JP3154751B2 - ポリゴンスキャナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポリゴンスキャナに関
し、特にレーザプリンタ、デジタルコピア等の画像形成
装置に用いるポリゴンスキャナの回転体を上下反転して
光学ハウジングに組立てる際の回転体の脱落防止構造を
有するポリゴンスキャナに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のポリゴンスキャナとしては、例え
ば、特開平１−３００２１６号公報に記載された図８に
示すようなものがある。このポリゴンスキャナ１では、
ハウジング２内に収納された回転体３の外側上方をハウ
ジング２の上蓋５で囲み、回転体３の上方への移動を規
制している。また、ポリゴンスキャナ１を光学ハウジン
グ６に組付ける際には、予め重量の大きい光学ハウジン
グ６（図中一点鎖線で示している）を上下反転させて作
業位置に配置しておき、その上方から上下反転したポリ
ゴンスキャナ１を組付ける。そして、このとき回転体３
が脱落するのを、上蓋５で防止するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のポリゴンスキャナにあっては、回転体３の図
の上方への脱落を上蓋５で支持して脱落防止を図ってい
るので、ポリゴンスキャナ１は、上蓋５の分だけ大型と
なり、かつ、光学ハウジング６の形状も上蓋５の形状に
よって限定されるという問題点があった。

【０００４】また、ポリゴンスキャナ１の図の上方の空
間が小さいと、ポリゴンスキャナ１の光学ハウジング６
への取付けができないという問題点もあった。そこで、
上記上蓋５のような脱落防止専用の部材を設けないで済
むポリゴンスキャナとして、図９に示すようなものが考
えられる。このポリゴンスキャナ11は上方に開口12ａを
有する筒状のハウジング12内に、上部にポリゴンミラー
13をネジ止め固定した回転体14を収容している。回転体
14は、ハウジング12の下側の基台15の中央に固定された
円柱状の固定軸16と、ハウジング12の内周に設けられ回
転体14に回転力を与えるモータのステータ17との間に嵌
合する中空回転軸18と、を有している。19は環状のプリ
ント基板であり、中央の孔19ａは中空回転軸18をハウジ
ング12内に収容可能なように中空回転軸18の外径より若
干大きく形成されている。そして、ポリゴンスキャナ11
を組立てる際には、例えば、先ず、ハウジング12にステ
ータ17およびプリント基板19等回転体14を回転駆動する
駆動系部材を組付け、さらにハウジング12の下部の基台
15上に固定軸16を固定した後、予め、中空回転軸18にポ
リゴンミラー13をミラー押えで押えてネジ止め固定した
回転体14をプリント基板19の孔19ａを通して固定軸16の
上方から固定軸16に嵌合するように挿入し所定の位置に
セットし、ポリゴンスキャナ11の本体11Ａの組付けを終
了する。次いで、これらポリゴンスキャナ11の本体11Ａ
の上下を反転して、上方に開口20ａを有する光学ハウジ
ング20（図６には上下逆に示している）の所定位置に配
置し、ハウジング12の周辺のネジ穴12ｂにネジを螺合し
てハウジング12を光学ハウジング20に固定し組立てる。

【０００５】しかしながら、このようなポリゴンスキャ
ナ11にあっても、回転体14が固定軸に嵌合（隙間嵌め）
されているため、ポリゴンスキャナ11の本体11Ａの上下
を反転すると、回転体14がハウジング12側から徐々に抜
け落ち、組立作業に多少の困難を伴うものとなる。すな
わち、前記抜け落ちの速度は、固定軸16と回転体14内周
面との間隙が微小であるのと、回転体14上部の外部への
連通孔14ａが微小であるので速くはないが、光学ハウジ
ング20への組付作業を熟練者によって俊敏かつミラーを
傷つけないようにしなければならない。したがって、組
立時におけるポリゴンスキヤナ本体11Ａの取扱いが面倒
である。

【０００６】本発明は、このような従来の課題を背景に
なされたものであり、光学ハウジングの形状に特別な制
限がなく、かつ、小型化でき、光学ハウジングに組付け
る際のポリゴンミラーの脱落を確実に防止できる取扱い
の容易なポリゴンスキャナを提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、請
求項１記載の発明は、上方に開口したハウジングと、ハ
ウジング内に収容され上部にポリゴンミラーを固定する
と共にその一端を閉止された回転体と、ハウジングに固
定されて回転体と回転自在に係合し回転体との間に空気
室を形成する固定軸と、を備え、固定軸と回転軸との間
に、ラジアル動圧軸受およびスラスト磁気軸受を構成し
たポリゴンスキャナにおいて、前記固定軸に、前記空気
室を室外と連通させる振動減衰用の微細穴を少なくとも
１つ設け、前記ハウジングを上下反転した際、前記固定
軸側で前記微細穴による前記空気室の室外との連通を遮
断して前記回転体の脱落を防止するようにしたことを特
徴とするものであり、 請求項２記載の発明は、前記固定
軸に、前記微細穴および前記空気室を室外と連通させる
とともに前記空気室の防塵をなす多孔質隔壁部材を設け
たことを特徴とするものである。

【０００８】さらに、請求項３記載の発明は、前記空気
室が、前記微細穴を介して、固定軸に形成された外部空
気室に連通していることを特徴とするものであり、請求
項４記載のように、前記固定軸が、前記微細穴が形成さ
れた一端で閉じ、他端で開口した有底円筒状の中空部材
からなるとともに、該固定軸の他端を閉止する閉止部材
を設けて前記外部空気室を形成するようにするのが好ま
しい。一方、請求項５記載の発明は、ステータを収納す
るよう上方に開口したハウジングと、ハウジング内に収
容され上部にポリゴンミラーを固定した回転体と、環状
空間を形成するよう回転体の表面に設けられた凹部また
は凸部と、を有するポリゴンスキャナにおいて、前記回
転体の軸心に対し偏心した穴を有し前記ハウジング内の
非回転部に固定された環状のプリント基板からなり、前
記凹部または凸 部に係合するよう前記環状空間内に突出
する係合部材を設け、前記ハウジングを上下反転した
際、前記係合部材が前記凹部又は凸部に係合して前記回
転体の脱落を防止するようにしたことを特徴とするもの
である。

【０００９】

【作用】請求項１記載の発明では、固定軸に、空気室を
室外と連通させる振動減衰用の微細穴が設けられるか
ら、上下反転時に上側となる固定軸側から空気室と室外
の連通を遮断して回転体の脱落を容易に防止することが
でき、組立後の処理も簡単なものにできる。さらに、請
求項２〜４記載の発明では、微細穴を利用した振動減衰
機能を確保しながらも、空気室への塵埃の侵入を防止
し、動圧軸受への塵埃の侵入を防止して、ポリゴンスキ
ャナの信頼性を高めることができる。 また、請求項５記
載の発明では、上下反転時に自重により下方に移動しよ
うとする回転体の凹部または凸部が、ハウジングの非回
転部に固定されたプリント基板からなる係合部材に係合
して、その移動が止められ、回転体がハウジング内から
下方に脱落するのが防止される。さらに、環状プリント
基板の孔を偏心させて回転体の凹部または凸部に係合さ
せるので、係合部材を別設する必要がない。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は請求項５記載の発明に係るポリゴンスキャ
ナの一実施例を示す図である。まず、その構成について
説明する。図１において、51はポリゴンスキャナであ
り、ポリゴンスキャナ51は上方に開口22ａが形成された
筒状のハウジング22を有している。ハウジング22内には
その上部に多角形状のポリゴンミラー23を固定した回転
体24が収納されおり、この回転体24は、円管状の中空回
転軸25と、中空回転軸25の上部のフランジ部25ａに係止
されたポリゴンミラー23と、ポリゴンミラー23を押える
円板状のミラー押え26と、ミラー押え26を介してポリゴ
ンミラー23をフランジ部25ａにねじ止めするネジ27とを
有している。また、ミラー押え26は、その中心部におい
て、後述する空気室70内で磁気スラスト軸受を構成する
磁石28ｂを保持するとともに、その磁気軸受に所定のダ
ンピング特性を付与する上下振動減衰用の微細穴29を有
している。

【００１２】中空回転軸25の下部の外側にはロータマグ
ネット31が固定されており、このロータマグネット31は
中空回転軸25のフランジ部25ａとともに回転体24の表面
に凹部24ａを形成し、これにより環状空間32が設けられ
ている。ハウジング22の下端には基台33がネジ止めさ
れ、基台33には回転体24の内周面に嵌合する円柱状の固
定軸35が固定されている。この固定軸35の外周面には動
圧空気軸受を構成するためのヘリングボーン溝が上下２
対形成され、固定軸35の上端には磁石28ｃが固定されて
いる。

【００１３】中空回転軸25は固定軸35と共にラジアル動
圧空気軸受を構成しており、回転体24の回転により両軸
間に動圧が発生すると、中空回転軸25が固定軸35により
ラジアル方向に非接触で支持され、これによって回転体
24が高速回転可能に支持される。一方、アキシャル方向
の軸受はスラスト磁気軸受28であり、この軸受28は、光
学ハウジング36の上蓋37に支持された磁石28ａと、回転
体24の上端部に保持された磁石28ｂと、固定軸35の上端
部に固定された磁石28ｃとを有している。これら磁石28
ａ〜28ｃの磁極は互いに向かい合う面が同極となってお
り、磁石28ｂは上下の磁石28ａ、28ｂと反発して回転体
24を軸方向非接触状態に浮上させている。また、固定軸
35の上端部と回転体24との間には空気室70が形成されて
おり、ミラー押え26に形成された微細穴29は、空気室70
と室外（外気圧）の間に介在する絞りとして、磁気軸受
28に所定のダンピング特性を付与することができる。

【００１４】ハウジング22はその上端部で光学ハウジン
グ36に嵌合し、複数のネジ38によりネジ止め固定されて
いる。透過窓36Ａはレーザ光の透過する窓である。ま
た、ハウジング22には、ロータマグネット31に対向して
ステータ39が設けられており、このステータ39は通電時
にロータマグネット31との間に回転トルクを発生させ、
回転体24を回転させるようになされている。52はこのモ
ータ部を制御するための環状円板型のプリント基板であ
る。このプリント基板52の外周はハウジング22に固定さ
れており、その内周側は回転体24の凹部24ａの近傍に位
置するように配置されている。また、プリント基板52に
はモータ部の回転を制御するためのセンサーであるホー
ル素子43が取付けられるとともに、通電用の配線がなさ
れている。

【００１５】図２に示すように、プリント基板52は、そ
の中央の孔52ａの中心線Ｐ１ をハウジング22の中心線
Ｐ０ に対して偏心量Ｅだけ偏心し、その内周部52ｂの
一部（図２（ｂ）に斜線にて示す部分）を環状空間32内
に突出させて凹部24ａに係合させるようにハウジング22
に固定されている。

【００１６】ポリゴンスキャナ51を組付けるには、ま
ず、ハウジング22にステータ39およびプリント基板52等
モータ部を組付ける。この際、プリント基板52は前述の
ように、ハウジング22の中心線Ｐ０ に対して偏心量Ｅ
だけ孔52ａの中心線Ｐ１ を偏心してハウジング22に取
付ける。回転体24は、前述と同様に、別途に中空回転軸
25にポリゴンミラー23およびミラー押え26等をネジ27に
より組付け固定し、さらにロータマグネット31を中空回
転体25の下部に固着し組付ける。

【００１７】次いで、図３、４に示すように、回転体24
はハウジング22の中心線Ｐ０ に対して偏心量Ｅだけ偏
心させ、ハウジング22上部の偏心したプリント基板52に
中心を合せて、ハウジング22内に挿入した後、ハウジン
グ22の中心線Ｐ０ と回転体24の中心線Ｐ１ と一致す
るようにする。次いで、回転体24の中空回転軸25の内側
に固定軸35を下方から嵌合させつつ挿入し、ハウジング
22にネジ止め固定してポリゴンスキャナ51を組み立て
る。

【００１８】ポリゴンスキャナ51を光学ハウジング36に
組み立てる際には、光学ハウジング36の重量が大である
ことから、通常は、光学ハウジング36を図１の状態から
上下反転した状態にしておき、ポリゴンスキャナ51を上
下反転してこの光学ハウジング36上に組付ける。このと
き、回転体24は固定軸35に隙間嵌めされているだけであ
るから、ハウジング22が上下反転されると、回転体24は
自重により下方に移動しようとするが、回転体24の大径
のロータマグネット31がプリント基板52の内周部52ｂの
一部に係合し、回転体24の脱落が防止される。

【００１９】このため、回転体24のハウジングからの脱
落を防止するために俊敏な熟練した作業を必要とせず、
組立て作業時のポリゴンスキャナ51の取扱いがきわめて
容易になり、組立て作業の効率が大幅に向上する。ま
た、従来のように、脱落防止の上蓋もなく、光学ハウジ
ングの形状も制限されないから、小型化できる。

【００２０】前述の実施例においては、回転体24の凹部
24ａは中空回転体25のフランジ部25ａおよびロータマグ
ネット31により形成したが、ロータマグネット31の代り
に別個に、ロータマグネット31のように半径方向外側に
突出部材を設けてもよい。また、回転体24の凹部24ａの
代りに回転体24の表面から、すなわち、中空回転体25の
外周から半径方向外方に突出した凸部である凸部材であ
ってもよい。

【００２１】図５は、請求項１記載の発明の一実施例を
示す図である。なお、本実施例において上述例と同一の
構成については、同一符合を付して重複説明を省略す
る。同図において、ハウジング22内には回転体64が収納
されおり、この回転体64は、円管状の中空回転軸25と、
中空回転軸25の上部のフランジ部25ａに係止された多角
形のポリゴンミラー23と、ポリゴンミラー23を押える円
板状のミラー押え66と、ミラー押え66を介してポリゴン
ミラー23をフランジ部25ａにねじ止めするネジ27とを有
している。また、ミラー押え66はその中心部において磁
気軸受28の磁石28ｂを保持しているが、ミラー押え26と
は違って微細穴を有していない。

【００２２】40はこのモータ部を制御するための環状円
板型のプリント基板である。このプリント基板40の外周
はハウジング22に固定されており、その内周側は回転体
24の凹部24ａの近傍に位置するように配置されている。
また、プリント基板40にはモータ部の回転を制御するた
めのセンサーであるホール素子43が取付けられるととも
に、通電用の配線がなされている。

【００２３】一方、ハウジング22の下端側を構成する基
台33には、回転体64の内周面に嵌合する中空固定軸65が
固定されている。この中空固定軸65は下端部が開口した
有底円筒状の部材であり、回転体64との間に空気室70を
形成している。また、中空固定軸65の上端閉止部には空
気室70を室外と連通させる微細穴69が形成されており、
この微細穴69は空気室70と室外（外気圧）の間に介在す
る絞りとして磁気軸受28に所定のダンピング特性を付与
することができる。なお、中空固定軸65の外周面にも固
定軸35と同様なヘリングボーン溝が形成されており、回
転体64および中空固定軸65は両者間の隙間内で動圧を発
生させるラジアル動圧空気軸受を構成し、回転体64を高
速回転可能に支持する。

【００２４】本実施例においては、中空固定軸65に前記
空気室70を室外と連通させる振動減衰用の微細穴69が設
けられる。したがって、ポリゴンスキャナ61を光学ハウ
ジング36に組付ける際、上下反転時に上側となる中空固
定軸65の開口を適当な蓋部材によって閉止して、空気室
70と室外の連通を容易に遮断することができ、回転体64
の脱落防止による組立作業の容易化を図ることができ
る。さらに、前記蓋部材の取り外しも容易であるから、
組付け後の処理も簡単なものにできる。

【００２５】なお、本実施例では、微細穴69を１つだけ
設けているが、適当な穴径を持つ複数の微細穴を設けて
もよいのは言うまでもない。

【００２６】図６は、請求項２記載の発明の一実施例を
示す図である。なお、本実施例において、上述例と同一
又はそれに相当する構成については、同一符合を付して
重複する説明を省略する。

【００２７】同図において、中空固定軸65の内部には、
多孔質隔壁部材80（防塵隔壁）が固定されている。この
多孔質隔壁部材80は多数の微細な孔を有するもので、空
気室70を室外と連通させることができ、外気中の塵埃が
空気室70へ侵入するのを防止するフィルタとなってい
る。本実施例においては、多孔質隔壁部材80により空気
室70、すなわち動圧空気軸受内への塵埃の侵入を防止し
て、ポリゴンスキャナの信頼性を高めることができる。

【００２８】なお、本実施例においては、上述例と同様
に微細孔69により所定のダンピング特性が付与され、多
孔質隔壁部材80はフィルタ専用になっているが、多孔質
隔壁部材そのものに微細穴69と同様な機能を持たせて振
動を減衰させるようにすることも考えられる。

【００２９】図７は、請求項３、４記載の発明の一実施
例を示す図である。なお、本実施例において、上述例と
同一又はそれに相当する構成については、同一符合を付
して重複する説明を省略する。同図において、ハウジン
グ22の下端側を構成する基台33には、回転体64の内周面
に嵌合する中空固定軸95が固定されている。この中空固
定軸95は上下両端部が閉止された中空体であり、その上
端部で回転体64との間に空気室70を形成している。ま
た、中空固定軸95の上端部には空気室70に連通する微細
穴99が形成されており、この微細穴99は中空固定軸95内
に形成された所定容積の外部空気室100に連通してい
る。

【００３０】本実施例においては、中空固定軸95の下端
部を閉止する閉止部材101により外部から空気室70へ、
すなわち動圧空気軸受内への塵埃の侵入を防止して、ポ
リゴンスキャナの信頼性を高めることができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜４記載
の発明によれば、固定軸と回転軸により形成された空気
室を固定軸側に設けた微細穴によって外部と連通させる
ようにしているので、組付けのためにポリゴンスキャナ
本体を上下反転させたとき、上側の固定軸開口端から空
気室と室外の連通を遮断し、回転体の脱落を容易に防止
することができるとともに、組立後の処理も簡単なもの
にできる。この結果、ポリゴンスキャナの信頼性を高め
ることができる。

【００３２】また請求項５記載の発明によれば、ハウジ
ング内の非回転部に固定されたプリント基板を利用し
て、回転体の表面の凹部又は凸部により形成される環状
空間内に突出した係合部材を設けているので、光学ハウ
ジングの形状に特別の制限もなく、ポリゴンスキャナを
上下反転して光学ハウジングに組付ける際にポリゴンミ
ラーの脱落を確実に防止でき、組立作業に熟練が不要で
取扱いの容易な小型のポリゴンスキャナを提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項５記載の発明に係るポリゴンスキャナの
一実施例を示すその全体断面図である。

【図２】請求項５記載の発明に係るポリゴンスキャナの
一実施例を示すその要部平面図である。

【図３】図１におけるハウジング内に回転体を組付ける
第１段階を示す斜視図である。

【図４】図１におけるハウジング内に固定軸を組付ける
第２段階を示す斜視図である。

【図５】請求項１記載の発明に係るポリゴンスキャナの
一実施例を示すその全体断面図である。

【図６】請求項２記載の発明に係るポリゴンスキャナの
一実施例を示すその全体断面図である。

【図７】請求項３、４記載の発明に係るポリゴンスキャ
ナの一実施例を示すその全体断面図である。

【図８】従来のポリゴンスキャナを示す要部断面図であ
る。

【図９】従来の他のポリゴンスキャナを示す全体断面図
である。

【符号の説明】

51、51、61 ポリゴンスキャナ 22 ハウジング 23 ポリゴンミラー 24 回転体 24ａ 凹部 32 環状空間 35 固定軸 36 光学ハウジング52 プリント基板（係合部材） 64 回転体 65、95 中空固定軸 70 空気室 69、99 微細穴 80 多孔質隔壁部材（防塵隔壁） 100 外部空気室 Ｅ 偏心量

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−266856（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−270817（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−2318（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−136216（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 26/10

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上方に開口したハウジングと、ハウジング
   内に収容され上部にポリゴンミラーを固定すると共にそ
   の一端を閉止された回転体と、ハウジングに固定されて
   回転体と回転自在に係合し回転体との間に空気室を形成
   する固定軸と、を備え、 固定軸と回転軸との間に、ラジアル動圧軸受およびスラ
   スト磁気軸受を構成したポリゴンスキャナにおいて、 前記固定軸に、前記空気室を室外と連通させる振動減衰
   用の微細穴を少なくとも１つ設けるとともに、 前記ハウジングを上下反転した際、前記固定軸側で前記
   微細穴による前記空気室の室外との連通を遮断して前記
   回転体の脱落を防止するようにしたことを特徴とするポ
   リゴンスキャナ。
2. 【請求項２】前記固定軸に、前記微細穴および前記空気
   室を室外と連通させるとともに前記空気室の防塵をなす
   多孔質隔壁部材を設けたことを特徴とする請求項１記載
   のポリゴンスキャナ。
3. 【請求項３】前記空気室が、前記微細穴を介して、固定
   軸に形成された外部空気室に連通していることを特徴と
   する請求項１または２記載のポリゴンスキャナ。
4. 【請求項４】前記固定軸が、前記微細穴が形成された一
   端で閉じ、他端で開口した有底円筒状の中空部材からな
   るとともに、該固定軸の他端を閉止する閉止部材を設け
   て前記外部空気室を形成したことを特徴とする請求項３
   記載のポリゴンスキャナ。
5. 【請求項５】ステータを収納するよう上方に開口したハ
   ウジングと、ハウジング内に収容され上部にポリゴンミ
   ラーを固定した回転体と、環状空間を形成するよう回転
   体の表面に設けられた凹部または凸部と、を有するポリ
   ゴンスキャナにおいて、 前記回転体の軸心に対し偏心した穴を有し前記ハウジン
   グ内の非回転部に固定された環状のプリント基板からな
   り、前記凹部または凸部に係合するよう前記環状空間内
   に突出する係合部材を設け、 前記ハウジングを上下反転した際、前記係合部材が前記
   凹部又は凸部に係合して前記回転体の脱落を防止するよ
   うにしたことを特徴とするポリゴンスキャナ。