JPH0772413A

JPH0772413A - 光偏向器

Info

Publication number: JPH0772413A
Application number: JP21723193A
Authority: JP
Inventors: Onori Yoshino; 大典吉野; Masahiro Takahashi; 正弘高橋; Sadaji Sada; 貞二佐田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1993-09-01
Filing date: 1993-09-01
Publication date: 1995-03-17
Anticipated expiration: 2016-07-30
Also published as: JP3193539B2

Abstract

(57)【要約】【目的】多面鏡に作用する空気摩擦抵抗を最小限に抑え
てこの多面鏡を駆動するモータの負担を軽減し、多面鏡
の回転速度を高速化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が形成された多面鏡を所
定の速度で回転させ、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、上記多面鏡の回
転軸方向に関し、当該多面鏡を含む回転体と、この回転
体の周囲に配設されて当該回転体を覆う非回転体との間
の空気層の厚さを１〜３ｍｍと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６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、この光偏向器では、多面鏡の外接円に近接さ
せて周壁が立設されており、多面鏡の回転に伴い発生す
る空気摩擦抵抗の低減が図られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の光
偏向器においては多面鏡の回転速度の高速化が重要な開
発課題であるが、この高速化を実現するためには多面鏡
に作用する空気摩擦抵抗を最小限に抑え、多面鏡を駆動
するモータの負担を軽減する必要がある。

【０００６】一般に、回転体に作用する空気摩擦抵抗の
大きさはこの回転体を取り巻く空気層の厚さに依存して
おり、この空気層が薄いほど空気摩擦抵抗は小さくな
る。従って、光偏向器の多面鏡に作用する空気摩擦抵抗
は、多面鏡を含む回転体とこの回転体の周囲に配設され
た非回転体との間の空気層を薄くすれば良いことが理解
される。しかし、ある値を越えて回転体と非回転体との
間の空気層を薄くすると、回転体の回転に伴ってこの空
気層を流れる空気対流が不安定になるので、回転体に作
用する空気摩擦抵抗は逆に大きくなってしまう。

【０００７】このため、多面鏡を最小限の空気摩擦抵抗
で高速回転させるためには、多面鏡を含む回転体とこの
回転体の周囲に配設された非回転体との間の空気層の厚
さを最適値に設定しなければならず、空気層の厚さが最
適値以上であっても、また最適値以下であっても多面鏡
に作用する空気摩擦抵抗が増加し、多面鏡の高速回転を
実現することはできなかった。

【０００８】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、多面鏡に作用す
る空気摩擦抵抗を最小限に抑えてこの多面鏡を駆動する
モータの負担を軽減し、多面鏡の回転速度を高速化する
ことが可能な光偏向器を提供することにある。

【０００９】

【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
された多面鏡を所定の速度で回転させ、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、上記多面鏡の回転軸方向に関し、当該多面鏡を含む
回転体と、この回転体の周囲に配設されて当該回転体を
覆う非回転体との間の空気層の厚さを１〜３ｍｍとした
ことを特徴とするものである。

【００１０】このような技術的手段において、上記回転
体とは、多面鏡やこの多面鏡を固定しているミラーフラ
ンジ、ミラーキャップ等から構成され、多面鏡と共に回
転する構造物のことである。また、上記非回転体とは、
軸受を介して上記回転体を支承している光偏向器のハウ
ジングや、多面鏡を覆っているミラーカバー等、上記回
転体と間隙を保って非回転に配設された構造物のことで
ある。

【００１１】また、本発明においては上記多面鏡の回転
軸方向に関する回転体と非回転体との間の空気層の厚さ
を１〜３ｍｍに設定しているが、多面鏡に作用する空気
摩擦抵抗をより一層低減するためには、上記多面鏡の半
径方向に関しても、上記回転体と非回転体との間の空気
層の厚さを０．５〜１ｍｍに設定するのが好ましい。

【００１２】また、本発明において多面鏡の回転を支承
するための軸受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。また、多面鏡を回転駆動させる
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】

【作用】図５は、多面鏡を含む回転体とこの回転体の周
囲に配設された非回転体との間の空気層の厚さに応じた
空気摩擦抵抗の変化を示すグラフである。グラフの横軸
は回転軸方向に関する回転体と非回転体との間の空気層
の厚さ、すなわち軸方向隙間を示している。このグラフ
から明らかなように、空気摩擦抵抗は軸方向隙間が小さ
くなるにつれて減少していくが、軸方向隙間が１ｍｍよ
り小さくなると急激に増加している。従って、軸方向隙
間を１ｍｍに設定すれば空気摩擦抵抗を最小限に抑える
ことができる。但し、現実的には軸方向隙間を厳密に１
ｍｍに設定することは困難であり、また回転体と非回転
体との接触も懸念されるので、この値に安全率を加味し
た範囲が軸方向隙間の最適値となる。従って、回転軸方
向に関する回転体と非回転体との間の空気層の厚さを１
〜３ｍｍに設定すれば、回転体に作用する空気摩擦抵抗
を実用的な範囲で最小限に抑えることができる。

【００１４】

【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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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２０ｂが嵌め込まれてい
る。従って、図３に示すように、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。

【００２３】また、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、
多面鏡１の回転軸方向に関する多面鏡１とミラーカバー
２０との隙間がミラーキャップ４とミラーカバー２０と
の隙間と同一になるようにしている。一方、上記ハウジ
ング６の上端縁にはリング状の隙間調整部材２２が固定
され、多面鏡１に対してねじ１３やステータコア８ｂを
覆うと共に、多面鏡１の下方の空気層の厚さを調整して
いる。

【００２４】図４は多面鏡１等の回転体とミラーカバー
２０等の非回転体との隙間、すなわち回転体と非回転体
との間の空気層の厚さを示す概略図である。先ず多面鏡
１の回転軸Ｏに沿った方向について説明すると、多面鏡
１とミラーカバー２０との隙間Ｓ₁、ミラーキャップ４
とミラーカバー２０との隙間Ｓ₂及び多面鏡１と隙間調
整部材２２との隙間Ｓ₃は同じ値に設定されている。図
５において示したように、回転体と非回転体との隙間が
１ｍｍのときに回転体に作用する空気摩擦抵抗は最小と
なるので、本実施例では上記隙間Ｓ₁、Ｓ₂及びＳ₃を夫
々１ｍｍに設定し、多面鏡１、ミラーキャップ４及びミ
ラーフランジ３からなる回転体の空気摩擦抵抗を最小限
に抑えている。

【００２５】また、多面鏡１の半径方向について説明す
ると、多面鏡１とミラーカバー２０との隙間Ｌ₁、ミラ
ーキャップ４とミラーカバー２０との隙間Ｌ₂及びミラ
ーフランジ３と隙間調整部材２２との隙間Ｌ₃は０．５
ｍｍに設定され、多面鏡を含む回転体に作用する空気摩
擦抵抗を最小限に抑えている。

【００２６】ここで多面鏡１の回転軸方向の隙間Ｓ₁、
Ｓ₂及びＳ₃は厳密に１ｍｍに設定されるのが好ましい
が、高速回転時の熱膨張や振動等によって回転体と非回
転体とが接触する懸念があるため、安全率を加味した１
〜３ｍｍが上記隙間Ｓ₁、Ｓ₂及びＳ₃の最適値となる。
また、多面鏡１の半径方向の隙間Ｌ₁、Ｌ₂及びＬ₃につ
いては、空気動圧軸受を構成している回転スリーブ２と
固定軸７との隙間が約３μｍしかないので、回転体がこ
の数値を越えて半径方向に振動することはあり得ず、
０．５〜１ｍｍが多面鏡１の半径方向の隙間Ｌ₁、Ｌ₂及
びＬ₃の最適値となる。

【００２７】従って、本実施例の光偏向器によれば、上
記多面鏡１の回転軸方向に関し、当該多面鏡１を含む回
転体と非回転体との間の空気層の厚さを１〜３ｍｍに設
定する一方、上記多面鏡１の半径方向に関し、上記回転
体と上記非回転体との間の空気層の厚さを０．５〜１ｍ
ｍとしたので、多面鏡１やミラーキャップ４などに作用
する空気摩擦抵抗を最小限に抑えることができる。

【００２８】また、多面鏡の下方空間については、隙間
調整部材２２が凹凸のあるステータコア８ｂやねじ１３
を覆っているので、多面鏡１の下方に発生する空気対流
が安定化し、この点においても空気摩擦抵抗の低減化が
図られている。

【００２９】

【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、多面鏡の回転軸方向に関する回転体と非
回転体との間の空気層の厚さを１〜３ｍｍに設定し、回
転体に作用する空気摩擦抵抗を最小限に抑えているの
で、この多面鏡を駆動するモータの負担を軽減し、多面
鏡の回転速度を高速化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第一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】第一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】第一実施例に係る光偏向器の回転体と非回転
体との隙間を示す参考図である。

【図５】回転体と非回転体との軸方向隙間と回転体に
作用する空気摩擦抵抗との関係を示すグラフである。

【図６】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、２２…隙間調整部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外周に複数の反射鏡面が形成された多面
鏡を所定の速度で回転させ、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、上記多面鏡の回転軸方向に関し、当該多面鏡を含む回転
体と、この回転体の周囲に配設されて当該回転体を覆う
非回転体との間の空気層の厚さを１〜３ｍｍとしたこと
を特徴とする光偏向器。
【請求項２】請求項１記載の光偏向器において、上記
回転体の下方には隙間調整部材を配設し、この隙間調整
部材により上記回転体の下方の空気層の厚さを均一にし
たことを特徴とする光偏向器。
【請求項３】請求項１記載の光偏向器において、上記
多面鏡の半径方向に関し、上記回転体と非回転体との間
の空気層の厚さを０．５〜１ｍｍとしたことを特徴とす
る光偏向器。