JPH06110007A

JPH06110007A - 光偏向器

Info

Publication number: JPH06110007A
Application number: JP4259456A
Authority: JP
Inventors: Yoshimasa Kunii; 国井良昌
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1992-09-29
Filing date: 1992-09-29
Publication date: 1994-04-22

Abstract

(57)【要約】【目的】回転体の軽量化、低イナーシャ化を図る。【構成】モータ機体１２に固定されるステータコイル１
６および固定軸１０と、固定軸１０の外側に嵌合される
回転軸１１と、固定軸１０または回転軸１１に設けられ
た動圧発生溝１０ａによる流体動圧の発生によって回転
軸１１を回転自在に支持する動圧ベアリングと、情報を
含む光ビームを所定の方向へ偏向し走査させる光偏向体
３、光偏向体３とステータコイル１６間に装着されるマ
グネット１９と、光偏向体３に対してマグネット１９と
反対側に装着され光偏向体３の回転基準面１７ａを形成
する台座１７とを備え、回転軸１１の外周にマグネット
１９、光偏向体３および台座１７が嵌合され、マグネッ
ト１９および台座１７が回転軸１１に固定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザプリンタ、デジ
タル複写機、レーザファックス、ＰＯＳ端末等に使用さ
れる光学走査ユニットにおける光偏向器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、前記光学走査ユニットの一般的
な例を示し、図示しない例えば半導体レーザなどの光源
より出射したビームは、光偏光器１の多面鏡３に到達
し、モータ２により回転される多面鏡３によって走査
（スキャンニング）されたビームＢは、被走査体４に適
切な像を結ぶための結像レンズ群５を透過し、さらに防
塵のためのガラス窓６を透過し、前述被走査体４に到達
し、現在では一般的になったゼログラフィー技術による
静電潜像やフィルムを感光する。モータ２は通常、ＤＣ
・ブラシレス・モータが使用され、光学箱７にネジ止め
され、ユニット全体を防塵するためのカバー８が設けら
れている。

【０００３】ところで、モータのステータに鉄心（コ
ア）を用いないコアレスモータを使用した従来の光偏向
器については、特開平３−２７２３１９号公報や図６の
装置が知られているが、ここでは、図６を用いて説明す
る。

【０００４】図６（Ａ）において、モータ機体１２には
固定軸１０がネジ１３によって固定される。固定軸１０
は、ステンレス製またはセラミック製からなり、その外
径は、サブ・ミクロンの精度で仕上げられる。モータ機
体１２には、鉄系金属もしくはフェライトで構成された
リング状のステータヨーク１４がネジ若しくは接着など
で固着され、ステータヨーク１４の上部には、ステータ
コイル基板１５に固定されたステータコイル１６が配置
される。

【０００５】固定軸１０の外周には、筒状の回転軸１１
が嵌合される。回転軸１１の外周には、台座１７が一体
に形成されており、台座１７の下面には、多面鏡３の回
転面の水平精度を出すための環状の基準面１７ａが加工
されている。そして、回転軸１１の外周で台座の下部に
多面鏡３とマグネット１９が嵌合され、回転体１８を構
成している。回転軸１１には溝１１ａが形成され、この
溝１１ａとマグネット１９との間に板バネ２０が弾性係
止される。板バネ２０は、図６（Ｂ）に示すように、リ
ング状をなし、内側および外側にそれぞれ複数の係止片
２０ａ、２０ｂが形成され、内側の係止片２０ａが溝１
１ａに係止され、外側の係止片２０ｂがマグネット１９
の下面に弾接されている。多面鏡３は、マグネット１９
を介して、台座１７の基準面１７ａ方向に、板バネ２０
の押圧力により固定されている。固定軸１０の外周面に
は、エッチング技術により、ヘリン・ボーン溝１０ａが
掘られ、一方、回転軸１１の内周面は、ボーリング技術
により、固定軸１０同様にサブ・ミクロンの精度で鏡面
仕上げされている。この回転軸１１が回転することと、
固定軸１０のヘリン・ボーン溝１０ａとの相乗作用によ
り、空気による動圧が発生し、回転軸１１をラジアル方
向（回転中心軸に対して垂直な方向）に支持している。
また、固定軸１０の上方先端と、回転軸１１の内側に
は、それぞれ反発するマグネット２１、２２が設けら
れ、回転軸１１をスラスト方向（回転中心軸方向）に支
持している。

【０００６】図７は、前記動圧の回転中心軸方向に関す
る圧力分布である。図中ｋ１、ｋ２は、ベアリング剛性
を示し、それがＰ１、Ｐ２の圧力となっている。これ
は、正にその箇所にボール・ベアリングがあるのと同じ
であり、これにより動圧ベアリングを構成している。

【０００７】前述した光偏向器の動圧ベアリングは、モ
ータ機体１２側に固定軸１０を設け、この固定軸１０の
外側に中空の回転軸１１を設けたタイプになっている
が、中空の固定軸をモータ機体側に設け、この内側に回
転軸を設けたタイプもある。現在、モータ設計上からの
要求と動圧ベアリングの信頼性から、後者は使われず、
前者が主流となっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光偏向器においては、固定軸１０および回転軸１１
は、ともに鉄系金属で形成される場合が多く、特に、基
準面１７ａは回転軸１１に一体に設けられている。通
常、基準面１７ａは径方向に大きく、鉄系金属ゆえ、回
転体１８全体の重量とイナーシャ（慣性モーメント）が
増加し、モータの効率を低下させるとともに、イニシャ
ルのアンバランスを増加させるという問題を有してい
る。

【０００９】また、固定軸１０および回転軸１１はとも
にセラミックで形成した場合、特に、基準面１７ａを回
転軸１１と一体に設けた場合には、基準面１７ａを加工
する際に、回転軸１１を旋盤のチャッキングで固定する
際に回転軸１１を損傷させたり、真円度に変形を与える
という問題を有している。さらに、セラミックは、金属
と異なり、その素材が高価であるばかりでなく、切削性
が悪く、加工性に乏しく、もちろん、コスト高となると
いう問題を有している。

【００１０】本発明は上記問題を解決するものであっ
て、回転体の軽量化および低イナーシャ化を図ることが
できる光偏向器を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そのために本発明の光偏
向器は、モータ機体に固定されるステータコイルおよび
固定軸と、該固定軸の外側に嵌合される回転軸と、前記
固定軸または回転軸に設けられた動圧発生溝による流体
動圧の発生によって前記回転軸を回転自在に支持する動
圧ベアリングと、情報を含む光ビームを所定の方向へ偏
向し走査させる光偏向体と、該光偏向体と前記ステータ
コイルの間に装着されるマグネットと、光偏向体に対し
て前記マグネットと反対側に装着され光偏向体の回転基
準面を形成する台座とを備え、前記回転軸の外周に前記
マグネット、光偏向体および台座が嵌合され、前記マグ
ネットおよび台座が回転軸に固定されることを特徴とす
る。

【００１２】

【作用】本発明においては、回転軸と台座を分離させる
ことにより、比重の高い材質で構成さぜるを得ない回転
軸に対して、比重の低いアルミ材やプラスチック材を台
座に選択することができる。

【００１３】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。図１は本発明の光偏向器の１実施例を示す断面図
である。なお、以下の説明では多面鏡を例にして説明し
ているが、これに限定されるものではなく、フォログラ
ム・ディスク等、情報を含む光ビームを所定の方向へ偏
向し走査させる光偏向体に適用されるものである。本発
明においては、回転体１８を構成する回転軸１１、台座
１７、多面鏡３およびマグネット１９が別体で構成され
る。

【００１４】固定軸１０は、ステンレス製またはセラミ
ック製からなり、その外径は、サブミクロンの精度で仕
上げられ、その外周面には動圧発生溝（ヘリン・ボーン
溝）１０ａが深さ５μｍ程度で形成される。また、固定
軸１０には、座ぐり１０ｂおよび中空部１０ｃが形成さ
れ、固定軸１０は、モータ機体１２に設けられた位置決
め穴１２ａをガイドに、中空部１０ｃを貫通するネジ１
３により、モータ機体１２に設けられたメネジ１２ｂに
締め付けられ固定される。座ぐり１０ｂは、ネジ１３を
固定軸１０の内部に内蔵するためで、仮に座ぐり１５ｂ
がない場合は、ネジ１３が、固定軸１０の上端部より突
出し、モータ自体の回転中心軸方向の高さが増し、薄型
化に反するばかりでなく、マグネット２１の固定軸１０
への装着も困難になる。

【００１５】モータ機体１２には、鉄系金属もしくはフ
ェライトで構成されたリング状のステータヨーク１４が
ネジ若しくは接着などで固着され、ステータヨーク１４
の上部には、ステータコイル基板１５に固定されたステ
ータコイル１６が配置される。ステータコイル１６に、
図示しない制御回路から電流が流れると、図中の上下に
磁界を発生するが、ステータヨーク１４は、モータの効
率向上のために、図中の下向きの磁界を上向きに戻す働
きをしている。

【００１６】固定軸１０の外周には、円筒形状の回転軸
１１が嵌合される。回転軸１１の内周面は、ボーリング
技術により、固定軸１０同様にサブミクロンの精度で鏡
面仕上げされている。この回転軸１１が回転すること
と、固定軸１０の動圧発生溝１０ａとの相乗作用によ
り、空気による動圧が発生し、回転軸１１をラジアル方
向（回転中心軸に対して垂直な方向）に支持している。
なお、動圧発生溝１０ａを回転軸１１側に形成してもよ
い。

【００１７】回転軸１１の外周には、金属のうち最も加
工性の良いアルミ系の金属を使用した台座１７が、圧
入、熱バメ、接着等の方法で所定の位置に固着される。
ただし、圧入、熱バメは、回転軸１１の精密な内径の真
円度が２μｍ〜３μｍも変形する恐れがあるので、接着
による固着法が最も良いことが分かった（２μｍ〜３μ
ｍの内径の真円度の変形は、設定通りの動圧分布が得ら
れない）。アルミ系の金属は、従来例の鉄系金属やセラ
ミックよりもその比重（アルミの比重＝２．７）が低い
ため、回転体の軽量化、低イナーシャに寄与する。な
お、アルミ系金属の代わりにさらに、低コストを追求し
て、プラスチックでも良い（プラスチックの比重＝１．
３〜１．７）。

【００１８】さらに、回転軸１１の外周には、多面鏡３
とマグネット１９が嵌合固着される。まず、多面鏡３
は、台座１７の基準面１７ａに突き当てされ、微粒状
物、樹脂材料および溶剤を含む溶液を多面鏡３と回転軸
１１のすき間に注入して固定される。多面鏡３と回転軸
１１の間には、５〜５０μｍの微小なすき間があり、多
面鏡３を高速で回転させる場合には、多面鏡の光反射面
を正確に維持させることが困難となるが、このすき間に
前記溶液を注入し、これを乾燥して溶剤を蒸発させ、微
粒状物のみをすき間に残留させることにより、すき間で
のがたを解消することができる。なお、すき間に残留す
る微粒状物は、単にすき間を充填するのみの作用を果た
し、両部材を接着する作用はない。前記溶液は例えば次
の成分からなる油性塗料を用いる。

【００１９】着色材…チタンホワイト（含有重量比率３
６％）樹脂 …アルキッド系マイレン酸系樹脂（２２％）溶剤 …キシレン（３７％）、メチルイソブチルケトン
（３％）その他…添加剤（２％）なお、着色材として用いられるチタンホワイトは、粒径
が５μｍ以下の微粒状物であり、この微粒状物を樹脂と
溶剤に分散させて溶液として構成したものを用いる。前
記油性塗料の他に、一般に水溶性塗料を用いることもで
きる。これは、微粒状物と水溶性の溶剤とを含む溶液で
あり、一般に市販されている微粒状物の粒径が５μｍ以
下のものを用いる。

【００２０】次に、マグネット１９は、多面鏡３に突き
当てされ、接着剤２３を用いて回転軸１１の外周に接着
される。接着剤２３は、一般的な瞬間接着剤や、紫外線
硬化型の嫌気性接着剤が適切である。なお、接着剤２３
を用いずに図６で説明したように、回転軸１１には溝１
１ａを設け、この溝１１ａとマグネット１９との間に板
バネ２０を弾性係止させるようにしてもよい。

【００２１】回転軸１１の上端には、高分子もしくは金
属性のシート２５が貼られ、このシート２５には、固定
軸１０に固着されたマグネット２１に反発するマグネッ
ト２２が固着される。このシート２５は、反発マグネッ
ト２２を固着するだけでなく、図７に示した動圧分布
が、規定通り発生するために貼られている。言い換えれ
ば、もし、このシート２５が無く、上端が解放であれ
ば、図７の圧力は極端に低下する。さらに、シート２５
には、任意の場所に、針穴程度の穴２５ａが設けられ、
穴２５ａは、前述の動圧分布を極力変えることなく、固
定軸１０の回転軸１１への挿入作業性を、空気がある程
度抜けることにより容易にしている。

【００２２】図２は本発明の他の実施例を示している。
なお、図１の実施例と同一の構成については同一番号を
付けて説明を省略する。前記実施例において、回転軸１
１に固着された台座１７は、図３に示すように、台座１
３の回転軸１１への嵌合部長が短い場合には、接着剤で
固着されただけでは、図中の傾き角θを有してしまい、
後述する回転振れの規定値を十分に満たすことはできな
い。そこで、図２に示すように、台座１７が、多面鏡３
の反対側になるべく長いボス部１７ｂを有するように工
夫すれば、台座１７を回転軸１１に接着しただけで、前
記回転振れが１μｍ〜５μｍを満たすことが可能とな
る。

【００２３】また、固定軸１０は、モータ機体１２に設
けられた位置決め穴１２ａをガイドに固定されることを
説明したが、図４に示す如く、モータ機体１２側に位置
決めボス１２ｃを突設し、固定軸１０側に位置決めボス
１２ｃに嵌合する嵌合穴１０ｄを設けることにより固定
してもよい。

【００２４】前記両実施例における固定軸１０と回転軸
１１について、詳細に述べれば、表１のごとく固定軸１
０と回転軸１１の材質を互いに異質な材料を選択した。

【００２５】

【表１】 ┌────┬────────┬────────┐ │パーツ │固定軸１０の材質│回転軸１１の材質│ ├────┼────────┼────────┤ │従来例Ａ│ 鉄系の金属 │ 鉄系の金属 │ ├────┼────────┼────────┤ │従来例Ｂ│ セラミック │ セラミック │ ├────┼────────┼────────┤ │製作例Ｃ│ 鉄系の金属 │ セラミック │ ├────┼────────┼────────┤ │製作例Ｄ│ セラミック │ 鉄系の金属 │ └────┴────────┴────────┘ まず、従来例Ａの場合、回転軸１１のその回転起動時と
回転停止時においては、回転軸１１は、固定軸１０に接
触する。このとき、磨耗粉が発生するが、この磨耗粉
は、固定軸１０と回転軸１１のすき間に入り、動圧ベア
リング・ユニットの「かじり」を発生させる。そのた
め、固定軸１０および回転軸１１はともにその表面を高
周波などで焼き入れを施している。それでも、磨耗粉が
発生するため、従来例Ｂの如く、固定軸１０および回転
軸１１はともに材質をセラミックにする場合が、近年登
場したが、これは、材質的、かつ、形状形成において難
度が高く高価なものであった。

【００２６】そこで、製作例Ｃ、Ｄに示すように、固定
軸１０と回転軸１１の材質をそれぞれ異なる材質で構成
した。磨耗粉の量は、Ａ＞Ｃ＞Ｄ＞Ｂとなることが実験
により確認された。また、コストについては、Ｂ＞Ｃ＞
Ｄ＞Ａであり、よって、製作例Ｄが最適と判断された。

【００２７】さらに、より低コストな光偏向器を狙っ
て、以下の如く材料を選択した。つまり、多面鏡３と、
多面鏡３が装着される台座１７と、マグネット１９のう
ち、少なくとも２つが同質系の材質を選択した。具体例
としては、以下に示す表２の如くとなる。

【００２８】

【表２】

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、モータ機体に固定されるステータコイルおよび
固定軸と、該固定軸の外側に嵌合される回転軸と、前記
固定軸または回転軸に設けられた動圧発生溝による流体
動圧の発生によって前記回転軸を回転自在に支持する動
圧ベアリングと、情報を含む光ビームを所定の方向へ偏
向し走査させる光偏向体と、該光偏向体と前記ステータ
コイルの間に装着されるマグネットと、光偏向体に対し
て前記マグネットと反対側に装着され光偏向体の回転基
準面を形成する台座とを備え、前記回転軸の外周に前記
マグネット、光偏向体および台座が嵌合され、前記マグ
ネットおよび台座が回転軸に固定される構成のため、回
転軸と台座を分離させることにより、比重の高い材質で
構成さぜるを得ない回転軸に対して、比重の低いアルミ
材やプラスチック材を台座に選択することができ、これ
により、回転体の軽量化、低イナーシャ化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光偏向器の１実施例を示す断面図であ
る。

【図２】本発明の光偏向器の他の実施例を示す断面図で
ある。

【図３】図２の実施例における課題を説明するための断
面図である。

【図４】モータ機体への固定軸の固定方法の他の例を示
す断面図である。

【図５】光学走査ユニットの一般的な例を示す概念図で
ある。

【図６】従来の光偏向器の例を示し、図Ａは光偏向器の
断面図、図Ｂは図Ａの板バネの平面図である。

【図７】動圧スピンドルモータの原理を説明するための
図である。

【符号の説明】

３…多面鏡（光偏向体）、１０…固定軸、１０ａ…動圧
発生溝、１１…回転軸１２…モータ機体、１６…ステー
タコイル、１７…台座、１７ａ…回転基準面１９…マグ
ネット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータ機体に固定されるステータコイルお
よび固定軸と、該固定軸の外側に嵌合される回転軸と、
前記固定軸または回転軸に設けられた動圧発生溝による
流体動圧の発生によって前記回転軸を回転自在に支持す
る動圧ベアリングと、情報を含む光ビームを所定の方向
へ偏向し走査させる光偏向体と、該光偏向体と前記ステ
ータコイルの間に装着されるマグネットと、光偏向体に
対して前記マグネットと反対側に装着され光偏向体の回
転基準面を形成する台座とを備え、前記回転軸の外周に
前記マグネット、光偏向体および台座が嵌合され、前記
マグネットおよび台座が回転軸に固定されることを特徴
とする光偏向器。