JPH09230271A - ポリゴンミラーの軸受構造及びこの軸受構造を有するポリゴンスキャナ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高速回転時の１／２ホワールによる振れまわり
を少なくしたポリゴンミラーの軸受構造及びこの軸受構
造を有するポリゴンスキャナ駆動装置を提供する。 【解決手段】ラジアル方向を軸支するすべり軸受９と、
すべり軸受９に回動自在に支持される固定軸１と、すべ
り軸受９及び固定軸１を相対的に回転させる手段と、固
定軸１及びすべり軸受９のうち一方側に固定されるポリ
ゴンミラー１３とを備えたポリゴンミラーの軸受構造に
関する。固定軸１を囲繞するリング状磁石Ｍをすべり軸
受９の軸方向に並設し、固定軸１を磁性体から構成する
とともに、リング状磁石Ｍの径方向の全部に着磁部ＭＭ
を形成し、着磁部ＭＭと磁性体との間に磁気回路Ｚを構
成して互いに吸引させ、さらに、固定軸１に軸方向の切
欠き部１ｃを形成して吸引力を軸回りに非対称にして固
定軸１のスラスト方向を支持するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームプリ
ンタ、ディジタル複写機等のレーザ光のスキャンに利用
されるポリゴンミラーの軸受構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図４に示すように、レーザプリン
タ等におけるレーザ光の走査に、フランジ部材２２等の
回転部材にポリゴンミラー２３を取り付けたポリゴンス
キャナ駆動装置が利用されている。

【０００３】このポリゴンスキャナ駆動装置は、ステー
タ部とロータ部とを備える面対向型ブラシレス直流モー
タを備え、ステータ部の固定軸１にすべり軸受９を介し
て軸支されたロータ部のフランジ部材２２がポリゴンミ
ラー２３とともに回転駆動されるように構成されてい
る。

【０００４】前記ステータ部は、先端部が球面加工され
た固定軸１と、この固定軸１を圧入したカラー２と、こ
のカラー２を軸心が垂直になるように固定するベース部
材３と、このベース部材３上にネジ（図示せず）止めす
る基板４と、この基板４の所定位置に接着固定される巻
線コイル５と、この巻線コイル５内の所定位置で基板４
に固定され、ロータマグネット１５の磁極を検出するホ
ール素子６と、基板４上に固定され、励磁切り換えを行
う制御回路７及びコネクタ８とを備えて構成されてい
る。

【０００５】前記ロータ部は、ラジアル方向を軸支する
スラスト板１０を固定したスラストカバー１１と、この
スラストカバー１１を接着固定するフランジ部材２２
と、このフランジ部材２２の外周近傍に設けられた雌ネ
ジ部２２ｂと、フランジ部材２２の円柱状凸部２２ｃに
挿入されて取り付けられるポリゴンミラー２３と、フラ
ンジ部材２２の下面に取り付けられるロータヨーク１４
と、このロータヨーク１４に接着されるロータマグネッ
ト１５とを備えている。

【０００６】この従来のポリゴンスキャナ駆動装置で
は、図４に示すように、ポリゴンミラー２３を取り付け
るフランジ部材２２の下面にロータヨーク１４が固定さ
れ、ロータヨーク１４の下面にロータマグネット１５が
固定されている。また、フランジ部材２２の中央の貫通
孔２２ａ内には、すべり軸受９、スラスト板１０、スラ
ストカバー１１を介して固定軸１が取り付けられ、この
固定軸１の下端部にはカラー２を介してベース部材３及
び基板４が固定されている。この基板４上には、ロータ
マグネット１５に所定の隙間を介して対向する巻線コイ
ル５、巻線コイル５内のホール素子６、励磁切り換えを
行う制御回路７及びコネクタ８が設けられている。

【０００７】このようなポリゴンスキャナ駆動装置のポ
リゴンミラー２３は、外周面（側面）に６個の反射面２
３ｒを有する正六角柱状体である。さらにポリゴンミラ
ー２３には、その軸と同軸に断面円形の取付穴２３ａが
上面から底面へ貫通して穿設されるとともに、取付穴２
３ａの周囲には締付ネジ１６が遊合される軸方向の貫通
孔２３ｂが穿設されている。また、このポリゴンミラー
２３が取り付けられるフランジ部材２２には、締付ネジ
１６が螺合される雌ネジ部２２ｂがポリゴンミラー２３
の貫通孔２３ｂに対応して形成されている。

【０００８】図４に示すように、このようなポリゴンミ
ラー２３をフランジ部材２２に取り付けるには、先ず、
このポリゴンミラー２３を構成する正六角柱状体の取付
穴２３ａをフランジ部材２２に嵌合する。次に、貫通穴
２３ｂに締付ネジ１６を挿入し、この締付ネジ１６をフ
ランジ部材２２の雌ネジ部２２ｂに螺合して締め付ける
ことによりポリゴンミラー２３を取り付ける。このよう
にして取り付けられたポリゴンミラー２３は、正六角柱
の軸を中心として回転しながら側面の反射面２３ｒで光
ビームを走査する。

【０００９】以上のようなポリゴンスキャナ駆動装置で
は、最近、レーザビームプリンタの高速化に伴って高速
・小型化が要求されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のすべり軸受の構成は、ラジアル方向が真円動圧
軸受であるので、固定軸とすべり軸受との径方向の隙間
により、１／２ホワール（回転周波数の１／２回転成分
の振れ回り旋回現象）による振れまわりが発生するとい
う問題がある。したがって、従来のポリゴンミラーの軸
受構造を有するポリゴンスキャナ駆動装置を用いたレー
ザビームプリンタは、高速化すると印字品質の劣化をも
たらす虞がある。

【００１１】そこで、本発明は、高速回転時の１／２ホ
ワールによる振れまわりを少なくしたポリゴンミラーの
軸受構造及びこの軸受構造を有するポリゴンスキャナ駆
動装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明のポリゴンミラーの軸受構造では、ラ
ジアル方向を軸支するすべり軸受と、このすべり軸受に
回動自在に支持される軸と、前記すべり軸受及び軸を相
対的に回転させる手段と、軸及びすべり軸受のうち一方
側に固定されるポリゴンミラーとを備えたポリゴンミラ
ーの軸受構造において、前記軸を囲繞するリングをすべ
り軸受の軸方向に並設し、このリング及び前記軸の一方
を磁性体から構成するとともに、他方の径方向の全部に
着磁部を形成し、この着磁部と磁性体との間に磁気回路
を構成して互いに吸引させ、さらに、前記軸に軸方向の
切欠き部を形成して吸引力を軸回りに非対称にして軸の
スラスト方向を支持するようにしたことを特徴としてい
る。

【００１３】また、請求項２の発明のポリゴンミラーの
軸受構造では、ラジアル方向を軸支するすべり軸受と、
このすべり軸受に回動自在に支持される軸と、前記すべ
り軸受及び軸を相対的に回転させる手段と、軸及びすべ
り軸受のうち一方側に固定されるポリゴンミラーとを備
えたポリゴンミラーの軸受構造において、前記軸を囲繞
するリングをすべり軸受の軸方向に並設し、前記軸を磁
性体から構成するとともに、前記リングの径方向の全部
に着磁部を形成し、この着磁部と磁性体との間に磁気回
路を構成して互いに吸引させ、さらに、前記軸に軸方向
の切欠き部を形成して吸引力を軸回りに非対称にして軸
のスラスト方向を支持するようにしたことを特徴として
いる。

【００１４】また、請求項３の発明のポリゴンスキャナ
駆動装置では、請求項１又は２に記載のポリゴンミラー
の軸受構造を有することを特徴としている。

【００１５】また、請求項４のポリゴンスキャナ駆動装
置では、ベースにカラーを介して固定された固定軸と、
ベースに取り付けられた基板と、基板に取り付けられた
コイルと、前記コイルに対向するロータマグネットをロ
ータヨークを介して接着したフランジ部材と、このフラ
ンジに固定された、ポリゴンミラー、前記固定軸のラジ
アル方向を軸支するすべり軸受及び前記固定軸のスラス
ト方向を軸支するスラスト板とを備えたポリゴンスキャ
ナ駆動装置において、前記固定軸を磁性体から構成する
とともに、前記固定軸を囲繞するリング状磁石をすべり
軸受の軸方向に並設し、前記リング状磁石の径方向の全
部に着磁部を形成し、この着磁部と磁性体との間に磁気
回路を構成して互いに吸引させ、さらに、前記固定軸に
軸方向の切欠き部を形成して吸引力を固定軸回りに非対
称にして軸のスラスト方向を支持するようにしたことを
特徴としている。

【００１６】本発明のポリゴンミラーの軸受構造では、
すべり軸受の軸方向に並設されるリング及びすべり軸受
内に支持される軸の一方を磁性体から構成するととも
に、他方の径方向の全部に着磁部を形成し、この着磁部
と磁性体との間に磁気回路を構成したので、着磁部と磁
性体との間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力に
より軸のスラスト方向をフローティング支持することが
できる。さらに、磁性体に切欠き部を形成したので、磁
気吸引力が軸回りに非対称となり、ポリゴンミラーは軸
に対しラジアル方向の軸受隙間（クリアランス）だけ吸
引された状態で、即ち軸がすべり軸受に接触した状態で
回転するので、１／２ホワールによる振れまわりが発生
しなくなり、より均一に回転できるようになる。また、
この場合に、すべり軸受の軸方向に並設されるリングは
回転対称軸を中心とした回転体であるので、軸心に対し
て重量バランスがとれている。したがってリングの付加
に際して重量バランスが悪化することがなく、回転の均
一性に悪影響を与えることがない。

【００１７】また、本発明のポリゴンミラーの軸受構造
では、軸を磁性体から構成するとともに、軸を囲繞する
リング状磁石をすべり軸受の軸方向に並設し、このリン
グ状磁石の径方向全部に着磁部を形成し、前記リング状
磁石の着磁部と軸との間に磁気回路を構成したので、磁
性体から成る軸とリング状磁石の着磁部との間に磁気回
路が構成され、磁気吸引力が着磁部のリング状磁石と固
定軸との間に作用する。この磁気吸引力により軸のスラ
スト方向をフローティング支持することができる。さら
に、磁性体の軸に切欠き部を形成したので、磁気吸引力
が軸回りに非対称となり、回転体であるポリゴンミラー
は軸に対しラジアル方向の軸受隙間（クリアランス）だ
け吸引された状態で、即ち軸がすべり軸受に接触した状
態で回転するので、１／２ホワールによる振れまわりが
発生しなくなり、より均一に回転できるようになる。ま
た、この場合に、すべり軸受の軸方向に並設されるリン
グ状磁石は回転対称軸を中心とした回転体であるので、
軸心に対して重量バランスがとれている。したがってリ
ング状磁石の付加に際して重量バランスが悪化すること
がなく、回転の均一性に悪影響を与えることがない。

【００１８】また、本発明のポリゴンスキャナ駆動装置
では、１／２ホワールによる振れまわりを防止したポリ
ゴンミラーの軸受構造を備えているので、回転の均一化
が大幅に向上したポリゴンミラーによりレーザ光を走査
することができ、レーザ光の走査ずれを防止することが
できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。図１は本発明に係わるポ
リゴンスキャナ駆動装置の実施形態を示す縦断側面図で
あり、レーザビームプリンタに使用されるポリゴンスキ
ャナ駆動装置について、この発明を適用した実施形態を
示す図である。なお、図１において、図４と共通する部
分には同一の符号を付しその説明を省略する。

【００２０】このポリゴンスキャナ駆動装置は、上述し
た従来のポリゴンスキャナ駆動装置と同様に、ステータ
部とロータ部とを備える面対向型ブラシレスモータを備
えている。

【００２１】本実施形態では、ポリゴンミラー１３の取
付穴１３ａの外方、即ち、取付穴１３ａから所定長さ外
周寄りの位置には、歪吸収用溝１３ｂが形成されてい
る。ここで、この所定長さとは、歪を吸収するのに十分
な長さをいうものとする。また、歪吸収用溝１３ｂは本
実施形態では、０．５ｍｍの深さに形成されている。

【００２２】また、フランジ部材１２の円柱状突部１２
ａの上面にはその最外周に形成されたリング状の突状部
１２ｃ及びその内側に隣接して突状部１２ｃの塑性変形
を容易化するリング状の溝部１２ｂが形成されている。

【００２３】前記ロータ部のフランジ部材１２にポリゴ
ンミラー１３を取り付けるには、先ず、フランジ部材１
２の円柱状突部１２ａにポリゴンミラー１３の取付穴１
３ａを嵌合させる。次いで、ポリゴンミラー１３の取付
面１３ｃをフランジ部材１２の高精度に形成された位置
決め面１２ｄに密着させる。次いで、フランジ部材１２
の円柱状突部１２ａの突状部１２ｃを、例えばカシメ型
を用いて外方カシメ継ぎにより塑性変形させてポリゴン
ミラー１３をフランジ部材１２に固定する。このとき、
フランジ部材１２の高精度に形成された位置決め面１２
ｄにポリゴンミラー１３の取付面１３ｃが押圧されるの
で、ポリゴンミラー１３の側面の反射面１３ｒが高精度
に位置決めされる。

【００２４】また、従来と同様に、ロータヨーク１４に
接着されたロータマグネット１５は、基板４上に接着固
定された巻線コイル５と所定の軸方向隙間を保つよう
に、ロータヨーク１４を介して取り付けられている。

【００２５】このように、フランジ部材１２に一体に取
り付けられたロータマグネット１５は基板４上に取り付
けられた巻線コイル５と所定の軸方向隙間を介して対向
しているので、これらのロータマグネット１５と巻線コ
イル５がモータを構成する。このモータの巻線コイル５
に所定の通電を行うことにより、ロータマグネット１５
に回転力が発生して、フランジ部材１２の中心孔１２ｅ
に嵌挿されたすべり軸受９とスラスト板１０とに軸支さ
れた回転体が回転する。このようにして、フランジ部材
１２に一体に取り付けられたポリゴンミラー１３が回転
すると、ポリゴンミラー１３により反射されたレーザ光
が外部へ照射される。

【００２６】ポリゴンミラー１３をフランジ部材１２に
固定するには、突状部１２ｃを例えばカシメ型等により
外方に向けて塑性変形させて、塑性変形されたカシメ部
Ｋによりフランジ部材１２の位置決め面１２ｄ上にポリ
ゴンミラー１３を押し付ける。このとき、フランジ部材
１２の突状部１２ｃを塑性変形させるので、従来のネジ
締めの場合より中心に近い（即ち、反射面から遠い）部
分で接合でき、ポリゴンミラー１３の内周部が多少変形
したとしても反射面１３ｒまで変形が伝わり難い。

【００２７】また、ポリゴンミラー１３の取付穴１３の
内周部がもう少し大きく変形したとしても歪吸収用溝１
３ｂによりその変形が吸収されるので、歪吸収用溝１３
ｂより外側が変形するのを防止でき、従って反射面の歪
を防止できる。

【００２８】ポリゴンミラー１３を固定するためのカシ
メ位置は、ポリゴンミラー１３の軸心から隣り合う反射
面１３ｒの各接続箇所（角部の頂点）へ向かう直線とフ
ランジ部材１２の円柱状突部１２ａに設けたリング状の
突状部１２ｃとの交点にある。即ち、カシメ部Ｋは、ポ
リゴンミラー１３の平面視回転中心と角部頂点とを結ぶ
線と、環状嵌合部との交差する部分に施される。よっ
て、軸心Ｏから等距離の位置、即ち軸心Ｏを中心とした
円周上にあるため、カシメ部Ｋの円周方向の間隔を等し
くすることができる。

【００２９】図２は本発明に係わるポリゴンスキャナ駆
動装置の軸受構造に備えるリング状磁石を示した図であ
り、（ａ）は平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図であ
る。図２（ａ）に示すように、リング状磁石Ｍは、径方
向の全部に着磁部ＭＭが形成されている。そして、この
リング状磁石Ｍは、すべり軸受９の上側であって、かつ
フランジ部材１２の内面に接着固定されている。このリ
ング状磁石Ｍは構造上回転体になっているので、円周方
向の重量が平衡になっている。また、図２（ｂ）に示す
ように、着磁部ＭＭは軸方向にＮ−Ｓと１磁極対着磁さ
れている。

【００３０】図４は、本発明に係わるポリゴンスキャナ
駆動装置の軸受構造の磁気回路を示す図である。図４に
示すように、すべり軸受９は、中空円筒の潤滑性樹脂で
ある例えばベスペル材（デュポン社の商品名）から構成
されている。このすべり軸受９の上方にはリング状磁石
Ｍが取り付けられ、リング状磁石Ｍの着磁部ＭＭと固定
軸１との間に磁気回路Ｚが構成されている。リング状磁
石Ｍは、すべり軸受９と同軸にフランジ部材１２の内径
１２ｆに固定されている。

【００３１】ポリゴンスキャナ駆動装置の固定軸１に対
してポリゴンミラー１３等の回転体は、そのラジアル方
向をすべり軸受９により、スラスト方向をリング状磁石
Ｍの着磁部ＭＭの磁気吸引力により軸支されている。

【００３２】そして、磁性体からなる固定軸１とリング
状磁石Ｍの着磁部ＭＭとの間に磁気回路Ｚを構成してい
る。この構成により、リング状磁石Ｍの着磁部ＭＭと鉄
等の磁性体からなる固定軸１との間に、ラジアル方向の
磁気吸引力が発生する構造になっている。

【００３３】さらに、図３に示すように、固定軸１に
は、その上端に頭部１ｂ及び首部１ａを有し、頭部１ｂ
の厚さｄ₁ はリング状磁石Ｍの厚さｄ₂ と等しく形成さ
れている。そして、頭部１ｂの下には頭部より細径の首
部１ａがあるので、頭部１ｂとリング状磁石Ｍとの間に
磁気回路が形成され、固定軸１の頭部１ｂとリング状磁
石Ｍの着磁部ＭＭとの間に磁気吸引力が働く。この磁気
吸引力により、ポリゴンミラー１３、フランジ部材１２
等の回転体は、ロータ側のロータマグネット１５とステ
ータ側の巻線コイル５との間を所定間隔開けるように浮
動支持される。さらに、切欠き部１ｃにより固定軸１の
断面がＤ字形状となるので、磁気吸引力が軸回りに非対
称となり、固定軸１が切欠き部１ｃと反対側に吸引さ
れ、これにより、固定軸１とリング状磁石Ｍ及びすべり
軸受９との間のクリアランスがほぼ零となる。

【００３４】したがって、ポリゴンスキャナ駆動装置を
回転させた場合、すべり軸受９の内径と固定軸１の外径
との隙間（クリアランス）は、磁気吸引力によって、常
時接触状態に保たれながら回転するので、固定軸１とす
べり軸受９との径方向の隙間によって発生する１／２ホ
ワールによる振れまわり現象の発生を防止することがで
きる。

【００３５】なお、以上の実施形態では、ポリゴンミラ
ー１３の回転中心となる軸をステータ側に固定した固定
軸１としたが、ステータ側にすべり軸受９及びリング状
磁石Ｍを設け、ロータ側に固定軸１を固定してもよい。

【００３６】上記実施形態では、リング状磁石Ｍをすべ
り軸受９の上方に取り付けた場合について説明したが、
これと反対に固定軸１側に着磁部ＭＭを設け、これと対
向する位置にすべり軸受９に並設して磁性材から成るリ
ングをはめ込んでも前記と同様な作用・効果が得られ
る。

【００３７】また、上記実施形態では、リング状磁石Ｍ
の磁極を上下に配置し、上側をＮ極としたが、下側をＮ
極としてもよい。また、上記実施形態では、固定軸１の
断面をＤ字形状としたが、磁気吸引力を軸回りに非対称
にできれば切欠き面は他の形状であってもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明から明らかな如く本発明によ
れば、ポリゴンミラーを高速回転させたときに発生する
１／２ホワールによる振れまわり現象をなくすことがで
きるため、例えば高速レーザプリンタのポリゴンスキャ
ナ駆動装置にこの発明を適用すれば、印字品質の向上を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるポリゴンスキャナ駆動装置の実
施形態を示す縦断側面図である。

【図２】本発明に係わるポリゴンスキャナ駆動装置の軸
受構造に備えるリング状磁石を示す図であり、（ａ）は
平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。

【図３】固定軸を示す図であり、（ａ）は平面図、
（ｂ）は側面図である。

【図４】本発明に係わるポリゴンスキャナ駆動装置の軸
受構造の磁気回路を示す拡大縦断図である。

【図５】従来のポリゴンスキャナ駆動装置の縦断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 固定軸 １ｃ 切欠き部 ４ 基板 ５ 巻線コイル ９ すべり軸受 １２ フランジ部材 １３ ポリゴンミラー １４ ロータヨーク １５ ロータマグネット Ｍ リング状磁石 ＭＭ 着磁部 Ｚ 磁気回路 θ 中心角

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ラジアル方向を軸支するすべり軸受と、
   このすべり軸受に回動自在に支持される軸と、前記すべ
   り軸受及び軸を相対的に回転させる手段と、軸及びすべ
   り軸受のうち一方側に固定されるポリゴンミラーとを備
   えたポリゴンミラーの軸受構造において、 前記軸を囲繞するリングをすべり軸受の軸方向に並設
   し、このリング及び前記軸の一方を磁性体から構成する
   とともに、他方の径方向の全部に着磁部を形成し、この
   着磁部と磁性体との間に磁気回路を構成して互いに吸引
   させ、さらに、前記軸に軸方向の切欠き部を形成して吸
   引力を軸回りに非対称にして軸のスラスト方向を支持す
   るようにしたことを特徴とするポリゴンミラーの軸受構
   造。
2. 【請求項２】 ラジアル方向を軸支するすべり軸受と、
   このすべり軸受に回動自在に支持される軸と、前記すべ
   り軸受及び軸を相対的に回転させる手段と、軸及びすべ
   り軸受のうち一方側に固定されるポリゴンミラーとを備
   えたポリゴンミラーの軸受構造において、 前記軸を囲繞するリングをすべり軸受の軸方向に並設
   し、前記軸を磁性体から構成するとともに、前記リング
   の径方向の全部に着磁部を形成し、この着磁部と磁性体
   との間に磁気回路を構成して互いに吸引させ、さらに、
   前記軸に軸方向の切欠き部を形成して吸引力を軸回りに
   非対称にして軸のスラスト方向を支持するようにしたこ
   とを特徴とするポリゴンミラーの軸受構造。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載のポリゴンミラー
   の軸受構造を有することを特徴とするポリゴンスキャナ
   駆動装置。
4. 【請求項４】 ベースにカラーを介して固定された固定
   軸と、ベースに取り付けられた基板と、基板に取り付け
   られたコイルと、前記コイルに対向するロータマグネッ
   トをロータヨークを介して接着したフランジ部材と、こ
   のフランジに固定された、ポリゴンミラー、前記固定軸
   のラジアル方向を軸支するすべり軸受及び前記固定軸の
   スラスト方向を軸支するスラスト板とを備えたポリゴン
   スキャナ駆動装置において、 前記固定軸を磁性体から構成するとともに、前記固定軸
   を囲繞するリング状磁石をすべり軸受の軸方向に並設
   し、前記リング状磁石の径方向の全部に着磁部を形成
   し、この着磁部と磁性体との間に磁気回路を構成して互
   いに吸引させ、さらに、前記固定軸に軸方向の切欠き部
   を形成して吸引力を固定軸回りに非対称にして軸のスラ
   スト方向を支持するようにしたことを特徴とするポリゴ
   ンミラーの軸受構造。