JP2001021828A - 偏向走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転多面鏡の振動を防ぐためのバランス修正
を厳密に行なう。 【解決手段】 回転多面鏡１は、フランジ部材７、ロー
タ９および軸２と一体となって回転する。回転体全体の
バランス修正を行なうために、回転多面鏡１やロータ９
に第１〜第３のバランス修正溝１１〜１３が設けられて
おり、第３のバランス修正溝１３は、回転体の軸方向の
重心位置Ｇに配設される。第１、第２のバランス修正溝
１１，１２によるバランス修正で修正できない周方向の
アンバランスを、重心位置Ｇにある第３のバランス修正
溝１３にバランスウエイトを付加することによって解消
し、バランス修正の精度を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式によ
って転写シートに画像を形成する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
ミリ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる偏向
走査装置は、高速回転する回転多面鏡等によってレーザ
ビーム等の光ビームを偏向走査し、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４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
アリング等の軸受１０２を介して支承された回転軸１０
３と、該回転軸１０３と一体であるフランジ部材１０４
に一体的に結合されたヨーク１０５ａおよびロータマグ
ネット１０５ｂからなるロータ１０５と、軸受ハウジン
グと一体であるモータ基板１０６に固定されたステータ
１０７を有する。回転多面鏡１０１は、押えバネ１０８
ａ、バネ押さえ１０８ｂ、Ｇリング１０８ｃ等からなる
弾性押圧機構１０８によってフランジ部材１０４に押圧
され、フランジ部材１０４を介して回転軸１０３やロー
タ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１０７が励磁されると、
ロータ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１０１に照射された光ビ
ームを偏向走査する。

【０００５】回転多面鏡１０１を高速度で回転させる
と、回転多面鏡１０１、フランジ部材１０４、ロータ１
０５等を含む回転体全体の質量のアンバランスによって
動的不均衡が発生し、これに起因する振れ回り振動等の
ために、画像形成装置の画質が劣化するおそれがある。
そこで、回転多面鏡１０１の上面や、ロータ１０５のヨ
ーク１０５ａにバランス溝１０９を設け、これらにバラ
ンスウエイト１１０等を接着することで前記回転体の質
量のアンバランスを低減するように工夫されている。

【０００６】

【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、回転多面鏡とモータのロータ等の複数
箇所にバランス修正溝を設けるだけでは、回転体の軸方
向と周方向のバランス修正を厳密に行なうのは難しいと
いう未解決の課題があった。

【０００７】詳しく説明すると、例えば回転多面鏡とロ
ータの２箇所にバランス修正溝を設ければ、動的不均衡
を軽減させるためのバランス修正は軸方向に沿った２箇
所の部位で行なわれる。このように、２箇所においてそ
れぞれ厳密なバランス修正を行なうが、例えば、測定器
の限界まで修正して、軸方向のアンバランスによる振動
を低減したときに、周方向のアンバランスによる振動に
ついては、前記２箇所に残る周方向のアンバランスすな
わち動的不均衡のベクトル和となるため、同位相に動的
不均衡を生じるとバランス修正の手段がない場合があ
る。

【０００８】例えば、バランス修正の能力が１ｍｇ−ｃ
ｍである場合に、２箇所のアンバランスがそれぞれ同位
相に１ｍｇ−ｃｍとなったとき、周方向の動的不均衡量
は２ｍｇ−ｃｍとなり、これを修正することが困難とな
る。

【０００９】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、回転多面鏡やロータ
を含む回転体の軸方向と周方向の双方に極めて厳密なバ
ランス修正を行なうことができる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。

【００１０】

【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、該回転多面鏡を回転駆動するモータと、
前記回転多面鏡と一体である回転部材を回転支持する回
転軸受手段を有し、前記回転多面鏡と前記モータの回転
部と前記回転部材を含む回転体に、その軸方向に離間し
た少なくとも３個のバランス修正部が設けられており、
該３個のバランス修正部のうちの１つが前記回転体の重
心位置に配設されていることを特徴とする。

【００１１】少なくとも１つのバランス修正部が、回転
体の周方向にのびる環状のバランス修正溝と、該バラン
ス修正溝に取り付けられたバランスウエイトによって構
成されているとよい。

【００１２】少なくとも１つのバランス修正部が、回転
体の所定の部位を局部的に除去することによって形成さ
れた切欠部によって構成されていてもよい。

【００１３】

【作用】回転体の軸方向に離間した複数のバランス修正
部、例えば回転多面鏡とモータのロータの２箇所で厳密
なバランス修正を行なうことにより、回転体の軸方向の
アンバランスによる振動を低減させる。このとき、周方
向のアンバランスについては、前記２箇所の動的不均衡
量のベクトル和となるため、回転体の重心位置に配設さ
れたバランス修正部で厳密な周方向のバランス修正を行
なう。

【００１４】これによって、軸方向と周方向の双方のバ
ランス修正を厳密に行ない、回転多面鏡の振動に起因す
る画質劣化を回避して高画質を実現できる。

【００１５】回転体の重心位置に設けられたバランス修
正部による周方向のバランス修正で、先に２箇所のバラ
ンス修正部等によって行なった軸方向のバランス修正の
精度が影響を受けることはない。

【００１６】

【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。

【００１７】図１は一実施の形態による偏向走査装置を
示すもので、これは、外周部に複数の反射面を有する回
転多面鏡１と、該回転多面鏡１と一体的に回転する回転
部材である軸２と、これを回転自在に嵌合させたスリー
ブ３を有し、スリーブ３は軸受ハウジング４と一体であ
る。スリーブ３の下端には、軸２の球面状の下端をスラ
スト方向に支持するスラスト板６が固定され、軸２の上
部にはフランジ部材７が固着されている。回転多面鏡１
は、押えバネ等を含む弾性押圧機構８によってフランジ
部材７の上面に押圧されてこれと一体化され、軸２とと
もに回転するように構成されている。

【００１８】フランジ部材７の外周部には、モータの回
転部であるロータ９が固着されており、ロータ９は、軸
受ハウジング４に固定されたモータ基板５上のステータ
１０に対向するように配設されている。図示しない駆動
回路から供給される駆動電流によってステータ１０が励
磁されると、ロータ９が軸２および回転多面鏡１ととも
に回転する。

【００１９】スリーブ３は、軸２の回転によって軸２と
の間に流体膜を形成し、該流体膜の動圧によって軸２を
非接触で回転支持する回転軸受手段を構成する。軸２の
外周面には、軸２の下端から上向きに間隔を置いて、第
１の動圧発生溝２ａと、第２の動圧発生溝２ｂが形成さ
れている。また、スラスト板６の上面にも、軸２の下端
と対向する部位に動圧スラスト軸受を構成する浅溝（図
示せず）が設けられている。

【００２０】軸２の回転とともに、スリーブ３との間の
軸受間隙に充填された潤滑剤等が各動圧発生溝２ａ，２
ｂの中央部に吸い込まれ、高圧領域を発生させる。この
高圧領域によって軸２とスリーブ３がラジアル方向に非
接触な状態で支持される。

【００２１】ロータ９のフランジ部には第１のバランス
修正部である環状のバランス修正溝１１が設けられ、ま
た、回転多面鏡１の上面にも、第２のバランス修正部で
ある環状のバランス修正溝１２が設けられている。さら
に、ロータ９の上部には、回転多面鏡１と軸２、フラン
ジ部材７、ロータ９等を含む回転体の重心位置Ｇに、第
３のバランス修正部である環状のバランス修正溝１３が
設けられている。

【００２２】回転多面鏡１の回転中の振動を低減するた
めのバランス修正は以下のように行なわれる。

【００２３】回転多面鏡１やロータ９を含む回転体を回
転させることにより発生する動的不均衡（アンバラン
ス）を測定器によって測定し、まず軸方向の動的不均衡
を解消するバランスウエイトの取り付け位置を第１、第
２のバランス修正溝１１、１２において選定し、各バラ
ンスウエイトの必要量を算出してバランスウエイトを取
り付ける。こうすることにより、回転体の大きな動的不
均衡を解消することができる。

【００２４】しかしながら、第１、第２のバランス修正
溝１１、１２において、測定およびバランス修正の限界
に達するまで厳密な修正作業を行なっても、回転体の周
方向の動的不均衡はバランス修正溝１１、１２における
動的不均衡量のベクトル和となるため、同位相に動的不
均衡量を生じた場合には、この大きなアンバランスが残
る。

【００２５】そこで、回転体の重心位置Ｇに設けた第３
のバランス修正溝１３にバランスウエイトを取り付ける
ことによって周方向のバランス修正を行なう。このと
き、第１、第２のバランス修正溝１１、１２による軸方
向のバランス修正の精度が劣化するおそれはない。すな
わち、第３のバランス修正部は回転体の重心位置である
ために、新たに付加されたバランスウエイトによって軸
方向のバランス崩れを生じることはない。

【００２６】例えば、バランス修正の能力が１ｍｇ−ｃ
ｍのときに、第１、第２のバランス修正溝１１、１２の
バランスウエイト付加によって生じる同位相の動的不均
衡量がそれぞれ１ｍｇ−ｃｍであれば、回転体全体の周
方向の動的不均衡量はベクトル和であるため、２ｍｇ−
ｃｍとなり、第１、第２のバランス修正溝１１、１２に
よるバランス修正は能力の限界まで達しているため、こ
れ以上修正することはできない。

【００２７】そこで、重心位置にある第３のバランス修
正溝１３にバランスウエイトを付加することで２ｍｇ−
ｃｍのバランス修正を行なう。このバランス修正によっ
て第１、第２のバランス修正溝１１、１２による軸方向
のバランス修正の精度を劣化させることはない。

【００２８】なお、第１、第２のバランス修正溝１１、
１２におけるバランス修正によって発生する周方向の動
的不均衡量が逆位相に、例えば１ｍｇ−ｃｍずつ生じて
いる場合は、ベクトル和は０ｍｇ−ｃｍとなるために第
３のバランス修正溝１３を用いたバランス修正は不必要
である。

【００２９】図２は一変形例を示す。これは、第１〜第
３のバランス修正部にバランス修正溝を設けることな
く、切削等によって回転多面鏡１やロータ９の所定の部
位を除去することで、第１〜第３のバランス修正部であ
る切欠部２１〜２３を形成することで軸方向と周方向の
バランス修正を行なう。

【００３０】まず、回転多面鏡１やロータ９を含む回転
体の動的不均衡を測定し、回転多面鏡１の上面とロータ
９の下部における除去量を算出し、ドリル等の切削によ
り切欠部２１、２２を形成する。

【００３１】この時の修正量は、切欠部２１、２２の径
や深さを変えることにより調整できる。第１、第２の切
欠部２１、２２での修正の限界までバランス修正を行な
い、修正しきれなかった周方向の動的不均衡が同位相に
なったときには、回転体の重心位置Ｇに配設された第３
の切欠部２３をロータ９の上面に形成する。このように
して周方向のバランス修正を行なう。

【００３２】なお、バランス修正溝にバランスウエイト
を付加するバランス修正と、回転多面鏡やロータの一部
分を局部的に除去して切欠部を形成するバランス修正を
組み合わせてもよい。

【００３３】また、潤滑剤等を用いる動圧軸受に限定す
ることなく、空気軸受や、ボールベアリングを用いても
よい。

【００３４】さらに、切欠部やバランス修正溝等のバラ
ンス修正部を設ける位置は、回転多面鏡やロータに限ら
ず、複数のバランス修正部のうちの１つが重心位置であ
れば、フランジ部材や押えバネ等であってもよい。

【００３５】図３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
光学系である結像レンズ系５２および折り返しミラー５
３を経て回転ドラム上の感光体５４の結像面に結像させ
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５４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。

【００３６】前記モータによって回転多面鏡１が矢印Ａ
の方向へ回転すると、その反射面は、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の反射面の法線とが
なす角、すなわち該反射面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５４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。

【００３７】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。

【００３８】感光体５４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５４を有する回転ドラ
ムがそ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。

【００３９】感光体５４の周辺には、感光体５４の表面
を一様に帯電するための帯電装置、感光体５４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。

【００４０】検出ミラー５５は、感光体５４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、レンズ５６ａを経てフォトダイオード等を有する受
光素子５６ｂの受光面に導入する。受光素子５６ｂ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。

【００４１】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５７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５４に書き込むべき情報に対応しており、処理回
路５７は、感光体５４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
５６ｂからライン５６ｃを経て与えられる走査開始信号
に同期して送信される。

【００４２】なお、回転多面鏡１、結像レンズ系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
開口に図示しないふたを装着する。

【００４３】

【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。

【００４４】複数のバランス修正部のうちの１つを、回
転多面鏡やロータを含む回転体の重心位置に配設するこ
とで、軸方向および周方向に極めて厳密なバランス修正
を行なうことができる。これによって、偏向走査装置の
高性能化に大きく貢献できる。

【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
す模式部分断面図である。

【図２】一変形例を示す模式部分断面図である。

【図３】偏向走査装置全体を説明する図である。

【図４】一従来例による偏向走査装置の主要部を示す模
式部分断面図である。

【符号の説明】 １ 回転多面鏡 ２ 軸 ３ スリーブ ９ ロータ １０ ステータ １１〜１３ バランス修正溝 ２１〜２３ 切欠部

Claims (3)

【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、
   該回転多面鏡を回転駆動するモータと、前記回転多面鏡
   と一体である回転部材を回転支持する回転軸受手段を有
   し、前記回転多面鏡と前記モータの回転部と前記回転部
   材を含む回転体に、その軸方向に離間した少なくとも３
   個のバランス修正部が設けられており、該３個のバラン
   ス修正部のうちの１つが前記回転体の重心位置に配設さ
   れていることを特徴とする偏向走査装置。
2. 【請求項２】 少なくとも１つのバランス修正部が、回
   転体の周方向にのびる環状のバランス修正溝と、該バラ
   ンス修正溝に取り付けられたバランスウエイトによって
   構成されていることを特徴とする請求項１記載の偏向走
   査装置。
3. 【請求項３】 少なくとも１つのバランス修正部が、回
   転体の所定の部位を局部的に除去することによって形成
   された切欠部によって構成されてい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。