JP2958832B2

JP2958832B2 - 光学走査装置

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Publication number: JP2958832B2
Application number: JP3290581A
Authority: JP
Inventors: 良昌国井
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1991-10-09
Filing date: 1991-10-09
Publication date: 1999-10-06
Anticipated expiration: 2014-10-06
Also published as: JPH05100178A; US5420713A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザプリンターやデ
ジタル方式の電子複写機等の画像形成装置において、画
像情報の光ビームを感光体ドラム等に書き込むための走
査装置に関し、特に、回転多面鏡を回転軸部材に支持さ
せる嵌合部で、両部材の間の隙間をなくするようにする
手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザプリンターや、デジタル方式の電
子複写機等の画像形成装置においては、コンピュータな
どの画像情報出力装置から出力される画像情報や、原稿
を走査した光等の画像情報によって、ＬＥＤ等の発光手
段が発光される。前記画像形成装置では、感光体ドラム
等の画像担持体の表面をそのレーザビームにより走査
し、画像情報を書き込むようにしている。また、レーザ
プリンター等の前記画像形成装置では、一般の電子複写
機等と同様に、電子写真方式を用いて、感光体ドラム等
の画像担持体にトナー画像を形成する機構を設けてお
り、前記レーザビームを照射することにより感光体ドラ
ムに静電潜像を形成し、その静電潜像にトナーを付着さ
せてトナー画像を形成する。前記レーザビームにより感
光体ドラムに画像情報を書き込む装置としては、例え
ば、特開平２−２３０２６９号公報等に示されるような
装置が知られており、該従来例の装置では、レーザビー
ムを回転多面鏡により偏光させて、感光体ドラムの幅方
向に画像の書き込みを行うような手段が用いられてい
る。

【０００３】前述したような従来の走査装置において、
例えば、図３に示されるような走査装置１が用いられ
る。前記走査装置１においては、図示を省略した半導体
レーザ等の光源から出力されるレーザビームは、回転装
置１０に設けた回転多面鏡１１の鏡面に反射され、その
回転多面鏡１１が高速で回転されることにより、反射さ
れたレーザビーム８を用いて、感光体ドラム９に幅方向
の走査を行うようにする。前記回転多面鏡１１は光学箱
２の上面をカバー５に覆った状態で、箱の内部に配置さ
れ、回転装置１０により高速度で駆動される。そして、
その回転多面鏡１１の鏡面に反射されたレーザビーム
は、結像レンズ群６と、箱体の端部に設けたガラス７を
通って、感光体ドラム９の表面に結像される。

【０００４】前記図３に示されるような走査装置１にお
いて、回転多面鏡１１を高速で駆動するために、特開平
２−３０９０６６号公報等に示されるような駆動装置が
用いられている。前記従来例に示される回転装置１０
は、図４に示されるように構成されているもので、駆動
装置のフレームを光学箱２により構成しているもので、
光学箱２には固定軸１５が下部の止めネジ１６により固
定保持され、上下のベアリング１９、１９ａを介して、
前記固定軸１５に対して回転軸部材２０を回転可能に支
持している。また、前記固定軸１５の上部には、上リン
グ１７と予圧バネ１８とを設けて、ベアリング１９を保
持させるようにしている。

【０００５】前記固定軸１５に対して回転可能に支持さ
れる回転軸部材２０は、上部に回転多面鏡１１を、下部
にはロータマグネット３０を設けたロータ部材２５を配
置し、該ロータ部材２５に設けたロータマグネット３０
と、光学箱２に配置したステータコイル３１とによって
モータを構成している。前記ロータマグネット３０はロ
ータ部材２５の下面に接着されており、ベース部材２ａ
に設けた溝３には、ステータコイル３１とステータヨー
ク３２とが配置される。そして、前記ステータコイル３
１に対して制御回路３５を配置し、該制御回路でのスイ
ッチング（オン／オフ）により、電流がパルス状に供給
されると、図の上下方向に強力な磁界が発生し、モータ
の駆動を行う。また、前記ステータヨーク３２は、ステ
ータコイル３１から出力される下向きの磁界を上向に戻
して、モータの効率を向上させる働きを行うようにす
る。

【０００６】また、前記駆動装置においては、ロータ部
材２５の上面に環状の溝２６を設けておき、該溝２６に
対してカウンターウエイト２７を取り付けることによ
り、動バランスの調整を行うようにしている。前記駆動
モータ１２において、回転数が５０００〜１００００RP
M の場合に、回転体を構成する回転多面鏡１１、ロータ
部材２５およびロータマグネット３０では、その径方向
の部品精度を上げれば、動バランスを調整しなくともよ
い。しかし、特に、１００００RPM を越える場合には、
回転多面鏡が高速で回転される程、振動を小さくするこ
とが要求されるものである。そこで、走査装置において
は、ロータ部材等に環状の溝を設けてカウンターウエイ
トを取り付ける等の手段を講じて、精密な動バランスを
調整することが必要であり、それによって、精密な走査
精度の要求を満足させることができる。

【０００７】前記駆動モータにおいては、動バランスの
調整手段の他に、固定軸１５の上部に上リング１７を設
け、ベアリング１９との間に予圧スプリング１８を配置
し、上部のベアリング１９の内輪を下方に向けて押圧し
ている。また、下部のベアリング１９ａに対しては、ベ
ース部材２ａに設けた溝４と、回転軸部材２０の下部の
突起部材とにより、ラビリンスシールが形成されてお
り、該ベアリング内の潤滑油が外部に飛散しないように
される。さらに、前記ロータ部材２５と回転多面鏡１１
との間には、スプリング２３を配置し、回転多面鏡１１
を回転軸部材２０の上段部２１に向けて押圧し、回転多
面鏡が回転軸部材とともに回転されるようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述したように構成さ
れる回転体において、図４に示されるようにボールベア
リングを使用しているものでは、通常５０００〜１５０
００RPM 程度の回転に対応させることができる。これに
対して、高速回転専用の動圧スピンドル（空気ベアリン
グ）を用いた軸受部材は、通常２００００〜４００００
RPM で使用することができる。しかしながら、前記いず
れの形式の軸受手段を用いた場合でも、回転軸部材２０
と回転多面鏡１１との結合部分で、問題が発生する。

【０００９】つまり、ａ：ロータ部材２５と回転多面鏡１１との間にスプリ
ング２１を配置する場合には、１００００RPM 以上の回
転数では、回転多面鏡１１の固定位置にズレが発生し、
回転多面鏡が振動する場合がある。ｂ：回転多面鏡１１を回転軸部材２０に対してネジ等
により固定する手段を用いる場合には、そのネジの締め
付け力が大きいと、回転多面鏡の反射面が変形し、反射
面の平面度が悪化する。また、締め付け力が小さいと、
回転多面鏡の固定位置にズレが発生し、振動が発生する
という問題がある。

【００１０】前記ａ、ｂに示されたような回転多面鏡の
固定手段の他に、以下の方法も従来より適用されてい
る。ｃ：熱ばめにより回転軸部材に回転多面鏡を固定する
方法を用いる場合には、回転多面鏡の位置のズレは発生
しにくいが、回転多面鏡の反射面の変形が大きいという
問題がある。ｄ：接着剤を使用する場合には、接着剤の接着力（分
子間力）が強すぎて、回転多面鏡の反射面の変形が大き
く発生するという問題がある。また、薄形の回転多面鏡
では、変形が大きくなり、非常に不利である。

【００１１】前記図４に示されるように、回転軸部材に
対して回転多面鏡を支持させる場合に、回転軸部材２０
と回転多面鏡１１との間の嵌合部２２には、５〜５０μ
の隙間（嵌合隙間）が存在する。そして、前記嵌合部２
２での隙間があっても、低速回転の場合には、その隙間
の影響は大きく発生することはない。しかし、１０００
０ＲＰＭ以上の高速回転を行う場合には、回転多面鏡の
遠心力や熱変形、熱衝撃等によって、前記隙間の部分だ
け回転多面鏡の固定位置が径方向にズレを発生するとい
う問題がある。したがって、回転多面鏡やロータ部材等
に対して、正確に動バランスの調整を行ったとしても、
回転体として組み立てた際には、その動バランスが狂っ
てしまうという問題がある。また、ネジ等を用いる固定
手段を用いる場合には、回転多面鏡に対して強い締め付
け力が働き、反射鏡面に狂いが発生するために、画像情
報の精密な走査が困難になる。

【００１２】

【発明の目的】本発明は、前述したような回転軸部材と
回転多面鏡との間の隙間の問題を解消するもので、回転
多面鏡の嵌合部に対して微粒状物を充填し、嵌合部に隙
間が生じることを防止し、回転多面鏡が高速で回転する
場合にも、その隙間の影響が生じないようにする手段を
提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、情
報を含む光ビームを出力する光源と、該光ビームを所定
の方向へ偏光し走査させるための回転多面鏡、および、
前記回転多面鏡を駆動するモータとから構成される回転
走査装置に関する。本発明の光学走査装置においては、
前記回転多面鏡と、該回転多面鏡を支持する回転軸部材
との嵌合部の隙間に、微粒状物と、樹脂材料および溶剤
を含む溶液を充填している。また、本発明の光学走査装
置においては、前記回転多面鏡と、該回転多面鏡を支持
する回転軸部材との嵌合部の隙間に、微粒状物と、水溶
性の溶剤を含む溶液等を充填することも出来る。

【００１４】前述したようにして、回転軸部材と回転多
面鏡との嵌合部の隙間に対して、微粒状物を充填するこ
とにより隙間が解消され、回転多面鏡を高速回転させた
際にも、回転多面鏡の動バランスに狂いを生じることが
なく、安定した回転を行わせることができる。また、本
発明の微粒状物は、単に嵌合部の隙間を充填するのみ
で、接着力等がないために、回転多面鏡の反射鏡面に狂
いが生じたりすることがない。

【００１５】

【実施例】図示される例にしたがって、本発明の光学走
査装置を説明する。図１に示される例は、前記図４に示
されたものと同様な構成の回転装置１０において、回転
多面鏡１１を回転軸部材２０に対して支持させる嵌合部
２２に対して、隙間の影響を解消する手段を設ける場合
を示している。前記図１に示される回転装置１０におい
て、固定軸１５と回転軸部材２０との間に２つのベアリ
ング１９、１９ａを配置し、ロータ部材２５に設けたロ
ータマグネット３０と、ベース部材２ａに配置したステ
ータコイル３１とにより構成されるモータにより、回転
軸部材２０を高速回転させる手段を用いている。

【００１６】前記回転軸部材２０に対して、その上部に
は外側に突出させた上段部２１の下部に配置する回転多
面鏡１１は、回転軸部材２０に対して嵌合部２２を介し
て保持される。なお、回転装置１０を構成する各部材
は、前記図４において詳細に説明しているのであるか
ら、ここではその構成の説明は省略する。前記嵌合部２
２の部分では、前記従来例で説明したように、５〜５０
μの微小な隙間が存在し、その隙間があることにより、
回転軸部材に対して回転多面鏡１１を取り付けることが
できる。

【００１７】しかしながら、前記嵌合部２２における隙
間は、回転多面鏡１１を高速で回転させる際には、回転
多面鏡の光反射面を正確に維持させることに対して大き
な障害となる。そこで、本発明においては、前記回転軸
部材２０に対して回転多面鏡１１を取り付ける嵌合部２
２の部分の隙間に対して、微粒状物２２ａを充填し、嵌
合部２２における隙間を解消出来るようにしている。つ
まり、本発明の回転装置１０においては、前記回転軸部
材２０と回転多面鏡１１との間の嵌合部２２に対して、
以下に説明する塗料を流し込み、その塗料中に含まれる
微粒状物２２ａを用いて、嵌合部でのガタを解消する方
法を用いている。

【００１８】Ａ・前記塗料として、例えば、次の成分か
らなるものを用いることができる。ａ；着色材……チタンホワイト（含有量比率３６％）、ｂ；樹脂……アルキッド系マイレン酸系樹脂（２２
％）、ｃ；溶剤……キシレン（３７％）、ｄ；溶剤……メチルイソブチルケトン（３％）、ｅ；その他……添加剤（２％）、なお、前記組成を有する塗料において、着色材として用
いられているチタンホワイトは、粒径が５μｍ以下の微
粒状物であり、その微粒状物を樹脂と溶剤とに分散させ
て、溶液として構成したものを用いる。

【００１９】Ｂ・前記Ａに示される油性の塗料の他に、
本発明においては、一般に水溶性塗料とよばれている種
類の塗料を用いることも出来る。前記水溶性塗料として
は、微粒状物と水溶性の溶剤とを含む溶液で構成された
ものを用いることが出来、一般に市販されている水溶性
塗料のうち、微粒状物の粒径が５μｍ以下に設定された
ものを用いることにより、回転軸部材と回転多面鏡との
嵌合部隙間に、塗料に含まれる微粒状物を充填させるこ
とができる。なお、前記水溶性塗料を用いる場合のほう
が、油性塗料を用いる場合に比較して、回転多面鏡の光
反射面を変形させる作用が少なく、嵌合部隙間に微粒状
物を充填する作用も良好に行い得ることがことが判明し
ている。

【００２０】前述したような微粒状物を含有する塗料
は、回転軸部材２０に対して回転多面鏡１１を取り付け
た際に、両部材の嵌合部２２の隙間の部分に流し込み、
それを乾燥させて溶剤を蒸発させ、微粒状物２２ａのみ
を嵌合部の隙間に残留させるようにする。そして、前記
嵌合部隙間に残留する微粒状物は、単に隙間を充填する
のみの作用を行い、両部材を接着する等の作用を発揮す
ることがないものとされる。したがって、前記塗料を嵌
合部隙間に充填することのみによって、回転多面鏡を高
速で回転させる際にも、その嵌合部隙間の影響が生じ
て、画像の書き込みに支障が生じることを防止できる。

【００２１】（実施例２）前述したように、図１に示さ
れるような回転装置１０に対して、回転軸部材２０に回
転多面鏡１１を固着する場合の他に、図２に示されるよ
うな小型の回転多面鏡を用いる回転装置４０に対して
も、回転軸に回転多面鏡４３を取り付ける際に、嵌合部
隙間を充填する手段として、本発明の塗料を用いること
が出来る。前記図２に示される回転装置４０において
は、軸支部４１に対して回転可能に支持される回転軸４
２の上部に、２つのリング４５、４８を介して回転多面
鏡４３を支持させる手段を用いている。また、回転多面
鏡４３は、上下のリング４５、４８を貫通するようにし
て、複数個の孔を設けておき、その孔に止めネジ４９を
装着して軽く固定させるようにする。

【００２２】また、前記回転軸４２には、回転多面鏡４
３の下部にスリーブ５１を介してロータマグネット５０
を設けており、該スリーブ５１の下部に環状の溝５２を
形成しておき、その溝５２に対してカウンターウエイト
５３を取り付けるようにしている。そして、前記回転軸
４２に対してスリーブ５１とロータマグネット５０とを
取り付けた際に、それ等の部材により発生する軸のアン
バランス状態を、カウンターウエイト５３により解消さ
せることができる。前述したようにして回転多面鏡４３
を取り付けた回転軸４２は、ロータマグネット５０に対
応させて配置するステータコイルとを組み合わせて、駆
動モータを構成することができる。

【００２３】前記図２に示されるモータとしては、例え
ば、特開平２−３０９０６６号公報の第１１図に示され
るようなものが知られている。また、前記回転軸４２を
軸支部に支持する手段としては、ベアリングを用いるこ
との他に、空気軸受装置とよばれる形式の軸支手段を設
けることができる。前述したようにして、軸４２を軸支
部に支持させた状態で、ロータマグネット５０による駆
動モータによって、回転軸４２を高速回転させ、該軸４
２に取り付けた回転多面鏡４３を回転させて、レーザビ
ームを反射させるようにする。

【００２４】前述したように構成される本発明の回転装
置４０において、回転軸４２の上部に支持される回転多
面鏡４３は、回転軸４２と回転多面鏡との嵌合部４４の
隙間に対して前記塗料を流し込み、該塗料に含まれる微
粒状物により、嵌合部の隙間を充填する手段を用いる。
前記図２に示されるような回転多面鏡の支持手段として
は、従来は、上下のリング４５、４８の間に配置する回
転多面鏡４３を、止めネジ４９により強く締め付ける手
段を用いており、その回転多面鏡の締め付け作用によっ
て、回転多面鏡の光反射面が変形し、画像の走査情報に
乱れが発生するという問題があった。

【００２５】そこで、図２に示される回転装置では、上
下のリング４５、４８の間で、止めネジ４９による固着
を軽い力で行い、その締め付け力の不足分を、嵌合部隙
間に微粒状物４４ａを充填することにより補助し、回転
多面鏡に対して余分な外力が付与されないようにしてい
る。したがって、回転多面鏡を２つのリングの間に支持
させる手段を用いる回転装置においても、該リングに対
する回転多面鏡の取り付け作用を、強い力を付与しなが
ら行わなくとも、嵌合部隙間に塗料等に含まれる微粒状
物を充填することによって、その取り付け部にガタが生
じることが防止される。そして、前述したようにして、
回転軸部材に対して回転多面鏡を支持させることによ
り、回転多面鏡を１００００RPM 以上の高速度で回転さ
せる場合でも、安定した回転を行わせることができる。

【００２６】なお、前述した本発明の実施例では、回転
軸部材に対して回転多面鏡を取り付ける部分で、嵌合部
隙間に塗料を充填することについて説明したが、前記嵌
合部隙間に微粒状物を充填する手段は、ロータ部材を軸
に対して取り付ける部分にも適用することができる。例
えば、前記図１に示されるロータ部材２５を回転軸部材
２０に取り付ける部分において、両部材の嵌合部２８に
対して、微粒状物を含む塗料を流し込み、該塗料に含ま
れる微粒状物を嵌合部隙間に充填する手段を用いる場合
には、ロータ部材２５の軸２０との間の隙間を容易に解
消することができ、回転装置をガタのない状態で回転さ
せることができる。したがって、本発明の軸部材に対し
て円板状の部材を支持させる手段を用いることにより、
両部材の嵌合部に若干の隙間が形成されている場合で
も、その隙間の影響が回転多面鏡の回転に影響を与える
ことがなくなる。

【００２７】また、本発明においては、前述したよう
に、嵌合部隙間を充填する部材を、５μｍ以下の粒径の
微粒状物を含む水溶性または油溶性塗料を用いる場合で
説明したが、前記溶液としては、塗料に限定されるもの
ではない。例えば、５μｍ以下の粒径の微粒状物を、任
意の種類の溶媒に高濃度で分散させ、流動性のある溶液
として構成したものを用いることも出来る。さらに、前
記塗料の場合には、比較的微粒状物として分散させ得る
チタンホワイトを用いる場合で説明したが、該微粒状物
としては、他の粒径の小さな物体を使用することも可能
である。そして、その微粒状物を含む溶液を嵌合部隙間
に流し込み、溶媒を蒸発させる等の手段を用いて除去
し、その微粒状物を嵌合部隙間に残留させる状態で、隙
間の充填を行うようにする。

【００２８】

【発明の効果】本発明の光学走査装置は、前述したよう
にして、微粒状物を含む塗料等を用いて、回転軸部材に
回転多面鏡を取り付けた部分の嵌合部隙間に充填するも
のであるから、回転多面鏡を取り付けた後で、直ちに隙
間を充填することができる。そして、回転軸部材と回転
多面鏡との嵌合部の隙間に対して、微粒状物を充填する
ことにより隙間が解消され、回転多面鏡を高速回転させ
た際にも、回転多面鏡の動バランスに狂いを生じること
がなく、安定した回転を行わせることができる。また、
本発明の微粒状物は、単に嵌合部の隙間を充填するのみ
で、接着力等がないために、回転多面鏡の反射鏡面に狂
いが生じたりすることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回転多面鏡固着手段を適用する回転
装置の断面図である。

【図２】本発明の回転多面鏡固着手段を適用する回転
装置の他の実施例の断面図である。

【図３】一般的な走査装置の構成を示す側面図であ
る。

【図４】従来の回転装置の構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１走査装置、２光学箱、９感光体ドラ
ム、１０回転装置、１１回転多面鏡、１５
固定軸、１９・１９ａベアリング、２０回転軸
部材、２２嵌合部、２５ロータ部材、２８
嵌合部、３０ロータマグネット、３１ス
テータコイル、３２ステータヨーク、４０
回転装置、４２回転軸、４３回転多面鏡、
４４嵌合部、５０ロータマグネット。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】情報を含む光ビームを出力する光源と、
該光ビームを所定の方向へ偏光し走査させるための回転
多面鏡、および、前記回転多面鏡を駆動するモータとか
ら構成される回転走査装置において、前記回転多面鏡と、該回転多面鏡を支持する回転軸部材
との嵌合部の隙間に、微粒状物と、樹脂材料および溶剤
を含む溶液を注入し、該溶液中の固形物を充填すること
を特徴とする光学走査装置。
【請求項２】前記回転多面鏡と、該回転多面鏡を支持
する回転軸部材との嵌合部の隙間に、微粒状物と、水溶
性の溶剤を含む溶液を注入し、該溶液中の固形物を充填
することを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。