JPH08122687A

JPH08122687A - 回転多面鏡型光偏向器

Info

Publication number: JPH08122687A
Application number: JP24852095A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Ishizuka; 豊石塚; Koichi Katakura; 弘一片倉
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 1994-09-02
Filing date: 1995-09-01
Publication date: 1996-05-17
Anticipated expiration: 2015-09-01
Also published as: JP2952656B2

Abstract

(57)【要約】【課題】温度変化によって生じる軸とハブ間の歪みや
応力を防止し、ボールベアリングに負荷された予圧の変
動をなくすと共に、ハブとポリゴンミラー間における歪
みや応力を防止し、もって、画像品質の悪化を阻止して
画質の良い装置を得る。【解決手段】軸３に嵌合固着されたボールベアリング
４ａ，４ｂと、このボールベアリング４ａ，４ｂによっ
て回転自在に支持されたハブ５と、このハブ５と一体に
回転するように装着された駆動マグネット７と、この駆
動マグネット７に対向して配置されたステータコア８
と、このステータコア８を保持するフレーム２と、ハブ
５に取付けられてハブ５と一体に回転するポリゴンミラ
ー１とを備え、軸３とハブ５とポリゴンミラー１とを、
共に線膨張率の等しい材質とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリゴンミラー駆
動装置を有する回転多面鏡型光偏向器に関するものであ
る。更に詳述すると、安定的かつ円滑な回転を可能にし
た構成を備えたポリゴンミラー駆動装置を有する回転多
面鏡型光偏向器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ポリゴンミラーは使用環境の温度変化が
生じても、常に安定的かつ円滑な回転をしないと、その
鏡面に対してレーザ光線の正確な位置での入射や反射が
できないなどの欠陥が生じる虞れがある。このため、従
来より安定的かつ円滑な回転を可能にするように工夫が
施されている。

【０００３】例えば、図３に示した、特公平３−７１６
９０号公報に開示されたポリゴンミラー駆動装置では、
上ケース２０とブラケット２１のそれぞれの中央部にボ
ールベアリング２２ａ、２２ｂの外輪が嵌合固定され、
そのボールベアリング２２ａ、２２ｂの内輪に軸２３が
固着され、軸２３に固定されたハブ２５と共にポリゴン
ミラー２４が回転する構造となっている。

【０００４】この構造の場合、軸２３は比較的直径が細
く、しかも、寸法が長いために高い硬度をもつ炭素鋼や
ステンレス鋼で製造されるのが一般的である。一方、上
ケース２０、ブラケット２１および下ケース２６は形状
が複雑であるため、溶融性の高いアルミニウム合金や亜
鉛合金等をダイキャストで成型するのが一般的である。
そこで、硬度の高い炭素鋼やステンレス鋼と、溶融性の
高いアルミニウムや亜鉛の線膨張率を比較すると、２０
℃下で、炭素鋼が１０．７×１０−６/℃、ステンレス
鋼が１４．７×１０−６/℃であるのに対して、アルミ
ニウムが２３．１×１０−６/℃、亜鉛が３０．２×１
０−６/℃であり、明らかに両者の線膨張率の差が大き
いことが判る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように軸２３と各
ケーシング２０、２１、２６の素材の線膨張率の差が大
きいと、使用環境の温度変化や長時間の駆動などにより
各部材の温度が変化すると、上ケース２０、ブラケット
２１および下ケース２６で構成されるケーシングと軸２
３との間に互いに軸長方向及び径方向にズレが生じてし
まう。この結果、ボールベアリング２２ａ、２２ｂに付
与された予圧が大きく変動して、ボールベアリング内部
の回転トルクが変化する。この変化はモータに回転ムラ
を惹起し、回転ムラが生じるとジッターが悪化してレー
ザ光線の正確な位置での鏡面への入射や反射ができなく
なり、画像の品質に悪影響を及ぼす。

【０００６】また、従来例のような構造において、ポリ
ゴンミラー２４を載置するハブ２５の線膨張率が軸２３
の線膨張率に対して大幅に異なると嵌合固着部分に隙間
や歪が生じやすくなるため、ハブ２５の材料として軸２
３とほぼ同じ線膨張率を持った材料を選定せねばならな
い。しかも、図３のように直径が細く寸法が長い軸２３
は適度の硬度を必要とするので、炭素鋼やステンレス鋼
が選定される。

【０００７】ところが、ポリゴンミラーは一般にアルミ
ニウム合金で形成されているため、軸２３とハブ２５を
炭素鋼またはステンレス鋼等で形成すると、今度はアル
ミニウム製のポリゴンミラー２４とハブ２５との間に歪
が生じ、これもまた画像品質を悪化させる原因となる。

【０００８】そこで本発明は、上記実状に鑑み、ポリゴ
ンミラーとハブと軸をそれぞれ同じ線膨張率の部材をも
って形成することにより、温度変化によって生じる軸と
ハブ間の歪みや応力を防止し、ボールベアリングに負荷
された予圧の変動をなくすと共に、ハブとポリゴンミラ
ー間における歪みや応力を防止し、もって、画像品質の
悪化を阻止して画質の良い装置を提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項１記載の回転多面鏡型光偏向器では、軸に嵌
合固着されたボールベアリングと、このボールベアリン
グによって回転自在に支持されたハブと、このハブと一
体に回転するように装着された駆動マグネットと、この
駆動マグネットに対向して配置されたステータコアと、
このステータコアを保持するフレームと、ハブに取付け
られてハブと一体に回転するポリゴンミラーとを備え、
軸とハブとポリゴンミラーとを、共に線膨張率の等しい
材質としている。加えて、請求項２記載の発明では、請
求項１記載の回転多面鏡型光偏向器において、軸をフレ
ームと一体形成された固定軸としている。

【００１０】また、請求項３記載の発明では、請求項１
記載の回転多面鏡型光偏向器において、軸をフレームに
形成された円筒状のホルダー部とし、このホルダー部に
嵌合固着されたボールベアリングによって、ハブの一部
が突出して一体形成されたハブの軸部を回転自在に支持
している。また、請求項４記載の発明では、請求項１、
２または３記載の回転多面鏡型光偏向器において、軸と
ハブとポリゴンミラーとを、共にアルミニウムを主成分
とする金属で形成している。加えて、請求項５記載の発
明では、請求項４記載の回転多面鏡型光偏向器におい
て、軸とハブとポリゴンミラーとフレームとを、共にア
ルミニウムを主成分とする金属で形成している。

【００１１】本発明においては、駆動マグネットとステ
ータコアとの相互磁力作用により、駆動マグネットおよ
びこのマグネットが固着されたハブが回転する。する
と、ポリゴンミラーがハブと共に回転するが、ボールベ
アリングが固着された軸と、このボールベアリングによ
って回転自在に支持されたハブと、ポリゴンミラーと
は、共に線膨張率が等しいので、温度環境が変わって
も、ポリゴンミラーは安定した回転を継続する。

【００１２】加えて、ステータコアを保持するフレーム
を軸と一体化させたり、フレームの線膨張率も上述の３
部材と等しくさせると、ポリゴンミラーの回転にとって
必要な部材のほとんどが等しい線膨張率を持つことにな
り、ポリゴンミラーの回転は、一層安定する。また、各
部材をアルミニウムを主成分とする金属で構成すると、
生産効率、コスト等の面で有利となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に関わる軸固定型
の回転多面鏡型光偏向器の実施の形態の断面図である。
図１において、符号２は、当該光偏向器のベースとして
本体装置に取付けられるフレームである。このフレーム
２の中央部には、固定軸３が一体に立設されていて、こ
の固定軸３の外周には、一対のボールベアリング４ａ、
４ｂの内輪が嵌合固定されている。ボールベアリング４
ａ、４ｂの外輪はハブ５の内孔に嵌合固定され、ハブ５
は、ボールベアリング４ａ、４ｂによって固定軸３に対
して回転自在に支持されている。なお、各ボールベアリ
ング４ａ、４ｂには、図中一点鎖線で示す方向に所定の
圧力の予圧が掛けられている。

【００１４】ハブ５の下部に形成されたカップ状のフラ
ンジ部５ａの内周には、磁性材からなるヨーク６が固着
され、さらにその内周面には複数の磁極を有する環状の
駆動マグネット７が固着されている。ハブ５の上部に
は、ポリゴンミラー１の中央孔が嵌め込まれた状態で載
置され、クランパー１０によってハブ５に固定されてい
る。

【００１５】一方、フレーム２に立設された固定軸３よ
りも外周側には、軸方向に突出したコア保持部２ａが設
けられ、このコア保持部２ａの外周には、複数本の突極
にコイル９を巻回したステータコア８が嵌合されてい
る。そして、このステータコア８の突極の外周面が上記
駆動マグネットの内周面と適宜の間隔をおいて対向して
いて、コイル９に通電するとステータコア８と駆動マグ
ネット７との電磁作用により、駆動マグネット７ととも
にハブ５が回転する。また、ポリゴンミラー１はクラン
パー１０によってハブ５に固設されているので、ハブ５
の回転と共にポリゴンミラー１も回転する。

【００１６】さて、このような光偏向器において、ポリ
ゴンミラー１、ハブ５および固定軸３は共に同じ材質で
つくられている。例えば、これらは共にシリコン又は銅
又はクロム等を含有するアルミニウム合金もしくは純ア
ルミニウムで造られている。すなわち、これらの部材は
共に線膨張率が等しく、その値は約２３．１×１０−６
/℃となっている。なお、ポリゴンミラー１、ハブ５お
よび固定軸３をアルミニウムとは別の金属、例えば亜鉛
合金、ステンレス鋼、もしくはニッケル鋼などでつくっ
てもよいし、材質の異なる金属であっても線膨張率がほ
ぼ等しいものであれば差し支えない。ただし、この実施
の形態において、アルミニウム合金もしくは純アルミニ
ウムを選定したのは、アルミニウムの持つ特性、即ち加
工の容易性、低コスト性、軽量性、耐食性等が優れてい
るからである。

【００１７】固定軸３とハブ５とを線膨張率の等しい材
質で形成したことにより、温度変化があっても固定軸３
とハブ５が同様に伸縮するので、両者間に介在するボー
ルベアリング４ａ、４ｂに掛けられた予圧が変化するこ
となく常に一定となる。したがって、ハブ５、ポリゴン
ミラー１を含む回転体の回転ムラが起こらず、結果とし
て画像品質の良い装置が実現できる。

【００１８】また、ハブ５とポリゴンミラー１も同様に
線膨張率の等しい材質で形成したので、温度変化による
ハブ５とポリゴンミラー１間の歪みや応力が発生するこ
となく、ポリゴンミラー１の正確な回転精度が得られ、
もって画像品質の良い装置が実現できる。

【００１９】なお、この実施の形態では、フレーム２と
固定軸３とが一体に形成されているが、フレーム２の中
央部に孔を設けてその孔に別体である固定軸３を嵌め込
んで固着するような構造の光偏向器にも勿論適用でき
る。ただし、この場合においても固定軸３は、ハブ５お
よびポリゴンミラー１と線膨張率の等しい材質で形成さ
れる。

【００２０】次に、本発明に係る第２の実施の形態を図
２を参照しながら説明する。

【００２１】第２の実施の形態が、図１に示した第１の
実施の形態の光偏向器と構造的に異なる点は、図２のも
のが、軸回転型の回転多面鏡型光偏向器であるという点
である。図２において、図１と同様の作用をする部材に
は同一の符号を付け、その説明は省略する。

【００２２】カップ状のフレーム２’は中央に円筒状の
ホルダー部２’ａを一体に有し、周壁２’ｂの上端には
鍔状に形成された本体装置への取付け部２’ｃを備えて
いる。上記ホルダー部２’ａの外周面にはステータコア
８が固着されている。ステータコア８は磁性材からなる
コア板を複数枚積層することにより構成されており、中
央部から放射状に突出する複数本の突極を有していて、
各突極にはコイル９が巻回されている。なお、第２の実
施の形態においては、第１の実施の形態に示した固定軸
３と機能的に類似したホルダー部２’ａが軸を指すもの
である。

【００２３】上記フレーム５のホルダー部２’ａの内周
面には一対のボールベアリング４ａ、４ｂの外輪が嵌合
固定されていて、このボールベアリング４ａ、４ｂの内
輪には、ハブ５の軸部３’が取り付けられている。そし
て、ボールベアリング４ａ、４ｂには図中一点鎖線で示
す方向に所定の予圧が掛けられている。

【００２４】ハブ５は、中央から図示下方に突出した回
転軸としての軸部３’と、軸部３’の上端側に設けられ
た円盤状の基部５ｂと、基部５ｂの外周側に高さが一段
低くなったミラー搭載部５ｃとを有しており、基部５ｂ
の、外周面にポリゴンミラー１の中央孔が嵌合するよう
な状態で上記ミラー搭載部５ｃにポリゴンミラー１が搭
載され、クランパー１０によって固定されている。した
がって、ハブ５は、ボールベアリング４ａ、４ｂによっ
てフレーム２’に対して回転自在となっている。

【００２５】ハブ５のミラー搭載部５ｃの下端面側の外
周縁部には磁性材からなるヨーク６が固着されていて、
このヨーク６の内周面にはリング状の駆動マグネット７
が装着されている。この駆動マグネット７の内周面は、
上記ステータコア８の突極と適宜の間隔をおいて対向し
ている。そこで、ステータコア８の突極に巻回された駆
動コイル９に通電することにより、駆動マグネット７は
付勢され、ハブ５とともにポリゴンミラー１が回転す
る。

【００２６】このような、軸回転型の光偏向器におい
て、回転軸としての軸部３’とハブ５とポリゴンミラー
１及びフレーム２’は共に線膨張率の等しい材質で形成
されている。例えば、これらの部材はともにアルミニウ
ムを主成分とする金属で形成され、その線膨張率は共に
約２３．１×１０−６/℃となっている。

【００２７】なお、これらの部材をアルミニウムとは別
の金属、例えば亜鉛合金、もしくはステンレス鋼、もし
くはニッケル鋼などでつくってもよいし、材質の異なる
金属であっても線膨張率がほぼ等しいものであれば差し
支えない。ただし、この第２の実施の形態において、ア
ルミニウム合金もしくは純アルミニウムを選定したの
は、第一の実施の形態の場合と同様に、アルミニウムの
持つ特性、すなわち加工の容易性、低コスト性、軽量
性、耐食性等が優れているからである。

【００２８】軸部３’とハブ５とフレーム２’とを線膨
張率の等しい材質で形成したことにより、温度変化があ
ってもこれらの部材が同様に伸縮するので、軸部３’と
フレーム２’間に介在するボールベアリング４ａ、４ｂ
に掛けられた予圧が変化することなく常に一定となる。
従って、ハブ５、ポリゴンミラー１を含む回転体の回転
ムラが起こらず、結果として画像品質の良い装置が実現
できる。

【００２９】また、ハブ５とポリゴンミラー１も同様に
線膨張率の等しい材質で形成したので、温度変化による
ハブ５とポリゴンミラー１間の歪みや応力が発生するこ
となく、ポリゴンミラー１の正確な回転精度が得られ、
もって画像品質の良い装置が実現できる。

【００３０】なお、この第２の実施の形態では、ハブ５
と軸部３’とが一体に形成された例を挙げたが、ハブ５
の中央部に孔を設けてその孔に別体である軸３’を嵌め
込んで固着するような構造の光偏向器にも勿論適用でき
る。

【００３１】また、図２のように、フレーム２とホルダ
ー部２’ａとが一体のものではなく、図示しないが、両
部材が別体のものでもよい。ただし、この場合において
もホルダー部２’ａは、軸部３’、ハブ５、およびポリ
ゴンミラー１と線膨張率の等しい材質で形成される。

【００３２】

【発明の効果】請求項１記載の回転多面鏡型光偏向器に
おいては、軸とハブとを線膨張率の等しい材質で形成し
たことにより、温度変化があっても軸とハブが同様に伸
縮するので、両者間に介在するボールベアリングに掛け
られた予圧が変化することなく常に一定となる。したが
って、ハブ、ポリゴンミラーを含む回転体の回転ムラが
起こらず、結果として画像品質の良い装置が実現でき
る。また、ハブとポリゴンミラーも同様に線膨張率の等
しい材質で形成したので、温度変化によるハブとポリゴ
ンミラー間の歪みや応力が発生することなく、ポリゴン
ミラーの正確な回転精度が得られ、もって画像品質の良
い装置が実現できる。

【００３３】また、請求項２記載の発明では、軸がフレ
ームと一体に形成されるので、フレームもハブ等と等し
い線膨張率を持つこととなり、ポリゴンミラーの回転は
一層安定する。

【００３４】また、請求項３記載の発明では、フレーム
に形成され軸となるホルダー部と、ハブに形成された軸
部とが線膨張率の等しい材質で形成されたことにより、
温度変化があってもフレームのホルダー部とハブの軸部
とが同様に伸縮するので、両者間に介在するボールベア
リングに掛けられた予圧が変化することなく常に一定と
なる。したがって、ハブ、ポリゴンミラーを含む回転体
の回転ムラが起こらず、結果として画像品質の良い装置
が実現できる。さらに、ハブとポリゴンミラーも同様に
線膨張率の等しい材質で形成したので、温度変化による
ハブとポリゴンミラー間の歪みや応力が発生することな
く、ポリゴンミラーの正確な回転精度が得られ、もって
画像品質の良い装置が実現できる。

【００３５】さらに、請求項４記載の発明では、軸とハ
ブとポリゴンミラーを共にアルミニウムを主成分とする
金属で形成したので、生産効率、コスト、軽量性、耐食
性の面で優れたものとなる。加えて、請求項５記載の発
明では、フレームもアルミニウムを主成分とする金属で
形成したので、生産効率、コスト、軽量性、耐食性の面
で一層優れたものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関わる回転多面鏡型光偏向器の第１の
実施の形態の断面図である。

【図２】本発明に関わる回転多面鏡型光偏向器の第２の
実施の形態の断面図である。

【図３】従来における光偏向器の一例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ポリゴンミラー２フレーム３固定軸４ａ，４ｂボールベアリング５ハブ７駆動マグネット８ステータコア

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸に嵌合固着されたボールベアリング
と、このボールベアリングによって回転自在に支持され
たハブと、このハブと一体に回転するように装着された
駆動マグネットと、この駆動マグネットに対向して配置
されたステータコアと、このステータコアを保持するフ
レームと、上記ハブに取付けられてハブと一体に回転す
るポリゴンミラーとを備えた回転多面鏡型光偏向器であ
って、上記軸と上記ハブと上記ポリゴンミラーは、共に線膨張
率の等しい材質からなることを特徴とする回転多面鏡型
光偏向器。
【請求項２】上記軸は、上記フレームと一体形成され
た固定軸であることを特徴とする請求項１記載の回転多
面鏡型光偏向器。
【請求項３】上記軸を上記フレームに形成された円筒
状のホルダー部とし、このホルダー部に嵌合固着された
ボールベアリングによって、上記ハブの一部が突出して
一体形成されたハブの軸部を回転自在に支持したことを
特徴とする請求項１記載の回転多面鏡型光偏向器。
【請求項４】上記軸と上記ハブと上記ポリゴンミラー
は、共にアルミニウムを主成分とする金属で形成されて
いることを特徴とする請求項１、２または３記載の回転
多面鏡型光偏向器。
【請求項５】上記軸と上記ハブと上記ポリゴンミラー
と上記フレームは、共にアルミニウムを主成分とする金
属で形成されていることを特徴とする請求項４記載の回
転多面鏡型光偏向器。