JPH0324519A

JPH0324519A - 画像形成装置における高速回転多面鏡

Info

Publication number: JPH0324519A
Application number: JP16014389A
Authority: JP
Inventors: Rintaro Nakane; 林太郎中根; Takashi Shiraishi; 貴志白石
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-06-22
Filing date: 1989-06-22
Publication date: 1991-02-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、レーザプリンタや複写機等、レーザビームに
より画像形成を行う画像形成装置において、レーザビー
ムを高速で偏向走査する画像形成装置における高速回転
多面鏡の改良に関する。

（従来の技術）複写機やプリンタ等画像形成装置にあっては、像担持体
である感光体上に静電潜像を形成する手段として、レー
ザビームを用いるものが多用されている。即ちこの様な
装置にあっては、半導体レーザ等のレーザ発光装置より
発光されるレーザビームを、数千〜数万［ｒｐｌＩｌ］
で高速回転する回転多面鏡の回転に従いその反射方向を
、感光体ドラム上の長手方向に偏向走査し、感光体ドラ
ム上に静電潜像を形戊するものである。

しかしながらこの様な装置にあっては、画像形成速度の
高速化を図るには、回転多面鏡による走査速度即ち回転
速度を上げなければならず、そのため回転多面鏡の駆動
モータの回転数を上げる必要がある。一方、駆動モータ
にあっては、回転多面鏡を回転する為、通常Ｐ−Ｃ　　
ρＲＬω３とＭいう動力を必要とする。［但し、ＣＭ−４．１７／Ｎ（
Ｎは面数），ｐ；周囲流体の密度、Ｒ；回転多面鏡の外
接円の半径、Ｌ；回転多面鏡の厚さ、ω；角速度］そし
て、この動力Ｐは、回転多面鏡の角速度の３乗に比例し
、回転多面鏡が高速になると、飛躍的に増大され、例え
ばＲ”４０［ｍｍｌの多面体を、出力６００［Ｗ］、最
高速度８００００［ｒｐＩＩｌＦの高速整流子型モー夕
により駆動すると第５図の様な実験結果かえられている
。そしてこの動力Ｐの増大は、多面体が受ける空気抵抗
に大きく起因しており、第５図の実験結果から空気抵抗
のみにより必要とされる動力を算出すると第６図に示す
ようになる。ここで、回転多面鏡の形状上生じる空気抵
抗は、次の様な原理からなっている。即ち、例えば回転
多面鏡７が６枚の反射面から成る場合において、回転多
面鏡７が高速で回転されると、その周囲には、一般に、
第７図に示す様な気流が生じる。つまり、回転多面ｍ７
の矢印Ｘ方向の高速回転により、前方の反射面７ａ周囲
の気流は、回転多面鏡７の頂点７ｂにおいて回転多面鏡
７から剥離され、後方の反射面７ｃ側にあっては、破線
［Ａ］で示す様な、不連続曲面が形成される。尚、この
不連続曲面［Ａ］と反射面７ｃに囲まれる領域である、
真空状態の負圧領域［Ｂ］には、その外側からの空気の
流入により、大きな渦状の気流が生じることとなる。そ
してこの負圧領域により、回転多面鏡７は、矢印Ｘ方向
と反対方向の力をうけ、この分が空気抵抗として、駆動
モータへの負担となるものである。しかもこの負圧領域
［Ｂ］は、回転多面鏡７とその周囲の相対速度差が大き
い程大きく、また渦の流速も大きくなる。そして、回転
多面鏡７の高速化により、空気抵抗が増大されると、第
５図あるいは第６図に示すように、駆動モータへの負担
が大きくなりその寿命が短縮されてしまう。一方、駆動
モータに負担をかける事なく十分な動力Ｐを得ようとす
ると、駆動モータが大型化され、ひいてはコスト高を生
じると共に装置の小型軽量化が妨げられ、回転多面鏡の
より一層の高速化を妨げるという問題を有している。

（発明が解決しようとする問題点）上述の様に従来は、その形状の為、回転多面鏡を高速で
回転する際の、空気抵抗が大きく、駆動モータへの負担
が大きくなり、駆動モータの寿命が短縮されてしまう。

又、動力の増大を図ろうとすると、大型の駆動モータを
必要とし、消費電力が増大されると共に、装置の小型軽
量化が妨げられ、更に回転多面鏡のより一層の高速化が
妨げられるという問題を生じている。

そこで本発明は上述の欠点を除去するため、高速回転す
る回転多面鏡の空気抵抗を減少し、駆動モータへの負担
を減少する事により、駆動モータの長寿命化を図り、更
に、駆動モータの小型軽量化および、消費電力の節約を
図ると共に、回転多面鏡ひいては、画像形成速度の高速
化を図ることが出来る画像形成装置における高速回転多
面鏡を提供する事を目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は上記課題を実現するために、断面円弧状の窪み
を表面の非走査部分に有する回転多面鏡と、回転多面鏡
を高速回転する駆動装置とを設けるものである。

（作　用）本発明は上記手段により、回転多面鏡の高速回転時に生
じる空気抵抗を減少し、回転多面鏡駆動のための駆動装
置の負荷を減少する事ができ、駆動装置の長寿命化ある
いは、小型軽量化を図り、更に、回転多面鏡をより高速
に回転出来る事から、小型且、軽量でありながら、高速
での画像形或を得られ、装置の性能向上を図るものであ
る。

（実施例）次に本発明の一実施例を第１図乃至第４図を参照しなが
ら説明する。第１図は、レーザビームプリンタ（図示せ
ず）における光学装置１０であり、発光装置１２より発
光されるレーザビームｌ３を、像担持体である感光体ド
ラム１４に照射するものである。即ち、光学装置１０は
、発光装置１２、及び駆動装置である駆動モータｌ６に
より約１００００［ｒｐｍｌで回転され、レーザビーム
ｌ３を感光体ドラム１４の長平方向である主走査方向に
偏向走査する様６枚の反射面１７ａ−１７ｆを有する回
転多面鏡ｌ７、並びに回転多面鏡ｌ７より反射されたレ
ーザビームｌ３を感光体ドラムｌ４上に結像する結像レ
ンズユニット１８を有している。そして回転多面鏡１７
は、金属の表面にアルミｉ着が施されており、レーザビ
ームｌ３の走査に寄与しない各頂点の回転方向後方には
、断面円弧状の複数の窪み２１が形成されている。

次に第３図は、回転多面鏡ｌ７の駆動モータ１６への取
付け状態を示し、回転多面鏡ｌ７は、駆動モータｌ６の
回転スピンドル２２に突設される台座２２ａに載置され
、弾性シ一ト２３、圧力ディスク２４を介し、ナット２
Ｂにより、固定されている。そして回転スピンドル２２
は、固定シャフト２７の下端を支持する動圧軸受け部２
８を介し、モータハウジング３０に固定されている。又
３１ａ　．　３ｌｂは、マグネットリングであり、スラ
スト軸受けを形成する。更にモータ部３２は、回転スピ
ンドル２２に取付けられるモータロータ３３、及びモー
タハウジング３０に固定されるモータステータ３４に取
付けられるドライブコイル３Ｂと、回路基板３７とから
なっている。そして、モータハウジング３０の上方には
、透光性を有するモータカバー３８が、シールド部材（
図示せず）を介し取付けられ、回転多面鏡ｌ７及び駆動
モータｌ６を、外部のほこり等から保護する様、シール
ドを施している。

又、第４図は、高速回転時、回転多面鏡ｌ７周囲に生じ
る現象を示し、破線［Ｃ］は、頂点により反射面１７ａ
〜１７ｒより剥離された気流のうち、窪み２ｌの作用に
より反射面１７ａ−１７ｒ近傍に生じる局所的負圧領域
［Ｄ］を形成する不連続曲面である。

そしてこの局所的負圧領域［Ｄ］には、ちいさな渦が流
れ込み、潤滑層的な役割を果たす、第１の気流４０が形
成される。一方４１は、頂点より剥離された気流のうち
、窪み２１による影響を受けることなく、局所的負圧領
域［Ｄ］の外方の負圧領域［Ｅ］に、大きな渦となって
、流入される第２の気流である。

次に作用について述べる。印字開始により、本体（図示
せず）からの印字信号に応じて発光装置ｌ２よりレーザ
ビームｌ３が発光されると共に、回転多面鏡ｌ７は、駆
動モータ１６により矢印ｙ方向に１００００［ｒｐａ＋
１で回転される。そしてこの時、回転多面鏡１７周囲に
あっては、次の様な気流が発生される。即ち、第４図に
示すように、隣合う反射面１７ａ〜１７ｆにより形成さ
れる頂点において、反射面１７ａ−１７ｒより剥離され
た気流は、第１の気流４０と、第２の気流４ｌとを生じ
る。従って、負圧領域［Ｅ］の第２の気流４ｌと反射面
１７ａ〜１７ｆの間には、潤滑層的な役割を果たす第１
の気流４０が在ることから、回転多面鏡１７に対する矢
印ｙ方向と反対方向の空気抵抗が緩和される。即ち、従
来のように、回転多面鏡に窪みかない場合は、回転多面
鏡と周囲との相対速度差が直接空気抵抗となり、反射面
に影響したのに対し、本実施例の回転多面鏡１７と周囲
との相対速度差は、第１の気流４０により著しく緩和さ
れ、実際には、第１の気流４０による、緩和された空気
抵抗が、反射面１７ａ〜１７ｆ’に影響することとなり
、反射面１７ａ〜１７ｆ’の空気抵抗は著しく減少され
る。そして、発光装置１２より発光されたレーザビーム
１３は、上述のように緩和された空気抵抗を受けながら
駆動モータ１６により回転される回転多面鏡１７に導か
れる。次いでレーザビーム１３は、回転多面鏡１７の回
転に従い、結像レンズユニット１８を介し、感光体ドラ
ムｌ４の長手方向に偏向走査され、矢印Ｚ方向に回転さ
れる感光体ドラム１４上に順次静電潜像を形成すること
となる。

この様に構成すれば、窪み２ｌの作用により、回転多面
鏡ｌ７の回転時、その反射面１７ａ〜１７ｆ’近傍には
、潤滑層である第１の気流４０が生じ、この第１の気流
４０により、負圧領域［Ｅ］による回転多面鏡ｌ７に対
する空気抵抗が、従来に比し著しく緩和される。従って
、回転多面鏡１７を回転するための動力の内、空気抵抗
に費やされる分の動力が従来に比し減少されるので、駆
動モータに掛かる負担が軽減され、駆動モータｌ６の長
寿命化が図られると共に、駆動モータ１６の小型化が可
能となり、消費電力の節約、駆動音及び発熱量の低減を
図ることができる。更には、同等の動力であった場合に
は、従来に比し、回転多面鏡ｌ７をより一層の高速回転
とすることが可能となる。

尚、窪み２１がレーザビームｌ３の非走査部に設けられ
ており、画質が損われる事も無い。

尚、本発明は上記実施例に限定されず種々設計変更可能
であり、例えば、回転多面鏡の反射面の枚数、あるいは
、回転数等任意である。また、回転多面鏡表面に形成さ
れる窪みの数、や位置、あるいは形状も、回転多面鏡に
対する空気抵抗を効果的に低減出来るものであれば良く
、直接画像形成に使用しない部分の全面に、多数の断面
円弧状の窪みを形成したり、あるいは、回転多面鏡の厚
さ方向にスリット状に窪みを形成する等してもよい。又
、レーザビームの集光あるいは、結像のための装置も任
意である。

［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば、回転多面鏡の表面
に、窪みを形成するのみで、高速回転時に生じる空気抵
抗が、従来に比し低減されることから、駆動装置に掛か
る負担が軽減される。従って、駆動装置の長寿命化ある
いは小型軽量化が可能となり、更に、回転多面鏡の回転
時の、より高速化も可能であり、画像形成装置の高性能
化を図ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の一実施例を示し第１図は光
学装置を示す概略説明図、第２図は回転多面鏡を示し（
イ）は側面図、（ロ）は上面図、第３図は回転多面鏡及
び駆動モータを示す断面図、第４図は回転多面鏡周囲の
気流を示す説明図、第５図及び第６図は多面体の高速回
転時の実験結果を示し第５図は装置全体の動力を示すグ
ラフ、第６図は空気抵抗に費やす動力を示すグラフ、第
７図は回転多面鏡回転時の空気抵抗発生の原理を示す説
明図である。ＩＯ・・・光学装置、ｌ３・・・レーザビーム、１Ｂ・・・駆動モータ、２ｌ・・・窪み、４１・・・第２の気流、１２・・・発光装置、ｌ４・・・感光体ドラム、１７・・・回転多面鏡、４０・・・第１の気流、

Claims

【特許請求の範囲】

レーザビームを偏向走査し、像担持体に照射して静電潜
像を形成する高速回転多面鏡において、表面の非走査部
分に断面円弧状の窪みを有する回転多面鏡と、この回転
多面鏡を高速回転する駆動装置とを具備する事を特徴と
する画像形成装置における高速回転多面鏡。