JP2003035880A - 回転多面鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転によって生じる騒音を効果的に抑制する
ことができ、これによって高速化に十分対応することが
可能な回転多面鏡を提供する。 【解決手段】 正多角形状の多面鏡部１０の両端面に、
この多面鏡部１０の内接円径よりも径がしだいに小さく
なる複数段の多角形状の整流板１１，１２を、同心円
状、かつ位相を交互にずらして積層する。多面鏡部１０
の周囲に発生する空気の流れを整流板１１，１２の周囲
に発生する空気の流れによって打ち消し、渦流への発展
を抑える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザプリンタ等
の画像形成装置においてレーザ光等の光ビームを高速度
で偏向走査する光走査装置を構成する回転多面鏡に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図８を参照してこの種の光走査装置の原
理を説明する。レーザ発振器（光源）１から出射したレ
ーザビーム（光ビーム）Ｌはシリンドリカルレンズ２を
通過することにより所定のビーム形状に集光され、その
レーザビームＬは矢印方向に回転する正多角形状の回転
多面鏡３の反射面に入射して繰り返し偏向走査され、結
像レンズ系４ａ，４ｂを通って被走査体５上に結像す
る。

【０００３】ところで、このような光走査装置にあって
は、回転多面鏡の風切り音が騒音として周囲に伝達する
ことが知られている。この騒音は、回転多面鏡が正多角
形状であり、回転中における周面の頂角と平らな反射面
との周速度の差（頂角の方が大きい）によって、回転多
面鏡の周囲に外周方向に向かう空気の流れが生じ、さら
にこれが渦流に発展することが原因と考えられている。
近年では、処理速度の高速化に伴って毎分１万数千回転
から２万回転以上といった高速で回転する回転多面鏡が
提供されているので騒音は増大する傾向にあり、このた
め、騒音を抑制する種々の対策が採られている。

【０００４】その対策としては、特開２０００−１８０
７６９号公報に開示されるように頂角を面取りするもの
や、特開平５−２８９０１２号公報に開示されるように
頂角の上下の面を円錐テーパ面に形成するものがあり、
これらはいずれも頂角に生じる空気抵抗を減らして騒音
の低減を図る提案である。また、特開２０００−１１１
８２３号公報には、回転多面鏡の上下面に楕円体を重
ね、結果的に頂角に生じる空気抵抗を減少させる技術が
開示されている。さらに、特開２０００−３３００６２
号公報には、回転多面鏡を上側から押圧して回転軸と一
体に回転する支持部材に固定するための押圧部材から発
生する風切り音を課題とし、押圧部材を円錐台状のカバ
ーで被覆して押圧部材による風切り音を無くした騒音対
策案が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】回転多面鏡の周面の頂
角を面取りするなどして頂角に生じる空気抵抗を減少さ
せる従来技術にあっては、騒音源である空気の渦流を打
ち消すものではないので、きわめて高速で回転するもの
に適用した場合には、その効果がさほど得られないこと
が想定される。また、反射面の有効面積が小さくなるの
で、実用的な対策とは言えない。また、押圧部材にカバ
ーを設けるものは、押圧部材による騒音防止を図ったも
のであり、回転多面鏡自体の騒音の低減を図ったもので
はない。

【０００６】よって本発明は、騒音が効果的に抑制さ
れ、これによって高速化に十分対応することが可能な回
転多面鏡を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた本発明は、第１の発明として、光ビームを偏
向反射する複数の反射面が周面に形成された多角形状の
多面鏡部の少なくとも一方の端面に、該多面鏡部の外接
円径よりも径がしだいに小さくなる１段あるいは複数段
の整流板が同心円状に積層されていることを特徴とす
る。

【０００８】第１の発明の回転多面鏡は、複数の反射面
を有する多角形状の多面鏡部が、実質的な回転多面鏡の
機能を果たす。そして、この多面鏡部の少なくとも一方
の端面に積層された整流板により、多面鏡部から発生す
るであろう騒音が抑制される。すなわち、本発明の回転
多面鏡が回転することによって多面鏡部の周囲に発生す
る空気の流れは、多面鏡部と一体回転する整流板の周囲
に発生する空気の流れによって打ち消され、渦流に発展
する前に整流される。その結果、多面鏡部の周囲には渦
流が発生しにくく、これによって騒音が抑制される。整
流板を複数段積層する形態を採ると、多面鏡部側の空気
の流れを押さえ込む整流板側の空気の流れの厚みが増す
ので、騒音抑制作用が向上する。なお、整流板は多面鏡
部と一体に成形されたものでもよく、別体のものが多面
鏡部に接着等の固定手段で積層されていてもよい。別体
の場合は、軽量で駆動モータへの負荷が軽減する観点か
ら、アクリル等の樹脂製が好ましい。

【０００９】第１の発明の整流板の具体例としては、多
角形状であり、その周面の頂角が、多面鏡部あるいは積
層されている整流板の周面の頂角に対してずれた状態で
積層されている形態が挙げられる。この構成によると、
整流板は多角形状であることから整流板の周囲に渦流に
発展する空気の流れが発生するが、この整流板側の空気
の流れが、回転方向の後方に生じる多面鏡部側の空気の
流れを押さえ込んで互いに打ち消す作用をなす。このよ
うな空気の流れの相殺作用により両者、すなわち多面鏡
部と整流板の周囲に発生する空気の流れは、渦流に発展
する前に整流される。その結果、多面鏡部の周囲には渦
流が発生しにくく、これによって騒音が抑制される。こ
のような整流板を、積層されている整流板に対して頂角
をずらして複数段積層する形態を採ると、整流板の周囲
に発生する空気の流れを、その整流板に積層された別の
整流板の周囲に発生する空気の流れが打ち消すので、騒
音抑制作用が向上する。なお、特開２００１−８３４５
２号公報には、複数個の回転多面鏡を位相をずらして重
ねた構成が開示されているが、これは径が同一の回転多
面鏡を重ねており、しかも、全てが回転多面鏡である点
で本発明と全く異なる。

【００１０】第１の発明の整流板の他の具体例として
は、円板状の形態が挙げられる。円板状の整流板の周囲
には、渦流に発展しない直線的な空気の流れが発生し、
この空気の流れによって多面鏡部側の空気の流れが押さ
え込まれる。これによって多面鏡部の周囲の空気の流れ
は渦流に発展しにくく、騒音抑制効果が得られる。

【００１１】上記第１の発明においては、整流板を複数
段有し、かつ、これら整流板の厚さが、多面鏡部から離
れる積層方向に向かうにしたがって薄くなることを好ま
しい形態としている。この形態では、回転多面鏡が全体
として楕円体状、もしくは球体状を呈する。このような
形状では、多面鏡部からの騒音を抑える複数段の整流板
による空気抵抗が減少し、騒音がより効果的に抑制され
る。

【００１２】次に、本発明の第２の発明は、光ビームを
偏向反射する複数の反射面を有する多角形状の多面鏡部
の両端面に、全体として１つの略球体を呈する半球状の
整流体がそれぞれ積層されていることを特徴とする。

【００１３】第２の発明の回転多面鏡においても、複数
の反射面を有する多角形状の多面鏡部が、実質的な回転
多面鏡の機能を果たす。そして、この多面鏡部の両端面
に積層された半球状の整流体が上記第１の発明における
整流板と同様の機能を果たし、騒音が抑制される。第２
の発明では、一対の整流体により回転多面鏡の全体が略
球体を呈するので空気抵抗が大幅に減少し、騒音がより
効果的に抑制される。

【００１４】第２の発明では、整流体の多面鏡部への積
層面の径が、多面鏡部の内接円と同等であること、ある
いは、多面鏡部の外接円と同等であることを具体的形態
とする。特に整流体の多面鏡部への積層面の径が多面鏡
部の外接円と同等の場合、多面鏡部の頂角が整流体から
突出しないのでその頂角への空気の接触量が少なくな
り、したがって、多面鏡部の周囲に渦流が発生しにくい
の。このため、多面鏡部の周囲には渦流がより発生しに
くく、騒音抑制効果が大きい。

【００１５】次に、本発明の第３の発明は、光ビームを
偏向反射する複数の反射面が周面に形成された多角形状
の多面鏡部の両端面に、円錐状の整流体がそれぞれ積層
されていることを特徴とする。

【００１６】第３の発明の回転多面鏡においても、複数
の反射面を有する多角形状の多面鏡部が、実質的な回転
多面鏡の機能を果たす。そして、この多面鏡部の両端面
に積層された円錐状の整流体から生じる空気の流れによ
って、騒音が抑制される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 （１）第１実施形態 図１は、図８で示した光走査装置に適用可能な第１実施
形態に係る回転多面鏡であり、（ａ）は側面図、（ｂ）
は平面図である。この回転多面鏡１０Ａは、光走査装置
が設置される図示せぬケーシング内に中心Ｏを軸として
回転自在に取り付けられ、図示せぬ駆動モータによって
一方向に回転する。

【００１８】回転多面鏡１０Ａは、回転多面鏡としての
機能を実質的に果たす多面鏡部１０と、この多面鏡部１
０の上下の端面にそれぞれ複数段（この場合２段ずつ）
に積層された整流板１１，１２とから構成されている。
多面鏡部１０は、平面視正多角形状（図示例では正六角
形状）で適度な高さ（厚さ）を有し、その周面には、頂
角１０ａで区切られた複数の平面からなる反射面１０ｂ
が形成されている。

【００１９】多面鏡部１０に積層された１段目の整流板
（第１の整流板）１１は、多面鏡部１０と同じ正六角形
状であり、すなわちその周面には、頂角１１ａで区切ら
れた６つの平面１１ｂが形成されている。第１の整流板
１１の厚さは多面鏡部１０よりも薄く（例えば半分程
度）、その外接円径は多面鏡部１０の内接円径に等し
い。そしてこの第１の整流板１１は、多面鏡部１０の上
下の端面に対し、多面鏡部１０と同心円状で、かつ頂角
１１ａが多面鏡部１０の反射面１０ｂの中央に位置する
ように位相をずらして積層されている。言い換えると、
第１の整流板１１は多面鏡部１０に対して周方向に３０
゜ずらして同心円状に配置されている。

【００２０】第１の整流板１１に積層された２段目の整
流板（第２の整流板）１２は、多面鏡部１０および第１
の整流板１１と同じ正六角形状であり、その周面には、
頂角１２ａで区切られた６つの平面１２ｂが形成されて
いる。第２の整流板１２の厚さは第１の整流板１１より
も若干薄く、その外接円径は第１の整流板１１の内接円
径に等しい。そしてこの第２の整流板１２は、第１の整
流板１１に対し、同心円状で、かつ頂角１２ａが第１の
整流板１１の平面１１ｂの中央に位置するように位相を
ずらして積層されている。

【００２１】このように、第１実施形態の回転多面鏡１
０Ａは、多面鏡部１０の両端面に、多面鏡部１０と同じ
正六角形状で、多面鏡部１０から離れる積層方向に向か
うにしたがって径が小さくなり、かつ薄くなる第１，第
２の整流板１１，１２が、同心円状に、かつ位相を交互
にずらして積層された構成である。なお、多面鏡部１０
はアルミニウム等の軽金属によって成形されており、一
方、各整流板１１，１２は、多面鏡部１０と一体に成形
されているか、それぞれ別体、あるいは各整流板１１，
１２が一体に成形されていて、接着等の固定手段で多面
鏡部１０に積層されている。各整流板１１，１２が多面
鏡部１０と別体の場合は、軽量で駆動モータへの負荷が
軽減する観点から、アクリル等の樹脂製が好ましい。

【００２２】上記回転多面鏡１０Ａは、例えば図８で示
した光走査装置に適用された場合、回転している状態
で、レーザ発振器から出射されたレーザビームが多面鏡
部１０の反射面１０ｂに入射して繰り返し偏向走査さ
れ、結像レンズ系を通って被走査体上に結像する。

【００２３】このような稼動状態で、回転する多面鏡部
１０の周囲には、頂角１０ａと反射面１０ｂとの周速度
の差によって外周方向に向かう空気の流れが生じ、これ
と同様に第１，第２の整流板１１，１２の周囲にも空気
の流れが生じる。ここで、第１の整流板１１側の空気の
流れは、回転方向の後方に生じる多面鏡部１０側の空気
の流れを押さえ込んで互いに打ち消す作用をなす。ま
た、第２の整流板１２側の空気の流れは、回転方向の後
方に生じる第１の整流板１１側の空気の流れを押さえ込
んで互いに打ち消す作用をなす。このような空気の流れ
の相殺作用により、多面鏡部１０の周囲に発生する空気
の流れは渦流に発展する前に整流され、その結果、多面
鏡部１０の周囲には渦流が発生しにくくなり、これによ
って騒音が抑制される。

【００２４】また、多面鏡部１０の上下の端面に、径が
異なる整流板１１，１２が積層され、かつ、これら整流
板１１，１２の厚さが多面鏡部１０から離れる積層方向
に向かうにしたがって薄くなっているので、回転多面鏡
１０Ａが全体として概ね楕円体状を呈する。第１実施形
態では整流板が２段であるから楕円体状を呈するが、整
流板の数が多いと球体状を呈する。このような形状で
は、複数段の整流板による空気抵抗が減少し、騒音がよ
り効果的に抑制される。

【００２５】次に、図２および図３を参照して、上記第
１実施形態の変形例を説明する。図２に示す回転多面鏡
１０Ａも多面鏡部１０の両端面に正六角形状の整流板１
１，１２が同心円状に積層されているが、この場合、整
流板１１の頂角１１ａは多面鏡部１０の頂角１０ａの近
傍に位置し、さらに整流板１２の頂角１２ａは整流板１
１の頂角１１ａの近傍に位置している。各頂角１１ａ，
１２ａは、多面鏡部１０の各頂角１０ａに対して同じ周
方向に若干ずれており、それぞれ反射面１０ｂおよび平
面１１ｂから突出せずに一致している。整流板１１，１
２の厚さに関しては、上記実施形態と同様である。

【００２６】図２に示す回転多面鏡１０Ａによれば、多
面鏡部１０に積層された各整流板１１，１２の周囲には
多面鏡部１０と位相の異なる空気の流れがそれぞれ発生
し、これら空気の流れによって多面鏡部１０の周囲で発
生する空気の流れが整流され、騒音の発生が抑制され
る。

【００２７】図３（ａ）に示す回転多面鏡１０Ａは、多
面鏡部１０の上下の端面に、４つの頂角１１ａおよび平
面１１ｂを有する長方形状の整流板１１が多面鏡部１０
と同心円状に積層されている。この整流板１１の厚さは
多面鏡部１０よりも薄く（例えば半分程度）、４つの頂
角１１ａが、対応する多面鏡部１０の反射面１０ｂの中
央に位置するように位相をずらして積層されている。

【００２８】図３（ｂ）に示す回転多面鏡１０Ａは、多
面鏡部１０の上下の端面に、正十二角形状の整流板１１
が多面鏡部１０と同心円状に積層されている。この整流
板１１の厚さも多面鏡部１０より薄く、その外接円径は
多面鏡部１０の内接円径に等しい。そしてこの整流板１
１は、多面鏡部１０に対して、頂角１１ａが多面鏡部１
０の反射面１０ｂの中央に位置するように位相をずらし
て積層されている。

【００２９】図３に示した各回転多面鏡１０Ａは、多面
鏡部１０とは異なる角数の正多角形状の整流板１１が多
面鏡部１０に積層されたものであり、上記実施形態と同
様に、整流板１１の周囲で発生する空気の流れによって
多面鏡部１０の周囲で発生する空気の流れが整流され、
騒音の発生が抑制される。

【００３０】（２）第２実施形態 次に、図４を参照して本発明の第２実施形態を説明す
る。図４（ａ），（ｂ）に示すように、第２実施形態の
回転多面鏡１０Ｂは、多面鏡部１０の上下の端面に、円
板状の整流板２１，２２がそれぞれ同心円状に積層され
ている。この場合、多面鏡部１０に積層された１段目の
整流板（第１の整流板）２１は、直径が多面鏡部１０の
内接円径に等しい円板で、その厚さは多面鏡部１０より
も薄く（例えば半分程度）、多面鏡部１０の上下の端面
に対し同心円状に積層されている。第１の整流板２１に
積層された２段目の整流板（第２の整流板）２２は、第
１の整流板２１よりも直径が小さい円板で、その厚さは
第１の整流板２１よりも若干薄く、第１の整流板２１に
対して同心円状に積層されている。

【００３１】第２実施形態の回転多面鏡１０Ｂが回転す
ると、円板状の第１，第２の整流板２１，２２の周囲に
は、渦流に発展しない直線的な空気の流れが発生し、こ
の空気の流れによって多面鏡部１０の周囲に発生する空
気の流れが押さえ込まれる。これによって多面鏡部１０
の周囲の空気の流れは渦流に発展しにくく、騒音が抑制
される。

【００３２】（３）第３実施形態 次に、図５を参照して本発明の第３実施形態を説明す
る。図５（ａ），（ｂ）に示すように、第３実施形態の
回転多面鏡１０Ｃは、多面鏡部１０の上下の端面に、全
体として１つの球体を呈する半球状の整流体３１がそれ
ぞれ積層されている。この場合、整流体３１における多
面鏡部１０への円形の積層面３１ａの直径は多面鏡部１
０の内接円径と等しく、この積層面３１ａが多面鏡部１
０に同心円状に重なった状態で積層されている。

【００３３】第３実施形態の回転多面鏡１０Ｃが回転す
ると、半球状の各整流体３１の周囲には、渦流に発展し
ない直線的な空気の流れが発生し、この空気の流れによ
って多面鏡部１０の周囲に発生する空気の流れが押さえ
込まれる。これによって多面鏡部１０の周囲の空気の流
れは渦流に発展しにくく、騒音が抑制される。この場
合、上下一対の整流体３１により回転多面鏡１０Ｃ全体
が球体を呈するので空気抵抗が大幅に減少し、騒音がよ
り効果的に抑制される。

【００３４】（４）第４実施形態 次に、図６を参照して本発明の第４実施形態を説明す
る。図６（ａ），（ｂ）に示すように、第４実施形態の
回転多面鏡１０Ｄは、多面鏡部１０の上下の端面に、全
体として１つの球体を呈する半球状の整流体４１がそれ
ぞれ積層されている。この場合、整流体４１における多
面鏡部１０への円形の積層面４１ａの直径は多面鏡部１
０の外接円径と等しく、この積層面４１ａが多面鏡部１
０と同心円状に重なった状態で積層されている。

【００３５】第４実施形態の回転多面鏡１０Ｄは、上下
一対の整流体４１が第３実施形態の整流体３１と同様に
作用して、多面鏡部１０からの騒音が抑制される。特に
この場合、整流体４１の多面鏡部１０への積層面４１ａ
の直径が多面鏡部１０の内接円径と等しいことから、多
面鏡部１０の頂角１０ａが整流体４１から突出しておら
ず、このため、その頂角１０ａへの空気の接触量は少な
い。したがって、多面鏡部１０の周囲には渦流がより発
生しにくく、騒音抑制効果が大きい。

【００３６】（５）第５実施形態 次に、図７を参照して本発明の第５実施形態を説明す
る。図７（ａ），（ｂ）に示すように、第５実施形態の
回転多面鏡１０Ｅは、多面鏡部１０の上下の端面に、斜
面が凹状の曲面に形成された円錐状の整流体５１がそれ
ぞれ積層されている。この場合、整流体５１における多
面鏡部１０への円形の積層面５１ａの直径は多面鏡部１
０の内接円径と等しく、この積層面５１ａが多面鏡部１
０と同心円状に重なった状態で積層されている。

【００３７】第５実施形態の回転多面鏡１０Ｅによれ
ば、回転することによって円錐状の各整流体５１の周囲
には、渦流に発展しない直線的な空気の流れが発生し、
この空気の流れによって多面鏡部１０の周囲に発生する
空気の流れが押さえ込まれる。これによって多面鏡部１
０の周囲の空気の流れは渦流に発展しにくく、騒音が抑
制される。この場合、上下一対の整流体５１は円錐状で
あることから空気抵抗が極めて少なく、騒音がより効果
的に抑制される。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回転多面鏡としての実質的な機能を果たす多面鏡部の端
面に整流板あるいは整流体を積層し、多面鏡部の周囲に
発生する空気の渦流を発生しにくくしたので、騒音が効
果的に抑制され、これによって高速化に十分対応するこ
とができるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態に係る回転多面鏡の
（ａ）側面図、（ｂ）平面図である。

【図２】 本発明の第１実施形態の変形例を示す平面図
である。

【図３】 （ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の第１実施
形態の別の変形例を示す平面図である。

【図４】 本発明の第２実施形態に係る回転多面鏡の
（ａ）側面図、（ｂ）平面図である。

【図５】 本発明の第３実施形態に係る回転多面鏡の
（ａ）側面図、（ｂ）平面図である。

【図６】 本発明の第４実施形態に係る回転多面鏡の
（ａ）側面図、（ｂ）平面図である。

【図７】 本発明の第５実施形態に係る回転多面鏡の
（ａ）側面図、（ｂ）平面図である。

【図８】 光走査装置の原理を説明するための概念図で
ある。

【符号の説明】

１…レーザ発振器（光源） １０…多面鏡部 １０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ…回転多面鏡 １０ａ…頂角 １０ｂ…反射面 １１，１２，２１，２２…整流板 ３１，４１，５１…整流体 Ｌ…レーザビーム（光ビーム）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームを偏向反射する複数の反射面が
   周面に形成された多角形状の多面鏡部の少なくとも一方
   の端面に、該多面鏡部の外接円径よりも径がしだいに小
   さくなる１段あるいは複数段の整流板が同心円状に積層
   されていることを特徴とする回転多面鏡。
2. 【請求項２】 前記整流板は多角形状であり、その周面
   の頂角が、前記多面鏡部あるいは積層されている整流板
   の周面の頂角に対してずれた状態で積層されていること
   を特徴とする請求項１に記載の回転多面鏡。
3. 【請求項３】 前記整流板は円板状であることを特徴と
   する請求項１に記載の回転多面鏡。
4. 【請求項４】 前記整流板を複数段有し、かつ、これら
   整流板の厚さが、前記多面鏡部から離れる積層方向に向
   かうにしたがって薄くなることを特徴とする請求項１〜
   ３のいずれかに記載の回転多面鏡。
5. 【請求項５】 光ビームを偏向反射する複数の反射面が
   周面に形成された多角形状の多面鏡部の両端面に、全体
   として１つの略球体を呈する半球状の整流体がそれぞれ
   積層されていることを特徴とする回転多面鏡。
6. 【請求項６】 前記整流体の前記多面鏡部への積層面の
   径が、多面鏡部の内接円と同等であることを特徴とする
   請求項５に記載の回転多面鏡。
7. 【請求項７】 前記整流体の前記多面鏡部への積層面の
   径が、多面鏡部の外接円と同等であることを特徴とする
   請求項５に記載の回転多面鏡。
8. 【請求項８】 光ビームを偏向反射する複数の反射面が
   周面に形成された多角形状の多面鏡部の両端面に、円錐
   状の整流体がそれぞれ積層されていることを特徴とする
   回転多面鏡。