JP2959137B2

JP2959137B2 - 光偏向器

Info

Publication number: JP2959137B2
Application number: JP1680991A
Authority: JP
Inventors: 正弘高橋; 直之多田; 貞二佐田; 大典吉野; 友晴野中
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1991-01-18
Filing date: 1991-01-18
Publication date: 1999-10-06
Anticipated expiration: 2014-10-06
Also published as: JPH04243211A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静電写真方式の複写機
やレーザープリンタの光書き込み系に使用される光偏向
器に係り、特に光偏向器を構成する回転多面鏡とこの回
転多面鏡を回転させる回転体とを固定し、上記回転多面
鏡の高速回転に伴う偏向歪みを低減した固定構造を有す
る光偏向器に関する。

【０００２】

【従来の技術】静電写真方式の複写機やレーザープリン
タは、一般にレーザー等を光源として該光源からの光ビ
ームを感光体上に走査させ、該感光体上に形成した静電
潛像をトナーで現像することによって画像を形成するも
のである。図８は静電写真方式の複写機やレーザープリ
ンタにおける書き込み光学系の模式図であって、０８１
はレーザー等の光源、０８２はコリメートレンズ、０８
３はミラー、０８４は回転多面鏡、０８５はｆθレン
ズ、０８６は感光体、０８７は検出ミラー、０８８は光
センサーである。

【０００３】同図において、画像信号に応じて変調され
たレーザー０８１からの光ビームは、コリメートレンズ
０８２によって平行光とされた後、ミラー０８３で回転
多面鏡０８４の鏡面に投写される。回転多面鏡０８４
は、矢印Ａ方向に高速回転しており、一つの鏡面で反射
された光ビームは矢印Ｂ方向に走査され、ｆθレンズ０
８５で走査角によるラスター位置の歪みが補正されて、
一様に帯電された感光体０８６表面上に静電潛像を形成
する。感光体０８６表面上の静電潛像は、図示しない現
像手段でトナーによって現像され、定着手段で固定され
て画像形成がなされる。

【０００４】なお、光ビームの走査開始位置は、検出ミ
ラー０８７，センサー０８８で走査直前の光ビームを検
出し、検出信号を画像信号書き出し回路の書き出しタイ
ミングを調整する等の方法で制御される。上記回転多面
鏡は電動機で回転される回転軸に固定され、高速回転し
て光ビームを偏向させる光偏向器を構成する。

【０００５】図９は従来のこの種の光偏向器を説明する
縦断面図であって、０１は固定軸、０２は動圧発生用の
ヘリングボーン状の動圧発生用溝、０３は固定軸０１を
固定する台座、０４は固定軸０１に回転自在に嵌挿した
回転スリーブ、０５は多面鏡、０６は回転スリーブのフ
ランジ、０７はキャップフランジ、０８は多面鏡固定用
ネジ、０９は回転スリーブ０４に固定した回転マグネツ
ト、０１０はバランスリング、０１１はステータコイ
ル、０１２はステータコア、０１３は基板、０１４は磁
気検出素子、０１５と０１６はステータおよび基板固定
用ネジ、０１７は下ケース、０１８は上ケース、０１９
は開口、０２０はウインドウガラス、０２１は下ケース
０１７と台座０３を固定するネジ、０２２は空気溜まり
である。

【０００６】同図において、固定軸０１の一端は台座０
３に焼き嵌めあるいは圧入により固着されており、台座
０３はネジ０２１により下ケース０１７に固定されてい
る。固定軸０４の表面には、ラジアル軸受として働く動
圧発生用溝０２が設けられている。ラジアル軸受は回転
軸に対して直角の方向に力が働いても、回転の中心が所
定の位置よりズレないようにするための軸受である。光
偏向器を構成する駆動部としての電動機の回転部は、固
定軸０１と僅少間隙を隔てて嵌挿した部分であり、回転
スリーブ０４とこの回転スリーブに圧入あるいは接着等
により固着された回転マグネット０およびバランスリン
グ０１０で構成されている。この回転部を構成する回転
スリーブ０４には、軸方向と直角な面に平面を持つフラ
ンジ０６が形成されており、このフランジ０６の上記平
面に多面鏡０５が載置され、キャップフランジ０７で押
さえるようにネジ０８を用いて固定される。この固定
は、多面鏡を貫通して形成した例えば３個の孔を上記フ
ランジ０６に対応して形成した孔に合わせ、ネジ０８を
挿通させて締めつけることによって行う。

【０００７】一方、電動機のステータ部は、下ケース０
１７にネジ１７で固定された台座０２に一端が固着され
た回転軸０１、下ケース０１７にネジ０２０によって固
定されたステータコア０１２、ステータコアに巻回され
たステータコイル０１１からなる。ステータコア０１２
に支持される基板０１３上にはホール素子を好適とする
磁気検出素子０１４が搭載され、回転スリーブ０４の回
転に伴うマグネツト０９の磁束を検出する。マグネツト
０９は永久磁石であり、対向するステータコア０との間
には磁気的吸引力が働いている。この吸引力は、マグネ
ット０９とステータコア０１２との対向位置がモータの
軸方向（スラスト方向）にずれないようにする作用をす
る。つまり、図９において、マグネット０９が上に移動
した時には前記吸引力に下方へ下げる成分が生じて回転
スリーブ０４は引き下げられ、下に移動したときには、
上方に引き上げられる成分が生じて回転スリーブ０４は
引き上げられる。かくして、マグネット０９とステータ
コア０１２とは、磁気吸引力により軸方向の所定位置に
て対向せしめられるようにされる。即ち、マグネット０
９とステータコア０１２により、磁気的スラスト軸受が
構成されている。磁気検出素子０１４としては、例え
ば、ホール素子が用いられる。これは、マグネット０９
の漏れ磁束を検出して、マグネット０９が回転する際、
Ｎ極が通過したかＳ極が通過したかを検出する。

【０００８】この検出信号は、基板０１３に印刷された
配線を通して、図示しない制御回路部へ送られる。制御
回路部では、この検出信号を基に、ステータコア０１２
の各個所に巻回されているステータコイルに流す電流の
向きを決める。その結果、マグネット０９との相互作用
により回転を持続する方向の力が発生させられる。同図
に示した構成において、回転スリーブ０４が回転する
と、動圧発生用溝０２により、固定軸０１の周囲に高い
圧力の空気層が発生する。この空気の圧力により、回転
スリーブ０４は固定軸０１から浮いた状態で非接触に支
持される、所謂動圧空気軸受が構成される。

【０００９】なお、ここでは、動圧発生用の溝０２を固
定軸０１の外周に設けているが、回転スリーブ０４の固
定軸０１の内壁に設けるようにしてもよい。前記空気層
は回転部の回転中心を一定に保つ作用をする。例えば回
転スリーブ０４が同図の左方にずれたとすると、右方の
隙間は大となり、その分の隙間の圧力はズレる前より少
となる。一方、左方の隙間は小となるから、その部分の
隙間の圧力はズレる前より大となる。圧力の大小関係が
このようになると回転スリーブ３は左方に押され、最終
的には元の位置へ戻されることになる。

【００１０】図１０は多面鏡の上面図であって、該多面
鏡０５は、軸方向の上方から見て多角形（同図では正８
角形）を成しており、中心部に回転スリーブ０４に挿通
する中心孔０５２を有し、その周側面には多数（同図で
は８つ）の鏡面０５１を有している。図示しないレーザ
ー等から発射された光ビームは、上ケース０１８に開け
た開口に設けられたウインドウガラス０２０を通して多
面鏡０５の鏡面０５１に入射し、鏡面０５１で反射され
て再びウインドウガラス０２０から前記図８に示した感
光体０８６方向に出射する。鏡面０５１に入射した光ビ
ームは、鏡面０５１で反射されて出射する際に、該多面
鏡０５が回転することにより、出射方向が除々に偏向さ
れ、感光体上で主走査方向の走査がなされる。多面鏡０
５がさらに回転し、次の鏡面により光ビームが上記と同
様に偏向される。

【００１１】このようにして、光ビームは、感光体上で
一定の角度範囲を走査する形となる。その走査速度は多
面鏡０５の回転速度に依存する。なお、この種の従来技
術を開示したものとしては、例えば特開昭５９−９１４
１３号公報、特開昭６３−２７４３５２号公報を挙げる
ことができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の光偏向器では、回転スリーブ０４のフランジ０
６は、該多面鏡０５に開けた取り付け用の穴０５３と、
フランジ０６の対応位置に設けたネジ穴にネジ０８を挿
通して締めつけることによって固定している。そのた
め、この締めつけ応力による鏡面の歪みが発生し、ま
た、高速回転により多面鏡０５にかかる遠心力によって
ネジ固定部に歪みが集中して鏡面の倒れ（所謂面倒れ）
等を含む動的な鏡面歪みが発生して、鏡面毎の光ビーム
の走査速度が変化したり、走査線（ラスター）に乱れが
生ずるという問題点があった。すなわち、多面鏡０５は
例えばアルミ材等の比較的柔らかい材料で形成される。
そして、多面鏡０５の鏡面０５１は高精度な平面とし
て、光ビームの走査速度が一定になるようにしている。

【００１３】ところが、この多面鏡の中心孔０５２以外
に、上記で説明した如く、回転スリーブと固定するため
の数個のネジ穴０５３を設けてネジ０８により回転スリ
ーブ０４に多面鏡を固定すると、ネジ０８の締め付けト
ルクによりネジ穴周辺に応力が集中して歪み、そのまま
多面鏡の鏡面を歪ませるということがある。特に、ネジ
穴が鏡面の近傍であったり、多面鏡の半径が小さい場合
は歪みが著しい。また、多面鏡０５が高速回転する際に
動的な鏡面歪みが発生し、結果として感光体上に形成さ
れる静電潜像の再現性を阻害するという問題があった。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、多面
鏡０５の回転スリーブ０４への固定手段による鏡面歪み
や高速回転時に発生する面倒れを無くした光偏向器を提
供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、固定軸（１）と、固定軸（１）の廻りに
回転可能に装着された回転スリーブ（４）と、回転スリ
ーブ（４）に固定された多面鏡（５）と、前記固定軸
（１）上端周囲に空気溜まり（２２）を形成し且つ前記
多面鏡（５）上面に固定されるキャップフランジ（７）
とを備えた光偏向器において、上記多面鏡（５）は、上
記固定軸（１）と直交する方向に形成された平面（５
０）と、この平面（５０）に垂直な外周面に形成された
複数の鏡面（５１）と、上記回転スリーブ（４）を上記
固定軸（１）の軸方向に挿通する中心孔（５２）とを有
し、上記回転スリーブ（４）は上記固定軸（１）と直交
する面に平面（６０）を形成したフランジ（６）を有
し、上記フランジ（６）の平面（６０）と上記多面鏡
（５）の平面（５０）との間および前記回転スリーブ
（４）と前記中心孔（５２）との空いたに接着剤（２
３）を介在させて前記回転スリーブ（４）上に前記多面
鏡（５）を接着し、上記多面鏡（５）上面に前記キャッ
プフランジ（７）を接着したことを特徴とする光偏向
器。

【００１５】

【作用】前記本発明では、回転スリーブ（４）と多面鏡
（５）とを固定する接着剤（２３）は、回転スリーブ
（４）のフランジ（６）に形成した平面（６０）と多面
鏡（５）の平面（５０）の間、および、多面鏡（５）の
中心孔（５２）の内壁と回転スリーブ（４）との間に介
在させて、それらの結合を接着剤のみにより行ってい
る。回転スリーブ（４）と多面鏡（５）とを接着剤によ
り固定することにより、多面鏡（５）と回転スリーブ
（４）との接着固定面に均一な応力が作用し、固定手段
の存在に起因する鏡面（５１）の歪みが小さく押さえら
れる。また、多面鏡（５）には、その中心位置に中心孔
（５２）を形成するのみで、従来のようにネジ止め用の
孔を設けていないため、多面鏡（５）を高速回転させた
ときに、その遠心力により固定部に生じる応力は均一に
分散するため、鏡面毎に歪みが異なることがない。さら
に、接着剤（２３）による接着力はその接着面と平行な
方向の剪断力に対して極めて強力であるため、上記フラ
ンジ（６）の平面（６０）と上記多面鏡（５）の平面
（５０）との間に接着剤（２３）を介在させて両者を固
定したことにより、回転スリーブ（４）を高速度で回転
させても、多面鏡（５）はフランジ（６）から剥離する
ようなことはない。また、キャップフランジ（７）と多
面鏡（５）の間も接着されており、ネジ止めを行ってい
ないので、多面鏡（５）に不均一な応力による歪みが発
生することがない。これにより、多面鏡（５）の鏡面
（５１）で反射する光ビームの走査速度の変化を極小と
することが可能となる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明による光偏向器の一実施例を図
面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明による光偏
向器の一実施例を説明するための縦断面図であって、１
は固定軸、２は動圧発生用のヘリングボーン状の動圧発
生用溝、３は固定軸１を固定する台座、４は固定軸１に
回転自在に嵌挿した回転スリーブ、５は多面鏡、５０は
多面鏡の平面、６は回転スリーブのフランジ、６０はフ
ランジの平面、７はキャップフランジ、９は回転スリー
ブ４に固定した回転マグネツト、１０はバランスリン
グ、１１はステータコイル、１２はステータコア、１３
は基板、１４は磁気検出素子、１５と１６はステータお
よび基板固定用ネジ、１７は下ケース、１８は上ケー
ス、１９は開口、２０はウインドウガラス、２１は下ケ
ース１７と台座３を固定するネジ、２２は空気溜まり、
２３は接着剤である。

【００１７】また、図２は本発明による光偏向器を構成
する多面鏡の平面図であって、５は多面鏡、５０は平
面、５１は鏡面、５２は中心孔である。図１の構成およ
び動作は、多面鏡５の形状および回転フランジ４と多面
鏡５との固定構造を除いて前記図９，図１０に示した従
来技術のものと同様なので、それらについての説明は省
略する。

【００１８】本発明においては、回転スリーブ４と多面
鏡５とを接着剤２３により固定することにより、多面鏡
５と回転スリーブ４との接着固定面に均一な応力が作用
する。固定手段の存在に起因する鏡面５１の歪みは小さ
く押さえられる。回転スリーブ４にはその軸方向と直交
する平面と平行な方向に平面６０を有するフランジ６を
備えており、この平面６０に接着剤２３を塗布し、塗布
した接着剤上に多面鏡５を、その中心孔５２を回転スリ
ーブ４に挿通して載置して固定する。多面鏡５には、そ
の中心位置に中心孔５２を形成するのみで、従来のよう
にネジ止め用の孔を設けていないため、多面鏡５を高速
回転させたときに、その遠心力により固定部に生じる応
力は均一に分散するため、鏡面毎に歪みが異なることが
ない。回転スリーブ４のフランジ６の平面６０と上記多
面鏡５の平面５０との間に例えばエポキシ系樹脂を主成
分とする接着剤２３を介在させて両者を固定したことに
より、回転スリーブ４を高速度で回転させても、多面鏡
５はフランジ６から剥離するようなことはない。これに
より、多面鏡５の鏡面５１で反射する光ビームの走査速
度の変化を極小とすることが可能となる。

【００１９】図３〜図７は、回転スリーブと多面鏡の接
着態様を説明する部分断面図であって、図５は本発明の
実施例の接着方法を説明する図、図３、図４、図６、図
７は、本発明の実施例に対する比較例を示す図である。
図３〜７において、２３は接着剤、２４は必要に応じて
設ける回転バランス部材、上記図１，図２と同一部分に
は同一符号を付している。（回転スリーブと多面鏡の接
着方法の実施例）図５は図１に示した実施例の回転スリ
ーブと多面鏡の接着方法の実施例の説明図である。図５
において接着剤２３−１は回転スリーブ４のフランジ６
に形成した平面６０と多面鏡５の下側の平面５０との間
に介在している。フランジ６の平面６０と多面鏡５の下
側の平面５０との間に介在した接着剤２３−１には、回
転スリーブ４の高速回転により回転面の半径方向に剪断
力が働く。また、図５に示す本発明の実施例は、多面鏡
５の上面とキャップフランジ７の下面との間にも接着剤
２３−１を介在させ、回転スリーブ４と多面鏡５の中心
孔５２の内壁間にも接着剤２３−２を介在させており、
回転スリーブ４、多面鏡５およびキャップフランジ７を
互いに非常に強固に固定している。前記したように、接
着面の強度はその剪断方向に極めて強力であるため、前
記接着剤２３−１により回転スリーブ４に対する多面鏡
５の固定および多面鏡５に対するキャップフランジ７の
固定を強固に行い、さらに、接着剤２３−２により回転
スリーブ４に対する多面鏡５の固定を行うことが可能と
なる。本実施例の、キャップフランジ７を接着剤により
多面鏡５に固定することにより、固定用ネジを使用せず
に回転スリーブ、多面鏡５およびキャップフランジを一
体的に構成すると、固定用ネジを使用した場合に生じる
応力による多面鏡の歪みの発生を防止することができ
る。（回転スリーブと多面鏡の接着方法の比較例）図３
は図５の回転スリーブと多面鏡の接着方法に対する比較
例１の説明図である。図３において、接着剤２３−１は
回転スリーブ４のフランジ６に形成した平面６０と多面
鏡５の下側の平面５０との間に介在している。この比較
例１では、キャップフランジ７の固定にネジを使用した
場合、ネジによる連結工程やネジ孔の加工工程等が必要
になる。また、ネジ締め時に発生する応力により多面鏡
５に歪みが生じるおそれがある。図４は図５の回転スリ
ーブと多面鏡の接着方法に対する比較例２の説明図であ
る。図４において、多面鏡５の上面とキャップフランジ
７の下面との間に接着剤２３−１を介在させてキャップ
フランジ７および多面鏡５の固定を行なっている。図６
は図５の回転スリーブと多面鏡の接着方法に対する比較
例３の説明図である。図６において多面鏡５の上面とキ
ャップフランジ７の下面との間、および回転スリーブ４
と多面鏡５の中心孔５２の内壁間に接着剤２３−１，２
３−２を介在させたている。

【００２０】図７は図５の回転スリーブと多面鏡の接着
方法に対する比較例４の説明図である。図７は回転スリ
ーブ４と多面鏡５の中心孔５２の内壁にのみ接着剤２３
−２を介在させて固定する方法である。この図７の方法
は、多面鏡５を低速回転で使用する場合に使用可能であ
る。以上の図３〜図７のうち図５に示す実施例の接着態
様が最も強固な固定を得ることができるものであり、特
に多面鏡５を超高速で回転させる場合は図５の方法以外
は接着力が十分でない。前記図５に示すように、回転ス
リーブ４、多面鏡５およびキャップフランジ７を接着剤
により固定することによって固定手段による応力の発生
を回避し、回転時に多面鏡５の平面５０と回転スリーブ
４のフランジ６の平面６０との接着固定面に均一に応力
が作用し、鏡面５１の非平面歪みの発生や面倒れ歪みの
発生をを小さく押さえ、反射光ビームの走査速度の変化
を極小とすることが可能となる。

【００２１】なお、上記実施例では、動圧空気軸受を用
いるものを示したが、他の軸受を有するモータ、例えば
玉軸受、滑り軸受等を有するモータを用いた光偏向器、
あるいは電動機を別体とした光偏向機に対しても本発明
が適用できることは勿論である。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回転スリーブ、多面鏡およびキャップフランジを接着剤
により固定することで、多面鏡固定面に均一に応力が働
き、固定手段および動作中に発生する鏡面の歪みを小さ
く押さえ、反射光ビームの走査速度の変化を極小とする
ことが可能となる。

【００２３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光偏向器の一実施例を説明するた
めの縦断面図である。

【図２】本発明による光偏向器を構成する多面鏡の平面
図である。

【図３】本発明による回転スリーブと多面鏡の接着態様
の比較例１を説明する部分断面図である。

【図４】本発明による回転スリーブと多面鏡の接着態様
の比較例２を説明する部分断面図である。

【図５】本発明による回転スリーブと多面鏡の接着態様
の実施例１を説明する部分断面図である。

【図６】本発明による回転スリーブと多面鏡の接着態様
の比較例３を説明する部分断面図である。

【図７】本発明による回転スリーブと多面鏡の接着態様
の比較例４を説明する部分断面図である。

【図８】従来技術における静電写真方式の複写機やレー
ザープリンタにおける書き込み光学系の模式図である。

【図９】従来技術における光偏向器を説明する縦断面図
である。

【図１０】従来技術における多面鏡の上面図である。

【００２４】

【符号の説明】

１固定軸２動圧発生用溝３固定軸１固定する台座４固定軸１に回転自在に嵌挿した回転スリーブ５多面鏡５０多面鏡５の平面６回転スリーブ４のフランジ６０フランジの平面７キャップフランジ９回転スリーブ４に固定した回転マグネツト１０バランスリング１１ステータコイル１２ステータコア１３基板１４磁気検出素子１５，１６ステータおよび基板固定用ネジ１７下ケース１８上ケース１９開口２０ウインドウガラス２１下ケース１７と台座３を固定するネジ２２空気溜まり２３接着剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉野大典神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者野中友晴神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内 (56)参考文献特開昭63−173016（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 26/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】固定軸と、固定軸の廻りに回転可能に装
着された回転スリーブと、回転スリーブに固定された多
面鏡と、前記固定軸上端周囲に空気溜まりを形成し且つ
前記多面鏡上面に固定されるキャップフランジとからな
る光偏向器において、上記多面鏡は、上記固定軸と直交する方向に形成された
平面と、この平面に垂直な外周面に形成された複数の鏡
面と、上記回転スリーブを上記固定軸の軸方向に挿通す
る中心孔とを有し、上記回転スリーブは上記固定軸と直交する面に平面を形
成したフランジを有し、上記フランジの平面と上記多面鏡の平面との間および前
記回転スリーブと前記中心孔との間に接着剤を介在させ
て前記回転スリーブ上に前記多面鏡を接着し、上記多面鏡上面に前記キャップフランジを接着したこと
を特徴とする光偏向器。