JPH0966629A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定した高速度回転と耐震性を向上したポリ
ゴンモータを有する画像形成装置を得る。 【解決手段】 回転するポリゴンミラー１５で変調され
たレーザビームを偏向走査し、この偏向走査されたレー
ザビームを光学系で結像させ、所定の画像信号に基づい
た画像を形成する。この画像形成装置に適用されるポリ
ゴンミラー１５は、機密構造のポリゴンミラー収容室に
収容されている。さらに、ポリゴンミラー収容室と連通
するポンプ９を備え、ポリゴンミラー収容室の減圧を可
能とする。この構造により、ポリゴンミラー１５の回転
時の空気抵抗を減少させ、ポリゴンモータ１０の駆動を
停止した時、増圧し空気抵抗を増し、更にはポリゴンミ
ラー１５面への空気の吹き付けにより制動を加えること
も可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置に関
し、特に、画像形成装置を構成するポリゴンモータの構
造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザビームプリンタやデジタル
複写機等の画像形成装置は、一般に、ポリゴンミラーを
用いて画像形成を行なっている。このポリゴンミラーを
回転駆動するポリゴンモータを備えた従来の画像形成装
置の構成例として、デジタル複写機の構成図を図６〜図
９に示している。本従来例のデジタル複写機は、画像形
成装置３１、レーザービーム走査装置を有するプリンタ
部３２、及び、自動原稿送り装置３３を有して構成され
ている。

【０００３】上記構成部の自動原稿送り装置３３は、セ
ットされた原稿を１枚ずつ搬送してコンタクトガラス３
４上にセットし、複写終了後のコンタクトガラス３４上
の原稿を排出する。

【０００４】原稿読取装置３１は、より詳細な構成図を
図７に示すように、照明ランプ３５及び反射鏡３６から
なる光源と第１ミラー３７とを装備した第１キャリッジ
Ａと、第２ミラー３８及び第３ミラー３９を装備した第
２キャリッジＢとを有する。原稿読取時には、第１キャ
リッジＡが一定の速度で往動して第２キャリッジＢが第
１キャリッジＡの１／２の速度で第１キャリッジＡに追
従して往動する。このことによりコンタクトガラス３４
上の原稿が光学的に走査され、コンタクトガラス３４上
の原稿が照明ランプ３５及び反射鏡３６により照明さ
れ、その反射光像が第１ミラー３７、第２ミラー３８、
第３ミラー３９、色フィルタ４０を介してレンズ４１に
よりＣＣＤセンサ４２に結像される。結像された原稿の
反射光像をＣＣＤセンサ４２が光電変換してアナログ画
像信号を出力し、原稿の読み取りが行なわれる。画像の
読み取り終了後、第１キャリッジＡと第２キャリッジＢ
とはホームポジション位置に復動する。尚、ＣＣＤセン
サとして、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブル
ー）のそれぞれのフィルタを備えた３ラインのＣＣＤを
用いることにより、カラー原稿を読み取ることも可能と
なる。

【０００５】ＣＣＤセンサ４２からのアナログ画像信号
は、画像処理基板４３に搭載されたアナログ／デジタル
変換器によりデジタル画像信号に変換され、さらに種々
の２値化、多値化、階調処理、変倍処理、編集処理等
の、画像処理が施される。

【０００６】複写動作時には、プリンタ部３２の画像構
成体である感光体ドラム４５において静電潜像が形成さ
れる。この静電潜像は、感光体ドラム４５が駆動部によ
り回転駆動され、帯電装置４６により均一に帯電されて
から、前記の画像処理が施されたデジタル画像信号に基
づく画像露光がレーザビーム走査装置４７により行われ
形成される。その後、感光体ドラム４５上の静電潜像
は、現像装置４８により現像される。

【０００７】給紙装置５３〜５５のうちの選択されたも
のから転写紙がレジストローラ５６へ給紙される。転写
紙は、レジストローラ５６により感光体ドラム４５上の
画像とタイミングを合わせ送出され、転写装置５０によ
り感光体ドラム上に形成された潜像が転写紙上に転写さ
れる。画像の転写された転写紙は、分離装置５１により
感光体ドラム４５から分離され、搬送装置５７により搬
送され、定着装置５８により定着された後、コピーとし
てトレイ５９上に排出される。また、感光体ドラム４５
は、転写紙分離後にクリーニング装置５２によりクリー
ニングされて残留トナーが除去される。

【０００８】レーザビーム走査装置４７のより詳細な構
成を図８に示している。図８において、半導体レーザユ
ニット６０内の半導体レーザより発せられたレーザビー
ムは、半導体レーザユニット６０内のコリメートレンズ
により平行な光束に変えられ、半導体レーザユニット６
０に備えられたアパーチャを通過することで一定形状の
光束に整形される。この光束は、シリンドリカルレンズ
６１により副走査方向に圧縮されてポリゴンミラー６２
上に入射する。なお、ポリゴンミラー６２は正確な多角
形をしており、ポリゴンモータ６３（図６参照）により
一定の方向へ一定の速度で回転駆動される。ポリゴンミ
ラー６２の回転速度は、感光体ドラム４５の回転速度
と、レーザビーム走査装置４７の書き込み密度と、ポリ
ゴンミラー６２の面数とにより決定される。シリンドリ
カルレンズ６１からポリゴンミラー６２に入射されたレ
ーザビームは、ポリゴンミラー６２の反射面により偏向
されてｆθレンズ６４へ入射される。

【０００９】ｆθレンズ６４は、ポリゴンミラー６２か
らの角速度一定の走査光を、感光体ドラム４５上を等速
度で走査するように変換する。ｆθレンズ６４から出力
されたレーザビームは、反射鏡６５及び妨塵ガラス６６
を介して感光体ドラム４５上に結像される。

【００１０】ｆθレンズ６４は面倒れ補正機能も有して
いる。また、ｆθレンズ６４を通過したレーザビーム
は、画像領域外で同期検知ミラー６７により反射されて
同期検知センサ６８へ導かれる。そして、同期検知セン
サ６８の検知出力により主走査方向の頭出しの基準とな
る同期信号が得られる。

【００１１】ところで、レーザ走査装置を用いた画像形
成装置の高速、高密度、高画質化が飛躍的に進む中、レ
ーザを偏向走査するために通常よく用いられるポリゴン
ミラーの高速回転に対する要望が増してきた。従来、ポ
リゴンミラーを回転させるためのモータの軸受けとして
ボールベアリングが用いられてきたが、先に述べた高速
化のニーズに対しては限度があり、高速ポリゴンモータ
６３の軸受けとしては、動圧軸受けが頻繁に使用される
ようになってきている。

【００１２】次に空気動圧軸受けを採用したポリゴンモ
ータ６３の構成の一例を図９に示す。本図において、８
１はモータハウジング、８２はグルーブと呼ばれる溝が
形成されている固定軸、８３はコイルを備えたプリント
基板でありモータのステータ部である。また、８４は前
記固定軸と数ミクロンのクリアランスにて嵌合する軸受
け、８５はポリゴンミラー押さえ８６及びビス８７によ
り軸受けに取り付けられたポリゴンミラー、８８はロー
タマグネットでありロータ部である。さらに図９に示す
ポリゴンモータには防塵、及び、防音を目的としたカバ
ー８９が備えられており、また、カバーのビーム通過部
には透明なガラス９０が備えられている。なお、固定軸
８２と軸受け８４のスラスト方向はマグネット９１、及
び、９２の反発力により非接触状態となっている。

【００１３】動圧軸受けは、ロータ部分の回転により、
軸、軸受または軸および軸受に設けられた溝（グルー
ブ）により軸と軸受の隙間に動圧を発生させ、その圧力
により非接触に回転部分を支えている。そのため、一般
的にはロータ部の回転速度の上昇に伴って、軸受け剛性
は増加する。また、動圧発生の媒介として、空気を利用
した空気動圧軸受、油等の液体を利用した油動圧軸受等
が考案使用されている。このようにロータ部の摩擦抵抗
が低減化され、高速回転および円滑な回転が可能な構成
とされている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来例では、ポリゴンミラーが多角形であるが故に、高
速度回転における空気抵抗が大きく、高速度化に限界が
生じる。反面、ポリゴンモータの駆動を停止した場合、
ロータは非接触にて回転しているため慣性により回転を
続け、徐々に速度を落としながら長時間停止しない。言
い換えると、前述したこのタイプの軸受けの特性を考え
ると、低速度回転にて軸受け剛性の小さい状態でふらふ
らとロータ部が回る遊動状態が長時間継続する。

【００１５】このように、画像形成装置のメインスイッ
チを切ってからポリゴンモータが停止するまでの間は、
モータの軸受け剛性が十分得られていない状態である。
よって、特に装置に大さな振動や衝撃を与えたり、装置
を移動させたりしないようにする注意が必要である。こ
のため、使用上の注意事項として説明書等に記載したり
して使用者へ注意を促している。

【００１６】しかし、軸受けの特性上から上記の遊動状
態の継続時間が長い。このような状態で外部より大さな
振動や衝撃を受けると、回転している軸と軸受は接触を
起こし、傷が付いたり、磨耗したりして著しく性能を損
ない、寿命を縮める危険性がある。また、最悪の場合に
は軸と軸受けが噛み合って軸受ロックを起こし装置が使
用できなくなる可能性もある。さらに、画像形成装置の
位置移動、輸送時に加わる振動や衝撃により、モータの
軸と軸受が当たり、モータの寿命を短くしたり、破損し
てしまうことがある。

【００１７】本発明は、安定した高速度回転と耐震性を
向上したポリゴンモータを有する画像形成装置を提供す
ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明の画像形成装置は、回転するポリゴンミラー
で変調されたレーザビームを偏向走査し、この偏向走査
されたレーザビームを光学系で結像させ、所定の画像信
号に基づいた画像を形成する画像形成装置であり、ポリ
ゴンミラーを回転させるための回転手段と、ポリゴンミ
ラーを収容する機密構造のポリゴンミラー収容室と、ポ
リゴンミラー収容室と連通するポンプとを備え、ポリゴ
ンミラー収容室の減圧を可能としたポリゴンモータを有
することを特徴としている。

【００１９】また、上記のポリゴンミラーの回転の減速
を、ポリゴンミラーへ空気を吹き付けることにより行う
とよい。さらに、ポリゴンモータは、ポリゴンミラー収
容室と連通するパイプを有し、このパイプはポリゴンミ
ラー収容室の空気圧と連動して膨張／収縮し、膨張／収
縮作用によりポリゴンミラーを保持するロータ部へ機械
的に当接し制動するブレーキ機構に構成され、ポリゴン
ミラー収容室の増圧と連動してブレーキ機構の作動を行
うとよい。

【００２０】なお、上記のブレーキ機構は、ポリゴンモ
ータへ入力される停止信号により、ポリゴンモータへ供
給される電力が停止されたとき、または、画像形成装置
への電力の供給が停止されたとき作動させ、さらには、
ポリゴンミラー収容室の気圧を増し空気抵抗を増すこと
によりロータの回転に負荷を加えて作動させるとよい。

【００２１】

【作用】したがって、本発明の画像形成装置によれば、
機密構造のポリゴンミラー収容室にポリゴンミラーを収
容し、ポリゴンミラー収容室と連通するポンプとを備え
て構成され、ポリゴンミラー収容室の減圧を可能とした
ポリゴンモータを有する。よって、ポリゴンミラー回転
時にポリゴンミラー収容室の気圧の増減により、ポリゴ
ンミラー回転の空気抵抗を変化させることができる。

【００２２】

【実施例】次に添付図面を参照して本発明による画像形
成装置の実施例を詳細に説明する。本発明は、画像形成
装置のレーザビーム走査装置を構成するポリゴンミラー
の構造に特徴を有している。図１〜図５は本発明の画像
形成装置の実施例を示す図であり、ポリゴンミラーおよ
びその周辺部の構成を示している。図１が第１の実施
例、図２及び図３が第２の実施例、図４及び図５が第３
の実施例を示している。

【００２３】（第１の実施例）図１は、機密構造のポリ
ゴンモータ１０の内部構造を表した縦断面図と、このポ
リゴンモータ１０を駆動する周辺制御部との接続関係を
表している。

【００２４】本実施例のポリゴンモータ１０は、内部の
ロータ部が機密構造に構成されている。つまり、ポリゴ
ンミラー１５を収容するポリゴンミラー収容室は機密構
造に構成されている。この機密構造において、ロータ周
辺の空気の密度を変化させるために、内外間を連通する
吸引用のパイプ１１と吹出し用のパイプ１２とがポリゴ
ンミラーカバー１８に設けられている。

【００２５】その他に、ポリゴンモータ１０の内部の空
気の密度を制御する空気密度制御部として、バルブ６、
バルブ制御回路７、空気タンク８、ポンプ９を有してい
る。さらにポリゴンモータ１０および空気密度制御部を
制御するポリゴンモータ制御回路１、レーザ走査装置制
御回路２、電源制御回路３、メインスイッチ４および電
源コンセント５を有している。

【００２６】図１に示す本実施例の画像形成装置の各ユ
ニットは、電源制御回路３によってコントロールされ
る。また、ポリゴンモータ１０の回転／停止はレーザ走
査装置制御回路２によりコントロールされる。なお、レ
ーザ走査装置制御回路２は図示していない操作部やシス
テムコントローラからの信号により半導体レーザの駆動
も制御する。

【００２７】図１に示すブロック図では、メインスイッ
チ４がＯＮされるとポンプ９が作動し、ポリゴンミラー
１５周囲が減圧されるとともに空気タンク８内に一定圧
の空気が貯められる。

【００２８】空気タンク８内の空気圧は、ポンプ９によ
りコントロールされ、常に空気タンク８内が予め決めら
れた空気圧になるようポンプ９が作動する。なお、メイ
ンスイッチ４のＯＮ時には、レーザ走査装置制御回路２
よりポリゴンモータ１０のＯＦＦ信号が出されており、
そのときはバルブ制御回路７によりバルブ６は閉じられ
ている。その後、操作部やシステムコントローラからの
信号に基づき、レーザ走査装置制御回路２よりポリゴン
モータ１０のＯＮ信号が出されたときは、バルブ６が閉
じられたままとなる。この状態でポリゴンモータ１０
は、ポリゴンモータ制御回路１により決められた回転数
で回転する。このとき、ポリゴンミラー１５の周囲が減
圧されているためポリゴンミラー１５の回転による風損
は小さく、通常気圧時よりポリゴンモータの回転に要す
る電力は小さい。

【００２９】その後、レーザ走査装置制御回路２よりポ
リゴンモータ１０のＯＦＦ信号が出されると、ポリゴン
モータ制御回路１によりポリゴンモータ１０の駆動を停
止する。これとともに、バルブ制御回路７により予め決
められた時間バルブ６が開けられる。そして、ポリゴン
モータ１０内の空気圧が高められ、ロータの回転に負荷
が加わり、ポリゴンモータ１０の停止時間が短縮され
る。なお、バルブ６が開けられている時間は、ポリゴン
モータ１０の停止に要する時間より少し長い時間があれ
ばよい。その後バルブ６は再度閉じられ、ポンプ９によ
り空気タンク８内に空気が貯められると共にポリゴンミ
ラー１５周囲の気圧も減圧される。ただし、空気動圧軸
受は、ロータの回転によりモータハウジングの下部より
空気を吸引し、軸受の動圧は通常通り発生する。

【００３０】また、上記説明では、レーザ走査装置制御
回路２より出力されるポリゴンモータ１０のＯＮ／ＯＦ
Ｆ信号によりバルブ６の開閉を行う例について述べた
が、図１に示した電源制御回路３によりバルブ６の開閉
を行うようにしても良い。例えば、電源制御回路３より
ポリゴンモータ制御回路１に電源が供給されている間は
バルブ６が閉じられており、電源制御回路３からポリゴ
ンモータ制御回路１への電源の供給が停止されるのと同
期して一定時間バルブ６を開けるようにしてもよい。ま
た、ポリゴンモータ１０の回転を画像形成装置のメイン
スイッチ４や画像形成装置本体の電源供給により制御す
る構成の装置では、メインスイッチ４のＯＦＦ操作時や
電源コンセント５の引き抜き時にバルブ６を開くように
してもよい。ただしこのときはバルブ６は開放されたま
まとなり、またポンプ９への電源の供給もストップされ
る。

【００３１】（第２の実施例）次に、ロータ部の回転に
負荷を加える機能を有する別の実施例について説明す
る。図２及び図３は、ロータ部のポリゴンミラー１５に
圧縮空気を吹き付ける構成を示したものである。図２は
ポリゴンモータ２０の内部構造を示す縦断面と、ポリゴ
ンモータ２０の内部の空気の密度を制御する空気密度制
御部の要部とを示している。また、図３は、吹出しノズ
ル２１とポリゴンミラー１５との関係を説明するための
横断面図である。

【００３２】図２及び図３において、ポリゴンミラー１
５の回転方向に対し負荷を加える方向にノズル２１より
圧縮空気が吹き付けられる。この圧縮空気のポリゴンミ
ラー１５への吹き付けにより、ポリゴンミラー１５の回
転に対する制動の働きをし、ポリゴンミラー１５の回転
停止を促進させる。なお、圧縮空気の吹き付けはバルブ
６を開放することにより行われる。

【００３３】（第３の実施例）図４及び図５は、吹出し
チューブ２２を用いた機械的な制動を用いた第３の実施
例を示している。図５は、図４のＡ部の吹出しチューブ
２２の内圧の変化による環形の変化の状態を表してい
る。

【００３４】ポリゴンミラーカバー２３は内部の中央部
が凹状に窪みが形成され、この窪みの周辺部に内部の空
気圧に柔軟性を有する素材、例えば、ゴム管等で構成さ
れる。また、ポリゴンミラー押さえ２４の上中心部に突
出部２４ａが形成され、ポリゴンミラーカバー２３の窪
みに収まっている。

【００３５】上記のポリゴンミラーカバー２３とポリゴ
ンミラー押さえ２４の突出部２４ａとの関係は下記とさ
れる。つまり、ポリゴンモータ内の空気圧が周囲の外圧
と比較し所定の値以下に減圧されている状態では、吹出
しチューブ２２は収縮し突出部２４ａと接触しない。し
かし、ポリゴンモータの内部の空気圧が外部の圧力に対
し所定の値以上では、吹出しチューブ２２は膨張し突出
部２４ａと接触する。

【００３６】上記の構成により、ポリゴンモータの内部
が減圧されバルブ６が閉じられている時には、吹出しチ
ューブ２２は収縮しており突出部２４ａと接触しない。
しかし、バルブを開放しポリゴンモータの内部の圧力を
増すと、吹出しチューブ２２へ圧縮空気が送られ吹き出
しチューブ２２が膨張し、ポリゴンミラー押さえの突出
部２４ａと接触する。この接触によりロータの回転に負
荷が加わる。なお、バルブ６の開閉については、図１の
説明と同様に行うことによりポリゴンモータの回転の停
止時間を短縮することができる。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明より明かなように、本発明の
画像形成装置は、ポリゴンミラー収容室を機密構造と
し、ポリゴンミラー収容室の減圧を可能としている。よ
って、ポリゴンミラー収容室の気圧の増減により、ポリ
ゴンミラー回転の空気抵抗を変化させることができる。
ポリゴンミラーの回転抵抗をより小さく、さらには制動
機能を生じさせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の第１の実施例を示す図
であり、ポリゴンモータと周辺機構および制御回路部と
の接続関係を示す図である。

【図２】本発明の画像形成装置の第２の実施例を示す図
であり、ポリゴンミラーとノズルとの関係を示す横断面
図である。

【図３】図２の縦断面図と周辺機構およびバルブ制御回
路との接続関係を示す図である。

【図４】本発明の画像形成装置の第３の実施例を示す図
であり、縦断面図と周辺機構およびバルブ制御回路との
接続関係を示す図である。

【図５】図４のブレーキ機構部の作動状態を示す図であ
る。

【図６】従来のデジタル複写機の構成例を示す図であ
る。

【図７】図６の構成部である原稿読取装置をさらに詳細
に示す図である。

【図８】図７の構成部であるレーザビーム走査装置のよ
り詳細な構成を示す図である。

【図９】従来のポリゴンモータの構成の一例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ ポリゴンモータ制御回路 ２ レーザ走査装置制御回路 ３ 電源制御回路 ４ メインスイッチ ５ コンセント ６ バルブ ７ バルブ制御回路 ８ 空気タンク ９ ポンプ １０、２０ ポリゴンモータ １１ 吸引用パイプ １２ 吹出し用パイプ １５ ポリゴンミラー １８、２３ ポリゴンカバーミラー ２１ ノズル ２２ 吹出しチューブ ２４ ポリゴンミラー押さえ ２４ａ 突出部

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転するポリゴンミラーで変調されたレ
   ーザビームを偏向走査し、該偏向走査されたレーザビー
   ムを光学系で結像させ、所定の画像信号に基づいた画像
   を形成する画像形成装置において、 前記ポリゴンミラーを回転させるための回転手段と、 前記ポリゴンミラーを収容する機密構造のポリゴンミラ
   ー収容室と、 該ポリゴンミラー収容室と連通するポンプとを備え、 前記ポリゴンミラー収容室の減圧を可能としたポリゴン
   モータを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記ポリゴンミラーの回転の減速を、該
   ポリゴンミラーへ空気を吹き付けることにより行うこと
   を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記ポリゴンモータは、前記ポリゴンミ
   ラー収容室と連通するパイプを有し、該パイプは前記ポ
   リゴンミラー収容室の空気圧と連動して膨張／収縮し、
   該膨張／収縮作用により前記ポリゴンミラーを保持する
   ロータ部へ機械的に当接し制動するブレーキ機構に構成
   され、前記ポリゴンミラー収容室の増圧と連動して前記
   ブレーキ機構の作動を行うことを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記ブレーキ機構は、前記ポリゴンモー
   タへ入力される停止信号により動作させることを特徴と
   する請求項３記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記ブレーキ機構は、前記ポリゴンモー
   タへ供給される電力が停止されたときに動作させること
   を特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記ブレーキ機構は、前記画像形成装置
   への電力の供給が停止されたときに動作させることを特
   徴とする請求項３記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】 前記ブレーキ機構は、前記ポリゴンミラ
   ー収容室の気圧を増し空気抵抗を増すことによりロータ
   の回転に負荷を加えることを特徴とする請求項３記載の
   画像形成装置。