JPH07270702A - 光偏向器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】多面鏡の回転に伴って当該多面鏡に発生する回
転軸方向の振動を抑え、高い精度で光ビームを偏向する
ことが可能な光偏向器を提供する。 【構成】外周に複数の反射鏡面１ａが形成された多面鏡
１と、この多面鏡１が固定されると共にハウジング６に
立設された固定部材７に対してラジアル空気動圧軸受を
介して係合する回転体２，４と、この回転体２，４を所
定の速度で回転させるモータ８とから構成され、上記反
射鏡面１ａに入射する光ビームを反射、偏向させる光偏
向器において、上記ラジアル空気動圧軸受の軸心上には
上記回転体２，４及び固定部材７で囲まれた空気溜まり
１８を形成すると共に、自ら振動することによって上記
空気溜まり１８内部の圧力を変化させるスピーカコーン
２１を当該空気溜まり１８に面して設け、且つ、上記回
転体２，４の回転軸方向の変位に応じて上記スピーカコ
ーン２１に連接されたボイスコイル２２の駆動信号を生
成するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばデジタル複写機
やファクシミリ等の画像読取り系あるいはレーザービー
ムプリンタ等の画像書込み系において、レーザー光源か
ら照射された光ビームで原稿画像あるいは感光体を走査
するための光偏向器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、原稿画像の読取り系としては光ビ
ームで原稿画像を露光、走査してその反射光から画素毎
の濃度情報を得る方法が知られ、また記録画像の書込み
系としては画情報に応じて変調された光ビームで感光体
を露光、走査して静電潜像を形成する方法が知られてい
る。そして、いずれの系においてもレーザー光源から照
射された光ビームで原稿画像あるいは感光体を走査する
方式としては、多面鏡を備えた光偏向器を用いる走査方
式が知られている。

【０００３】図５はこの走査方式を用いた画像書込み系
示す概略図であり、符号１００はレーザー光源、符号１
０１はコリメータレンズ、符号１０２は多面鏡１０２ａ
を備えた光偏向器、符号１０３は多面鏡１０２ａに入反
射する光ビームが通過する開口部１０３ａを備えたミラ
ーカバー、符号１０４はｆ−θレンズ、符号１０５は感
光体ドラムを夫々示している。レーザー光源１００から
照射された光ビームは多面鏡１０２ａの反射鏡面で反射
されて感光体ドラム１０５に入射するが、このとき光ビ
ームは多面鏡１０２ａの矢線Ａ方向への回転に伴って偏
向され、矢線Ｂ方向に沿って感光体ドラム１０５を走査
する。また、これに伴い感光体ドラム１０５は矢線Ｃ方
向に回転し、感光体ドラム１０５上には二次元の静電潜
像が形成される。

【０００４】そして、従来、このような目的で使用され
る光偏向器としては、ハウジングに立設された固定軸に
対して回転部材を回転自在に支承すると共に、上記回転
部材に形成されたミラーフランジには多面鏡を固定し、
ハウジングに組み込まれたモータ部によって多面鏡を回
転部材と共に回転させるようにしたものが知られている
（特開昭５９−２３３２４号公報、特開昭６２−２３１
９２２号公報等）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の光
偏向器には光ビームを正確に反射して偏向することが要
求されるため、多面鏡を保持した回転体は振動を生じる
ことなく滑らかに回転することが必要である。しかし、
回転体の質量的な不均衡や、この回転体を駆動するモー
タの磁気的な不均衡、あるいは回転体に作用する空気抵
抗等により、回転体にはラジアル方向及び回転軸方向の
振動が発生してしまう。

【０００６】従来、回転体のラジアル方向の振動につい
ては、所定の回転数における回転体のアンバランス量と
その方向を測定すると共に、これに見合った釣り合い錘
を回転体に取り付けて回転体のバランスを修正する方法
が採用されており、これによって回転体のラジアル方向
の振動を略完全に防止することができた。

【０００７】一方、回転体の回転軸方向の振動について
は、多面鏡を回転体に固定しているミラーキャップに微
細孔を設けて、固定軸と回転体とで形成される空気溜ま
りを大気に連通させ、固定軸の軸心上に擬似的なエアダ
ンパを形成して回転体の回転軸方向の振動を制振する方
法が提案されている（特開昭６４−６３９２０号公
報）。

【０００８】しかし、このように疑似的なエアダンパを
構成する従来の方法では小さな振動についてはその制振
を期待できるものの、大きな振動については十分な制振
を期待することはできず、例えばモータの磁気的な不均
衡が大きい場合や回転体に作用する空気抵抗が大きい場
合等には、回転体に生じる回転軸方向の振動を十分に抑
え込むことができなかった。また、近年ではこれら光偏
向器を用いる画像処理装置においてその高画質化の機運
が高まっており、光偏向器にはより高い光ビームの偏向
精度が要求されるようになってきている。このため、回
転体の回転軸方向の振動に対する許容値は以前よりも厳
しくなってきており、前述した従来の方法ではこの機運
に十分に対応することができなくなってきた。

【０００９】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであり、その目的とするところは、多面鏡の回転に
伴って当該多面鏡に発生する回転軸方向の振動を抑え、
高い精度で光ビームを偏向することが可能な光偏向器を
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光偏向器は、外周に複数の反射鏡面が形成
された多面鏡と、この多面鏡が固定されると共にハウジ
ングに立設された固定部材に対してラジアル軸受を介し
て係合する回転体と、この回転体を所定の速度で回転さ
せるモータとから構成され、上記反射鏡面に入射する光
ビームを反射、偏向させる光偏向器において、上記ラジ
アル軸受の軸心上には上記回転体及び固定部材で囲まれ
た空気溜まりを形成すると共に、自ら振動することによ
って上記空気溜まり内部の圧力を変化させる圧力変更手
段を当該空気溜まりに面して設け、且つ、上記回転体の
回転軸方向の変位に応じて上記圧力変更手段の駆動信号
を生成する制御手段を設けたことを特徴とするものであ
る。

【００１１】このような技術的手段において、上記回転
体としては、ハウジングに立設された固定部材に対して
回転自在に配設され、且つ、多面鏡を強固に保持できる
ものであれば、その具体的な構造等は適宜設計変更して
差し支えない。例えば、ラジアル軸受を介して上記固定
部材の周囲を回転するスリーブ状の部材であっても良い
し、スリーブ状に形成された固定部材に挿入される回転
軸を備えたものであっても良い。

【００１２】また、上記ラジアル軸受としては、空気動
圧軸受等の周知の技術的手段を適用することができる。
上記回転体を回転駆動させるモータについても、インナ
ーマグネット型スキャナモータ、アウターマグネット型
スキャナモータ、アキシャル型スキャナモータ等、周知
の技術的手段を適用して差し支えない。

【００１３】更に、上記空気溜まりに面して配設される
圧力変更手段としては、例えば、スピーカコーンや電磁
コイル付ピストン等のように上記制御手段から送信され
る駆動信号に応じて振動するものであれば、これらを適
宜選択することができる。

【００１４】一方、上記制御手段としては、上記回転体
の回転軸方向の変位に応じて上記圧力変更手段の駆動信
号を生成するものであれば、その具体的な構成は適宜変
更して差し支えない。

【００１５】

【作用】上記技術的手段によれば、上記制御手段は回転
体の回転軸方向の変位に応じて圧力変更手段の駆動信号
を生成し、圧力変更手段はこの駆動信号に応じて振動す
る。これにより、空気溜まり内部の圧力は回転体の回転
軸方向の変位に応じて調整されるので、回転体の変位を
妨げる圧力を上記空気溜まりに発生させることによっ
て、回転体の回転軸方向の振動を抑えることができる。

【００１６】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の光偏向器
を詳細に説明する。図１は本発明を適用した光偏向器の
実施例を示すものである。同図において、符号１は外周
に８面の反射鏡面１ａを備えた多面鏡、符号２はこの多
面鏡１を保持して回転する回転スリーブ（回転体）、符
号３は回転スリーブ２に突設されたミラーフランジ、符
号４は上記ミラーフランジ３との間に多面鏡１を挟み込
むミラーキャップ、符号５は上記ミラーキャップ４及び
多面鏡１を貫通してミラーフランジ３に螺合する固定ね
じを夫々示している。

【００１７】上記回転スリーブ２は軸フランジ６ａに立
設された固定軸（固定部材）７に対して所定の隙間（以
下、軸受隙間）を保持して遊嵌しており、これら回転ス
リーブ２及び固定軸７はラジアル方向に関する空気動圧
軸受を構成している。すなわち、固定軸７の外周面には
動圧発生用溝７ａがヘーリングボーン状パターンで形成
され、上記回転スリーブ２が回転すると軸受隙間に空気
動圧が発生し、回転スリーブ２は高圧力の空気潤滑膜に
支えられて非接触の状態で固定軸７の周囲を回転する。
尚、この実施例では固定軸７の外周面に動圧発生用溝７
ａを形成したが、これに代えて回転スリーブ２の内周面
に動圧発生用溝を形成しても差し支えない。

【００１８】また、図１において符号８は上記回転スリ
ーブ２を回転駆動させるためのモータであり、回転スリ
ーブ２の外周に固定されたロータ部８ａと、ハウジング
６に固定されたステータ部８ｂとから構成されている。

【００１９】上記ロータ部８ａはマグネット９及びマグ
ネットヨーク１０を備え、これらは圧入あるいは接着に
より回転スリーブ２に固着されている。図２に示すよう
に、マグネット９は後述するステータコア１１の内周に
配置されており、夫々円周を分割するようにして２極に
着磁されている。

【００２０】マグネット９とステータコア１１との間に
は常に磁気的吸引力が作用しており、これらが磁気的ス
ラスト軸受を構成している。すなわち、回転スリーブ２
が所定の位置からスラスト方向（固定軸の軸方向）へ移
動すると、回転スリーブ２は上記磁気的吸引力によって
マグネット９とステータコア１１とが正対する所定の位
置に引き戻され、回転スリーブ２は常にスラスト方向の
所定の位置に保持されるのである。

【００２１】一方、上記ステータ部８ｂはカラー１２を
介してねじ１３によってハウジング６に立設されたステ
ータコア１１を備え、このステータコア１１には電磁コ
イル１４がトロイダル状に巻回されている。ステータコ
ア１１にはスタッド１５を介して回路基板１６が固定さ
れており、上記電磁コイル１４はこの回路基板１６上に
印刷された配線と接続されている。そして、この回路基
板１６は図示外の制御回路部と接続されている。

【００２２】上記電磁コイル１４に流す電流の向きは、
上記回路基板１６上に立設された磁気検出センサ１７の
検出信号に基づいて決定される。すなわち、この磁気検
出センサ１７がロータ部８ａのマグネット９の漏れ磁束
を検出してその検出信号を上記制御回路部へ送信する一
方、制御回路部はこの検出信号に基づいて磁気検出セン
サ１７の近傍を通過したマグネット９の磁極がＮ極であ
るかＳ極であるかを判断し、ステータコア１１の各箇所
に巻回されている電磁コイル１４に流す電流の向きを決
定する。その結果、電磁コイル１４とマグネット９との
間には常に回転スリーブ２の回転を持続する方向の力が
作用し、回転スリーブ２に対して所定の回転数が与えら
れる。

【００２３】上記回転スリーブ２に対する多面鏡１の固
定は上記ミラーキャップ４及び固定ねじ５を用いて行わ
れる。すなわち、ミラーキャップ４及び多面鏡１を貫通
する固定ねじ５をミラーフランジ３に螺合させ、ミラー
キャップ４とミラーフランジ３で多面鏡１を挟持、固定
している。従って、この実施例においては回転スリーブ
２及びミラーキャップ４が本発明の回転体を構成してい
る。

【００２４】上記多面鏡１及びミラーキャップ５は上記
ハウジング６と結合するミラーカバー２０によって上方
から覆われており、塵芥が多面鏡１の反射鏡面１ａやモ
ータ８に付着するのを防止している。また、このミラー
カバー２０には反射鏡面１ａに入反射する光ビームが通
過する開口部２０ａが設けられている。図３に示すよう
に、この開口部２０ａにはガラス板２０ｂが嵌め込まれ
ており、図示外のレーザー光源から発せられた光ビーム
は上記開口部２０ａを通過して多面鏡１の反射鏡面１ａ
に入射し、反射、偏向された後に再度開口部２０ａを通
過して図示外の感光体ドラム等へ照射される。

【００２５】次に、本発明に係る構成について説明す
る。多面鏡１を回転スリーブ２に固定した状態におい
て、固定軸７の上端とミラーキャップ４との間には空気
溜まり１８が形成されている。また、上記固定軸７は中
空状に形成されており、上記空気溜まり１８に面したそ
の上端には空気溜まり１８に向けてスピーカコーン２１
が配設されている。このスピーカコーン２１にはアンプ
２３に接続されたボイスコイル２２が連接されており、
演算回路２４の生成する駆動信号に応じて上記スピーカ
コーンが振動するようになっている。

【００２６】多面鏡１と回転スリーブ２が回転している
ときに上記スピーカコーン２１を振動させると、これに
応じて空気溜まり１８の内部圧力が変動するので、この
圧力変動に伴って回転スリーブ２やミラーキャップ４等
の回転体は多面鏡１を保持したまま回転軸方向へ変位す
ることになる。すなわち、図４に示すように、スピーカ
コーン２１を振幅ａで振動させると、回転体は位相θだ
け遅れて振幅ｂで振動する。

【００２７】一方、多面鏡１を含む回転体が一定の速度
で回転している状態において、モータ８の磁気的な不均
衡等を原因として発生する回転体の自励振動には一定の
位相及び振幅が存在する。従って、予め回転体に発生す
る自励振動の位相と振幅を測定しておき、この測定デー
タをメモリ２５に格納しておく。この測定は非接触式の
センサ２６をミラーカバー２０の中央に取り付け、ミラ
ーキャップ４とセンサ２６との距離の変化に応じて得ら
れたセンサ２６の出力信号を変位計２７に入力して行
う。上記変位計２７はセンサ２６の出力信号から回転体
の回転軸方向への自励振動の振幅及び位相を演算し、こ
れをメモリ２５に格納する。回転体の自励振動の測定及
び測定データのメモリ２５への格納は、光偏向器の組立
て後の工場出荷時に行われる他、設置先でのメインテナ
ンス時に定期的に行われる。尚、上記センサ２６として
はレーザ変位計や静電型センサを用いることができる。

【００２８】従って、上記演算手段２４はメモリ２５に
格納された回転体の自励振動のデータを読み出し、これ
に基づいてボイスコイル２２の駆動信号を生成する。駆
動信号の生成に当たっては、スピーカコーン２１の振動
とこれに伴う回転体の振動との位相差θ、このときのス
ピーカコーン２１と回転体の振幅比ｗ＝ａ／ｂの双方を
予め測定しておく。

【００２９】そして、位相が回転体の自励振動の位相と
１８０°−θだけずれており、且つ、回転体の自励振動
の振幅ｂ₁に対してｗｂ₁の振幅を有する振動をスピーカ
コーンに与えてやると、回転体の回転軸方向の自励振動
を打ち消す向きの振動がスピーカコーンから回転体に与
えられ、回転体の自励振動を抑えることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の光偏
向器によれば、回転体の回転軸方向の変位に応じて圧力
変更手段を振動させ、回転体及び固定部材で囲まれた空
気溜まり内部の圧力を調整することによって、回転体の
回転軸方向に関する振動を打ち消すような振動を回転体
に与えることができるので、回転体の回転軸方向に関し
て十分な制振効果を得ることができ、高い精度で光ビー
ムを偏向することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の光偏向器の実施例を示す概略図であ
る。

【図２】 実施例に係る光偏向器のモータを示す平面図
である。

【図３】 実施例に係る光偏向器の動作状態を示す平面
図である。

【図４】 実施例に係るスピーカコーンの振動とこれに
伴う回転体の振動とを示すグラフである。

【図５】 光偏向器の使用例を示す概略図である。

【符号の説明】

１…多面鏡、１ａ…反射鏡面、２…回転スリーブ、４…
ミラーキャップ、２１…スピーカコーン（圧力変更手
段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周に複数の反射鏡面が形成された多面
   鏡と、この多面鏡が固定されると共にハウジングに立設
   された固定部材に対してラジアル軸受を介して係合する
   回転体と、この回転体を所定の速度で回転させるモータ
   とから構成され、上記反射鏡面に入射する光ビームを反
   射、偏向させる光偏向器において、 上記ラジアル軸受の軸心上には上記回転体及び固定部材
   で囲まれた空気溜まりを形成すると共に、自ら振動する
   ことによって上記空気溜まり内部の圧力を変化させる圧
   力変更手段を当該空気溜まりに面して設け、且つ、上記
   回転体の回転軸方向の変位に応じて上記圧力変更手段の
   駆動信号を生成する制御手段を設けたことを特徴とする
   光偏向器。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光偏向器において、上記
   制御手段は上記回転体の回転軸方向の振動位相と所定の
   位相差を有する振動を上記圧力変更手段に与え、上記空
   気溜まり内部の圧力を変化させて回転体の回転軸方向の
   振動を防止することを特徴とする光偏向器。