JP2006058640A - ポリゴンミラー駆動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】ポリゴンミラーをポリゴンミラー駆動モータに搭載した際に、高速回転時の遠心力によって発生する各ミラー面の変形を抑制する。
【解決手段】ステータと、回転駆動軸及び六面体のポリゴンミラーを有するロータとを備えたポリゴンミラー駆動モータにおいて、前記ポリゴンミラー２１は、前記回転駆動軸１６ｂを挿通する中心孔２１ａを有し前記回転駆動軸１６ｂと直交する互いに平行な正方形状の２つの面２１ｂ，２１ｃと、前記回転駆動軸１６ｂと平行な４つのミラー面２１ｄとからなり、前記中心孔２１ａの直径をＤとし、前記２つの面２１ｂ，２１ｃの一辺の長さをＬとしたときに、Ｄ／Ｌの値を、０．３７〜０．４１の範囲内にしたことを特徴とするポリゴンミラー駆動モータ１０を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザービームプリンタや複写機などに適用され、レーザービームを偏向走査するためのポリゴンミラーを搭載したポリゴンミラー駆動モータに関するものである。

レーザービームプリンタや複写機などでは、ステータ側に対して回転するロータ側に複数のミラー面を平面的に見て多角形状に連接して形成したポリゴンミラーを搭載し、このポリゴンミラーを高速に回転させながら複数のミラー面に照射されたレーザービームを偏向走査するためのポリゴンミラー駆動モータが取り付けられており、このポリゴンミラーでレーザービームを偏向走査することで得られた走査光により記録紙や感光体上に画像を形成している。

ところで、多角形状のポリゴンミラーを高速に回転させた場合に、多角形状のミラー面が遠心力によって変形するので、この変形を補正できる光走査光学装置がある（例えば、特許文献１参照）。

また、モータ取付軸孔精度、モータ取付基準面精度などの関係精度、光学精度を実現すると共に、合計で４面からなるミラー面が平面的に見た時に正方形状に連接して形成されて、軽量化とコストダウンを図った回転多面鏡（ポリゴンミラー）がある（例えば、特許文献２参照）。

特開平９−４３５２９号公報 特開平９−６１７４３号公報。

図８は従来例として、光走査光学装置に用いられた一例のポリゴンミラーを示した平面図、
図９（ａ），（ｂ）は従来例として、他例の回転多面鏡（ポリゴンミラー）を示した平面図，断面図である。

まず、図８に示した如く、従来の光走査光学装置に用いられた一例のポリゴンミラー１００は、上記した特許文献１（特開平９−４３５２９号公報）に開示されているものであり、このポリゴンミラー１００では、回転前の初期状態時に一点鎖線で図示したように偏向反射面１０１ａが稍々凹形状に形成されている。そして、ポリゴンミラー１００を回転中心軸１０１ｂを中心にして高速に回転させると、高速回転時の遠心力によって一点鎖線で図示した偏向反射面１０１ａが実線で示した偏向反射面１０１ａ’まで外側に膨らむ方向に変形する。これにより、ポリゴンミラー１００の静止時にはピントは被走査面の手前側にあるが、高速回転により被走査面にピントが合うようになっているので、ポリゴンミラー１００の回転によって発生する反射面の変形に起因するピント移動を補正することができる旨が開示されている。

次に、図９（ａ），（ｂ）に示した如く、他例の回転多面鏡（ポリゴンミラー）は、上記した特許文献２（特開平９−６１７４３号公報）に開示されているものであり、この回転多面鏡（ポリゴンミラー）２００は、一辺が３０ｍｍの正方形状で厚さが４ｍｍの六面体に形成されている。この際、回転多面鏡（ポリゴンミラー）２００は、中心にモータ取付軸孔２０１ａを貫通して穿設した中心コア２０１が剛性を有するガラス繊維が含まれたポリカーボネイトを用いて形成され、且つ、この中心コア２０１の外側に光学面コア２０２が回転多面鏡としての光学的特性を備えた熱可塑性合成樹脂であるポリカーボネイトを用いて形成されているので、モータ取付軸孔精度、モータ取付基準面精度などの関係精度、光学精度を実現すると共に、軽量化とコストダウンを図ることができる旨が開示されている。

ところで、図８に示した従来の光走査光学装置に用いられた一例のポリゴンミラー１００では、高速回転時の遠心力によって外側に膨らむ変形量を予測して偏向反射面１０１ａを稍々凹形状に形成する必要があり、この際に偏向反射面１０１ａの変形量を予測することが難しく、且つ、偏向反射面１０１ａを凹形状に作製することが困難である。とくに、最近、レーザープリンタや複写機などでは、高画質化、高精度化が進められており、ポリゴンミラー１００の回転速度もより高速化が図られており、この際にポリゴンミラー１００の高速回転時の遠心力は回転数の２乗に比例することから、遠心力によって生じる偏向反射面１０１ａの変形現象は大きな問題となり、当然、偏向反射面１０１ａの変形量を予測することがより困難となっている。

また、図９（ａ），（ｂ）に示した他例の回転多面鏡（ポリゴンミラー）２００では、外観形状が正方形状の六面体であるために、上下の２面と、この上下の２面を囲んだ各側面に形成した４面のミラー面の形成が容易であり且つ寸法精度も良好に得られるものの、剛性が高い中心コア２０１の外側を光学的特性が良好な光学面コア２０２で覆っているために、回転多面鏡（ポリゴンミラー）２００の製作工程が増え、コスト高になってしまうなどの問題点が発生している。

そこで、ポリゴンミラーを寸法精度良く、且つ、容易に作製するために、合計で４面からなるミラー面を平面的に見て正方形状に連接して形成したポリゴンミラーをポリゴンミラー駆動モータに搭載した際に、高速回転時の遠心力によって発生する各ミラー面の変形を抑制できるポリゴンミラー駆動モータが望まれている。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ステータと、回転駆動軸及び六面体のポリゴンミラーを有するロータとを備えたポリゴンミラー駆動モータにおいて、
前記ポリゴンミラーは、
前記回転駆動軸を挿通する中心孔を有し前記回転駆動軸と直交する互いに平行な正方形状の２つの面と、前記回転駆動軸と平行な４つのミラー面とからなり、
前記中心孔の直径をＤとし、前記２つの面の一辺の長さをＬとしたときに、
Ｄ／Ｌの値を、０．３７〜０．４１の範囲内にしたことを特徴とするポリゴンミラー駆動モータを提供する。

本発明に係るポリゴンミラー駆動モータによると、とくに、ステータ側に対して回転するロータ側に搭載した六面体のポリゴンミラーは、回転駆動軸を挿通する中心孔を有し回転駆動軸と直交する互いに平行な正方形状の２つの面と、回転駆動軸と平行な４つのミラー面とからなり、中心孔の直径をＤとし、２つの面の一辺の長さをＬとしたときに、Ｄ／Ｌの値を、０．３７〜０．４１の範囲内にしたために、高速回転時のに遠心力による各ミラー面の変形量（＝変位差）を１００ｎｍ前後に抑えることができるので、レーザービームを各ミラー面で良好に偏向走査することができる。これに伴って、このポリゴンミラーを搭載したポリゴンミラー駆動モータを、例えばレーザービームプリンタや複写機などに適用した場合に、記録紙や感光体上に高画質な画像を得ることができる。

以下に本発明に係るポリゴンミラー駆動モータの一実施例を図１乃至図７を参照して詳細に説明する。

図１は本発明に係るポリゴンミラー駆動モータを示した断面図、
図２は図１に示したポリゴンミラーを示した斜視図、
図３（ａ）〜（ｃ）は正方形状のポリゴンミラーにおいて、一辺の長さＬを２０ｍｍに設定し、且つ、中心孔の直径をＤｍｍとし、Ｄ／Ｌの値を０．１， ０．３９， ０．６とそれぞれ変化させた時に、高速回転時の遠心力によって発生する各ミラー面の変形を有限要素法を用いてシミュレーションした結果を示した図、
図４（ａ），（ｂ）は正方形状のポリゴンミラーにおいて、一辺の長さＬを２０ｍｍに設定し、且つ、中心孔の直径をＤｍｍとし、Ｄ／Ｌの値を０．１〜０．８の範囲で変化させた時に、高速回転時の遠心力によって発生する各ミラー面の変位差を示した図、
図５（ａ）〜（ｃ）は正方形状のポリゴンミラーにおいて、一辺の長さＬを４０ｍｍに設定し、且つ、中心孔の直径をＤｍｍとし、Ｄ／Ｌの値を０．１， ０．３９， ０．６とそれぞれ変化させた時に、高速回転時の遠心力によって発生する各ミラー面の変形を有限要素法を用いてシミュレーションした結果を示した図、
図６（ａ），（ｂ）は正方形状のポリゴンミラーにおいて、一辺の長さＬを４０ｍｍに設定し、且つ、中心孔の直径をＤｍｍとし、Ｄ／Ｌの値を０．１〜０．８の範囲で変化させた時に、高速回転時の遠心力によって発生する各ミラー面の変位差を示した図、
図７はポリカーボネイトを用いて正方形状に形成したポリゴンミラーにおいて、一辺の長さＬを変化させた時に、高速回転時の遠心力によって発生する各ミラー面の変位差を示した図である。

図１に示した如く、本発明に係るポリゴンミラー駆動モータ１０は、ステータ側とロータ側とから構成されている。

まず、ステータ側では、基台となるステータ基板１１上にベアリングホルダ１２が垂直に取り付けられ、且つ、ベアリングホルダ１２内にオイルレス軸受け１３が嵌着されていると共に、ベアリングホルダ１２の外周側に複数の駆動用コイル１４が取り付けられている。

一方、ロータ側では、ベアリングホルダ１２内に嵌着されたオイルレス軸受け１３に回転軸１５が回転可能に挿通されており、この回転軸１５の上端側にフランジ部材１６が圧入されていると共に、回転軸１５の下端側はステータ基板１１の裏面にネジ１７を介して取り付けたカップ状のホルダー部材１８に支持されている。

この際、回転軸１５の上端側に圧入したフランジ部材１６は、大径なフランジ部１６ａと、このフランジ部１６ａの上方に突出してフランジ部１６ａよりも小径な回転駆動軸部１６ｂとが一体的に形成されている。

また、フランジ部材１６のフランジ部１６ａの下面には、円筒形状のロータヨーク１９がフランジ部材１６と同心で一体的に取り付けられていると共に、ロータヨーク１９の内周壁面に沿って円環状の駆動用マグネット２０が固着されており、この駆動用マグネット２０はステータ基板１１上に取り付けた複数の駆動用コイル１４に対して僅かな隙間を隔てて対向している。

更に、フランジ部材１６上には、本発明の要部を構成する六面体のポリゴンミラー２１が搭載されている。

このポリゴンミラー２１は、図２に示したように、前記したフランジ部材１６の回転駆動軸部１６ｂを挿通する中心孔２１ａを有し前記回転駆動軸部１６ｂと直交する互いに平行な正方形状の２つの面２１ｂ，２１ｃと、前記回転駆動軸部１６ｂと平行な４つのミラー面２１ｃとからなる六面体に形成されている。

即ち、ポリゴンミラー２１の中心部には、フランジ部材１６の回転駆動軸部１６ｂに挿通されるための中心孔２１ａが下面２１ｂと上面２１ｃとの間で丸孔状に貫通して穿設されており、且つ、アルミニウムなどの金属反射膜を蒸着した合計で４面からなるミラー面２１ｄが２つの面２１ｂ，２１ｃを囲んだ各側面に形成されている。

この実施例では、ポリゴンミラー２１の中心孔２１ａ内にフランジ部材１６の回転駆動軸部１６ｂが挿通される場合を示したが、フランジ部材１６の回転駆動軸部１６ｂを設けずにロータの回転軸１５を挿通する場合もあり得る。但し、この実施例では、ポリゴンミラー２１の中心孔２１ａの直径寸法が後述する規則によって設定されるので、回転軸１５又はフランジ部材１６の回転駆動軸部１６ｂの軸径寸法もポリゴンミラー２１の中心孔２１ａの直径に合わせる必要がある。

そして、フランジ部材１６上にポリゴンミラー２１を搭載する場合には、フランジ部材１６の回転駆動軸部１６ｂにポリゴンミラー２１の中心孔２１ａをガタなく挿入して、フランジ部材１６のフランジ部１６ａ上にポリゴンミラー２１の下面２１ｂを当接させると共に、ポリゴンミラー２１の上面２１ｃ上にカップ状の押さえ部材２２を搭載して、この押さえ部材２２の上から板バネ２３を当ててポリゴンミラー２１をフランジ部材１６側に押圧し、更に回転軸１５の上端に止め輪２４を嵌め込んで板バネ２３を押さえ込むことで、ポリゴンミラー２１がフランジ部材１６と一体になってロータ側の回転軸１５を中心にして回転可能になっている。

上記のように構成したポリゴンミラー駆動モータ１０では、ステータ基板１１上に取り付けた複数の駆動用コイル１４に駆動電流を印加することで、複数の駆動用コイル１４とロータヨーク１９の内周壁面に沿って取り付けた円環状の駆動用マグネット２０とにより回転駆動力が生じ、回転軸１５を中心にしてフランジ部材１６に搭載したポリゴンミラー２１が高速に回転でき、且つ、ポリゴンミラー２１の各側面に形成した４面のミラー面２１ｄに不図示のレーザー光源から出射したレーザービームを照射することで、レーザービームを偏向走査している。

ここで、図２に示したように、六面体に形成したポリゴンミラー２１中で、フランジ部材１６（図１）の回転駆動軸部１６ｂが挿通する中心孔（丸孔）２１ａの直径をＤとし、且つ、フランジ部材１６（図１）の回転駆動軸部１６ｂと直交する平行な正方形状の２つの面２１ｂ，２１ｃの一辺の長さをＬとした際に、ポリゴンミラー駆動モータ１０によってフランジ部材１６と一体にポリゴンミラー２１を高速に回転させた時に、高速回転時の遠心力によって生じる各ミラー面２１ｄの変形を有限要素法を用いて解析したところ、各ミラー面２１ｄの変形量がＤ／Ｌの値によって変化することに着目した。

尚、上記した有限要素法とは、連続体を有限な自由度を持つ有限要素の集合体としてモデル化し、この集合体に対して成立する方程式を数学的に解く数値解析法であり、ここでの数学的な説明は省略するものの、有限要素法によるシミュレーション結果については後で述べる。

即ち、正方形状のポリゴンミラー２１を高速に回転させた時に、ポリゴンミラー２１は自身の遠心力により２つの面２１ｂ，２１ｃを囲んだ各側面に形成した各ミラー面２１ｄが変形し、各ミラー面２１ｄの平面度が変化することが先に図８を用いて説明した従来例１によりわかっている。

ここで、ポリゴンミラー２１を高速に回転させた時に、ポリゴンミラー２１の各ミラー面２１ｄの平面度の変化量が大きいと、レーザービームの各ミラー面２１ｄへの走査に悪影響を与える。一方、ポリゴンミラー２１の各ミラー面２１ｄの平面度はレーザービームの波長の１／４以下が必要とされている。具体的には、レーザー光源（図示せず）として一般的に入手が容易な赤色半導体レーザーが用いられており、この赤色半導体レーザーの波長は６３２ｎｍ程度であるので、各ミラー面２１ｄの平面度は前記波長の１／４以下の１５８ｎｍ以下が要求されている。この際、ポリゴンミラー２１の各ミラー面２１ｄの平面度を１５８ｎｍ以下とした場合に、回転しない初期状態では後述するポリカーボネイトによる成形時の平面度（通常、６０ｎｍ前後）も含んでいるために、遠心力による変形量としては、１００ｎｍ前後が許容限界である。

そこで、本発明では、ポリゴンミラー２１を六面体に形成することで、平行な２つの面２１ｂ，２１ｃで囲まれた各側面に４面のミラー面２１ｄを寸法精度良く形成し、且つ、素材としてポリカーボネイトなどの合成樹脂材を用いることでポリゴンミラー２１の軽量化を図っている。

ここで、ポリゴンミラー２１の中心孔２１ａをフランジ部材１６の回転駆動軸部１６ｂにガタなく挿入して、板バネ２３の付勢力でポリゴンミラー２１をフランジ部材１６のフランジ部１６ｂに押圧しながら高速に回転させた時に、高速回転時の遠心力によって発生する各ミラー面２１ｄの変形を有限要素法を用いてシミュレーションを試みた。

具体的に説明すると、図３（ａ）〜（ｃ）では、六面体に形成したポリゴンミラーにおいて、前記したフランジ部材の回転駆動軸部と直交する互いに平行な正方形状の２つの面の一辺の長さＬを２０ｍｍに設定し、且つ、中心孔の直径をＤｍｍとし、Ｄ／Ｌの値を変化させて高速回転時の遠心力によって発生する各ミラー面の変形を有限要素法を用いてシミュレーションした。

この際、ポリゴンミラーの回転数を３００００ＲＰＭに固定した。また、ポリゴンミラーの材質としてポリカーボネイトを想定し、ポリカーボネイトのヤング率を８０００ＭＰａ，密度を１．４３ｇ／ｃｍ^３の条件下で計算した。

まず、図３（ａ）に示した如く、ポリゴンミラー中で正方形状の２つの面の一辺の長さＬを２０ｍｍに設定した時に、中心孔の直径をＤ＝２ｍｍと小径に穿設した場合には、Ｄ／Ｌの値が０．１となり、この場合にポリゴンミラーの各ミラー面は正方形状の四隅が尖って中央部は変形が少ないために全体的に凹状に変形した。これは、ポリゴンミラーの中心孔の中心から各コーナまでの対角線の長さが、中心孔の中心から中央部の辺までの長さ（＝Ｌ／２）よりも長いので、四隅に加わる遠心力が大きくなるためであり、この影響でポリゴンミラーの各ミラー面の四隅が尖って凹状に変形する。

ここで、以下の説明において、一つのミラー面における変位の最大値と最小値の差を「変位差」と呼称すると、この図３（ａ）の場合では変位差が１１５ｎｍとなり、各ミラー面の平面度が悪化していることがわかった。

次に、図３（ｃ）に示した如く、ポリゴンミラー中で正方形状の２つの面の一辺の長さＬを２０ｍｍに設定した時に、上記とは逆に、中心孔の直径をＤ＝１２ｍｍと大径に穿設した場合には、Ｄ／Ｌの値が０．６となり、この場合にポリゴンミラーの各ミラー面の中央部が凸状に膨らんだ形状に変形した。これは、中心孔の直径を大径に穿設したために、中央部の辺までの長さが短く強度が弱くなるためであり、各ミラー面の中央部が遠心力により外側に向かって凸状に膨らんでしまったものである。この結果、図３（ｃ）の場合では変位差が１６１ｎｍとなり、各ミラー面の平面度が悪化していることがわかった。

上記から、図３（ａ）に示したようにポリゴンミラーの各ミラー面の四隅が尖った形状に変形する場合と、図３（ｃ）に示したようにポリゴンミラーの各ミラー面の中央部が凸状に変形する場合との間に、ポリゴンミラーの各ミラー面の変形量（＝変位差）が最小となるような最適条件が存在することが予測され、本発明ではポリゴンミラーの各ミラー面の変形量（＝変位差）が最小なる最適条件を見い出し、この時の最適条件を図３（ｂ）に示している。

即ち、図３（ｂ）に示した如く、ポリゴンミラー中で正方形状の２つの面の一辺の長さＬを２０ｍｍに設定した時に、中心孔の直径をＤ＝７．８ｍｍに穿設すると、Ｄ／Ｌの値が０．３９となり、この場合にポリゴンミラーの各ミラー面は殆ど変形せず、この図３（ｂ）の場合では変位差が０．９７ｎｍとなり、図３（ａ），（ｃ）の場合に比べて明らかに変位差が小さく、各ミラー面の平面度が非常に良好であることがわかった。

また、図４（ａ），（ｂ）に示した如く、ポリゴンミラーの材質を図３（ａ）〜（ｃ）と同じ特性を持つポリカーボネイト（ＰＣ）を想定して、ポリゴンミラー中で正方形状の２つの面の一辺の長さＬを２０ｍｍに設定し、且つ、中心孔の直径をＤｍｍとして、Ｄ／Ｌの値を０．１〜０．８の範囲に亘って例えば０．１の間隔で細かくシミュレーションして、この結果を図４（ａ）に実線で示した。この際にも、ポリゴンミラーの回転数は３００００ＲＰＭで固定している。

更に、参考までに、ポリゴンミラーの材質としてアルミニウム（Ａｌ）を想定し、このアルミニウムのヤング率を７０３００ＭＰａ，密度を２．６９ｇ／ｃｍ^３の条件下で計算し、この結果を図４（ａ）に点線で示した。この際、ポリゴンミラーの材質がアルミニウム（Ａｌ）であること以外は、上記と同じ条件でシミュレーションした。

この図４（ａ），（ｂ）から明らかなように、ポリゴンミラーの材質がポリカーボネイト（ＰＣ）である場合と、アルミニウム（Ａｌ）である場合のいずれの場合でも、Ｄ／Ｌの値が０．３９の時にポリゴンミラーの各ミラー面の変位差が共に最小であることが明らかである。また、Ｄ／Ｌの値が０．３９から０．１の方向に向かうにつれて両者共に変位差が増大する傾向にあり、且つ、Ｄ／Ｌの値が同じであればポリカーボネイト（ＰＣ）を用いた方が剛性のあるアルミニウム（Ａｌ）よりも変位差が大きいことが明らかである。更に、Ｄ／Ｌの値が０．３９から０．８の方向に向かう場合は、両材質共にＤ／Ｌの値が０．１に向かう場合よりも変位差がより増大する傾向にあることが明らかである。

次に、図５（ａ）〜（ｃ）では、ポリカーボネイトを用いて六面体に形成したポリゴンミラーにおいて、前記したフランジ部材の回転駆動軸部と直交する互いに平行な正方形状の２つの面の一辺の長さＬを４０ｍｍに設定した以外は、先に説明した図３（ａ）〜（ｃ）と同じ条件で高速回転時の遠心力によって発生する各ミラー面の変形を有限要素法を用いてシミュレーションを試みた。尚、図５（ａ）〜（ｃ）は、図示の都合上、先に示した図３（ａ）〜（ｃ）に対して異なる縮尺で図示している。

即ち、図５（ａ）ではＬ＝４０ｍｍ，Ｄ＝４ｍｍ，Ｄ／Ｌ＝０．１とした時に、図３（ａ）の場合と同様に、中心孔の直径が小径であるために、ポリゴンミラーの各ミラー面は四隅が尖って中央部は変形が少なく全体的に凹状に変形し、この場合に変位差は８８６ｎｍとなり、各ミラー面の平面度が悪化している。

また、図５（ｂ）ではＬ＝４０ｍｍ，Ｄ＝１５．６ｍｍ，Ｄ／Ｌ＝０．３９とした時に、図３（ｂ）の場合と同様に、ポリゴンミラーの各ミラー面は殆ど変形せず、この場合に変位差は４．９ｎｍとなり、各ミラー面の平面度が明らかに良好である。

また、図５（ｃ）ではＬ＝４０ｍｍ，Ｄ＝２４ｍｍ，Ｄ／Ｌ＝０．６とした時に、図３（ｃ）の場合と同様に、中心孔の直径が大径であるために、ポリゴンミラーの各ミラー面の中央部が凸状に膨らんだ形状に変形し、この場合に変位差は１２３９ｎｍとなり、各ミラー面の平面度が悪化している。

また、図６（ａ），（ｂ）に示した如く、ポリゴンミラーの材質を図５（ａ）〜（ｃ）と同じ特性を持つポリカーボネイト（ＰＣ）を想定して、ポリゴンミラー中で正方形状の２つの面の一辺の長さＬを４０ｍｍに設定し、且つ、中心孔の直径をＤｍｍとして、Ｄ／Ｌの値を０．１〜０．８の範囲に亘って例えば０．１の間隔で細かくシミュレーションして、この結果を図６（ａ）に実線で示すと共に、参考までに、ポリゴンミラーの材質としてアルミニウム（Ａｌ）を想定し、この結果を図６（ａ）に点線で示した。

この図６（ａ），（ｂ）から明らかなように、先に説明した図４（ａ），（ｂ）と略同様な傾向を持つことがわかる。即ち、ポリゴンミラー中で正方形状の２つの面の一辺の長さＬを４０ｍｍに設定した時に、ポリゴンミラーの材質がポリカーボネイト（ＰＣ）であっても、アルミニウム（Ａｌ）であっても、ポリゴンミラーの各ミラー面の変位差が共に最小になる時のＤ／Ｌの値は、図４（ａ），（ｂ）の場合と全く同一の値で０．３９であることがわかった。また、図６（ａ），（ｂ）の場合に、Ｄ／Ｌの値が図４（ａ），（ｂ）の場合と同じであればミラー面の変位差が図４（ａ），（ｂ）の場合よりも大きくなる傾向がある。

更に、図７に示した如く、ポリカーボネイトを用いて六面体に形成したポリゴンミラーにおいて、正方形状の２つの面の一辺の長さＬを１０ｍｍ〜４０ｍｍの範囲に亘って可変し、且つ、Ｄ／Ｌの値が０．２． ０．３， ０．３９， ０．５の場合について、ポリゴンミラーの各ミラー面の変位差をそれぞれプロットして見た。この際、モータ業界において、ポリゴンミラー中で正方形状の２つの面の一辺の長さＬは、一般的に、１４ｍｍ，２０ｍｍ，４０ｍｍのいずれかの寸法が採用されるものである。

この図７からポリゴンミラー中で正方形状の２つの面の一辺の長さＬにかかわらず、Ｄ／Ｌの値が０．３９であると時に、ポリゴンミラーの各ミラー面の変位差が最小となることが明らかにわかる。

上記からポリカーボネイトを用いて２つの面を正方形状に形成した六面体のポリゴンミラーを高速に回転させながら、不図示の赤色半導体レーザーから出射した波長が例えば６３２ｎｍ程度のレーザービームをポリゴンミラーの各ミラー面に照射して偏向走査する際に、前述したように、初期状態の平面度を含めてミラー面の平面度は前記波長の１／４以下の１５８ｎｍ以下が要求され、遠心力による変形量（＝変位差）としては、１００ｎｍ前後が許容限界とされている。

そこで、モータ業界において、ポリカーボネイトを用いて六面体に形成したポリゴンミラー中で正方形状の２つの面の一辺の長さＬとして一番大きい値の４０ｍｍを採用した場合に、遠心力による変形量（＝変位差）を１００ｎｍ前後に抑えるためには、図６（ｂ）に示したデータ値からの比例計算により求めると、Ｄ／Ｌの値が０．３と０．３９の間に位置する０．３７の場合には、 変位差＝｛２×（３７９．１０−４．６７）／９＋４．６８｝＝略８８［ｎｍ］ となり、
Ｄ／Ｌの値が０．４と０．５の間に位置する０．４１の場合には、 変位差＝｛（５９１．７５−５２．６４）／１０＋５２．６４｝＝略１０７［ｎｍ］ となるので、このの場合にはＤ／Ｌの値を０．３７〜０．４１の範囲内に設定すれば、上記した１００ｎｍ前後の許容量を満たすことになる。

また、モータ業界において、ポリカーボネイトを用いて六面体に形成したポリゴンミラー中で正方形状の２つの面の一辺の長さＬとして中間の値の２０ｍｍを採用した場合に、遠心力による変形量（＝変位差）を１００ｎｍ前後に抑えるためには、図４（ｂ）に示したデータ値からの比例計算により求めると、Ｄ／Ｌの値が０．１と０．２の間に位置する０．１６場合には、
変位差＝｛４×（１１５．１６−９０．２６）／１０＋９０．２６｝＝略１００［ｎｍ］となり、 Ｄ／Ｌの値が０．５と０．６の間に位置する０．５２の場合には、
変位差＝｛２×（１６１．４３−７７．３６）／１０＋７７．３６｝＝略９４［ｎｍ］ となるので、このの場合にはＤ／Ｌの値を０．１６〜０．５２の範囲内に設定すれば上記した１００ｎｍ前後の許容量を満たすことになる。

従って、ポリカーボネイトを用いて六面体に形成したポリゴンミラー中で正方形状の２つの面の一辺の長さＬにかかわらず、高速回転時の遠心力による各ミラー面の変形量（＝変位差）を１００ｎｍ前後に抑えるためには、Ｄ／Ｌの値を０．３７〜０．４１の範囲内に設定すれば良いことになる。

尚、ポリゴンミラーの材料に、ポリカーボネイトよりも剛性のあるアルミニウムを用いた時には、ポリゴンミラーの各ミラー面の変位差はポリカーボネイトよりも小さいので、上記したＤ／Ｌの値の範囲（０．３７〜０．４１）内に設定しても全く支障はない。

従って、Ｄ／Ｌの値を０．３７〜０．４１の範囲内に設定した場合には、高速回転時の遠心力による各ミラー面の変形量（＝変位差）を１００ｎｍ前後に抑えることができるので、レーザービームを各ミラー面で良好に偏向走査することができる。これに伴って、このポリゴンミラーを搭載したポリゴンミラー駆動モータを、例えばレーザービームプリンタや複写機などに適用した場合に、記録紙や感光体上に高画質な画像を得ることができる。

本発明に係るポリゴンミラー駆動モータを示した断面図である。 図１に示したポリゴンミラーを示した斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は正方形状のポリゴンミラーにおいて、一辺の長さＬを２０ｍｍに設定し、且つ、中心孔の直径をＤｍｍとし、Ｄ／Ｌの値を０．１， ０．３９， ０．６とそれぞれ変化させた時に、高速回転時の遠心力によって発生する各ミラー面の変形を有限要素法を用いてシミュレーションした結果を示した図である。 （ａ），（ｂ）は正方形状のポリゴンミラーにおいて、一辺の長さＬを２０ｍｍに設定し、且つ、中心孔の直径をＤｍｍとし、Ｄ／Ｌの値を０．１〜０．８の範囲で変化させた時に、高速回転時の遠心力によって発生する各ミラー面の変位差を示した図である。 （ａ）〜（ｃ）は正方形状のポリゴンミラーにおいて、一辺の長さＬを４０ｍｍに設定し、且つ、中心孔の直径をＤｍｍとし、Ｄ／Ｌの値を０．１， ０．３９， ０．６とそれぞれ変化させた時に、高速回転時の遠心力によって発生する各ミラー面の変形を有限要素法を用いてシミュレーションした結果を示した図である。 （ａ），（ｂ）は正方形状のポリゴンミラーにおいて、一辺の長さＬを４０ｍｍに設定し、且つ、中心孔の直径をＤｍｍとし、Ｄ／Ｌの値を０．１〜０．８の範囲で変化させた時に、高速回転時の遠心力によって発生する各ミラー面の変位差を示した図である。 ポリカーボネイトを用いて正方形状に形成したポリゴンミラーにおいて、一辺の長さＬを変化させた時に、高速回転時の遠心力によって発生する各ミラー面の変位差を示した図である。 従来例として、光走査光学装置に用いられた一例のポリゴンミラーを示した平面図である。 （ａ），（ｂ）は従来例として、他例の回転多面鏡（ポリゴンミラー）を示した平面図，断面図である。

符号の説明

１０…ポリゴンミラー駆動モータ、
１１…ステータ基板、１２…ベアリングホルダ、１３…オイルレス軸受け、
１４…駆動用コイル、１５…回転軸、
１６…フランジ部材、１６ａ…フランジ部、１６ｂ…回転駆動軸部、
１７…ネジ、１８…ホルダー部材、１９…ロータヨーク、２０…駆動用マグネット、
２１…ポリゴンミラー、
２１ａ…中心孔、２１ｂ…下面、２１ｃ…上面、２１ｄ…ミラー面、
２２…押さえ部材、２３…板バネ、２４…止め輪、
Ｄ…ポリゴンミラーの中心孔の直径、
Ｌ…ポリゴンミラーの一辺の長さ。

Claims (1)

1. ステータと、回転駆動軸及び六面体のポリゴンミラーを有するロータとを備えたポリゴンミラー駆動モータにおいて、
   前記ポリゴンミラーは、
   前記回転駆動軸を挿通する中心孔を有し前記回転駆動軸と直交する互いに平行な正方形状の２つの面と、前記回転駆動軸と平行な４つのミラー面とからなり、
   前記中心孔の直径をＤとし、前記２つの面の一辺の長さをＬとしたときに、
   Ｄ／Ｌの値を、０．３７〜０．４１の範囲内にしたことを特徴とするポリゴンミラー駆動モータ。
   
   

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