JP3006227B2 - 光学走査装置 - Google Patents

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、回転多面鏡を駆動するためのモー
タを構成するロータマグネットを円板状に成形し、該ロ
ータマグネットをロータ部材を用いずに直接回転軸に取
り付けるようにして、モータの構成を簡素化したものに
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。

【０００３】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２−２
３０２６９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。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。

【０００４】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。

【０００５】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、特開昭
６３−２０４２２４号公報や、特開昭６４−１８１１９
号公報、特開昭６４−６６６１５号公報等に示されるよ
うな駆動装置が用いられている。また、前記従来例のほ
かに、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ることもある。前記特開平２−３
０９０６６号公報に示される例では、図４に示されるよ
うに、回転装置１０の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のベース部材２ａ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。

【０００６】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１２を構成している。前記モータ１２を構成する
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、ケイ素鋼板等の磁性体で出来たステー
タヨーク３２とが配置される。

【０００７】そして、前記ステータコイル３１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、所定のパルスで電流が供給さ
れ、ロータマグネット３０を駆動する。前記モータにお
いて、ステータコイル３１に通電すると、図の上下方向
に強力な磁界が発生するが、前記コイルの下部にステー
タヨーク３２を配置することにより、ステータコイル３
１から出力される下向きの磁界を、ステータヨーク３２
により上向に戻して、モータの効率を向上させる働きを
行うようにする。

【０００８】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
対してバランスウエイト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５０００〜８０００RPM の場
合に、回転体を構成する回転多面鏡１１、ロータ部材２
５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。ま
た、８０００〜１２０００RPM の場合には、ロータ部材
２５に環状の溝を設けておき、該溝に対してバランスウ
エイトを付加する１面修正により、動バランスの調整を
行うことができる。しかし、特に、１２０００RPM 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ので、回転軸部材２０の
上面にも環状の溝を設けておき、該溝にもカウンターウ
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。

【０００９】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。
前記構成に加えて、回転軸部材２０の上部にシール板２
４を配置し、ベアリングのグリースが飛散しないよう
に、密封作用を行っている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前述したように構成さ
れる回転装置においては、前記ロータ部材は鉄製の場合
が多く、その重量を利用してフライホイールの役目を発
揮するとともに、バランスウエイトを付加するための溝
を設けて、回転精度を向上させるために用いられてい
る。さらに、前記ロータ部材は、図４に示されたよう
に、希土類製のロータマグネットを支持し、該ロータマ
グネットが回転による遠心力により破壊しやすいという
性質を補強し、マグネットを安全に支持させ得るように
する役目を果たしているものの、アンバランスを発生す
る最大原因がロータ部材にある。

【００１１】ところが、前記鉄製のロータ部材に組み合
わせて、ロータマグネットを支持させるような手段を用
いる場合には、該ロータ部材に対してマグネットを接着
手段を用いて固定することが必要であり、両部材を精度
よく製作しても、それを組み合わせる際に、精度を維持
させることが面倒である。また、最近では、強靭なプラ
スチック製のマグネットを作成することが可能になり、
高速回転させる場合でも、そのプラスチック製のマグネ
ット部材を単独で使用出来る場合があるものの、光学走
査装置等のように、回転速度が非常に大きなモータで
は、鉄製のロータ部材と組み合わせて用いることが避け
られないものとされている。さらに、フライホイール効
果に頼らずに、回転の制御を行い得るような高精度の制
御用集積回路が出現しているが、光学走査装置等の駆動
モータでは、そのような制御手段を十分に使用していな
いという問題がある。

【００１２】つまり、前記従来例に示されたような回転
装置では、各構成部材の製作精度を厳密に管理し、それ
等の各構成部材を正確に組み合わせて構成しても、その
構成部材が非常に多く、その組み立てが面倒である。ま
た、ロータ部材とロータマグネットを組み合わせる場合
に、それぞれの部材の動バランスを正確に調整しても、
それを組み合わせた後で、再度動バランスを調整するこ
とが必要であり、そのための調整にも時間を要するとい
う問題がある。

【００１３】

【発明の目的】本発明は、前述したようなロータマグネ
ットを鉄製のロータ部材に組み合わせることによる問題
を解消するもので、ロータ部材を用いずに、ロータマグ
ネットのみを成形品として使用し、該ロータマグネット
に対して動バランス調整手段を適用することにより、モ
ータの構成を簡素化するとともに、組み立てと調整とを
容易に行い得るような装置を提供することを目的として
いる。

【００１４】

【課題を解決するための手段】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
光し感光体ドラム等の画像担持体に対して、その幅方向
に光を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、前記モータを軸部材に支持さ
せたロータマグネットと、ベース部材に支持されるステ
ータコイルとから構成されてなる光学走査装置に関す
る。本発明の請求項１の発明は、前記ロータマグネット
を円板状に整形した部材で構成し、前記ロータマグネッ
トを一体に設けた回転軸を介して、ポリゴンミラーを配
置し、前記ロータマグネットに、動バランス調整用のバ
ランスウエイトを設けるための環状の溝を、前記回転軸
に垂直な２つの面に設けたことを特徴とする。

【００１５】

【００１６】前述したように構成したことにより、本発
明の光学走査装置の駆動モータにおいては、従来より用
いられている鉄製のロータ部材を用いずに、ロータマグ
ネットのみを使用して、回転軸部材を駆動する形式を用
いているために、その回転機構を簡素化することができ
る。また、鉄製のロータ部材を使用しないために、動バ
ランスの調整作用を容易に行うことが可能であり、装置
の組み立て作業も容易に行うことができる。さらに、プ
ラスチック製等のロータマグネットを成形する際に、溝
等の角の部分を円弧状に成形することにより、該部材の
強度を向上させることができ、高速回転にも耐え得る回
転体を構成することができる。

【００１７】

【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であるが、モー
タ１２を構成するロータマグネット４０を、鉄製等のロ
ータ部材を用いずに、マグネットのみで構成したものを
用いている。前記ロータマグネット４０は、プラスチッ
ク製のマグネットにより円板状のものとして一体成形さ
れたものを用い、該ロータマグネット４０を回転軸部材
２０に対して取り付け、その下部を止めリング２９によ
り支持する手段を用いている。前記モータ１２では、従
来のモータの場合と同様に、走査装置の光学箱２のベー
ス部材２ａに設けた溝３に対して、ステータコイル３１
とステータヨーク３２とを配置し、該コイルに制御回路
３５を介して、所定の周波数の電流を供給することによ
り磁界を発生させ、ロータマグネット４０を回転させる
ようにしている。

【００１８】また、前記ロータマグネット４０を取り付
けた回転軸部材２０の上部には、段部２１を配置し、該
段部２１の下面に接する状態で、回転多面鏡１１を取り
付けている。前記回転多面鏡２１とロータマグネット４
０との間には、押圧スプリング２３を配置し、下部がリ
ング２９により支持されたロータマグネット４０と、上
部が段部２１に係止された回転多面鏡１１とを、スプリ
ング２３によりそれぞれ上下方向に付勢し、回転軸部材
２０に対する支持作用を良好に発揮させるようにする。

【００１９】前記駆動モータを構成するロータマグネッ
ト４０は、前述したようにプラスチック製のマグネット
を円板状に一体に成形したものを用いるが、該ロータマ
グネット４０の表面には、環状に溝４１を設けておき、
該溝４１に対してバランスウエイト４３を取り付けるこ
とにより、動バランスの調整を行い得るようにする。ま
た、モータが８０００〜１２０００RPM の高速で駆動さ
れる場合、または、１２０００RPM 以上の非常に高速で
駆動されるモータである場合には、ロータマグネットの
本体の下面にも溝４２を設けておき、該溝４２に対して
も、バランスウエイト４３ａを取り付けることにより、
２面で動バランスの調整を行うことができ、より精密な
動バランスの調整を行うことが出来る。さらに、前記ロ
ータマグネット４０の下部の軸に取り付ける部分を、段
部４４として構成し、該段部４４が回転軸２０に設けた
リング２９に対応させるようにしている。

【００２０】前述したように、円板状にプラスチック製
のロータマグネットを成形し、その上下の面に溝等を設
けた場合には、そのロータマグネットを高速で回転させ
ると、その回転の遠心力によって、その溝等の段部に応
力が集中し、ロータマグネットを破壊させる弱点とな
る。そこで、本発明のロータマグネットでは、溝の底と
立ち上がり部分との交差部を直角に形成せずに、該部分
を円弧状に成形している。その円弧状に成形した部分
は、図でＲの符号を用いて説明しているが、それぞれの
溝や段部で、大きな応力が付与される側にＲを設けるこ
とによって、ロータマグネットの強度を向上させ、高速
回転を行なわせる場合にも、遠心力によりロータマグネ
ットが破損したりすることを防止出来るようにする。な
お、溝に対してバランスウエイトを取り付ける作用に支
障が生じない場合等には、該溝や段部の角の部分をすべ
て曲面で構成することも可能である。

【００２１】前述したように構成される本発明の回転装
置１０では、前記図４の場合と同様に、駆動装置のフレ
ームを光学箱２のベース部材２ａにより構成しているも
ので、ベース部材２ａ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、１９
ａ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。

【００２２】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４０を配置し、該ロータマグネッ
ト４０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１２を構成している。前記モータ１２を構
成するロータマグネット４０に対応させて、ベース部材
２ａに設けた溝３には、ステータコイル３１と、ケイ素
鋼板等の磁性体で出来たステータヨーク３２とが配置さ
れる。

【００２３】そして、前記ステータコイル３１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、所定のパルスで電流が供給さ
れ、ロータマグネット４０を駆動する。前記モータにお
いて、ステータコイル３１に通電すると、図の上下方向
に強力な磁界が発生するが、前記コイルの下部にステー
タヨーク３２を配置することにより、ステータコイル３
１から出力される下向きの磁界を、ステータヨーク３２
により上向に戻して、モータの効率を向上させる働きを
行うようにする。前記構成に加えて、本発明の回転装置
では、回転軸部材２０の上部にも溝２１ａを設けてお
き、該溝２１ａに対してもバランスウエイトを取り付け
ることによって、回転体全体の動バランスの調整を行う
ことができる。

【００２４】前記図１に示された実施例では、ロータマ
グネット４０に対してのみ、動バランス調整手段を設け
る場合で説明を行ったが、本発明のロータマグネットの
みを用いて駆動する回転装置において、回転多面鏡の外
径がロータマグネットの外径よりも大きな場合には、図
２に示されるように、押圧スプリング５０に対して動バ
ランス調整用のバランスウエイトを取り付ける手段を用
いることができる。ロータマグネットを鉄製のロータ部
材を用いずに、直接回転軸部材に取り付けるように構成
し、ロータマグネットを径の大きなものとして構成した
場合には、そのロータマグネットが回転遠心力により破
壊されやすいという問題がある。そこで、前記ロータマ
グネット４０は、出来るだけ小径のものとして構成し、
非常に高速で回転させた場合にも、その回転時に生じる
遠心力により破損したりすることがないようにすること
が望まれる。

【００２５】ところが、ロータマグネットを回転多面鏡
に比較して小径に構成する場合には、該ロータマグネッ
ト４０に設けた溝４１、４２等を用いてバランスウエイ
トを取り付け、動バランス調整を行うことが困難である
という問題が発生する。そこで、前記図２に示される例
では、押圧スプリング５０を径の大きなものとして構成
し、その円板状の押圧スプリング５０の本体の周囲に、
壁部材５２を下方に向けて突出させて設けている。前記
押圧スプリング５０は、従来より用いられているスプリ
ング部材を大径に構成したものを用いており、その本体
の上部に突出させた押圧部５１が、回転多面鏡１１を上
方に付勢するとともに、回転多面鏡１１とロータマグネ
ット４０とを位置決めする作用を行う。

【００２６】そして、前記押圧スプリング５０の周囲に
形成した壁部材５２に対して、バランスウエイト５３等
を取り付けることによって、その回転体の動バランスの
調整を容易に行うことが出来るものとなる。なお、前記
押圧スプリング５０の外径をロータマグネットの外径よ
りも若干大きく設定し、ロータマグネットの周囲に溝状
の隙間を構成する場合には、バランスウエイトを取り付
けて動バランスを調整する作用を容易に行うことができ
るものとなり、回転部材を小型に構成することも可能に
なる。さらに、前述したようにして、押圧スプリング５
０に対して動バランス調整用のバランスウエイト５３を
取り付ける手段を用いる場合には、例えば、回転装置を
光学箱に取り付けた状態で、その側部からバランスウエ
イトを取り付ける作業を行うことができるものとなる。

【００２７】したがって、前記図２に示されるように構
成された回転装置では、ロータマグネットに対してその
下面に設けた溝４２を介してバランスウエイトを取り付
けて、ロータマグネット４０の単体での動バランスの調
整を行うことの他に、押圧スプリング５０に対しても、
バランスウエイトを取り付けて回転体に対する動バラン
スの調整を行うことが可能になる。さらに、前記図１に
示されたように、回転軸部材２０の上面にも溝を設け
て、その溝に対してもバランスウエイトを取り付けるよ
うな手段を用いる場合には、より精密な動バランスの調
整作用を行うことが可能になり、ロータマグネットを小
型に構成したことと合わせて、回転体を１２０００RPM
以上の高速で駆動する機構を構成することができる。

【００２８】なお、前記図２に示される回転装置の例に
おいて、ステータコイルの下部に配置されるステータコ
イル３１は、ロータマグネット４０と組み合わされてモ
ータ１２を構成している。そして、前記図１の例の場合
と同様に、ステータコイル３１にスイッチングにより電
流を供給することにより、ロータ部材を介して回転多面
鏡を高速度で回転させる作用を行う。その際に、前記ス
テータコイル３１に対して、スイッチングにより電流を
供給すると、そのステータコイルから出力される強力な
磁界により、ステータヨーク３２が激しく振動しようと
する。しかし、図２に示される例では、ステータヨーク
３２の下面にスポンジやゴム等の緩衝材３３を配置して
おき、該ステータヨーク３２の振動を緩和するととも
に、ベース部材の底部を直接叩く作用を行わないように
することができる。したがって、前述したようにして、
モータを駆動する際に、ステータヨークが溝の底部を叩
く作用による騒音を防止する手段を設けることによっ
て、モータを高速で駆動した際に、人間の耳に対して耳
障りな騒音が発生することを防止することか可能にな
る。また、前記ステータヨークは、ベース部材の中に埋
め込む状態で設けることも可能である。

【００２９】前述したように構成される回転装置は、光
学走査装置の回転多面鏡に対する駆動装置として用いる
ことの他に、画像形成装置におけるスキャナモータや、
その他の駆動手段にも適用が可能である。また、その他
に、比較的高速度で駆動する駆動モータに対して、本発
明のモータを使用する場合には、モータから発生する振
動や、騒音を防止することが出来る。

【００３０】

【発明の効果】本発明の光学走査装置は、前述したよう
に、駆動モータにおいては、従来より用いられている鉄
製のロータ部材を用いずに、ロータマグネットのみを使
用して、回転軸部材を駆動する形式を用いているため
に、その回転機構を簡素化することができる。また、鉄
製のロータ部材を使用しないために、動バランスの調整
作用を容易に行うことが可能であり、装置の組み立て作
業も容易に行うことができる。さらに、プラスチック製
等のロータマグネットを成形する際に、溝等の角の部分
を円弧状に成形することにより、該部材の強度を向上さ
せることができ、高速回転にも耐え得る回転体を構成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の回転装置の断面図である。

【図２】 回転装置の別の実施例の断面図である。

【図３】 一般的な画像形成装置に用いられる走査装置
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。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【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感光体ドラム等の画像
   担持体に対して、その幅方向に光を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、
   前記モータを軸部材に支持させたロータマグネットと、
   ベース部材に支持されるステータコイルとから構成され
   てなる光学走査装置において、 前記ロータマグネットを円板状に整形した部材で構成
   し、 前記ロータマグネットを一体に設けた回転軸を介して、
   ポリゴンミラーを配置し、 前記ロータマグネットに、動バランス調整用のバランス
   ウエイトを設けるための環状の溝を、前記回転軸に垂直
   な２つの面に設けたことを特徴とする光学走査装置。