JP3472071B2 - 偏向走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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用いられ
る偏向走査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】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用いられる偏向走査装置は、回
転多面鏡によってレーザ光等の光ビームを反射させ、回
転多面鏡の高速回転によって偏向走査する。このように
して得られた走査光を回転ドラム上の感光体に結像させ
て静電潜像を形成する。次いで、感光体の静電潜像を現
像装置によってトナー像に顕像化し、これを記録紙等の
記録媒体に転写して定着装置へ送り、記録媒体上のトナ
ーを加熱定着させることで印刷（プリント）が行なわれ
る。

【０００３】近年では偏向走査装置の高速化が進み、回
転多面鏡の回転速度が１０，０００ｒｐｍを超えるもの
も開発されている。

【０００４】回転多面鏡を回転させる駆動部は、図６に
示すように、偏向走査装置の光学箱にボールベアリング
１０２を介して支承された回転軸１０３と、これと一体
であるフランジ部材１０４に一体的に結合されたヨーク
１０５ａおよびロータマグネット１０５と、モータ基板
１０６に固定されたステータコイル１０７を有し、回転
多面鏡１０１は板バネ１０８ａ、ワッシャ１０８ｂおよ
びＧリング１０８ｃからなる弾性押圧機構１０８によっ
てフランジ部材１０４に押圧されて、回転軸１０３やロ
ータマグネット１０５と一体化される。

【０００５】モータ基板１０６上の駆動回路から供給さ
れた駆動電流によってステータコイル１０７が励磁され
ると、ロータマグネット１０５が回転多面鏡１０１とと
もに高速度で回転し、回転多面鏡１０１に照射された光
ビームを偏向走査する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、前述のように、回転多面鏡をフランジ
部材と一体化するために少なくともＧリングと板バネと
ワッシャの３個の部品を必要とするため、組立部品点数
が多く、従って組立工程も複雑である。

【０００７】また、回転多面鏡を組み付ける際には、ま
ず回転軸に板バネとワッシャを嵌着し、板バネを弾性変
形させながらＧリングを回転軸に沿って押し下げてその
小径部に係合させるものであり、このとき板バネに抗し
てＧリングを押し下げるために１５〜２０ｋｇｆの外力
を必要とする。

【０００８】従って、回転多面鏡の組み付け中に回転軸
の軸受に過大なスラストがかかり、軸受が損傷したり、
モータの性能が損なわれるおそれがある。

【０００９】特に、近年開発された低摩擦の動圧空気軸
受やすべり軸受等を用いる場合には、回転軸の下端にス
ラスト部材が対向して配設されており、前述のような過
大なスラストがかかるとスラスト部材が変形するおそれ
がある。

【００１０】加えて、損傷した回転多面鏡を交換する場
合には、Ｇリングとワッシャと板バネをそれぞれ取りは
ずす必要があるため作業が繁雑であるうえに、Ｇリング
は取りはずす際に永久変形することが多く、再使用が困
難であるから、メンテナンスのコストが極めて高いとい
う未解決の課題もある。

【００１１】本発明は、上記従来の技術の有する未解決
の課題に鑑みてなされたものであり、回転多面鏡をその
駆動部の回転部材に組み付ける作業が簡単で組立部品点
数も少なくてすみ、製造コストやメンテナンスのコスト
を大幅に低減できる偏向走査装置を提供することを目的
とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の偏向走査装置は、光ビームを反射する回転
多面鏡と、前記回転多面鏡が載置されるフランジ部材が
一体的に設けられた軸部材と、前記回転多面鏡を前記フ
ランジ部材に弾力的に押圧する弾性部材と、を有し、前
記弾性部材が前記軸部材に対して径方向から組み付けら
れる偏向走査装置において、前記弾性部材組み付け時の
前記回転多面鏡の偏心によって発生する質量のアンバラ
ンスを相殺するため、前記弾性部材は組み付け方向にお
いて偏心した位置に重心を有することを特徴とする。

【００１３】

【作用】回転多面鏡は、弾性部材によって駆動手段の回
転部材に弾力的に押圧されることでこれと一体的に結合
される。弾性部材を軸部材に組み付けるに際して、弾性
部材を軸部材の所定の部位に径方向から直接組み付ける
ことができる。

【００１４】弾性部材の組み付けにワッシャやＧリング
を必要としないため、組立部品点数が大幅に削減され、
組立工程も大幅に簡略化されるうえに、弾性部材の組み
付け中に軸部材に過大なスラストがかかるおそれもない
ため、組み付け作業も簡単で軸受等を損傷することもな
い。

【００１５】従って、偏向走査装置の製造コストを大幅
に低減できる。

【００１６】特に、動圧空気軸受によって軸部材が支持
されている場合には、弾性部材を組み付けるときに軸部
材の下端を支持するスラスト部材が損傷するトラブルを
回避できるという大きな利点を有する。

【００１７】さらに、損傷した回転多面鏡を交換すると
きも、弾性部材を軸部材から取りはずすのが容易であ
り、この過程で弾性部材が傷つくおそれもないためその
まま再使用できる。従って、メンテナンスのコストも低
い。

【００１８】軸部材と、これを貫通させる回転多面鏡の
中心穴の間に嵌合ガタがあると、弾性部材を軸部材に対
して径方向に組み付けるときにその組み付け方向に回転
多面鏡が引きずられて偏心し、このために、回転多面鏡
や弾性部材を含む回転体全体に質量のアンバランスが発
生して振れ回り振動等のトラブルを生じる。そこで、こ
のような質量のアンバランスを、予め軸部材と回転多面
鏡の嵌合ガタに基づく演算等によって求めて、それを相
殺するように弾性部材の重心位置を偏心させておく。

【００１９】弾性部材を軸部材に組み付けたときに回転
多面鏡が片寄せされる分だけ、弾性部材の重心を偏心さ
せておくことで、質量のアンバランスが生じるのを防
ぎ、前述の振れ回り振動等を効果的に回避できる。

【００２０】その結果、安価でメンテナンスのコストも
低く、しかも高性能な偏向走査装置を実現できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００２２】図１は一実施例による偏向走査装置の主要
部を示すもので、これは、後述するように、光源５１
（図５参照）から発生されたレーザ光等の光ビームを結
像レンズ系５２に向かって反射する４個の反射面１ａを
有する四角柱状の回転多面鏡１と、光学箱５０に軸受２
を介して支承された軸部材である回転軸３と、これと一
体的に設けられた回転部材であるフランジ部材４と、フ
ランジ部材４から懸下されたヨーク５ａおよびロータマ
グネット５と、モータ基板６に立設され、ロータマグネ
ット５とともに回転多面鏡１を回転させるモータを構成
するステータコイル７を有し、モータ基板６は基台６ａ
とともに光学箱５０にビス止めされている。

【００２３】回転多面鏡１は、フランジ部材４の図示上
面に載置され、後述するように断面Ｕ字形で回転軸３に
対して径方向に組み付けられる弾性部材である押えバネ
１０によってフランジ部材４に押圧され、フランジ部材
４を介してロータマグネット５と一体的に結合される。

【００２４】モータ基板６上の駆動回路から供給された
駆動電流によってステータコイル７が励磁されると、ロ
ータマグネット５が回転多面鏡１とともに回転し、回転
多面鏡１の回転によって、これに照射された光ビームが
主走査方向に偏向走査される。

【００２５】次に、回転多面鏡１をフランジ部材４に弾
力的に押圧する押えバネ１０について詳しく説明する。

【００２６】押えバネ１０は、板状体の打ち抜きと曲げ
によって一体的に製作されるもので、回転多面鏡１の図
示上面に当接される第１の当接部１１と、回転軸３の小
径部３ａに組み付けられてその上端に形成された段差３
ｂに当接される第２の当接部１２と、両当接部１１，１
２を片持ち状態で、弾力的に接近離間自在に支持する支
持部である湾曲部１３からなり、外力が加わらない状態
では、図２に示すように、湾曲部１３から遠ざかるにつ
れて両当接部１１，１２が離間する略Ｖ字形の断面を有
する。第１の当接部１１が回転多面鏡に当接され、図１
に示すように、第２の当接部１２が回転軸３の段差３ｂ
に当接した状態では、両当接部１１，１２が互に弾力的
に接近してＵ字形に変形する。

【００２７】押えバネ１０は、第１、第２の当接部１
１，１２と湾曲部１３を平らに伸ばした形状の板状部材
を製作する打ち抜き工程と、該板状部材を２つに折り曲
げる曲げ加工工程によって作られたものであり、各当接
部１１，１２は、それぞれの中央部分から湾曲部１３と
反対側の自由端に向かってのびる長尺の開口１１ａ，１
２ａを有する。

【００２８】第１の当接部１１の開口１１ａの幅Ｂ₁
は、回転軸３の本体部の軸径Ａ₁ より大であり、回転軸
３を、第１の当接部１１の開口１１ａの全長にわたって
遊嵌自在である。

【００２９】第２の当接部１２の開口１２ａは、当接部
１２の自由端に向かってテーパー状に拡大する拡大部分
１２ｂと、回転軸３の小径部３ａの軸径Ａ₂ よりわずか
に小さい幅Ｂ₂ を有する案内部分１２ｃと、これよりわ
ずかに拡大する幅を有するクリック部分１２ｄと、クリ
ック部分１２ｄからテーパー状に幅を縮小する位置決め
部分１２ｅを有する。

【００３０】押えバネ１０は、前述のように、外力が加
わらない状態では略Ｖ字形の断面を有し、当接部１１，
１２がそれぞれ回転多面鏡１と回転軸３の段差３ｂに当
接されたときにＵ字形に弾性変形し、両当接部１１，１
２の反撥力によって回転多面鏡１をフランジ部材４の表
面に押圧することで、回転多面鏡１とロータマグネット
５を一体的に結合するものである。

【００３１】押えバネ１０の組み付けは以下のように行
なわれる。

【００３２】図２に示すように、押えバネ１０の両当接
部１１，１２の開口１１ａ，１２ａを回転軸３の径方向
に開口させた状態で押えバネ１０を回転多面鏡１の上面
に載置し、押えバネ１０に外力を与えて図２の（ａ）に
破線で示す形状まで弾性変形させ、第２の当接部１２の
開口１２ａの案内部分１２ｃが回転軸３の段差３ｂの下
方に位置するまで両当接部１１，１２を接近させた状態
で、矢印Ｃで示すように押えバネ１０を回転軸３の径方
向に移動させ、第２の当接部１２の開口１２ａのクリッ
ク部分１２ｄに回転軸３の小径部３ａを係合させる。こ
の状態で押えバネ１０の第２の当接部１２の位置決め部
分１２ｅが回転軸３の小径部３ａに当接され、これによ
って回転軸３に対する押えバネ１０の位置決めが行なわ
れる。

【００３３】押えバネ１０に与えられていた外力を解除
すると、押えバネ１０の両当接部１１，１２はそれぞれ
回転多面鏡１と回転軸３の段差３ｂに当接され、両当接
部１１，１２の反撥力によって回転多面鏡１がフランジ
部材４に押圧される。

【００３４】このように、押えバネ１０を回転軸３の径
方向から組み付ける工程においては、図３に示すよう
に、回転多面鏡１の中心穴１ｂと回転軸３の本体部の間
に嵌合ガタがあると、押えバネ１０を回転多面鏡１の上
面で矢印Ｃで示すように滑らせるときに、回転多面鏡１
も押えバネ１０に引きずられて移動し、回転多面鏡１の
中心位置Ｏ₁ が回転軸３に対して組み付け方向であるＸ
軸方向に偏心する結果となる。回転多面鏡１の中心穴１
ｂの内径は高精度に加工されているものの、１０μｍ前
後の嵌合ガタを避けることはできない。例えば、回転多
面鏡１の質量が１０ｇであり、押えバネ１０の組み付け
作業によって、回転多面鏡１が組み付け方向に片寄せさ
れて５μｍだけ偏心したと仮定すると、これによって発
生する質量のアンバランスは１０（ｇ）×５（μｍ）＝
５０ｍｇ・ｍｍとなる。

【００３５】回転多面鏡１がわずかでも偏心すると、こ
のような質量のアンバランスを発生し、回転多面鏡１の
回転中に振れ回り振動等を起こして、画像形成装置の画
質が劣化したり、大きな騒音を発生する等のトラブルを
生じる。そこで、予め回転多面鏡１の中心穴１ｂと回転
軸３の本体部の間の嵌合ガタを実測あるいは演算等によ
って求めておき、押えバネ１０の組み付け作業によって
発生する回転多面鏡１の偏心量ε₁ を予測し、回転多面
鏡１の偏心によって発生する質量のアンバランスを相殺
するように、押えバネ１０の重心位置Ｏ₂ をＸ軸方向に
矢印Ｃと逆向きに偏心したところに設定しておく。すな
わち、押えバネ１０の形状を、その重心位置Ｏ₂ の偏心
量ε₂ が以下の関係を満足するように非対称に設計す
る。

【００３６】Ｍ₁ ×ε₁ ＝Ｍ₂ ×ε₂ ここで、Ｍ₁ ＝回転多面鏡１の質量 Ｍ₂ ＝押えバネ１０の質量 このように、回転多面鏡１の偏心による質量のアンバラ
ンスを、予め押えバネ１０の重心を偏心させておくこと
で相殺し、回転多面鏡１の振れ回り振動等を回避する。

【００３７】なお、回転多面鏡１の中心穴１ｂと回転軸
３の嵌合ガタが大きい場合や、押えバネ１０と回転多面
鏡１の質量の差が大であるときは、押えバネ１０の重心
を偏心させるだけでは回転多面鏡１の片寄せによる質量
のアンバランスを相殺できないおそれがある。このよう
な場合には、図４に示すように、押えバネ１０の適当な
位置に重り２０を付加して、押えバネ１０の質量を局部
的に増大させることでバランス修正を行なうとよい。

【００３８】重り２０は、押えバネ１０をプレス加工す
る工程で予め接合させておけば、部品コストが著しく上
昇するおそれはない。

【００３９】本実施例によれば、押えバネ１０のみを用
いて回転多面鏡１をフランジ部材４に押圧しロータマグ
ネット５と一体化するものであるため、従来例に比べて
組立部品点数を大幅に削減し、組立工程も簡略化でき
る。

【００４０】加えて、押えバネ１０を弾性変形させた状
態でこれを回転軸３の径方向に直接組み付けるものであ
るため、この過程で回転軸３に軸方向の大きな外力を必
要とすることなく、従来例のように、過大なスラストの
ために軸受２が損傷して回転多面鏡１の回転不良を起す
おそれはない。

【００４１】さらに、損傷した回転多面鏡１を取りはず
すときには、押えバネ１０を再度弾性変形させて回転軸
３の径方向に抜き取るだけでよい。この過程で押えバネ
１０が著しく傷つくことなく再使用が可能であるため、
ランニングコストの低減にも大きく役立つ。

【００４２】その結果、偏向走査装置の低コスト化と高
性能化に大きく貢献できる。

【００４３】また、回転軸を支持する軸受が動圧空気軸
受やすべり軸受である場合は、回転軸に対向するスラス
ト部材が傷つくのを回避できるという点で本実施例の有
用性が特に大きく評価される。

【００４４】図５は偏向走査装置全体を示すもので、こ
れは、レーザ光等の光ビーム（光束）を発生する光源５
１と、前記光ビームを回転多面鏡１の反射面１ａに線状
に集光させるシリンドリカルレンズ５１ａとを有し、前
記光ビームを回転多面鏡１の回転によって偏向走査し、
結像レンズ系５２を経て回転ドラム上の感光体５３に結
像させる。結像レンズ系５２は球面レンズ５２ａ、トー
リックレンズ５２ｂ等を有し、感光体５３に結像する点
像の走査速度等を補正するいわゆるｆθ機能を有する。

【００４５】前記モータによって回転多面鏡１が回転す
ると、その反射面１ａは、回転多面鏡１の軸線まわりに
等速で回転する。前述のように光源５１から発生され、
シリンドリカルレンズ５１ａによって集光される光ビー
ムの光路と回転多面鏡１の反射面１ａの法線とがなす
角、すなわち該反射面１ａに対する光ビームの入射角
は、回転多面鏡１の回転とともに経時的に変化し、同様
に反射角も変化するため、感光体５３上で光ビームが集
光されてできる点像は回転ドラムの軸方向（主走査方
向）に移動する。

【００４６】結像レンズ系５２は、回転多面鏡１におい
て反射された光ビームを感光体５３上で所定のスポット
形状の点像に集光するとともに、該点像の主走査方向へ
の走査速度を等速に保つように設計されたものである。

【００４７】感光体５３に結像する点像は、回転多面鏡
１の回転による主走査と、感光体５３が回転ドラムの軸
まわりに回転することによる副走査に伴なって、静電潜
像を形成する。

【００４８】感光体５３の周辺には、感光体５３の表面
を一様に帯電するためのコロナ放電器、感光体５３の表
面に形成される静電潜像をトナー像に顕像化するための
現像装置、前記トナー像を記録紙に転写する転写用コロ
ナ放電器（いずれも不図示）等が配置されており、光源
５１から発生する光ビームによる記録情報が記録紙等に
プリントされる。

【００４９】検出ミラー５４は、感光体５３の表面にお
ける記録情報の書き込み開始位置に入射する光ビームの
光路よりも主走査方向上流側において光ビームを反射し
て、フォトダイオード等を有する受光素子５５の受光面
に導入する。受光素子５５はその受光面が前記光ビーム
によって照射されたときに、走査開始位置（書き出し位
置）を検出するための走査開始信号を出力する。

【００５０】光源５１は、ホストコンピュータからの情
報を処理する処理回路から与えられる信号に対応した光
ビームを発生する。光源５１に与えられる信号は、感光
体５３に書き込むべき情報に対応しており、処理回路
は、感光体５３の表面において結像する点像が作る軌跡
である一走査線に対応する情報を表す信号を一単位とし
て光源５１に与える。この情報信号は、受光素子５５か
ら与えられる走査開始信号に同期して送信される。

【００５１】なお、回転多面鏡１、結像レンズ系５２等
は光学箱５０に収容され、光源５１等は光学箱５０の側
壁に取り付けられる。光学箱５０に回転多面鏡１、結像
レンズ系５２等を組み付けたうえで、光学箱５０の上部
開口に図示しないふたを装着する。

【００５２】

【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、次に記載するような効果を奏する。

【００５３】回転多面鏡をその駆動部の回転部材に組み
付ける作業が簡単で組立部品点数も少なくてすみ、その
結果、製造コストやメンテナンスのコストの低い高性能
な偏向走査装置を実現できる。

【００５４】このような偏向走査装置を用いることで安
価で高性能な画像形成装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例による偏向走査装置の主要部を示すも
ので、（ａ）はその部分断面図、（ｂ）は部分平面図で
ある。

【図２】図１の装置を押えバネを組み付ける途中の状態
で示すもので、（ａ）はその部分断面図、（ｂ）は部分
平面図である。

【図３】回転多面鏡と回転軸の間に嵌合ガタがある場合
を説明するもので、（ａ）はその部分断面図、（ｂ）は
部分平面図である。

【図４】一変形例を示す部分断面図である。

【図５】偏向走査装置の全体を説明する図である。

【図６】従来例の主要部を説明する部分断面図である。

【符号の説明】

１ 回転多面鏡 １ｂ 中心穴 ３ 回転軸 ３ａ 小径部 ３ｂ 段差 ４ フランジ部材 ５ ロータマグネット ６ モータ基板 ７ ステータコイル １０ 押えバネ １１，１２ 当接部 １１ａ，１２ａ 開口 １３ 湾曲部 ２０ 重り

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームを反射する回転多面鏡と、前記
   回転多面鏡が載置されるフランジ部材が一体的に設けら
   れた軸部材と、前記回転多面鏡を前記フランジ部材に弾
   力的に押圧する弾性部材と、を有し、前記弾性部材が前
   記軸部材に対して径方向から組み付けられる偏向走査装
   置において、 前記弾性部材組み付け時の前記回転多面鏡の偏心によっ
   て発生する質量のアンバランスを相殺するため、前記弾
   性部材は 組み付け方向において偏心した位置に重心を有
   することを特徴とする偏向走査装置。
2. 【請求項２】 前記弾性部材が、前記回転多面鏡の表面
   に当接される第１の当接部と、前記軸部材の所定の部位
   に組み付けられる第２の当接部と、前記第１および前記
   第２の当接部を互いに弾力的に接近離間自在に支持する
   支持部と、を有することを特徴とする請求項１記載の偏
   向走査装置。
3. 【請求項３】 前記弾性部材が、その重心位置を組み付
   け方向において偏心させるための非対称な形状を有する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の偏向走査装
   置。
4. 【請求項４】 前記弾性部材が、その重心位置を組み付
   け方向において偏心させるための重りを有することを特
   徴とする請求項１または２記載の偏向走査装置。