JPS59206814A - 光走査装置 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、光走査装置に係り、特に、レーザービームプ
リンタ等のプリント装置におけるレーザー光の走査に使
用するのに好適な光走査装置に関するものである。

〔発明の背恩〕

従来の光走査装置においては、光反射用の多角形ミラー
を電動機で駆動し、そのミラー面にレーザー光を当て、
その反射光をレーザービーム７’　ＩＪメンタ感光ドラ
ム」二を走査させるもので、非常に高い回転精度が要求
されている。これは、高速で高い印字品質を維持するた
めに絶対必要なこととされている。

第１図の光走査装置の略示構成説明図に示すごとく、多
角形ミラーを角速度ωで回転させると、走査角θは、時
間ｔに比例して次式の（１）のようになる。

θ−ωｔ　　　　　　　　　　　　　・・・・・・・・
・（１）まだ、感光ドラム面上で走査距離りは、焦点距
離ｆ（７）Ｆθレンズを用いると、次式（２）のように
なる。

ｈ＝ｆθ　　　　　　　　　　　　　・・・・・・・・
・（２）−例によれば、θ＝６０度ｖ　ｈ＝　２６２ｍ
ｍ、　ｆ＝２５０ｍ＋＋＋で、感光ドラム面上のレーザ
ー光のスポット径を約６０μｍとして、１６本／ｗｍの
解像度で印字した場合、スポット間隔の約３０係、すな
わち約４０ｐｍだけ各スポット間の距離が変化すると、
印字品質の低下につながり、問題となるといわれている
。

この問題の対策には、電動機の回転精度を向上させる以
外に、その方法はなかったものである。

これに従い、この回転精度を向上させるために、従来は
電動機に係る軸受部の加工精度を、隙間が１μｍ程度の
嵌合にして玉軸受を支持するという、非常に難しい加工
を行々い、使用する軸受についても、その精度がＡＢＥ
ＣＱ級の回転精度を有するものが必要で、非常に高価々
ものとなっていた。

また、電動機の多角形ミラーを含めた回転体のアンバラ
ンス量についても、数ｍｇ　−ｃｍという非常に小さな
値に押さえる必要があるため、その作業時間が長くなる
とともに、回転体と多角形ミラーとを一体にしたうえで
、バランス取り作業を行なわなければ、必要な値に押え
ることができないので、作業時にミラー面を損傷すると
いう危険性をも有していたものである。

〔発明の目的〕

本発明は、電動機の玉軸受支持部の加工精度を製作容易
な精度としても、所要の回転精度に維持することができ
るようにした光走査装置の提供を、その目的とするもの
である。

〔発明の概要〕

本発明に係る光走査装置の構成は、電動機の玉軸受に支
持された軸に多角形ミラーを取付け、それにより反射さ
れたレーザー光で印刷するようにしたプリント装置に用
いる光走査装置において、上記電動機の多角形ミラーを
含む回転体の慣性モーメントの値を、その電動機が所定
の回転数まで立上る時間に基づいて設定した値とし、ま
た当該回転体の回転数を、上記玉軸受の寿命に基づいて
設定した上限値と高速印字に基づいて設定した下限値と
の間の値とし、さらに上記回転体のアンバランス量を前
記下限値のときのアンバランス量以下の値として構成せ
しめたものである。

なお付記すると、本発明に係る光走査装置の構成は、電
動機の軸に多角形ミラーを取付け、それにより反射され
たレーザー光で印字するようにしたプリント装置に用い
る光走査装置において、上記電動機の玉軸受で支持され
た多角形ミラーを含む回転体の回転数、慣性モーメント
及びアンバランス量の、回転精度に影響を与える主ガ３
つの要因について、使用する玉軸受の封入グリースとの
関連から、玉軸受支持部の加工精度を製作容易な精度に
して、回転精度を維持するために、その範囲を、実験結
果を含め、解明したものである。

〔発明の実施例〕

本発明に係る光走査装置の一実施例を第２図。

第３図、第４図により説明する。

ここで、第２図は、本発明の一実施例に係る光走査装置
を用いるようにしたレーザービームプリンタの原理を示
す略示構成図、第３図は、前記実施例に係る光走査装置
の拡大縦断面図、第４図は、前記実施例に係る光走査装
置における電動機の多角形ミラーを含む回転体の慣性モ
ーメント及びアンバランス量と回転精度を表わす、１回
転当りの回転ムラとの関係を示す特性図である。

しかして、本実施例に係る電動機は出力１０Ｗ程度のヒ
ステリシス形同期電動機に係るものである。

まず、第２図において、１は電動機、２は軸、３は多角
形ミラー、４はレーザー光源に係る半導体ｌ／−ザー、
５はレーザー光である。

才だ、６はＦθレンズ、７はミラー、８はビームディテ
クタであり、９は感光ドラムである。

すなわち、竪形に固定された電動機１の軸２には、多角
形ミラー３が取付けられ、半導体レーザー４を、図示省
略の別途のメモリー、たとえばキャラクタ−ジェネレー
タよりの印字情報によってオン、オフすることにより発
せられるところのレーザー光５ば、定速回転を行なって
いる多角形ミラー３の各面の各々で反射され、Ｆθレン
ズ６を通り、感光ドラム９の上に印字情報としてドラ）
・状に感光されるものである。

この感光ドラム９」−に感光される印字情報は、その感
光のスタート点を一定に揃えるために、レーザー光５の
始めを、ミラー７で反射し、ビームディテクタ８で、印
字情報のスタートの書き出し位置を決めるものである。

Ｉ７かして、さきに述べた、電動機１の軸２に多角形ミ
ラー３を取りつけだ光走査装置の構造を第３図により説
明する。

斗ず、１０は回転子、１１は玉軸受、１２は板バネ、１
３および１４はエンドブラケツ１費１）及びエンドプラ
ゲット（２）、１５は締め付けねじ、１６は固定子、１
７はノ・ウジングである。

すなわち、＋１７ｉｈ２の両端は玉軸受１１でエンドブ
ラケツ１畳１）１３及びエンドプラケラｌ−（２）、１
４で、・・ウジング１７に締め付け、ねじ１５で固定さ
れている。

この軸２には、回転子１０及び多角形ミラー３が固着さ
れ、玉軸受１１のスラスト方向には板バム２ 才Ｉより所定の力を加えている。

固定子１６に通電し、さきに述べたところの軸２に固着
された多角形ミラー３及び回転子１０が定速回転を行な
い、とれにより光走査装置とするものである。

しかして、本実施例においては、上記電動機１の多角形
ミラー３を含む回転体の慣性モーメントを０．７　ｇ　
−ｃｍ　・５８ｆｌ”以上１−７　ｇ　−ｃｍ　−５ｅ
ｅ２以下。

回転数を４０００ｒｐｍ　以−１＝ｌ０００ｏ　ｒｐｍ
　以下。

回転体のアンバランス量を５０ｍｇ−ｍ以下として構成
したものである。

このような構成とした理由について、以下に詳述する。

前記実施例におけるような光走査装置が定速回転をして
いる状態での回転精度を示す回転ムラに対しては、その
要因とｌ〜で、電動機１の多角形ミラー３を含む回転体
の慣性モーメンｌ−１回転数。

アンバランス量の３つを主な要因として上げることがで
き、この点を基にして解明を打力・つたものである。

第４図は、電動機の回転精度を示す回転ムラと、前記の
回転数、慣性モーメント、アンバランス量についての関
係を明らかにした実験結果を示すものである。

、このときの・Ｔ軸受支持部の嵌合精度は、隙間が２μ
ｍから４μｍと、製作容易な加工精度としており、使用
した玉軸受の回転精度はＰ５級である。

この実験結果より、電動機の多角形ミラーを含む回転体
の回転数を、光走査装置としてプリント装置に用い、そ
の高速印字という特徴を出せる下限の回転数４００Ｏｒ
ｐｍ　において、慣性モーメントば０．７ｇ−ｎｎ−訓
−２以−１−必要とすること、１だ、アンバランス酸に
ついては５０ｍｇ−ｍ以下であることが明らかにされた
。

また、回転数については、別途に行なった実験により、
１１００００ｒｐ以−ににおいては、玉軸受の寿命につ
いての問題があるとの結果が得られ、このことから、回
転数の上限としては１１００００ｒｐ　　どし、回転数
の範囲としては、４００Ｏｒｐｍから１００００　ｒｐ
ｍ　　を、実用」−の問題がなく電動機の回転精度を維
持できる範囲とすることができるものである。

さらに、慣性モーメントについても、光走査装置が用い
られるプリント装置の性能の一つであるプリント持ち時
間に大きな影響を与えるところの、電動機が所定の回転
数１で立上る時間より、その値は１．７　ｇ−ｍ−Ｓｔ
３Ｃ２が上限であることを、計算により解明することが
できたものである。　　　−これで、プリント装置に用
いる光走査装置の定常状態での回転精度は維持でき、プ
リント装置に用いても実用上の問題がない印字品質を保
つことが明らかにできた。

以上のとおりであるが、しかし、上記で解明したところ
の電動機を含む回転体の回転数、慣性モーメント、アン
バランス量の３つの要因のほかに、回転体の軸を支持す
る玉軸受に封入する潤滑グリースの封入量が回転精度に
突発的に影響を与える要因として存在していることが上
記の実験中に明らかになった。

もつとも、これは突発的に発生するものであり、この突
発的に発生する回転精度の悪化は、光走査装置としてプ
リント装置に用いた場合、プリントした結果は、実用上
において致命的な欠陥にはならないが、これを解決する
ことは印字品質の向上につながるものである。

使用している玉軸受に封入される潤滑グリースの封入量
が多い場合については、玉軸受内に封入された潤滑グリ
ースが電動機の運転中に玉軸受の転勤面に、かたまり状
になって突発的に侵入する。

これが、電動機に対し負荷の変動として影響を（１１） 与えて回転精度を突発的に悪化させる。また、少ない場
合は、玉軸受の運転寿命が著しく短くなり、電動機とし
て実用に耐えるととのできないものとなる。

以上のことから、玉軸受の潤滑グリースの封入量につい
て、回転精度、運転寿命の両方を満足できる適正な封入
量を明らかにするために実験を行ない、その結果として
、封入量は１２．５％以上２５チ以下であることが解明
された。

しかして、本発明の実施例のように、光走査装置の電動
機を竪形として用いた場合、電動機の回転体を支持する
玉軸受には、回転体の荷重力（以下ｆｗと称す。）とア
ンバランス量による力（以下ｆｃと称す。）が、力［の
るが、前記のｆｗは、玉軸受に一定に加わるとすれば、
回転体が一定速度で回転するとして（この場合、角速度
ω、時間ｔとする。）、玉軸受の受ける力ｆは、ｆ−（
ｆ　Ｃｓ１ｎωｔ　）２＋　（ｆ　ｃｃｏｓωｔ）２＝
ｆｃ　となり、これはさきのアンバランス量による力ｆ
Ｃと々るもので、角速度ωと時間ｔに拘らず、常に一定
の（１２） 力を玉軸受にかけていることを示すものである。

すなわち、これは、玉軸受が常に一定のカを受は回転し
ていることを表わし、非常に小さな値の回転精度を問題
にする場合、重要なことであり、さきに述べた回転数の
場合、竪形にすれば所期の効果が得られるものである。

これに反し、電動機を横形で使用した場合、玉軸受の受
ける力ｆは、ｆ＝　Ｆ６；；〒冒；■正賃ｆ　ｃｃｏｓ
ｏ司２となる。

これは、玉軸受に加わるカが一定とならず、常に変化し
ていることとなシ、非常に小さな値の回転精度を問題と
する場合には問題を生じる。

また、横形で電動機を使用した場合は、さきに述べた玉
軸受の封入潤滑グリースが突発的な負荷変動に、つなが
シやすいことは明らかである。

すなわち、玉軸受の上部と下部とにおける、封入潤滑グ
リースの量が均−態称にはならないからである。

したがって、竪形の方が、より性能が安定して出せるも
のである。なお、通常の印字品質でよい（１３） 場合には、横形の採用を妨げるものではない。

上記により、本実施例によれば、光走査装置の回転数、
慣性モーメント、アンバランス量の値を定範囲の適正な
値にすることにより、さきに述べた光走査装置の電動機
の軸受部の加工時間増加につながっていたところの、軸
受嵌合部の隙間を広くできるため、加工時間の短縮が可
能となり、しかも使用する正軸受の回転精度も低いクラ
スのものを用いることができるので安価と々す、生産性
の向上に顕著な効果を得ることができるものである。

また、これとともに、玉軸受の封入潤滑グリースの封入
量と電動機の回転精度との関係を明らかにしたことによ
り、突発的に発生する電動機の回転精度の悪化もおさえ
ることが可能になったことによって、前記光走査装置を
用いるプリント装置によるプリントの印字品質の向上に
つながるという効果を持つものである。

しかして、本実施例においては、さきに述べた容量、形
式の電動機を用いたものにつき、上記の（１４） 値の各適正値を具体的に示したものであるが、本発明は
、これに限定されるものではなく、容量５〜１．５Ｗの
同形式あるいは、ＤＣＣブラシレス電電動機用いたもの
について、回転体の慣性モーメントの値を、その電動機
が所定の回転数まで立」二る時間に基づいて設定した値
とし、捷た当該回転体の回転数を、玉軸受の寿命に基づ
いて設定した一ヒ限値と高速印字に基づいて設定した下
限値との間の値とし、さらに回転体のアンバランス量を
前記下限値のときのアンバランス量以下の値として、広
く構成することができるものである。

まだ、印字、符号２図形など、広く印刷できるものに使
用することができるものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、光走査装置の電動機の多角形ミラーを
含めた回転体の回転数と慣性モーメント及びアンバラン
ス量とを、所定の範囲にすることにより、従来性なって
いた非常に多くの時間を要する加工が簡略化され、しか
も、より安価な部品の使用で光走査装置の回転精度をだ
す・ことを可能（１５） にしたものであり、々おまた玉軸受の封入潤滑グリース
の詞大量と電動機の回転精度との関係を明らかにしたこ
とにより、突７丙的な電動機の回転精度の悪化をおさえ
ることが可能となったもので、すぐれた実用的効果を奏
する発明といえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、光走査装置の略示構成図、第２図は、本発明
の一実施例に係る光走査装置を用いるようにしたレーザ
ービームプリンタの原理を示す略示構成図、第３図は、
前記実施例に係る光走査装置の拡大縦断面図、第４図は
、前記実施例に係る光走査装置における電動機の回転体
の慣性モーメント及びアンバランス量と回転精度を表わ
す１回転尚りの回転ムラとの関係を示す特性図である。 １・・・電動機、２・・・軸、３・・・多角形ミラー、
４・・・半導体レーザー、５・・・レーザー光、６・・
・Ｆθレンズ、１３・・・エンドブラケッ１−（１）、
１４・・・エンドブラヶツ１１２）、１５・・・締め付
けねじ、１６・・・固定子、（１６） １７・・・ハウジング。 代理人　弁理士　福田幸作 （ほか１名） （１７） 奈　２　図 第　３　圀

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電動機の玉軸受に支持された軸に多角形ミラーを取
   付け、それにより反射されたレーザ光で印刷するように
   したプリント装置に用いる光走査装置において、Ｌ配電
   動機の多角形ミラーを含む回転体の慣性モーメントの値
   を、その電動機が所定の回転数まで立−１−る時間に基
   づいて設定した値とし、また当該回転体の回転数を、」
   −配下軸受の寿命に基づいて設定した上限値と高速印字
   に基づいて設定した下限値との間の値とし、さらに上記
   回転体のアンバランス量を前記下限値のどきのアンバラ
   ンス量以下の値として構成せしめたことを特徴とする光
   走査装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、影 電動機の多角Ｉミラーを含む回転体の慣性モーメントを
   、０．７　ｇ　−ｃｍ−蹴２以１１．、７　ｇ　−ｃｍ
   　・ｇｅｔ’、２以下とし、当該回転体の回転数を、４
   ０００ｒｐｍ以上１１００００ｒｐ以下とし、また当該
   回転体のアンバランス量を、５０ｍｇ−ｍ以下と１７だ
   ものである光走査装置。 ３、特許請求の範囲第１項もしくは第２項記載のいずれ
   かにおいて、電動機の玉軸受に封入する潤滑グリースの
   封入量を、玉軸受内部容積の１２５チ以上２５チ以下と
   しだものである光走査装置。 ４、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、電動機
   を、竪形のものとしたものである光走査装置。