JP2009251503A - 回転多面鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
金属成形によって高速回転可能で、フランジの形状を簡素化した安価な、大量生産に好適な、また、ポリゴンミラー反射面法線の振れが発生しにくいレーザビームプリンタ用のポリゴンミラースキャナモータを提供する。
【解決手段】
プレス部品によりロータケースを構成し、天面に凸部を形成してポリゴンミラーを着座固定する構成により、フランジの部品形状を簡素化した。
また、ポリゴンミラーの着座位置として、ロータケース凸部に、外周側を高くした段差を形成することによって、回転軸基準として、ポリゴンミラー反射面法線の垂直からの振れを低減できる。
また、コンパクト化された走査光学系を搭載するレーザビームプリンタにおいては、ポリゴンミラーをロータケースに近づけることができて、迷光が発生しにくいポリゴンスキャナモータの構成となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レーザビームプリンタやバーコードスキャナに使用されるポリゴンミラースキャナ（以下、回転多面鏡装置と称する）に関するもので、特にポリゴンミラーの保持構造に関するものであり、迷光の発生防止を目的とする。

従来の回転多面鏡の保持構造には、特許文献１のように、フランジにポリゴン着座部を構成するものや、特許文献２のように、フランジとロータケースを一体的に形成して、ロータ部天面にポリゴン着座部を構成するものが知られている。

図４は特許文献１に示す回転多面鏡装置の構成図である。図４において、ポリゴンミラー９の底面はフランジ６に形成された同心円状の凸部（受け面）６０１に接し、押さえバネ１０が軸３の切り欠き部３０１に勘合し突っ張ることにより、凸部６０１に押し圧されて固定される。また、フランジ６は駆動マグネット８を内周側に固着したロータケース７を固定保持する。
軸３は軸受け５に回動自在に挿入される。図４において、軸受け５は流体動圧軸受けであり、軸受け５の内周側にグルーブ５０１が形成され、軸３と軸受け５の隙間に流体が注入されると共に、軸３が回転すると、動圧を発生してラジアル軸受けを構成する。スラスト軸受けは、軸３の先端球形状とそれを受けるスラスト板から構成される。

ステータコア１１に捲かれた捲き線１２に転流位置検出センサ１５により制御された回転電流が流れると、ステータコア１１より回転磁界が発生し、駆動用マグネット８と相互作用して回転トルクを発生する。ポリゴンミラー９は、軸３と一体的に構成された回転体とともに矢印方向に回転する。
位置決めピン１３は、ステータコア１１を絶縁するコアモールドに挿入されており、ステータコア１１の、同軸度と転流位置検出センサ１５との回転位相、および、回路基板４からの高さを位置決めする。

図５は特許文献２に示す回転多面鏡装置の構成図である。軸３に外嵌固定されるフランジ・ロータユニット１９は、駆動マグネット８を内周に固着するとともに、フランジ部１９１とロータケース部１９２を一体的に構成する。フランジ・ロータユニット１９の天面には凸部（受け部）１９３が形成され、ポリゴンミラー９を着座する。
図５によれば、ポリゴンミラー９上に弾性体よりなるＯリング１７を載置する。このＯリング１７を介してポリゴンミラー９上面を押し圧する弾性ホルダ１０１を軸３に外嵌固定し、軸切り欠き３０１に外嵌した止め輪１８にて弾性ホルダ１０１を介してＯリング１７を保持する。軸３は玉軸受け１６を介して固定部（不図示）と回動自在に支持されているため、ポリゴンミラー９は軸３と一体的に構成された回転体とともに回転する。
特開２００１−０７８４１６号 公報 実開昭６３−１２２３１８号 公報

図４に示すように、レーザダイオードから射出されたレーザビーム２０１は走査光学系２２を透過した後、ポリゴンミラー９に入射する。反射光２０２は再び走査光学系２２に入射するが、この構成によると、ポリゴンミラー９とロータケース７とはフランジ６を介して接しているため、ポリゴンミラー９とロータケース７との距離は離れてしまう。そのため、走査光学系２２がスキャナモータに近いと、走査光学系２２からの２次反射光２０３がロータケース７に反射して３次反射光２０４を発生する。これが、再び走査光学系２２に入射し、迷光となり、印字品質に影響を及ぼす。

一方、図５に示す構成では、ポリゴンミラー９とフランジ・ロータユニット１９とを近づけることができるため、薄型化によって迷光の発生は防げるが、フランジ・ロータユニット１９の構成方法において以下のような問題点がある。
すなわち、フランジ・ロータユニット１９を樹脂による一体成型モールド部品で構成した場合、高速回転させると、遠心力によりフランジ・ロータユニット１９が破損する場合がある。即ち、近年要求されている高速化には不適である。
また、フランジ・ロータユニット１９を金属の削り出し部品で構成した場合、加工時間が長くなり、レーザビームプリンタのような大量生産機種には不向きである。また、コストも高くなる。

本発明は上記課題に鑑み、ロータケースを、高速回転に対応できる金属部材によって形成しても、簡単な成形で迷光の発生を抑制できる回転多面鏡装置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、本発明は以下のように構成した回転多面鏡装置を提供するものである。
すなわち第一の手段として、ポリゴンミラーと、ポリゴンミラーを取り付けるフランジと、
前記フランジの中心に固定された回転軸と、
前記フランジに固定され、駆動用マグネットを保持するロータケースと、
を具えたポリゴンミラースキャナモータにおいて、
前記ロータケースは金属成形され、この天面には周方向に沿って凸部が１つまたは複数形成されており、
前記凸部に前記ポリゴンミラーが当接することを特徴とする。

第二の手段として、ポリゴンミラーと、ポリゴンミラーを取り付けるフランジと、
前記フランジの中心に固定された回転軸と、
前記フランジに固定され、駆動用マグネットを保持するロータケースと、
を具えたポリゴンミラースキャナモータにおいて、
前記ロータケースは金属成形され、この天面には周方向に沿って凸部が１つまたは複数形成されており、
前記凸部に前記ポリゴンミラーが当接することを特徴とする。

さらに、前記回転多面鏡装置において、
前記凸部は、前記回転軸の周方向に沿って形成され、
かつ前記凸部の外周側の段差は内周側より高く形成されており、
前記凸部の外周側の段差が、前記ポリゴンミラーに当接し、着座保持するようにするとさらに好適である。

本発明によれば、高速回転に対応でき、かつ迷光の発生を抑制する回転多面鏡装置を提供することができる。
さらに請求項３の発明では、ポリゴンミラーの着座位置として、ロータケース凸部の外周側の段差を高く形成する構成により、回転軸基準として、ポリゴンミラー反射面法線の垂直からのズレを低減できるため、反射レーザ光束の振れ角（面倒れ）を抑制できる。

本発明における着座構造を利用した回転多面鏡装置を、以下ポリゴンミラースキャナモータを一例として、図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の第１の実施形態に係るポリゴンミラーの着座構造である。フランジ６が軸３に外嵌され、フランジ６がロータケース７を保持する構成は図４に示す従来例と同様である。また、ポリゴンミラー９とロータケース７の天面とが近接する構成は、図５に示す従来例の、ポリゴンミラー９とフランジ・ロータユニット１９の天面とが近接する構成と同様である。ポリゴンミラースキャナモータの駆動等の基本的構成については、公知の技術、例えば先の従来例で述べた構成などを利用できる。

本発明の特徴は、ロータケース７をプレス成型によって形成し、このロータケース７にポリゴンミラー９を着座させていることである。
また、プレス成型の特徴を生かして、ロータケース７の天面に、ロータケース７の周方向に沿って、凸部７０１を形成して、この凸部７０１にポリゴンミラー９が当接してポリゴンミラー９の下面を受けている。

このとき、図１のようにポリゴンミラー９と軸３との間にフランジを介する理由として、以下のようなことがある。
すなわち、フランジを、図５に示したようにフランジ部としてロータケースと一体に形成する場合、ポリゴンミラー７を軸３の回転中心に合わせて固定するために、フランジ・ロータユニット１９を金属の削り出し加工によって精度良く形成する必要がある。これは先にも述べたように、加工時間が長く、コストも高くなってしまう。
また一方、本発明のようにロータケースをプレス成型によって板状に形成する場合、図１のようなフランジ６を用いずに、フランジ６部分をロータケース７によって形成して位置決め固定しようとすると、ロータケース７がプレス成型により形成されるため精度を上げるのが困難である。
そのため、図１のようにフランジ６を介することによって、ポリゴンミラー９の軸３への固定の位置決めを精度良くすることができる。

凸部７０１は、例えば半抜きや曲げ加工にて形成できる。軸方向から見たときの凸部７０１の形状は、円弧や、同心円、円周上であっても良いし、点状突起であっても良い。またはそれらが１つに限らず複数形成されても良い。
このようにロータケース７の凸部７０１によってポリゴンミラー９を着座させることにより、ポリゴンミラー９をフランジ６で受ける必要がないため、フランジ６の部品形状が簡素化できる。

ポリゴンミラー９は、凸部７０１に着座した後、押さえバネ１０と止め具２１を軸３に外嵌することにより、押し圧固定される。止め具は、図５の従来例においては軸３の切り欠き部３０１に外嵌したが、本実施例である図１においては、止め具２１は軸３に圧入され位置決めされる。このような構成により、軸３に追加工する必要がなく好適である。

図２は本発明の第２の実施形態に係るポリゴンミラーの着座構造を示している。先の実施例１と異なるところは、フランジ６の形状がさらに簡素化され、ロータケース７が直接軸３に外嵌されていることである。ポリゴンミラー９とロータケース７の凸部７０１との着座構造については、先の実施例と同じである。

ロータケース７を軸に固定するにつき、ロータケース７が軸３と結合する内周円筒部７０２は、バーリング加工によりプレス成型可能である。また、軸３の内周円筒部７０２との結合部３０２は、表面を粗く、また、他の部分より外径を太らせる表面処理（例えば、スウェル処理）等を施して、軸３とロータケース７との結合強度を上げることが可能である。

上記実施例１および実施例２のように構成したロータケース７の着座位置において、図４に示したのと同じ走査光学系２２を用いて、ロータケース７による迷光との関係を示す。例えば、第２の実施例の図２を例に取ると、ポリゴンミラー９の位置がロータケース７に近づいたことにより、２次反射光２０３はロータケース７に入射しない。２次反射光は回路基板４等で散乱され、図４に示したような３次反射光２０４を低減できるため、迷光の発生を低減することができる。これは第１の実施例においても同様である。

このように、ポリゴンミラー９を着座するのにフランジ６を介さないことにより、ポリゴンミラー９とロータケース７を近づけて構成できる。よって、レーザビームプリンタの走査光学系をポリゴンミラーに近づけても迷光が発生しにくくなり、また、ポリゴンミラースキャナモータとして薄型に構成できる。また、ポリゴンミラー９を着座するロータケースをプレス部品により形成するため、大量生産に好適な小型化が可能である。また、フランジの形状が簡素化されるため、ポリゴンミラースキャナモータとして小型化、薄型化が可能になる。

図３は上記第１及び第２の実施例を元にした第３の実施形態に係るポリゴンミラーの着座構造である。図３に説明するのは、ポリゴンミラー９の反射面９ｍ法線の、回転中心軸に対する振れ（垂直からのずれ）を抑える工夫である。すなわち、走査方向と垂直な方向に沿った走査ビームの振れを防ぐために、凸部７０１天面を、外周側を高くした段差を設けて形成し、この凸部７０１の外周側がポリゴンミラー９に当接し、着座保持するように構成した。

本実施例ではこのように、ロータケース７にポリゴンミラー９を着座保持させるのに、ロータケース７の凸部７０１を、軸３の周方向に沿って形成し、凸部７０１天面を、外周側を高くした段差を設けて形成した。
ポリゴンミラー９を着座させる凸部７０１の面について、高さが同じで段差がないものにした場合、面全体についての高さ等を均一に精度良く仕上げなければならない。しかし、本実施例のように、凸部７０１の天面に段差を設けることにより、点あるいは線によってポリゴンミラー９を受けることによって、より簡単な成形で着座の振れ角防止の精度を向上することができる。

このように本実施例では、回転多面鏡の走査ビーム反射面の法線が回転軸中心線に対して垂直になるようにした。すなわち、以下のように構成する。
ロータケース７の、凸部７０１の内周側の段差をｈ１、半径をｒ１、外周側の段差をｈ２、半径をｒ２とする。ここで、
ｈ１ ＜ ｈ２
とすることにより、凸部外周、即ちｒ２の円弧の上に、ポリゴンミラー９は着座する。回転中心軸３０３を基準としてロータユニットを回転したときに、着座部ｒ２に軸方向振れ△があると、反射面９ｍ法線の振れ角は、
△／ｒ２
になる。凸部７０１内周側にてポリゴンミラー９を着座すると、反射面９ｍ法線の振れ角は、
△／ｒ１
となる。図３から明らかなように、
△／ｒ２ ＜ △／ｒ１
となり、凸部７０１の外周側ｒ２でポリゴンミラー９を着座、位置決めしたほうが、反射面９ｍの法線の振れ角は小さくなる。

つまり、ポリゴンミラー９を着座させるにつき、ポリゴンミラー９が当接する凸部７０１の点（線）を、ポリゴンミラー９に対してより外側で支えるようにすることによって、反射面９ｍ法線の振れ角がより低減できる。そのため、凸部７０１の天面に段差を設けるのに、外周側を高く設定して、ポリゴンミラー９を着座させるようにした。
これによって、反射レーザ光束２０２の振れ角２０２△が抑えられるため、結像スポットの位置ずれが小さくなり、印字品質が向上する。

このように形成したロータケースの凸部は、先の実施例１および実施例２の双方のロータケースの構成として適用できる。

本発明の、実施の第一の形態に係る、ポリゴンミラーの着座構造を示す部分断面図である。 本発明の、実施の第二の形態に係る、ポリゴンミラーの着座構造を示す部分断面図である。 本発明の、実施の第三の形態に係る、ポリゴンミラーの着座構造を示す部分断面図である。 従来の実施例の形態に係る、ポリゴンミラーの着座構造を示す部分断面図である。 従来の実施例の形態に係る、ポリゴンミラーの着座構造を示す部分断面図である。

符号の説明

３ 軸
６ フランジ
７ ロータケース
８ 駆動用マグネット
９ ポリゴンミラー
９ｍ 反射面
１１ ステータコア
１９ フランジ・ロータユニット
２１ 止め具
２２ 走査光学系
１０１ 弾性ホルダ
１９１ フランジ部
１９２ ロータケース部
１９３ 凸部
２０１ 入射レーザ光束
２０２ 反射レーザ光束
２０３ ２次反射光
２０４ ３次反射光
３０１ 切り欠き部
３０２ 結合部
３０３ 回転中心軸
６０１ 凸部
７０１ 凸部
７０２ 内周円筒部

Claims (3)

1. ポリゴンミラーと、ポリゴンミラーを取り付けるフランジと、
   前記フランジの中心に固定された回転軸と、
   前記フランジに固定され、駆動用マグネットを保持するロータケースと、
   を具えたポリゴンミラースキャナモータにおいて、
   前記ロータケースは金属成形され、この天面には周方向に沿って凸部が１つまたは複数形成されており、
   前記凸部に前記ポリゴンミラーが当接することを特徴とする回転多面鏡装置。
2. ポリゴンミラーと、ポリゴンミラーを取り付けるフランジと、
   前記フランジの中心に固定された回転軸と、
   前記回転軸に固定され、駆動用マグネットを保持するロータケースと、
   を具えたポリゴンミラースキャナモータにおいて、
   前記ロータケースは金属成形され、この天面には周方向に沿って凸部が１つまたは複数形成されており、
   前記凸部に前記ポリゴンミラーが当接することを特徴とする回転多面鏡装置。
3. 前記請求項１または請求項２に記載のポリゴンスキャナモータにおいて、
   前記凸部は、前記回転軸の周方向に沿って形成され、
   かつ前記凸部の外周側の段差は内周側より高く形成されており、
   前記凸部の外周側の段差が、前記ポリゴンミラーに当接し、着座保持することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転多面鏡装置。
   

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