JP3243112B2 - 光ビーム走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザビーム等の記録装
置に係り、高速高精細に好適な、ポリゴンミラー（回転
多面鏡）を使用する光ビーム走査装置の取付け構造に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、磁性流体軸受を用いたポリゴ
ンミラーのモータは、図１のようにステータ１の鉄芯に
巻かれた駆動コイル２に所定の通電モードで電流を流す
と、モータマグネット３との間に回転トルクが発生し、
ロータ部４がシャフト５を中心に、流体軸受ユニット６
内で高速回転する。モータマグネット３とポリゴンミラ
ー７は、シャフト５に焼嵌めしたカラー８に設けられて
いる。ロータ部４が流体軸受ユニット６内で高速回転す
ると、ロータ部４自身の持つアンバランスによって振動
を発生することがある。このような状態で長時間に渡り
ポリゴンミラーを回転し続けると、ロータ部４による振
動や回転によって発生する熱により温度変化が発生して
してしまう。

【０００３】一般的に、ポリゴンミラー７はカラー８
に、螺子９によって固定されている。そして、ポリゴン
ミラー７はビームの反射特性、重量、製作性等を考慮し
て、アルミニウムを材質として使用している。一方、螺
子９はポリゴンミラー７が変形しない程度の１．２〜
１．５（ｋｇｆ・ｍ）の締め付けトルクに耐えられる等
を考慮して材質として鉄を含んだ材質（例えば、ＳＵ
Ｓ）が使用されている。

【０００４】この両者の材質の熱膨張の関係は、アルミ
ニウムより鉄の方が熱膨張が低いため、ポリゴンミラー
７の回転による温度上昇が発生すると、螺子９よりポリ
ゴンミラー７の方が熱膨張することになる。

【０００５】ポリゴンミラー７と螺子９は熱的影響がな
いと、完全に固定しており緩んだりすることなないのだ
が、上述した熱膨張により、螺子９の固定は不完全にな
ってしまう。

【０００６】更に、上述した装置に発生している振動に
より、緩んだ螺子９は外れてきてしまう。

【０００７】すると、ポリゴンミラー７はカラー８との
間が浮いてしまい、ポリゴンミラー７の回転は円運動で
はなく、楕円運動のようにガタつきが生じてしまう。

【０００８】そのため、このガタがロータ部４に伝達
し、回転のバランスを悪くしてしまい、ロータ部４のア
ンバランスによる遠心力が、シャフト５と流体軸受ユニ
ット６との間で発生するポンピング作用が生じ、流体軸
受ユニット６に設けられている油膜を破り、シャフト５
が流体軸受ユニット６に接触し、金属接触による異常音
が発生してしまう。

【０００９】この現象を検証するために、この装置の回
転駆動のＯＮ−ＯＦＦを１００００回おこない、アンバ
ランス量が０．５ｍｇ以下の規格範囲内に有るか否かを
実験を行ったところ、図２にあるように、１０００回に
満たす前にすでに規格より大きなアンバランス量になっ
てしまった。このときの状態を見ると、やはり固定部材
が緩んでしまい、バランス変化を起こしていた。

【００１０】そのため、このカラー８とポリゴンミラー
７を接着剤により固定する方法が考えられるが、カラー
８はシャフト５やモータマグネット３を嵌合する際の熱
による影響で接着剤がとけてしまい、接着面に均一な厚
みを塗布することが困難であり、ポリゴンミラー７の面
倒れ特性の精度を出しずらくなってしまう。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、カラーを有する回転部とポリゴンミラーとの固定構
造である固定部材方式、接着方式の両者のメリットを活
かし、ポリゴンミラーが回転中にがたつくことのなく、
回転部に固定されている光ビーム走査装置を提供するこ
とにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、回転部に熱膨張係数が螺子などの固定部材
より低い材質のポリゴンミラーを上記固定部材によりま
ず固定し、且つ回転による熱的影響化でも接着力を保持
する接着剤により固定部材とポリゴンミラーを接着した
光ビーム走査装置を提案する。

【００１３】

【作用】ポリゴンミラーの回転による温度上昇で、ポリ
ゴンミラーと固定部材は熱膨張するが、接着剤により固
定部材はポリゴンミラーに固定されているため、ポリゴ
ンミラーから外れることはない。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に従って説明す
る。

【００１５】図３は本発明に係る光ビーム走査装置の一
例を示す概略断面図であり、その全体構成を説明する。

【００１６】図２において、ステータの鉄芯１１に駆動
コイル１２を巻きつけハウジング１３に装着し、駆動コ
イルユニット１４を形成する。このハウジング１３の上
部には磁気スラスト軸受用の第１のマグネット１５を接
着剤などで固定する。

【００１７】そして、後述する検出用マグネット１６の
外周付近に、回転位置を検出する位置検出センサ１７を
設け、回転数検出コイルパターンを配したプリント基板
１８を配置する。

【００１８】更に、シャフト１９をラジアル方向に回動
可能にするラジアル軸受を固定する軸受支持部材２０を
設け、この上方に第１の軸受２１、下方に第２の軸受２
２を配置する。そして第１の軸受２１の上部がエアポケ
ット２３となっており、この上部に動圧シール２４を配
置し、更にこの上面に磁気シール２５が設けられてい
る。そして、軸受支持部材２０の第２の軸受２２が固定
されている底面は、Ｏリング２６を設けられており、軸
受カバー２７により塞がれている。そして、軸受部２８
を構成し、この中に所定量の磁性流体を注入し、シール
一体形磁性流体軸受２９を形成する。

【００１９】軸受部２８に注入する磁性流体は、粘性に
よる回転ロスを低減するため、粘性の低いメタル潤滑油
の中に０．１μｍ以下の微細な強磁性体粉末で沈殿のし
ない寸法、形状のものを混入、撹拌したものを用いてい
る。グリースのような粘性の高い潤滑剤ではない、液体
潤滑剤であるため、シャフト１９の回転に対して軸受の
負荷トルクが急変することがなく、また空気軸受のよう
に静止状態のとき軸受とシャフトが直接接することもな
く、駆動のＯＮ−ＯＦＦ時のシャフト１９、第１，２の
軸受２１、２２が摩耗しなく、常に一定のクリアランス
を保ち、円滑な回転を行うことが可能である。

【００２０】カラー３０はアルミニウムでできており、
そして材質がステンレス（例えば、ＳＵＳ）であるシャ
フト１９で外径を小さめにしたものを焼き嵌め、温嵌め
により装着している。これによって、温度変化時におけ
る同心ずれを防ぎ、回転部３１における不釣合変化が生
じないようにしている。

【００２１】モータマグネット３２を駆動コイル１２に
対向するように、そして検出用マグネット１６を上記位
置検出センサ１７に対向するように、カラー３０に焼嵌
め、温嵌めにより嵌合されている。モータマグネット３
２、検出用マグネット１６の材質は熱膨張の大きいプラ
スチックなどを用い、温度変化による径方向の変位を防
止している。

【００２２】そして磁気スラスト用の第２のマグネット
３３は、第１のマグネット１５対向するように形成され
ている。

【００２３】そして、鏡面加工した多角形状の側面を有
するポリゴンミラー３４をカラー３０に螺子などの固定
部材３５により固定し、回転方向の変位を防止してい
る。このとき光ビームの反射角急変を抑制するために、
物理特性が略同一が望ましく、また嵌合部３６における
加工精度が鏡面変形につながるため、夫々の真円度を２
μｍ程度にする必要がある。そして、温度変化における
熱膨張の影響を抑制するため、ポリゴンミラー３４はカ
ラー３０に滑合させる。

【００２４】カラー３０は、回転を行うためのラジアル
方向に対する主要部品であり、そのため随所に渡り、高
精度が要求される。一方、ポリゴンミラー３４は、光ビ
ームを反射するための鏡面加工が必要である。また、カ
ラー３０はシャフト１９を嵌合させる作業も行う。その
ためにカラー３０とポリゴンミラー３４は一体的に製作
することが困難なため、別々に製作している。

【００２５】さらに、温度変化、振動による固定部材の
緩み、回転方向の変位が生じないよう、この固定部材３
５を接着剤３７で固着し、回転部３１を構成する。この
接着剤３７には、特に嫌気性接着剤が好ましい。これは
主成分がポリエステル型アクリル酸ジエステルという嫌
気性重合物であり、大気中では液体であるが、空気（酸
素）から遮断されると重合を開始するものである。液型
無溶剤、常温硬化型でポットライフが極めて長く、貯蔵
安定性、作業性の点からも有利であり、組立前に被接着
物をプライマー又はトリクレン、シンナーなどで脱脂し
表面を充分乾燥させ、隙間に十分行き渡るように塗布す
る。硬化時間は常温で４〜１２時間、１００℃の加熱硬
化で１０〜１５分、１７５℃では５〜１０分程度であ
る。

【００２６】このシール一体形磁性流体軸受２９をハウ
ジング１３に固定し、そして回転部３１のシャフト１９
を第１，２の軸受２１，２２に挿入することで、光ビー
ム走査装置３８となる。

【００２７】シール一体形磁性流体軸受２９は、第２図
に示すようにラジアル荷重に対しては第１，２の軸受２
１，２２により受け、スラスト荷重に対しては第１，２
のマグネット１５，３３により受けている。回転部３１
のシャフト１９の端面部３９と軸受カバー２７の間にス
ラスト空間４０があり非接触状態となっている。そのた
め、シャフト１９は装置の回転より発生する振動等を低
減するようになっており、またスラスト方向の精密加工
が不要となっている。

【００２８】このように構成した光ビーム装置３８はバ
ランス調整を行う。バランス調整後の光ビーム装置３８
に、駆動のＯＮ−ＯＦＦを１万回おこない、アンバラン
ス量が０．５ｍｇ以下の規格範囲内に有るか否かを、そ
の都度バランス状態を検出すると、図４に有るように全
ての回数で規格を満たしており、むしろ初期状態と同一
の状態を維持することができた。

【００２９】

【発明の効果】本発明の構成によれば、カラーを有する
回転部にポリゴンミラーを固定部材で更に固定部材を熱
的影響化でも接着力を有する接着剤によりポリゴンミラ
ーに固着したため、回転部の回転により生じる温度上
昇、振動でポリゴンミラーが回転部からの緩みを防止で
き、常に均一な回転を保つことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の光ビーム走査装置の概略断面図である。

【図２】従来の光ビーム走査装置の駆動回数に応じたア
ンバランス状態を示したものである。

【図３】本発明に係る光ビーム走査装置の概略断面図で
ある。

【図４】本発明に係る光ビーム走査装置の駆動回数に応
じたアンバランス状態を示したものである。

【符号の説明】

１９ シャフト、２９ シール一体形磁性流体軸受、３
０ カラー ３１ 回転部、３４ ポリゴンミラー、３５ 固定部
材、３７ 接着剤 ３８ 光ビーム装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−264918（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−131120（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−77909（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−11206（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−49463（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−156216（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 26/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータマグネットによる回動トルクを発
   生させ回動を行う回動部と、光ビームを反射させるポリ
   ゴンミラーと、該ポリゴンミラーを上記回動部に固定支
   持する固定部材を有し、上記ポリゴンミラーは固定部材
   より熱膨張係数の低い材質であり、上記回転部の回転に
   よる熱的影響化でも接着力を保持する接着剤により上記
   固定部材を上記ポリゴンミラーに接着することを特徴と
   する光ビーム走査装置。