JP2002107649A

JP2002107649A - 密閉型ポリゴンスキャナ

Info

Publication number: JP2002107649A
Application number: JP2000293852A
Authority: JP
Inventors: Yukio Itami; 幸男伊丹; Mitsuo Suzuki; 光夫鈴木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-09-27
Filing date: 2000-09-27
Publication date: 2002-04-10

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、駆動素子の熱容量大きくして放熱
性を改善し、小型の駆動素子を使用できるようにするこ
とで、発熱や温度上昇による駆動素子の熱破壊を防止
し、プリント基板のスルーホール加工を不要とし、低コ
スト化を図れる。【解決手段】本発明に係る密閉型ポリゴンスキャナ
は、取り付け基準面が形成されたハウジングと、ポリゴ
ンミラーが固定された回転体と、回転体を回転させるモ
ータと、回転体を支持する軸受部と、モータの巻線コイ
ルと電気的に接続され、かつモータの駆動回路が一体構
成されたプリント基板と、ポリゴンミラーに対してレー
ザ光が入出する窓を備えたカバーとを有し、回転体を密
閉空間に配置し、プリント基板にはモータの回転部と対
向する面に回路素子が実装され、ハウジングと対向する
面の一部又は全部がハウジングと密着されて固定され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は密閉型ポリゴンスキ
ャナに関し、特に回転体が密閉された空間で用いられる
高速回転用ポリゴンスキャナに関する。

【０００２】

【従来の技術】デジタル複写機、レーザプリンタ等のレ
ーザ書き込み系を用いた電子写真方式の記録装置は、印
字品質の高さ、高速プリント、低騒音などの優れた特徴
と低価格化により、急速に普及してきている。これら記
録装置のレーザ書き込み系構成部品であるポリゴンスキ
ャナには記録装置のプリント速度、画素密度に応じた回
転速度が要求される。近年、プリント速度の高速化、画
素密度の高密度化に伴い、ポリゴンスキャナには２０，
０００ｒｐｍ以上の高速回転が要求され、従来のボール
ベアリングタイプでは軸受寿命や軸受騒音などの面から
要求品質を満足することができない。そのため高速回転
用のポリゴンスキャナとしては、動圧空気軸受を用いた
ものが実用化されている。また、高速化に伴い、駆動素
子の発熱が大きくなっており、制御回路の信頼性を確保
するとともに低コスト化することが課題となっている。

【０００３】そこで、これらの課題を解決するために従
来よりいくつかの提案がなされている。その一つとし
て、特開平６−９８５１７号公報（以下従来例１と称
す）には、ハウジングの下面にブラシレスモータを駆動
する駆動信号を供給する駆動用回路素子を有するプリン
ト基板を取付け、プリント基板に駆動用回路素子を取付
けて、ポリゴンスキャナにモータ部を駆動する駆動用回
路素子を一体的に取付けることにより、ハーネスを大幅
に短くしてコストを低減することができると共に、検査
及び管理を容易にして検査及び管理コストを低減するこ
とができるスキャナモータが提案されている。

【０００４】また、特開平６−２３０３０６号公報（以
下従来例２と称す）には回転装置の駆動用ＩＣの昇温を
抑制する偏向走査装置が提案されている。詳細には、回
転多面鏡と金属基板と駆動用ＩＣを備えたモータ装置で
あって、金属基板の裏面で駆動用ＩＣの下方に相当する
位置にアルミニウム板から成る吸熱部材を接着する。よ
って、駆動用ＩＣの熱は金属基板を通って吸熱部材に伝
達し拡散する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例１によれば、送風による空冷を行い、駆動素子の発
熱や温度上昇による熱破壊を防止するが、冷却効果が高
い大型のリードタイプを直立させて使用する必要があ
り、駆動素子の部品コストが高くなる。また、大型でリ
ードタイプの駆動素子を樹脂プリント基板に取り付ける
ため、スルーホール加工が必要になり、プリント基板の
コストが高くなる。更に、駆動素子を送風による空冷が
しやすい場所に配置しなければならないという制約があ
る。仮に、送風用のファンが故障し、送風が停止した場
合には、無風状態となるため、駆動素子の温度が著しく
上昇し、最悪、駆動素子が熱破壊を起こす恐れがある。

【０００６】また、上記従来例２によれば、ポリゴンミ
ラーの周辺が開放されており、攪拌する空気量が多いた
め、空気抵抗による風損が大きくなり、駆動素子に流れ
る電流が多くなる。その結果、駆動素子の発熱が大きく
なるとともに、必要以上の電力を消費してしまう。ま
た、光学ハウジングの形状によって、消費電力が変わっ
てしまう。更に、ポリゴンミラー周辺で乱流が発生しや
すく、その乱流がポリゴンミラーの回転むらを発生さ
せ、画像品質が悪化する。そして、風きり音が漏れて騒
音となり易い。光学ハウジングに取り付けた状態にしな
いと、高速回転での回転むらや騒音などの特性保証およ
び検査をすることができない。このような不具合は２
０，０００ｒｐｍ以下の低速回転で用いられる場合には
それほど問題とならないが、２０，０００ｒｐｍ以上の
高速回転で用いられると顕著に現れてくる。

【０００７】本発明はこれらの問題点を解決するための
ものであり、駆動素子の熱容量大きくして放熱性を改善
し、小型の駆動素子を使用できるようにすることで、発
熱や温度上昇による駆動素子の熱破壊を防止し、プリン
ト基板のスルーホール加工を不要とし、低コスト化を図
れる密閉型ポリゴンスキャナを提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
めに、本発明に係る密閉型ポリゴンスキャナは、取り付
け基準面が形成されたハウジングと、ポリゴンミラーが
固定された回転体と、回転体を回転させるモータと、回
転体を支持する軸受部と、モータの巻線コイルと電気的
に接続され、かつモータの駆動回路が一体構成され、金
属材料からなる片面プリント基板であるプリント基板
と、ポリゴンミラーに対してレーザ光が入出する窓を備
えたカバーとを有し、回転体を密閉空間に配置し、プリ
ント基板にはモータの回転部と対向する面に回路素子が
実装され、ハウジングと対向する面の一部又は全部がハ
ウジングと密着されて固定されることに特徴がある。よ
って、ポリゴンミラーが攪拌する空気量を減らして、風
損を小さく抑え、駆動素子に流れる電流を小さくして、
不必要な電力消費を抑制でき、強いては低コスト化を図
れる密閉型ポリゴンスキャナを提供できる。

【０００９】また、プリント基板はハウジングに形成さ
れた光学ハウジングへの取り付け基準面とモータの回転
部の間に配置され固定されることにより、またプリント
基板の一部がカバー及びハウジングの間から外部に露出
し、その露出部に入出力信号及び駆動電源のコネクタを
配置することにより、ポリゴンスキャナの回転むら及び
騒音等の特性保証及び検査を容易とすると共に、入出力
信号および駆動電源用のハーネスの取り付け作業性を改
善できる。

【００１０】更に、プリント基板はモータの駆動回路が
一体で構成されることにより、回路素子の熱容量が大き
くなり、放熱効果がよくなって小型で低コストな回路素
子を使用することができ、プリント基板のスルーホール
加工を不要とし、低コスト化を図れる。

【００１１】また、プリント基板とカバー及びハウジン
グとの隙間に弾性シール部材を設け、回転体が収納され
る空間を略密閉空間としたことにより、カバーとプリン
ト基板のすきまの密閉を容易とし、ポリゴンスキャナの
組立が容易となる。

【００１２】更に、プリント基板に回路素子非実装部を
設け、この回路素子非実装部に弾性シール部材を設けた
ことにより、ポリゴンスキャナの組立が容易となる。

【００１３】また、プリント基板に構成された駆動回路
の回路素子の一部又は全部は回転体が収納される密閉空
間内に配置されたことにより、回転体の空気攪拌によっ
て発熱回路素子の発熱を分散させて放熱することによ
り、発熱回路素子の温度上昇を抑え、信頼性を高めるこ
とができる。

【００１４】更に、ハウジングに形成された取り付け基
準面の一部又は全部が、光学ハウジングに密着して固定
されることにより、高速回転に伴うポリゴンスキャナの
発熱に対して放熱経路を確保し、信頼性を確保できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明に係る密閉型ポリゴンスキ
ャナは、取り付け基準面が形成されたハウジングと、ポ
リゴンミラーが固定された回転体と、回転体を回転させ
るモータと、回転体を支持する軸受部と、モータの巻線
コイルと電気的に接続され、かつモータの駆動回路が一
体構成されたプリント基板と、ポリゴンミラーに対して
レーザ光が入出する窓を備えたカバーとを有し、回転体
を密閉空間に配置し、プリント基板にはモータの回転部
と対向する面に回路素子が実装され、ハウジングと対向
する面の一部又は全部がハウジングと密着されて固定さ
れる。

【００１６】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係る密閉型ポリゴ
ンスキャナの構成を示す断面図である。また、図２は図
１の平面図である。更に、図３は本実施例の密閉型ポリ
ゴンスキャナの分解斜視図である。図１、図３におい
て、本実施例の密閉型ポリゴンスキャナのハウジング１
の下面には光学ハウジングへの取り付け基準面１ａが形
成されている。ハウジング１の上面中央には軸受取り付
け部１ｂが形成され、動圧空気軸受を構成する固定軸２
が固定されている。固定軸２の円筒表面には動圧空気軸
受を構成するための溝３が形成されている。回転体４が
回転を開始すると、回転スリーブ１５と固定軸２の間に
形成された軸受隙間の空気圧力が高まり非接触でラジア
ル方向（半径方向）に回転体４を支持する。固定軸２の
内側には吸引型磁気軸受の固定部５が固定されている。
吸引型磁気軸受の固定部５は、キャップ部材６とストッ
パ７が固定軸２の内筒部に圧入固定されることで軸方向
に挟まれて固定されている。キャップ部材６の中央部に
は空気が通過するときの粘性抵抗を利用して上下振動を
減衰させるφ０．２〜φ０．５程度の微細穴が形成され
ている。キャップ部材６とストッパ７は共に非磁性材料
のステンレス鋼板などが用いられる。吸引型磁気軸受の
固定部５は回転軸方向に二極に着磁されたリング状永久
磁石８と、リング状永久磁石８の内径よりも小さい中心
円が形成された強磁性材料からなる第１の固定ヨーク板
９と、同様にリング状永久磁石８の内径よりも小さい中
心円が形成された強磁性材料からなる第２の固定ヨーク
板１０とからなる。第１の固定ヨーク板９と第２の固定
ヨーク板１０はリング状永久磁石８を軸方向に挟み、第
１の固定ヨーク板９の中心円及び第２の固定ヨーク板１
０の中心円が回転中心軸に対して同軸になるように配置
され、固定される。なお、リング状永久磁石８の材質と
しては主に希土類系の永久磁石が用いられる。第１の固
定ヨーク板９、第２の固定ヨーク板１０には鉄鋼系の板
材が用いられる。固定軸２は非磁性材料が用いられる。

【００１７】また、ハウジング１の上面には略中央部に
穴が形成されたプリント基板１１が配置されている。ハ
ウジング１の軸受取り付け部１ｂの外径には、プリント
基板１１、スペーサ１２、モータ巻線１３ａが巻かれた
ステータコア１３が順番に嵌合され、軸受取り付け部１
ｂの先端が締められて（塑性変形されて）、３つの部品
が挟まれて固定されている。モータ方式は回転体４に取
り付けられたロータマグネット１４とモータ巻線１３ａ
が巻かれたステータコア１３が回転軸と垂直な方向に対
向したラジアルギャップ・アウターロータ型のブラシレ
スモータである。回転体４はセラミックス製の回転スリ
ーブ１５の外側にはアルミニウム製のロータ部材１６が
焼きばめ固定され、ポリゴンミラー部１６ａが一体で形
成されている。ロータ部材１６の下側にはモータ用のロ
ータマグネット１４が接着又は圧入固定されている。ロ
ータ部材１６上端には動圧軸受径より大きい貫通穴が形
成されている。回転スリーブ１５の外側にロータ部材１
６が焼きばめ固定されると、動圧空気軸受面である回転
スリーブ１５の内径が変形するため、内径の修正や仕上
げ加工が必要になる。このとき、ロータ部材１６に動圧
軸受径より大きい貫通穴が形成されているので、加工器
具が貫通穴を通過することができ、焼きばめ後も、内径
の修正・仕上げ加工が容易である。

【００１８】更に、ロータ部材１６にはスリーブ１５と
の焼きばめによる応力歪みがポリゴンミラー部１６ａに
及ばないように、円周状の溝１６ｂが設けられている。
ロータ部材１６の上端の貫通穴には、閉止部材１７が固
定されている。閉止部材１７には吸引型磁気軸受の回転
部１６が配置、固定されている。吸引型磁気軸受の回転
部１６は第１の固定ヨーク板９の中心円および、第２の
固定ヨーク板１０の中心円との間に磁気ギャップを構成
する外筒面が形成され、その外筒面が回転中心軸と同軸
になるように配置されている。吸引型磁気軸受の回転部
１６には永久磁石又は鉄鋼系の強磁性材料が用いられ
る。ロータ部材１６上端の貫通穴は閉止部材１７によっ
て塞がれることで、回転体４と固定軸２が組み立てられ
たときに、固定軸上端と回転体４の間に略密閉空間３ａ
が形成される。この略密閉空間の空気がキャップ部材６
に形成されたφ０．２〜０．５の微細穴を出入りすると
きの空気の粘性抵抗によって上下振動減衰効果が得られ
る。また、回転体４は不釣り合い（アンバランス）振動
が非常に小さいレベルになるように、回転体４の上下２
箇所の修正面１６ｂ，１４ａでバランス修正が行われて
いる。

【００１９】また、ハウジング１及びプリント基板１１
の上方には回転体４を囲むように内部が刳り抜かれたカ
バー１８がハウジング１にネジで固定されている。カバ
ー１８にはレーザ光の入出射用開口部が形成され、ガラ
ス窓１９が両面テープ又は接着剤で固定されて密閉され
ている。カバー１８とプリント基板１１の間には弾性シ
ール部材２０が配置、圧縮されて回転体４の配置される
空間と外部を遮断して、回転体４)の配置される空間を
密閉している。図２に示すように、プリント基板１１に
回路素子非実装部１１ｅを設けて、弾性シール部材２０
を配置、圧縮すれば密閉効果が高くなる。このように、
回転体４を密閉空間に配置することでポリゴンミラーが
攪拌する空気量を減らして、風損を小さく抑え、駆動素
子に流れる電流を小さくして、不必要な電力消費を抑制
している。また、ミラーの風きり音を閉じ込めて騒音レ
ベルを小さくしている。プリント基板１１には駆動回路
が一体で設けられており、モータ巻線１３ａやホール素
子１１ａとパターン配線され、ホール素子１１ａの位置
検出信号に従って、順次モータ巻線１３ａへの通電を切
り替えて回転体４を回転させて定速制御する。プリント
基板１１は片面の金属基板でロータマグネット１４と対
向する面にホール素子１１ａ，駆動素子１１ｂ，１１
ｃ，コネクタ１１ｄ等の回路素子が実装され、裏面はア
ルミニウム合金製のハウジング１と密着して固定されて
いる。その結果、駆動素子１１ｂなどの回路素子の発熱
に対し、回路素子の熱容量が大きくなり、放熱効率が良
くなるので、小型で低コストな回路素子を使用すること
ができる。また、スルーホール加工が不要な片面の金属
基板を用いて、プリント基板１１も低コスト化すること
ができる。

【００２０】また、本実施例では駆動素子１１ｂなどの
回路素子を回転体が配置される密閉空間に配置してい
る。この密閉空間は回転体が回転することで空気が攪拌
されるため、密閉空間の温度は略均一となり、回路素子
の発熱を分散させて放熱させることができる。その結
果、回路素子の温度上昇を抑え、信頼性を高めることが
できる。

【００２１】更に、プリント基板１１の一部はハウジン
グ１とカバー１８の間から露出しており、その露出部に
入出力信号および駆動電源用のコネクタ１１ｄが実装さ
れている。ハウジング１の取付基準面より上方に入出力
信号および駆動電源用のコネクタ１１ｄを配置すること
で、ポリゴンスキャナを取り付けた後でもハーネスの取
り付けができ、上方からの差込みにより作業性も改善す
ることができる。

【００２２】従って、上記構成の本実施例に係る密閉型
ポリゴンスキャナはカバー１８を含めて構成されるの
で、小型でコンパクトな状態で、高速回転での回転むら
および騒音等の特性保証および検査を簡単にすることが
できる。また、上記構成の本実施例に係る密閉型ポリゴ
ンスキャナは、ハウジング１の取付基準面と密着する面
を設けたアルミダイキャスト製の光学ハウジングに取り
付けて使用することで、高速回転にともなうポリゴンス
キャナの発熱に対して、金属基板からハウジング、さら
に、光学ハウジングへと伝わる放熱経路を確保すること
ができる。その結果、ポリゴンスキャナの駆動素子１１
ｂなどの温度上昇を低く抑え、信頼性を確保した状態で
使用することができる。

【００２３】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変
形や置換可能であることは言うまでもない。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る密閉
型ポリゴンスキャナは、取り付け基準面が形成されたハ
ウジングと、ポリゴンミラーが固定された回転体と、回
転体を回転させるモータと、回転体を支持する軸受部
と、モータの巻線コイルと電気的に接続され、かつモー
タの駆動回路が一体構成され、金属材料からなる片面プ
リント基板であるプリント基板と、ポリゴンミラーに対
してレーザ光が入出する窓を備えたカバーとを有し、回
転体を密閉空間に配置し、プリント基板にはモータの回
転部と対向する面に回路素子が実装され、ハウジングと
対向する面の一部又は全部がハウジングと密着されて固
定されることに特徴がある。よって、ポリゴンミラーが
攪拌する空気量を減らして、風損を小さく抑え、駆動素
子に流れる電流を小さくして、不必要な電力消費を抑制
でき、強いては低コスト化を図れる密閉型ポリゴンスキ
ャナを提供できる。

【００２５】また、プリント基板はハウジングに形成さ
れた光学ハウジングへの取り付け基準面とモータの回転
部の間に配置され固定されることにより、またプリント
基板の一部がカバー及びハウジングの間から外部に露出
し、その露出部に入出力信号及び駆動電源のコネクタを
配置することにより、ポリゴンスキャナの回転むら及び
騒音等の特性保証及び検査を容易とすると共に、入出力
信号および駆動電源用のハーネスの取り付け作業性を改
善できる。

【００２６】更に、プリント基板はモータの駆動回路が
一体で構成されることにより、回路素子の熱容量が大き
くなり、放熱効果がよくなって小型で低コストな回路素
子を使用することができ、プリント基板のスルーホール
加工を不要とし、低コスト化を図れる。

【００２７】また、プリント基板とカバー及びハウジン
グとの隙間に弾性シール部材を設け、回転体が収納され
る空間を略密閉空間としたことにより、カバーとプリン
ト基板のすきまの密閉を容易とし、ポリゴンスキャナの
組立が容易となる。

【００２８】更に、プリント基板に回路素子非実装部を
設け、この回路素子非実装部に弾性シール部材を設けた
ことにより、ポリゴンスキャナの組立が容易となる。

【００２９】また、プリント基板に構成された駆動回路
の回路素子の一部又は全部は回転体が収納される密閉空
間内に配置されたことにより、回転体の空気攪拌によっ
て発熱回路素子の発熱を分散させて放熱することによ
り、発熱回路素子の温度上昇を抑え、信頼性を高めるこ
とができる。

【００３０】更に、ハウジングに形成された取り付け基
準面の一部又は全部が、光学ハウジングに密着して固定
されることにより、高速回転に伴うポリゴンスキャナの
発熱に対して放熱経路を確保し、信頼性を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る密閉型ポリゴンスキャ
ナの構成を示す断面図である。

【図２】本実施例の密閉型ポリゴンスキャナの平面図で
ある。

【図３】本実施例の密閉型ポリゴンスキャナを分解した
分解斜視図である。

【符号の説明】

１；ハウジング、２；固定軸、３；溝、４；回転体、
５；固定部、６；キャップ部材、７；ストッパ７、８；
リング状永久磁石、９；第１の固定ヨーク板、１０；第
２の固定ヨーク板、１１：プリント板、１２；スペー
サ、１３；ステータコア、１４；ロータマグネット、１
５；回転スリーブ、１６；ロータ部材、１６ａ；ポリゴ
ンミラー部、１７；閉止部材、１８；カバー、１９；ガ
ラス窓、２０；弾性シール部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2C362 BA08 DA02 DA12 DA17 DA33 DA41 2H045 AA15 AA33 AA46 AA59 DA41 5H611 AA09 BB01 BB07 BB08 TT01 UA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】取り付け基準面が形成されたハウジング
と、ポリゴンミラーが固定された回転体と、該回転体を
回転させるモータと、前記回転体を支持する軸受部と、
前記モータの巻線コイルと電気的に接続され、かつ前記
モータの駆動回路が一体構成され、金属材料からなる片
面プリント基板であるプリント基板と、前記ポリゴンミ
ラーに対してレーザ光が入出する窓を備えたカバーとを
有し、前記回転体を密閉空間に配置し、前記プリント基
板には前記モータの回転部と対向する面に回路素子が実
装され、前記ハウジングと対向する面の一部又は全部が
前記ハウジングと密着されて固定されることを特徴とす
る密閉型ポリゴンスキャナ。
【請求項２】前記プリント基板は前記ハウジングに形
成された光学ハウジングへの取り付け基準面と前記モー
タの回転部の間に配置され固定される請求項１記載の密
閉型ポリゴンスキャナ。
【請求項３】前記プリント基板の一部が前記カバー及
び前記ハウジングの間から外部に露出し、その露出部に
入出力信号及び駆動電源のコネクタを配置する請求項１
又は２に記載の密閉型ポリゴンスキャナ。
【請求項４】前記プリント基板は前記モータの駆動回
路が一体で構成される請求項１〜３のいずれかに記載の
密閉型ポリゴンスキャナ。
【請求項５】前記プリント基板と前記カバー及び前記
ハウジングとの隙間に弾性シール部材を設け、回転体が
収納される空間を略密閉空間とした請求項１〜４のいず
れかに記載の密閉型ポリゴンスキャナ。
【請求項６】前記プリント基板に回路素子非実装部を
設け、該回路素子非実装部に前記弾性シール部材を設け
た請求項５記載の密閉型ポリゴンスキャナ。
【請求項７】前記プリント基板に構成された駆動回路
の回路素子の一部又は全部が、前記回転体が収納される
密閉空間内に配置された請求項１〜６のいずれかに記載
の密閉型ポリゴンスキャナ。
【請求項８】前記ハウジングに形成された取り付け基
準面の一部又は全部が、前記光学ハウジングに密着して
固定される請求項１〜７のいずれかに記載の密閉型ポリ
ゴンスキャナ。