JPH0764007A - 光偏向器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】多面鏡が高速回転した際の風損トルクを低減
し、これにより多面鏡を回転駆動するモータの小型化及
びその消費電力の低減化を図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が形成された多面鏡１
と、この多面鏡１が配設されるミラーフランジ３を備え
て所定の速度で回転する回転部材２と、上記ミラーフラ
ンジ３と相俟って上記多面鏡１を挟持、固定するミラー
キャップ４と、上記多面鏡１の反射鏡面１ａに入反射す
る光ビームが通過する開口部２０ａを有し、上記多面鏡
１及びミラーキャップ４を覆うミラーカバー２０とから
構成される光偏向器において、上記ミラーカバー２０に
は上記ミラーキャップ４が収容される凹部２１を形成し
たことを特徴とする。

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４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】従来、このような目的で使用される光偏向
器としては、特開平３−１７６１１号に開示されたもの
が知られている。具体的には、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構成されてい
る。また、上記多面鏡はミラーキャップ及び多面鏡を貫
通する固定ねじによって上記ミラーフランジに押圧され
ており、ミラーキャップとミラーフランジとの間に挟
持、固定されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
光偏向器では多面鏡の反射鏡面に塵芥が付着するのを防
止するため、図４に示すように、その使用に当たっては
ミラーカバー１０３で多面鏡を上方から覆う必要があ
る。しかし、多面鏡はミラーキャップによってミラーフ
ランジに押圧、固定されているため、ミラーカバーで多
面鏡を覆うと、ミラーキャップの厚さ分だけ多面鏡とミ
ラーカバーとの間に空気層が生じてしまう。このため、
多面鏡が高速回転した際にこの空気層がかき回されて大
きな空気摩擦抵抗が発生し、この空気摩擦抵抗によって
失われる多面鏡の回転トルク、所謂風損トルクが増加す
るので、多面鏡を回転させるモータに大きな起動トルク
が必要となり、モータが大型化する他、消費電力が増加
するという問題点があった。

【０００６】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、多面鏡が高速回
転した際の風損トルクを低減し、これにより多面鏡を回
転駆動するモータの小型化及びその消費電力の低減化を
図ることが可能な光偏向器を提供することにある。

【０００７】

【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、この多面鏡が配設されるミラーフラン
ジを備えて所定の速度で回転する回転部材と、上記ミラ
ーフランジと相俟って上記多面鏡を挟持、固定するミラ
ーキャップと、上記多面鏡の反射鏡面に入反射する光ビ
ームが通過する開口部を有し、上記多面鏡及びミラーキ
ャップを覆うミラーカバーとから構成される光偏向器に
おいて、上記ミラーカバーには上記ミラーキャップが収
容される凹部を形成したことを特徴とするものである。

【０００８】このような技術的手段において、上記回転
部材としては、多面鏡を保持して円滑に回転するもので
あればその形状を適宜設計変更して差し支えなく、例え
ば軸受を介して固定軸の周囲を回転するスリーブであっ
ても良いし、軸受を介して固定スリーブの中央で回転す
る回転軸であっても良い。

【０００９】また、上記ミラーフランジは上記回転部材
の外周に突設されて多面鏡を支持するものであれば、上
記回転部材と一体的に形成されていても良いし、別部材
として上記回転部材の外周に嵌合するものであっても良
い。

【００１０】更に、上記ミラーキャップは上記回転部材
に直接螺合して多面鏡の上部に固定されるものであって
も良いし、多面鏡を貫通してミラーフランジへ螺合する
ビスによって多面鏡の上部に固定されるものであっても
良い。

【００１１】また、ミラーカバーに形成する凹部の深さ
は適宜設計変更して差し支えないが、多面鏡とミラーカ
バーとの間の空気層の厚さを最適なものとするために
は、ミラーキャップの厚さと略同じ深さであることが望
ましい。凹部を形成するに当たっては、ミラーカバーに
直接凹部を刻設する方法が考えられるが、凹部を備えて
いない従来のミラーカバーの内側にリング状の部材を固
定し、これによって凹部を形成するようにしても差し支
えない。

【００１２】更に、ミラーキャップとミラーカバーとの
間に余分な空間が存在すると、その分だけ多面鏡回転時
の風損トルクが増加するので、この風損トルクを可及的
に小さくするという観点からすれば、ミラーカバーに形
成する凹部はその形状がミラーキャップに外接する円筒
を模していることが好ましい。

【００１３】

【作用】上記技術的手段の作用を図３を参照しながら説
明する。図３（ａ）は従来の光偏向器における多面鏡と
ミラーカバーとの関係を示す概略図であり、また図３
（ｂ）は本発明の光偏向器における多面鏡とミラーカバ
ーとの関係を示す概略図である。また、これら図中にお
いて、符号５０は多面鏡、符号５１はミラーフランジ、
符号５２はミラーキャップ、符号５３，５４は夫々ミラ
ーカバーである。

【００１４】多面鏡５０、ミラーフランジ５１及びミラ
ーキャップ５２から構成される回転体が高速で回転する
と、回転体に対しては空気摩擦抵抗が作用する。この空
気摩擦抵抗は回転体の周囲に存在する空気層の厚さによ
り変化し、空気層が薄いほど空気摩擦抵抗は小さくな
る。また、空気摩擦抵抗は回転体の半径の４乗から５乗
に比例するため、上記三者のうちで最大の半径を有する
多面鏡５０に対して最も大きな空気摩擦抵抗が作用す
る。従って、図３（ａ）に示す従来の光偏向器におい
て、回転体に作用する空気摩擦抵抗を低減するために
は、ミラーキャップ５２の厚さｈ₁に左右されることな
く多面鏡５０とミラーカバー５３との間の空気層の厚さ
Ｓ₁を小さくする必要がある。

【００１５】そこで、図３（ｂ）に示すように、本発明
では多面鏡５０を覆うミラーカバー５４に凹部５５を形
成し、多面鏡５０を固定しているミラーキャップ５２を
この凹部５５内に収容するようにした。これによりミラ
ーキャップ５２の厚さｈ₁に関係なく多面鏡５０とミラ
ーカバー５４との間の空気層の厚さＳ₁を薄くできるの
で、多面鏡に作用する空気摩擦抵抗が減少し、風損トル
クの低減が図られる。

【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
第一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、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７ａ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。また、多面鏡１を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との間には空気だまり
１８が形成され、スラスト方向のダンピングを抑制して
いる。この空気だまり１８は微細孔１９によって外気と
連通されており、上述のダンピング効果の安定化が図ら
れている。

【００２４】以上のように構成される本実施例の光偏向
器は、上記多面鏡１及びミラーキャップ５を上方から覆
うミラーカバー２０が上記ハウジング６上に配設され、
塵芥が多面鏡１の反射鏡面１ａやモータに付着するのを
防止している。このミラーカバー２０には反射鏡面に入
反射する光ビームが通過する開口部２０ａが設けられ、
この開口部２０ａにはガラス板が嵌め込まれている。

【００２５】そして、上記ミラーカバー２０の内側には
上記ミラーキャップ４が収容される凹部２１が形成さ
れ、この凹部２１はミラーキャップ４の外形を模した形
状に成形されている。

【００２６】本実施例ではこのような凹部２１をミラー
カバー２０に形成したので、多面鏡１とミラーカバー２
０との間の空気層が薄くなり、この空気層の乱れを従来
に比較して小さく抑えることができる。これにより多面
鏡１の回転に伴う空気摩擦抵抗が小さくなって風損トル
クが低減するので、その分だけ小さいトルクで多面鏡を
回転させることができ、モータの消費電力の低減化を図
ることが可能となる。

【００２７】また、ミラーカバー２０の凹部２１がミラ
ーキャップ４に外接する円筒を模した形状に成形されて
いるので、ミラーキャップ４の外周面とミラーカバー２
０との間の空気層も薄くなり、やはりこの空気層の乱れ
を従来に比較して小さく抑えることができる。従って、
この点においても多面鏡１の回転に伴う風損トルクを低
減することができる。

【００２８】

【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、多面鏡を覆うミラーカバーにミラーキャ
ップが収容される凹部を形成し、多面鏡とミラーカバー
との間の空気層が薄くなるようにしたので、多面鏡が高
速回転した際の風損トルクが低減し、多面鏡を回転駆動
するモータの小型化及びその消費電力の低減化を図るこ
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】 第一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】 本発明の作用を説明するための概略図であ
る。

【図４】 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、３…
ミラーフランジ、４…ミラーキャップ、２０…ミラーカ
バー、２０ａ…開口部、２１…凹部

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、この多面鏡が配設されるミラーフランジを備えて
   所定の速度で回転する回転部材と、上記ミラーフランジ
   と相俟って上記多面鏡を挟持、固定するミラーキャップ
   と、上記多面鏡の反射鏡面に入反射する光ビームが通過
   する開口部を有し、上記多面鏡及びミラーキャップを覆
   うミラーカバーとから構成される光偏向器において、 上記ミラーカバーには上記ミラーキャップが収容される
   凹部を形成し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
   ミラーカバーに形成した凹部の形状が上記ミラーキャッ
   プに外接する円筒を模していることを特徴とする光偏向
   器。