JP4907288B2

JP4907288B2 - 回転多面鏡駆動装置

Info

Publication number: JP4907288B2
Application number: JP2006270400A
Authority: JP
Inventors: 三千治山本; 克則桜木; 昭英松尾; 康雄佐伯; 茂樹藤井
Original assignee: Minebea Motor Manufacturing Corp
Current assignee: Minebea Motor Manufacturing Corp
Priority date: 2006-10-02
Filing date: 2006-10-02
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2026-10-02
Also published as: JP2008089947A

Description

本発明はレーザビームプリンタ等のレーザースキャニング等に使用される回転多面鏡駆動装置に関するものである。

従来、回転多面鏡駆動装置は、多面鏡をロータに取付けるに際して、その多面鏡の鏡面に歪等が発生した場合、当然ながら、その光学特性の悪化を引き起こすことになる。仮に、ロータへの取付直後に鏡面歪発生が無かったとしても、例えば温度等の環境変化等の影響で鏡面歪が発生してしまえば同様に光学特性の悪化に至ってしまう。

そこで、その鏡面歪を起こしにくくする様々な固定方法が提案されている。鏡面歪を起こすような発生応力を逃がすための１つの手段として、バネ等の弾性部材等を用いて押さえ付けることにより、応力を逃がしたり、吸収したりする方法が提唱されており、すでに公知である。一般的に、これら弾性部材には金型での打ち抜きが比較的簡単で安価な板バネ等がよく使われ、さらに大半は、弾性部材のロータへの嵌合をやり易くするように、内側にロータとの嵌合孔を設け、さらに前記弾性部材の多面鏡平面と接する外側にはスリットを配した突起形状とし、突起部分の高さ方向を微調整し、所定の均等な荷重特性を実現している。但し、前記構成では多面鏡が回転する際の多面鏡の風切り音の他に、弾性部材外周の突起部でも風切り音が発生しやすくなる。特に、近年レーザビームプリンタ等のセットの高速印字化や、カラー化が進むにつれて、回転多面鏡駆動装置もさらなる高速回転化が必要となってきており、弾性部材での風切り音も目立ってきている。そこで、弾性部材の風切り音を低減する方法として、スリットを弾性部材内側に配置するとともに、部分的に切り起こす形状が提唱されている（例えば、特許文献１参照）。

図２は従来の回転多面鏡駆動装置の第１の構造例を示すものであり、その縦断面図を（ａ）に、スリットを外周側に配置したバネの平面図を（ｂ）に、バネの正面図を（ｃ）に示す。

図２において、ハウジング１の中空部３内に一対ボールベアリング５、７が共軸的に間隔を置いて固定されている。また、前記ハウジング外周には支持片９が設けられており、これに回路基板１１が固定されている。前記回路基板１１には複数の駆動コイル１３が配置されている。また、ボールベアリング５、７は筒型シャフト１５が軸支されており、さらに前記筒型シャフト１５の上端側にミラーベース１７を形成し、前記ミラーベース１７の外周には駆動コイル１３に対向する駆動マグネット１９が設けられ、さらに回転ミラー２１が載置されている。前記回転ミラー２１を覆うようにして押さえ板２３を被せて筒型シャフト１５の上端にネジ２５でねじ止めされている。さらに筒型シャフト１５の下端にはワッシャ２７を介してネジ２９をねじ込んで、筒型シャフト１５が上方へ、ずれ動かないようにしている。そして、押さえ板２３は金属円板の周辺複数箇所で半円弧状に切込んで空所３３を設けるとともに、押さえ片３１を設け、前記押さえ片３１を下方に屈曲した構成を有し、その押さえ片３１の先端によって回転ミラー２１を弾性的に押さえている。

このような回転多面鏡駆動装置において、駆動コイル１３の通電切替えによって駆動マグネット１９との間で発生する駆動力より、筒型シャフト１５、ミラーベース１７、回転ミラー２１、押さえ板２３等が一体的に回転し、スキャニングを行う。

また、図３は従来の回転多面鏡駆動装置の第２の例を示すものであり、スリットを内周側に配置したバネの平面図を（ａ）に、その時のバネの正面図を（ｂ）に示す。

図３において、押さえ板５４の挿通孔５３の周囲に１対のスリット５５を形成し、前記スリット５５間を切り起こして、切り起こし部５７を形成し、前記切り起こし部５７を同様にねじ止め等（図示しない）で押さえ付けることにより、同様にミラーベース等（図示しない）を保持固定している。
実開平６−４７２９号公報（第２頁、図４−８）

しかしながら、上記従来の構成では、多面鏡が回転する際の多面鏡の風切り音の他に、弾性部材外周の突起部でも風切り音が発生しやすくなる。特に、近年レーザビームプリンタ等のセットの高速印字化や、カラー化が進むにつれて、回転多面鏡駆動装置もさらなる高速回転化が必要となってきており、これまで無視できていた前述のバネ等の弾性部材での風切り音も無視できなくなってきている。近年、多面鏡の風損低減による省エネルギー化のために、多面鏡の外径を小さく設定することも多々あり、それに伴い多面鏡の風切り音も小さくなってきており、弾性部材の外周の突起形状部分で発生した風切り音を低減していかなければならないという課題がある。

弾性部材の風切り音を低減するための１つの手段として、スリットを設けることにより構成されていた弾性部材外周の突起形状を無くし、弾性部材内周にスリットを配置する方法があるが、この場合、構造上、弾性部材の組み付けが難しくなり、特に弾性部材挿入時に弾性部材のセンタリングが極端にズレると、ロータと弾性部材内側のスリットを配置することによってできる歯形状部がかじり込む可能性が発生してしまう。特に、弾性部材の自然長から取付け高さまでの上下方向の圧縮量が多い場合、内周歯形状部の先端は上下方向に圧縮移動されるだけでなく、回転中心方向へも圧縮移動されるため、さらにかじりやすくなる。従って、自ずと初期的に自然長が短く、さらにその圧縮度合いを少なく設定することになり、大きさ等の設計的自由度の制約を受けてしまう。なお、内周スリット間の歯形状部を切り起こすことによって、上下方向の荷重力を前述の切り起こし部以外に求めると幾分は、かじりを緩和できるが、形状的には出っ張っており、さらに高速回転を追及していくと騒音発生面から好ましくない。

また、前述のバネ等弾性部材の固定に使用するネジ等保持部材に外径の比較的大きなワッシャ等の部品を併用すると、内周歯形状部を有する弾性部材内径を大きくすることができて、弾性部材の内周歯形状部とシャフトとのかじりを少なくすることができるが、シャフト先端にネジ穴加工等が必要になることと、ねじ止めの際に加えなければならない回転力をボールベアリング等軸受部に損傷を与えることの無い様にするように、単にスラスト方向だけでなく、ロータを回転方向へも動かないようにしなければならなくなり、設備自動化等の困難によるコスト高だけでなく、軸受部の異常音等の品質面でも不具合を招いてしまう。

このような、ネジに代わりＣ型止め輪やグリップ型止め輪等の止め輪類をシャフト等に嵌めこんで固定するような方法を用いると、弾性部材取り付けに際してのロータの回転方向への外力印加を心配する必要がなくなり、設備自動化が容易になることから、品質面やコスト面でも優位になる。但し、前記止め輪は全周に渡って繋がっておらず、特に取り付けた後、必ず一部分の開いて途切れた部分があるため、一般的にはワッシャ等を併用していることが多い。なお、近年の回転多面鏡駆動装置の高速回転化への要求にともない、回転時の負荷ロス及び発熱を減らすことも必要になってきており、軸受部の周速を減らしてロス低減を行うために、シャフトの径小化も進んできている。シャフトの径小化が進むと、当然ながら止め輪の保持力は低下するため、径が小さくなるほど、抜け防止のための溝をシャフト等の外周に設けて、止め輪の保持強度向上をはかることになる。その際、前述
の溝と弾性部の内周歯形状部とのかじりの危険性が増すことになる。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、高速回転時の風切り音を低減できるとともに、組み付けが容易な信頼性に優れた回転多面鏡駆動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、これらバネ等の弾性部材がセンター部に孔を有する略皿型形状であり、内周孔側に少なくとも２つ以上のスリットを備えるとともに、さらに外周側には前記多面鏡に接触する部分であるとともに、且つ、多面鏡平面に略垂直方向に延びる略円筒形状を有し、さらに、外周円筒形状先端部を外周方向に折り曲げ、つば部を構成し、つば部の多面鏡平面と接する部分を略円弧状とし、保持部材で前記弾性部材内周を多面鏡平面方向に押圧して多面鏡を固定したものである。また、保持部材断面は略Ｃ字形状であって、ロータ部材に設けた溝部に嵌め込んで位置決め固定されており、その時の略Ｃ字形状の開き部長さをＬ１とし、さらに、弾性部材の内周スリットによって構成される内周側歯幅の最小値をＬ２とした時、Ｌ２＞Ｌ１としたものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、弾性部材の特に風切り音が発生しやすい外周にスリットを配置せず、風切り音発生の一要因である出っ張りがなく、滑らかな形状のため、弾性部材外周部での風切り音の発生を抑えることができる。さらに、内周側においても、内周スリット間の歯形状部を切り起こしたりしていないので、内周側での騒音低減の可能となり、さらなる高速化対応化実現できる。

さらに、外周略円筒形状部の高さを調整することによって、弾性部材の自然長から円筒形状部高さを差し引いた高さを低く設定することができ、前記の差し引いた高さ部分での上下方向の圧縮量を少なくするように設定することも可能となり、内周歯形状部の上下方向への圧縮に伴って発生する歯形状部先端の回転中心方向へ移動量についても少なくすることができ、内周歯形状部のシャフト等の嵌挿部分でのかじりの発生を抑えることができる。また、様々な高さの物へ対応する場合にも、円筒形状部高さを調整することにより、ほぼ同じ荷重特性を持った弾性部材の製作対応が可能となる。

また、弾性部材の外周円筒形状先端部を外周方向に折り曲げ、つば部を構成するとともに、つば部の多面鏡平面と接する部分を略円弧状とすることにより、仮に円筒形状開口部でバリ等が発生しても、弾性部材が多面鏡平面にくらい込んだりすることが無い。なお、バネに上方より加える組込み時の力は、組込み時のみに、一部がバネ円筒開口部を全体的に外側に押し広げようとする力となり、均等にバネ開口部が外側に広がり、バネ内周部センター自体はバネ組込み時にズレ動くことがなく組み込むことができ、シャフトの溝部等とのかじりを防止できる。

また、ロータ部材に固定される保持部材が円筒状で且つ、断面Ｃ字形状の保持部材がロータ部材に取り付けられた時の略Ｃ字形状の開き部長さをＬ１とし、さらに、弾性部材内周側スリットにより構成される内周側歯幅の最小値をＬ２とした時、Ｌ２＞Ｌ１としたことにより、弾性部材内周歯部が保持部材の略Ｃ字形状開き部を通り抜けてしまうことによる取り付け不良を無くすことができるという効果を有する。

以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態を示すものであり、その縦断面図を（ａ）に、バネの平面図を（ｂ）に、止め輪の平面図を（ｃ）に示す。

図１において、回路基板１１４を有するハウジング１０１の内周部には、玉軸受１０２及び玉軸受１０３が装着されている。さらにハウジング１０１の外周部には巻線が施されたコア１０４が取付けられている。コア１０４の外周と対向した位置にはフレーム１０５に取付けられたマグネット１０６が配置されている。シャフト１０７は玉軸受１０２及び玉軸受１０３に挿入され、回転自在に軸支されており、さらにシャフト１０７の出力側には前記フレーム１０５が取付けられている。さらにフレーム１０５には多面鏡１０８が挿入されている。さらに、多面鏡１０８の上方からはバネ１０９が挿入され、断面が略Ｃ字形状の止め輪１１０をシャフト１０７の溝部１１５に取り付けることにより、バネ１０９を圧縮して多面鏡が動かないように保持している。なお、バネ１０９の内周にはスリット１１１を設けることにより、歯形状部１１２が形成されており、前記止め輪１１０の略Ｃ字形状の開き部長さをＬ１とし、前記歯形状部１１２の歯幅の最小値をＬ２とした時、Ｌ２＞Ｌ１に設定されている。さらに、バネ１０９の外周円筒形状先端部は外周方向に折り曲げるとともに、多面鏡１０８と接する部分を略円弧状に構成したつば部１１３が設けられている。

上記構成により、コア１０４とマグネット１０６との間で発生した駆動力により、多面鏡１０８が高速で回転してスキャニングが行われる。この時バネ１０９には外周側に部分的な突起形状が存在しないため、外周側での空気の巻き込み等に起因する主要な風切り音が無く、また、内周側についても歯形状部１１２を切り起こさずに部分的な突起を構成していないので、内側の風切り音についても、低減をはかることができる。

さらにバネ組込み時には、仮にバネ開口部先端でバリ等が発生しても略円弧状の部分で多面鏡平面を受けるため、バネが多面鏡平面にくらい込んだりすることが無い。また、バネに上方より加える組込み時の力は、組込み時のみに、一部がバネ円筒開口部を全体的に外側に押し広げようとする力となり、均等にバネ開口部が外側に広がり、バネ内周部センター自体はバネ組込み時にズレ動くことがなく組み込むことができ、シャフトの溝部等とのかじりを防止できる。

また、Ｌ２＞Ｌ１としたことにより、バネの歯形状部が止め輪の開き部を通り抜けてしまうようなことが無く、取り付け不具合の防止がはかれるとともに、これを防止するための一般的な手段としての、バネと止め輪の間に介在させるワッシャ等の部品を無くすことができる。

さらに、本形状のバネは円筒形状部の高さを調整することによって、バネの自然長から円筒形状部高さを差し引いた高さを低く設定することもでき、前記の差し引いた高さ部分での上下方向の圧縮量を少なくするように設定することも可能となり、内周歯形状部の上下方向への圧縮に伴って発生する歯形状部先端の回転中心方向へ移動量についても少なくすることができ、歯形状部とシャフト及びシャフト溝部とのかじりの発生をさらに抑えることができる。また、本形状のバネの上下方向の荷重特性は、前記の円筒形状部やつば部を除いた箇所にて決まるため、様々な高さの物へ対応する場合にも、円筒形状部高さを調整することにより、ほぼ同じ荷重特性を持ったバネの製作対応が可能となる。

なお、以上の説明では、周対向コア付アウターロータ型の構造例を示したが、インナーロータ型や面対向型やコア無し型等で特に制約はなく、同様に実施可能である。

また、玉軸受の他に、動圧流体軸受や動圧空気軸受や磁気軸受等でも実施可能である。

また、駆動方式、大きさ、回転数、多面鏡の面数等々についても、特に制約はない。

また、その他部品を構成する材料、材質にも制約はなく、適宜変形、変更してもよい。その他、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であるということは言うまでも無い。

本発明に係る回転多面鏡駆動装置は、弾性部材外周部での風切り音の発生を抑えることができる。さらに、内周側での騒音低減の可能となり、さらなる高速化対応化実現でき、また、組込み時の内周歯形状部のシャフト等の嵌挿部分でのかじりの発生を抑えることができ、また、様々な高さの物へ対応する場合にも、円筒形状部高さを調整することにより、ほぼ同じ荷重特性を持った弾性部材の製作対応が可能となり、また、略円弧状のつば部で弾性部材が多面鏡平面にくらい込んだりすることが無く、さらに、均等に弾性部材開口部が外側に広がり、弾性部材内周部センター自体がズレ動くことがなく組込みができて、さらにかじりを防止でき、弾性部材内周歯部が保持部材の略Ｃ字形状開き部を通り抜けてしまうことによる取り付け不良を無くすことができるという効果をを有し、レーザビームプリンタ等のレーザースキャニング等に使用される回転多面鏡駆動装置等として有用である。

（ａ）本発明の実施の形態１による回転多面鏡駆動装置を示す縦断面図、（ｂ）本発明の実施の形態１におけるバネの平面図、（ｃ）本発明の実施の形態１における止め輪の平面図（ａ）従来の第１の構造例による回転多面鏡駆動装置を示す縦断面図、（ｂ）従来の第１の構造例におけるバネの平面図、（ｃ）従来の第１の構造例におけるバネの正面図（ａ）従来の第２の構造例におけるバネの平面図、（ｂ）従来の第２の構造例におけるバネの正面図

符号の説明

１、１０１ハウジング
３ハウジング中空部
５、７、１０２、１０３玉軸受
９指示片
１１、１１４回路基板
１３コイル
１７ミラーベース
２３、５４押さえ板
２５、２９ネジ
２７ワッシャ
３１押さえ片
３３空所
５３挿通孔
５５、１１１スリット
５７切り起こし部
１０４コア
１０５フレーム
１９、１０６マグネット
１５、１０７シャフト
２１、１０８多面鏡
１０９バネ
１１０止め輪
１１２歯形状部
１１３つば部
１１５溝部
Ｌ１開き部長さ
Ｌ２歯幅の最小値

Claims

多面鏡が取付けられるロータ部材と、前記ロータを回転自在に軸支するステータ部材と、ロータ部材に固定される保持部材と、保持部材と多面鏡の間に弾性部材を配置し、多面鏡を弾力的に押圧固定した構成において、前記弾性部材はセンター部に孔を有する略皿型形状であるとともに、前記内周孔側に少なくとも２つ以上のスリットを備え、さらに外周側には前記多面鏡に接触する部分であるとともに、且つ、多面鏡平面に略垂直方向に延びる略円筒形状を有し、さらに、外周円筒形状先端部を外周方向に折り曲げ、つば部を構成するとともに、前記つば部の多面鏡平面と接する部分が略円弧状を有しており、また、前記保持部材は断面が略Ｃ字形状であって、ロータ部材に設けた溝部に嵌め込んで位置決め固定されており、その時の略Ｃ字形状の開き部長さをＬ１とし、さらに、前記弾性部材の内周側のスリットを配することで構成される内周側歯幅の最小値をＬ２とした時、Ｌ２＞Ｌ１であることを特徴とする回転多面鏡駆動装置。