JPH11231248A - 光偏向走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、多面鏡を駆動モータの回転軸に装着
した際に、従来のようにモータの回転軸が回転多面鏡の
上面より上方向に突出することがなく、モータユニット
の高さを低く構成することが可能となり、交換性がよ
く、低コストな光偏向走査装置を提供することを目的と
している。 【解決手段】本発明は、駆動モータの回転軸に装着され
た多面鏡を、該回転軸と共に回転する回転体に対して押
圧部材により押圧し回転体に保持させて回転駆動し、光
ビームを偏向走査する光偏向走査装置において、前記多
面鏡の上面に凹部を形成し、該凹部の空間を利用して前
記押圧部材により前記多面鏡を回転体に保持することを
特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームプリ
ンタ、レーザファクシミリ等に使用される光偏向走査装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザビームプリンタ（以下ＬＢＰ）、
レーザファクシミリ等で使用されている光偏向走査装置
においては、偏向器により偏向された光束で感光体を走
査し、感光体上に静電潜像を形成する。この静電潜像は
現像装置によってトナー像に顕像化され、このトナー像
が記録紙に転写され、この後前記トナー像の転写後の記
録紙に定着装置によってトナーが加熱定着されることに
よってプリントが行われる。図７は、ＬＢＰにおいて用
いられ、感光体を光束によって走査するための従来の光
偏向走査装置の構成を説明する平面図であり、図８はそ
の光偏向走査装置に含まれている従来の偏向器の構成を
説明する断面図である。光偏向走査装置１５１は、ハウ
ジング１５２、半導体レーザ装置、コリメータレンズ系
などを含んで構成される光源１５３、前記光源１５３か
ら発生する光束を線状に集光するシリンドリカルレンズ
１５４、前記シリンドリカルレンズ１５４によって線状
に集光されてできる光束の近傍に偏向反射面１５５ａを
有する回転多面鏡１５５、ｆθレンズ１５６等で構成さ
れている。偏向反射面１５５ａにおいて偏向反射された
光束は、ｆθレンズ１５６を透過後、反射鏡１５７に入
射し、反射鏡１５７において反射されて感光体１５８を
照射する。

【０００３】回転多面鏡１５５は、軸直角断面が正六角
形であって軸線方向一様である正六角形であり、その側
面が反射鏡とされて偏向反射面１５５ａを構成してい
る。回転多面鏡１５５は、モータ１５９によってその軸
線まわりに矢印１７１方向に等速で回転駆動される。こ
れによって光源１５３から発生され、シリンドリカルレ
ンズ１５４を透過する光束の光経路と偏向反射面１５５
ａの法線とがなす角、すなわち偏向反射面１５５ａに対
する光束の入射角は経時的に変化し、それに伴って反射
角も変化するため感光体１５８上で光束が集光されて形
成されるスポットは図中矢印１６０方向に移動する。ｆ
θレンズ１５６は、偏向反射面１５５ａにおいて反射さ
れる光束が感光体１５８においてスポットを形成するよ
うに結像させて、またスポットの矢印１６０方向への走
査速度が等速に保たれるように設計されている。このよ
うなｆθレンズ１５６の特性を得るために、ｆθレンズ
１５６は第一ｆθレンズ１６１と第二ｆθレンズ１６２
の２つのレンズで構成されている。回転多面鏡１５５の
矢印１７１方向の回転によって、感光体１５８において
は光束による主走査が行われ、また感光体１５８がその
円筒の軸線まわりに回転駆動することによって副走査が
行われる。このようにして感光体１５８の表面には静電
潜像が形成される。

【０００４】感光体１５８の周辺には、感光体１５８の
表面を一様に帯電するためのコロナ放電器、感光体１５
８の表面に形成される静電潜像をトナー像に顕像化する
ための現像装置、前記トナー像を記録紙に転写する転写
用コロナ放電器（いずれも図示せず）等が配置されてお
り、これらの働きによって光源１５３が発生する光束に
対応する記録情報が紙にプリントされる。感光体１５８
の表面における記録情報の書き込み開始位置１７２に対
応する光束の光経路Ｌ１よりも図中矢印１６０方向上流
側に対応する光束の光経路Ｌ２上で、ｆθレンズ１５６
の第二ｆθレンズ１６２と反射鏡１５７との間には小反
射鏡１７３が配置されている。小反射鏡１７３によって
反射された光束は集光レンズ１７４を透過してフォトダ
イオード等を含んで構成される受光素子１７５の受光面
１７５ａに入射する。受光素子１７５は受光面１７５ａ
が回転多面鏡１５５により偏向走査された光束によって
照射される時に、集光レンズ１７４の働きによって、光
束が走査された位置を検出して、信号を得る。

【０００５】光源１５３はホストコンピュータからの情
報を処理する処理回路１８１から与えられる信号に対応
して光束を発生する。光源１５３に与えられる信号は、
感光体１５８に書き込むべき情報に対応しており、これ
によって感光体１５８上には所望の情報に対応する静電
潜像が形成される。処理回路１８１は、感光体１５８の
表面において光束が形成するスポットが作る軌跡である
一走査線に対応する情報を表す信号を、一単位として光
源１５３に与える。そして、この信号の出力は受光素子
１７５からライン１７６を介して与えられる信号に同期
して行われる。モータ１５９はハウジング１５２の底部
に取付けられる。回転多面鏡１５５はモータ１５９の駆
動軸１５９ｂに弾性押圧手段１６３によって取付けられ
る。また、ｆθレンズ１５６もハウジング１５２の底部
に取付けられ、集光レンズ１７４及び受光素子１７５を
含んで構成される受光手段は反射鏡１５７とｆθレンズ
１５６との間に取付けられる。

【０００６】従来、この種の偏向器の回転多面鏡および
その駆動部は図８に示すようにハウジング１５２に配置
された台盤１０２、前記台盤１０２に支持された軸受１
０３及び前記軸受１０３に回転自在に支承された軸１５
９ｂを備えている。前記軸１５９ｂと一体であるフラン
ジ１０５に固着されたロータ１０６と、台盤１０２に固
定されたステータ１０７によって駆動モータＭ０が構成
される。回転多面鏡１５５は、板バネ１６３ａ、ワッシ
ャ１６３ｂ及びＧリング１６３ｃからなる弾性押圧手段
１６３によってＧリング１６３ｃが軸１５９ｂの溝部に
装着されることによりフランジ１０５に押圧される。こ
れによってロータ１０６と一体的に結合され軸１５９ｂ
と共に回転する。光源１５３から回転多面鏡１５５に照
射されたレーザビームは、回転多面鏡１５５の回転によ
って感光体１５８に向かって偏向走査される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
偏向器は、モータの回転軸が回転多面鏡の上面より上方
向に突き出しているため、モータユニットの高さが高く
なり、光偏向走査装置全体の高さが高くなってしまうと
いう点に問題があった。すなわち、従来の偏向器は、前
述のように回転多面鏡をフランジに一体的に保持する弾
性押圧手段は板バネ、ワッシャ及び軸に装着されたＧリ
ングからなる。回転多面鏡をフランジに組み付けるに当
たっては、まず、回転多面鏡をフランジの上にのせ、回
転多面鏡の上に板バネ、ワッシャをのせ最後にＧリング
を軸にそって所定の位置（例えば軸に設けられた溝）ま
で押し下げる。従って図８から明らかなように、モータ
の軸が回転多面鏡の上面より上方向に１０ｍｍちかく、
突き出している。それ故、従来の技術によれば、モータ
ユニットの高さが高くなってしまって光偏向走査装置全
体の高さが高くなってしまっている。また、前記弾性押
圧手段を構成する部品数が多いために光偏向走査装置の
製造コストの上昇を招くという点にも問題があった。さ
らに、回転多面鏡に傷等が発生し回転多面鏡を交換する
場合、道具を用いてＧリングを軸からはずして、その
後、ワッシャ、板バネを取り除いてから回転多面鏡を交
換するので手順が多く、また、Ｇリングは軸に取付ける
時と軸から取りはずす時に軸の溝にはまる部分が広げら
れるために、再度、Ｇリングを軸に取り付けても性能を
満足せずＧリングを新しいものと交換しなければならな
くなりコストアップの要因ともなっていた。

【０００８】そこで、本発明は、上記従来の技術の有す
る課題を解決し、多面鏡を駆動モータの回転軸に装着し
た際に、従来のようにモータの回転軸が回転多面鏡の上
面より上方向に突出することがなく、モータユニットの
高さを低く構成することが可能となり、交換性がよく、
低コストな光偏向走査装置を提供することを目的とする
ものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、光偏向走査装置をつぎのように構成したこ
とを特徴とするものである。すなわち、本発明の光偏向
走査装置は、駆動モータの回転軸に装着された多面鏡
を、該回転軸と共に回転する回転体に対して押圧部材に
より押圧し回転体に保持させて回転駆動し、光ビームを
偏向走査する光偏向走査装置において、前記多面鏡の上
面に凹部を形成し、該凹部の空間を利用して前記押圧部
材により前記多面鏡を回転体に保持することを特徴とし
ている。また、本発明の光偏向走査装置は、前記多面鏡
が前記押圧部材によって前記回転体に保持された時、前
記押圧部材の端部の高さと前記回転軸の端部の高さの両
方の高さが、前記多面鏡の高さと同じ高さか、あるいは
それ以下の高さとされていることを特徴としている。ま
た、本発明の光偏向走査装置は、前記押圧部材は、該押
圧部材の一方が回転多面鏡の凹部底面と当接すると共
に、その他方が前記回転軸と結合することによって、前
記回転多面鏡を回転体に保持させることを特徴としてい
る。また、本発明の光偏向走査装置は、前記押圧部材
が、板バネまたはゴム材であることを特徴としている。
また、本発明の光偏向走査装置は、前記押圧部材が、前
記回転軸とネジ結合で固定されることを特徴としてい
る。その際、本発明においては前記押圧部材と前記回転
多面鏡の凹部底面との間に弾性部材を設ける構成を採る
ことができる。また、本発明の光偏向走査装置は、前記
多面鏡の凹部が、その形状が回転体の取り付け面に対し
て斜め形状とされていることを特徴としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は、上記したように構成さ
れているから、回転多面鏡の上面に形成された凹部の空
間を利用して、押圧部材を回転多面鏡に当接させる一
方、この押圧部材を軸に結合することによって、回転多
面鏡を回転体に保持させることが可能となる。このよう
に本発明においては、凹部の空間を利用して、回転多面
鏡を回転体に保持するため、従来のように押圧部材のた
めに軸高さを高くする必要がなくなり、光偏向走査装置
を小型化することが可能となる。また、押圧部材の一部
品によって、回転多面鏡をフランジに保持することが可
能となり、材料・組み立てコストを安くでき、回転多面
鏡を交換する作業が極めて容易となる。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明の実施例について述べる。 ［実施例１］図１、２は本発明の実施例１の構成を説明
するための断面図、上面図である。本実施例の偏向器Ａ
１は、外箱１内に配置された台盤２、前記台盤２に支持
された軸受３及び前記軸受３に回転自在に支承された軸
４を備えている。前記軸４と一体であるフランジ５に固
着されたロータ６と、台盤２に固定されたステータ７に
よって駆動モータＭ１が構成される。回転多面鏡８は、
フランジ５に当接しない上面側が凹部形状となってい
る。この凹部形状の空間を利用して、板バネ９なる弾性
押圧手段によって回転多面鏡８はフランジ５に押圧され
ている。すなわち軸４、フランジ５、ロータ６、回転多
面鏡８および板バネ９は、モータの駆動により回転する
回転体を構成する。

【００１２】以下に、本実施例の軸４、回転多面鏡８と
板バネ９について形状及び組みつけを述ベる。軸４に
は、軸径が４ａの部分と４ｂの部分があり、４ｂ＞４ａ
なる関係がある。回転多面鏡８の上面には直径８ａの凹
部形状がある。板バネ９の、軸に当接する箇所の内接円
径は、軸径４ａよりわずかに小さい。板バネ９の板厚を
ｔとすると、ほぼ、４ｂ＝４ａ＋２ｔの関係にある。回
転多面鏡８をフランジ５に保持するために板バネ９を軸
４に取り付ける際、板バネ９の第一弾性変形部９ａが軸
径４ｂの大きさまで弾性変形して、軸４の上下方向に沿
って押し下げられる。板バネ９が軸４の上下方向に沿っ
て押し下げられていくと、板バネ９の第二弾性変形部９
ｂが回転多面鏡８の上面に設けた凹部形状の底部に当接
する。さらに、板バネ９が下へ押し下げられ、第一弾性
変形部９ａの上端が軸径４ａの上端の箇所を少し過ぎた
ところまで押し下げられた時、板バネ９の押し下げを止
める。第一弾性変形部９ａの内接円径が軸径４ａと同じ
大きさに弾性変形されるため、軸径４ｂ部分が板バネ９
の抜け止めとなる。よって、板バネ９は軸４に結合さ
れ、回転多面鏡８はフランジ５に押圧されている。

【００１３】次に、板バネ９が回転多面鏡８をフランジ
５へ押圧しているが、この時の板バネ９の押圧力に関し
て述べる。軸４と回転多面鏡８は、嵌合されている。し
かし、嵌合ガタがあるため、板バネ９の回転多面鏡８へ
の押圧力が小さいと、モータの駆動により回転体が回転
した時の遠心力や光偏向走査装置の振動、落下によって
回転多面鏡８が移動してしまい、性能を損なう場合があ
る。そのため、板バネ９の押圧力は回転多面鏡８が移動
しない力、例えば、詳細は後述するが、１９．６Ｎの荷
重が発生するように、板バネ９の板厚、弾性変形する部
分の長さ、弾性変形量等の第二弾性変形部を決定する。
また、板バネ９は回転多面鏡８に対して、１９．６Ｎの
荷重が発生するが、板バネ９が回転多面鏡８からの反力
で押し上げられないように抜け力も考慮して第一弾性変
形部の形状を決定する。

【００１４】次に、板バネ９の回転多面鏡８への押圧力
を求めるための計算式について述べる。モータの駆動に
より回転体が回転した時の回転力や振動よりも落下した
時の力の方が大きいため、落下しても回転多面鏡８が移
動しない押圧力を求める。この時の関係式は以下の式と
なる。 （押圧力×フランジ５と回転多面鏡８との摩擦係数）＞
（回転多面鏡８の質量×落下時のＧ） 上記式の関係が成り立つ時に回転多面鏡８はフランジ５
に板バネ９によって保持される。上記式に摩擦係数０．
３、回転多面鏡８の質量５ｇ、落下時の加速度５０Ｇを
代入すると、 （押圧力）＞８．２Ｎ よって、実施例における押圧力は１９．６Ｎあるので回
転多面鏡８をフランジ５に十分な力で保持でき、振動、
落下等によって回転多面鏡が移動することなく、性能を
満足することができる。

【００１５】このような構成にすることで、回転多面鏡
を、これを回転させるモータのロータに板バネを使って
組み付けるに際して、モータユニットの高さが低く、交
換性がよく、また、低コストな光偏向走査装置を提供す
ることができる。また、図３は軸４部周囲を拡大した図
である。取付け不良または分解のために板バネを交換す
る際は、図３に示す軸４に設けた軸溝４ｃより工具を挿
入して板バネ９の第一弾性変形部９ａ先端を拡げ、取付
けた時と逆の方向に動かせば、簡単に取り外すことがで
きる。

【００１６】［実施例２］図４は本発明の実施例２の構
成を説明するための断面図で、装置の基本的な構成は、
先の図１で説明した装置と同様であるので、同一の機能
を有する部材には、同一の符号を付し説明は省略する。
実施例１では軸に溝部を設け、この溝部に板バネを結合
させることで抜け止めとし、回転多面鏡をフランジに押
圧していたが、実施例２では、回転多面鏡をフランジに
押圧する部分の取り付けスペースを小さくするため、ゴ
ム材を使用する。軸１１の高さは回転多面鏡の上面より
出っ張らない低い高さとなっている。軸１１の軸径と前
記ゴム材１０の穴径とでは、ゴム材１０の穴径の方が小
さい。回転多面鏡８をフランジ５に保持するためにゴム
材１０を軸４に取り付ける際、ゴム材１０の第一弾性変
形部１０ａが軸径の大きさまで弾性変形して、軸１１の
上下方向に沿って押し下げられる。押し下げられる際、
ゴム材１０の弾性力と、軸とゴム材との摩擦により、軸
４にスラスト方向の荷重がかかる。この時の力が軸受３
に損傷を与えない荷重になるように第一弾性変形部１０
ａの形状を決定する。ゴム材１０が軸４の上下方向に沿
って押し下げられて、回転多面鏡８に接した時、ゴム材
１０の回転多面鏡８への押圧力が０である。さらに、ゴ
ム材９を押し下げるとゴム材９の弾性変形部１０ｂが弾
性変形をし始め、押圧力がだんだん大きくなる。軸４に
は、ゴム材１０の位置決めをする円周状の線がつけられ
ている（図示せず）。ゴム材１０は、ゴム材１０の上端
がこの線より押し下げられた時、押し下げるのを止め
る。ゴム材１０は回転多面鏡８をフランジ５に十分な力
で押圧する。

【００１７】このように構成することにより、実施例１
と同様の効果が得られる外、さらに、実施例１よりモー
タユニットの高さを低くして、光偏向走査装置を小型化
することが可能となる。また、取付け不良または分解の
ためにゴム材を交換する際は前記ゴム材の弾性変形部先
端を上方に押して、取付けた時と逆の方向に動かせば、
簡単に取り外すことができる。しかも、ゴム材は弾性変
形のみで塑性変形していないので、再度、使用すること
ができ、コストを最低限に抑えることが可能となる。

【００１８】［実施例３］図５は本発明の実施例３の構
成を示す断面図、装置の基本的な構成は、先の図１、３
で説明した装置と同様であるので、同一の機能を有する
部材には、同一の符号を付し説明は省略する。実施例
１、２では回転多面鏡８をフランジ５に押圧させるため
に、板バネやゴム材などのように弾性部材を使用してい
たが、実施例３ではネジを押圧手段として用いる。軸１
３には、ネジがきってあり、回転多面鏡８の厚みの半分
くらいの深さがある。同じように、押圧部材１２の内径
にもネジがきってある（図示せず）。

【００１９】軸１３のネジ部に押圧部材１２を取り付け
るために、トルク管理のできるドライバーを用いて回転
させていく。そうすると、押圧部材は軸上下方向で下が
っていき、押圧部材１２が回転多面鏡８に当接する。さ
らに、押圧部材１２を回転させていくと、押圧部材１２
はトルクドライバーに設定されたトルクを超えたところ
で回転を中止する。設定されたトルクにおいて、押圧部
材１２は回転多面鏡８をフランジ５に十分な力で押圧す
る。このような構成にすることにより実施例１、２と同
様の効果が得られる。また、押圧部材は実施例１、２よ
り小さくできるため、回転多面鏡の凹部形状を大きくし
ないで済む。よって、回転多面鏡の変形が問題となる回
転数となっても変形量を小さくすることができるため、
光偏向走査装置の高速化への対応も可能となる。

【００２０】［実施例４］図示しないが、実施例３の押
圧部材１２と回転多面鏡８凹部底面との間に弾性部材を
設け、該弾性部材を介して所定のトルクで締め付け、多
面鏡をフランジ５に取り付けるように構成することもで
きる。

【００２１】［実施例５］図６は本発明の実施例５の構
成を示す断面図、装置の基本的な構成は、先の図１、
４、５で説明した装置と同様であるので、同一の機能を
有する部材には、同一の符号を付し説明は省略する。回
転多面鏡１６の凹部形状は、図６に示すようにフランジ
５の取り付け面に対して斜め形状になっている。回転多
面鏡１６は、板バネ１５ａ、ワッシャ１５ｂ及びＧリン
グ１５ｃからなる押圧手段１５によってＧリング１５ｃ
が軸１４ｂの溝部に装着されることによりフランジ５に
押圧される。

【００２２】本実施例のように凹部形状の斜め形状部と
板バネ１５ａが斜めに当接することにより、振動、落下
による回転多面鏡１６の移動を抑えるための押圧力を小
さくすることができる。その理由は、回転多面鏡１６と
の摩擦力で保持するのに加え、回転多面鏡１６の移動に
対し、バネ力のアップ分が付加されるためである。その
ため、これにより板バネのへたりによる信頼性低下を防
ぐことが可能となる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
多面鏡の上面に形成した凹部の空間を利用して、押圧部
材により前記多面鏡を回転体に保持することにより、多
面鏡を駆動モータの回転軸に装着した際に、従来のよう
にモータの回転軸が回転多面鏡の上面より上方向に突出
することがなく、モータユニットの高さを低く構成する
ことが可能となり、光偏向走査装置を高さ方向において
小型化することができる。また、本発明によれば、押圧
手段を１つの部品だけで構成することができるから、部
品代、組立代がかからず、低コストを図ることができ
る。また、押圧部材をゴム材、板ばねなどで構成するこ
とができるから、これらの押圧部材は着脱の際、許容応
力内で弾性変形しているので、無理な方向に取り外さな
い限り長期間にわたり再使用することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１である偏向器の断面図。

【図２】本発明の実施例１である偏向器の平面図。

【図３】図２の軸部周辺の拡大図。

【図４】本発明の実施例２である偏向器の断面図。

【図５】本発明の実施例３である偏向器の断面図。

【図６】本発明の実施例５である偏向器の断面図。

【図７】従来の偏向走査装置の全体構成を説明する平面
図。

【図８】従来の偏向器の全体構成を説明する断面図。

【符号の説明】

４：軸 ５：フランジ ６：ロータ ８：回転多面鏡 ９、１０、１２、１５：押圧部材

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動モータの回転軸に装着された多面鏡
   を、該回転軸と共に回転する回転体に対して押圧部材に
   より押圧し回転体に保持させて回転駆動し、光ビームを
   偏向走査する光偏向走査装置において、 前記多面鏡の上面に凹部を形成し、該凹部の空間を利用
   して前記押圧部材により前記多面鏡を回転体に保持する
   ことを特徴とする光偏向走査装置。
2. 【請求項２】前記多面鏡が前記押圧部材によって前記回
   転体に保持された時、前記押圧部材の端部の高さと前記
   回転軸の端部の高さの両方の高さが、前記多面鏡の高さ
   と同じ高さか、あるいはそれ以下の高さとされているこ
   とを特徴とする請求項１記載の光偏向走査装置。
3. 【請求項３】前記押圧部材は、該押圧部材の一方が回転
   多面鏡の凹部底面と当接すると共に、その他方が前記回
   転軸と結合することによって、前記回転多面鏡を回転体
   に保持させることを特徴とする請求項１または請求項２
   に記載の光偏向走査装置。
4. 【請求項４】前記押圧部材が、板バネであることを特徴
   とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の光偏
   向走査装置。
5. 【請求項５】前記押圧部材が、ゴム材であることを特徴
   とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の光偏
   向走査装置。
6. 【請求項６】前記押圧部材が、前記回転軸とネジ結合で
   固定されることを特徴とする請求項１または請求項２に
   記載の光偏向走査装置。
7. 【請求項７】前記押圧部材の前記回転軸とのネジ結合に
   おいて、前記押圧部材と前記回転多面鏡の凹部底面との
   間に弾性部材が設けられていることを特徴とする請求項
   ６に記載の光偏向走査装置。
8. 【請求項８】前記多面鏡の凹部は、その形状が回転体の
   取り付け面に対して斜め形状とされていることを特徴と
   する請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の光偏向
   走査装置。