JP3676114B2

JP3676114B2 - 光偏向器

Info

Publication number: JP3676114B2
Application number: JP12238799A
Authority: JP
Inventors: 俊夫浦川; 知彦岡田; 弘一森山
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-04-28
Filing date: 1999-04-28
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2019-04-28
Also published as: JP2000314845A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーザプリンタ、複写装置、バーコードリーダなどの装置において使用する光偏向器の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザプリンタ、複写装置などの画像形成装置や、バーコードリーダなどの読取装置では、レーザやＬＥＤなどの光源から発した光を反射し、反射光を走査する手段として、ポリゴンミラー（多面鏡）を使用した光偏向器が用いられている。走査装置としてポリゴンミラーを用いると画像形成やデータ読取の際、高速で連続的な走査が可能となる。
【０００３】
例えば、レーザビーム複写装置などの画像形成装置では、原稿の画像をスキャナ部で読み取り、画像データに基づく画像光によって、単一極性に帯電した感光体の表面を露光して静電潜像を形成し、この静電潜像を顕像化したトナー像を所定の転写用紙に印字・定着させ、印刷した用紙を排紙する。この様な画像形成装置において、光偏向器は、静電潜像を形成するための画像光を感光体の表面に照射する際に使用される。
【０００４】
図９は、従来の光偏向器の構造を示す断面略図である。光偏向器は、ポリゴンミラー７０とロータ部５１とステータ部５２と軸受け部５３とによって構成されている。また、ロータ部５１とステータ部５２と軸受け部５３とによりモータが構成されており、従来からＤＣブラシレスモータなどが適用されている。
【０００５】
ロータ部５１は、ロータ７３ａ、ロータ７３ａの内側に設けられたマグネット７４、ロータ部５１を支持する回転軸７１、回転軸に支持されたポリゴンミラー７０を含む構成である。
【０００６】
ステータ部５２は、軸受けユニット７２の周囲に設けられたコイル７５、軸受けユニット７２を保持するフレーム７８などを含む構成である。
軸受け部５３は、ロータの回転軸７１を保持し、ベアリングを内蔵した軸受けユニット７２を備え、回転を円滑に行うために軸受けユニット７２には潤滑剤が塗布されている。
【０００７】
コイル７５に図外の制御回路により励磁電流が流れると磁界が発生し、マグネット７４との間に吸引力や反発力が発生してロータ部５１が回転する。
【０００８】
図１０および図１１は、上記の画像形成装置に使用する光偏向器を用いたレーザ書込ユニット（ＬＳＵ）の構成例を示す上面図および側面図である。
【０００９】
ＬＳＵは、レーザ照射部６０、ポリゴンミラー６１を有する光偏向器６９、ポリゴンミラー６１で反射したレーザ光の光路を変更する第１ミラー６３、第２ミラー６４、ポリゴンミラー６１で反射したレーザ光に対してｆ−θ補正を行う第１ｆ−θレンズ６２、第２ｆ−θレンズ６５で構成されている。
【００１０】
レーザ照射部６０から発せられた光は、図１０の矢印方向（主走査方向）に回転するポリゴンミラー６１で反射される。反射光は、第１ｆ−θレンズ６２を介して第１ミラー６３、第２ミラー６４で反射されて光路を変更し、第２ｆ−θレンズ６５を介して感光体ドラム２８に導かれる。
【００１１】
最近のレーザビーム複写装置やレーザプリンタなどの画像形成装置の印刷解像度は、飛躍的に向上しており、それに対応して光偏向器のモータは、更に高速で回転することが要求される。例えば、解像度６００ｄｐｉで印刷する場合、１ライン（１ドット）あたりの画像書込幅Ｈは、１ｉｎｃｈ＝２５．４ｍｍであるので、
Ｈ＝２５．４（ｍｍ）／６００（ｄｐｉ）＝４２．３（μｍ／ｌｉｎｅ）
となる。また、この場合、副走査方向の画像形成速度を１８０ｍｍ／秒だとすれば、１秒間に感光体ドラム２８に書き込まれるライン数Ｎは、
Ｎ＝１８０（ｍｍ／秒）／４２．３（μｍ／ｌｉｎｅ）＝４．２×１０³（ｌｉｎｅ／秒）
となる。したがって、６つの反射面を有するポリゴンミラーを備えた光偏向器のモータにおける１分間当たりの回転数Ｍは、
Ｍ＝４．２×１０³（ｌｉｎｅ／秒）／６（面）＝４２０００（ＲＰＭ）
である。
【００１２】
このように、高解像度の画像形成装置における光偏向器のモータは高速で回転しており、図９において、回転軸７１と軸受けユニット７２内のベアリングとの摩擦熱により、軸受けユニット７２内の潤滑剤の流動性が増し、軸受けユニット７２の上部に設けられた図外のシール材の隙間から潤滑剤が漏れだす。そして、ロータ部５１の回転によって生じる空気流により図９に矢印Ｂで示すように、軸受けユニット７２の上部から外部に向けて飛散する。また、漏れだしてロータ７３ａに付着した潤滑剤は、ロータ７３ａが回転したときの遠心力により、外部に向けて飛散する。飛散した潤滑剤は、ポリゴンミラー７０の表面や光路中のレンズおよびミラーに付着して、表面を汚損してしまう。そのため、従来の光偏向器を内蔵した画像処理装置では、画像が劣化するという問題が生じていた。
【００１３】
この問題を解決するための構成として、特開昭６２−９４８１４号公報には、ポリゴンミラーを駆動するモータにオイル飛散防止機能を設け、画質低下を防止する構成が開示されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような高速回転を行う画像処理装置などに使用する場合、特開昭６２−９４８１４号公報に開示された装置の構成では、ラビリンス機構になっているが、隙間のある構造であるため、隙間から潤滑剤が漏れ出してしまうことがある。特に、高速回転時に摩擦熱の発生量が多く、摩擦熱により潤滑剤が流動化しやすいため、隙間から潤滑剤が漏れ出しやすい。
【００１５】
この発明は、高速回転駆動する場合においても潤滑剤の漏れを確実に防ぐことができる構造の光偏向器を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【００１７】
(1) 平板状のフレームと、
該フレーム上に立設され、回転軸を支持する軸受け部と、該軸受け部の周囲に設けられたステータ部と、前記回転軸に支持され、開口面が前記フレームに対向した凹形状を呈するロータであって、前記軸受け部及び前記ステータ部の外周に沿って形成されたロータと、を有するモータと、
前記ロータの外周部を囲み、前記フレームとの間に通風用の空間をあけて設けられた壁と、
前記フレーム上に、前記壁を囲んで立設された潤滑剤吸収部材と、
前記回転軸に支持されて、前記ロータと共に回転するポリゴンミラーと、
を備え、
前記ロータの外周部に前記ロータの回転方向を順方向とするネジ状の溝を形成したことを特徴とする。
【００１８】
この構成においては、潤滑剤が塗布される軸受け部は、全周にわたって潤滑剤吸収部材が対向し、ロータの外周部にロータの回転方向を順方向とするネジ溝が形成され、フレームとの間に通風用の空間をあけて設けられた壁に、ロータの外周部が囲まれている。したがって、モータが高速で回転するとき、ロータの外周部に形成されたネジ状の溝によって、ロータの外周部と壁との間にロータからフレームに向かう方向に空気流が発生し、漏れ出した潤滑剤は、ポリゴンミラーには飛散せず吸収部材に吸収されて、ポリゴンミラーを汚損しない。
【００２７】
(2) 前記ポリゴンミラーからの反射光を反射する光学系を、前記フレームからの高さが前記ポリゴンミラーよりも高い位置に前記反射光を導くように配置したことを特徴とする。
【００２８】
この構成においては、ポリゴンミラーからの反射光を反射する光学系を、フレームからの高さがポリゴンミラーよりも高い位置に前記反射光を導くように配置している。したがって、モータが高速回転した場合に、軸受け部に塗布された潤滑剤は摩擦熱で流動性を増して漏れ出し、光偏向器の周囲に向かって飛散しても、光路を形成する手段に付着することはない。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の第１の実施形態に係る光偏向器の断面図である。光偏向器は、ポリゴンミラー７０と、ステータ部とロータ部と軸受け部とによりなるモータとによって構成されている。
【００３０】
ロータ部は、ロータ７３ａ、ロータ部の内側に設けられたマグネット７４、ロータ部を支持する回転軸７１、回転軸に支持されたポリゴンミラー７０を含む構成である。
【００３１】
ステータ部は、軸受けユニット７２の周囲に設けられたコイル７５によって構成され、フレーム７８上に設置されている。また、ロータ部の周囲に、一端（下端）がフレーム７８の上面に当接し、他端（上端）が開放端にされている帯状の潤滑剤の吸収部材７６ａが配置され、吸収部材７６ａの外周にオイルフェンス７７ａが配置されている。オイルフェンス７７ａの上端は吸収部材７６ａと同様に開放端となっており、下端はフレーム７８に接合している。
【００３２】
軸受け部は、ロータの回転軸７１を保持し、ベアリングを内蔵した軸受けユニット７２を備え、回転を円滑に行うために軸受けユニット７２には潤滑剤が塗布されている。
【００３３】
コイル７５に図外の制御回路により励磁電流が流れると磁界が発生し、マグネット７４との間に吸引力や反発力が発生してロータ部が回転する。ロータ部が高速で回転すると、潤滑剤の流動性が増して軸受けユニット７２から漏れ出し、ロータ７３ａに付着して遠心力のため周囲に向かって飛散する。また、ロータ部の回転によって生じる空気流により図１に矢印Ｂで示すように、軸受けユニット７２から外部に向けて飛散する。飛散した潤滑剤は吸収部材７６ａに付着し吸収される。また、吸収部材７６ａの端面はフレーム７８に当接しており、オイルフェンス７７ａの下端はフレーム７８と接合しているため、潤滑剤はオイルフェンス７７ａより外部には飛散したり、流れ出したりしない。すなわち、この構造により、潤滑剤は光偏向器の外部に飛散しない。
【００３４】
なお、吸収部材の材料としては、潤滑剤を吸収するのに好適な和紙や、ウレタンなどの発泡部材などを用いることができるが、他の潤滑剤を吸収するのに好適な部材を使用しても良い。
【００３５】
図２は、この発明の第２の実施形態に係る光偏向器の断面図である。この光偏向器は図１に示す実施形態に係る光偏向器の吸収部材７６ａおよびオイルフェンス７７ａを別の形状にしたものであるので、異なる部分のみ説明する。
【００３６】
図２において、吸収部材７６ｂおよびオイルフェンス７７ｂの開放端側の一部をロータ側に曲げた構造とする。
【００３７】
図２のように吸収部材７６ｂおよびオイルフェンス７７ｂの開放端側の一部をロータ側に曲げた構造とすることでロータ７３ａとの隙間を僅かにすることができる。また、ロータ部の回転によって生じる空気流により図２に矢印Ｂで示すように、軸受けユニット７２から外部に向けて飛散されるが、吸収部材７６ｂに沿って気流が動くため、吸収部材７６ｂに吸収され、吸収部材７６ｂおよびオイルフェンス７７ｂの開放端側とロータ７３ａとの隙間が僅かなため、モータの外部への飛散を防止できる。
【００３８】
図３（Ｂ）は、従来の光偏向器の断面図である。図９の構成と同様のため構成などの説明は割愛する。図３（Ｂ）において、ロータ７３ａの外周部とポリゴンミラー７０の外周部（ミラー面）は同径である。この場合、モータが高速で回転すると、ポリゴンミラーの外周部が負圧領域となることがあり、その場合飛散した潤滑剤は負圧領域に吸引され、ポリゴンミラー７０のミラー面を汚損する。
【００３９】
図３（Ａ）は、この発明の第３の実施形態に係る光偏向器の断面図である。図３（Ａ）の構成において、ロータ７３ｂの直径がポリゴンミラー７０の直径より大きいので、ロータ７３ｂの外周部よりポリゴンミラー７０の外周部（ミラー面）の方が内側に位置する。この構成においては、ポリゴンミラー７０の外周部が負圧領域となってもロータ７３ｂと吸収部材７６ａとの隙間が、ポリゴンミラー７０の外周部の負圧領域より外側に位置するため、潤滑剤が飛散しても吸収部材７６ａに付着して吸収され、また、前記隙間から潤滑剤が飛散しても、前記の理由によりポリゴンミラー７０を汚損しない。
【００４０】
図４は、この発明の第４の実施形態に係る光偏向器の断面図である。この光偏向器は図１に示す実施形態に係る光偏向器のロータ７３ａを別の形状にしたものであるので、異なる部分のみ説明する。図４において、ロータ７３ｃは、截頭円錐形を呈しており、ポリゴンミラー側（上部）からステータ側（下部）に向けて径が徐々に大きくなるように形成されている。モータが高速で回転した場合、点ｅより点ｆの方が回転速度が速いため点ｅの表面の圧力より点ｆの表面の圧力のほうが低くなる。したがって、点ｅから点ｆ方向に空気流が発生する。この空気流により、飛散した潤滑剤は吸収部材７６ａに送られるため、ポリゴンミラーに付着するのを防ぐ。
【００４１】
図５は、この発明の第５の実施形態に係る光偏向器の断面図である。この光偏向器は、図１に示す実施形態に係る光偏向器のロータ７３ａを別の形状の７３ｄに置き換え、ロータ７３ｄと吸収部材７６ａとの間に、壁８１を設けたものであるので、異なる部分のみ説明する。ロータ７３ｄの外周部に回転方向にネジ状の溝が形成されている。また、ロータ７３ｄと吸収部材７６ａとの間に、筒状でフレーム側端部に通風できる空間が設けられた壁８１を備えている。この構成で、モータが高速回転するとロータ７３ｄの外周部に形成されたネジ状の溝により、ロータ７３ｄの外側と壁８１の内側との間に下向きの空気流が発生する。この空気流により、飛散した潤滑剤は吸収部材７６ａに送られるため、ポリゴンミラーに付着するのを防ぐ。
【００４２】
図６は、この発明の第６の実施形態に係る光偏向器の側面図である。ポリゴンミラー６１を備えた光偏向器は図外のレーザ照射部から発した光線を反射し、第１ｆ−θレンズ６２、第２ｆ−θレンズ６５を介して感光体ドラム２８に静電潜像を形成する。光学系部品である第１ｆ−θレンズ６２、第２ｆ−θレンズ６５はロータ６６よりも高い位置に配置されている。
【００４３】
この構造では、光学系部品はロータ６６よりも高い位置に配置されているため、モータが高速回転して潤滑剤が飛散しても第１ｆ−θレンズ６２、第２ｆ−θレンズ６５に付着しない。
【００４４】
図７は、この発明の第６の実施形態に係る光偏向器の別の実施形態の側面図である。ポリゴンミラー６１を備えた光偏向器は図外のレーザ照射部から発した光線を反射し、第１ｆ−θレンズ６２を介し第１ミラー６３、第２ミラー６４で反射して光路を変更し、第２ｆ−θレンズ６５を介して感光体ドラムに静電潜像を形成する。図７においても図６と同様に第１ｆ−θレンズ６２、ミラー６３、ミラー６４、第２ｆ−θレンズ６５はロータ６６よりも高い位置に配置されているため、モータが高速回転して潤滑剤が飛散しても第１ｆ−θレンズ６２、ミラー６３、ミラー６４、第２ｆ−θレンズ６５に付着しない。
【００４５】
なお、図６および７の構成においては、光学系部品に潤滑剤が飛散しないため、光偏向器６９に吸収部材とオイルフェンスを備えなくてもよい。しかし、このような構成の光偏向器においても、図１〜図５に示した潤滑剤の飛散が防止できる構成にすると、光偏向器を組み込んだ装置の性能がより向上する。
【００４６】
図８は画像形成装置として本発明の光偏向器を採用した画像形成装置である。本画像形成装置はスキャナ部Ａ、印字部Ｂ、および印刷用紙を搬送する搬送部Ｃから形成されている。
【００４７】
スキャナ部Ａは、透明なガラスなどからなる原稿台７、スキャナ光学系部からなる。スキャナ光学系部は露光ランプ１１、反射鏡１２−１、１２−２、１２−３、結像レンズ１３、光電変換素子（ＣＣＤ）１４から構成される。
【００４８】
露光ランプ１１から発せられた光は、原稿台７の上面に載置された原稿を走査する。原稿の反射光は、反射鏡１２−１、１２−２、１２−３により結像レンズ１３およびＣＣＤ１４まで導かれる。ＣＣＤ１４は、結像レンズ１３によって結像された反射光を受光し、この反射光に応じた電気信号の画像データを生成する。
【００４９】
印字部Ｂは、感光体ドラム２８、帯電部２９、現像部３０、転写チャージャ３１、定着ローラ２３、クリーニング装置３２およびレーザ書込ユニット（ＬＳＵ）５１を備えている。
【００５０】
ドラム形状の感光体ドラム２８は、矢印ａ方向に回転駆動しており、帯電部２９は、感光体ドラム２８の表面を所定の電位に均一に帯電させる。ＬＳＵ５１は、帯電された感光体ドラム２８の表面をレーザ光によって露光することにより、感光体ドラム２８の表面に、スキャナ部Ａによって生成された画像データに応じた静電潜像を形成する。現像部３０は、ＬＳＵ５１によって形成された静電潜像を現像ローラ３０ａによって現像することによって、感光体ドラム２８上にトナー像を形成する。転写チャージャ３１は、感光体ドラム２８上のトナー像をシートに転写する。定着ローラ２３は、シートに転写された未定着のトナー像を、シート上に熱定着させる。クリーニング装置３２は、トナー像がシートに転写された後、感光体ドラム２８の表面に残留したトナーを除去する。用紙搬送部Ｃは、主搬送路Ｌ、固定給紙カセット１５、ピックアップローラ１８、レジストローラ２２、排紙口Ｒおよび排紙ローラ２５、並びに図示しないレジスト前検知スイッチを備えている。
【００５１】
固定給紙カセット１５は、印字に係るシートＰを収納するためのものである。
ピックアップローラ１８は、固定給紙カセット１５からシートＰを１枚毎に給紙し、主搬送路Ｌに送り込むための半月状ローラである。レジスト前検知スイッチは、ピックアップローラ１８によって搬送されたシートＰが主搬送路Ｌ上の所定の位置を通過したことを検知し、所定の検知信号を出力するためのものである。
レジストローラ２２は、主搬送路Ｌを搬送されてきたシートＰを一旦保持するものである。そして、感光体ドラム２８上のトナー像をシートＰに良好に転写できるように、感光体ドラム２８の回転に合わせて、シートＰを転写チャージャ３１にタイミング良く搬送する機能を有する。すなわち、レジストローラ２２は、レジスト前検知スイッチが出力した検知信号に基づいて、感光体ドラム２８上のトナー画像の先端がシートＰにおける印刷範囲の先端に押しつけられるように、シートＰを搬送するようになっている。排紙ローラ２５は、排紙口Ｒの近傍に備えられ、定着ローラ２３から出紙されたシートＰを、図外の排紙トレイに排出するためのローラである。また、各部を制御するために、図外の制御部を有している。
【００５２】
なお、本発明は軸受けとしてベアリングボールを備えているものとして説明したが、その機構に限定されるものではなく、例えば、オイル動圧軸受けのようにベアリングボールを備えていないが、オイルを軸受けに備えた軸受けなど他の機構を備えた光偏向器に適用できる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、潤滑剤が塗布される軸受け部を全周にわたって潤滑剤吸収部材と対向させ、ロータの外周部にロータの回転方向を順方向とするネジ溝を形成し、フレームとの間に通風用の空間をあけて設けた壁に、ロータの外周部を囲むことにより、モータが高速で回転するとき、ロータの外周部に形成したネジ状の溝によって、ロータと壁との間にロータからフレームに向かう方向に空気流が発生し、漏れ出した潤滑剤はポリゴンミラーには飛散せず、吸収部材に吸収されて、ポリゴンミラーを汚損しない。
【００５９】
本発明によれば、ポリゴンミラーからの反射光を反射する光学系を、フレームからの高さがポリゴンミラーよりも高い位置に前記反射光を導くように配置することにより、モータが高速回転した場合に、軸受け部に塗布された潤滑剤は摩擦熱で流動性を増して漏れ出し、光偏向器の周囲に向かって飛散しても、光路を形成する手段に付着することはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る光偏向器の断面略図である。
【図２】この発明の第２の実施形態に係る光偏向器の断面略図である。
【図３】この発明の第３の実施形態に係る光偏向器の断面略図である。
【図４】この発明の第４の実施形態に係る光偏向器の断面略図である。
【図５】この発明の第５の実施形態に係る光偏向器の断面略図である。
【図６】この発明の第６の実施形態に係る光偏向器の側面略図である。
【図７】この発明の第６の実施形態に係る光偏向器の別の実施形態の側面略図である。
【図８】この発明の光偏向器を採用した画像形成装置の側面図である。
【図９】従来の光偏向器の構造を示す断面略図である。
【図１０】従来の画像形成装置に使用する光偏向器を用いたレーザ書込ユニット（ＬＳＵ）の構成例を示す上面図である。
【図１１】従来の画像形成装置に使用する光偏向器を用いたレーザ書込ユニット（ＬＳＵ）の構成例を示す側面図である。
【符号の説明】
２８−感光体ドラム
５１−ロータ部
５２−ステータ部
５３−軸受け部
６０−レーザ照射部
６１、７０−ポリゴンミラー
６２−第１ｆ−θレンズ
６３−第１ミラー
６４−第２ミラー
６５−第２ｆ−θレンズ
６６、７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄ−ロータ
６９−光偏向器
７１−回転軸
７２−軸受けユニット
７４−マグネット
７５−コイル
７６ａ、７６ｂ−吸収部材
７７ａ、７７ｂ−オイルフェンス
７８−フレーム
８１−壁

Claims

平板状のフレームと、
該フレーム上に立設され、回転軸を支持する軸受け部と、該軸受け部の周囲に設けられたステータ部と、前記回転軸に支持され、開口面が前記フレームに対向した凹形状を呈するロータであって、前記軸受け部及び前記ステータ部の外周に沿って形成されたロータと、を有するモータと、
前記ロータの外周部を囲み、前記フレームとの間に通風用の空間をあけて設けられた壁と、
前記フレーム上に、前記壁を囲んで立設された潤滑剤吸収部材と、
前記回転軸に支持されて、前記ロータと共に回転するポリゴンミラーと、
を備え、
前記ロータの外周部に前記ロータの回転方向を順方向とするネジ状の溝を形成したことを特徴とする光偏向器。
前記ポリゴンミラーからの反射光を反射する光学系を、前記フレームからの高さが前記ポリゴンミラーよりも高い位置に前記反射光を導くように配置したことを特徴とする請求項１に記載の光偏向器。