JP2006251166A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ポリゴンモータの回転に伴う振動の発生とそれに起因する騒音を低減した光走査装置を提供する。
【解決手段】 光ビームを走査する回転多面鏡（ポリゴンミラー）１１を含み、ポリゴンミラー１１が一方の面側に配置され、モータ回転軸の基端部が他方の面側に突出するようにモータ基板１５に取付けられたポリゴンモータ１０と、モータ回転軸の基端部を受ける固定穴２３を有し、この固定穴にモータ回転軸の基端部を嵌合したときモータ基板１５の他方の面全体を直接面接触状態で支持する金属性の支持プレート２０とを備えた光走査装置。
【選択図】 図１

Description

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装着される回転多面鏡を用いた光走査装置に関する。

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おいては、高速回転する回転多面鏡（以下ポリゴンミラーと称す)にレーザ光源からの光ビームを照射し、ポリゴンミラーで反射して偏向走査し、走査光を感光体ドラムに結像して感光体ドラムの表面を露光して静電潜像を形成するようにしている。さらに現像装置によって静電潜像を現像して感光体ドラムの表面にトナー像を形成し、転写装置によりトナー像を記録紙に転写し、トナー像が転写された記録紙を定着装置によって定着するようにしている。

ポリゴンミラーを用いた光走査装置は、ポリゴンミラーと、それを回転させるモータと、モータの回転制御等のための回路が形成されたモータ基板と、モータ及びモータ基板を取り付けるプレート等を有し、これら部品をハウジング内に収めている。又、レーザ光源からの光ビームは電気信号によって変調されてポリゴンミラーに入射し、反射して得た偏向光を光学系(fθレンズ等)を介して感光体ドラムに結像し、感光体ドラムの表面を走査して静電潜像を形成しており、レーザ光源や光学系の一部もハウジング内に配置されている。このような静電潜像を形成する露光装置の一例としては特許文献１に記載のものがある。

一方、ポリゴンミラーを用いた場合、モータの振動が問題になる。特にモータの形状が大きい場合や、回転数が高くなると振動が大きくなり、騒音が発生したり、最悪の場合、光走査のズレを生じることがある。このため、種々の振動抑制策が講じられている。例えば特許文献２では、回転多面鏡の回転による光学箱の振動を抑えるため、モータ基板を光学箱にビス止めし、光学箱を光学台に固定することで、モータの振動を低減し、振動が光学箱に伝播するのを防ぐようにした走査光学装置が記載されている。

しかしながら、特許文献２に記載の走査光学装置では、モータ基板と、このモータ基板が取り付けられる光学箱との間に空間があるため、モータの回転によってモータ基板が振動して騒音を発生するため、さらなる改善が要求されている。
特開２００２−１０８１５２号公報 特開２０００−１１１８２５号公報

従来の画像形成装置では、ポリゴンミラーを回転する際に、モータの振動により騒音が発生し、モータの形状が大きくなり、回転数が高くなるほど振動が大きくなるという不都合があった。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、モータの回転に伴う振動の発生を低減した光走査装置を提供することを目的とする。

本願発明の光走査装置は、光ビームを走査する回転多面鏡を含み、前記回転多面鏡が一方の面側に配置され、モータ回転軸の基端部が他方の面側に突出するようにモータ基板に取付けられたポリゴンモータと；前記モータ回転軸の基端部を受ける固定穴を有し、この固定穴に前記基端部を嵌合したとき前記モータ基板の他方の面全体を直接面接触状態で支持する金属性の支持プレートと；を具備したことを特徴とする。

また、本願発明の光走査装置は、光ビームを走査する回転多面鏡を含み、前記回転多面鏡が一方の面側に配置され、モータ回転軸の基端部が他方の面側に突出するようにモータ基板に取付けられたポリゴンモータと、前記モータ回転軸の基端部を受ける固定穴を有し、この固定穴に前記基端部を嵌合したとき前記モータ基板の他方の面全体を直接面接触状態で支持する金属性の支持プレートとが一体化されたモータブロックと；前記回転多面鏡によって走査された光ビームを感光体へ導く複数のレンズを含む光学系と；前記モータブロックを収容する第１の収容部と前記光学系を収容する第２の収容部を有するハウジングと；を具備したことを特徴とする。

本発明によれば、ポリゴンモータの回転に伴う振動の発生を低減した光走査装置を提供することができる。

以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の光走査装置の主要部の構成を示す分解斜視図、図２は本発明の光走査装置の主要部を組み立てた状態を示す斜視図、図３は本発明の光走査装置の光学系を説明する説明図、図４はハウジング内に構成される光走査装置の構成を示す斜視図、図５は光走査装置の主要部の構成を説明する一部断面図である。

図1において、本発明の光走査装置は、ポリゴンモータ１０と、モータ取付用のプレート２０から構成されており、ポリゴンモータ１０は、ポリゴンミラー１１と、ロータ１２と、モータ軸１３を有し、軸受け１４によって支持されている。又、これらはモータ基板１５に実装されており、モータ基板１５にはモータを駆動制御する回路が形成されている。

モータ軸１３は、内部に回転軸を備え、この回転軸にポリゴンミラー１１を取付け、回転軸の基端部(下方の端部)がモータ基板１５の下方に延出している。つまり、ポリゴンモータ１０は、ポリゴンミラー１１がモータ基板１５の一方の面側に配置され、モータ回転軸の基端部がモータ基板１５の他方の面側に突出するようにモータ基板１５に取付けられている。

一方、プレート２０は、ポリゴンモータ１０を支持するための板状のプレート本体２１を有し、このプレート本体２１は、熱伝導率の良い例えばアルミダイキャスト等の金属プレートで成り、前記モータ軸１３の基端部を固定するための筒状の固定部２２が下方に延出して設けられている。固定部２２には、プレート本体２１の上面側から下方に向けて固定穴２３が形成されており、この固定穴２３にモータ軸１３を嵌合するようにしている。又、固定部２２の外周には放熱フィン２４が形成されており、この放熱フィン２４によって外部に熱を放出するようにしている。

さらに、プレート本体２１の上面には、モータ基板１５の前記他方の面を直接面接触にて支持するように厚肉の基台２５が有り、基台２５の周囲にはモータ基板１５を固定する際の位置決め用の立て板２６やピン２７が設けられている。

図２で示すように、ポリゴンモータ１０はプレート２０上に載置して固定されるが、その際、モータ基板１５が基台２５の上に面接触して取付けられ、ネジ２８で強固に固着されることになる。前記基台２５には、前記ネジ２８が螺入されるネジ穴が設けられている。

図３は、前記ポリゴンミラー１１を利用した光走査装置の光学系を概念的に示した図である。

図３において、３０はポリゴンミラー１１を中心にした光学系であり、ポリゴンミラー１１は、反時計方向に回転するものとして示している。このポリゴンミラー１１には、レーザ光源３１から光ビームが投射され、ポリゴンミラー１１によって反射された光ビームは、第１のｆθレンズ３２及び第２のｆθレンズ３３を通って走査速度が補正されて、結像レンズ３４を介して出射される。

出射された光ビームは、反射ミラー３５によって折り返され、感光体ドラムへと導かれ、感光体ドラムを偏向して走査することになるが、感光体ドラムへの光路については図示を省略する。また、ポリゴンミラー１１からの光ビームによる偏向走査の開始を検出するため、ビーム検出器（ＢＤセンサ）も設けられるが図示を省略している。

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おいては、前記光学系３０から出射された光ビーム（走査光）を感光体ドラムに結像して感光体ドラムの表面を露光して静電潜像を形成し、さらに現像装置によって静電潜像を現像して感光体ドラムの表面にトナー像を形成し、転写装置によりトナー像を記録紙に転写し、トナー像が転写された記録紙を定着装置によって定着するようにしている。

図４は、前述したポリゴンモータ１０、プレート２０及び光学系３０を収容するためのハウジング４０を示すものである。ハウジング４０は、ポリゴンモータ１０及びプレート２０から成るモータブロックを収容する第１の収納部４１と、前記光学系３０のレンズ等を取付けるため扇状に広がった空間部４２（第２の収容部）を有し、全体的に皿状を成し、合成樹脂でモールド成型されたものである。合成樹脂としてはポリカーボネートとＡＢＳ樹脂とを混合したもの等が使用される。

ハウジング４０の収納部４１には、図１のプレート２０上にポリゴンモータ１０を組み立てたモータブロックが収容して取り付けられ、光学系３０のレンズ３２，３３，３４等が扇状空間部４２に取付けられる。また、光ビームの出射口が設けられている。尚、説明の便宜上、ハウジング４０内に収納される光学系のレンズは図示を省略している。

また、モータブロック収納部４１には、プレート２０に形成された固定部２２を挿入可能な貫通穴４３が設けられている。プレート２０の固定部２２は、放熱フィン２４も含めて貫通穴４３に挿入されるが、ハウジング４０とは非接触となるように、貫通穴４３の内径が設定されている。これは、ポリゴンモータ１０の振動がハウジング４０に直接伝達しないようにするためである。又、ハウジング４０には各種の補強リブ４４が形成されている。

ハウジング４０の収納部４１に収容されたポリゴンモータ１０とプレート２０からなるモータブロックは、金属製の放熱カバー５１で覆うようにしている。この放熱カバー５１には放熱用のフィン５２が設けられている。さらに、光学系が収容された部分（収納部４２）は、蓋部材５３で覆い、塵埃の侵入を防ぐようにしている。蓋部材５３は点線にて示し、詳細な構造は省略するが、ハウジング４０と同様に合成樹脂であり、ポリカーボネートとＡＢＳ樹脂とを混合したもの等が用いられる。

図５は、ハウジング４０内にポリゴンモータ１０とプレート２０を取付けた状態を示す一部断面図である。図５で示すように、ポリゴンモータ１０は、そのモータ軸１３の基端部がプレート２０の固定穴２３に挿入され、モータ基板１５がプレート２０の基台２５の上に面接触して取付けられ、ネジ２８で固着される。そしてポリゴンモータ１０が固着されたプレート２０は、ハウジング４０のモータブロック収納部４１に取付けられる。この際、プレート２０の筒状の固定部２２と放熱フィン２４が貫通穴４３を通ってハウジング外に突出するように取付けられる。

したがって、プレート２０で発生する熱を放熱フィン２４を介して放出することができる。また固定部２２と放熱フィン２４は、貫通穴４３の内径よりも小さいため非接触状態にあり、ポリゴンモータ１０の振動がハウジング４０に直接伝わるのを防ぐことができる。

又、プレート２０は、ハウジング４０に設けられた支持座４５の上に固定され、プレート２０の底面部には発泡ゴム２９が固着され、ハウジング４０とプレート２０との間の隙間を塞ぐようにしている。

図５から分かるように、モータ基板１５は他方の面（回転軸１３側の面）の全面がプレート２０の厚肉の基台２５上に面接触状態で固着されるため、ポリゴンミラー１０の振動を基板１５の全体で受け、かつプレート２０は、アルミダイキャスト等の硬質・重量部材であるため、基板１５の振動をプレート２０全体で受け止めるため、振動を抑えることができる。したがって、モータの回転に伴う振動と騒音を低減することができる。

図６は、本発明による振動抑制効果を説明する特性図であり、ポリゴンモータを６０００ｒｐｍで回転させたときの騒音スペクトルを示している。横軸は騒音の周波数を示し、縦軸は騒音レベルを示している。図６の実線は、本発明（モータ基板とプレートが面接触しているタイプ）の特性であり、点線は、従来品（モータ基板とプレート間に隙間があるタイプ）の特性を示している。

この特性図から明らかなように、ポリゴンモータを６０００ｒｐｍで回転させた時、騒音レベルがオーバーオール値で約４ｄＢ改善されている。特にモータの回転数は、従来、２０００〜３０００回転／分程度であったが、最近は６０００回転／分以上に高速化しており、それに伴って騒音も大きくなる傾向にあるが、本発明では、騒音レベルを低減することができる。又、ポリゴンモータ１０の振動の抑制は、光走査のズレを低減することにもなり、偏向性能も向上する。

以上説明したように、本発明の光走査装置では、モータ基板１５の全面がプレート２０上に面接触状態で固着されるため、ポリゴンミラー１０の回転に伴う振動をプレート２０全体で受け止め、振動と騒音を抑えることができる。

尚、以上の説明に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、ポリゴンミラー１１に対して１つの光源３１から光ビームを照射する例を説明したが、ポリゴンミラー１１に対して対称的に２つの光源を配置して光ビームを左右方向に出射するマルチビームタイプの光走査装置に適用することもできる。又、ポリゴンミラー１１を上下方向に多段に配置したものにも適用することができる。

本発明の光走査装置の一実施形態を示す主要部の分解斜視図。 図１の主要部を組み立てた状態を示す斜視図。 本発明の光走査装置における光学系を説明する構成図。 本発明の光走査装置におけるハウジング部を含めた斜視図。 本発明の光走査装置の主要部を示す一部断面図。 本発明の光走査装置の騒音スペクトルを示す特性図。

符号の説明

１０…ポリゴンモータ
１１…ポリゴンミラー
１２…ロータ
１３…モータ軸
１４…軸受け
２０…プレート
２１…プレート本体
２２…筒状固定部
２３…固定穴
２４…放熱フィン
２５…基台
３０…光学系
４０…ハウジング
４１…モータブロック収納部
４２…光学系収納部
４３…貫通穴
５１…金属カバー
５３…蓋部材

Claims (6)

1. 光ビームを走査する回転多面鏡を含み、前記回転多面鏡が一方の面側に配置され、モータ回転軸の基端部が他方の面側に突出するようにモータ基板に取付けられたポリゴンモータと、
   前記モータ回転軸の基端部を受ける固定穴を有し、この固定穴に前記基端部を嵌合したとき前記モータ基板の他方の面全体を直接面接触状態で支持する金属性の支持プレートと、を具備したことを特徴とする光走査装置。
2. 前記支持プレートは、前記固定穴に前記基端部を嵌合したとき前記モータ基板の他方の面全体を直接面接触状態で支持する基台が一方の面に設けられ、前記固定穴に嵌合した前記基端部の周辺をカバーする筒状の固定部が他方の面に設けられたことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
3. 光ビームを走査する回転多面鏡を含み、前記回転多面鏡が一方の面側に配置され、モータ回転軸の基端部が他方の面側に突出するようにモータ基板に取付けられたポリゴンモータと、前記モータ回転軸の基端部を受ける固定穴を有し、この固定穴に前記基端部を嵌合したとき前記モータ基板の他方の面全体を直接面接触状態で支持する金属性の支持プレートとが一体化されたモータブロックと、
   前記回転多面鏡によって走査された光ビームを感光体へ導く複数のレンズを含む光学系と、
   前記モータブロックを収容する第１の収容部と、前記光学系を収容する第２の収容部を有するハウジングと、を具備したことを特徴とする光走査装置。
4. 前記支持プレートは、前記固定穴に前記基端部を嵌合したとき前記モータ基板の他方の面全体を直接面接触状態で支持する基台が一方の面に設けられ、前記固定穴に嵌合した前記基端部の周辺をカバーする筒状の固定部が他方の面に設けられ、
   前記ハウジングの第１の収容部は、前記筒状の固定部がハウジング外に突出可能な貫通穴を有し、この貫通穴の内面と前記筒状の固定部が非接触となるように前記貫通穴の内径を設定したことを特徴とする請求項３記載の光走査装置。
5. 前記支持プレートの前記ハウジング側の面に発泡ゴムを取付けたことを特徴とする請求項３記載の光走査装置。
6. 前記第１の収容部に収容された前記モータブロックを覆うように、前記第１の収容部に取付けられた金属製のカバーと、前記第２の収容部に収容された前記光学系を覆うように、前記第２の収容部に取付けられた蓋部材と、をさらに備えたことを特徴とする請求項３記載の光走査装置。

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