JPH05164983A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、光走査装置に関し、ポリゴンスキ
ャナのモータの発生する振動をモータとハウジングとの
間に弾性部材を介在させることにより、光学ハウジング
や、光学ハウジングを支持するベース板周りへ伝わりに
くくし、光学走査装置の振動を小さく、かつ騒音を低減
し、また、回転体の釣合い良さの等級を緩和し、バラン
ス修正作業時間を短縮して、作業のコストダウンを実施
し、さらに、密封性ゴムにして、外部からの塵埃・湿気
を遮断でき、さらにまた、適度の硬度のゴムにより、光
学的な位置決めが容易にできることを目的とする。 【構成】 回転多面鏡２を回転駆動するモータ８をハウ
ジング１Ａに取付け、前記回転多面鏡により光束を走査
する光走査装置41において、前記ハウジングと前記モー
タとの間に弾性部材43を設けるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光走査装置、例えば、
ポリゴンスキャナを用いた光走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光走査装置としては、特開昭６３
−４９７２５号公報に記載された図３および４に示すよ
うなものがある。図３に示す光走査装置１は、光走査装
置１の分解図であり、光走査装置１は回転多面鏡２を支
持するアルミニウム合金製のモータケーシング９のフラ
ンジ７と、アルミニウム合金製またはエンジニアリング
プラスチック製の光学ハウジング１Ａとを直接にネジ15
で取付けたものである。

【０００３】光学ハウジング１Ａ上には、入射ビームを
回転多面鏡２に導く光路上に、ＬＤユニット３、第１シ
リンドリカルレンズ４が配置され、回転多面鏡２からの
反射光の光路上に、ｆθレンズ５が配置されている。な
お、ＬＤユニット３は、ＬＤとコリメータレンズからな
っている。光学ハウジング１Ａには、前記ＬＤユニット
３、第１シリンドリカルレンズ４、ｆθレンズ５に対応
する位置に透孔を形成する円筒状部６を設け、該円筒状
部６は回転多面鏡２の回転に支障のない大きさを有して
いる。

【０００４】回転多面鏡２は、回転多面鏡２と一体的に
構成されたモータ８により駆動される。モータ８はその
ケーシング９の上部に光学ハウジング１Ａの円筒状部６
の下端内周面６ａと嵌合可能な円筒状部９ａを持ってお
り、モータケーシング９の外周円筒状部９ａは光学ハウ
ジング１Ａの円筒状部６の下端内周面６ａと嵌合密接さ
れ、フランジ７は螺子15，15により光学ハウジング１Ａ
の底部取付孔に直接に固定されている。

【０００５】回転多面鏡２とＬＤユニット３、第１シリ
ンドリカルレンズ４、ｆθレンズ５との間の円筒状部６
の切欠部６ｂには、ガラス板10が接着等の手段により取
付けられ、回転多面鏡２の回転により発生する音を遮断
している。透孔を形成した円筒状部６の上面には、遮音
板11が螺子12により取付けられる。

【０００６】13は光学ハウジング１Ａ全体を覆うユニッ
トカバーであり、ネジ14により光学ハウジング１上の上
面取付孔に取付けられている。光走査装置１について簡
単に説明すると、画像出力信号によりオン・オフされた
レーザ光はＬＤユニット３で平行ビームに変えられ、第
１シリンドリカルレンズ４にて副走査方向に圧縮され、
遮音用ガラス板10を通り、定速回転制御される回転多面
鏡２の一面に入射し、回転多面鏡２の回転により走査さ
れた光線は再度遮音用ガラス板10を通り、ｆθレンズ５
により光路変更ミラー16を介して感光体18面に結像し、
かつ感光体18上を等速走査する。よって回転多面鏡２の
各面により順次走査される光線により感光体18上にドッ
トの集合体としての潜像が形成される。

【０００７】このとき、回転多面鏡２は、感光体18の線
速度、画像密度、ミラー面数等により結成される回転数
で回転し、その回転数は数千〜４万回転／分と非常に高
速であり、そのため多角形をなす回転多面鏡２の回転で
風切り音や軸受部の高周波を伴う音等の騒音を生じる。
また、後述する回転体の不釣り合いにより振動も発生す
る。

【０００８】以上の構成により、回転多面鏡２の前面に
位置するＬＤユニット３、第１シリンドリカルレンズ
４、ｆθレンズ５の各光学系を支持する光学ハウジング
１Ａの一部に、回転多面鏡を取り囲みうる円筒状部６を
構成し、しかも、円筒状部６の下部透孔を回転多面鏡２
を支持したモータ８のケーシング９の外周円筒状部９ａ
により、円筒状部６の上部透孔を遮音板11により、また
回転多面鏡２と光学系との間の切欠部６ｂをガラス板10
により、回転多面鏡２の周囲を完全に囲み、これによっ
て回転多面鏡２から発生する音を完全に遮断することが
できるようにしている。

【０００９】次に、回転多面鏡２を支持し、回転多面鏡
２を高速回転させるモータ８を含むいわゆる高速回転用
ポリゴンスキャナ20につき、図４により説明する。ポリ
ゴンスキャナ20の軸受は、空気動圧ラジアル軸受部とし
て、固定軸台座21に焼き嵌め固定されたヘリングボーン
溝22ａ付き固定軸22と、固定軸22の外側の円筒状の中空
回転軸23、スラスト磁気軸受部24として、３ケのマグネ
ット24ａ、24ｂ、24ｃから構成している。中空回転軸23
の上部のミラー受け23ａには、回転多面鏡であるポリゴ
ンミラー２がミラー押さえ26を介して取付ネジ28によっ
て取付けられている。回転駆動源のモータ部は、中空回
転軸23に固定されたロータマグネット29と、ケーシング
９に固定されたステータ30からなり、図示しないがドラ
イバー部によってポリゴンミラー２を定速回転させる。
中空回転軸23、回転多面鏡２およびミラー押さえ26は回
転体27を構成する。その他の主な構成部は、モータのケ
ーシング９、ポリゴンミラー２の周囲を覆うための光学
ハウジングである光走査装置１の円筒状部６、磁気軸受
マグネット24ｃの保持機能も有する上蓋32、偏向用窓3
3、回転体の釣り合いを取るためのバランスリング34、
バランスリングの機能を有するミラー押さえ26の調整部
26ａ、磁気軸受マグネット24ｂの保持機能も有するミラ
ー押さえ26の回転中心部に設けたアキシャル方向に高い
ダンピング特性を持たせるためのオリフィス35、モータ
部のロータマグネットの位置検出用ホール素子36、モー
タ部配線用基板38である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の光走査装置１にあっては、ポリゴンスキャナ
20が高速回転時には、回転体27に僅かの不釣り合いがあ
ると、この不釣合いおよび不釣合いからくる振動および
騒音の発生が急速に増大し、無視できなくなる。以下、
回転体27の不釣合いと振動との関係につき、図４（ｂ）
により説明する。

【００１１】回転体27の質量をＭとすると、回転体27の
重心位置が回転軸芯Ｏ−Ｏに対してεだけ偏重心して回
転すると、Ｍεだけの不釣合いが派生することになる。
この時の釣合い等級Ｇは重心位置の周速で表し、次式 Ｇ〔mm／ｓ〕＝ε・ω となる。ここに、ωは回転の角速度である。

【００１２】回転体27が毎分数千〜数万回の高速回転を
する場合、角速度ωが非常に大きくなり、釣合い等級Ｇ
を小さく抑えるためには偏重心量εを小さく抑える必要
がある。一般に、この偏重心量εを測定するには、任意
の半径上γの不釣り合い質量ｍを測定することにより Ｍε＝ｍγ の関係から逆算することができる。

【００１３】この不釣合いの回転体27を角速度ωで回転
させるときの遠心力ｆは次式 ｆ＝Ｍεω² ＝ｍγω² で表される。すなわち、回転体27の１回転毎にこの遠心
力ｆに相当する加振力が生じ、振動が発生する。この遠
心力ｆは不釣合い量Ｍεに比例し、また、角速度ωの２
乗に比例する。したがって、回転体27の回転が毎分14,0
00回転以上になると、加振力も急速に大きくなる。この
振動を抑えるためには不釣合い量Ｍεの非常に小さな回
転体27を作り込む必要がある。言い換えると、作業が大
変で長時間かかる精密バランス修正作業を行わなければ
ならず、組立費が高くなってしまう。たま、前述の式
，からも分かるように、回転数が14,000回／分以上
になると、２乗で増加するため、極めて著しくなるとい
う問題点がある。

【００１４】また、この回転体27の振動は、前述のよう
に、モータ８のフランジ７が光学ハウジング１Ａ、すな
わち、光学ハウジング１Ａの一部の円筒状部６の下側に
ネジ15により直接に取付けられているため、回転多面鏡
２を含めた高速回転体27の不釣合いによって発生する振
動をそのまま光学ハウジング１Ａおよび光学ハウジング
１Ａを支持するベース板17の周りへ伝達させてしまい、
光学的な精密な位置決めに支障を与え、出力画像ドット
位置が不揃いとなる欠点があった。更に、ベース周りや
ベース板17に固定される諸々の構造物を振動させること
により発生する騒音のレベルが高くなるという二次的不
具合もあった。

【００１５】また、光学ハウジング１Ａやベース板17周
りの振動および騒音を仕様値以下に抑えるためには、不
釣合い量の非常に小さな精密回転体27を作り込まねばな
らず、そのため、作業が大変で長時間かかる精密バラン
ス修正作業を行わなければならず組立費が高くなってし
まうという問題点もある。本発明は、このような従来技
術を背景になされたものであり、ポリゴンスキャナのモ
ータの発生する振動をモータとハウジングとの間に弾性
部材を介在させることにより、光学ハウジングや、光学
ハウジングを支持するベース板周りへ伝わりにくくし、
光走査装置の振動を小さくするとともに、発生する騒音
を低減し、また、ポリゴンスキャナの回転多面鏡を含め
たモータ部の回転体の釣合い良さの等級を緩和し、バラ
ンス修正作業に必要な時間を短縮して、作業のコスト低
減を実施し、さらに、特に、回転体の回転数14,000回／
分以上の回転多面鏡を用いるポリゴンミラーに適用する
ことにより、バランス修正作業が簡単で時間短縮でき、
より低コスト化でき、さらにまた、密封性のよいゴムに
することにより、外部からの塵埃・湿気から内部を遮断
でき、さらにまた、適度の硬度のゴムにすることによ
り、密封性を損なうことなくかつ光学的な位置決めが容
易にできる光走査装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決しようとする手段】請求項１記載の発明
は、回転多面鏡を回転駆動するモータをハウジングに取
付け、前記回転多面鏡により光束を走査する光走査装置
において、前記ハウジングと前記モータとの間に弾性部
材を設けることを特徴としている。請求項２記載の発明
は、請求項１記載の構成に加え、前記回転多面鏡の毎分
当たりの回転数は14,000回以上であることを特徴として
いる。

【００１７】請求項３記載の発明は、請求項１または請
求項２記載の構成に加え、前記弾性部材はゴムであるこ
とを特徴としている。請求項４記載の発明は、請求項
１、２または３記載の構成に加え、前記弾性部材はゴム
硬度Ｈｓで50以上であることを特徴としている。

【００１８】

【作用】請求項１記載の発明では、ハウジングとモータ
との間に弾性部材が設けられているので、モータの振動
および騒音は弾性部材の内部損失として吸収され、かつ
遮断される。請求項２記載の発明では、回転多面鏡の回
転数が14,000回／毎分以上になり、加振力が回転数の２
乗で大きくなり、振動が大きくなり、バランス修正の作
業が急速に長く、難しくなる回転数領域に適用するの
で、相対的に修正作業に要する時間の短縮がより効果的
に減少できる。

【００１９】請求項３記載の発明では、弾性部材がゴム
で密封性があるので、外部からの塵埃、湿気が入りにく
い。請求項４記載の発明では、硬度Ｈｓ50以上のゴムで
あるので、モータは適度の硬さでハウジングに固定さ
れ、光学的な位置決めがし易くなる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１は本発明の請求項１〜４に係る光走査装置の第
１実施例を示す図であり、図３に示す従来の光走査装置
と同じ構成には同じ符号を付け、説明を省略する。ま
ず、構成について説明する。図１において、41は大型の
光走査装置であり、光走査装置41は、回転多面鏡２を回
転駆動するモータ８を有し、回転多面鏡２を内蔵する光
学ハウジング１Ａと、光路変更ミラー16を支持する枠体
19とを別体として構成した大型の光学系に適用した場合
である。これは、光学ハウジング１Ａが小さくてすむ利
点がある。19Ａは、防塵用のガラスである。また、光走
査装置41は回転多面鏡２の回転数が毎分14,000回以上、
例えば、毎分16,000回の高速回転数を有し、回転多面鏡
２に入射される光束を走査する。また、光走査装置41は
モータ８を支持するケーシング９のフランジ７と光学ハ
ウジング１Ａとの間に弾性部材であるシート状の弗素ゴ
ム系のゴムリング43が設けられ、ケーシング９はゴムリ
ング43を介して光学ハウジング１Ａに取付けられてい
る。ゴムリング43のゴムの硬度ＨｓはＪＩＳＡの50度以
上、例えば、55度である。

【００２１】次に、作用について説明する。本発明で
は、光走査装置41は、回転多面鏡２の回転数が毎分16,0
00回の高速回転を有しているので、回転多面鏡２を支持
する回転体27に加わる遠心力ｆは式に示すように角速
度ωの２乗に比較し、極めて大きい値となり、加振力が
大きくなるため高精度のバランス修正が必要となり、バ
ランス修正作業は長時間を要するが、本発明の光走査装
置41にはケーシング９のフランジ７と光学ハウジング１
Ａとの間に弾性部材であるゴムリング43が設けられてい
るので、モータ８の振動・騒音はゴムリング43に吸収さ
れ、かつ、ゴムリング43により遮断されるというゴムリ
ング43の大きな防振作用により光学ハウジング１Ａ側に
振動・騒音の伝達が大幅に低減される。

【００２２】また、回転多面鏡２の回転数が16,000回／
毎分の高速回転であっても、光学ハウジング１Ａおよび
ベース板17への振動が伝わり難く、振動を小さくするこ
とができ、このため、振動に伴う騒音のレベルを小さく
できる。したがって、高速の回転体27の釣り合い良さの
等級の規格が緩和でき、バランス修正のため修正作業が
簡単となり、時間短縮でき、作業コストが大幅に低減で
きる。

【００２３】さらに、ゴムリング43が弗素ゴムであるの
で、耐候性・耐劣化性が優れるとともに、密封性が優れ
ているので、光学部品の嫌う塵埃および湿度などを遮断
できる。さらに、回転多面鏡２の発する風きり音を外部
に遮断することができる。さらにまた、ゴムリング43が
硬度Ｈｓ55°の程度の硬さを有しているので、適度の硬
さを有し、密封性を損なうことなく光学的な位置決めが
容易にでき、組立作業が短時間にできる。

【００２４】次に、本発明の第２実施例につき説明す
る。図２は本発明の請求項１〜４記載の光走査装置の第
２実施例を示す図であり、第１実施例と同じ構成には同
じ符号をつける。図２に示す光走査装置51は、第１実施
例のゴムリング43の代わりに断面円形のＯリング53を用
いた場合であり、光学ハウジング１Ａ内に光路変更ミラ
ー16を支持し、小型の光学系に適するものである。この
場合、第１実施例と同じ作用効果の他に、断面円形のＯ
リング53で、さらに低コストで同じ振動および騒音の遮
断効果を得ることができる。

【００２５】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、回転多面
鏡を含めたモータ部の回転体不釣り合いによる振動を、
ポリゴンモータと光学ハウジングの間に弾性材を介在さ
せることにより、光学ハウジングに伝わりにくくし、光
学ハウジング、および光学ハウジングを支持するベース
周りの振動を小さくすることができ、さらに、振動に付
随して発生する騒音のレベルも小さくすることができ
る。

【００２６】請求項２記載の発明によれば、高速回転体
の釣り合い良さの等級を緩和できるので、高速になれば
なるほど作業が大変で長時間かかっていたバランス修正
作業が簡単になり、時間短縮でき、作業コストの低減化
が図れる。請求項３記載の発明によれば、ゴムにより密
封性が向上するので、レンズや回転多面鏡などの光学部
品を外部からの塵埃・湿気などから遮断できる。更に回
転多面鏡の発生する風きり音を外部に遮断できる。

【００２７】請求項４記載の発明によれば、弾性部材が
適度の硬度の弾性を有するので、前記の密封性を損なう
ことなく、光学的な位置決めが容易にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項１〜４記載の光走査装置の第１
実施例を示す図で、（ａ）はその分解斜視図、（ｂ）は
その要部断面図である。

【図２】本発明の請求項１〜４記載の光走査装置の第２
実施例を示す図で、（ａ）はその分解斜視部、（ｂ）は
その要部断面図である。

【図３】従来の光走査装置を示す図で、（ａ）はその分
解斜視図、（ｂ）はその要部断面図である。

【図４】図３に示す光走査装置のポリゴンスキャナを示
す図で、（ａ）はその全体断面図、（ｂ）はその不釣り
合い状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１Ａ 光学ハウジング（ハウジング） ２ 回転多面鏡 ８ モータ 41、51 光走査装置 43 ゴムリング（弾性部材） 53 Ｏリング（弾性部材）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転多面鏡を回転駆動するモータをハウジ
   ングに取付け、前記回転多面鏡により光束を走査する光
   走査装置において、前記ハウジングと前記モータとの間
   に弾性部材を設けることを特徴とする光走査装置。
2. 【請求項２】前記回転多面鏡の毎分当たりの回転数は1
   4,000回以上であることを特徴とする請求項１記載の光
   走査装置。
3. 【請求項３】前記弾性部材はゴムであることを特徴とす
   る請求項１または２記載の光走査装置。
4. 【請求項４】前記弾性部材はゴム硬度Ｈｓで50以上であ
   ることを特徴とする請求項１，２または３記載の光走査
   装置。