JP2000206441A - 偏向走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 遠心力や熱膨張によってロータマグネットの
支持が不安定になるのを防ぐ。 【解決手段】 回転多面鏡１は押え板８によってフラン
ジ４に押圧され、ロータマグネット５と一体化される。
フランジ４とロータマグネット５は焼き嵌め等の方法で
固着されているが、高速回転中の遠心力や熱膨張等のた
めにロータマグネット５が変形すると、フランジ４との
接触域が小さくなって支持が不安定になる。そこで、ロ
ータマグネット５にスリット５ａを設けて、内径部の変
形を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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
る偏向走査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】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偏向走査装置は、回
転多面鏡の反射面にレーザ光等の光ビームを照射し、回
転多面鏡の回転によって偏向走査して、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。次いで、感光体の静電潜像を現像装置によってトナ
ー像に顕像化し、これを記録紙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）が行なわれる。

【０００３】図６は一従来例による偏向走査装置の主要
部を示すもので、これは、図示しない光学箱にボールベ
アリング１０２を介して支承された回転軸１０３と、該
回転軸１０３と一体であるフランジ１０４と、焼き嵌め
によってフランジ１０４に結合されたロータマグネット
１０５と、ボールベアリング１０２のハウジング１０２
ａと一体であるモータ基板１０６に固定されたステータ
コア１０７ａとこれに巻かれたステータコイル１０７ｂ
からなるステータ１０７を有する。回転多面鏡１０１
は、押えバネ１０８によってフランジ１０４に押圧され
ており、フランジ１０４を介して回転軸１０３やロータ
マグネット１０５と一体化されている。

【０００４】モータ基板１０６上の駆動回路から供給さ
れた駆動電流によってステータコイル１０７ｂが励磁さ
れると、ロータマグネット１０５が回転多面鏡１０１と
ともに高速度で回転し、前述のように、回転多面鏡１０
１に照射された光ビームを偏向走査する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術によれば、ロータマグネットとフランジは焼き
嵌め等の方法で固着され、両者間で発生する接触圧によ
る摩擦力により相対位置が固定されているが、ステータ
コイルを励磁させてロータマグネットを高速回転駆動さ
せたときの遠心力や、ロータマグネットの昇温による熱
膨張が加わり、このためにロータマグネットが変形する
と、フランジとの結合面における接触圧がある値以上に
保たれている領域、すなわち接触域が減少し、ロータマ
グネットの支持が不安定になる。その結果、回転中のロ
ータマグネットのバランスが悪化し、高速回転時におけ
る振動や騒音の発生原因となっている。

【０００６】本発明は、上記従来の技術の有する未解決
の課題に鑑みてなされたものであり、高速回転するロー
タマグネットとフランジ等の回転部材との結合面におけ
る接触域の減少を防ぎ、振動、騒音の極めて少ない高性
能な偏向走査装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の偏向走査装置は、光ビームを偏向走査する
回転多面鏡と、該回転多面鏡と一体的に回転する回転部
材と、該回転部材に結合されたロータマグネットとこれ
に対向するステータコイルを有するモータを備えてお
り、前記ロータマグネットが、前記回転多面鏡の回転軸
に対して同心的に配設された少なくとも一本のスリット
を有することを特徴とする。

【０００８】ロータマグネットの内径をＤ１、外径をＤ
２、スリットのピッチ円径ｄとの間に以下の関係が成立
するとよい。 Ｄ１＜ｄ＜（Ｄ１＋Ｄ２）／２

【０００９】また、ロータマグネットの厚みＴとスリッ
トの切り込み量ｈの間に以下の関係が成立するとよい。 Ｔ／２＜ｈ＜Ｔ

【００１０】スリットの隅部を少なくともＲ０．５の曲
面にするとよい。

【００１１】スリットの壁面が軸方向に対し少なくとも
３°の勾配を持っているとよい。

【００１２】ロータマグネットを樹脂マグネットで形成
するとよい。

【００１３】

【作用】ロータマグネットが高速回転時の遠心力によっ
て変形しても、スリットが設けられているために、その
内側には著しく影響が及ぶことなく、フランジ等の回転
部材との接触が保たれる。また、ロータマグネットが昇
温により熱膨張した際にも、同様に回転部材との接触が
保たれる。これによって、ロータマグネットの支持が安
定し、高速回転中のバランスの悪化が回避される。その
結果、振動や騒音が生じ難い高性能な偏向走査装置を実
現することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００１５】図１は一実施の形態による偏向走査装置の
主要部を示すもので、これは、多角柱状の側面に複数の
反射面１ａを有する回転多面鏡１と、後述する光学箱５
０（図５参照）にボールベアリング２を介して支承され
た回転軸３と、該回転軸３に固着された回転部材である
フランジ４を介して回転軸３と一体的に結合されたロー
タマグネット５と、ボールベアリング２を支持する軸受
ハウジング２ａと、該軸受ハウジング２ａ上のモータ基
板６に立設されたステータコアに巻回されたステータコ
イル７を有し、該ステータコイル７は、ロータマグネッ
ト５に対向してこれとともに回転多面鏡１を回転駆動す
るインナロータタイプのモータを構成する。回転多面鏡
１は、押え板８によってフランジ４に押圧され、フラン
ジ４を介してロータマグネット５と一体化されている。

【００１６】モータ基板６上の駆動回路から供給された
駆動電流によってステータコイル７が励磁されると、ロ
ータマグネット５が回転軸３や回転多面鏡１とともに回
転し、回転多面鏡１の反射面１ａに照射されたレーザビ
ーム等の光ビームを偏向走査する。

【００１７】ロータマグネット５は、回転軸３と同心的
に配設されたスリット５ａを有する。これは、遠心力や
昇温によってロータマグネット５が変形しても、焼き嵌
め等の方法で互いに固着されたロータマグネット５とフ
ランジ４の結合部に影響が及んでロータマグネット５の
支持が不安定になるのを防ぐためのものである。

【００１８】詳しく説明すると、図２の（ａ）に示すよ
うに、スリットのない従来のロータマグネット１０５で
は、回転中の遠心力および昇温による熱膨張のために、
フランジ１０４との間の接触圧の発生領域すなわち接触
域が徐々に狭くなっていくのに比べて、スリット５ａを
設けたロータマグネット５の場合は、図２の（ｂ）に示
すように、回転による遠心力および昇温による熱膨張で
ロータマグネット５は変形するものの、内径部の接触域
が減少する度合いはスリット５ａが存在するために大幅
に軽減される。すなわち、スリット５ａを入れた部位の
回転軸３側は遠心力による変形が小さくなり、高速回転
中におけるフランジ４との結合面の変形が極めて少ない
からである。このようにスリット５ａを設けることで、
高速回転中のロータマグネット５の支持を安定させるこ
とができる。

【００１９】また、昇温により熱膨張した場合でも、ス
リット５ａを設けたロータマグネット５はフランジ４と
の接触を維持し、従って支持が安定する。

【００２０】このようにロータマグネット５にスリット
５ａを設けることで、遠心力や熱膨張で生じる支持の不
安定化に伴なうバランス悪化を防ぎ、振動、騒音を大幅
に低減できる。

【００２１】一般的に遠心力の作用による変形は外径が
大きい程大であるから、ロータマグネット５に同心的に
スリット５ａを設けることで、スリット５ａによって分
断された回転軸３側、すなわち内側の部分の変形がスリ
ット５ａのピッチ円径に等しい外径をもつ回転体の変形
とほぼ同じになるように構成する。

【００２２】回転中のロータマグネットとフランジとの
結合面における接触域をできるだけ大きく確保するため
には、回転時におけるロータマグネットの変形を小さく
すること、つまりロータマグネットのスリットを入れる
部位がロータマグネットの内径に近くなるほど効果的で
ある。

【００２３】具体的には、図３に示すように、スリット
５ａのピッチ円径ｄとロータマグネット５の内径Ｄ１お
よび外径Ｄ２との間にＤ１＜ｄ＜（Ｄ１＋Ｄ２）の関係
が成立するように構成するのが望ましい。

【００２４】また、ロータマグネット５に設けるスリッ
ト５ａの切り込みが深いほど、回転時のフランジ４との
接触域が増大する。そこで、ロータマグネット５の厚み
Ｔとスリット５ａの切り込み量ｈの間にＴ／２＜ｈ＜Ｔ
の関係が成立するように構成するのが望ましい。

【００２５】図４の（ａ）は一変形例を示す。これは、
ロータマグネット１５のスリット１５ａの隅部１５ｂ，
１５ｃを少なくともＲ０．５（曲率半径０．５ｍｍ）の
曲面にすることで、スリット隅部における応力集中を緩
和させる。

【００２６】スリット１５ａの隅部１５ｂ，１５ｃを起
点としてロータマグネット１５の破損を招くおそれを低
減できる。

【００２７】図４の（ｂ）は別の変形例を示す。これ
は、ロータマグネット２５のスリット２５ａの壁面２５
ｂに少なくとも３°の勾配を持たせるもので、スリット
部の加工が容易となり低コスト化を図ることができる。

【００２８】また、回転時の変形を低減する観点から
も、抜き勾配が大きくスリットの開口部が大きくなるほ
ど有利である。

【００２９】さらに、ロータマグネットに樹脂マグネッ
トを用いることで装置の軽量化と低コスト化を促進でき
る。

【００３０】図５は偏向走査装置全体を示すもので、こ
れは、レーザ光等の光ビーム（光束）を発生する光源５
１と、前記光ビームを回転多面鏡１の反射面１ａに線状
に集光させるシリンドリカルレンズ５１ａとを有し、前
記光ビームを回転多面鏡１の回転によって偏向走査し、
結像レンズ系５２を経て回転ドラム上の感光体５３に結
像させる。結像レンズ系５２は球面レンズ５２ａ、トー
リックレンズ５２ｂ等を有し、感光体５３に結像する点
像の走査速度等を補正するいわゆるｆθ機能を有する。

【００３１】前記モータによって回転多面鏡１が回転す
ると、その反射面１ａは、回転多面鏡１の軸線まわりに
等速で回転する。前述のように光源５１から発生され、
シリンドリカルレンズ５１ａによって集光される光ビー
ムの光路と回転多面鏡１の反射面１ａの法線とがなす
角、すなわち該反射面１ａに対する光ビームの入射角
は、回転多面鏡１の回転とともに経時的に変化し、同様
に反射角も変化するため、感光体５３上で光ビームが集
光されてできる点像は回転ドラムの軸方向（主走査方
向）に移動（走査）する。

【００３２】結像レンズ系５２は、回転多面鏡１におい
て反射された光ビームを感光体５３上で所定のスポット
形状の点像に集光するとともに、該点像の主走査方向へ
の走査速度を等速に保つように設計されたものである。

【００３３】感光体５３に結像する点像は、回転多面鏡
１の回転による主走査と、感光体５３が回転ドラムの軸
まわりに回転することによる副走査に伴なって、静電潜
像を形成する。

【００３４】感光体５３の周辺には、感光体５３の表面
を一様に帯電するための帯電装置、感光体５３の表面に
形成される静電潜像をトナー像に顕像化するための現像
装置、前記トナー像を記録紙に転写する転写装置（いず
れも不図示）等が配置されており、光源５１から発生す
る光ビームによる記録情報が記録紙等にプリントされ
る。

【００３５】検出ミラー５４は、感光体５３の表面にお
ける記録情報の書き込み開始位置に入射する光ビームの
光路よりも主走査方向上流側において光ビームを反射し
て、フォトダイオード等を有する受光素子５５の受光面
に導入する。受光素子５５はその受光面が前記光ビーム
によって照射されたときに、走査開始位置（書き出し位
置）を検出するための走査開始信号を出力する。

【００３６】光源５１は、ホストコンピュータからの情
報を処理する処理回路から与えられる信号に対応した光
ビームを発生する。光源５１に与えられる信号は、感光
体５３に書き込むべき情報に対応しており、処理回路
は、感光体５３の表面において結像する点像が作る軌跡
である一走査線に対応する情報を表す信号を一単位とし
て光源５１に与える。この情報信号は、受光素子５５か
ら与えられる走査開始信号に同期して送信される。

【００３７】なお、回転多面鏡１、結像レンズ５２等は
光学箱５０に収容され、光源５１等は光学箱５０の側壁
に取り付けられる。光学箱５０に回転多面鏡１、結像レ
ンズ系５２等を組み付けたうえで、光学箱５０の上部開
口にふたを装着する。

【００３８】

【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、次に記載するような効果を奏する。

【００３９】回転多面鏡を高速回転させたときにロータ
マグネットの支持が不安定になりモータバランスが悪化
するのを回避して、騒音や振動による光学性能の劣化等
のトラブルの少ない高性能な偏向走査装置を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施の形態による偏向走査装置の主要部を示
すもので、（ａ）はその模式部分断面図、（ｂ）はロー
タマグネットのみを示す断面図である。

【図２】ロータマグネットの変形によって支持が不安定
になる状態を示すもので、（ａ）は従来例のロータマグ
ネットの変形を説明する図、（ｂ）は図１の装置のロー
タマグネットの変形を説明する図である。

【図３】スリットの位置と寸法を説明する図である。

【図４】２つの変形例を示す図である。

【図５】偏向走査装置の全体を説明する図である。

【図６】一従来例を示す模式部分断面図である。

【符号の説明】

１ 回転多面鏡 ３ 回転軸 ４ フランジ ５，１５，２５ ロータマグネット ５ａ，１５ａ，２５ａ スリット ６ モータ基板 ７ ステータコイル ８ 押え板

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームを偏向走査する回転多面鏡と、
   該回転多面鏡と一体的に回転する回転部材と、該回転部
   材に結合されたロータマグネットとこれに対向するステ
   ータコイルを有するモータを備えており、前記ロータマ
   グネットが、前記回転多面鏡の回転軸に対して同心的に
   配設された少なくとも一本のスリットを有することを特
   徴とする偏向走査装置。
2. 【請求項２】 ロータマグネットの内径をＤ１、外径を
   Ｄ２、スリットのピッチ円径ｄとの間に以下の関係が成
   立することを特徴とする請求項１記載の偏向走査装置。 Ｄ１＜ｄ＜（Ｄ１＋Ｄ２）／２
3. 【請求項３】 ロータマグネットの厚みＴとスリットの
   切り込み量ｈの間に以下の関係が成立することを特徴と
   する請求項１または２記載の偏向走査装置。 Ｔ／２＜ｈ＜Ｔ
4. 【請求項４】 スリットの隅部を少なくともＲ０．５の
   曲面にすることを特徴とする請求項１ないし３いずれか
   １項記載の偏向走査装置。
5. 【請求項５】 スリットの壁面が軸方向に対し少なくと
   も３°の勾配を持っていることを特徴とする請求項１な
   いし４いずれか１項記載の偏向走査装置。
6. 【請求項６】 ロータマグネットを樹脂マグネットで形
   成したことを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項
   記載の偏向走査装置。