッジ１０２に内蔵された像担持体（被走査体）としての感光体ドラム１０３上に照射する。すると感光体ドラム１０３上に潜像が形成され、プロセスカートリッジ１０２によってこの潜像が現像剤としてのトナーによりトナー像として顕像化（可視化）される。なお、プロセスカートリッジ１０２とは、感光体ドラム１０３と、感光体ドラム１０３に作用するプロセス手段として、帯電手段１１１や現像手段１１２等を一体的に有するものである。プロセスカートリッジ１０２は、画像形成装置１１０に対して着脱可能である。

【0016】

一方、記録材積載板１０４上に積載された記録材Ｐは、給送ローラ１０５によって１枚ずつ分離されながら給送され、次に中間ローラ１０６によって、さらに下流側に搬送される。搬送された記録材Ｐ上には、感光体ドラム１０３上に形成されたトナー像が転写ローラ１０７によって転写される。この未定着のトナー像が形成された記録材Ｐは、さらに下流側に搬送され、内部に加熱体を有する定着器１０８により、トナー像が記録材Ｐに定着される。その後、記録材Ｐは、排出ローラ１０９によって機外に排出される。

【0017】

なお、ここでは感光体ドラム１０３に作用するプロセス手段としての前記帯電手段及び前記現像手段をプロセスカートリッジ１０２中に感光体ドラム１０３と一体的に有することとしたが、これに限定されるものではない。各プロセス手段を感光体ドラム１０３と別体に構成することとしてもよい。

【0018】

［光学走査装置］
次に、図６を用いて前記画像形成装置における光学走査装置について説明する。図６は光学走査装置の説明図である。

【0019】

図６に示す光学走査装置１０１において、半導体レーザユニット２１（光源）の前方にはシリンドリカルレンズ２２、光学絞り２３、光偏向器１が順次、配置されている。光偏向器１は回転多面鏡２を回転駆動する。回転多面鏡２の反射方向には、ｆθレンズ（走査レンズ）２７、感光体ドラム１０３が順次、配置されている。

【0020】

光学箱２８は、これらの光学部材（半導体レーザユニット２１、シリンドリカルレンズ２２、光学絞り２３、光偏向器１、回転多面鏡２、ｆθレンズ２７）を収容する筐体としての光学箱である。前記光学部材は光学箱２８と蓋２９等により密閉された空間に収容されている。

【0021】

半導体レーザユニット２１から出射されたレーザ光束Ｌは、シリンドリカルレンズ２２によって回転多面鏡２上の反射面に線像を結像する。そして、このレーザ光束Ｌは回転多面鏡２を光偏向器１により回転させることによって偏向され、ｆθレンズ２７によって、感光体ドラム１０３上に結像走査して照射される。

【0022】

回転多面鏡２の回転によってレーザ光束Ｌを偏向走査し、感光体ドラム１０３においてはレーザ光束Ｌによる主走査が行われ、また感光体ドラム１０３がその円筒の軸線まわりに回転駆動することによって副走査が行われる。このようにして感光体ドラム１０３の表面に静電潜像が形成される。

【0023】

［光偏向器］
次に、図１を用いて前記光学走査装置における光偏向器１について説明する。図１は本発明の実施例１に係る光偏向器１の部分断面図である。

【0024】

図１に示すように、光偏向器１は、光源からのレーザ光束を偏向走査する回転多面鏡２と、前記回転多面鏡２を一体的に回転するスリーブ（回転部材）３と、前記スリーブ３を回転自在に保持（支承）する軸４を備えた軸受部を有している。また光偏向器１は、前記軸４を保持する金属製のベース板６と、前記スリーブ３を回転駆動させるための電気回路（回路部）を実装してある回路基板７と、で構成される基板部５を有している。ベース板６と回路基板７は接着剤１８（図４参照）で固着（接着固定）されている。軸４はベース板６に一体的に固定されている。更に光偏向器１は、前記スリーブ３と対向し、前記スリーブ３を回転駆動させる力を発生させるステータ部１７を有している。

【0025】

回転多面鏡２はスリーブ３に載置され、固定具（不図示）にてスリーブ３と一体に固定されており、スリーブ３と一体的に回転する。スラストカバー８はスリーブ３にカシメなどで固定され、軸４の上端によってスリーブ３を軸方向に支持するスラスト板９を保持している。軸４の上端は球面形状となっており、スラスト板９とともにピボット軸受を構成している。スリーブ３にはロータフレーム１０がカシメ等により一体的に形成されており、ロータフレーム１０はロータマグネット１１を保持している。

【0026】

ロータマグネット１１の対向側には、ステータコア１２とステータコイル１３が設置されている。ステータコア１２はインシュレータ１４，１５と結線ピン１６を具備し、ステータ部１７を構成している。ステータ部１７の詳細な構成に関しては後述する。

【0027】

ステータコイル１３に電流が供給されると、ロータマグネット１１との間で電磁力を発生し、軸４を中心にロータマグネット１１やその他一体に形成されたロータフレーム１０、回転多面鏡２などが回転する。

【0028】

続いて図２、図３を用いて、ステータ部１７と基板部５の詳細構成について説明する。図２はステータ部１７の説明図である。図３はステータ部１７と基板部５の組付け状態を説明する模式図である。

【0029】

図２に示すように、ステータ部１７は、絶縁部材としてのインシュレータ１４，１５を一体に備えている。詳しくはステータ部１７の天面にインシュレータ１４が、底面にインシュレータ１５がそれぞれ配設されている。インシュレータ１５は、段差部１５ａ、突起部１５ｂ、貫通孔１５ｃを有している。インシュレータ１５は少なくとも１つの突起部１５ｂを有し、ここでは３つの突起部１５ｂを有している。またインシュレータ１５は少なくとも１つの貫通孔１５ｃを有し、ここでは５つの貫通孔１５ｃを有している。各貫通孔１５ｃには、それぞれ結線ピン１６が設けられる。結線ピン１６はステータ部１７の底面側においてラジアル方向に曲げ起こされている。

【0030】

図３に示すように、ベース板６には貫通孔６ａが設けてある。回路基板７には貫通孔７ａ、導通部７ｂが設けてある。貫通孔６ａおよび貫通孔７ａは同軸上に設けてあり、ベース板６と回路基板７を固着した状態で、基板部５の各突起部１５ｂが貫通する貫通孔５ａを形成する。ステータ部１７は、インシュレータ１５の突起部１５ｂが基板部５の貫通孔５ａに挿入され、基板部５との相対位置が決まる。結線ピン１６は回路基板７の導通部７ｂと半田などで固定され、ステータ部１７の機械的固定、およびステータコイル１３と回路基板７の電気的接続を担っている。

【0031】

続いて図４を用いて、ステータ部１７と基板部５の固定方法に関して説明する。図４はステータ部１７と基板部５の模式断面図である。図４に示すように、ステータ部１７の底面において、インシュレータ１５の段差部１５ａと回路基板７の間、インシュレータ１５の突起部１５ｂと基板部５の貫通孔５ａの間、ベース板６と回路基板７の間にそれぞれ、紫外線硬化型樹脂などの接着剤１８が設けてある。なお、この接着剤１８が設けてある各箇所は、実際は密着しており隙間はないが、図４では説明の明瞭化のため模式的に隙間を設けている。

【0032】

次に、接着剤の塗布方法について説明する。ステータ部１７のインシュレータ１５と基板部５の接着固定は、ベース板６と回路基板７の間を接着固定するための接着剤１８によってなされる。

【0033】

まず接着剤１８をベース板６上に塗布する。この時、接着剤１８はベース板６の貫通孔６ａ近傍には少なくとも塗布する。このように接着剤１８を塗布したベース板６の上に回路基板７を重ねる。このベース板６上に回路基板７を重ねた際、同軸上に設けた貫通孔６ａと貫通孔７ａからなる基板部５の貫通孔５ａの内面に接着剤１８が回り込む。ステータ部１７は、インシュレータ１５の突起部１５ｂが基板部５の貫通孔５ａに挿入され、設けられる。その際、突起部１５ｂと貫通孔５ａの間に接着剤１８が回り込み、更にそこを経由してインシュレータ１５の段差部１５ａと回路基板７の間に接着剤１８が回り込む。上述した隙間への接着剤１８の回り込みは、毛細管現象で自然に引き起こされる。

【0034】

ここで、粘度が高い等の理由で接着剤１８が回り込みづらい場合は、回路基板７の貫通孔７ａの直径を、ベース板６の貫通孔６ａに比べて大きくすることで、積極的に回り込ませればよい。

【0035】

上述の如くして塗布された接着剤１８は紫外線照射により硬化される。なお、基板部５内部の接着剤１８は、紫外線が直接照射されないが、照射された部分から硬化反応が進行し、時間が経てば完全に硬化される。以上の工程により、ステータ部１７と基板部５が接着剤１８により固着（接着固定）される。

【0036】

ここで、比較例を用いて、本実施例の効果について説明する。比較例の光偏向器においても、接着剤１８はベース板と回路基板の固着に用いられている。しかし、比較例の光偏向器においては、ステータ部１７は基板部に対して接着剤１８によって固着されておらず、結線ピン１６と回路基板７の導通部でのみ固定されている。結線ピン１６は弾性変形可能であるため、ステータ部１７は軸方向に振動してしまうことがある。

【0037】

上記比較例に対し、本実施例の光偏向器１は、接着剤１８をステータ部１７と基板部５の固着にも用いることで、ステータ部１７が軸方向へ振動することを抑制することができる。またその固着は、ベース板６と回路基板７の固着用の接着剤１８を用いて実現されているため、追加部材は必要なく、且つ工数も増加しない。従ってコストアップすることがない。

【0038】

以上説明したように、本実施例によれば、スリーブ回転型の光偏向器１においても、ステータ部１７の振動を抑制することができる。これにより、ステータ部１７の振動による高周波音への耐性を向上させることができる。また、それを部材の追加や工数を増加させることなく、すなわちコストアップすることなく実現することができる。

【0039】

〔他の実施例〕
なお、前述した実施例では、回転多面鏡がスリーブ（回転部材）と一体に回転する構成（スリーブ回転型）の光偏向器１を例示して説明したが、これに限定するものではない。例えば回転多面鏡が軸と一体に回転する構成（軸回転型）の光偏向器においても本発明を適用することにより、前述した実施例と同様の効果が得られる。

【0040】

また、基板部５の貫通孔５ａ、インシュレータ１５の突起部１５ｂ、貫通孔１５ｃ、および結線ピン１６の数や位置は、上述した構成に限定するものではなく、必要に応じて適宜設ければよい。

【0041】

また、前述した実施例では、感光体（像担持体）の上側から露光する光学走査装置の構成を例示したが、これに限定するものではなく、感光体の下側から露光する光学走査装置においても、本発明を適用することで同等の効果が得られる。

【0042】

また、前述した実施例では、１つの像担持体に光を照射することが可能な１つの光学走査装置の構成について述べたが、像担持体や光学走査装置の使用個数はこれに限定されるものではなく、必要に応じて適宜設定すれば良い。

【0043】

また前述した実施例では、光学走査装置を備えた画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であってもよい。これらの画像形成装置が有する光学走査装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

【符号の説明】

【0044】

１ …光偏向器
２ …回転多面鏡
３ …スリーブ
４ …軸
５ …基板部
５ａ，６ａ，７ａ，１５ｃ …貫通孔
６ …ベース板
７ …回路基板
７ｂ …導通部
８ …スラストカバー
９ …スラスト板
１０ …ロータフレーム
１１ …ロータマグネット
１２ …ステータコア
１３ …ステータコイル
１４，１５ …インシュレータ
１５ａ …段差部
１５ｂ …突起部
１６ …結線ピン
１７ …ステータ部
１８ …接着剤

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】