JPH0749463A

JPH0749463A - 光偏向器

Info

Publication number: JPH0749463A
Application number: JP5194517A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Takahashi; 正弘高橋
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1993-08-05
Filing date: 1993-08-05
Publication date: 1995-02-21
Also published as: US5642150A

Abstract

(57)【要約】【目的】所定の速度で回転する多面鏡を用いてレーザー
光源から照射された光ビームを偏向し、この偏向光ビー
ムで感光体あるいは原稿画像を走査する光偏向器に関
し、多面鏡の円滑な回転を妨げることなく、多面鏡を回
転部材に対して強固に固定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が固定される環状のミラーフランジ
３を備えて所定の速度で回転する回転部材２とから構成
される光偏向器において、雄ねじが形成されたねじ止め
部材４を上記回転部材２の外周に嵌合させ、このねじ止
め部材４に螺合するミラーキャップ５によって上記多面
鏡１をミラーフランジ３に押圧固定することを特徴とす
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８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ｆ−θレンズ、符号１
０４は感光体ドラムを夫々示している。レーザー光源１
００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１０４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１０
４を走査する。また、これに伴い感光体ドラム１０４は
矢線Ｃ方向に回転し、感光体ドラム１０４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、特開昭５９−２３３２４号公報、実開平３
−８１９１５号公報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、これら公
報において、上記多面鏡は回転部材の外周に螺合するミ
ラーキャップ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】しかし、これら公報に
開示された従来の光偏向器では、ミラーキャップを直接
回転部材に螺合させていたので、多面鏡を確実に固定す
るためにミラーキャップを回転部材に対して強固に締結
させると、回転部材が内側に向けて圧縮され、以下に示
す問題点を生じた。すなわち、近年の光偏向器では多面
鏡の回転数の高速化、多面鏡の振動の低減化等の要請に
対処するため、動圧空気軸受を用いて回転部材を固定軸
に対して非接触に支承しているが、このとき固定軸と回
転部材との隙間（以下、軸受クリアランス）は約３μｍ
しかないので、回転部材が内側に向けて圧縮されると固
定軸と回転部材とが接触して、多面鏡の回転が妨げられ
るのである。また、固定軸と回転部材とが接触しないま
でも、軸受クリアランスが変動すると回転部材の回転が
不均一となり、多面鏡に回転ムラが生じてしまう。

【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、多面鏡の円滑な
回転を妨げることなく、多面鏡を回転部材に対して強固
に固定す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、この多面鏡が固定される環状のミラー
フランジを備えて所定の速度で回転する回転部材とから
構成される光偏向器において、雄ねじが形成されたねじ
止め部材を上記回転部材の外周に嵌合させ、このねじ止
め部材に螺合するミラーキャップによって上記多面鏡を
ミラーフランジに押圧固定する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偏向して差し支えなく、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、このような構成においては、ミラー
キャップをねじ止め部材に締結するとねじ止め部材の半
径方向に対して圧縮力が作用するが、この圧縮力が回転
部材に伝達するのを防止するためには、上記ねじ止め部
材のヤング率が回転部材のそれよりも小さいことが好ま
しい。

【００１１】ところで、回転部材が高速回転すると多面
鏡には遠心力が作用する他、回転体を駆動させるモータ
部の発熱や空気の剪断摩擦熱によって多面鏡、ねじ止め
部材、ミラーキャップ及びミラーフランジは高温になる
ことが想定される。従って、ミラーキャップとミラーフ
ランジに挟み込まれた多面鏡が遠心力や熱膨張によって
変形し、光ビームの反射鏡面が歪むのを可及的に防止す
るためには、少なくともミラーキャップが螺合している
ねじ止め部材のヤング率及び／又は熱膨張率を多面鏡の
それと略同一にし、またミラーキャップ及びミラーフラ
ンジのヤング率及び／又は熱膨張率も多面鏡と略同一に
するのが好ましい。

【００１２】

【作用】上記技術的手段によれば、雄ねじが形成された
ねじ止め部材を回転部材の外周に嵌合させ、ミラーフラ
ンジと相俟って多面鏡を挟持、固定するミラーキャップ
をこのねじ止め部材に螺合させたので、ミラーキャップ
の締結による圧縮力が回転部材に直接作用せず、回転部
材の円滑な回転運動が確保されると共に、その回転運動
の回転ムラが防止される。

【００１３】

【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
回転スリーブ２の外周に嵌合するねじ止め部材、符号５
はこのねじ止め部材４に螺合して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を夫々示し
ている。

【００１４】上記回転スリーブ２はハウジング６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動圧空気軸受を構成して
いる。すなわち、固定軸７の外周面には動圧発生用溝７
ａ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。

【００１５】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。

【００１６】上記ロータ部８ａは環状のインナーマグネ
ット９及びアウターマグネット１０とを備え、これらマ
グネット９，１０はマグネットヨーク１１内に固着され
ている。図２に示すように、アウターマグネット１０及
びインナーマグネット９は後述するステータコア１２の
外周及び内周に配置されており、夫々円周を分割するよ
うにして４極に着磁されている。また、ステータコア１
２を挟んで対向するこれらマグネット９，１０の磁極は
互いに同一磁極である。

【００１７】インナーマグネット９とステータコア１２
との間、アウターマグネット１０とステータコア１２と
の間には常に磁気的吸引力が作用しており、これらマグ
ネット９，１０及びステータコア１２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９，１０とステータコア１２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。

【００１８】一方、上記ステータ部８ｂはハウジング６
に立設したスタッド１３により支持されるステータコア
１２を備え、このステータコア１２には電磁コイル（図
示せず）がトロイダル状に巻回されている。ステータコ
ア１２にはスタッド１４を介して回路基板１５が固定さ
れており、上記電磁コイルはこの回路基板１５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１
５はワイヤー１６及びコネクタ１７を介して図示外の制
御回路部と接続されている。

【００１９】上記電磁コイルに流す電流の向きは、上記
回路基板１５上に立設された磁気検出センサ１８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１８がロータ部８ａのマグネット９，１０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１８の近傍を通過したマグネット９，１０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１２
に各箇所に巻回されている電磁コイルに流す電流の向き
を決定する。その結果、電磁コイルとマグネット９，１
０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。

【００２０】次に上記多面鏡１の回転スリーブ２への装
着について説明する。多面鏡１には上記ねじ止め部材４
の外径よりも僅かに大きな内径を有する中心孔が形成さ
れており、多面鏡１はこの中心孔にねじ止め部材４を挿
通させるようにしてミラーフランジ３に搭載されてい
る。また、多面鏡１の上方には上記ねじ止め部材４に螺
合するミラーキャップ５が当接し、多面鏡１をミラーフ
ランジ３に押圧している。

【００２１】図３に示すように、上記ミラーキャップ５
の上部には環状のバランス調整溝２２が形成されてお
り、このバランス調整溝２２に適宜バラストを固定して
多面鏡１の回転不釣り合いを防止するように構成されて
いる。また、ミラーキャップ５の上部には専用治具（図
示せず）が嵌合する連結孔２３が形成されており、この
連結孔２３に嵌合した治具によってミラーキャップ５を
ねじ止め部材４に締め込むようになっている。一方、多
面鏡１に当接するミラーキャップ５の下面は平坦面に形
成されるが、ねじ止め部材４に対するミラーキャップ５
の締結の緩みを防止するという観点からすれば、図４に
示すようにミラーキャップ５の下面にローレット状溝２
４を形成するのが好ましい。

【００２２】また、上記ミラーキャップ５が螺合するね
じ止め部材４は圧入あるいは接着により回転スリーブ２
の外周に固着される。図５に示すように、上記ねじ止め
部材４の外周にはミラーキャップ５が螺合する雄ねじ２
５が形成されているが、この雄ねじ２５には数か所に接
着剤を充填するための切り欠き溝２６が形成されてい
る。このため、この切り欠き溝２６に接着剤を充填して
ミラーキャップを螺合させれば、ミラーキャップ５のね
じ止め部材４に対する締結の緩みが防止される。

【００２３】ねじ止め部材４にミラーキャップ５を螺合
した状態において、固定軸７の上端とミラーキャップ５
の間には空気だまり１９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１９は微細孔
２０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。また、回転スリーブ２の
下方のハウジング６上にはダンパ２１が配設されてお
り、回転スリーブ２が停止している場合や、回転中の回
転スリーブ２に外力が作用した場合に当該回転スリーブ
２とハウジング６との接触を防止している。

【００２４】更に、この実施例では上記回転スリーブ２
は例えばセラミクスから形成される一方、多面鏡１はア
ルミニウムから形成され、上記ねじ止め部材４は回転ス
リーブ２よりもヤング率が小さく且つ多面鏡１と略同一
のヤング率及び熱膨張率を示すアルミニウムから形成さ
れている。

【００２５】以上のように構成される本実施例の光偏向
器では、ミラーキャップ５をねじ止め部材４に締結する
ことによって多面鏡１をミラーフランジ３とミラーキャ
ップ５との間に挟持、固定しているので、多面鏡１は回
転に伴う遠心力や発熱によって局部的に変形することな
く略均等に変形する。その結果、多面鏡１の反射鏡面１
ａの歪みが抑制され、この反射鏡面１ａに入射する光ビ
ームの反射方向の精度、すなわち光ビームが感光体ある
いは原稿を走査する角度の精度の悪化を防止することが
できる。また、本願発明者が確認したところによれば、
ねじ止め部材４とミラーキャップ５とを１ｋｇｃｍ〜１
０ｋｇｃｍの締結トルクで締めつければ、感光体等の走
査に影響がない程度にまで反射鏡面１ａの歪みを抑え込
むことができる。

【００２６】また、回転スリーブ２の外周に嵌合させた
ねじ止め部材４にミラーキャップ５を螺合させているの
で、ミラーキャップ５の締結によって生じた半径方向の
圧縮力がねじ止め部材４によって緩衝され、この圧縮力
が回転スリーブ２に作用するのを可及的に防止すること
ができる。加えて本実施例では、ねじ止め部材４のヤン
グ率が回転スリーブ２のそれよりも小さいので、上記圧
縮力はねじ止め部材４で効果的に吸収される。

【００２７】従って、ミラーキャップ５を強固に締結し
ても回転スリーブ２と固定軸７とが接触せず、また固定
軸７と回転スリーブ２との軸受隙間が変化して回転スリ
ーブ２の回転が不安定となることもないので、多面鏡１
を安定的に回転させることができる。

【００２８】更に、本実施例では上記ねじ止め部材４の
ヤング率及び熱膨張率が多面鏡１のそれと略同一なの
で、多面鏡１及びねじ止め部材４に遠心力や熱が作用し
てもこれらは互いに略同程度の変形量を示すので、多面
鏡１の反射鏡面１ａが遠心力及び熱の影響によって歪む
のを防止することができる。

【００２９】また、本実施例においては多面鏡１をミラ
ーフランジ３に押圧しているミラーキャップ５について
も、そのヤング率及び熱膨張率を多面鏡１及びねじ止め
部材４と略同一とすれば、遠心力及び熱の影響によって
ミラーキャップ５及びミラーフランジ３が多面鏡１を過
度に圧縮することがないので、反射鏡面１ａの歪みをよ
り一層効果的に防止することができる。

【００３０】次に、図６は本発明の第二実施例を示すも
のである。この実施例では多面鏡１を支持しているミラ
ーフランジ３０を回転スリーブ２と別部材とし、これを
回転スリーブ２に圧入した。その他の構成については上
記第一実施例と同じなので、図中に同一符号を付してそ
の説明は省略する。

【００３１】また、この実施例においては、ミラーフラ
ンジ３０のヤング率及び熱膨張率が多面鏡１、ねじ止め
部材４及びミラーキャップ５と略同一であれば、やはり
遠心力及び熱の影響によってミラーキャップ５及びミラ
ーフランジ３０が多面鏡１を過度に圧縮することがない
ので、反射鏡面１ａの歪みをより一層効果的に防止する
ことができる。

【００３２】次に、図７は本発明の第三実施例を示すも
のである。この実施例ではミラーキャップが螺合する雄
ねじ部３１ａとミラーフランジ３１ｂとが一体に形成さ
れた多面鏡固定用スリーブ３１を回転スリーブ２に圧入
し、これに多面鏡１を固定した。その他の構成について
は上記第一実施例と同じなので、図中に同一符号を付し
てその説明は省略する。

【００３３】この実施例においても、多面鏡固定用スリ
ーブ３１のヤング率及び熱膨張率が多面鏡１のそれと略
同一であれば、遠心力及び熱の影響によってミラーキャ
ップ５及びミラーフランジ３１ｂが多面鏡１を過度に圧
縮することがなく、反射鏡面１ａの歪みを効果的に防止
することができる。

【００３４】

【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、ミラーフランジと相俟って多面鏡を挟
持、固定するミラーキャップを回転部材の外周に嵌合さ
せたねじ止め部材に螺合させたので、ミラーキャップの
締結による圧縮力が回転部材に直接作用するのを防止す
ることができ、多面鏡の円滑な回転を妨げることなく、
多面鏡を回転部材に対して強固に固定することが可能と
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
面断面図である。

【図３】第一実施例に係る光偏向器のミラーキャップ
を示す上方斜視図である。

【図４】第一実施例に係る光偏向器のミラーキャップ
を示す下方斜視図である。

【図５】第一実施例に係る光偏向器のねじ止め部材を
示す斜視図である。

【図６】本発明の光偏向器の第二実施例を示す概略図
である。

【図７】本発明の光偏向器の第三実施例を示す概略図
である。

【図８】光偏向器の使用例を示す斜視図である。

【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…ねじ止め部材、５…ミラーキャッ
プ

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
鏡と、この多面鏡が固定される環状のミラーフランジを
備えて所定の速度で回転する回転部材とから構成される
光偏向器において、雄ねじが形成されたねじ止め部材を上記回転部材の外周
に嵌合させ、このねじ止め部材に螺合するミラーキャッ
プによって上記多面鏡をミラーフランジに押圧固定する
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
ねじ止め部材のヤング率が回転部材のヤング率よりも小
さいことを特徴とする光偏向器。
【請求項３】請求項１又は２記載の光偏向器におい
て、上記ねじ止め部材のヤング率及び／又は熱膨張率が
多面鏡のそれと略同一であることを特徴とする光偏向
器。
【請求項４】請求項３記載の光偏向器において、上記
ねじ止め部材のヤング率及び／又は熱膨張率がミラーキ
ャップと略同一であることを特徴とする光偏向器。
【請求項５】請求項４記載の光偏向器において、上記
ミラーフランジのヤング率及び／又は熱膨張率がミラー
キャップ及びねじ止め部材と略同一であることを特徴と
する光偏向器。