JP2000330063A - ポリゴンスキャナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却性を向上させるとともに軽量化を図った
ポリゴンスキャナを提供する。 【解決手段】 側面に複数の鏡面２１ｒを有しその中心
に回転軸２０が軸止され該回転軸２０の突設した片面側
に円筒状のロータ部２１ａを成形したポリゴンミラー２
１を備え、上記ロータ部２１ａの側壁内周面にマグネッ
ト２２が装着され、該マグネット２２に所定距離離間し
て対向するコイル２５を配置するとともに回転軸２０を
制御基板２６上に回転自在に支持したポリゴンスキャナ
において、上記ポリゴンミラー２１の外表面に複数の貫
通孔２１ｃ又は凹部を成形した構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の複
写機、プリンタ、ファクシミリ等に組み込まれて光ビー
ムを走査するポリゴンスキャナに関し、特に、一体成形
したロータの側面を鏡面にして構成されそのロータ内に
励磁手段の巻線コイル等を配して成るポリゴンスキャナ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザプリンタ等におけるレーザ
光の走査には、フランジ部材等の回転部材にポリゴンミ
ラーを組み付けて回転子を構成したポリゴンスキャナ駆
動装置が利用されている。図６を参照しながら従来のポ
リゴンスキャナの構成を具体的に説明する。

【０００３】このポリゴンスキャナ駆動装置は、固定子
部と回転子部とを備える面対向型のブラシレス直流モー
タを備え、固定子部の固定軸２にすべり軸受１５を介し
て軸支された回転子部のフランジ部材３がポリゴンミラ
ー１とともに回転駆動されるように構成されている。

【０００４】上記固定子部は、先端部が球面加工された
固定軸２と、この固定軸２を圧入したカラー４と、この
カラー４を軸心が垂直になるように固定するベース部材
５と、このベース部材５上にねじ止めされる基板６と、
この基板６の所定位置に接着固定される巻線コイル７
と、この巻線コイル７内の所定位置で基仮６に固定さ
れ、ロータマグネット８の磁極を検出するホール素子９
と、基板６上に固定され、励磁切り換えを行う制御同路
１０及びコネクタ１１とを備えている。

【０００５】上記回転子部は、ラジアル方向を軸支する
スラスト板１２を固定したスラストカバー１３と、この
スラストカバー１３を接着固定するフランジ部材３と、
このフランジ部材３の外周近傍に設けられた雌ネジ部３
ｂと、フランジ部材３の円柱状凸部３ｃに挿入されて取
り付けられるポリゴンミラー１と、フランジ部材３の下
面に取り付けられるロータヨーク１４と、このロータヨ
ーク１４に接着されるロータマグネット８とを備えてい
る。

【０００６】図６に示すように、この従来のポリゴンス
キャナ駆動装置では、ポリゴンミラー１を取り付けるフ
ランジ部材３の下面にロータヨーク１４が固定され、ロ
ータヨーク１４の下面にロータマグネット８が固定され
ている。また、フランジ部材３の中央孔３ａ内にはすべ
り軸受１５、スラスト板１２、スラストカバー１３を介
して固定軸２が取り付けられ、この固定軸２の下端部に
はカラー４を介してベース部材５及び基板６が固定され
ている。この基板６上には、ロータマグネット８に所定
の隙間を介して対向する巻線コイル７、巻線コイル７内
のホール素子９、励磁切り換えを行う制御回路１０及び
コネクタ１１が設けられている。

【０００７】このようなポリゴンスキャナ駆動装置のポ
リゴンミラー１は、外周面（側面）に６個の反射面１ｒ
を有する正六角柱状体である。さらにポリゴンミラー１
には、その軸と同軸に断面円形の取付穴１ａが上面から
底面へ貫通して穿設されるとともに、取付穴１ａの周囲
には締付ネジ１６が遊合される貫通孔１ｂが穿設されて
いる。また、このポリゴンミラー１が取り付けられるフ
ランジ部材３には、締付ネジ１６が螺合される雌ネジ部
３ｂがポリゴンミラー１の貫通孔１ｂに対応して形成さ
れている。

【０００８】図６に示すように、このようなポリゴンミ
ラー１をフランジ部材３に取り付けるには、先ず、この
ポリゴンミラー１を構成する正六角柱状体の取付孔１ａ
をフランジ部材３の円柱状凸部３ｃに嵌合する。次に、
貫通孔１ｂに締付ネジ１６を挿入し、この締付ネジ１６
をフランジ部材３の雌ネジ部３ｂに螺合し締め付けるこ
とによりポリゴンミラー１を取り付ける。このようにし
て取り付けられたポリゴンミラー１は、正六角柱の軸を
中心として回転しながら側面の反射面１ｒで光ビームを
走査する。

【０００９】以上のようなポリゴンスキャナ駆動装置で
は、最近、レーザビームプリンタ等の高速化に伴って高
速・小型化が要求されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術で
述べたように、ポリゴンスキャナ駆動装置では、巻線コ
イル７に電気を通して磁化させることによりローターマ
グネット８の反発力を回転力に変換しモータとしてい
る。その巻線コイル８に電流を流すことで磁力と共に熱
も発生するが、その保熱が基板６上に近接する位置で励
磁切り換えを行なう制御回路１０等に悪影響を与え、こ
のためポリゴンスキャナ駆動装置の寿命を短くするなど
の不具合があった。

【００１１】近年は特に、画像形成装置の高速化に伴
い、巻線コイル７へ流す電流値も大きくなっており、そ
の発熱量もさらに増えることから、励磁切り換えを行な
う制御回路１０には益々負荷がかかり、ポリゴンスキャ
ナ駆動装置の寿命の短命化につながる。

【００１２】また、巻線コイル７の発熱は、回転軸２と
その軸受１５等の膨張にもつながり、結果として回転軸
２と軸受１５とのクリアランスを減少させ、回転軸２と
その軸受１５の接触を引き起こし回転負荷が増大するこ
とになる。これによってもポリゴンスキャナ駆動装置が
短命化していた。

【００１３】また、ポリゴンスキャナはその定常回転の
高速化のみならず、回転子部の軽量化によるファースト
プリントまでの時間の短縮や、機械の消費電力の低減も
求められている。

【００１４】そこで、本発明の目的は、高速化等に伴う
巻線コイルの発熱量の増大が励磁切り換えに与える悪影
響を防止し、かつ軽量化を図ることのできるポリゴンス
キャナを提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のポリゴンスキャナは、周方向の側面に鏡面を
有しその中心位置に回転軸が軸止され該回転軸の突設し
た片面に円筒状のロータ部を成形して構成されるポリゴ
ンミラーを備え、上記ロータ部の側壁内周面にマグネッ
トが装着され、該マグネットに所定距離離間して対向す
るコイルを配置するとともに上記回転軸を制御基板上に
回転自在に支持したポリゴンスキャナにおいて、上記ポ
リゴンミラーの外表面に複数の凹部が成形されているこ
とを特徴としている。

【００１６】また、上記複数の凹部は、上記ポリゴンミ
ラーの上面に設けた不貫通の穴である構成、または、上
記複数の凹部を上記ポリゴンミラーの下面へ貫通させて
貫通孔にした構成にすることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施例を説明する。図１は第１実施例のポリゴンスキャナ
の断面図である。図２は、図１のポリゴンスキャナの上
面図である。図１に示すように、ポリゴンスキャナは、
ロータ部２１ａと、孔部２１ｂと、反射面２１ｒとを一
体形成したポリゴンミラー２１と、ロータ部２１ａに装
着されるロータマグネット２２と、ポリゴンミラー２１
の回転軸２０と、回転軸２０をステータヨーク２３に軸
支するラジアル軸受２４Ａ，２４Ｂと、ロータマグネッ
ト２２に対向してステータヨーク２３に固定されている
磁力発生部材の巻線コイル２５と、ステータヨーク２３
に取り付けられている制御基板２６とを備えている。

【００１８】このポリゴンミラー２１は、中心の軸固定
部である孔部２１ｂに回転軸２０が圧入固定されてお
り、下面外周寄りに円筒状のロータ部２１ａをー体に有
し、ロータ部２１ａの内側には、接着、庄入等によりロ
ータマグネット２２が固定され回転子部を構成する。固
定子部としては、ロータマグネット２２に所定距離離間
して対向する巻線コイル２５をステータヨーク２３の中
空円筒状部２３ａの外周に固定し、この巻線コイル２５
の外周の円筒面は、ロータマグネット２２の内周の円筒
面と、ある間隔を一定に保ちつつ対向させている。な
お、この巻線コイル２５は制御基板２６に固定されてい
てもよい。

【００１９】上記のように、ロータと一体の正角形状
（例えば正六角形）の側面を反射面２１ｒにした構成に
よれば、部品点数を削減とともにコストダウンを達成で
きる。また、レーザプリンタ等の画像形成装置に組み込
む際に小さな占有スペースですみ、画像形成装置の小型
化に寄与することができる。特に、上記ポリゴンミラー
２１を一体に有するロータは、高純度アルミニウム材か
ら成形することができ、軽量で動バランスにも優れてい
る。したがって、高速回転化に対応でき、振動及び騒音
の低減に有利な構成である。

【００２０】上記ステータヨーク２３の内部には上記ラ
ジアル軸受２４Ａと下部のラジアル軸受２４Ｂとが回転
軸方向に所定間隔離間して設けられている。このラジア
ル軸受２４Ａ，２４Ｂは、すべり軸受から構成され、例
えば含油軸受等が使用され、ステータヨーク２３の中空
円筒状部２３ａの内側面に圧入されている。そして、上
記回転軸２０は、ラジアル軸受２４Ａ，２４Ｂに滑合さ
れてラジアル方向が回動自在に支持されている。また、
回転軸２０の下端の曲面２０ａではスラスト板からなる
スラスト軸受２７に点接触することよりスラスト方向が
回動自在に支持されている。上記ステータヨーク２３の
中空円筒状部２３ａは、制御基板２６の基板平面に対し
て垂直に固定されており、制御基板２６上に配置され図
示しない専用ＩＣ等で構成される制御回路がある。その
制御回路が巻線コイル２５への通電を切り換えることに
よって、巻線コイル２５とロータマグネット２２との間
の磁気作用によりポリゴンミラー２１は回転制御され
る。

【００２１】以上説明した構成のポリゴンミラー２１を
備えたポリゴンスキャナ装置において、主として巻線コ
イル２５が発生する熱及び巻線コイル２５周辺の放熱を
目的として、ポリゴンミラー２１には、その外表面とそ
のロータ部２１ａの内面との間を垂直に貫く貫通孔２１
ｃが設けられている。この図示した例のように、放熱手
段としての凹部を貫通孔２１ｃとして設ければ、通気に
よっても放熱させることができ冷却性が高まる。この場
合は回転軸２０とその軸受の膨張を抑え、回転負荷への
影響を抑制することもできる。

【００２２】上記の実施例では放熱用凹部を貫通孔２１
ｃとしているが、ポリゴンミラー２１の保熱を発散させ
るには、外気に直接触れるアルミ製のロータの表面積を
大きくすることによっても可能であることから、貫通孔
２１ｃに限らずロータ上面に凹状の穴等の切欠部を設け
ることでも可能である。

【００２３】また、ポリゴンミラー２１に凹部或いは貫
通孔２１ｃを穿設することにより軽量化が計られる。軽
量化によって回転子自体の回転負荷の低減となり、これ
によりポリゴンスキャナユニットの駆動開始から所定の
定常回転数に至るまでの時間を短縮することができ、定
常回転に至るまでの駆動時及び定常回転時の消費電力を
低減できる。さらにこの軽量化は、ポリゴンスキャナの
軸受部の負担を少なくでき、ポリゴンスキャナの寿命を
延ばすことができる。なお、凹部を設けたことが振れ回
り等の原因にならないよう複数の凹部は中心の回転対称
に設けて全体の重心と回転中心とを一致させるようにバ
ランス良く穿設している。

【００２４】図３は、本発明に係るポリゴンミラーの第
２実施例を示す断面図である。図４は、本発明に係るポ
リゴンミラーの第３実施例を示す断面図である。これら
第２及び第３実施例の構成は、ポリゴンミラー２１のロ
ータ形状が異なる他は第１実施例と同様である。このよ
うに、ポリゴンミラー２１の放熱効果を有するためには
ロータ上面は水平面に限られない。すなわち、ロータ部
２１ａの側壁内周面にロータマグネット２２を備え、ポ
リゴンミラー２１の外面に放熱用凹部又は貫通孔２１ｃ
を設けるスペースさえあれば、特にポリゴンミラー２１
の形状に限定されるものではなく、様々な形態のロータ
に適用可能である。

【００２５】つぎに、本発明のポリゴンスキャナの製作
工程における貫通孔２１ｃの役割を説明する。一般に、
ポリゴンミラー２１としてのロータは、側面を鏡面に一
体形成した後、加工切削油等の洗浄、及び鏡面へ保護膜
を形成するのため蒸着が必要である。この洗浄・蒸着工
程においては、ポリゴンミラー２１を積み重ねた状態に
保持する専用治具３０が用いられ、専用治具３０ごと洗
浄槽にて洗浄を実施し、また専用治具３０ごと蒸着機に
投入して蒸着を実施する。すなわち、ミラー加工後のポ
リゴンミラー２１は、専用治具３０とともに回転されな
がら洗浄・蒸着が行われる。

【００２６】図５は、その専用治具３０に取付けられた
状態の回転子を示す断面図である。（ａ）は分解状態、
（ｂ）は積載状態を示している。この図に示すように、
各ポリゴンミラー２１は、その貫通孔２１ｃに連結棒３
１を挿通するとともにカラー３２と交互に積み上げるよ
うにして専用治具３０に取付ける。図５（ｂ）の実線に
示したように複数のポリゴンミラー２１を一体に保持し
た専用治具３０は、その両端を槽内にて回転支持され洗
浄等が行われる。

【００２７】上記ポリゴンミラー２１の貫通孔２１ｃ
は、例えば連結棒３１を挿通するために回転中心を挟ん
だ２以上の箇所であってポリゴンミラー２１間の同一位
置に対応する垂直方向の孔を用いる。カラー３２は、ポ
リゴンミラー２１の孔及び軸と対応する位置、すなわ
ち、その上下に配されるポリゴンミラー２１の回転軸２
０が挿入可能な中心孔３２ａ、及び中止孔３２ａを挟ん
で回転対称の位置に連結棒３１が無理なく挿通できる複
数の貫通孔３２ｂを設けている。

【００２８】こうして、その貫通孔２１ｃに挿通される
連結棒３１を用いれば、ポリゴンミラー２１の洗浄・蒸
着に極めて良好である。すなわち、組立後の通気・冷却
性の向上を目的として設けた貫通孔２１ｃは、専用治具
３０においては連結棒３１の挿通孔として兼用可能であ
り、保持治具として図５（ｂ）中の鎖線で示したような
枠体３３を用いる必要が無くなる。上記枠体３３のよう
な保持治具が被洗浄・被蒸着体の外にあり、しかもこれ
が反射面２１ｒの側に位置すれば、洗浄工程ではシミや
汚れ等の不具合の原因となり、また、蒸着工程において
は蒸着ムラ等の不具合の原因となる。そこで、上記連結
棒３１は回転軸２０と反射面２１ｒとの間に内装させ、
上記不具合を防止することで回転子の加工工程における
品質向上を図ることができる。なお、専用治具３０に積
層されたロータを固定するには、例えば連結棒３１の両
端を専用治具３０に固定する締め付けねじを用いること
で可能である。

【００２９】一方、上記ポリゴンミラー２１は、回転軸
２０が植設されロータマグネット２２を一体的に固定す
るロータ部２１ａ内において、その回転軸２０の下端は
ステータヨーク２３内に固定された複数のすべり軸受か
らなるラジアル軸受７Ａ，７Ｂにより回転自在に支持さ
れたものである。

【００３０】そこで、上記のように放熱用凹部は貫通さ
せずに、例えば底が塞がれた穴として設ければ、別の意
味での効果が得られる。すなわち、貫通孔２１ｃでなく
とも、複数の凹部はロータの表面積を大きくすることに
より放熱効果を高め、巻線コイル２５の近傍の保熱によ
る悪影響を無くすとともに、不貫通であることによりロ
ータ部２１ａの軸受７Ａ，７Ｂに塵や埃等が入り込まな
い。このため、上記軸受７Ａ，７Ｂへの塵等の進入を原
因とする回転負荷の増大を防止でき、ポリゴンスキャナ
の寿命を延ばすことができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のポリゴン
スキャナは、周方向の側面に鏡面を有しその中心位置に
回転軸が軸止され該回転軸の突設した片面に円筒状のロ
ータ部を成形して構成されるポリゴンミラーを備え、上
記ロータ部の側壁内周面にマグネットが装着され、該マ
グネットに所定距離離間して対向するコイルを配置する
とともに上記回転軸を制御基板上に回転自在に支持した
ポリゴンスキャナにおいて、上記ポリゴンミラーの外表
面に複数の凹部が成形されている構成なので、上記ポリ
ゴンミラーの外表面の面積が大きくなり冷却性が向上し
且つ軽量化になるため、高速化に対応できるとともに、
ポリゴンスキャナ装置の寿命を延ばすことができる。

【００３２】また、上記複数の凹部は、上記ポリゴンミ
ラーの上面に設けた不貫通の穴である構成によれば、上
記放熱用の凹部から塵や埃等の異物が侵入することがな
く、ポリゴンスキャナ装置の寿命を延ばすことができ、
高速化にも対応できる。

【００３３】また、上記複数の凹部を上記ポリゴンミラ
ーの下面へ貫通させて貫通孔にした構成によれば、放熱
効果を高めるとともに、鏡面の加工後に行われる洗浄・
蒸着を良好に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のポリゴンスキャナの断面図であ
る。

【図２】図１のポリゴンスキャナの上面図である。

【図３】第２実施例に係るポリゴンミラーを示す断面図
である。

【図４】第３実施例に係るポリゴンミラーを示す断面図
である。

【図５】ポリゴンミラーを保持する専用治具を説明する
図で、（ａ）は分解状態、（ｂ）は積載状態の断面図で
ある。

【図６】従来のポリゴンスキャナの構成を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

２０ 回転軸 ２１ ポリゴンミラー ２１ａ ロータ部 ２１ｃ 貫通孔（複数の凹部） ２１ｒ 鏡面 ２２ マグネット ２５ コイル ２６ 制御基板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周方向の側面に鏡面を有しその中心位置
   に回転軸が軸止され該回転軸の突設した片面に円筒状の
   ロータ部を成形して構成されるポリゴンミラーを備え、
   上記ロータ部の側壁内周面にマグネットが装着され、該
   マグネットに所定距離離間して対向するコイルを配置す
   るとともに上記回転軸を制御基板上に回転自在に支持し
   たポリゴンスキャナにおいて、 上記ポリゴンミラーの外表面に複数の凹部が成形されて
   いることを特徴とするポリゴンスキャナ。
2. 【請求項２】 上記複数の凹部は、上記ポリゴンミラー
   の上面に設けた不貫通の穴であることを特徴とする請求
   項１記載のポリゴンスキャナ。
3. 【請求項３】 上記複数の凹部を上記ポリゴンミラーの
   下面へ貫通させて貫通孔にしたことを特徴とする請求項
   １記載のポリゴンスキャナ。