JP3278653B1 - ポリゴンスキャナモータ - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 ポリゴンミラーの変形を回避した状態で、光
学特性に影響を及ぼすことのないミラー抜け防止構造を
実現すること。 【解決手段】 ブラシレスモータの構造をなし、側面に
反射面が形成されたポリゴンミラー３を回転させて光偏
向走査を行なうポリゴンスキャナモータにおいて、モー
タの回転子に嵌合固定されるポリゴンミラー３の取付孔
３１の径Ｄｐに対し、ポリゴンミラー３の上側に固定さ
れるスラスト板２９の外径Ｄｓを大きくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームプリ
ンタ、デジタル複写機などレーザビームの走査を行なう
レーザ走査装置に用いられ、より詳細には、ポリゴンミ
ラーを変形させない最小限の弾性変形で固定し、スラス
ト板によってポリゴンミラーの抜け防止を図るポリゴン
スキャナモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】モノクロあるいはフルカラーの、レーザ
プリンタやデジタル複写機、レーザファクシミリ装置な
どレーザ走査系を搭載した電子写真方式の画像形成装置
は、高画像品質、高速プリント性、静粛性など優れた特
長と低コスト化により、急速に普及している。このレー
ザ走査系に搭載されるポリゴンスキャナモータには、プ
リント速度、画素密度に応じた回転速度が要求される。
近年、プリント速度の高速化および画質の高解像化に伴
い、ポリゴンスキャナモータにはたとえば３００００〜
５００００ｒｐｍの高速回転数の実現とその信頼性向上
が要求されている。そこで、従来のボールベアリングタ
イプの軸受では、軸受寿命、軸受騒音などの面から要求
品質を満たすことができないため、高速回転用のポリゴ
ンスキャナモータとして、空気動圧軸受を用いたものが
実用化されている。

【０００３】さて、このようなレーザ走査系に用いられ
る動圧軸受け構造のポリゴンスキャナモータとして、た
とえば、ラジアル構造のものが特開平８−１９６０５６
号公報、特開平９−１８２３５７号公報が開示されてい
る。レーザ走査系に組み込まれるポリゴンスキャナモー
タは組立後の検査工程や、モータセット後の光学調整作
業を行なう際に、箱状のレーザ走査系を開放して作業す
るため、万が一のポリゴンミラーの抜け発生を回避する
必要がある。このため、上記のポリゴンスキャナモータ
は、ロータに対してポリゴンミラーをバネとバネ押さえ
で固定している。しかし、これらのポリゴンスキャナモ
ータではロータ全体が抜け出る構造となっている。そこ
で、特開平９−３０３３８３号公報にはロータの抜け止
めが考慮されたポリゴンスキャナモータが開示されてい
る。なお、この特開平９−３０３３８３号公報ではミラ
ーの固定が外れた場合を考慮するものではない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記に
示されるような従来のポリゴンスキャナモータにあって
は、ポリゴンミラーの抜け防止を図ろうとしてミラーの
固定を強固にすると、ポリゴンミラーに変形が生じ、本
来の光走査特性が得られなくなるという問題点があっ
た。

【０００５】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
って、ポリゴンミラーの変形を回避した状態で、光学特
性に影響を及ぼすことのないミラー抜け防止構造を実現
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１にかかるポリゴンスキャナモータにあっ
ては、ブラシレスモータの構造をなし、側面に反射面が
形成されたポリゴンミラーを回転させて光偏向走査を行
なうポリゴンスキャナモータにおいて、モータの回転子
に嵌合固定される前記ポリゴンミラーの取付孔径に対
し、前記ポリゴンミラーの上側に固定されるスラスト板
の外径を大きくしたものである。

【０００７】この発明によれば、ポリゴンミラーを取り
付けるための取付孔径とポリゴンミラーの上部に近接し
て取り付けられるスラスト板の外径との関係を、スラス
ト板の外径Ｄｓ＞ポリゴンミラーの取付孔径Ｄｐとの関
係に設計することにより、少なくともポリゴンミラーが
取り付け部分から外れてもモータ外に飛び出す事態が回
避される。

【０００８】また、請求項２にかかるポリゴンスキャナ
モータにあっては、前記スラスト板は、前記ポリゴンミ
ラー側にスラスト方向の空気動圧軸受面を有するもので
ある。

【０００９】この発明によれば、スラスト板の片面がス
ラスト空気動圧を形成する溝面（軸受面）を有する機能
を備えていることにより、スラスト空気動圧生成とミラ
ー抜け止めの両機能が一枚の板で実現する。

【００１０】また、請求項３にかかるポリゴンスキャナ
モータにあっては、前記ポリゴンミラーは、前記ポリゴ
ンミラーの取付孔が前記回転子の突部に嵌合され、前記
突部の縁が所定の圧力で塑性変形されて固定され、前記
スラスト板は、ステータ部の固定軸にカシメ固定されて
いるものである。

【００１１】この発明によれば、ポリゴンミラーを変形
させない適度な圧力で変形された固定部から万が一ポリ
ゴンミラーが外れてもステータ部が軸部に強固にカシメ
固定されているので、モータから飛び出すことが回避さ
れる。

【００１２】また、請求項４にかかるポリゴンスキャナ
モータにあっては、前記スラスト板は、前記突部と前記
取付孔とが固定される軸方向の厚さ以下の寸法で前記ポ
リゴンミラー上面より離間されているものである。

【００１３】この発明によれば、ポリゴンミラーがもし
固定部分で緩んでも、スラスト板が厚さ以下の寸法でポ
リゴンミラー上面より離間されてカシメ固定されている
ので完全に外れる状態が回避される。

【００１４】また、請求項５にかかるポリゴンスキャナ
モータにあっては、前記スラスト板は、前記ポリゴンミ
ラーの反射面の厚さ以下の寸法で離間されているもので
ある。

【００１５】この発明によれば、ポリゴンミラーが固定
部分で一部分が緩んでも完全に空回りせずかつ傾きを生
じない限り、光偏向走査が可能な状態をしばらく維持す
ることが可能になる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるポリゴンス
キャナモータの好適な実施の形態について添付図面を参
照し、詳細に説明する。なお、本発明はこの実施の形態
に限定されるものではない。また、このポリゴンスキャ
ナモータはレーザプリンタなどの画像形成装置に搭載さ
れる例について記述するが、この他にポリゴンミラーの
代わりにディスク状の薄片体を高速回転する装置に同様
に展開することが可能である。

【００１７】本発明のポリゴンスキャナモータはレーザ
プリンタやデジタル複写機などのレーザ走査系（レーザ
書き込みユニット）に搭載され、ポリゴンミラーを所定
の速度で回転し、その側面の反射面により偏向走査し、
さらに各レンズおよびミラーを介してレーザビームを感
光体表面に光学走査する装置に用いられるものである。
したがって、このポリゴンスキャナモータの品質（ジッ
ター特性、面倒れなど）の善し悪しが画像品質に影響す
るため、重要なユニットとして位置付けられている。

【００１８】図１は、本発明の実施の形態にかかるポリ
ゴンスキャナモータの構成を示す断面図である。図にお
いて、符号１はポリゴンスキャナモータ、符号２はブラ
シレスモータ（ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ｍｏｔｏｒ）構造
の直流モータ、符号３はポリゴンミラー（ｐｏｌｙｇｏ
ｎ ｍｉｒｒｏｒ）、符号３ａはポリゴンミラー３の厚
み方向に対するミラー中心である。

【００１９】また、符号４は鉄板上に、ドライバなどの
各回路およびＩＣ部品を配線し搭載するためのプリント
配線基板、符号５はラジアルおよびスラスト方向でなる
空気動圧軸受、符号６は突部、符号２１は固定子、符号
２２はモータコア、符号２３はステータ（ｓｔａｔｏ
ｒ：固定子）部、符号２４は軸部、符号２５はロータ
（ｒｏｔｏｒ：回転子）部、符号２６は回転子、符号２
７は円環状の鉄性（磁性体であること）でなるヨーク
（ｙｏｋｅ：継鉄）、符号２８はヨーク２７の内側に設
けられた円環状のマグネットである。

【００２０】また、符号２９はスラスト方向のストッパ
の機能およびスラスト動圧グルーブが形成されているス
ラスト板、符号３１はポリゴンミラー３の中心に設けら
れた取付孔、符号３２は反射面、符号４０はホール効果
デバイス（Ｈａｌｌ ｅｆｆｅｃｔ ｄｅｖｉｃｅ、以
下、ホールセンサという）である。また、符号４５はラ
ジアルおよびスラスト方向よりなる動圧軸受面である。
以下、これらの部品の構成関係などについて述べる。

【００２１】このポリゴンスキャナモータ１は、軸部２
４に軸支されたポリゴンミラー３をブラシレス型の直流
モータ２によって高速回転するように構成されている。
また、その下部は１ｍｍ厚程度の鉄板上に絶縁処理し、
その上にプリント配線がなされたプリント配線基板４が
設けられ、その孔部分に固定子２１の下部が位置決めさ
れ嵌合されている。

【００２２】直流モータ（ＤＣブラシスモータ）２は、
プリント配線基板４にカシメなどの適宜の手段で固定さ
れている固定子２１にモータコア２２を所定位置に軽圧
入にて固定してなるステータ部２３を備えており、固定
子２１には空気動圧軸受５を介してロータ部２５が回転
自在に支承されている。

【００２３】ロータ部２５は、回転子２６の外周に固定
されている磁性材料からなるスカート部２７の内側に、
たとえば、希土類磁石であるネオジボンド・マグネット
（ネオジウム（Ｎｄ）系）、サマリウムコバルト系（サ
マリウム（Ｓｍ）系）などでなるリング状のマグネット
２８を固定し、モータコア２２に流れる駆動電流による
磁界とマグネット２８による磁界との間に働く力により
回転子２６が回転する構成となっている。

【００２４】ポリゴンミラー３は、アルミニウム材料か
らなり、レーザビームを等角走査するために正六角形の
薄板状をなし、その中心部には円形の取付孔３１が形成
されている。ポリゴンミラー３の側面にはレーザビーム
を反射させるためにサブミクロンオーダの鏡面仕上げの
反射面３２が形成されている。なお、ポリゴンミラー３
は正六角形に限らず、正多面形であれば何角形であって
もよい。

【００２５】ポリゴンミラー３をその取付孔３１を用い
て回転子２６に固定するために、回転子２６には取付孔
３１に嵌合する円環状の突部６が回転子２６と同心で形
成されている。すなわち、ポリゴンミラー３の取付孔３
１を突部６に挿入し、突部６の上縁部分を所定圧（ポリ
ゴンミラー３の表面鏡面部を変形させない程度の圧力）
で押圧し突部６をポリゴンミラー３側に塑性変形させる
ことにより、取付孔３１側に放射状につっぱり力を持た
せて抜け止め固定を行なう。

【００２６】ロータ部２５をステータ部２３に回転自在
に設けるために、固定子２１の先端部には、細径部２１
ａが同軸心で形成されており、回転子２６が細径部２１
ａに緩挿されることにより、回転子２６が固定子２１に
回転自在に支承される構成になっている。さらに、細径
部２１ａの先端の軸部２４には動圧発生用部材としての
スラスト板２９がカシメ加工により固定されている。こ
れにより、回転子２６のスラスト方向の動きが制限され
る。

【００２７】また、図示の符号４５は動圧軸受面であ
り、それぞれの部品面（ステータ部２３、回転子２６、
スラスト板２９の接触面）に５ミクロン程度の動圧溝
（グルーブ）がたとえば旋削加工によって形成され、さ
らにその上に低摩擦係数で撥水性のあるＰＴＦＥなどの
フッ素化合物の微粒子を分散させた金属で表面処理され
ている。これにより、回転子２６の動圧作用によって細
径部２１ａを中心に円滑にかつ安定して高速回転できる
ように微量の間隙が形成されるように構成されている。

【００２８】ロータ部２５の外周には磁性材料（鉄な
ど）で作製された円筒状のスカート部２７が嵌合され、
その内側に厚さ１ｍｍほどのリング状をなしたマグネッ
ト２８が固定されている。そして、このマグネット２８
の磁力分布における最適位置を考慮し、マグネット２８
に対向する位置に、ホール効果（Ｈａｌｌ Ｅｆｆｅｃ
ｔ）と呼ばれる一種の電流磁気効果作用（電磁変換型）
を応用した磁極位置を検出するホールセンサ４０が所定
の間隔をもって複数個プリント配線基板４上に設けられ
ている。

【００２９】つぎに、本発明の特徴であるポリゴンミラ
ー３の抜け防止構造について詳述する。ポリゴンミラー
３は、その取付孔３１が回転子２６の突部６に嵌合さ
れ、当該嵌合部分の縁が所定の圧力で弾性変形されてス
ラスト方向が固定されている。また、スラスト板２９
は、ステータ部２３の軸部２４にカシメ固定されてい
る。ここで、モータの回転子２６の突部６に嵌合固定さ
れるポリゴンミラー３の取付孔径Ｄｐに対し、ポリゴン
ミラー３の上側に固定されるスラスト板２９の外径Ｄｓ
を大きくして設計されている。このようにスラスト板２
９の外径Ｄｓ＞ポリゴンミラー３の取付孔径Ｄｐとする
ことにより、少なくともポリゴンミラー３が取り付け部
分から外れてもモータ外に飛び出す事態を回避すること
ができる。

【００３０】ポリゴンミラー３は、ポリゴンミラー３の
取付孔３１が回転子２６の突部６に嵌合され、当該嵌合
部分の縁が所定の圧力で弾性変形されて固定され、スラ
スト板２９は、ステータ部２３の軸部２４にカシメ固定
されている。すなわち、ポリゴンミラー３は取付孔３１
部分が突部６のつっぱり変形によりミラー変形を生じな
い程度で適度に固定され、さらにスラスト板２９が軸部
２４で強固に固定されている。これにより、ポリゴンミ
ラー３を変形させない適度な圧力で変形された固定部か
ら万が一ポリゴンミラー３が外れてもステータ部２３が
軸部２４に強固にカシメ固定されているので、モータか
ら飛び出すことを回避することができる。

【００３１】また、スラスト板２９は、突部６と取付孔
３１とで固定される軸方向の厚さＨ３以下の寸法でポリ
ゴンミラー３上面より離間されている。このため、ポリ
ゴンミラー３が固定部分で緩んでも、スラスト板２９が
厚さＨ３以下の寸法でポリゴンミラー３上面より離間さ
れてカシメ固定されているので完全な外れ状態を回避す
ることができる。

【００３２】さらに、スラスト板２９は、ポリゴンミラ
ー３の反射面３２の厚さＨ１以下の寸法で離間されてい
る。このため、ポリゴンミラー３が固定部分で一部分が
緩んでも完全に空回りしない限り、光偏向走査が可能な
状態をしばらく維持することが可能になる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかるポ
リゴンスキャナモータ（請求項１）によれば、ポリゴン
ミラーを取り付けるための取付孔径とポリゴンミラーの
上部に近接して取り付けられるスラスト板の外径との関
係を、スラスト板の外径Ｄｓ＞ポリゴンミラーの取付孔
径Ｄｐとの関係に設計することにより、少なくともポリ
ゴンミラーが取り付け部分から外れてもモータ外に飛び
出す事態が回避される。したがって、ポリゴンミラーを
変形させるような力を与えない構造としたので、ポリゴ
ンミラーの変形を回避した状態で、光学特性に影響を及
ぼすことのないミラー抜け防止構造が実現する。

【００３４】また、本発明にかかるポリゴンスキャナモ
ータ（請求項２）によれば、スラスト板の片面がスラス
ト空気動圧を形成する溝面（軸受面）を有する機能を備
えているので、スラスト空気動圧生成とミラー抜け止め
の両機能が一枚のスラスト板の配置関係で実現する。

【００３５】また、本発明にかかるポリゴンスキャナモ
ータ（請求項３）によれば、ポリゴンミラーを変形させ
ない適度な圧力で変形された固定部から万が一ポリゴン
ミラーが外れてもステータ部が軸部に強固にカシメ固定
されているので、モータから飛び出すことを回避するこ
とができる。

【００３６】また、本発明にかかるポリゴンスキャナモ
ータ（請求項４）によれば、ポリゴンミラーが固定部分
で緩んでも、スラスト板が厚さ以下の寸法でポリゴンミ
ラー上面より離間されてカシメ固定されているので、完
全に外れる状態を回避することができる。

【００３７】また、本発明にかかるポリゴンスキャナモ
ータ（請求項５）によれば、ポリゴンミラーの反射厚さ
以下でミラー内径より大きい寸法のスラスト板が配置さ
れているので、ポリゴンミラーが固定部分で一部分が緩
んでも完全に空回りせずかつ傾きを生じない限り、光偏
向走査が可能な状態をしばらく維持することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかるポリゴンスキャナ
モータの構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ポリゴンスキャナモータ ２ 直流モータ ３ ポリゴンミラー ５ 空気動圧軸受 ６ 突部 ２３ ステータ部 ２４ 軸部 ２５ ロータ部 ２６ 回転子 ２９ スラスト板 ３１ 取付孔 ３２ 反射面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 26/10

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブラシレスモータの構造をなし、側面に
   反射面が形成されたポリゴンミラーを回転させて光偏向
   走査を行なうポリゴンスキャナモータにおいて、 モータの回転子に嵌合固定される前記ポリゴンミラーの
   取付孔径に対し、前記ポリゴンミラーの上側に固定され
   るスラスト板の外径を大きくしたことを特徴とするポリ
   ゴンスキャナモータ。
2. 【請求項２】 前記スラスト板は、前記ポリゴンミラー
   側にスラスト方向の空気動圧軸受面を有することを特徴
   とする請求項１に記載のポリゴンスキャナモータ。
3. 【請求項３】 前記ポリゴンミラーは、前記ポリゴンミ
   ラーの取付孔が前記回転子の突部に嵌合され、前記突部
   の縁が所定の圧力で塑性変形されて固定され、前記スラ
   スト板は、ステータ部の固定軸にカシメ固定されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のポリゴンスキャナモ
   ータ。
4. 【請求項４】 前記スラスト板は、前記突部と前記取付
   孔とが固定される軸方向の厚さ以下の寸法で前記ポリゴ
   ンミラー上面より離間されていることを特徴とする請求
   項１に記載のポリゴンスキャナモータ。
5. 【請求項５】 前記スラスト板は、前記ポリゴンミラー
   の反射面の厚さ以下の寸法で離間されていることを特徴
   とする請求項１に記載のポリゴンスキャナモータ。