JPH05273487A - レーザビーム走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転多面鏡を固定する止めねじの頭の部分が
遠心力によって不揃いに傾くこと等による画質の劣化を
防止する。 【構成】 モータの回転軸２３にはフランジ２３Ａが形
成されており、回転多面鏡１４はこれとバランス・リン
グ４１によって挟まれた状態で止めねじ４２によりねじ
止めされる。止めねじ４２は頭がテーパ状になった皿ね
じ等のねじであり、これに対応する皿もみ穴もテーパ状
に面取りされている。したがって、止めねじ４２の頭の
部分は完全に固定されている。また、バランス・リング
４１の突出部分がねじ座４１Ｂとなっているので、遠心
力が作用しても回転多面鏡１４の各鏡面に影響を及ぼさ
ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はある種の電子複写機やプ
リンタ等のようにレーザビームを使用した画像形成装置
に使用されるレーザビーム走査装置に係わり、詳細には
回転多面鏡の回転時のバランスを保つようにしたレーザ
ビーム走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写機や高速プリンタのような
画像形成装置の多くは、感光体に静電潜像を形成して、
これをトナーで現像し画像の記録を行うようになってい
る。このような装置では、画像の高品質化やディジタル
処理の進展と共にレーザビームを使用して画像の形成を
行うことが一般化している。

【０００３】図７はこのような画像形成装置の光学系の
要部を表わしたものである。この光学系は、半導体レー
ザ等のレーザ１１を備えている。レーザ１１から射出さ
れたレーザビームは、図で一点鎖線で示したように、凸
レンズ等のビーム整形光学系１２を経た後、必要に応じ
てミラー１３によって進行方向を変更されて、回転多面
鏡（ポリゴンミラー）１４の所定の面に入射される。レ
ーザビームはこの後、凸レンズやｆθレンズ等からなる
結像光学系１５を経て感光体ドラム１６上に到達するよ
うになっている。

【０００４】ここで、回転多面鏡１４は図示しないモー
タによって高速で回転させられており、この回転と共に
鏡面のなす角度が変化して、感光体ドラム１６に対する
レーザビームの走査が行われることになる。画像形成装
置の高速化に伴って、１枚１枚の画像を形成するのに必
要な時間は短くなる傾向にあり、画像の高品質化に伴っ
て１ページの画像を走査する走査線の本数は増加する傾
向にある。そこで、回転多面鏡１４と前記したモータを
主要構成部品とするレーザビーム走査装置では、回転多
面鏡１４をかなりの高速度で回転させてレーザビームの
高速走査を行っている。

【０００５】図８は、従来使用されたレーザビーム走査
装置の構成を表わしたものである。このレーザビーム走
査装置は、円筒状の下部ハウジング２１の内面にモータ
の一部を構成するステータ２２を配設している。ステー
タ２２には、回転軸２３の周囲に取り付けられたロータ
・マグネット２４が対向配置されている。回転軸２３
は、ハウジング２１の底部に止めねじ２５によって覆う
ように固定された軸受板２６と共にエア・ベアリングを
構成している。下部ハウジング２１から突出した回転軸
２３の部分にはフランジ２３Ａが形成されている。回転
多面鏡１４は、このフランジ２３Ａの上に載置され、そ
の上からバランス・リング２９がこれを挟むように取り
つけられている。

【０００６】図９は、バランス・リングによる回転多面
鏡の取付状態を表わしたものである。回転多面鏡１４は
アルミニウム材を６角柱状に加工したものであり、その
中央には回転軸２３と嵌合する円形の穴があけられてい
る。回転多面鏡１４には同一円周上に１２０度間隔で３
つのねじ止め用穴が設けられており、バランス・リング
２９にも同一位置に合計３つのねじ止め用穴が設けられ
ている。

【０００７】これらのねじ止め用穴を合わせ、止めねじ
３１をバランス・リング２９側から螺入することによっ
て回転多面鏡１４の固定が行われる。バランス・リング
２９には、図７および図８に示したようにリング状の溝
２９Ａが刻まれており、ここに適宜、粘土状のウエイト
（図示せず）を取りつけて、回転多面鏡１４の回転時に
おけるバランスがとられるようになっている。ロータ・
マグネット２４の底部近傍にも回転軸２３にバランス・
リング３２が取りつけられており、必要に応じてウエイ
ト（図示せず）によるバランスの調整が行われる。この
ような作業が終了した後に、下部ハウジング２１の上
に、蓋状の上部ハウジング３３が取りつけられる。上部
ハウジング３３の一部にはウィンドウ３５が設けられて
おり、図７で説明したレーザビームがここから回転多面
鏡１４に入射し、また反射したレーザビームがここから
射出されることになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した止
めねじ３１は通常の部品に対しては９Ｋｇ・ｃｍ程度の
圧力で締めつけることができる。ところが、回転多面鏡
１４の場合にこのような大きな圧力で締めつけるとアル
ミニウム材が変形し、鏡面が歪んでしまう。そこで、止
めねじ３１は回転多面鏡１４に対して２Ｋｇ・ｃｍ程度
の圧力でしか締めつけることができない。

【０００９】一方、すでに説明したように複写機やプリ
ンタは高解像度化や高出力化の傾向にあり、これに対応
して回転多面鏡１４を回転させるためのモータの高速化
や回転多面鏡１４自体の大型化が要請されている。回転
多面鏡１４の大型化は、鏡面の数を増加させて相対的に
高速走査を実現するために行われたり、鏡面の厚みを増
加させて複数のレーザビームを同時に走査するために行
われている。

【００１０】回転多面鏡１４が高速化すると、その回転
時に大きな遠心力が作用することになる。図８で示した
ようなレーザビーム走査装置では、エア・ベアリングを
使用しているので、モータ自体は２０，０００ＲＰＭ以
上の高速回転を行うことができる。しかしながら、鍋ね
じからなる止めねじ３１の直径５〜６ｍｍ、厚さ数ｍｍ
程度の頭部には、この際に５Ｋ（キロ）から１０Ｋｇ程
度の遠心力ｆが作用することになる。

【００１１】そこで、このようなレーザビーム走査装置
のモータを使用に際して高速で回転させると、遠心力ｆ
によって止めねじ３１の頭の部分が外側に傾くといった
現象を生じてしまう。この傾きは、回転多面鏡１４が高
速化するほど顕著となる。また、傾きは各止めねじ３１
とバランス・リング２９の間の摩擦力によってばらつ
き、一定しない。この結果として回転多面鏡１４のバラ
ンスが崩れてしまい、振動が発生し画質が乱れてしま
う。

【００１２】なお、レーザビーム走査装置の組立時に
は、バランス・リング２９、３２にウエイトを付けるこ
とができるので、その時点では回転多面鏡１４のバラン
スは保たれている。しかしながら、これらのバランス・
リング２９、３２に対するバランスの調整は粘土状のウ
エイトが硬化しないうちに行われるので、この調整時に
おけるモータの回転は低速となっており、この際には各
止めねじ３１の傾きといった現象は発生しない。

【００１３】以上、止めねじ３１の頭の部分が外側に傾
くことによる画質の劣化を説明したが、回転多面鏡１４
自身が遠心力ｆの作用で回転方向にずれを生じる場合も
あり、この場合にも画質の劣化を生じる。回転多面鏡１
４の回転方向のずれは、止めねじ３１の径と、これを挿
通するために開けられた穴の径の間隔だけ生じる。

【００１４】そこで本発明の目的は、回転多面鏡を固定
する止めねじの頭の部分が遠心力によって不揃いに傾く
ことを防止することのできるレーザビーム走査装置を提
供することにある。

【００１５】本発明の他の目的は、回転多面鏡を固定す
る止めねじを比較的強く締めなくても回転多面鏡が回転
方向にずれることのないレーザビーム走査装置を提供す
ることにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、（イ）外部に突出した回転軸の一部にフランジを形
成したモータと、（ロ）フランジに一方の面を接触させ
るように回転軸に嵌入され、かつこの軸方向に複数の穴
を設けた多角柱状の回転多面鏡と、（ハ）この回転多面
鏡を挟むように回転軸に嵌入され、前記した複数の穴の
それぞれに対応する位置に、テーパ状の面取りをした皿
もみ穴を設けたリング状部材と、（ニ）頭部がテーパ状
に加工され、前記した複数の穴を用いてリング状部材側
から回転多面鏡とフランジをねじ止めする複数の止めね
じとをレーザビーム走査装置に具備させる。

【００１７】すなわち請求項１記載の発明では、リング
状部材にテーパ状に面取りされた皿もみ穴を設けてお
き、頭部がテーパ状に加工された皿ねじ等の止めねじを
用いて回転多面鏡を取りつけることにして、頭部が遠心
力によって傾かないようにして、前記した最初の目的を
達成する。

【００１８】請求項２記載の発明では、（イ）外部に突
出した回転軸の一部にフランジを形成したモータと、
（ロ）フランジに一方の面を接触させるように回転軸に
嵌入され、かつ他方の面にテーパ状の面取りを行った複
数の皿もみ穴を軸方向に穿設した多角柱状の回転多面鏡
と、（ハ）頭部がテーパ状に加工され、前記した複数の
皿もみ穴を用いてこの回転多面鏡とフランジをねじ止め
する複数の止めねじとをレーザビーム走査装置に具備さ
せる。

【００１９】すなわち、請求項２記載の発明では回転多
面鏡にテーパ状の面取りを行った複数の皿もみ穴を設け
ておき、この回転多面鏡を回転軸のフランジに直接固定
することにして、回転多面鏡が微妙に回転する現象を防
止して前記した２番目の目的を達成する。なお、テーパ
状の面取りを行った複数の皿もみ穴は、回転多面鏡の多
角形状の一方の面に直接設けても良いが、これらの皿も
み穴が設けられる面を突出させるようにしてもよい。こ
のような突出部を設けない場合には、回転多面鏡の上に
更にウエイト調整用のバランス・リングを配置してもよ
い。

【００２０】

【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。

【００２１】図１は本発明の一実施例におけるレーザビ
ーム走査装置を表わしたものである。図８と同一部分に
は同一の符号を付しており、これらの説明を適宜省略す
る。

【００２２】さて、本実施例のレーザビーム走査装置で
は、回転多面鏡１４をフランジ２３Ａとバランス・リン
グ４１によって挟み込み、皿ねじから成る止めねじ４２
によって固定するようになっている。バランス・リング
４１には、図７および図８に示した従来のレーザビーム
走査装置と同様にリング状の溝４１Ａが刻まれており、
ここに適宜ウエイトが配置されるようになっている。

【００２３】図２は止めねじで回転多面鏡を固定した部
分の要部を表わしたものである。バランス・リング４１
のねじ座４１Ｂのには、止めねじ４２の先細りした頭の
部分と一致するテーパがつけられた漏斗型の皿もみ穴４
３が設けられている。したがって、回転多面鏡１４（図
１）が高速で回転しても止めねじ４２の頭の部分はいず
れの方向にも傾かず、回転多面鏡１４のバランスが崩れ
ることはない。

【００２４】なお、一般に止めねじ４２を締めると回転
多面鏡１４の鏡面が変形するが、本実施例ではこの変形
が鏡面に及ばないように止めねじ４２の締付部分を突出
させている。このように、ねじ座４１Ｂは図で２点鎖線
で示したようにこの力によって変形するが、この変形の
度合いは各止めねじ４２に対応する部分で差異がなく、
回転多面鏡１４が高速で回転するときにバランスを失わ
せる原因とはならない。なお、止めねじ４２としてなべ
ねじを使用した場合には、鏡面に対する締付けの影響は
少ない。

【００２５】変形例

【００２６】図３は本発明の第１の変形例としてレーザ
ビーム走査装置の要部を表わしたものである。図１と同
一部分には同一の符号を付しており、これらの説明を適
宜省略する。この第１の変形例では、回転軸２３のフラ
ンジ２３Ａに対して回転多面鏡５１が止めねじ４２によ
って直接固定されるようになっている。このため、回転
多面鏡の上面には先の実施例のバランス・リング４１
（図１）に相当するリング状の突出部５１Ａが設けられ
ている。止めねじは皿ねじによって構成されており、突
出部５１Ａにはこれに対応させてテーパ状に面取りされ
た皿もみ穴が設けられている点は先の実施例と同様であ
る。

【００２７】図４は、この変形例における回転多面鏡が
ねじ止めされた状態を表わしたものである。突出部５１
Ａのすぐ内側に存在するリング状の窪み５１Ｂは、この
回転多面鏡５１を回転軸２３に嵌入した状態でリング状
の溝を構成するようになっているので、ここにウエイト
を配置することができる。

【００２８】この第２の変形例のレーザビーム走査装置
でも、図２で説明したように突出部５１Ａが適宜変形す
るので、回転多面鏡５１の鏡面に無理な力を及ぼさず、
画質の低下を防止することができる。また、回転多面鏡
５１をフランジ２３Ａに直接固定するので、止めねじ４
２の締めつける力が比較的弱くても回転多面鏡５１が回
転方向に微妙に回転するといった従来の不都合も解消さ
せることができる。

【００２９】図５は、本発明の第２の変形例におけるレ
ーザビーム走査装置の要部を表わしたものである。図１
と同一部分には同一の符号を付しており、これらの説明
を適宜省略する。この第２の変形例では、回転多面鏡６
１とフランジ２３Ａを第１の止めねじ４２₁ によって直
接固定する一方、バランス・リング４１を第２の止めね
じ４２₂ によって回転多面鏡６１に固定するようになっ
ている。バランス・リング４１は、リング状の溝４１Ａ
によってウエイトを配置するために取りつけられるもの
である。第１および第２の止めねじは、皿ねじで構成さ
れており、これらの頭と接触する皿もみ穴は共にテーパ
状に面取りされている点は先の実施例と同様である。

【００３０】図６は、この第２の変形例における回転多
面鏡がねじ止めされた状態を表わしたものである。バラ
ンス・リング４１の下の点線で示した位置に第１の止め
ねじ４２₁ が合計３個取付られており、これらと位置を
ずらして３個の第２の止めねじ４２₂ が固定されてい
る。

【００３１】第２の変形例では、第１の変形例の回転多
面鏡５１と異なり、回転多面鏡６１に突出部が存在しな
いので、その加工が容易である。しかも第２の変形例の
レーザビーム走査装置と同様に、第１の止めねじ４２₁
の締めつける力が比較的弱くても回転多面鏡６１が回転
方向に微妙に回転するといった従来の不都合を解消させ
ることができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
では、回転多面鏡を固定するためのリング状部材にテー
パ状の面取りをした皿もみ穴を設けておき、ここから皿
ねじのように頭部をテーパ状に加工されたねじを差し込
んでフランジとねじ止めを行うようにした。これによ
り、止めねじの頭がリング状部材にしっかりと固定され
るので、回転多面鏡が高速で回転してもバランスの崩れ
を防止することができる。しかも、回転多面鏡は汎用品
を使用することができるので、レーザビーム走査装置を
安価に製作することができる。

【００３３】また、請求項２記載の発明によれば、回転
多面鏡自体に設けられるねじ止めのための皿もみ穴をテ
ーパ状に面取りしたので、皿ねじ等の頭部をテーパ状に
加工された止めねじを回転多面鏡に直接止めることがで
き、回転多面鏡自体の回転方向のずれを有効に防止する
ことができる。しかも回転多面鏡のこの皿もみ穴が設け
られる部分を他の面よりも突出させておけば、止めねじ
の頭の部分が及ぼす力を回転多面鏡の鏡面に波及させる
ことがない。また、この突出部とモータの回転軸の間に
生じる溝を用いてウエイトを配置することができ、バラ
ンス・リングを取りつける必要がないという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例におけるレーザビーム走査
装置の断面図である。

【図２】 この実施例のレーザビーム走査装置の皿ねじ
の取付部分を表わした断面図である。

【図３】 本発明の第１の変形例におけるレーザビーム
走査装置の要部を示す断面図である。

【図４】 第１の変形例で回転多面鏡上にバランス・リ
ングをねじ止めした状態を表わした平面図である。

【図５】 本発明の第２の変形例におけるレーザビーム
走査装置の要部を示す断面図である。

【図６】 第２の変形例で回転多面鏡上にバランス・リ
ングをねじ止めした状態を表わした平面図である。

【図７】 画像形成装置の光学系の要部を表わした斜視
図である。

【図８】 従来使用されたレーザビーム走査装置の断面
図である。

【図９】 従来のレーザビーム走査装置の回転多面鏡上
にバランス・リングをねじ止めした状態を表わした平面
図である。

【符号の説明】

１４、５１、６１…回転多面鏡、２３…回転軸、２３Ａ
…フランジ、４１…バランス・リング、４１Ａ、５１Ｂ
…リング状の溝、４１Ｂ…ねじ座（突出部）、４２…止
めねじ、４２₁ …第１の止めねじ、４２₂ …第２の止め
ねじ、４３…皿もみ穴

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部に突出した回転軸の一部にフランジ
   を形成したモータと、 前記フランジに一方の面を接触させるように前記回転軸
   に嵌入され、かつこの軸方向に複数の穴を設けた多角柱
   状の回転多面鏡と、 この回転多面鏡を挟むように前記回転軸に嵌入され、前
   記複数の穴のそれぞれに対応する位置に、テーパ状の面
   取りをした皿もみ穴を設けたリング状部材と、 頭部がテーパ状に加工され、前記複数の穴を用いて前記
   リング状部材側から前記回転多面鏡と前記フランジをね
   じ止めする複数の止めねじとを具備することを特徴とす
   るレーザビーム走査装置。
2. 【請求項２】 外部に突出した回転軸の一部にフランジ
   を形成したモータと、 前記フランジに一方の面を接触させるように前記回転軸
   に嵌入され、かつ他方の面にテーパ状の面取りを行った
   複数の皿もみ穴を軸方向に穿設した多角柱状の回転多面
   鏡と、 頭部がテーパ状に加工され、前記複数の皿もみ穴を用い
   てこの回転多面鏡と前記フランジをねじ止めする複数の
   止めねじとを具備することを特徴とするレーザビーム走
   査装置。