JPH05256316A

JPH05256316A - 光偏向装置

Info

Publication number: JPH05256316A
Application number: JP4087509A
Authority: JP
Inventors: Masanori Seto; 政則瀬戸
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1992-03-12
Filing date: 1992-03-12
Publication date: 1993-10-05
Also published as: US5687016A; US5463490A

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】回転多面鏡を高速で回転させた場合でもうな
り音の発生を効果的に防止することが可能な光偏向装置
を提供することを目的とする。【構成】回転多面鏡３の回転軸６を、複数の玉軸受部
材１０，１１によって回転可能に支持し、複数の玉軸受
部材１０，１１として、その回転に伴って発生する振動
の周波数が互いに異なるものを使用するように構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レーザープリンタや
デジタル複写機等の画像記録装置に使用され、ビーム発
生器から出射されるレーザービームを回転多面鏡によっ
て偏向させる光偏向装置に関し、特に回転多面鏡の回転
駆動系が発生する音の騒音化を低減可能な光偏向装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の光偏向装置としては、例
えば、次に示すようなものがある。この光偏向装置は、
半導体レーザーから出射されたレーザービームを、集光
レンズ群を介して回転多面鏡に照射すると共に、この回
転多面鏡に照射されたレーザービームを、当該回転多面
鏡の鏡面によって反射させ偏向することにより、結像レ
ンズを介して感光体ドラムの軸方向に沿って走査露光す
るように構成したものである。

【０００３】ところで、上記回転多面鏡は、駆動モータ
の回転軸に直接取付けられており、駆動モータによって
回転駆動されるようになっている。その際、上記駆動モ
ータの回転軸は、例えば、軸受としての玉軸受によって
回転自在に支持されるように構成されている。

【０００４】しかし、上記回転多面鏡の回転軸を支持す
る玉軸受は、回転軸の回転に伴って振動を発生すること
が知られている（振動工学ハンドブック；ＰＰ９７３〜
９８６）。この玉軸受に発生する振動の原因としては、
軸受のばねが関与するもの、軸受の制作に関するもの、
軸受の取扱不良によるものなどが挙げられる。これらの
振動の発生原因についてさらに検討すると、上記軸受の
ばねが関与する振動としては、転動体の通過による振
動、軸受のばね特性に起因する振動、回転軸の危険速度
に関する振動などがある。また、軸受の制作に関する振
動としては、仕上げ面のうねりによる振動や、保持器の
振動などがある。さらに、軸受の取扱不良による振動と
しては、きずによる振動やごみによる振動などがある。

【０００５】このように、回転多面鏡の回転軸を支持す
る玉軸受に発生する振動は、人間の耳に聞こえる可聴周
波数帯でも生じ、この可聴周波数帯で生じる音響的振動
は、光偏向装置においてある程度騒音の原因となるもの
の、この音響的振動は、高速回転時に定常的に発生する
ものであるため、２，０００回転／分程度の低速回転時
や単独で用いられる場合は、それ自体ではそれ程問題と
ならない。

【０００６】しかし、上記回転多面鏡の回転軸を支持す
る玉軸受は、高速回転で使用されると共に、同一のもの
を複数組み合わせて使用されるため、各玉軸受が可聴周
波数帯で生じる音響的振動は、図９に示すように、周波
数が同じで位相のみが異なったものとなる。そのため、
複数の玉軸受が発生する音響的振動は、互いに干渉して
うなり音を生じ、このうなり音は、その振幅が時間的に
変化するものであって、人間の耳に耳触りな騒音となる
という問題点があった。特に、レーザープリンタ等の画
像記録装置は、このようなうなり音に伴い、回転多面鏡
にて走査するレーザービームが振動するため記録画像に
悪い影響が出る。また、通常、オフィス等において机上
に設置して使用されるものであるため、この画像記録装
置が発生するうなり音は、たとえ、その音量が小さくて
も人間の耳に耳触りな騒音となるという問題点があっ
た。

【０００７】そこで、かかる回転軸を支持する複数の軸
受がうなり音を発生するのを防止可能な技術としては、
例えば、特開昭６１−１５１８８１号公報や特開昭６４
−７４３１６号公報に示すものが既に提案されている。

【０００８】特開昭６１−１５１８８１号公報に開示さ
れたものは、磁気デイスク装置に関する技術であるが、
この磁気デイスク装置は、磁気デイスクと磁気ヘッドを
搭載した磁気デイスク装置において、磁気ヘッドを磁気
デイスクに位置決めするロータリ型アクチュエータの軸
受系にニードルベアリングと玉軸受を併用するように構
成することによって、複数の軸受が発生する音響的振動
の周波数を異ならせ、うなり音が発生するのを防止する
ことができる。

【０００９】また、特開昭６４−７４３１６号公報に開
示されたデイスクタイプ記憶装置は、スピンドルとこれ
を回転可能に支持する少なくとも１ケの転がり軸受けよ
り成るスピンドル組立体を有するデイスクタイプ記憶装
置において、上記転がり軸受の転動体の数が、上記転が
り軸受の外軸又は内軸軌道の直径と該転動体のピッチ円
直径の比のほぼ偶数倍であるように構成することによっ
て、回転非同期分の振動を低減することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記提案に係
る従来技術の場合には、前者の磁気デイスク装置はうな
り音の発生をある程度防止することができるものの、軸
受部材としてニードルベアリングを使用しているため、
回転多面鏡を２万回転近い高速で回転させる光偏向装置
には適用するのが困難であるという問題点を有してい
る。また、後者のデイスクタイプ記憶装置の場合には、
回転非同期分の振動を低減することができるものの、う
なり音の発生を効果的に防止することができないという
問題点を有している。

【００１１】そこで、この発明は、上記従来技術の問題
点を解決するためになされたもので、その目的とすると
ころは、回転多面鏡を高速で回転させた場合でもうなり
音の発生を効果的に防止することが可能な光偏向装置を
提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述した技術的課題は、
この発明に係る光偏向装置では、ビーム発生器から出射
されるレーザービームを回転多面鏡によって偏向させる
光偏向装置において、上記回転多面鏡の回転軸を、複数
の玉軸受部材によって回転可能に支持し、当該複数の玉
軸受部材として、その回転に伴って発生する振動の周波
数が互いに異なるものを使用することによって達成され
る。

【００１３】

【作用】この発明においては、回転多面鏡の回転軸を、
複数の玉軸受部材によって回転可能に支持し、当該複数
の玉軸受部材として、その回転に伴って発生する振動の
周波数が互いに異なるものを使用するように構成されて
いるので、各玉軸受部材が発生する音響的振動は、互い
に周波数が異なるため、互いに干渉してうなり音を発生
するのを防止することができる。

【００１４】

【実施例】以下にこの発明を図示の実施例に基づいて説
明する。

【００１５】図２はこの発明に係る光偏向装置の一実施
例を適用し得る画像記録装置を示すものである。

【００１６】図において、１はビーム発生器としての半
導体レーザーを示すものであり、この半導体レーザー１
から出射されたレーザービームＬＢは、集光レンズ群２
を介して回転多面鏡３に照射される。この集光レンズ群
２は、半導体レーザー１から拡散するように出射される
レーザービームＬＢを、集光するとともに平行光化する
ためのものである。

【００１７】また、上記回転多面鏡３は、次に述べるよ
うに、駆動モータによって所定の回転数で矢印方向に回
転駆動される。この回転多面鏡３は、平面形状が正多角
形状に形成されており、各側面３’がすべて鏡面となっ
ている。上記回転多面鏡３に照射されたレーザービーム
ＬＢは、当該回転多面鏡３の鏡面３’によって反射さ
れ、結像レンズ４を介して感光体ドラム５上に結像され
る。その際、上記回転多面鏡３の鏡面３’は、当該回転
多面鏡３の回転動作に伴って移動するため、この鏡面
３’によって反射されるレーザービームＬＢは、回転多
面鏡３の回転動作に伴って感光体ドラム５の表面に軸方
向（主走査方向）に沿って走査される。

【００１８】なお、上記感光体ドラム５の表面は、図示
しない帯電器によって予め一様に帯電された後、上記の
如くレーザービームＬＢが画像情報に応じて走査露光さ
れ、静電潜像が形成される。そして、この感光体ドラム
５の表面に形成された静電潜像は、既知の電子写真プロ
セスによって可視像化されて記録用紙上に転写定着さ
れ、画像の記録が行われるようになっている。

【００１９】ところで、この実施例では、回転多面鏡の
回転軸を、複数の玉軸受部材によって回転可能に支持
し、当該複数の玉軸受部材として、その回転に伴って発
生する振動の周波数が互いに異なるものを使用するよう
に構成されている。

【００２０】すなわち、上記回転多面鏡３は、図１に示
すように、回転軸６の上端部に嵌合状態に取付けられて
いるとともに、当該回転軸６の上端部にネジ７止めされ
た止めバネ８によって押圧固定されている。また、上記
回転多面鏡３の回転軸６は、モータハウジング９に取付
けられた２個の玉軸受１０、１１によって回転自在に軸
支されている。これらの２個の玉軸受１０、１１のう
ち、上側の玉軸受１０は、モータハウジング９の凹所１
２に嵌合状態あるいは接着により固定されている。ま
た、下側の玉軸受１１は、モータハウジング９の凹所１
３に、玉軸受１０、１１に予圧をかけるウエーブワッシ
ャ１４を介して嵌合状態に固定されているとともに、そ
の下端部は、回転軸６の下端部に一体的に形成されたフ
ランジ部６ａによって固定されている。

【００２１】さらに、上記回転多面鏡３の下端部には、
下向きに凹形状に形成されたフレームからなる回転体１
５が一体的に取付けられており、この回転体１５には、
その内部外周に駆動モータ１６の一部を構成するマグネ
ット１７が固着されている。また、上記モータハウジン
グ９には、駆動モータ１６の一部を構成するステータ１
８が固着されている。

【００２２】そして、上記回転多面鏡３は、駆動モータ
１６のステータ１８に通電して、駆動モータ１６のマグ
ネット１７が固着された回転体１５を所定の回転速度で
回転させることにより、この回転体１５に固着された回
転多面鏡３を回転駆動するようになっている。その際、
上記回転多面鏡３は、回転軸６によって軸支されてお
り、この回転軸６は、モータハウジング９に取付られた
２個の玉軸受１０、１１によって回転自在に支持されて
いる。

【００２３】上記玉軸受１０、１１は、図３に示すよう
に、内レース２０、２１と、外レース２２、２３と、こ
れらの内レース２０、２１と外レース２２、２３との間
に回転自在に介装された転動体としての玉２４、２５
と、これらの玉２４、２５を保持する図示しない保持器
とから構成されている。また、これらの玉軸受１０、１
１は、図４に示すように、玉２４、２５に対して内レー
ス２０、２１と外レース２２、２３が接触角φで接触す
るように予圧が加えられている。さらに、上記玉軸受１
０、１１は、玉２４、２５の直径Ｂｄと、ピッチ径Ｐ
ｄ、Ｐｄ’がそれぞれ異なるように設定されており、玉
軸受１０の方が玉軸受１１よりも玉２４、２５の直径Ｂ
ｄ及びピッチ径Ｐｄ、Ｐｄ’が共に小さく設定されてい
る。

【００２４】このように構成される玉軸受１０、１１
は、前述したように、回転軸６の回転に伴って振動を発
生することが知られている。これらの玉軸受１０、１１
に発生する振動の原因としては、軸受のばねが関与する
もの、軸受の制作に関するもの、軸受の取扱不良による
ものなどが挙げられる。そのうち、主要なものとして
は、例えば、内レース２０、２１と外レース２２、２３
の欠陥に起因する振動がある。この内レース２０、２１
と外レース２２、２３の欠陥に起因する振動の周波数
は、次の式で与えられることが理論的に明らかにされて
いる（横河フューレットパッカード社刊行：アプリケー
ション２４３−１「振動解析による回転機械の有効的な
メンテナンス」）。

【００２５】外レース２２、２３の欠陥に起因する振動
の周波数ｆ_O ｆ_O＝（ｎ／２）・（ｒｐｍ／６０）・｛１−（Ｂｄ／Ｐｄ）ｃｏｓφ｝内レース２０、２１の欠陥に起因する振動の周波数ｆ_I ｆ_I＝（ｎ’／２）・（ｒｐｍ／６０）・｛１＋（Ｂｄ’／Ｐｄ’）ｃｏｓφ｝

【００２６】ここで、ｎ、ｎ’は玉２４、２５の数、ｒ
ｐｍは回転数、Ｂｄ、Ｂｄ’は玉２４、２５の直径、Ｐ
ｄ、Ｐｄ’はピッチ径（図３）、φは接触角をそれぞれ
示している。

【００２７】ところで、回転軸６を軸支する２個の玉軸
受１０、１１は、上述したように、玉２４、２５の直径
Ｂｄと、ピッチ径Ｐｄ、Ｐｄ’がそれぞれ異なるように
設定されており、玉軸受１０の方が玉軸受１１よりも玉
２４、２５の直径Ｂｄ及びピッチ径Ｐｄ、Ｐｄ’が共に
小さく設定されている。そのため、上記玉軸受１０、１
１が発生する外レース２２、２３及び内レース２０、２
１の欠陥に起因する振動の周波数ｆ_O、ｆ_Iは、図５
（ａ）、（ｂ）に示すように、互いに異なった周波数と
なる。したがって、これらの玉軸受１０、１１が発生す
る音響的振動は、互いに重ね合わされた場合でも、図５
（ｃ）に示すように、両者の音響的振動を単に重ね合わ
せたものとなり、うなり音が発生することはない。

【００２８】このように、回転多面鏡３の回転軸６を、
２個の玉軸受１０、１１によって回転可能に支持し、当
該２個の玉軸受１０、１１として、その回転に伴って発
生する振動の周波数ｆ_O、ｆ_Iが互いに異なるものを使
用するように構成されているので、各玉軸受１０、１１
が発生する音響的振動は、互いに周波数が異なるため、
互いに干渉してうなり音を発生するのを防止することが
できる。

【００２９】そのため、上記光偏向装置を適用したレー
ザープリンタ等の画像記録装置を、オフィスの机上など
に設置して使用した場合でも、この画像記録装置がうな
り音を発生することがないので、従来のようにうなり音
がたとえその音量が小さくても人間の耳に耳触りな騒音
となるということがなく、画像記録装置が発生する音が
オフィスの作業環境を低下させるのを防止することがで
きる。

【００３０】本発明者は、この発明に係る実施例の効果
を確認するため、図１に示すような光偏向装置を試作
し、この光偏向装置が発生する騒音のレベルの時間的な
変化を測定する実験を行った。

【００３１】図６及び図７はこの実験の結果を示すもの
であり、この実施例では、図６から明らかなように、騒
音レベルが常に一定（変動が２ｄＢＡ以内）であって、
騒音レベルの時間的な変動すなわちうなり音が発生して
いないことがわかる。これに対して、従来の同一の玉軸
受を使用した場合には、図７に示すように、騒音レベル
が時間的に変動し（１５ｄＢＡ程度変動）、うなり音が
発生していることがわかる。

【００３２】また、前記複数の玉軸受部材としては、例
えば、その玉軸受部材を構成する玉の直径を異ならせる
ことによって、玉軸受部材の回転に伴って発生する振動
の周波数を互いに異ならせたものが用いられる。

【００３３】さらに、前記複数の玉軸受部材としては、
例えば、その玉軸受部材を構成する玉の数を異ならせる
ことによって、玉軸受部材の回転に伴って発生する振動
の周波数を互いに異ならせたものが用いられる。

【００３４】また、前記複数の玉軸受部材としては、例
えば、その玉軸受部材を構成する玉の直径及び玉の数を
異ならせることによって、玉軸受部材の回転に伴って発
生する振動の周波数を互いに異ならせたものが用いられ
る。

【００３５】その際、玉軸受部材の玉数を変える場合
は、外径が同じで、取扱が楽になるという効果を有す
る。また、玉軸受部材の玉径又は玉軸受部材の大きさを
変えると、剛性を強くすることができる。

【００３６】図８はこの発明の他の実施例を示すもので
あり、前記実施例と同一の部分には同一の符号を付して
説明すると、この実施例では、回転多面鏡を回転駆動す
るための構成及び玉軸受の構成が異なっている。

【００３７】すなわち、この実施例では、回転多面鏡３
を回転させるための回転体１５が回転軸６の下端部に取
付られており、この回転体１５の内側外周に駆動モータ
１６の一部を構成するマグネット１７が固着されてい
る。また、上記回転軸６を回転自在に軸支する２個の玉
軸受１０、１１は、内レース２０、２１の内径及び外レ
ース２２、２３の外径がそれぞれ等しく設定されてお
り、玉２４、２５の直径が互いに異なるように設定され
ている。なお、下側の玉軸受１１は、コイルスプリング
３０によって予圧が加えられるようになっている。

【００３８】その他の構成及び作用は、前記実施例と同
一であるのでその説明を省略する。

【００３９】

【発明の効果】この発明は、以上の構成及び作用よりな
るもので、回転多面鏡を高速で回転させた場合でもうな
り音の発生を効果的に防止することが可能な光偏向装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明に係る光偏向装置の一実施例
を示す断面図である。

【図２】図２はこの発明に係る光偏向装置を適用し得
る画像記録装置を示す構成図である。

【図３】図３（ａ）、（ｂ）は玉軸受をそれぞれ示す
正面構成図である。

【図４】図４は玉軸受の接触角を示す説明図である。

【図５】図５は玉軸受が発生する振動の状態をそれぞ
れ示す波形図である。

【図６】図６はこの実施例の実験結果を示すグラフで
ある。

【図７】図７は従来例の実験結果を示すグラフであ
る。

【図８】図８はこの発明に係る光偏向装置の他の実施
例を示す片側断面図である。

【図９】図９は従来の装置における振動の状態をそれ
ぞれ示す波形図である。

【符号の説明】

３…回転多面鏡、６…回転軸、１０、１１…玉軸受、１
６…駆動モータ、２０、２１…内レース、２２、２３…
外レース、２４、２５…玉。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ビーム発生器から出射されるレーザービ
ームを回転多面鏡によって偏向させる光偏向装置におい
て、上記回転多面鏡の回転軸を、複数の玉軸受部材によ
って回転可能に支持し、当該複数の玉軸受部材として、
その回転に伴って発生する振動の周波数が互いに異なる
ものを使用したことを特徴とする光偏向装置。