JP2006187970A - ポリゴンスキャナモータ - Google Patents

Abstract

【課題】ポリゴンスキャナモータにおいて、ラジアル及びスラスト方向の衝撃に対してもポリゴンミラーが動かずバランス変化が無く、小径のポリゴンミラーに対応できる優れたポリゴンスキャナモータを提供することを目的とする。
【解決手段】ミラー押さえバネ１０を、外径部が接触するように互いに向き合わせて重ねた２枚の皿バネで構成し、一方のミラー押さえバネの内径部１９近辺をポリゴンミラー５の取付穴の角部１５に当接させ、他方のミラー押さえバネの内径部近辺１８をシャフト１に形成された係止部（グリップリング１３）に係止させることによりポリゴンミラー５をシャフト１に固定されたボス２のフランジ部２ｂの受け面２ｃに押圧固定して、ラジアル方向及びスラスト方向に必要な加圧力を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明はポリゴンミラーを回転駆動するポリゴンスキャナモータに関するものである。

従来、ポリゴンスキャナモータとしては、例えば実用新案文献に記載されているようなものがあった。

図１２は前記実用新案文献に記載された従来のミラー取り付け構造の断面図を示している。図１２において５０１はロータ、５０２はロータ受体、５０３はポリゴンミラー、５０５は四形板バネ、５０６はバランスプレート、５０７はその固定ネジであり、ポリゴンミラー５０３の上端部に、ロータと同心の環状段部５０３ａが形成され、その環状段部５０３ａに十字形にした板バネ５０５が係合されている。この構成によれば、ポリゴンミラー５０３はその環状段部５０３ａにて板バネ５０５と直接係合され、スラスト力のみならず、ラジアル方向にも付勢された状態に保持することができ、ラジアル方向からの衝撃に対し移動しづらくなる。よって、ポリゴンミラー５０３を含む光学系の信頼性を高めることができる。さらに、板バネ５０５を斜めに押し当てることにより、必然的にセンター出しができ、回転バランスが良くなる。
実用新案登録第２５９８７６６号公報（第３頁、図１）

しかしながら、上記従来の構成では、ミラー押さえと取り付けするためのネジが必要となり、部品点数を少なくすることができない。また、ポリゴンミラーの内径部に環状段部を設けるため、ポリゴンミラーの加工費が高くなる。また、ポリゴンミラーの加工は、ポリゴンミラーの内径を基準にするため環状段部の同軸度は良くなく、部品点数の多さからも精度は良くない。更に、ネジで固定するため、ポリゴンミラーの内径が大きくなり、小径のポリゴンミラーには対応できないという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するもので、ラジアル及びスラスト方向の衝撃に対してもポリゴンミラーが動かずバランス変化が無く、小径のポリゴンミラーに対応できる優れたポリゴンスキャナモータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明のポリゴンスキャナモータは、ミラー押さえバネを、外径部が接触するように互いに向き合わせて重ねた２枚の皿バネで構成し、一方のミラー押さえバネの内径部近辺をポリゴンミラーの取付穴の角部に当接させ、他方のミラー押さえバネの内径部近辺をシャフトに形成された係止部に係止させることによりポリゴンミラーをシャフトに固定されたボスのフランジ部に押圧固定する構成としたものである。ミラー押さえバネの弾性でポリゴンミラーの取付穴の角部を押さえることでラジアル方向及びスラスト方向に必要な加圧力を得ることができる。

本発明のポリゴンスキャナモータによれば、ポリゴンミラーの中央に形成された取付穴の角部に当接して加圧するため小径ミラーでも適正なミラー加圧力が得られ、ミラー面の平面度の悪化や変形をなくすことができる。ラジアル方向とスラスト方向に加圧できるので環境変化におけるミラー加圧力の変化を小さくし、ラジアル方向・スラスト方向の衝撃に対してもアンバランスの変化をなくすことができる。また、ミラー押さえバネは皿バネ
を２枚重ねた構成にするため同じ加圧力を得るにも組立公差巾が２倍許容され、組立公差を緩和することができる。即ち、加圧力が安定して得られることになる。ポリゴンミラーを固定するミラー押さえバネの加圧位置をポリゴンミラーの内周側に配置できるのでミラー押さえのスペースが少なくなり薄型化、小型化が図れる。更に、分解可能であり、ポリゴンミラーやミラー押さえバネ、ボス等の再利用が図れ、コスト的にも優れたポリゴンスキャナモータが得られる。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係るポリゴンスキャナモータの断面図である。

図２は本発明の実施の形態１に係るポリゴンスキャナモータのポリゴンミラー部の拡大図である。図１及び図２において、多面鏡であるポリゴンミラー５を有し、シャフト１にボス２を締結し、シャフト１に対向し、回転支持するためのスリーブ３を配置する。シャフト１又はスリーブ３のいずれかに動圧発生溝が形成されている。回転することによって動圧発生溝で圧力が発生し、シャフト１を気体及び流体を介し非接触状態で支持する。シャフト１の底面は曲面に加工され、スラスト方向にスラスト板１１で受けスラスト軸受として構成される。スラスト板１１は、スラストカバー１２によってスリーブ３にカシメ工法によって固定される。ボス２には、モータを駆動するためのロータマグネット７がロータフレーム６を介して固定されており、対向した位置にインシュレータ１４を有した巻線９を有するステータコア８を配置し、インシュレータ１４には基板４に取り付けられるようにフックが設けられている。ボス２の上部には円筒部２ａが形成され、ポリゴンミラー５の中央に形成された取付穴１６が嵌挿され、ミラー押えバネ１０によって加圧されボス２の円筒部２ａと直角に形成されたフランジ部２ｂに当接固定されている。ミラー押えバネ１０の一方の内径部１９近辺の加圧部２４はポリゴンミラー５の取付穴１６の角部１５に当接し、他方の内径部１８がシャフト１に固定された係止部であるグリップリング１３に係止して、スラスト加圧力Ｆ１とラジアル加圧力Ｆ２を得る。その合成加圧力Ｆ３によってポリゴンミラー５を最適な加圧力で押さえる。

図３は本発明の実施の形態１に係るポリゴンスキャナモータのボス断面図及び平面図である。図３においてボス２はシャフト１を固定する円筒部２ａとこの円筒部２ａと直角に形成されたフランジ部２ｂとからなり、フランジ部２ｂにはポリゴンミラー５を受ける受け面２ｃが形成されている。受け面２ｃの面積は衝撃や環境温度変化を考慮して設定されている。ラジアル方向の耐衝撃については、スラスト力Ｆ１、ラジアル方向の必要加圧力をｆ、静摩擦係数をμとすると、ｆ＝μ×Ｆ１で表される。本発明は、ラジアル加圧力Ｆ２も得られ、Ｆ２＞ｆにすることによってボス２の加工条件のバラツキによる静摩擦係数μを考慮しなくても良くなる。

図４は本発明の実施の形態１に係るミラー押さえバネの展開図である。

図５は本発明の実施の形態１に係るミラー押さえバネの上面図、断面図及び下面図である。図４及び図５において、ミラー押さえバネ１０は２枚の皿バネから形成されており、接合部２０でつながっている。ミラー押さえバネ１０は、同一上の金型にて曲げ及び打ち抜きし、接合部２０で折り曲げそれぞれの外径部１７で接触させている。同一上の金型で作成するため、組立にかかる工数増加はなくコスト的に優れている。本発明は同一金型で２枚の皿バネを形成しているが、皿バネを別金型で２枚作成し、重ねて配置しても良い。

図６は本発明の実施の形態１に係る２枚合成した場合のミラー押さえバネの上面図、断面図及び下面図である。図６において、皿バネ外径部のズレが発生する可能性があるため（ａ）のように２枚のミラー押さえバネ２１０、３１０の外径部に凹部２２と凸部２１を
形成し、噛み合わせるか、（ｂ）のようにミラー押さえバネ４１０、５１０の外径部にはめあい部２３を設ける構成にすれば良い。

図７は本発明の実施の形態１に係るミラー押さえバネの圧縮長と加圧力の関係を示したものである。図７において、従来のバネは、１枚で構成されており、初期及び経時変化をふまえ設定された設計加圧力Ｆ４に対し、バネ圧縮長の許容公差Ａが得られる。本発明においては、２枚で構成されるため、バネ圧縮長の許容公差Ｂが得られ、バネ定数が同じであるとすると、Ｂ＝２×Ａになり、本発明は、組立や部品の公差が緩和できる。また、皿バネの荷重特性で傾斜が緩い箇所で使用するため、組立公差に関わらず一定した加圧力が得られる。

このように本発明はポリゴンミラー５の取付穴１６の角部１５に加圧するため、加圧力によってポリゴンミラー５のミラー面に歪を与えることはない。つまり、ミラー面とミラー押さえの距離と加圧力に歪は関係するためであり、取付穴１６の角部１５を加圧することによってミラー面との距離を最大限に離すことができるためミラー面の平面度悪化や変形をなくすことができる。たとえば、小径ミラーの場合、ポリゴンミラー５の大きさや必要な加圧力からするとミラー面を変形させない取付穴１６の角部１５からミラー面までの距離は、加圧力とミラー面の平面度悪化からすると、４ｍｍが限界レベルである。したがってシャフト１の外径や軸受の剛性からするとポリゴンミラー５の取付穴１６の直径はφ４が下限になり、図１１に示すポリゴンミラー５の各ミラー面５ｂに内接する内接円５ａの直径はφ１２が最小内接円となる。ポリゴンミラー５の取付穴１６の直径は、現実のところφ２０が最大径であり、これからすると内接円５ａの直径はφ２８が最大内接円となる。ポリゴンミラー５の取付穴１６の直径が更に大きくなると、ミラー押さえバネの外径が大きくなり、重量や加圧力が増加するため、ミラー押さえバネの構成が非常に困難になる。よって、内接円５ａの直径をφ１２（取付穴１６の直径４ｍｍ時）〜φ２８（取付穴１６の直径２０ｍｍ時）の範囲で設定し、取付穴１６の角部１５からミラー面５ｂまでの距離を４ｍｍ以上にすればミラー面の平面度を悪化させることなく加圧できる。

また、ポリゴンミラー５の取付穴１６の角部１５に加圧するためラジアル方向とスラスト方向にそれぞれ加圧力が得られ、衝撃に対する適正なラジアル方向の加圧力に設定することでラジアル方向の衝撃に対してもアンバランスを悪化させることは無い。そして、ミラー押さえバネ１０は皿バネを２枚重ねた構成にするため、同じ加圧力を得るにも組立公差が２倍に許容され、組立公差を緩和することができる。更に部品点数を低減できるため薄型及び小型に適し、コスト的にも優れている。

（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２に係るポリゴンスキャナモータの断面図である。

図８において、図１〜図７と同じ構成要素については、同じ符号を用い説明を省略する。ボス２の上部にはポリゴンミラー５がミラー押さえバネ１１０によって加圧固定されている。ポリゴンミラー５の取付穴１６の角部１５にミラー押さえバネ１１０の一方の内径部１１９近辺の加圧部２４が接触し、他方の内径部１１８がシャフト１０１に形成された係止部である溝１０１ｂにはまり込んで固定される。内径部１１８の形状はバネ性を利用して固定するため、突起状つまり凹凸が設けられている。この方法によればミラー押さえバネ１１０の固定をより強化することができ、衝撃や環境変化に耐えうる信頼性の高いポリゴンスキャナモータが得られる。

（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３に係るポリゴンスキャナモータのポリゴンミラー部の拡大図である。図９において、図１〜図８と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を
省略する。ボス１０２はシャフト１を固定する円筒部１０２ａとこの円筒部１０２ａと直角に形成されたフランジ部１０２ｂとからなり、フランジ部１０２ｂにはポリゴンミラー５を受ける受け面１０２ｃが形成されている。ポリゴンミラー５を受ける受け面１０２ｃは断面凸曲面形状に形成されている。受け面１０２ｃは円周状に当接してポリゴンミラー５を受けている。ポリゴンミラー５は、ミラー押さえバネ１０にて加圧固定されている。ポリゴンミラー５の取付穴１６の角部１５にミラー押さえバネ１０の一方の内径部１９近辺の加圧部２４が接触し、他方の内径部１８がシャフト１に固定された係止部であるグリップリング１３に係止して、スラスト加圧力Ｆ１とラジアル加圧力Ｆ２を得る。その合成加圧力Ｆ３はボス１０２の受け面１０２ｃに向かって加圧される。

図１０は、本発明の実施の形態３に係るポリゴンスキャナモータのボス断面図及び平面図である。図１０においてボス１０２の受け面１０２ｃ周辺の断面形状は円弧形状になっており、受け面１０２ｃの面積は非常に小さく、線に近い形状である。ポリゴンミラー５とボス１０２の受け面１０２ｃとの当接部を円周状の線にすることで単位面積当たりの加圧力が増加するため、ミラー押さえバネのスラスト加圧力Ｆ１を小さくすることができる。ラジアル方向の耐衝撃についてはラジアル加圧力Ｆ２をラジアル方向の必要加圧力ｆより大きくすることで解決される。また、加工による表面粗さのバラツキによる影響がなくなる。よって、加圧力を小さくすることができミラー面の平面度悪化や変形をなくすことができる。環境変化においても、ポリゴンミラー５を面で受けるのではなく、線で受けるため、膨張による影響も小さくなり、アンバランス変化をなくすことができる。ボス１０２の受け面周辺の断面形状は円弧形状だけではなく、三角形状でも同じ効果が得られる。

本発明のポリゴンスキャナモータは、部品点数の低減・薄型化・小型化ができるポリゴンスキャナモータとして有用である。

本発明の実施の形態１に係るポリゴンスキャナモータの断面図 本発明の実施の形態１に係るポリゴンミラー部の拡大図 本発明の実施の形態１に係るボス断面図及び平面図 本発明の実施の形態１に係るミラー押さえバネの展開図 本発明の実施の形態１に係るミラー押さえバネの上面図、断面図及び下面図 （ａ）本発明の実施の形態１に係る外径部に凹凸を形成し噛み合わせる構成によるミラー押さえバネの上面図、断面図及び下面図、（ｂ）外径はめあい構成によるミラー押さえバネの上面図、断面図及び下面図 本発明の実施の形態１に係るミラー押さえバネの圧縮長と加圧力の関係図 本発明の実施の形態２に係るポリゴンスキャナモータの断面図 本発明の実施の形態３に係るポリゴンミラー部の拡大図 本発明の実施の形態３に係るポリゴンスキャナモータのボス断面図及び平面図 ポリゴンミラーの内接円の説明図 従来のポリゴンスキャナモータの断面図

符号の説明

１、１０１ シャフト
１０１ｂ 溝
２、１０２ ボス
２ａ、１０２ａ 円筒部
２ｂ、１０２ｂ フランジ部
２ｃ、１０２ｃ 受け面
３ スリーブ
４ 基板
５ ポリゴンミラー
５ａ 内接円
５ｂ ミラー面
６ ロータフレーム
７ ロータマグネット
８ ステータコア
９ 巻線
１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０ ミラー押さえバネ
１１ スラスト板
１２ スラストカバー
１３ グリップリング
１４ インシュレータ
１５ 角部
１６ 取付穴
１７ 外径部
１８、１１８、１９、１１９ 内径部
２０ 接合部
２１ 凸部
２２ 凹部
２３ はめあい部
２４ 加圧部
５０１ ロータ
５０２ ロータ受体
５０３ ポリゴンミラー
５０３ａ 環状段部
５０５ 四形板バネ
５０６ バランスプレート
５０７ 固定ネジ
Ｆ１ スラスト加圧力
Ｆ２ ラジアル加圧力
Ｆ３ 合成加圧力
Ｆ４ 設計加圧力
ｆ ラジアル方向必要加圧力
Ａ、Ｂ 許容公差

Claims (5)

1. 中央に取付穴が形成されたポリゴンミラーと、前記ポリゴンミラーの取付穴に嵌合する円筒部とこの円筒部と直角に形成され前記ポリゴンミラーのミラー面と直角な平面と当接するフランジ部とを有するボスと、このボスの中央に固定されたシャフトと、このシャフトに形成された係止部と、前記ポリゴンミラーを固定するミラー押さえバネとを備え、前記ミラー押さえバネは、外径部が接触するように向かい合わせて重ねた２枚の皿バネで構成され、前記一方のミラー押さえバネの内径部近辺を前記ポリゴンミラーの取付穴の角部に当接させ、他方のミラー押さえバネの内径部近辺を前記シャフトに固定された係止部に係止させることにより前記ポリゴンミラーを前記ボスのフランジ部に押圧固定したことを特徴とするポリゴンスキャナモータ。
2. ミラー押さえバネは、同一形状である２枚の皿バネからなる請求項１記載のポリゴンスキャナモータ。
3. ポリゴンミラーの内接円直径をφ１２以上φ２８以下にした請求項１記載のポリゴンスキャナモータ。
4. ポリゴンミラーのミラー面と前記ミラー押えバネの当接部の距離を４ｍｍ以上とした請求項１記載のポリゴンスキャナモータ。
5. ボスのフランジ部とポリゴンミラーの当接部が円周状の線で形成された請求項１記載のポリゴンスキャナモータ。

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