JPH0643383A - 光偏向器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転体の動的不釣り合いを低減して高速回転
下でのモータ特性を改善し、偏向光学系全体を高精度に
維持する。 【構成】 回転多面鏡１１の中心開孔を嵌合する回転ス
リーブ３の嵌合部３−２とキャップフランジ嵌合部１２
−１の間に空隙２４を形成し、ミラーフランジ３−１と
回転多面鏡１１、キャップフランジ１２と回転多面鏡１
１、および空隙２４における回転多面鏡１１の中心開口
とスリーブ３の３部分に接着層２５−１を介在させると
共にネジ１３で固着した。 【効果】 回転体の各部材の微少移動が防止され、回転
体の動的不釣り合いが抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外周に複数の反射鏡面
を形成した回転多面鏡を回転させて光ビームを画像担体
あるいは記録部材上に偏向走査させる光偏向器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、レーザ等の光源から出射された
光ビームで画像担体を走査してその画像を読み取る画像
読取装置、あるいは画像信号や文字信号で変調された光
ビームで記録媒体を走査して画像の記録を行う画像記録
装置では、上記光ビームを走査するための手段として多
数の反射鏡面を外周に有する回転多面鏡が用いられる。

【０００３】この種の光偏向器として、相互に嵌合する
スリーブと軸の何れか一方を回転部材とし他方を固定部
材とする動圧空気軸受等を好適とする回転軸受と、回転
部材に取りつけた永久磁石と固定部材側に設置した環状
鉄心にコイルを巻回してなる磁気回路により回転トルク
を発生する，所謂駆動モータを構成すると共に軸方向に
回転体を保持する磁気軸受の機能を兼ね備えた磁気回路
を有する光偏向器が知られている。

【０００４】図４はこの種の光偏向器を用いた画像記録
装置の概略構成の説明図であって、３０はレーザ、３１
はコリメータレンズ、３２は集光光学系、３３は記録媒
体である感光体、５３は回転多面鏡、５３−１は回転多
面鏡を構成する複数の反射鏡面、５７は回転駆動機構
（駆動モータ）、５８は防塵カバー、５８−１は光ビー
ムが入出射する開口部である。

【０００５】同図において、回転多面鏡５３は駆動モー
タ５７で矢印Ａ方向に回転される。半導体レーザあるい
はガスレーザ等のレーザ３０から出射される光ビーム
は、図示しない変調手段によって画像信号等で変調さ
れ、回転多面鏡５３の反射鏡面５３−１に入射する。回
転多面鏡５３の反射鏡面５３−１で反射された光ビーム
（反射光ビーム）は集光光学系３２を通して感光体３３
に投射される。

【０００６】この反射光ビームは回転多面鏡５３の矢印
Ａ方向の回転に伴って矢印Ｂ方向に偏向されて感光体３
３上を主走査する。これと共に感光体３３の矢印Ｃ方向
の回転により副走査が行われて当該感光体３３上に２次
元の画像書込みがなされる。また、回転多面鏡５３の反
射鏡面５３−１に塵埃が付着するのを防止するために光
ビームの入出射窓５８−１を有する防塵カバー５８が取
付けられているものもある。

【０００７】図５は従来の光偏向器の構造を説明する断
面図であって、１は固定軸、１−１は動圧発生用溝、２
はハウジング、３は回転スリーブ、３−１はミラーフラ
ンジ、４はカバー、４−１は入出射窓、５はマグネツト
ヨーク、６はマグネット、７はステータコア、８はスタ
ッド、９は回路基板、１０は磁気検出素子、１１は回転
多面鏡、１２はキャップフランジ、１３，１７，１８，
２０はネジ、１４はウインドウガラス、１５は隙間、１
６は軸フランジ、１９はカラー、２１はバランスリン
グ、２２は空気だまり、２３は反射鏡面、２６は微細穴
である。

【０００８】同図において、固定軸１の一端は軸フラン
ジ１６に固着されており、それらはネジ１７によりハウ
ジング２に固定されている。固定軸１の周表面には、ラ
ジアル軸受として働く動圧発生用溝１−１が設けられて
いる。このラジアル軸受は、回転軸に対して直角の方向
に力が働いても、回転の中心が所定の位置よりズレない
ようにするための軸受である。

【０００９】駆動モータを構成するロータ部は固定軸１
に隙間１５を隔てて嵌挿した部分であり、回転スリーブ
３とこの回転スリーブ３に圧入あるいは接着等により固
着されたマグネツトヨーク５、マグネット６およびバラ
ンスリング２１で構成されている。このロータ部に回転
多面鏡１１が取り付けられる。回転多面鏡１１の取り付
けは、多面鏡１１の中心孔を回転スリーブ３に篏挿し、
その上方からキャップフランジ１２を当て、ネジ１３に
よって回転スリーブ３に固定することによって行う。固
定軸１の上端とキャップフランジ１２の間には、スラス
ト方向（軸方向）のダンピングを抑制する空気だまり２
２が形成され、また、このキャップフランジ１２の一部
には上記空気溜まりを外部と連通する微細孔２６が設け
られている。

【００１０】一方、駆動モータを構成するステータ部
は、ハウジング２と、このハウジング２にネジ１７で固
定された軸フランジ１６に一端が圧入等によって固着さ
れた固定軸１、ハウジング２にカラー１９を介しネジ２
０によって固定されたステータコア７（なお、図示され
ていないが、ステータコア７にはコイルが巻回されてい
る）、ステータコア７に取り付けられたスタッド８によ
って支持される回路基板９、回路基板９上に植立設置さ
れたホール素子を好適とする磁気検出素子１０等から構
成されている。

【００１１】マグネット６は永久磁石であり、これと対
向するステータコア７との間には磁気的吸引力が働いて
いる。この吸引力は、マグネット６とステータコア７と
の対向位置がモータの軸方向（スラスト方向）にズレな
いようにする作用をする。つまり、図５において、マグ
ネット６が上方に移動した時には、前記吸引力に下方へ
引き下げる成分が現れ、外マグネツト６は引き下げられ
る。

【００１２】かくして、マグネット６とステータコア７
とは、前記磁気吸引力により、軸方向の所定位置にて対
向せしめられるようにされる。すなわち、マグネット６
とステータコア７により、磁気的スラスト軸受が構成さ
れている。磁気検出素子１０として使用される例えばホ
ール素子は、マグネット６の漏れ磁束を検出して、該マ
グネット６が回転する際に、Ｎ極が通過したかＳ極が通
過したかを検出する。この検出信号は、回路基板９に印
刷された配線を通して図示しない制御回路部へ送られ
る。制御回路部では、この検出信号を基にステータコア
７の各個所に巻回されているコイルに流す電流の向きを
決める。その結果、マグネット６との相互作用により回
転を持続する方向の力が発生させられる。

【００１３】さて、回転スリーブ３が回転すると、動圧
発生用溝１−１により、固定軸１の周囲（隙間１５の部
分）に高い圧力の空気層が発生する。この空気層により
回転スリーブ３は軸１より浮いた状態で支持され、所謂
動圧空気軸受が構成される。なお、同図では、動圧発生
用溝１−１を固定軸１の外周に設けているが、これに代
えて回転スリーブ３の内壁に設けてもよい。

【００１４】前記したように、上記空気層はロータ部の
回転中心を一定に保つ作用をする。例えば、回転スリー
ブ３が図５の左方にズレると、右方の隙間は小となり、
その部分の隙間の圧力はズレる前より大となる。圧力の
大小関係が上記のようになると、回転スリーブ３は右方
に押され、最終的には元の位置へ戻されることになる。

【００１５】回転多面鏡１１は、軸方向の上方から見た
場合、多角形を成しており、その周側面には多数の鏡面
を有している。そして、入出射窓４−１のウインドウガ
ラス１４を通って入射したレーザー等の光ビームは、回
転多面鏡１１の反射鏡面２３で反射され、再び入出射窓
４−１のウインドウガラス１４を通って外部へ出て行
く。

【００１６】第１の鏡面に光ビームが入射されていて、
回転多面鏡１１が回転すると、該光ビームの反射光ビー
ムは徐々に向きを変えさせられる。つまり、偏向され
る。回転が進んで、次の第２の鏡面が回転して来ると、
光ビームは今度はこれに入射する。この第２の鏡面で
も、第１の鏡面と同様にして変更が行われる。従って、
反射光ビームは、一定の角度範囲を走査する形となる。
走査速度は、多面鏡１１の回転速度に依存する。

【００１７】図６は従来技術における回転多面鏡の固着
手段の一例を説明する要部断面図であって、駆動モータ
の回転軸５０に固定したミラーフランジ５１と押さえ板
５２で回転多面鏡５３を固定する際に、ミラーフランジ
５１の回転多面鏡５３の中心口を挿通する端面部に面取
り部５４を形成し、この面取り部５４と回転多面鏡５３
の中心口に接着材５５を介在させて固着している。

【００１８】また、図７は従来技術における回転多面鏡
の固着手段の他の例を説明する要部断面図であって、駆
動モータ５７の回転軸５０に固定したミラーフランジ５
１に溝５６を形成し、回転多面鏡５３と上記ミラーフラ
ンジ５１と接する面に接着剤を介在させて接着する際に
上記溝５６に接着剤５５が封入されるようにしている。

【００１９】なお、この種の回転多面鏡の固着について
は、実開平４−３１１１３号公報、あるいは実開昭５９
−１２３８２２号公報などに開示がなされている。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、回転多
面鏡の固着手段として、ミラーフランジにネジを用いた
前記図５で説明した形式のものでは、回転多面鏡の高速
回転時にネジ部に応力が集中して回転多面鏡に大きな歪
みが生じたり、遠心力や温度上昇等によって、当該回転
多面鏡を含む回転体を構成する各部材に微小移動が起こ
り、動的不釣り合いが変化して時間と共に振動が増加
し、これが光ビームの偏向精度を低下させるという問題
があった。

【００２１】また、接着剤を用いる前記図６、図７で説
明したものでは、接着剤の適用部分が回転多面鏡の一方
の面側にあるために、高速回転時にこの接着剤部分に応
力がかかり、回転多面鏡に大きな歪みが生じ、結果的に
反射鏡面の倒れがおこるという問題があった。この種の
光偏向器は高速回転環境下での高性能が要求されるもの
であり、特にレーザ等から発射した光ビームを偏向する
重要部品であるため、回転多面鏡の精度のみならず、光
ビームを感光体や記録媒体状に高精度に偏向走査するた
めには光学装置全体の位置移動や振動が光学装置性能に
大きく影響する。

【００２２】前記の従来技術のように回転多面鏡をネジ
のみで固定した場合、あるいは一部に接着剤を適用した
ものでは、高速回転での遠心力や温度上昇等の要因で、
回転体を構成している各部材の線膨張係数や熱膨張係
数，あるいは接触摩擦抵抗等の違いから各構成部材に位
置の微小移動あるいは振動が起こり、これが回転体の動
的不釣り合いをもたらす。

【００２３】このことは回転初期に高精度な動不釣り合
いを保っていて駆動モータの振動が小さいにも関わら
ず、回転の上昇と共に動的不釣り合いが増加して振動が
増加してしまうことを意味する。振動の増加は高速回転
での駆動モータのモータ特性を低下させるだけでなく、
レンズ等を構成している光学装置全体の性能も低下させ
てしまう。

【００２４】動的不釣り合いは慣性モーメントが大きい
もので位置変動が著しく大きいほど影響しやすい。上記
した構造の光偏向器は回転多面鏡の慣性モーメントが大
きいために、回転多面鏡の位置変動を抑制しなければな
らない。本発明の目的は、上記従来技術の諸問題を解消
し、回転体の動的不釣り合いを低減して高速回転下での
モータ特性を改善し、偏向光学系全体を高精度に維持す
ることのできる光偏向器を提供することにある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、中心開口を有する回転多面鏡を回転駆動
する駆動モータの軸受に動圧空気軸受を具備し、前記回
転多面鏡１１とこの回転多面鏡１１の台座であるミラー
フランジ３−１と前記回転スリーブ３と前記多面鏡１１
を押さえるキャップフランジ１２を少なくとも備える光
偏向器において、前記回転スリーブ３の前記回転多面鏡
１１の前記中心開孔を嵌合する嵌合部３−２と前記キャ
ップフランジ嵌合部１２−１の間に空隙２４を形成し、
前記ミラーフランジ３−１と前記回転多面鏡１１、前記
キャップフランジ１２と前記回転多面鏡１１、および前
記空隙２４における回転多面鏡１１の中心開口とスリー
ブ３の３部分に接着剤を介在させてこれらの各部材を固
着した構造としたことを特徴とする。

【００２６】すなわち、本発明は、マグネット６を備
え、回転スリーブ３に固定されたマグネットヨーク５
と、前記回転スリーブ３に挿通された固定軸１と、固定
軸を保持する軸フランジ１６と、前記軸フランジ１６に
固着したハウジング２と、前記ハウジングに固定され前
記マグネットヨーク５と磁気的に結合して回転トルクを
発生させるための磁気回路を構成するステータコア７
と、外周に複数の反射鏡面２３を有し、中心に前記回転
スリーブ３に挿通する中心開口をもつ回転多面鏡１１と
を少なくとも有する光偏向器において、前記回転多面鏡
１１の前記中心開口に挿通して固定する嵌合部３−２と
前記回転多面鏡１１を載置するミラーフランジ３−１と
を有する回転スリーブ３と、前記回転多面鏡１１を前記
ミラーフランジ３−１との間で挟持固定する前記キャッ
プフランジ嵌合部１２−１をもつキャップフランジ１２
と、前記回転スリーブ３の前記回転多面鏡１１の前記中
心開孔を嵌合する嵌合部３−２と前記キャップフランジ
嵌合部１２−１の間に形成した空隙２４を備え、前記ミ
ラーフランジ３−１と前記回転多面鏡１１、前記キャッ
プフランジ１２と前記回転多面鏡１１、および前記空隙
２４における回転多面鏡１１の中心開口とスリーブ３の
３個所に介在させた接着剤２５による接着層２５−１
と、前記キャップフランジ１２と前記ミラーフランジ３
−１との間で前記回転多面鏡１１を固定する複数のネジ
１３とを有し、前記回転多面鏡１１を前記接着層２５−
１と前記ネジ１３とで前記回転フランジ３に固着したこ
とを特徴とするとする。

【００２７】なお、本発明は上記したような固定軸方式
の回転駆動機構を備えたものに限らず、駆動モータの回
転軸に回転多面鏡を固着する回転軸方式の光偏向器にも
適用できるものであることは言うまでもない。

【００２８】

【作用】上記したように、回転多面鏡１１とこの回転多
面鏡１１の台座であるミラーフランジ３−１と前記回転
スリーブ３と前記多面鏡１１を押さえるキャップフラン
ジ１２の部材からなる回転多面鏡固着構造に前記空隙２
４を形成し、接着剤を用いて上記回転多面鏡１１の下面
１１−１とミラーフランジ３−１の間、上記回転多面鏡
１１の上面１１−２とキャップフランジ１２の間、およ
び前記空隙２４における回転多面鏡１１の中心開口とス
リーブ３の３個所に接着剤を介在させると共に、キャッ
プフランジ１２からミラーフランジ３−１とで回転多面
鏡１１を挟持して締結するネジ１３を用いることによ
り、回転多面鏡１１は回転スリーブ３に一体的に固着さ
れ、かつ空隙２４が回転多面鏡１１の遠心力が作用する
軸線上に位置していることから、高速回転時の遠心力に
よる反射鏡面２３の面倒れの発生もなく、回転体の各部
材の微少移動や振動が防止され、回転体の動的不釣り合
いの発生が抑制され。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の実施例につき、図面を参照し
て詳細に説明する。図１は本発明による光偏向器の一実
施例の構造を説明する断面図であって、１は固定軸、１
−１は動圧発生用溝、２はハウジング、３は回転スリー
ブ、３−１はミラーフランジ、３−２はミラーフランジ
嵌合部、４はカバー、４−１は入出射窓、５はマグネツ
トヨーク、６はマグネット、７はステータコア、８はス
タッド、９は回路基板、１０は磁気検出素子、１１は回
転多面鏡、１１−１は回転多面鏡の下面、１１−２は回
転多面鏡の上面、１１−３は回転多面鏡の中心口内壁、
１２はキャップフランジ、１２−１はキャップフランジ
嵌合部、１３，１７，１８，２０はネジ、１４はウイン
ドウガラス、１５は隙間、１６は軸フランジ、１９はカ
ラー、２１はバランスリング、２２は空気だまり、２３
は反射鏡面、２４は空隙、２５は接着剤、２５−１は接
着層、２６は微細穴である。

【００３０】なお、キャップフランジ１２の微細孔２６
は空気溜まり２２と外気とを連絡して回転スリーブ３の
軸方向位置を安定させるためのものである。同図の構成
の作用とその動作は前記図５で説明した従来の光偏向器
と基本的には同様のものであるが、構成上で前記図５と
異なる点は、ミラーフランジ篏合部３−２で回転多面鏡
１１が間挿され空隙２４に接着剤２５による接着層２５
−１を介在させた点と、ミラーフランジ３−１とキャッ
プフランジ１２間に回転多面鏡１１を挟持してネジ１３
を用いて固着した点である。

【００３１】図２は図１に示した実施例の要部構造を説
明する部分断面図であって、図１と同一符号は同一部分
に対応する。同図において、回転多面鏡１１の下面１１
−１は回転スリーブ３と一体のミラーフランジ３−１の
上面に載置され、回転多面鏡１１の上面１１−２はキャ
ップフランジ１２の下面に当接されており、回転多面鏡
１１の中心開口内壁１１−３はミラーフランジ嵌合部３
−２とキャップフランジ嵌合部１２−１に嵌合されてい
る。そして、ミラーフランジ嵌合部３−２とキャップフ
ランジ嵌合部１２−１はその固定軸１の軸方向と平行な
方向に離間されており、回転多面鏡１１の中心開口内壁
１１−３と共に空隙２４を形成している。

【００３２】この空隙２４と、上記回転多面鏡１１の下
面および上面において、それぞれミラーフランジ３−１
とキャップフランジ嵌合部１２−１間に、これら３箇所
を連続するように接着剤２５による接着層２５−１が介
在されている。したがって、回転多面鏡１１は接着剤２
５による接着層２５−１によって３面（３点）で固着さ
れている。

【００３３】図３は図１の光偏向器の上面図であって、
カバー４の上部を省略して回転多面鏡を含む回転体を露
出して示したものである。同図に示したように、前記し
た接着剤２５による固着に加えて、等角度に配置した複
数本（図では３本）のネジ１３を用いて回転多面鏡１１
を回転スリーブ３に固着している。

【００３４】上記の構成を備えたことにより、回転多面
鏡１１とこの回転多面鏡１１の台座であるミラーフラン
ジ３−１のミラーフランジ嵌合部３−２と前記回転スリ
ーブ３と前記多面鏡１１を押さえるキャップフランジ１
２のキャップフランジ嵌合部１２−１との間に形成した
空隙２４の３箇所に接着層２５−１を介在させると共
に、ネジ１３と併用することで、回転多面鏡１１の高速
回転によって発生する回転体の各部材の微少移動や振
動、あるいは反射鏡面２３の面倒れを防止し、回転体の
動不釣り合いの増加が抑制されて低振動が保たれる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回転多面鏡とミラーフランジ、回転スリーブとキャップ
フランジおよびこれらの部材で構成される回転多面鏡の
中心開口内壁の形成した空隙に接着層を介在させて３点
で固着し、かつ上記ミラーフランジとキャップフランジ
との間でネジを用いて締結したことによって、回転によ
って発生する回転多面鏡を含む回転体の各部材の微少移
動が防止され、回転体の動的不釣り合いが抑制されて、
高速回転時での駆動モータ特性、レンズ等を構成してい
る光学装置全体の性能を高精度に維持することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による光偏向器の一実施例の構造を説
明する断面図である。

【図２】 本発明による光偏向器の一実施例の要部構造
を説明する図１の部分断面図である。

【図３】 本発明による光偏向器の一実施例を説明する
図１の上面図であって、カバーの上部を省略して回転多
面鏡を含む回転体を露出して示したものである。

【図４】 回転多面鏡を有する光偏向器を用いた画像記
録装置の概略構成の説明図である。

【図５】 従来の光偏向器の構造を説明する断面図であ
る。

【図６】 回転多面鏡の従来の固着手段の一例を説明す
る要部断面図である。

【図７】 回転多面鏡の従来の固着手段の他の例を説明
する要部断面図である。

【符号の説明】

１・・・・固定軸 １−１・・・・動圧発生用溝 ２・
・・・ハウジング ３・・・・回転スリーブ ３−１・
・・・ミラーフランジ ３−２・・・・ミラーフランジ
嵌合部 ４・・・・カバー ４−１・・・・入出射窓
５・・・・マグネツトヨーク ６・・・・マグネット
７・・・・ステータコア ８・・・・スタッド ９・・
・・回路基板 １０・・・・磁気検出素子 １１・・・
・回転多面鏡 １１−１・・・・回転多面鏡の下面 １
１−２・・・・回転多面鏡の上面１１−３・・・・回転
多面鏡の中心口内壁 １２・・・・キャップフランジ １２−１・・・・キャップフランジ嵌合部 １３，１
７，１８，２０・・・・ネジ １４・・・・ウインドウ
ガラス １５・・・・隙間 １６・・・・軸フランジ
１９・・・・カラー ２１・・・・バランスリング ２
２・・・・空気だまり ２３・・・・反射鏡面 ２４・
・・・空隙 ２５・・・・接着剤 ２５−１・・・・接
着層 ２６・・・・微細穴。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マグネットを備えて回転スリーブに固定さ
   れたマグネットヨークと、回転スリーブに挿通された固
   定軸と、固定軸を保持する軸フランジと、軸フランジに
   固着したハウジングと、ハウジングに固定されマグネッ
   トヨークと磁気的に結合して回転トルクを発生させるた
   めの磁気回路を構成するステータコアと、外周に複数の
   反射鏡面を有し、中心に前記回転スリーブに挿通する中
   心開口をもつ回転多面鏡とを少なくとも有する光偏向器
   において、 前記回転多面鏡の前記軸穴に挿通して固定する嵌合部
   と、前記回転多面鏡を載置するミラーフランジとを有す
   る回転スリーブと、 前記回転多面鏡を前記ミラーフランジとの間で挟持固定
   するキャップフランジ嵌合部をもつキャップフランジ
   と、 前記回転スリーブの前記回転多面鏡の前記中心開口を嵌
   合する嵌合部と前記キャップフランジ嵌合部の間に形成
   した空隙を備え、 前記ミラーフランジと前記回転多面鏡、前記キャップフ
   ランジと前記回転多面鏡および前記空隙における回転多
   面鏡の中心開口とスリーブの３個所に介在させた接着剤
   による接着層と、 前記キャップフランジと前記ミラーフランジとの間で前
   記回転多面鏡を固定する複数のネジとを有し、 前記回転多面鏡を前記接着層と前記ネジとで前記回転フ
   ランジに固着したことを特徴とする光偏向器。