JPH08110491A - 回転部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】光偏向装置のミラーのバランス修正面とミラー
の重心を通る平面とをほぼ一致せしめるように設定し
て、高速回転時の振動を防止した回転部材を提供する。 【構成】回転体１３のが外周に配設したミラー２２とロ
ータ磁石２４とを回転体１３にそれぞれ固定し、回転体
１３の軸心と直角な平面であってミラーの重心Ｇを含む
平面Ａ−Ａ上でミラーの面２２ａに凸部２７（又は凹
部）を設けて、回転体１３とミラー２２とロータ磁石２
４とを備えた回転部材Ｋの重量のバランスをとるように
した。

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
ル複写機等に用いられるレーザ光を走査するための光偏
向装置に係り、特に、ミラーとロータ磁石を回転体に嵌
合してなる回転部材の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光偏向装置としては、例えば図５
に示すようなものが知られている。この従来例は、ハウ
ジング１の下側部材１Ａの中心部に立設された固定軸２
に、回転体であるスリーブ３が、ラジアル動圧流体軸受
Ｒ及びスラスト動圧流体軸受Ｓを介して回転自在に嵌合
されている。

【０００３】上記ラジアル動圧流体軸受Ｒとスラスト動
圧流体軸受Ｓとを介して回転自在に支持された回転体と
してのスリーブ３の外周面に、ミラー６とロータ磁石７
とが嵌合されて、回転部材Ｋが構成されている。そのロ
ータ磁石７は、ハウジングの下側部材１Ａの内周部に取
付けられたステータ８と、エアギャップを介して径方向
に対向して駆動モータＭを構成している。この駆動モー
タＭにより、ミラー６が回転体３と一体に回転駆動され
る。

【０００４】このような光偏向装置は、回転部材Ｋ（ス
リーブ３，ミラー６，ロータ磁石７を含む部材）に不釣
り合いがあると、高速回転する際に有害な振動を生じ
る。すると、ミラー６から反射されるレーザ光が所定の
位置からずれて印字品質の劣化を招く。その防止のた
め、装置の振動が小さいことが求められている。従来の
光偏向装置では、振動を軽減するために、ミラー面（図
５のＡ−Ａ面）とロータ磁石面（図５のＢ−Ｂ面）との
二面修正によるバランス修正を行っている。すなわち、
一方の修正面であるＢ−Ｂ面はロータ磁石７に設けた周
溝７ａに接着充填剤（接着パテ）１０を固着してバラン
スを修正し、他方の修正面であるＡ−Ａ面はミラー６の
上面またはミラーの押さえ板の上面に設けた周溝６ａに
同じく接着パテ１０を固着してバランスを修正してい
る。なお、このように接着パテ１０を固着する付加修正
法の他に、ドリル等で削るなどの削り修正法によるバラ
ンス修正も行われている。

【０００５】こうした回転体，ミラー，ロータ磁石等を
含む回転部材の重量のアンバランスの修正は、回転部材
の回転数が定格回転数より低い回転数、例えば３０００
ｒｐｍのときに行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近の
光偏向装置にあっては、デジタル複写機やレーザプリン
タなどの印字速度及び印字品質の向上を狙って、大径で
厚肉のミラーを高速回転させ、しかも回転中の振動が一
層小さい光偏向装置が要求されるようになってきてい
る。このようにミラーの直径が大きくしかも厚肉になる
と、ミラー上面に設けた周溝でバランス修正をした場
合、ミラー６の重心から半径方向及び軸方向に大きく隔
たった位置にバランス修正の接着パテ１０が固着される
ことになる。

【０００７】それゆえ、ミラー６には、回転体３の軸心
と直角な平面であってミラー６の重心を含む平面より軸
方向の上部では、円周方向の各部分のあいだに、重量の
アンバランスが生ずる。すなわち、回転部材Ｋ全体とし
ては重量のバランスがとれていても、回転部材Ｋの重量
の約９割を占めるミラー６の各部には重量アンバランス
が生じることになる。

【０００８】いま、鉛直軸に対して傾いて取り付けられ
た円板が高速回転したとすると、円板は、同一平面上を
高速回転して軸受に支持される軸の両端部が振れ回るジ
ャイロモーメントが働くことが知られている。なお、低
速回転時には、軸が軸心を中心にして回転し、円板が振
れ回る。これと同じく、ミラー６の重心から軸方向に離
れた各部分に重量アンバランスがあると、ミラー６の高
速回転時に、ミラー６が回転体３に対して傾いて取り付
けられた時に生ずるようなジャイロモーメントが生じ
る。回転部材Ｋの回転数が３０００ｒｐｍでは、ミラー
６は軸心に対して直角な平面上を回転し、ミラー６の各
部分の重量のアンバランスによってミラー６に作用する
ジャイロモーメントは少ない。しかし、回転部材の回転
数が１５０００ｒｐｍ以上の定格回転時には、ミラー６
に作用するジャイロモーメントは大きい。

【０００９】このように、二面修正により回転部材Ｋ全
体としてのバランス修正を行っても、定格回転数より低
い回転数で行ったのでは高速回転時のミラー６のジャイ
ロモーメントが大きくなる。その影響で、回転数の上昇
につれて回転部材Ｋの全体がコニカルモード（円錐モー
ド）で振れ回ることになり、光偏向装置の振動が大きく
なるという問題があった。

【００１０】そこで本発明は、ミラーのバランス修正面
とミラーの重心を通る平面とをほぼ一致せしめるように
設定して、高速回転時の振動を防止した回転部材を提供
することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の回転部材は、回転体の外周に配設したミラーとロ
ータ磁石とを回転体にそれぞれ固定し、前記回転体の軸
心と直角な平面であってミラーの重心を含む平面上で、
ミラーの面に凹部と凸部との少なくとも一方を設けて、
回転体とミラーとロータ磁石とを備えた回転部材の重量
のバランスをとり、前記回転体は軸受を介して固定部材
に支持されるようにしたものである。

【００１２】

【作用】回転部材の重量の大部分を占めるミラーのバラ
ンス修正位置が、ミラーの重心を通り回転軸に直角な平
面にほぼ一致している。そのため、高速回転でもミラー
にジャイロモーメントは発生せず、したがって回転部材
全体の振動が防止される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の一実施例を示すもので、本発明の
回転部材を備えた光偏向装置の断面図である。先ず構成
を説明すると、この光偏向装置のハウジング１１は、下
部材１１Ａと上部材１１Ｂと固定軸１２との三部材から
なる密封構造とされている。

【００１４】下部材１１Ａの中心部に固定部材としての
固定軸１２が立設されており、その固定軸１２に、軸受
すきまを介して回転体としてのスリーブ１３が回転自在
に嵌合されている。スリーブ１３の内周面には円筒状の
ラジアル軸受面１４が設けられ、固定軸１２の外周面に
設けたラジアル受面１５と対向している。前記ラジアル
軸受面１４とラジアル受面１５との少なくとも一方に、
図示しない動圧発生用の溝が設けられてラジアル流体軸
受Ｒが構成され、スリーブ１３はこのラジアル流体軸受
Ｒを介して固定軸１２に径方向に支持されている。

【００１５】また、スリーブ１３の上端に空気抜き孔１
７を有するスラスト受１６が取り付けてあり、スリーブ
１３はスラスト受１６の球面状のスラスト軸受面１８と
これに対向する固定軸１２の自由端のスラスト受面１９
とで構成されたスラスト流体軸受Ｓを介して固定軸１２
に軸方向に支持されている。スリーブ１３は、例えばア
ルミ合金又は表面にアルマイト処理等の表面硬化処理を
施したアルミ合金製で、外周面に僅かに突出させた小さ
なフランジ２１を有し、そのフランジ２１の上面に同じ
くアルミ合金製のミラー２２が取付けられている。また
フランジ２１の下面に、固定治具２３を介して駆動用モ
ータＭのロータ磁石２４が取り付けられ、スリーブ１３
の外周面を取り囲んでいる。そのロータ磁石２４の外周
面は、ハウジング１１の内周面に配設してあるステータ
２５の内周面にエアギャップを介して半径方向に対向し
ている。上記のスリーブ１３と、これに固定して取り付
けられているスラスト受１６，ミラー２２，固定治具２
３及びロータ磁石２４とを回転部材Ｋは備えている。な
お、２６はミラー２２の反射面に対向させてハウジング
の上部材１１Ｂの側面に設けられたガラス窓である。

【００１６】この実施例における回転部材Ｋの重量バラ
ンスの修正は、ミラー２２の所定面とロータ磁石２４の
所定面との二面について、接着パテ１０を固着する付加
修正法により、回転部材Ｋの回転数３０００ｒｐｍで行
っている。具体的には、ロータ磁石２４のバランス修正
は、ロータ磁石２４の内周面に周溝２４ａを設けて、そ
の溝の底面と内周面とのコーナ位置に接着パテ１０を固
着する方法で行われている。

【００１７】これに対してミラー２２の方は、従来とは
異なり、ミラー２２の上面に中心から所定半径を有する
凹部を設けて断面凹形のミラーとし、その凹形のコーナ
位置に接着パテ１０を固着する方法で行われている。そ
の凹部の底面（円形平面）２２ａの位置は、スリーブ１
３の軸心と直角な平面であってミラー２２の重心Ｇを含
む平面Ａ−Ａにほぼ一致するか、または僅かに深くなる
ように設定してある。そして、ミラーの円形平面２２ａ
と立ち上げ面である円筒状の面２２ｂとの交わるコーナ
位置に、接着パテ１０を固着してバランスを修正する。
これは、ミラーの面２２ａ，２２ｂの円状の位置に部分
的に接着パテ１０からなる凸部２７を設けて、回転部材
Ｋの重量バランスをとったものである。

【００１８】次に作用を述べる。ミラー２２を搭載して
固定軸１２に嵌合された回転体のスリーブ１３は、スラ
スト軸受Ｓにより軸方向に支持されている。駆動モータ
Ｍの作動でスリーブ１３が回転すると、ラジアル動圧流
体軸受Ｒの動圧発生用の溝のポンピング作用により、ラ
ジアル軸受面１４とラジアル受面１５との間の半径方向
の軸受すきまに動圧が発生して、スリーブ１３はラジア
ル方向に非接触に支持され、短い立ち上がり時間で１５
０００ｒｐｍの定格回転に到達する。

【００１９】この実施例の場合、ミラー２２の側の重量
バランスの修正位置がミラー２２の重心Ｇを通り回転軸
に直角な平面Ａ−Ａ上にほぼ一致している。したがって
高速回転になってもジャイロモーメントの影響は受けな
いから、定格回転数よりも低い回転数（３０００ｒｐ
ｍ）でミラー２２とロータ磁石２４の二面修正によるバ
ランス修正を行ったにもかかわらず、従来のように定格
回転数に近づくにつれ回転部材Ｋのコニカルモードの振
れが大きくなるという不具合は発生しない。

【００２０】また、ミラー２２は断面凹形状に形成さ
れ、重量バランス修正用の接着パテ１０はその凹部のコ
ーナ位置に固着されているため、固着した接着パテ１０
が遠心力で剥がれるおそれがない。更に、凹形状にした
ことでミラー２２の重量が軽減され、これによってミラ
ーの慣性が小さくなり、その結果定格回転数に到達する
までの立ち上がり時間が短縮された。

【００２１】もっとも、ミラー２２の断面形状は図１の
形状に限定されるものではない。また、重量バランス修
正も、上記に示した接着パテ１０を固着する付加修正法
の他に、ドリル等で削るなどの削り修正法も適用でき
る。図２〜図４にそれらの変形例を例示する。図２に示
すものは、図１に示した実施例のミラー２２のバランス
修正を削り修正法で行う例である。すなわち、回転体の
軸心と直角な平面であってミラー２２の重心Ｇを含む平
面Ａ−Ａにほぼ一致するミラーの面（円形平面）２２ａ
をドリルで削って凹部２８を設けることにより、バラン
スを修正している。

【００２２】図３に示すものは、ミラー２２の断面凹形
状を、回転体の軸心と直角な平面であってミラー２２の
重心Ｇを含む平面Ａ−Ａにほぼ一致する円形平面２２ａ
と、その端部で僅かに立ち上げた円筒状の面２２ｂと、
これに続く円錐面２２ｃとで構成している。バランス修
正位置は面２２ａと２２ｂとの交わるコーナ位置Ｃまた
はその近傍であり、ミラー２２の面のコーナ位置Ｃに凸
部を設ける付加修正法、及び凹部を設ける削り修正法の
いずれも適用可能であり、また両方法の同時適用も可能
である。

【００２３】図４に示すものは、ミラーが２２が上下二
段のミラー部３０，３１を備えた二段ミラーの場合であ
る。遠心力による接着パテの剥がれ現象を防止するた
め、ミラーに接着パテを固着しないでバランスを修正す
る削り修正法を施している。削り修正する位置は、両ミ
ラー部の間に挟まれる中間であって、ミラー重心Ｇを含
む平面Ａ−Ａ上にあるミラーの面（円筒面）３２であ
り、ここを削って凹部を設ける。

【００２４】上記実施例では、温度上昇が回転部材に及
ぼす影響についても考慮が払われている。すなわち、ス
リーブ１３とミラー２２とを共にアルミ合金製として、
熱膨張係数を合わせている。また、ロータ磁石２４をス
リーブ１３に直接接着せずに、スリーブ１３と熱膨張係
数が等しい材料からなる固定治具２３を介して取り付け
て、ロータ磁石２４の内径面とスリーブ１３の外径面と
の間にすきまαを設け、ロータ磁石２４の熱膨張が軸受
面へ及ぼす悪影響を無くすなどの対策を行っている。こ
れらの対策により、回転部材Ｋの回転の伴う温度上昇よ
りスリーブ１３に対してミラー２２及びロータ磁石２４
が僅かにずれ、その結果振動変化が拡大されることが抑
制されるという効果が得られる。

【００２５】なお、駆動モータＭについて、実施例では
回転体であるスリーブ３に嵌合するロータ磁石２４を回
転体に固定する形式のインナーロータモータとしたもの
を示したが、これに限定されない。すなわち、回転体に
嵌合するロータ磁石を回転体に固定するものではある
が、回転体はカップ状のヨークを有し、ロータ磁石はそ
のヨーク内面に嵌合することにより回転体に固定し、ロ
ータ磁石は内側に配設したステータの外周を囲むように
して回転する形式のいわゆるアウターロータモータにし
ても良い。しかして、アウターロータモータにすると、
ロータ磁石の重量が重くなるので、大径のミラー２２を
使用したときと同じく、重量のアンバランスに起因する
ジャイロモーメントの問題が発生する。したがって、ア
ウターロータモータの場合には、ロータ磁石側のバラン
ス修正についても、モータロータの重心を含む平面であ
って回転体の軸心と直角な平面上で、ロータ磁石に接着
充填剤を固着して凸部を設けたり、あるいはロータ磁石
を削って凹部を設けたり、凸部と凹部との両方を設けて
回転部材Ｋの重量バランスをとるという修正を行うこと
が好ましい。

【００２６】また、光偏向装置を蓋するハウジング上部
材１１Ｂは、必ずしも必要ではなく、省略しても良い。
また、光偏向装置に内設される軸受の形式や、ハウジン
グ１１の形状は実施例に限定されない。

【００２７】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、回転体の軸心と直角な平面であってミラーの重心を
含む平面上でミラーの面に凹部と凸部との少なくとも一
方を設けて、回転体とミラーとロータ磁石とを備えた回
転部材の重量のバランスをとるものとしたため、ミラー
の円周方向の各部分では、ミラーの重心を含む平面であ
って回転体の軸心と直角な平面の軸方向両側の重量バラ
ンスがとれ、ミラー側のバランス修正によって回転に伴
うジャイロモーメントの影響が現れるのを防止できる。
その結果、高速回転に伴う光偏向装置の振動変化を小さ
くできて、印字品質が向上するという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の回転部材を用いた光偏
向装置の断面図である。

【図２】本発明のミラーの変形例の断面図である。

【図３】本発明のミラーの変形例の断面図である。

【図４】本発明のミラーの変形例の断面図である。

【図５】従来の回転部材を用いた光偏向装置の断面図で
ある。

【符号の説明】

Ｋ 回転部材 １３ 回転体（スリーブ） ２２ ミラー ２２ａ 円形平面 ２４ ロータ磁石 ２７ 凸部 ２８ 凹部 ３２ 円筒面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転体の外周に配設したミラーとロータ
   磁石とを回転体にそれぞれ固定し、前記回転体の軸心と
   直角な平面であってミラーの重心を含む平面上で、ミラ
   ーの面に凹部と凸部との少なくとも一方を設けて、回転
   体とミラーとロータ磁石とを備えた回転部材の重量のバ
   ランスをとり、前記回転体は軸受を介して固定部材に支
   持される回転部材。