JP2001255487A

JP2001255487A - 光走査装置

Info

Publication number: JP2001255487A
Application number: JP2000067430A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Hatori; 達也羽鳥
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-03-10
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2001-09-21

Abstract

(57)【要約】【課題】ハウジングの剛性を強化してハウジング自体
の振動レベルを小さくし、また、回転体の振動レベルを
低減させた小型で安価な光走査装置を得る。【解決手段】ハウジング１２の底板１２Ａの中央部に
は、固定軸１６の一端部が圧入されており、固定軸１６
は底板１２Ａに固定されている。この固定軸１６の他端
部には、雌ネジ部１６Ａが形成されており、固定ネジ５
２がねじ込み可能となっている。一方、カバー５０に
は、雌ネジ部１６Ａに対応する位置に穴部５０Ｂが設け
られており、穴部５０Ｂは固定ネジ５２が挿通可能な大
きさとなっている。この穴部５０Ｂに固定ネジ５２を挿
通させ、雌ネジ部１６Ａにねじ込んで固定軸１６の他端
部をカバー５０に固定する。これによって、ハウジング
１２に支柱を設けた場合と同じ効果が得られ、光走査装
置１０の剛性を高めることができ、ハウジング１２及び
カバー５０の振動を低減させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザープリンタや
デジタル複写機等の画像形成装置の内部に設けられ潜像
書き込みを行う光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又はデジタルカラ
ーコピア（登録商標）などの多くは、外周に多数の反射
鏡面が設けられたポリゴンミラーに画像信号で変調され
たレーザ光を反射させる。このとき、ポリゴンミラーを
高速回転させることによって、レーザ光を記録媒体に順
次走査し、画像記録を行っている。

【０００３】図６及び図７には従来の光走査装置１００
の概略図が示されている。この光走査装置１００のハウ
ジング１０２は箱状を成しており、ハウジング１０２の
底板１０２Ａの中央部付近には、固定軸１０４の一端側
が固定され、他端側は自由端となっている。この固定軸
１０４はモータユニット１０３を構成するポリゴンミラ
ー１０６等の回転体１０７の回転中心となっている。

【０００４】一方、レーザ光発生器１０８から照射され
るレーザ光１１０は、図示しない変調手段によって変調
され、ポリゴンミラー１０６の反射鏡面１０６Ａへ入射
される。

【０００５】ポリゴンミラー１０６の反射鏡面１０６Ａ
へ入射されたレーザ光１１０は、反射鏡面１０６Ａで反
射偏向される。このレーザ光１１０はハウジング１０２
内に配設された光学系部品１１２及びハウジング１０２
の側壁に嵌め込まれたウインドウガラス１１４を通過
し、記録媒体である感光体ドラム１１６に投射される。

【０００６】感光体ドラム１１６に投射されたレーザ光
１１０は、ポリゴンミラー１０６の回転によって感光体
ドラム１１６上を光走査する。反射鏡面１０６Ａによる
光走査が終わると、反射鏡面１０６Ｂによって感光体ド
ラム１１６が光走査される。

【０００７】このとき、感光体ドラム１１６は回転して
おり、反射鏡面１０６Ｂで反射されたレーザ光１１０
は、反射鏡面１０６Ａのレーザ光１１０の投射位置より
少しズレた位置に投射される。

【０００８】一方、光走査の開始点は、反射鏡面１０６
Ａで偏向されたレーザ光１１０がハウジング１０２に配
設されたＳＯＳセンサ１１８へ入射されるタイミングを
基準に毎走査ごとに決定され、光走査の開始点の走査方
向位置が常に一定となるように、レーザ光発生器１０８
の照射位置がコントロールされる。

【０００９】このとき、光走査装置１００のハウジング
１０２が振動すると、光学系部品１１２及びレーザ光発
生器１０８などに振動が伝わり、レーザ光１１０の照射
方向がぶれてしまい、感光体ドラム１１６表面上のレー
ザ光１１０の照射位置が変動して画質が劣化する。

【００１０】そこで、このような画質の劣化を防ぐに
は、光走査装置１００のハウジング１０２の剛性を強化
し、ハウジング１０２自体の振動レベルを低減させると
共に、回転体１０７の固有振動数とハウジング１０２の
固有振動数との周波数をズラし、互いに共振しないよう
にすることが考えられる。

【００１１】さらに、振動源のひとつであるポリゴンミ
ラー１０６等の回転体１０７の振動レベルを低減させ
る。これらを実現させるには、光走査装置１００のハウ
ジング１０２とカバー１２０との締結箇所をハウジング
１０２の周壁１０２Ｂだけでなく、中央部付近にも設け
れば良い。このため、ハウジング１０２の中央部付近に
支柱（図示省略）を立設することが考えられる。

【００１２】しかし、ハウジング１０２の中央付近に支
柱を立設する場合、当然の事ながら、レーザ光１１０の
走査を遮らない位置に配置しなければならない。また、
ポリゴンミラー１０６の近傍に支柱を配置すると、ポリ
ゴンミラー１０６の回転によって発生する風に対して抵
抗となり、「風きり音」と呼ばれる騒音が増大する。さ
らに、回転体１０７を回転させるための図示しない回転
手段の消費電力が増加してしまうことなど別の不具合が
発生する。

【００１３】従って、これらの問題点を回避し、しかも
振動低減効果のある支柱の位置を探し出すことは容易で
はなく、多くの場合、適切な位置を見出すことができな
かった。

【００１４】このため、ハウジング１０２の材質を変更
したり、肉厚を増したり、リブを形成して直接ハウジン
グ１０２の剛性を強化するなどの方法しか採れず、コス
トパフォーマンスが良くなかった。

【００１５】一方、ポリゴンミラー１０６等の回転体１
０７の振動源の振動レベルを低減する方法については、
固定軸１０４の固定方法を、片端固定から両端固定にす
ることで振動レベルを下げることが考えられる。

【００１６】しかし、図８に示すように、光走査装置１
２２にモータ風防カバー１２４を設けることで、固定軸
１２８の一端部をハウジング１３０に固定し、他端部を
モータ風防カバー１２４に固定することができるが、モ
ータ風防カバー１２４は光走査装置１２２の小型化・低
コスト化への障害となっており、できるだけこれを排し
たいという事情がある。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事実を考
慮し、ハウジングの剛性を強化してハウジング自体の振
動レベルを小さくし、また、回転体の振動レベルを低減
させた小型の光走査装置を低コストで提供することを課
題とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明で
は、光源から発生したレーザ光は、回転多面鏡に入射さ
れる。この回転多面鏡はモータユニットによって回転す
る。モータユニットの回転中心には固定軸が配置されて
おり、固定軸を中心に回転多面鏡が回転すると、回転多
面鏡に入射されたレーザ光は、反射偏向され、主走査方
向に走査される。

【００１９】また、レーザ光は光学部品によって光路及
び光特性が変化する。この光学部品及び回転多面鏡は筐
体に収容されており、筐体はカバーによって略密閉され
ている。筐体には固定軸が固定されており、固定軸の自
由端部をカバーに固定している。

【００２０】このように、固定軸を筐体に固定するだけ
でなく、固定軸の自由端部もカバーに固定することで、
筐体に支柱を設けた場合と同じ効果が得られ、筐体の剛
性が強化される。このため、筐体自体の振動を低減させ
ることができる。また、固定軸の軸芯がズレないため、
回転多面鏡の回転による振動レベルも低減される。

【００２１】さらに、筐体の剛性を向上させるための支
柱を筐体内に別途設けるわけではないので、回転多面鏡
で反射偏向されるレーザ光が遮られることはなく、回転
多面鏡の回転によって引き起こされる風に対して抵抗と
なって、騒音を発生させることもない。

【００２２】請求項２に記載の発明では、固定軸の自由
端部がカバーに固定されている。この固定軸の内部が貫
通しており、固定軸内を外気が通り抜ける。

【００２３】これにより、発熱源である回転多面鏡周り
を直接冷却することができるため、冷却効率が高く、略
密閉構造であっても光走査装置内部の温度上昇を防止す
ることができる。また、回転軸の温度が上昇すると、い
わゆる煙突効果により、回転軸内を外気が流れるため、
送風ファン等の装置が不要であり、低コストで実施でき
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１及び図２には、第１形態に係
る光走査装置１０の概略図が示されている。

【００２５】この光走査装置１０の筐体であるハウジン
グ１２の底板１２Ａの中央付近には、後述する固定軸１
６が固定されている。この固定軸１６にはボール軸受１
８を介して固定軸１６周りを回転可能に支持された円筒
状の回転スリーブ２０と、磁石が着磁された環状のロー
タマグネット２２と、複数の反射鏡面２４が設けられた
環状の回転多面鏡であるポリゴンミラー２６と、で構成
された回転体２８が備えられている。

【００２６】ここで、ロータマグネット２２は回転スリ
ーブ２０の外周に嵌挿されており、このロータマグネッ
ト２２にはハウジング１２の底板１２Ａ側に複数の磁石
が着磁され、隣接する区分が異極となっている。また、
ロータマグネット２２の天面には、回転スリーブ２０に
嵌挿されたポリゴンミラー２６が載置されている。

【００２７】一方、ハウジング１２の底板１２Ａに設け
られた台座３０には、ロータマグネット２２に対面して
環状の駆動コイル３２が配設されており、図示しない励
磁切替手段によって電流の向きが切り替えられる。これ
によって、回転体２８が固定軸１６周りを一定速度で回
転する。以上のようにして、モータユニット２９が構成
される。

【００２８】ポリゴンミラー２６には複数の反射鏡面２
６Ａが設けられており、レーザ光発生器３４から照射さ
れるレーザ光３６が、図示しない変調手段によって変調
され、反射鏡面２６Ａへ入射される。

【００２９】反射鏡面２６Ａへ入射されたレーザ光３６
は、反射鏡面２６Ａで反射偏向され、ハウジング１２内
に配設された光学系部品３８及びハウジング１２の側壁
に嵌め込まれたウインドウガラス４０を通過し、記録媒
体である感光体ドラム４２に投射され、ポリゴンミラー
２６の回転によって感光体ドラム４２上を光走査する。

【００３０】ここで、第１形態に係る光走査装置１０の
ハウジング１２について説明する。

【００３１】ハウジング１２は箱状を成しており、底板
１２Ａと底板１２Ａの外周から立設する周壁１２Ｂとで
構成されている。

【００３２】この周壁１２Ｂには複数のコーナー部４４
が設けられており、コーナー部４４の一部には、締結部
４６が形成されている。この締結部４６には雌ネジ部４
６Ａが形成されており、締結ネジ４８がねじ込み可能と
なっている。

【００３３】一方、ハウジング１２によって設けられた
空間は、カバー５０によって略密閉状態とされる。この
カバー５０には、ハウジング１２に形成された締結部４
６に対応する穴部５０Ａが設けられている。

【００３４】この穴部５０Ａに締結ネジ４８を挿通し、
締結ネジ４８を締結部４６にねじ込む。これによって、
カバー５０がハウジング１２に固定され、ハウジング１
２内に埃が入らないようにしている。

【００３５】ハウジング１２の底板１２Ａの中央部に
は、熱伝導率の高いアルミ製のヒートパイプ或いは、セ
ラミック等で成形された固定軸１６の一端部が圧入され
ており、固定軸１６は底板１２Ａに固定されている。こ
の固定軸１６の他端部（自由端部）には、雌ネジ部１６
Ａが形成されており、固定ネジ５２がねじ込み可能とな
っている。

【００３６】一方、カバー５０には、雌ネジ部１６Ａに
対応する位置に穴部５０Ｂが設けられており、この穴部
５０Ｂは固定ネジ５２が挿通可能な大きさとなってい
る。このカバー５０の穴部５０Ｂに固定ネジ５２を挿通
させ、雌ネジ部１６Ａにねじ込んで固定軸１６の他端部
をカバー５０に固定する。

【００３７】このように、回転体２８の回転中心となる
固定軸１６の両端部を固定することで、ハウジング１２
に支柱を設けた場合と同じ効果が得られ、光走査装置１
０の剛性を高めることができる。このため、ハウジング
１２及びカバー５０の振動を低減させることができる。

【００３８】また、固定軸１６の片端のみを支持する場
合と比較して固定軸１６の軸芯がズレないため、回転体
２８自体の振動レベルを低減させることができる。さら
に、ハウジング１２に別途、支柱を立設させることで、
光走査装置１０の剛性を強化させるわけではないので、
ポリゴンミラー２６で反射偏向されるレーザ光３６が遮
られることがない。

【００３９】また、ポリゴンミラー２６の回転によって
引き起こされる風は固定軸１６を中心としてまわってい
るため、風に対して抵抗となる障害物がないので騒音が
発生することはない。

【００４０】さらに、回転体２８自体の振動レベルを低
減させる手段の一つとして、回転体２８に風防カバー
（図８参照）を設ける必要もないため、従来の光走査装
置よりも小型化及び低コスト化が図れる。

【００４１】次に、第１形態に係る光走査装置の変形例
について説明する。なお、第１形態と重複する内容につ
いては、説明を割愛する。

【００４２】図３に示すように、軸受シャフト５４の外
周面には、数μｍの動圧発生溝５６が複数形成されてい
る。また、軸受シャフト５４には回転スリーブ５８が嵌
挿されており、軸受シャフト５４との間に数μｍの間隙
を設けて回転可能となっている。

【００４３】また、光走査装置６０のハウジング６２の
底板６２Ａに設けられた台座６４には、スラストマグネ
ットホルダ６６がリング状に立設されている。このスラ
ストマグネットホルダ６６の先端部には、スラストマグ
ネット６８が取り付けられている。

【００４４】一方、ロータマグネット７０には環状のロ
ータスラストマグネット７２が取り付けられており、ス
ラストマグネット６８に対向するように所定間隔を置い
て配置されている。

【００４５】このスラストマグネット６８とロータスラ
ストマグネット７２とは相互に異極となるように着磁さ
れており、お互いに吸引力が働くようになっている。こ
の吸引力は、回転体７４のスラスト方向の荷重よりも大
きく設定されており、これによって回転体７４は浮上す
る。

【００４６】このような構成によって、回転体７４が回
転すると軸受シャフト５４と回転スリーブ５８との間隙
には動圧が発生し、回転スリーブ５８は軸受シャフト５
４の半径方向に対して非接触で支持される。

【００４７】このように、軸受シャフト５４と回転スリ
ーブ５８との間隙に動圧を発生させる空気軸受によっ
て、回転スリーブ５８を軸受シャフト５４に支持させる
構成であっても第１形態と同様の効果を得ることができ
る。

【００４８】次に、第２形態に係る光走査装置について
説明する。なお、第１形態と重複する内容については説
明を割愛する。

【００４９】図４に示すように、光走査装置７６に固定
された固定軸７８が中空体を成しており、固定軸７８の
一端部は、光走査装置７６のハウジング８０の底板８０
Ａに圧入され、他端部はハウジング８０のカバー８２に
圧入されている。この固定軸７８の両端部は、底板８０
Ａ及びカバー８２から突き抜けている。このため、固定
軸７８内を外気が通り抜け、固定軸７８内が冷却され
る。

【００５０】一般的に光走査装置は、防塵のため略密閉
構造となっており、回転体による内部の発熱が問題とな
る。従来の光走査装置では、ハウジングの一部に放熱フ
ィンを設けるなどしてハウジング自体の放熱を行ってい
たが、このような間接的な冷却では冷却効率がきわめて
悪いため、光走査装置内部の温度上昇はある程度避けら
れないものとなっていた。

【００５１】しかし、固定軸７８内を外気が通り抜ける
ことで発熱源である回転体８４を直接冷やすため、冷却
効果が高く、光走査装置７６内部の温度上昇を防ぐこと
ができる。

【００５２】また、固定軸７８内の温度が上がると、い
わゆる煙突効果により、温度上昇した空気はカバー８２
側から吐き出され、代わりに底板８０Ａ側からは外気が
流入してくるため、強制的にエアーフローさせるための
装置がなくても低コストで実施することができる。

【００５３】なお、本形態では、第１形態と同一の固定
軸７８を用いたが、第１形態の変形例と同様、図５に示
すように、軸受シャフト８８を用いて回転スリーブ８６
との間隙に動圧を発生させる仕様でも第２形態と同様の
効果を得ることができる。

【００５４】また、第１形態及び第２形態では、図２及
び図４に示すように、固定軸７８は圧入によってハウジ
ング８０及びカバー８２に固定させたが、図５に示すよ
うに、固定部材９０を用いて軸受シャフト８８の両端部
を固定しても良い。

【００５５】この固定部材９０はドーナツ状を成してお
り、軸受シャフト８８の外周面に嵌め込み、軸受シャフ
ト８８をハウジング９２に固定する。

【００５６】ここで、固定部材９０は温度上昇に伴っ
て、軸受シャフト８８の軸方向に対して若干移動可能と
なっている。このため、ハウジング９２内の温度上昇に
よりハウジング９２が熱変形しても、固定部材９０は軸
受シャフト８８の軸方向にハウジング９２に追従して上
下できる。

【００５７】このため、軸受シャフト８８をハウジング
９２に接着した場合と比較すると、ハウジング９２の熱
変形によって生じる歪みを固定部材９０が吸収するの
で、軸受シャフト８８が変形することはない。

【００５８】

【発明の効果】本発明は、上記構成としたので、請求項
１に記載の発明では、筐体に支柱を設けた場合と同じ効
果が得られ、筐体の剛性が強化される。このため、筐体
自体の振動を低減させることができる。また、固定軸の
軸芯がズレないため、回転多面鏡の回転による振動レベ
ルも低減される。さらに、回転多面鏡で反射偏向される
レーザ光が遮られることはなく、回転多面鏡の回転によ
って引き起こされる風に対して抵抗となって、騒音を発
生させることもない。請求項２に記載の発明では、発熱
源である回転多面鏡周りを直接冷却することができるた
め、冷却効率が高く、略密閉構造であっても光走査装置
内部の温度上昇を防止することができる。また、回転軸
の温度が上昇すると、いわゆる煙突効果により、回転軸
内を外気が流れるため、送風ファン等の装置が不要であ
り、低コストで実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光走査装置を示す概略図である。

【図２】第１形態に係る光走査装置に用いられた固定軸
の両端部が固定された状態を示す図１の右側面の断面図
である。

【図３】第１形態に係る光走査装置の変形例に用いられ
た軸受シャフトの両端部が固定された状態を示す図１の
右側面の断面図である。

【図４】第２形態に係る光走査装置に用いられた固定軸
の両端部が光走査装置から突き出して固定された状態を
示す図１の右側面の断面図である。

【図５】第２形態に係る光走査装置の変形例に用いられ
た軸受シャフトの両端部が光走査装置から突き出して固
定された状態を示す図１の右側面の断面図である。

【図６】従来の光走査装置を示す概略図である。

【図７】従来の光走査装置に用いられた固定軸を示す図
６の右側面の断面図である。

【図８】従来の光走査装置に設けられたモータ風防カバ
ーに固定軸の一端部が固定された状態を示す図６の右側
面の断面図である。

【符号の説明】

１０光走査装置１２ハウジング（筐体）１６固定軸２９モータユニット５０カバー５４軸受シャフト（固定軸）６０光走査装置６２ハウジング（筐体）７６光走査装置７８固定軸８０ハウジング（筐体）８２カバー８８軸受シャフト（固定軸）９２ハウジング（筐体）９４カバー

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｋ 7/08 Ｈ０２Ｋ 7/09 ５Ｈ６０９ 7/09 7/14 Ｚ 7/14 9/02 Ｚ 9/02 9/06 Ｇ 9/06 Ｂ４１Ｊ 3/00 ＤＨ０４Ｎ 1/113 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０４ＡＦターム(参考） 2C362 BA90 DA03 DA17 DA19 DA23 DA33 2H045 AA13 AA46 AA49 DA02 DA04 5C072 AA03 BA01 BA12 BA20 HA02 HA13 HB15 JA06 XA01 XA05 5H605 AA01 AA03 AA05 BB05 BB14 BB20 CC04 DD07 DD09 DD11 EB09 EB10 EB12 5H607 BB01 BB13 BB25 CC05 DD03 DD16 FF01 GG02 GG19 5H609 BB19 BB21 PP02 PP05 PP06 PP07 QQ02 QQ10 QQ23 RR06 RR07 RR27 RR37 RR38 RR42 RR44 RR59 RR69 RR70 RR73 RR74 SS02 SS12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光を発生する光源と、前記光源か
ら入射されたレーザ光を反射偏向し主走査方向に走査さ
せる回転多面鏡と、前記回転多面鏡を回転させるモータ
ユニットと、前記モータユニットの回転中心に位置する
固定軸と、前記レーザ光の光路及び光特性を変化させる
光学部品と、前記固定軸が固定され前記光学部品及び前
記回転多面鏡を収容する筐体と、前記筐体を閉じるため
のカバーと、を備えた光走査装置であって、前記固定軸の自由端部を前記カバーに固定したことを特
徴とする光走査装置。
【請求項２】レーザ光を発生する光源と、前記光源か
ら入射されたレーザ光を反射偏向し主走査方向に走査さ
せる回転多面鏡と、前記回転多面鏡を回転させるための
固定軸と、前記レーザ光の光路及び光特性を変化させる
光学部品と、前記固定軸が固定され前記光学部品及び前
記回転多面鏡を収容する筐体と、前記筐体を閉じるため
のカバーと、を備えた光走査装置であって、前記固定軸の自由端部が前記カバーに固定され、固定軸
の内部が貫通し、外気が通り抜けることを特徴とする光
走査装置。