JP4360508B2 - ポリゴンスキャナ用回転体及びその製造方法、ポリゴンスキャナ、光走査装置、並びに画像形成装置 - Google Patents
ポリゴンスキャナ用回転体及びその製造方法、ポリゴンスキャナ、光走査装置、並びに画像形成装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4360508B2 JP4360508B2 JP2000125397A JP2000125397A JP4360508B2 JP 4360508 B2 JP4360508 B2 JP 4360508B2 JP 2000125397 A JP2000125397 A JP 2000125397A JP 2000125397 A JP2000125397 A JP 2000125397A JP 4360508 B2 JP4360508 B2 JP 4360508B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flange
- fixed
- peripheral surface
- polygon scanner
- mirror
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
- Motor Or Generator Frames (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリゴンスキャナ用回転体およびその製造方法、ポリゴンスキャナ、並びに該ポリゴンスキャナを用いた光走査装置、更に該光走査装置を用いた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、デジタル複写機やレーザープリンタなどで使用され、モータハウジングと、モータハウジングに固定された固定軸と、固定軸に回転自在に嵌合される回転体と、回転体に固定された前記ロータ磁石に対して径方向に所定の磁気ギャップを有して配置されたステータと、を備えるポリゴンスキャナがある。
【０００３】
ポリゴンスキャナに使用される回転体は、固定軸の外周部に回転自在に嵌合される回転スリーブ、ポリゴンミラーを一体的に有して回転スリーブに固定されたフランジ、フランジに固定されたリング状のロータ磁石等により形成されている。
【０００４】
特開平７−２９４８３８号公報には、ジター（ｊｉｔｔｅｒ）特性を良好に維持するために、回転スリーブ（セラミックスリング）とポリゴンミラーとの摺動面に固着させたプラスチック製のリングと、ポリゴンミラーとを焼きばめ固着させるとともに、リングの熱膨張係数が回転スリーブ、ポリゴンミラーの熱膨張係数よりも大きく設定されたポリゴンスキャナが開示されている。同公報に開示された技術によれば、リングの熱膨張係数を回転スリーブ、ポリゴンミラーの熱膨張係数よりも大きく設定して、高速回転時の温度上昇によるリングの広がり量をポリゴンミラーの締りばめされている面の広がり量以上とすることで、締りばめの接合強度の変化を少なくして反斜面毎の変形を均一にすることが可能になる。これによって、ジター特性が良好に維持される。
【０００５】
また、特開平９−２１９７４号公報には、振動特性を向上させるために、ポリゴンミラーを回転スリーブ（ロータ支持体）にかしめ結合により結合させるようにしたポリゴンスキャナが開示されている。同公報に開示された技術によれば、回転スリーブとポリゴンミラーとを容易に結合することが可能になるとともに、結合されたポリゴンミラーの回転中心に対する重さのばらつきや偏心を少なくすることが可能になる。これによって、振動特性の向上が図られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、デジタル複写機やレーザープリンタ等における高速プリント化や高画質化に伴い、ポリゴンスキャナに対して３００００ｒｐｍを超える高速回転が要求されている。この高速回転の実現に際しては、ジター特性、振動特性等の品質の安定を達成させることが課題となっている。
【０００７】
ところが、特開平７−２９４８３８号公報に開示された技術では、ジター特性が良好に維持されるが、回転スリーブ（セラミックスリング）のポリゴンミラーとの摺動面にプラスチック製のリングが固着されているため、回転スリーブ、リング、ポリゴンミラー間の熱膨張係数の違いによっては、高速回転時の温度上昇による回転体のバランスの変化に起因する振動が発生してしまう。
【０００８】
また、特開平９−２１９７４号公報に開示された技術では、振動特性を良好に維持することができるが、ポリゴンミラーを回転スリーブ（ロータ支持体）にかしめ結合により結合させる際にポリゴンミラーの径方向に対して作用した応力（かしめ力）がミラー部に伝達して、ポリゴンミラーのミラー面の面精度が低下してしまう。このため、ジター特性に不具合が発生する。
【０００９】
本発明は、ジター特性の高精度化および振動の低減をともに実現することができるポリゴンスキャナ用回転体およびポリゴンスキャナを得ることを目的とする。
【００１０】
本発明は、高速回転時におけるジター特性の高精度化および振動の低減をともに実現することができるポリゴンスキャナ用回転体およびポリゴンスキャナを得ることを目的とする。
【００１１】
さらに、本発明は、このポリゴンスキャナを用いた光走査装置及びこの光走査装置を搭載したデジタル複写機やレーザープリンタなどの画像形成装置を提供することを目的とする。また、本発明は、ポリゴンスキャナ用回転体の製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明のポリゴンスキャナ用回転体は、外周面上側にミラー面を有するポリゴンミラーが一体的に形成された略円筒状のフランジと、前記フランジの内周側に固定された略円筒状の回転スリーブと、前記フランジの内周面下側に固定されたロータ磁石と、前記フランジの上側に固定されて前記フランジの上側開口部を閉止する閉止部材とを有するポリゴンスキャナ用回転体において、前記フランジの上端面に凹部が形成され、該凹部の内側の外周面は、前記閉止部材の内径寸法より０．１mm以下の差をもって大きい外径寸法を有し、前記閉止部材の内周面と、前記フランジの上端面に形成された前記凹部の内側の外周面とが圧入によって固定されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２記載の発明のポリゴンスキャナ用回転体は、外周面上側にミラー面を有するポリゴンミラーが一体的に形成された略円筒状のフランジと、前記フランジの内周側に固定された略円筒状の回転スリーブと、前記フランジの内周面下側に固定されたロータ磁石と、前記フランジの上側に固定されて前記フランジの上側開口部を閉止する閉止部材と、磁性体により形成されて前記閉止部材の中心部に固定された磁気軸受部材とを有するポリゴンスキャナ用回転体において、前記フランジの上端面に凹部が形成され、該凹部の内側の外周面は、前記閉止部材の内径寸法より０．１mm以下の差をもって大きい外径寸法を有し、前記閉止部材の内周面と、前記フランジの上端面に形成された前記凹部の内側の外周面とが圧入によって固定されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のポリゴンスキャナ用回転体において、前記フランジと前記閉止部材とはアルミニウム合金により形成されることを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明のポリゴンスキャナは、モータハウジングと、前記モータハウジングに固定された固定軸と、前記固定軸に回転自在に嵌合される請求項１ないし３いずれか一記載のポリゴンスキャナ用回転体と、前記ポリゴンスキャナ用回転体に固定された前記ロータ磁石に対して径方向に所定の磁気ギャップを有して配置されたステータとを備えることを特徴する。
【００１６】
さらに、請求項５記載の光走査装置は、請求項４記載のポリゴンスキャナを備え、また、請求項６記載の画像形成装置は、請求項５記載の光走査装置を備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項７記載の発明は、外周面上側にミラー面を有するポリゴンミラーが一体的に形成された略円筒状のフランジと、前記フランジの内周側に固定された略円筒状の回転スリーブと、前記フランジの内周面下側に固定されたロータ磁石と、前記フランジの上側に固定されて前記フランジの上側開口部を閉止する閉止部材とを有するポリゴンスキャナ用回転体の製造方法において、前記フランジの上端面に凹部を形成し、該凹部の内側の外周面は、前記閉止部材の内径寸法より０．１mm以下の差をもって大きい外径寸法とし、前記閉止部材の内周面と、前記フランジの上端面に形成された前記凹部の内側の外周面とを圧入によって固定した後に前記ミラー面に鏡面加工を施すことを特徴とする。
【００１８】
請求項８記載の発明は、外周面上側にミラー面を有するポリゴンミラーが一体的に形成された略円筒状のフランジと、前記フランジの内周側に固定された略円筒状の回転スリーブと、前記フランジの内周面下側に固定されたロータ磁石と、前記フランジの上側に固定されて前記フランジの上側開口部を閉止する閉止部材と、磁性体により形成されて前記閉止部材の中心部に固定された磁気軸受部材と、有するポリゴンスキャナ用回転体の製造方法において、前記フランジの上端面に凹部を形成し、該凹部の内側の外周面は、前記閉止部材の内径寸法より０．１mm以下の差をもって大きい外径寸法とし、前記閉止部材の内周面と、前記フランジの上端面に形成された前記凹部の内側の外周面とを圧入によって固定した後に前記ミラー面に鏡面加工を施すことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を図１ないし図３に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態のブラシレスモータを使用した動圧軸受型のポリゴンスキャナを示す縦断正面図、図２はブラシレスモータのアキシャル磁気軸受の部分を拡大して示す縦断正面図、図３は回転体を示す縦断正面図である。
【００２０】
本発明の第１の実施の形態の動圧軸受型のポリゴンスキャナ１は、モータハウジング２と、上カバー３と、モータハウジング２に固定されて各種素子が実装された回路基板４と、モータハウジング２、上カバー３および回路基板４により形成される略密閉空間内に配置されたアウターロータ型のブラシレスモータ５とにより形成されている。
【００２１】
モータハウジング２には、ステータ６が固定されている。このステータ６は、ステータコア６ａと巻線コイル６ｂとにより構成されている。
【００２２】
ブラシレスモータ５は、セラミックス製で円筒状の固定軸７、固定軸７の軸心周りに回転自在に保持されたポリゴンスキャナ用回転体としての回転体８、ステータ６および回路基板４等により構成されている。
【００２３】
固定軸７の外周面下側は、モータハウジング２に固定されている。また、固定軸７の外周面上側には、ヘリングボーン状の動圧発生溝９が形成されている。さらに、固定軸７の内周部には、リング状の磁石１０とリング状の磁性板１０ａ，１０ｂとが固定されている。
【００２４】
回転体８は、セラミックス製の回転スリーブ１２と、回転スリーブ１２の上端側外周部に固定されたアルミニウム合金製のフランジ１３と、フランジ１３の上端部に固定されたアルミニウム合金製の閉止部材としての蓋部材１４と、フランジ１３の下端側内周部に固定されたリング状のロータ磁石１５と、蓋部材１４の中央部に固定されて固定軸７内に配置された磁気軸受部材としての回転ヨーク１６とにより構成されている。
【００２５】
回転スリーブ１２は、動圧発生溝９を覆うように、固定軸７の外周部に回転自在に嵌合されている。固定軸７の外周面と回転スリーブ１２の内周面との間には、数μｍの隙間である動圧軸受隙間（図示せず）が形成されており、ここに固定軸７の外周面と回転スリーブ１２の内周面との間にラジアル方向の動圧軸受１１が形成されている。
【００２６】
フランジ１３は、外周面上側にミラー面１７ａを有するポリゴンミラー１７が一体に形成されている。このフランジ１３は、焼きばめまたは圧入によって回転スリーブ１２に固定されている。また、フランジ１３の上端面１３ａには、フランジ１３と同心の円形の凹部１３ｂが形成されている。
【００２７】
蓋部材１４は、下側の一部が凹部１３ｂに嵌挿されて、フランジ１３の上端部に圧入または焼きばめによって固定されている。また、蓋部材１４は、回転スリーブ１２の上端の開放部分を閉止する機能も有している。
【００２８】
ロータ磁石１５は、圧入または焼きばめによってフランジ１３の内周下側に取り付けられている。ロータ磁石１５は、ステータ６との間に所定の磁気ギャップを有して配置されており、ロータ磁石１５のステータ６と対向する側以外の部分、即ち、ロータ磁石１５の外周方向および上下方向の磁路は、開放された開放磁路とされている。
【００２９】
ロータ磁石１５は、回転することによりステータコア６ａの外周との間で回転トルクを発生させる。本実施の形態では、ロータ磁石１５が、フランジ１３の内周側に取り付けられていることにより、高速回転時の遠心力による破壊を防止することが可能になる。
【００３０】
本実施の形態のロータ磁石１５は、プラスチック磁石であり、後述するミラー面１７ａの鏡面加工に際して使用する加工研削油、および、鏡面加工後の回転体８内部の洗浄に際して使用する洗浄液に浸食されない材料として、エポキシ系、ナイロン系バインダーにより形成されている。あるいは、加工研削油および洗浄液に浸食されない材料をロータ磁石１５にメッキすることにより、ロータ磁石１５を、加工研削油および洗浄液による浸食から保護するようにしてもよい。
【００３１】
なお、ロータ磁石１５は、回転体８の高速回転に際しての耐遠心力を有する金属磁石により形成することも可能であるが、薄肉化が容易であるプラスチック磁石の方がより望ましい。
【００３２】
また、ロータ磁石１５以外にも、回転体８を形成する各部材は、ミラー面１７ａの鏡面加工に際して使用する加工研削油、および、鏡面加工後の回転体８内部の洗浄に際して使用する洗浄液に侵されない材料で形成されている。
【００３３】
ロータ磁石１５の下方には、モータハウジング２と回路基板４との間に挟まれた磁性体であるリング状平板１８と、開放磁路内に配置されるとともにロータ磁石１５とリング状平板１８との間に配置されたホール素子１９とが設けられている。
【００３４】
ホール素子１９は、ロータ磁石１５の回転に際してのロータ磁石１５の磁界に応じてロータ磁石１５の位置を検出し、モータを駆動するために巻線コイル６ｂの励磁切り替えを行う位置信号を出力する。本実施の形態では、ホール素子１９が開放磁路内に配置されるとともにロータ磁石１５とリング状平板１８との間に配置されているため、開放磁路の磁束をより効率よく検知することが可能である。
【００３５】
回転ヨーク１６は、磁性体により形成されている。回転ヨーク１６の外周部には、固定軸７の内周部に対向する位置に、磁性板１０ａ，１０ｂに対向するリング状凸部２０ａ，２０ｂが形成されている。本実施の形態では、磁石１０、磁性板１０ａ，１０ｂにより磁気軸受用永久磁石組立体２１が構成されている。磁気軸受用永久磁石組立体２１とリング状凸部２０ａ，２０ｂとの間には、回転ヨーク１６の径方向に磁気ギャップが形成されている。ここに、アキシャル磁気軸受２２が形成される。磁気軸受用永久磁石組立体２１は、この磁気ギャップ間に作用する吸引力を利用して軸方向に非接触支持されている。
【００３６】
回転ヨーク１６の下方には、固定軸７の内周部に固定されて回転ヨーク１６の下方を閉止する下部閉止板２３が設けられている。これにより固定軸７の内周部には、下部閉止板２３と蓋部材１４と固定軸７とフランジ１３とに囲まれた空気溜り部２４が形成されている。下部閉止板２３、蓋部材１４、回転ヨーク１６のいずれかには、空気溜り部２４の内外を連通する微細穴（図示せず）が形成されている。この微細穴を形成することにより、アキシャル磁気軸受２２がダンピング特性を有することになる。
【００３７】
特に図示しないが、回転体８の上下には重量バランスを修正する修正部がある。上側の修正は、蓋部材１４の凹部１４ａに接着剤を塗布する、または、蓋部材１４の一部を切除することにより、重量バランスの修正を行う。下側の修正は、フランジ１３の内周面またはロータ磁石１５の内周面に接着剤を塗布する、または、フランジ１３の一部を切除することにより重量バランスの調整を行う。本実施の形態では、高速回転時の振動を低減するために、各箇所の重量バランスの差は１ｍｇ以下とされている。これによって、回転体８の高速回転時に、回転体８の重量バランスのばらつきによって振動特性が低下することを防止することができる。
【００３８】
加えて、上カバー３には、半導体レーザー（図示せず）から出射されたレーザー光が入出射される開口部（図示せず）が形成されている。この開口部は、透明なガラス板（図示せず）等のレーザー光を透過する部材により閉止されている。これによって、ポリゴンミラー１７による風切り音が外部へ漏れることを防止している。
【００３９】
また、上カバー３には、略Ｃ型のＣリング状部材２５が下部内周面に取り付けられている。このＣリング状部材２５は、例えば炭素鋼、ケイ素鋼、フェライト等の、上カバー３よりも固有抵抗の高い磁性材料により形成されており、ロータ磁石１５の外径部の開放磁路から発生する渦電流損失を低減させる機能を果たす。Ｃリング状部材２５の高さは、ロータ磁石１５と同等以上であれば渦電流損失を低減させることが可能であり、上カバー３全体を磁性材料により形成してもよい。
【００４０】
次に、上述したポリゴンスキャナ１の製造工程のうち特長的な部分について説明する。本実施の形態では、公知の製造方法および製造技術によって、図３に示すように、フランジ１３、ロータ磁石１５、回転スリーブ１２、蓋部材１４、回転ヨーク１６を固定した後、フランジ１３のポリゴンミラー１７のミラー面１７ａに鏡面加工を施す鏡面加工工程を経る。
【００４１】
公知の技術であるため詳細な説明を省略するが、鏡面加工工程においてミラー面１７ａに施される鏡面加工は、回転スリーブ１２の軸中心またはフランジ１３の上端面１３ａを基準として高精度に加工される。上端面１３ａを基準として鏡面加工を行う場合には、回転スリーブ１２の軸中心に対する上端面１３ａの振れを５μｍ以下に加工しておく。
【００４２】
なお、本実施の形態では、ミラー面１７ａの鏡面加工に際して切削刃（図示せず）がフランジ１３の外径部まで及ぶことによる衝突を回避するために、ミラー面１７ａの外径は、ミラー面１７ａ以外のフランジ１３の外径よりわずかに大きく形成されている。
【００４３】
鏡面加工に際しては、蓋部材１４の凹部１４ａに、回転スリーブ１２の内周部分と連通する孔を形成してもよい。これにより、鏡面加工後の回転体８内部を洗浄する際に、洗浄液を回転体８内部を効率よく循環させることが可能になる。
【００４４】
上述のように、回転体８を形成する各部材の固定に際して、特にフランジ１３の凹部１３ｂに蓋部材１４を圧入することによりミラー面１７ａに影響を及ぼす応力が発生した場合にも、回転体８を形成する全部材の固定後にミラー面１７ａに対して鏡面加工を施しているため、ミラー面１７ａの面精度を補正することができる。
【００４５】
これによって、上述の回転体８を使用したポリゴンスキャナ１では、回転体８の高速回転時におけるジター特性を向上させることができる。
【００４６】
また、各部材が接着剤により固定されている回転体８を有するポリゴンミラー１７では回転体８の高速回転時の熱膨張率の差によって固定部（接着部）の破壊や劣化が生じることが懸念されるが、本実施の形態のポリゴンスキャナ１では、フランジ１３、ロータ磁石１５、回転スリーブ１２および蓋部材１４が、圧入または焼きばめによって固定されている回転体８を有しているため、高速回転時に、熱膨張率の差による固定部（接着部）の破壊や劣化が生じない。つまり、本実施の形態のように熱膨張率の差のない同種の材料の各部材を圧入または焼きばめによって固定することにより、高速回転時に固定部が高温になった場合にも固定部の固定力が低下することなく回転バランスを維持して、低振動のポリゴンスキャナ１を提供することができる。
【００４７】
なお、回転スリーブ１２と回転スリーブ１２に固定する各部材との熱膨張率の差が所定量以上ある場合にも、ポリゴンスキャナ１の使用に際しての上限温度に基づいて、適正な焼きばめ代を設定することにより上記の効果を図ることが可能になる。
【００４８】
また、本実施の形態では、例えば回転体８を構成する各部材の取り付け位置に関してフランジ１３の上側または下側と表現したが、この上下は必ずしも天地方向を意味するものではない。
【００４９】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態のポリゴンスキャナ１は、フランジ１３と回転スリーブ１２との固定方法が圧入による固定に限定されている点が第１の実施の形態と異なる点である。なお、第１の実施の形態と同一部分は同一符号で示し、説明も省略する。
【００５０】
第２の実施の形態では、フランジ１３と蓋部材１４とは、ともにアルミニウム合金により形成されている。また、フランジ１３と蓋部材１４とは、圧入によって固定されており、フランジ１３の上端面１３ａに形成された凹部１３ｂの内側の外周面と蓋部材１４が凹部１３ｂに挿入される部分の内周面とが圧入によって圧接されている。凹部１３ｂの内側の外周面と凹部１３ｂに挿入される蓋部材１４の内周面とが圧接されている部分が圧入部とされている。圧入部の径（直径）は、回転スリーブ１２の内径寸法とポリゴンミラー１７のミラー面１７ａに対する内接円径（直径）との間に設定されている。
【００５１】
本実施の形態では、フランジ１３の上端面１３ａに形成された凹部１３ｂの内側の外周面の外径寸法が、蓋部材１４の内径寸法より０．１ｍｍ以下の幅をもって大きく形成されており、この０．１ｍｍ以下のフランジ１３と蓋部材１４との圧接部が圧入代とされている。
【００５２】
一般的に、回転体の製造工程では、ミラー面に近い位置でフランジに固定される蓋部材の圧入に際して発生する応力がミラー面に最も影響を及ぼす。
【００５３】
蓋部材がフランジに圧入されると、フランジ内に軸中心方向に向かう応力が発生する。ミラー面は、この応力によって凹状に数百ｎｍ程度歪んでしまう。ミラー面歪みが生じたポリゴンスキャナをプリンタ装置に適用した場合、特に６００ｄｐｉ以上の高精度の印字に際して、印字ミラー面の歪みがプリンタ画像に影響を及ぼす。
【００５４】
実験によれば、圧入代を０．１５ｍｍに設定した場合にはミラー面１７ａに歪みが発生したが、圧入代を０．１または０．０６ｍｍに設定した場合にはミラー面１７ａに顕著な歪みの発生が認められず、後の鏡面加工工程での鏡面加工に際して、ミラー面１７ａに歪みを発生させる応力の発生を実用上許容範囲内に収めることができた。これによって、必要最小限の鏡面加工でミラー面１７ａの面精度を良好に維持することができた。
【００５５】
これによって、フランジ１３と蓋部材１４とを圧入によって固定する際に、ミラー面１７ａに影響を及ぼす応力の発生を最小限に抑えることができ、必要最小限の鏡面加工でミラー面１７ａの精度の低下に起因するジター特性の低下を防止して良好なジター特性を維持することができる。
【００５６】
次に、本発明の第３の実施の形態について図４に基づいて説明する。第３の実施の形態のポゴンスキャナは、フランジ１３と回転スリーブ１２との固定方法が第１の実施の形態と異なる点である。
【００５７】
図４は、本発明の第３の実施の形態の回転体８を示す断面図である。第３の実施の形態のポリゴンスキャナ１の回転体８では、フランジ１３と蓋部材１４とは、回転体８の軸方向に略平行なミラー面１７ａと略直交するとともにフランジ１３と蓋部材１４とが対向する面に塗布された接着剤２６のみによって固定されている。フランジ１３の外径と蓋部材１４の内径とは嵌挿によって接触しているのみである。
【００５８】
接着剤２６が塗布されるフランジ１３の上端面１３ａは、一部切り欠かれている。フランジ１３と蓋部材１４とを固定した状態では、この切り欠き部分と蓋部材１４とによって接着溜り２７が形成される。この接着溜り２７は、回転体８の高速回転時に軸中心から外周方向へ流れ出した接着剤２６を溜めることにより、接着剤２６が径方向に流れ出してしまうことを防止することができる。
【００５９】
上述のように、フランジ１３と蓋部材１４とを軸方向に略平行なミラー面１７ａと略直交する面に塗布した接着剤２６によって固定することにより、フランジ１３と蓋部材１４とを嵌挿する際にミラー面１７ａに影響を及ぼす応力が発生しない。このため、ミラー面１７ａの面精度を低下させることなく、良好なジター特性を維持することができる。
【００６０】
また、軸方向に平行なミラー面１７ａと略直角をなすフランジ１３の上端面１３ａに接着剤２６を塗布することにより、高速回転時の温度上昇による接着剤の熱膨張に起因する剪断力がフランジ１３と蓋部材１４との固定部には発生しない。
【００６１】
さらに、重量バランスを調整しておくことにより高速回転時には全ての径方向へ均一な遠心力が作用するため、接着剤２６に塗布ムラがある状態で高速回転時の温度上昇を生じた場合にも、フランジ１３と蓋部材１４との固定部を径方向にずらそうとする応力が発生せず、回転体８の重量バランスを安定させて振動を防止することができる。
【００６２】
次に、本発明の第４の実施の形態について図５に基づいて説明する。第４の実施の形態のポゴンスキャナは、フランジ１３と回転スリーブ１２との固定方法がねじ固定に限定されている点が第１の実施の形態と異なる点である。
【００６３】
図５は、本発明の第４の実施の形態の回転体８を示す断面図である。第４の実施の形態では、フランジ１３の凹部１３ｂの内周面と、この内周面に対向する蓋部材１４の外周面とに施されたねじ加工としてのタップ加工およびダイス加工によってフランジ１３と蓋部材１４とがねじ固定されている。ねじ固定によりフランジ１３と蓋部材１４とが固定されている部分を固定部２８とする。本実施の形態では、固定部２８の蓋部材１４側にタップ加工が施され、固定部２８のフランジ１３側にダイス加工が施されている。
【００６４】
なお、タップ加工およびダイス加工は、蓋部材１４側にダイス加工が施され、フランジ１３側にタップ加工が施されていてもよい。
【００６５】
また、タップ加工およびダイス加工は、蓋部材１４あるいはフランジ１３のいずれか一方を固定して他方を回転体８の回転方向と逆方向に回転させた場合に、フランジ１３と蓋部材１４との固定が緩むような方向に形成されている。
【００６６】
上述のように、フランジ１３と蓋部材１４とが予め施されたねじ加工によってねじ固定された回転体８を有するポリゴンスキャナ１では、フランジ１３と蓋部材１４との固定に際して、ミラー面１７ａに直接影響を及ぼす径方向の応力の発生を抑制することができる。これによって、応力の発生を最小限として必要最低限の鏡面加工で、ミラー面１７ａの面精度を補正して、良好なジター特性を維持することができる。
【００６７】
また、ポリゴンスキャナ１では、回転体８の高速回転時の温度上昇による熱膨張によって、固定部２８に対して剪断力が発生せず、回転体８の重量バランスを安定させて振動を抑制することができる。
【００６８】
さらに、タップ加工およびダイス加工が、回転体８の回転方向と逆向きに施されているため、高速回転時にも固定部２８の固定力が緩むことがない。これによって、回転体８の重量バランスを安定させて振動特性を良好に維持することができる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明のポリゴンスキャナ用回転体においては、閉止部材とフランジとを圧入によって固定する際に、ミラー面に影響を及ぼす応力の発生を最小限に抑えることができ、必要最小限の鏡面加工でミラー面の精度の低下に起因するジター特性の低下を防止して良好なジター特性を維持することができる。また、閉止部材とフランジとを圧入によって固定する際にミラー面に影響する応力の発生を実用上許容範囲内に収めることが可能になるので、鏡面加工を施す際の加工量を必要最小限にすることで作業性を向上させることができる。
【００７０】
本発明のポリゴンスキャナによれば、このようなポリゴンスキャナ用回転体を使用することで、ジター特性の高精度化および振動の低減がともに実現された信頼性の高いポリゴンスキャナを提供することができる。そして、このポリゴンスキャナを用いることにより信頼性の高い光走査装置あるいは画像形成装置を提供することができる。
【００７１】
また、本発明のポリゴンスキャナ用回転体の製造方法によれば、たとえ閉止部材とフランジとを圧入によって固定する際にミラー面に影響を及ぼす応力が発生した場合にも、鏡面加工によって補正することが可能になるので、高速回転時に際してのジター特性の高精度化および振動の低減をともに実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態のブラシレスモータを使用した動圧軸受型のポリゴンスキャナを示す縦断正面図である。
【図２】 ブラシレスモータのアキシャル磁気軸受の部分を拡大して示す縦断正面図である。
【図３】 回転体を示す縦断正面図である。
【図４】 本発明の第３の実施の形態の回転体を示す断面図である。
【図５】 本発明の第４の実施の形態の回転体を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ポリゴンスキャナ
２ モータハウジング
６ ステータ
７ 固定軸
８ 回転体
１２ 回転スリーブ
１３ フランジ
１４ 閉止部材
１５ ロータ磁石
１６ 磁気軸受部材
１７ ポリゴンミラー
１７ａ ミラー面
２６ 接着剤
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリゴンスキャナ用回転体およびその製造方法、ポリゴンスキャナ、並びに該ポリゴンスキャナを用いた光走査装置、更に該光走査装置を用いた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、デジタル複写機やレーザープリンタなどで使用され、モータハウジングと、モータハウジングに固定された固定軸と、固定軸に回転自在に嵌合される回転体と、回転体に固定された前記ロータ磁石に対して径方向に所定の磁気ギャップを有して配置されたステータと、を備えるポリゴンスキャナがある。
【０００３】
ポリゴンスキャナに使用される回転体は、固定軸の外周部に回転自在に嵌合される回転スリーブ、ポリゴンミラーを一体的に有して回転スリーブに固定されたフランジ、フランジに固定されたリング状のロータ磁石等により形成されている。
【０００４】
特開平７−２９４８３８号公報には、ジター（ｊｉｔｔｅｒ）特性を良好に維持するために、回転スリーブ（セラミックスリング）とポリゴンミラーとの摺動面に固着させたプラスチック製のリングと、ポリゴンミラーとを焼きばめ固着させるとともに、リングの熱膨張係数が回転スリーブ、ポリゴンミラーの熱膨張係数よりも大きく設定されたポリゴンスキャナが開示されている。同公報に開示された技術によれば、リングの熱膨張係数を回転スリーブ、ポリゴンミラーの熱膨張係数よりも大きく設定して、高速回転時の温度上昇によるリングの広がり量をポリゴンミラーの締りばめされている面の広がり量以上とすることで、締りばめの接合強度の変化を少なくして反斜面毎の変形を均一にすることが可能になる。これによって、ジター特性が良好に維持される。
【０００５】
また、特開平９−２１９７４号公報には、振動特性を向上させるために、ポリゴンミラーを回転スリーブ（ロータ支持体）にかしめ結合により結合させるようにしたポリゴンスキャナが開示されている。同公報に開示された技術によれば、回転スリーブとポリゴンミラーとを容易に結合することが可能になるとともに、結合されたポリゴンミラーの回転中心に対する重さのばらつきや偏心を少なくすることが可能になる。これによって、振動特性の向上が図られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、デジタル複写機やレーザープリンタ等における高速プリント化や高画質化に伴い、ポリゴンスキャナに対して３００００ｒｐｍを超える高速回転が要求されている。この高速回転の実現に際しては、ジター特性、振動特性等の品質の安定を達成させることが課題となっている。
【０００７】
ところが、特開平７−２９４８３８号公報に開示された技術では、ジター特性が良好に維持されるが、回転スリーブ（セラミックスリング）のポリゴンミラーとの摺動面にプラスチック製のリングが固着されているため、回転スリーブ、リング、ポリゴンミラー間の熱膨張係数の違いによっては、高速回転時の温度上昇による回転体のバランスの変化に起因する振動が発生してしまう。
【０００８】
また、特開平９−２１９７４号公報に開示された技術では、振動特性を良好に維持することができるが、ポリゴンミラーを回転スリーブ（ロータ支持体）にかしめ結合により結合させる際にポリゴンミラーの径方向に対して作用した応力（かしめ力）がミラー部に伝達して、ポリゴンミラーのミラー面の面精度が低下してしまう。このため、ジター特性に不具合が発生する。
【０００９】
本発明は、ジター特性の高精度化および振動の低減をともに実現することができるポリゴンスキャナ用回転体およびポリゴンスキャナを得ることを目的とする。
【００１０】
本発明は、高速回転時におけるジター特性の高精度化および振動の低減をともに実現することができるポリゴンスキャナ用回転体およびポリゴンスキャナを得ることを目的とする。
【００１１】
さらに、本発明は、このポリゴンスキャナを用いた光走査装置及びこの光走査装置を搭載したデジタル複写機やレーザープリンタなどの画像形成装置を提供することを目的とする。また、本発明は、ポリゴンスキャナ用回転体の製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明のポリゴンスキャナ用回転体は、外周面上側にミラー面を有するポリゴンミラーが一体的に形成された略円筒状のフランジと、前記フランジの内周側に固定された略円筒状の回転スリーブと、前記フランジの内周面下側に固定されたロータ磁石と、前記フランジの上側に固定されて前記フランジの上側開口部を閉止する閉止部材とを有するポリゴンスキャナ用回転体において、前記フランジの上端面に凹部が形成され、該凹部の内側の外周面は、前記閉止部材の内径寸法より０．１mm以下の差をもって大きい外径寸法を有し、前記閉止部材の内周面と、前記フランジの上端面に形成された前記凹部の内側の外周面とが圧入によって固定されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２記載の発明のポリゴンスキャナ用回転体は、外周面上側にミラー面を有するポリゴンミラーが一体的に形成された略円筒状のフランジと、前記フランジの内周側に固定された略円筒状の回転スリーブと、前記フランジの内周面下側に固定されたロータ磁石と、前記フランジの上側に固定されて前記フランジの上側開口部を閉止する閉止部材と、磁性体により形成されて前記閉止部材の中心部に固定された磁気軸受部材とを有するポリゴンスキャナ用回転体において、前記フランジの上端面に凹部が形成され、該凹部の内側の外周面は、前記閉止部材の内径寸法より０．１mm以下の差をもって大きい外径寸法を有し、前記閉止部材の内周面と、前記フランジの上端面に形成された前記凹部の内側の外周面とが圧入によって固定されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のポリゴンスキャナ用回転体において、前記フランジと前記閉止部材とはアルミニウム合金により形成されることを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明のポリゴンスキャナは、モータハウジングと、前記モータハウジングに固定された固定軸と、前記固定軸に回転自在に嵌合される請求項１ないし３いずれか一記載のポリゴンスキャナ用回転体と、前記ポリゴンスキャナ用回転体に固定された前記ロータ磁石に対して径方向に所定の磁気ギャップを有して配置されたステータとを備えることを特徴する。
【００１６】
さらに、請求項５記載の光走査装置は、請求項４記載のポリゴンスキャナを備え、また、請求項６記載の画像形成装置は、請求項５記載の光走査装置を備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項７記載の発明は、外周面上側にミラー面を有するポリゴンミラーが一体的に形成された略円筒状のフランジと、前記フランジの内周側に固定された略円筒状の回転スリーブと、前記フランジの内周面下側に固定されたロータ磁石と、前記フランジの上側に固定されて前記フランジの上側開口部を閉止する閉止部材とを有するポリゴンスキャナ用回転体の製造方法において、前記フランジの上端面に凹部を形成し、該凹部の内側の外周面は、前記閉止部材の内径寸法より０．１mm以下の差をもって大きい外径寸法とし、前記閉止部材の内周面と、前記フランジの上端面に形成された前記凹部の内側の外周面とを圧入によって固定した後に前記ミラー面に鏡面加工を施すことを特徴とする。
【００１８】
請求項８記載の発明は、外周面上側にミラー面を有するポリゴンミラーが一体的に形成された略円筒状のフランジと、前記フランジの内周側に固定された略円筒状の回転スリーブと、前記フランジの内周面下側に固定されたロータ磁石と、前記フランジの上側に固定されて前記フランジの上側開口部を閉止する閉止部材と、磁性体により形成されて前記閉止部材の中心部に固定された磁気軸受部材と、有するポリゴンスキャナ用回転体の製造方法において、前記フランジの上端面に凹部を形成し、該凹部の内側の外周面は、前記閉止部材の内径寸法より０．１mm以下の差をもって大きい外径寸法とし、前記閉止部材の内周面と、前記フランジの上端面に形成された前記凹部の内側の外周面とを圧入によって固定した後に前記ミラー面に鏡面加工を施すことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を図１ないし図３に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態のブラシレスモータを使用した動圧軸受型のポリゴンスキャナを示す縦断正面図、図２はブラシレスモータのアキシャル磁気軸受の部分を拡大して示す縦断正面図、図３は回転体を示す縦断正面図である。
【００２０】
本発明の第１の実施の形態の動圧軸受型のポリゴンスキャナ１は、モータハウジング２と、上カバー３と、モータハウジング２に固定されて各種素子が実装された回路基板４と、モータハウジング２、上カバー３および回路基板４により形成される略密閉空間内に配置されたアウターロータ型のブラシレスモータ５とにより形成されている。
【００２１】
モータハウジング２には、ステータ６が固定されている。このステータ６は、ステータコア６ａと巻線コイル６ｂとにより構成されている。
【００２２】
ブラシレスモータ５は、セラミックス製で円筒状の固定軸７、固定軸７の軸心周りに回転自在に保持されたポリゴンスキャナ用回転体としての回転体８、ステータ６および回路基板４等により構成されている。
【００２３】
固定軸７の外周面下側は、モータハウジング２に固定されている。また、固定軸７の外周面上側には、ヘリングボーン状の動圧発生溝９が形成されている。さらに、固定軸７の内周部には、リング状の磁石１０とリング状の磁性板１０ａ，１０ｂとが固定されている。
【００２４】
回転体８は、セラミックス製の回転スリーブ１２と、回転スリーブ１２の上端側外周部に固定されたアルミニウム合金製のフランジ１３と、フランジ１３の上端部に固定されたアルミニウム合金製の閉止部材としての蓋部材１４と、フランジ１３の下端側内周部に固定されたリング状のロータ磁石１５と、蓋部材１４の中央部に固定されて固定軸７内に配置された磁気軸受部材としての回転ヨーク１６とにより構成されている。
【００２５】
回転スリーブ１２は、動圧発生溝９を覆うように、固定軸７の外周部に回転自在に嵌合されている。固定軸７の外周面と回転スリーブ１２の内周面との間には、数μｍの隙間である動圧軸受隙間（図示せず）が形成されており、ここに固定軸７の外周面と回転スリーブ１２の内周面との間にラジアル方向の動圧軸受１１が形成されている。
【００２６】
フランジ１３は、外周面上側にミラー面１７ａを有するポリゴンミラー１７が一体に形成されている。このフランジ１３は、焼きばめまたは圧入によって回転スリーブ１２に固定されている。また、フランジ１３の上端面１３ａには、フランジ１３と同心の円形の凹部１３ｂが形成されている。
【００２７】
蓋部材１４は、下側の一部が凹部１３ｂに嵌挿されて、フランジ１３の上端部に圧入または焼きばめによって固定されている。また、蓋部材１４は、回転スリーブ１２の上端の開放部分を閉止する機能も有している。
【００２８】
ロータ磁石１５は、圧入または焼きばめによってフランジ１３の内周下側に取り付けられている。ロータ磁石１５は、ステータ６との間に所定の磁気ギャップを有して配置されており、ロータ磁石１５のステータ６と対向する側以外の部分、即ち、ロータ磁石１５の外周方向および上下方向の磁路は、開放された開放磁路とされている。
【００２９】
ロータ磁石１５は、回転することによりステータコア６ａの外周との間で回転トルクを発生させる。本実施の形態では、ロータ磁石１５が、フランジ１３の内周側に取り付けられていることにより、高速回転時の遠心力による破壊を防止することが可能になる。
【００３０】
本実施の形態のロータ磁石１５は、プラスチック磁石であり、後述するミラー面１７ａの鏡面加工に際して使用する加工研削油、および、鏡面加工後の回転体８内部の洗浄に際して使用する洗浄液に浸食されない材料として、エポキシ系、ナイロン系バインダーにより形成されている。あるいは、加工研削油および洗浄液に浸食されない材料をロータ磁石１５にメッキすることにより、ロータ磁石１５を、加工研削油および洗浄液による浸食から保護するようにしてもよい。
【００３１】
なお、ロータ磁石１５は、回転体８の高速回転に際しての耐遠心力を有する金属磁石により形成することも可能であるが、薄肉化が容易であるプラスチック磁石の方がより望ましい。
【００３２】
また、ロータ磁石１５以外にも、回転体８を形成する各部材は、ミラー面１７ａの鏡面加工に際して使用する加工研削油、および、鏡面加工後の回転体８内部の洗浄に際して使用する洗浄液に侵されない材料で形成されている。
【００３３】
ロータ磁石１５の下方には、モータハウジング２と回路基板４との間に挟まれた磁性体であるリング状平板１８と、開放磁路内に配置されるとともにロータ磁石１５とリング状平板１８との間に配置されたホール素子１９とが設けられている。
【００３４】
ホール素子１９は、ロータ磁石１５の回転に際してのロータ磁石１５の磁界に応じてロータ磁石１５の位置を検出し、モータを駆動するために巻線コイル６ｂの励磁切り替えを行う位置信号を出力する。本実施の形態では、ホール素子１９が開放磁路内に配置されるとともにロータ磁石１５とリング状平板１８との間に配置されているため、開放磁路の磁束をより効率よく検知することが可能である。
【００３５】
回転ヨーク１６は、磁性体により形成されている。回転ヨーク１６の外周部には、固定軸７の内周部に対向する位置に、磁性板１０ａ，１０ｂに対向するリング状凸部２０ａ，２０ｂが形成されている。本実施の形態では、磁石１０、磁性板１０ａ，１０ｂにより磁気軸受用永久磁石組立体２１が構成されている。磁気軸受用永久磁石組立体２１とリング状凸部２０ａ，２０ｂとの間には、回転ヨーク１６の径方向に磁気ギャップが形成されている。ここに、アキシャル磁気軸受２２が形成される。磁気軸受用永久磁石組立体２１は、この磁気ギャップ間に作用する吸引力を利用して軸方向に非接触支持されている。
【００３６】
回転ヨーク１６の下方には、固定軸７の内周部に固定されて回転ヨーク１６の下方を閉止する下部閉止板２３が設けられている。これにより固定軸７の内周部には、下部閉止板２３と蓋部材１４と固定軸７とフランジ１３とに囲まれた空気溜り部２４が形成されている。下部閉止板２３、蓋部材１４、回転ヨーク１６のいずれかには、空気溜り部２４の内外を連通する微細穴（図示せず）が形成されている。この微細穴を形成することにより、アキシャル磁気軸受２２がダンピング特性を有することになる。
【００３７】
特に図示しないが、回転体８の上下には重量バランスを修正する修正部がある。上側の修正は、蓋部材１４の凹部１４ａに接着剤を塗布する、または、蓋部材１４の一部を切除することにより、重量バランスの修正を行う。下側の修正は、フランジ１３の内周面またはロータ磁石１５の内周面に接着剤を塗布する、または、フランジ１３の一部を切除することにより重量バランスの調整を行う。本実施の形態では、高速回転時の振動を低減するために、各箇所の重量バランスの差は１ｍｇ以下とされている。これによって、回転体８の高速回転時に、回転体８の重量バランスのばらつきによって振動特性が低下することを防止することができる。
【００３８】
加えて、上カバー３には、半導体レーザー（図示せず）から出射されたレーザー光が入出射される開口部（図示せず）が形成されている。この開口部は、透明なガラス板（図示せず）等のレーザー光を透過する部材により閉止されている。これによって、ポリゴンミラー１７による風切り音が外部へ漏れることを防止している。
【００３９】
また、上カバー３には、略Ｃ型のＣリング状部材２５が下部内周面に取り付けられている。このＣリング状部材２５は、例えば炭素鋼、ケイ素鋼、フェライト等の、上カバー３よりも固有抵抗の高い磁性材料により形成されており、ロータ磁石１５の外径部の開放磁路から発生する渦電流損失を低減させる機能を果たす。Ｃリング状部材２５の高さは、ロータ磁石１５と同等以上であれば渦電流損失を低減させることが可能であり、上カバー３全体を磁性材料により形成してもよい。
【００４０】
次に、上述したポリゴンスキャナ１の製造工程のうち特長的な部分について説明する。本実施の形態では、公知の製造方法および製造技術によって、図３に示すように、フランジ１３、ロータ磁石１５、回転スリーブ１２、蓋部材１４、回転ヨーク１６を固定した後、フランジ１３のポリゴンミラー１７のミラー面１７ａに鏡面加工を施す鏡面加工工程を経る。
【００４１】
公知の技術であるため詳細な説明を省略するが、鏡面加工工程においてミラー面１７ａに施される鏡面加工は、回転スリーブ１２の軸中心またはフランジ１３の上端面１３ａを基準として高精度に加工される。上端面１３ａを基準として鏡面加工を行う場合には、回転スリーブ１２の軸中心に対する上端面１３ａの振れを５μｍ以下に加工しておく。
【００４２】
なお、本実施の形態では、ミラー面１７ａの鏡面加工に際して切削刃（図示せず）がフランジ１３の外径部まで及ぶことによる衝突を回避するために、ミラー面１７ａの外径は、ミラー面１７ａ以外のフランジ１３の外径よりわずかに大きく形成されている。
【００４３】
鏡面加工に際しては、蓋部材１４の凹部１４ａに、回転スリーブ１２の内周部分と連通する孔を形成してもよい。これにより、鏡面加工後の回転体８内部を洗浄する際に、洗浄液を回転体８内部を効率よく循環させることが可能になる。
【００４４】
上述のように、回転体８を形成する各部材の固定に際して、特にフランジ１３の凹部１３ｂに蓋部材１４を圧入することによりミラー面１７ａに影響を及ぼす応力が発生した場合にも、回転体８を形成する全部材の固定後にミラー面１７ａに対して鏡面加工を施しているため、ミラー面１７ａの面精度を補正することができる。
【００４５】
これによって、上述の回転体８を使用したポリゴンスキャナ１では、回転体８の高速回転時におけるジター特性を向上させることができる。
【００４６】
また、各部材が接着剤により固定されている回転体８を有するポリゴンミラー１７では回転体８の高速回転時の熱膨張率の差によって固定部（接着部）の破壊や劣化が生じることが懸念されるが、本実施の形態のポリゴンスキャナ１では、フランジ１３、ロータ磁石１５、回転スリーブ１２および蓋部材１４が、圧入または焼きばめによって固定されている回転体８を有しているため、高速回転時に、熱膨張率の差による固定部（接着部）の破壊や劣化が生じない。つまり、本実施の形態のように熱膨張率の差のない同種の材料の各部材を圧入または焼きばめによって固定することにより、高速回転時に固定部が高温になった場合にも固定部の固定力が低下することなく回転バランスを維持して、低振動のポリゴンスキャナ１を提供することができる。
【００４７】
なお、回転スリーブ１２と回転スリーブ１２に固定する各部材との熱膨張率の差が所定量以上ある場合にも、ポリゴンスキャナ１の使用に際しての上限温度に基づいて、適正な焼きばめ代を設定することにより上記の効果を図ることが可能になる。
【００４８】
また、本実施の形態では、例えば回転体８を構成する各部材の取り付け位置に関してフランジ１３の上側または下側と表現したが、この上下は必ずしも天地方向を意味するものではない。
【００４９】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態のポリゴンスキャナ１は、フランジ１３と回転スリーブ１２との固定方法が圧入による固定に限定されている点が第１の実施の形態と異なる点である。なお、第１の実施の形態と同一部分は同一符号で示し、説明も省略する。
【００５０】
第２の実施の形態では、フランジ１３と蓋部材１４とは、ともにアルミニウム合金により形成されている。また、フランジ１３と蓋部材１４とは、圧入によって固定されており、フランジ１３の上端面１３ａに形成された凹部１３ｂの内側の外周面と蓋部材１４が凹部１３ｂに挿入される部分の内周面とが圧入によって圧接されている。凹部１３ｂの内側の外周面と凹部１３ｂに挿入される蓋部材１４の内周面とが圧接されている部分が圧入部とされている。圧入部の径（直径）は、回転スリーブ１２の内径寸法とポリゴンミラー１７のミラー面１７ａに対する内接円径（直径）との間に設定されている。
【００５１】
本実施の形態では、フランジ１３の上端面１３ａに形成された凹部１３ｂの内側の外周面の外径寸法が、蓋部材１４の内径寸法より０．１ｍｍ以下の幅をもって大きく形成されており、この０．１ｍｍ以下のフランジ１３と蓋部材１４との圧接部が圧入代とされている。
【００５２】
一般的に、回転体の製造工程では、ミラー面に近い位置でフランジに固定される蓋部材の圧入に際して発生する応力がミラー面に最も影響を及ぼす。
【００５３】
蓋部材がフランジに圧入されると、フランジ内に軸中心方向に向かう応力が発生する。ミラー面は、この応力によって凹状に数百ｎｍ程度歪んでしまう。ミラー面歪みが生じたポリゴンスキャナをプリンタ装置に適用した場合、特に６００ｄｐｉ以上の高精度の印字に際して、印字ミラー面の歪みがプリンタ画像に影響を及ぼす。
【００５４】
実験によれば、圧入代を０．１５ｍｍに設定した場合にはミラー面１７ａに歪みが発生したが、圧入代を０．１または０．０６ｍｍに設定した場合にはミラー面１７ａに顕著な歪みの発生が認められず、後の鏡面加工工程での鏡面加工に際して、ミラー面１７ａに歪みを発生させる応力の発生を実用上許容範囲内に収めることができた。これによって、必要最小限の鏡面加工でミラー面１７ａの面精度を良好に維持することができた。
【００５５】
これによって、フランジ１３と蓋部材１４とを圧入によって固定する際に、ミラー面１７ａに影響を及ぼす応力の発生を最小限に抑えることができ、必要最小限の鏡面加工でミラー面１７ａの精度の低下に起因するジター特性の低下を防止して良好なジター特性を維持することができる。
【００５６】
次に、本発明の第３の実施の形態について図４に基づいて説明する。第３の実施の形態のポゴンスキャナは、フランジ１３と回転スリーブ１２との固定方法が第１の実施の形態と異なる点である。
【００５７】
図４は、本発明の第３の実施の形態の回転体８を示す断面図である。第３の実施の形態のポリゴンスキャナ１の回転体８では、フランジ１３と蓋部材１４とは、回転体８の軸方向に略平行なミラー面１７ａと略直交するとともにフランジ１３と蓋部材１４とが対向する面に塗布された接着剤２６のみによって固定されている。フランジ１３の外径と蓋部材１４の内径とは嵌挿によって接触しているのみである。
【００５８】
接着剤２６が塗布されるフランジ１３の上端面１３ａは、一部切り欠かれている。フランジ１３と蓋部材１４とを固定した状態では、この切り欠き部分と蓋部材１４とによって接着溜り２７が形成される。この接着溜り２７は、回転体８の高速回転時に軸中心から外周方向へ流れ出した接着剤２６を溜めることにより、接着剤２６が径方向に流れ出してしまうことを防止することができる。
【００５９】
上述のように、フランジ１３と蓋部材１４とを軸方向に略平行なミラー面１７ａと略直交する面に塗布した接着剤２６によって固定することにより、フランジ１３と蓋部材１４とを嵌挿する際にミラー面１７ａに影響を及ぼす応力が発生しない。このため、ミラー面１７ａの面精度を低下させることなく、良好なジター特性を維持することができる。
【００６０】
また、軸方向に平行なミラー面１７ａと略直角をなすフランジ１３の上端面１３ａに接着剤２６を塗布することにより、高速回転時の温度上昇による接着剤の熱膨張に起因する剪断力がフランジ１３と蓋部材１４との固定部には発生しない。
【００６１】
さらに、重量バランスを調整しておくことにより高速回転時には全ての径方向へ均一な遠心力が作用するため、接着剤２６に塗布ムラがある状態で高速回転時の温度上昇を生じた場合にも、フランジ１３と蓋部材１４との固定部を径方向にずらそうとする応力が発生せず、回転体８の重量バランスを安定させて振動を防止することができる。
【００６２】
次に、本発明の第４の実施の形態について図５に基づいて説明する。第４の実施の形態のポゴンスキャナは、フランジ１３と回転スリーブ１２との固定方法がねじ固定に限定されている点が第１の実施の形態と異なる点である。
【００６３】
図５は、本発明の第４の実施の形態の回転体８を示す断面図である。第４の実施の形態では、フランジ１３の凹部１３ｂの内周面と、この内周面に対向する蓋部材１４の外周面とに施されたねじ加工としてのタップ加工およびダイス加工によってフランジ１３と蓋部材１４とがねじ固定されている。ねじ固定によりフランジ１３と蓋部材１４とが固定されている部分を固定部２８とする。本実施の形態では、固定部２８の蓋部材１４側にタップ加工が施され、固定部２８のフランジ１３側にダイス加工が施されている。
【００６４】
なお、タップ加工およびダイス加工は、蓋部材１４側にダイス加工が施され、フランジ１３側にタップ加工が施されていてもよい。
【００６５】
また、タップ加工およびダイス加工は、蓋部材１４あるいはフランジ１３のいずれか一方を固定して他方を回転体８の回転方向と逆方向に回転させた場合に、フランジ１３と蓋部材１４との固定が緩むような方向に形成されている。
【００６６】
上述のように、フランジ１３と蓋部材１４とが予め施されたねじ加工によってねじ固定された回転体８を有するポリゴンスキャナ１では、フランジ１３と蓋部材１４との固定に際して、ミラー面１７ａに直接影響を及ぼす径方向の応力の発生を抑制することができる。これによって、応力の発生を最小限として必要最低限の鏡面加工で、ミラー面１７ａの面精度を補正して、良好なジター特性を維持することができる。
【００６７】
また、ポリゴンスキャナ１では、回転体８の高速回転時の温度上昇による熱膨張によって、固定部２８に対して剪断力が発生せず、回転体８の重量バランスを安定させて振動を抑制することができる。
【００６８】
さらに、タップ加工およびダイス加工が、回転体８の回転方向と逆向きに施されているため、高速回転時にも固定部２８の固定力が緩むことがない。これによって、回転体８の重量バランスを安定させて振動特性を良好に維持することができる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明のポリゴンスキャナ用回転体においては、閉止部材とフランジとを圧入によって固定する際に、ミラー面に影響を及ぼす応力の発生を最小限に抑えることができ、必要最小限の鏡面加工でミラー面の精度の低下に起因するジター特性の低下を防止して良好なジター特性を維持することができる。また、閉止部材とフランジとを圧入によって固定する際にミラー面に影響する応力の発生を実用上許容範囲内に収めることが可能になるので、鏡面加工を施す際の加工量を必要最小限にすることで作業性を向上させることができる。
【００７０】
本発明のポリゴンスキャナによれば、このようなポリゴンスキャナ用回転体を使用することで、ジター特性の高精度化および振動の低減がともに実現された信頼性の高いポリゴンスキャナを提供することができる。そして、このポリゴンスキャナを用いることにより信頼性の高い光走査装置あるいは画像形成装置を提供することができる。
【００７１】
また、本発明のポリゴンスキャナ用回転体の製造方法によれば、たとえ閉止部材とフランジとを圧入によって固定する際にミラー面に影響を及ぼす応力が発生した場合にも、鏡面加工によって補正することが可能になるので、高速回転時に際してのジター特性の高精度化および振動の低減をともに実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態のブラシレスモータを使用した動圧軸受型のポリゴンスキャナを示す縦断正面図である。
【図２】 ブラシレスモータのアキシャル磁気軸受の部分を拡大して示す縦断正面図である。
【図３】 回転体を示す縦断正面図である。
【図４】 本発明の第３の実施の形態の回転体を示す断面図である。
【図５】 本発明の第４の実施の形態の回転体を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ポリゴンスキャナ
２ モータハウジング
６ ステータ
７ 固定軸
８ 回転体
１２ 回転スリーブ
１３ フランジ
１４ 閉止部材
１５ ロータ磁石
１６ 磁気軸受部材
１７ ポリゴンミラー
１７ａ ミラー面
２６ 接着剤
Claims (8)
- 外周面上側にミラー面を有するポリゴンミラーが一体的に形成された略円筒状のフランジと、
前記フランジの内周側に固定された略円筒状の回転スリーブと、
前記フランジの内周面下側に固定されたロータ磁石と、
前記フランジの上側に固定されて前記フランジの上側開口部を閉止する閉止部材と、
を有するポリゴンスキャナ用回転体において、
前記フランジの上端面に凹部が形成され、該凹部の内側の外周面は、前記閉止部材の内径寸法より０．１ｍｍ以下の差をもって大きい外径寸法を有し、
前記閉止部材の内周面と、前記フランジの上端面に形成された前記凹部の内側の外周面とが圧入によって固定されていることを特徴とするポリゴンスキャナ用回転体。 - 外周面上側にミラー面を有するポリゴンミラーが一体的に形成された略円筒状のフランジと、
前記フランジの内周側に固定された略円筒状の回転スリーブと、
前記フランジの内周面下側に固定されたロータ磁石と、
前記フランジの上側に固定されて前記フランジの上側開口部を閉止する閉止部材と、
磁性体により形成されて前記閉止部材の中心部に固定された磁気軸受部材と、
を有するポリゴンスキャナ用回転体において、
前記フランジの上端面に凹部が形成され、該凹部の内側の外周面は、前記閉止部材の内径寸法より０．１ｍｍ以下の差をもって大きい外径寸法を有し、
前記閉止部材の内周面と、前記フランジの上端面に形成された前記凹部の内側の外周面とが圧入によって固定されていることを特徴とするポリゴンスキャナ用回転体。 - 前記フランジと前記閉止部材とはアルミニウム合金により形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のポリゴンスキャナ用回転体。
- 前記モータハウジングに固定された固定軸と、
前記固定軸に回転自在に嵌合される請求項１ないし３いずれか一記載のポリゴンスキャナ用回転体と、
前記ポリゴンスキャナ用回転体に固定された前記ロータ磁石に対して径方向に所定の磁気ギャップを有して配置されたステータと、
を備えるポリゴンスキャナ。 - 請求項４記載のポリゴンスキャナを用いた光走査装置。
- 請求項５記載の光走査装置を用いた画像形成装置。
- 外周面上側にミラー面を有するポリゴンミラーが一体的に形成された略円筒状のフランジと、
前記フランジの内周側に固定された略円筒状の回転スリーブと、
前記フランジの内周面下側に固定されたロータ磁石と、
前記フランジの上側に固定されて前記フランジの上側開口部を閉止する閉止部材と、
を有するポリゴンスキャナ用回転体の製造方法において、
前記フランジの上端面に凹部を形成し、該凹部の内側の外周面は、前記閉止部材の内径寸法より０．１ｍｍ以下の差をもって大きい外径寸法とし、
前記閉止部材の内周面と、前記フランジの上端面に形成された前記凹部の内側の外周面とを圧入によって固定した後に前記ミラー面に鏡面加工を施すことを特徴とするポリゴンスキャナ用回転体の製造方法。 - 外周面上側にミラー面を有するポリゴンミラーが一体的に形成された略円筒状のフランジと、
前記フランジの内周側に固定された略円筒状の回転スリーブと、
前記フランジの内周面下側に固定されたロータ磁石と、
前記フランジの上側に固定されて前記フランジの上側開口部を閉止する閉止部材と、
磁性体により形成されて前記閉止部材の中心部に固定された磁気軸受部材と、
を有するポリゴンスキャナ用回転体の製造方法において、
前記フランジの上端面に凹部を形成し、該凹部の内側の外周面は、前記閉止部材の内径寸法より０．１ｍｍ以下の差をもって大きい外径寸法とし、
前記閉止部材の内周面と、前記フランジの上端面に形成された前記凹部の内側の外周面とを圧入によって固定した後に前記ミラー面に鏡面加工を施すことを特徴とするポリゴンスキャナ用回転体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000125397A JP4360508B2 (ja) | 2000-04-26 | 2000-04-26 | ポリゴンスキャナ用回転体及びその製造方法、ポリゴンスキャナ、光走査装置、並びに画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000125397A JP4360508B2 (ja) | 2000-04-26 | 2000-04-26 | ポリゴンスキャナ用回転体及びその製造方法、ポリゴンスキャナ、光走査装置、並びに画像形成装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001305467A JP2001305467A (ja) | 2001-10-31 |
| JP2001305467A5 JP2001305467A5 (ja) | 2005-10-06 |
| JP4360508B2 true JP4360508B2 (ja) | 2009-11-11 |
Family
ID=18635361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000125397A Expired - Fee Related JP4360508B2 (ja) | 2000-04-26 | 2000-04-26 | ポリゴンスキャナ用回転体及びその製造方法、ポリゴンスキャナ、光走査装置、並びに画像形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4360508B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20210044165A1 (en) * | 2017-09-05 | 2021-02-11 | Indigo Technologies, Inc. | Permanent Magnet Motor with Passively Controlled Variable Rotor/Stator Alignment |
-
2000
- 2000-04-26 JP JP2000125397A patent/JP4360508B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20210044165A1 (en) * | 2017-09-05 | 2021-02-11 | Indigo Technologies, Inc. | Permanent Magnet Motor with Passively Controlled Variable Rotor/Stator Alignment |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001305467A (ja) | 2001-10-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4462525B2 (ja) | 動圧空気軸受型ポリゴンスキャナおよびその加工方法 | |
| JP3266448B2 (ja) | ブラシレスモータの回転体装置 | |
| US6822775B2 (en) | Method and apparatus for polygon mirror scanning capable of performing a stable high speed polygon mirror rotation | |
| JP4360508B2 (ja) | ポリゴンスキャナ用回転体及びその製造方法、ポリゴンスキャナ、光走査装置、並びに画像形成装置 | |
| JPH1123993A (ja) | 光偏向器 | |
| JP4488437B2 (ja) | 密閉型ポリゴンスキャナ | |
| JP2002341282A (ja) | 回転多面鏡駆動装置 | |
| JP4033283B2 (ja) | 動圧空気軸受型光偏向器、その回転体の加工方法および動圧空気軸受型光偏向器用部品のリサイクル方法 | |
| JP2002267993A (ja) | ポリゴンスキャナ | |
| JP2002027706A (ja) | 動圧空気軸受型モータおよび動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ | |
| JP3836989B2 (ja) | ポリゴンスキャナ | |
| JPH07238924A (ja) | 動圧空気軸受 | |
| JP2003070194A (ja) | 回転駆動装置と回転体の製造方法及びポリゴンミラースキャナ装置 | |
| JP3278654B1 (ja) | ポリゴンスキャナモータ | |
| JPH11271654A (ja) | ポリゴンスキャナ | |
| JP2003130040A (ja) | 高速回転装置 | |
| JP3730036B2 (ja) | 回転体 | |
| JP2968178B2 (ja) | 軸受装置 | |
| JP3374572B2 (ja) | 光偏向装置 | |
| JP2001251831A (ja) | ブラシレスモータ | |
| JP3675125B2 (ja) | ポリゴンミラースキャナモータ | |
| JP2857474B2 (ja) | 空気軸受型光偏向器 | |
| JP3877435B2 (ja) | 軸受装置 | |
| JP2001193732A (ja) | 動圧軸受けおよびこれを用いた光走査装置 | |
| JP2002272077A (ja) | ブラシレスモータおよび密閉型ポリゴンスキャナ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20040928 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20050512 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050523 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050523 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080527 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080604 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080804 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090805 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090806 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120821 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120821 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130821 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |