JPH06110004A

JPH06110004A - 光偏向器

Info

Publication number: JPH06110004A
Application number: JP4256503A
Authority: JP
Inventors: Yoshimasa Kunii; 国井良昌
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1992-09-25
Filing date: 1992-09-25
Publication date: 1994-04-22
Also published as: US5754326A

Abstract

(57)【要約】【目的】多面鏡等の光偏向素子を高速回転させても、
モータのロータの回転振れが極小に抑制され、走査光ビ
ームのブレが起きず、効率良く回転でき、かつ、部品点
数が少なく、加工、組立が容易な光偏向器。【構成】光偏向器は、回転により入射光ビームを偏向
して走査する多面鏡１１と、多面鏡１１を回転させるモ
ータと備え、モータの回転軸２０に多面鏡１１が密着し
て取り付けられる基準台座部２１が設けられており、モ
ータのロータを回転軸２０に取り付けられたロータ・マ
グネット４０のみで構成し、回転軸２０の基準台座部２
１とロータ・マグネット４０の間に多面鏡１１が配置さ
れ、ロータ・マグネット４０は、多面鏡１１の回転中心
軸に垂直な面１１ａに密着されている。

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、レーザ・ファックス、ＰＯＳ等に用いら
れる光偏向器に関し、特に、多面鏡（ポリゴン・ミラ
ー）、ホログラム・ディスク等を回転して入射光ビーム
を走査する光偏向器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】先ず、図５を参照にして、一般的な光学
走査装置１について説明すると、図示しない例えば半導
体レーザ等の光源から出射した光ビーム８は、光偏向器
１０の回転多面鏡１１に到達し、この回転多面鏡１１に
よって走査（スキャンニング）された光ビーム８は、被
走査体９に適当な走査像を結ぶための結像レンズ系６を
透過し、さらに防塵のためのガラス７を透過して、前述
の被走査体９に到達し、電子写真技術による静電潜像や
フィルム露光等をする。

【０００３】また、光偏向器１０には、多面鏡１１を回
転させるために、通常、ＤＣブラシレス・モータが使用
され、光学箱２にネジ止めされている。また、光学走査
装置１の全体を防塵するためのカバー５も設けられてい
る。

【０００４】ところで、図６を参照にして従来の光偏向
器の１例（特開昭６４−１８１１９号、同６４−６６６
１５号）を説明すると、モータ機体９９には固定軸１５
がネジ１６によって固定され、さらにステータ・コイル
３１、及び、鉄系金属（例えば、ケイ素鋼板）もしくは
フェライトで構成されたリング状のステータ・ヨーク３
２がネジもしくは接着等でモータ機体９９に固着されて
いる。

【０００５】ステータ・コイル３１に、制御回路３５か
ら電流が流れると、図中の上下に磁界を発生するが、ス
テータ・ヨーク３２は、モータの効率向上のために、図
中の下向きの磁界を上向きに戻す働きをしている。

【０００６】また、回転側は、回転軸２０の中に２つの
ボールベアリング１９、１９ａが挿入され、その回転軸
２０の外側には、多面鏡１１、スプリング２３、ロータ
・ヨーク２５、ロータ・マグネット３０がリング２９に
よって固定されている。

【０００７】また、ロータ・マグネット３０は、ロータ
・ヨーク２５に接着され、さらに、スプリング２３の押
圧力により多面鏡１１が回転軸２０の一端に設けられた
基準台座部２１へ押し付けられるように、リング２９の
位置が回転軸２０に設けられた溝９５により設定されて
いる。

【０００８】また、ロータ・ヨーク２５には、動バラン
ス調整用のバランス溝２６が設けられ、適当な位置に適
量のバランス・ウェイト２７が付着される。

【０００９】また、リング１７は、予圧スプリング１８
がベアリング１９の内輪を下方向へ、ベアリング１９ａ
の内輪を上方向へ押圧する力、つまり、「予圧」がかか
るような位置に固定軸１５へ固定されている。

【００１０】シール２４は、回転軸２０の上端に接着剤
もしくは粘着剤で固着され、ベアリング１９のグリース
が外側へ飛散するのを防止している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図６におけ
るロータ・ヨーク２５は、ステータ・ヨーク３２同様の
働きをする。つまり、図６のロータ・マグネット３０に
は、図中の上下に磁界を発生しているが、図中の上向き
の磁界をモータの効率向上のために、下向きに戻す働き
をしている。

【００１２】しかし、ロータ・ヨーク２５は、上記した
ように鉄系金属やフェライトで構成され、その慣性モー
メントは、素材の比重（鉄系金属の比重は約７．８であ
る。）とその形状（半径方向に大きい。）から、非常に
大きい値となっている。

【００１３】そこで、図７に示すように、ＤＣブラシレ
ス・モータの回転側のロータ・ヨークをなくし、ロータ
をロータ・マグネット４０のみで構成することが考えら
れる。図７のロータ・マグネット４０は、プラスチック
・マグネットで成形され、その比重は約３．５であり、
図６の従来例に比べ、ロータは遙かに小さい慣性モーメ
ントとなっている。

【００１４】以上に述べたように、磁界を有効に作用さ
せ、モータの効率向上のためのロータ・ヨークは、ロー
タの慣性モーメントの増大となり、かえって回転効率の
観点から疑問視される。

【００１５】実際、次の表１に示すように、図６よりも
図７の構成の方が、電流値が低下することが確認されて
いる。

【００１６】しかし、図７のように、ロータ・ヨークをなくし、ロー
タをロータ・マグネット４０のみで構成しても、ロータ
・マグネット４０の回転中心軸に垂直な取り付け精度、
言い換えれば、ロータ・マグネット４０の回転中心軸に
対する「回転振れ精度」は、ロータ・マグネット４０の
内径精度、回転軸２０の外径精度、リング２９の回転中
心軸に対する直角度、マグネット４０の回転中心軸に対
する直角度に起因する。

【００１７】特に、直角度を満たすために最も期待され
るマグネット４０の内径と回転軸２０の外径の「嵌合部
の長さ」は、表１の例の場合、マグネット４０の平均肉
厚（５ｍｍ）に等しく、「回転振れ精度」を充分に満足
するには短すぎ、これを満足するように長くには、「薄
型モータ」の構造上の点から難点があった。

【００１８】その結果、図８に示すように、許容された
最悪精度値で斜めに取り付けられたロータ・マグネット
４０は、その高速回転により、図９に示すように、上下
に激しく揺動し、光偏向器及び光学走査装置全体を振動
させることが実験で確かめられた。

【００１９】なお、ロータ・マグネット４０の動バラン
ス調整用のバランス溝４１にバランス・ウェイト４３を
付着して動バランス調整すると、図９に示すＸ−Ｙ平面
の振動を抑制するが、上下方向つまりＺ方向に対しての
振動を十分に抑制するのは困難である。上記振動は、斜
めに取り付けられたマグネット４０の回転による偶力
（曲げモーメント）によるものである。そして、結果的
には、図５におけるビーム８が、被走査体９の所定の位
置に対して「ブレ」を起こす結果になる。

【００２０】なお、図６の従来例も同様で、上記図７の
マグネット４０を図６におけるロータ・ヨーク２５に置
き換えることにより同様に説明できる。しかも、図６に
おける従来例では、ロータ・ヨーク２５とマグネット３
０の両接着面の回転中心軸に対する直角度がさらに問わ
れることになる。

【００２１】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、入射光ビームを偏向・走査す
る多面鏡、ホログラム・ディスク等の光偏向素子を高速
回転させても、モータのロータの回転振れが極小に抑制
され、走査光ビームのブレが起きず、効率良く回転で
き、かつ、部品点数が少なく、加工、組立が容易な光偏
向器を提供することである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の光偏向器は、回転により入射光ビームを偏向して走
査する光偏向素子と、この光偏向素子を回転させるモー
タとを備え、モータの回転軸に光偏向素子が密着して取
り付けられる基準台座部が設けられている光偏向器にお
いて、前記モータのロータを前記回転軸に取り付けられ
たロータ・マグネットのみで構成し、前記回転軸の基準
台座部と前記ロータ・マグネットの間に前記光偏向素子
が配置され、前記ロータ・マグネットは、前記光偏向素
子の回転中心軸に垂直な面に密着されていることを特徴
とするものである。

【００２３】この場合、ロータ・マグネットを回転軸に
接着固定してもよく、また、光偏向素子をロータ・マグ
ネットを介して回転軸の基準台座部に弾性体で押圧固定
してもよい。

【００２４】

【作用】本発明においては、回転軸の基準台座部とロー
タ・マグネットの間に光偏向素子が配置され、ロータ・
マグネットは、光偏向素子の回転中心軸に垂直な面に密
着されているので、光偏向素子を高速回転させても、ロ
ータの回転振れが極小に抑制され、走査光ビームのブレ
が起きず、高精度の光偏向器が得られる。また、本発明
においては、モータのロータを回転軸に取り付けられた
ロータ・マグネットのみで構成されているので、ロータ
の慣性モーメントを小さくでき、回転効率を向上させる
ことができ、しかも、ロータのアンバランスな部品点数
が減るので、動バランス調整が容易になる。

【００２５】さらに、これらの構成により、部品点数が
減って構成が簡略化するので、加工、組立、調整が容易
になり、コストダウンが図れる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の光偏向器をいくつかの実施例
に基づいて説明する。本発明の光偏向器の概略の構成
は、図１に示すように、多面鏡１１が、回転軸２０の基
準台座部２１とロータ・マグネット４０の間に位置する
光偏向器において、ロータ・マグネット４０を多面鏡１
１の回転中心軸と垂直な面に密着させた構造を特徴して
おり、ロータ・マグネット４０の回転振れを極小に抑え
ることにより、光偏向器及び光学走査装置の全体の振動
低減に工夫を施したものである。それに加えて、ロータ
をロータ・マグネット４０のみで構成し、ロータの慣性
モーメントを小さくして、回転効率を向上させ、部品点
数を減らして構成の簡略化、加工、組立の容易化を図っ
たものである。

【００２７】以下、図１の実施例について説明する。そ
の基本的な構造と機能は、図６及び図７に示したものと
同じである。すなわち、モータ機体９９には固定軸１５
がネジ１６によって固定され、さらにステータ・コイル
３１、及び、鉄系金属（例えば、ケイ素鋼板）もしくは
フェライトで構成されたリング状のステータ・ヨーク３
２がネジもしくは接着等でモータ機体９９に固着されて
いる。

【００２８】ステータ・コイル３１に、制御回路３５か
ら電流が流れると、図中の上下に磁界を発生するが、ス
テータ・ヨーク３２は、モータの効率向上のために、図
中の下向きの磁界を上向きに戻す働きをしている。

【００２９】また、回転側は、回転軸２０の中に２つの
ボールベアリング１９、１９ａが挿入され、その回転軸
２０の外側には、図６及び図７と異なり、その基準台座
部２１に多面鏡１１が密着し、さらに、多面鏡１１の回
転中心軸に垂直な面１１ａにロータ・マグネット４０が
密着し、これらが一体になるように、回転軸２０のＶ溝
９８に充填された接着剤９７により固定されている。こ
の点は、本発明の最も重要な部分であるので、さらに後
述する。

【００３０】また、ロータ・マグネット４０には、動バ
ランス調整用のバランス溝４１が設けられ、適当な位置
に適量のバランス・ウェイト４３が付着される。

【００３１】また、リング１７は、予圧スプリング１８
がベアリング１９の内輪を下方向へ、ベアリング１９ａ
の内輪を上方向へ押圧する力、つまり、「予圧」がかか
るような位置に固定軸１５へ固定されている。

【００３２】シール２４は、回転軸２０の上端に接着剤
もしくは粘着剤で固着され、ベアリング１９のグリース
が外側へ飛散するのを防止している。

【００３３】さて、以上のように、本発明においては、
まず、モータのロータのヨークを省いて、ロータをロー
タ・マグネット４０のみで構成している。マグネットと
しては、比重の小さいプラスチック・マグネットを用い
る。そのため、表１に示したように、駆動電流値が低下
し、モータの回転効率が向上する。しかも、ロータ・ヨ
ークを省くことにより、部品点数が減り、構成の簡略
化、加工、組立の容易化も図れる。この点は、本発明の
重要な点である。

【００３４】さらに、本発明の光偏向器のもう１つの重
要な点は、多面鏡１１におけるその回転中心軸と垂直な
面１１ａにロータ・マグネット４０を密着させた構造で
ある。この点を、図２の回転体の分解図を参照にしても
う少し説明すると、回転軸２０に多面鏡１１、ロータ・
マグネット４０の順で挿入して、多面鏡１１の基準面１
１ｂを回転軸２０の基準台座部２１に押し当てて密着
し、ロータ・マグネット４０を多面鏡１１の別の基準面
１１ａに押し当てて密着し、回転軸２０とロータ・マグ
ネット４０間に形成されたＶ溝９８に接着剤９７（図
１）を塗布又は充填して、この３者を固定する。このと
きの接着剤９７は、一般的な瞬間接着剤や紫外線硬化型
の嫌気性接着剤が適当である。多面鏡１１の最も重要な
面である反射面１１ｃを精密に加工するために、基準面
１１ａ及び１１ｂ相互の平面度と、それらの回転中心軸
に対する直角度とは、反射面１１ｃとほぼ同等の精度に
加工されている（この精度は、光波長程度である。）。
したがって、多面鏡１１の基準面１１ａにロータ、マグ
ネット４０を突き当てることにより、図９を用いて説明
したロータ・マグネット４０の回転振れを極小に抑える
ことができ、振動低減を図ることができる。

【００３５】なお、表１のような条件下で、回転体の回
転数が１０，０００ｒｐｍ以下の場合はこのままの固定
でもよいが、回転数が１０，０００ｒｐｍを超える場合
には、多面鏡１１が回転軸２０に対して回転スリップす
る場合がある。また、１０，０００ｒｐｍ以下の場合で
も、多面鏡１１の面間距離が４０ｍｍを超える場合や、
回転体全体に冷却を含む熱が加わり、各部品の熱膨張率
の差から、回転中心軸方向に微小な隙間が生じる場合に
は、上記回転スリップ現象が起こる。このような回転ス
リップ現象を防ぐには、微粒状物と樹脂材料及び溶剤を
含む溶液を多面鏡１１と回転軸２０の隙間に注入して固
定すればよい。

【００３６】次に、本発明の別の実施例の光偏向器につ
いて、図３と図４を参照にして説明する。図３はこの実
施例の概略の構成を示す図であり、図４はその回転体の
分解図（ａ）と板バネの平面図（ｂ）であり、図１の実
施例との違いは、回転軸２０の基準台座部２１へ押圧密
着された多面鏡１１とロータ・マグネット４０の固定方
法のみである。すなわち、回転軸２０に多面鏡１１、ロ
ータ・マグネット４０の順で挿入して、多面鏡１１の基
準面１１ｂを回転軸２０の基準台座部２１に押し当てて
密着し、ロータ・マグネット４０を多面鏡１１の別の基
準面１１ａに押し当てて密着し、図４（ｂ）に示すよう
な形状の板バネ９６でこれらを押圧固定する。板バネ９
６はリング状で、その内径側に回転軸２０の外径に設け
られた溝２０ａに掛かるツメ９６ａを有する。図３にお
いて、回転軸２０に設けられた溝２０ａは、ロータ・マ
グネット４０を介して回転軸２０の基準台座部２１に対
して多面鏡１１を押し当てる板バネ９６の押圧力が発生
する位置に設定されている。この固定方法を採用する
と、熱膨張率の差により回転体各部品間に回転中心軸方
向に微小な隙間が生じて、上記した回転スリップ現象が
生じるのは防止できるため、多面鏡１１と回転軸２０の
隙間に微粒状物と樹脂材料及び溶剤を含む溶液を注入す
る必要はなくなる。しかし、この固定方法を採用して
も、高速回転による回転スリップ現象は起こり得るの
で、多面鏡１１の径が大きいときは、図１の方法と同様
に、微粒状物と樹脂材料及び溶剤を含む溶液を多面鏡１
１と回転軸２０の隙間に注入して固定する必要がある。

【００３７】以上、本発明の光偏向器をいくつかの実施
例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に
限定されず種々の変形が可能である。例えば、回転軸に
多面鏡及びロータ・マグネットを押圧固定する板バネの
代わりに、通常のＣリング等公知の種々の弾性体を用い
ることができる。また、回転により入射光ビームを偏向
して走査する光偏向素子として多面鏡を前提にして説明
してきたが、この代わりに入射光ビームを回折して偏向
するホログラム・ディスク、その他プリズム等を用いて
もよい。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の光偏向器によると、回転軸の基準台座部とロータ・マ
グネットの間に光偏向素子が配置され、ロータ・マグネ
ットは、光偏向素子の回転中心軸に垂直な面に密着され
ているので、光偏向素子を高速回転させても、ロータの
回転振れが極小に抑制され、走査光ビームのブレが起き
ず、高精度の光偏向器が得られる。また、本発明におい
ては、モータのロータを回転軸に取り付けられたロータ
・マグネットのみで構成されているので、ロータの慣性
モーメントを小さくでき、回転効率を向上させることが
でき、しかも、ロータのアンバランスな部品点数が減る
ので、動バランス調整が容易になる。

【００３９】さらに、これらの構成により、部品点数が
減って構成が簡略化するので、加工、組立、調整が容易
になり、コストダウンが図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光偏向器の１実施例の構成を示す断
面図である。

【図２】図１の光偏向器の回転体の分解図である。

【図３】他の実施例の概略の構成を示す断面図であ
る。

【図４】図３の光偏向器の回転体の分解図と板バネの
平面図である。

【図５】一般的な光学走査装置を示す概略断面図であ
る。

【図６】従来の光偏向器の構成を示す断面図である。

【図７】別の例の光偏向器の構成を示す断面図であ
る。

【図８】図７の回転体の許容された取り付け状態を示
す図である。

【図９】図７の回転体の回転に伴う振動を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１１…多面鏡、１１ａ、１１ｂ…多面鏡の基準面、１１
ｃ…多面鏡の反射面、１５…固定軸、１６…ネジ、１７
…リング、１８…予圧スプリング、１９、１９ａ…ボー
ルベアリング、２０…回転軸、２０ａ…溝、２１…基準
台座部、２４…シール、３１…ステータ・コイル、３２
…ステータ・ヨーク、３５…制御回路、４０…ロータ・
マグネット、４１…バランス溝、４３…バランス・ウェ
イト、９６…板バネ、９６ａ…ツメ、９７…接着剤、９
８…Ｖ溝、９９…モータ機体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転により入射光ビームを偏向して走査
する光偏向素子と、この光偏向素子を回転させるモータ
とを備え、モータの回転軸に光偏向素子が密着して取り
付けられる基準台座部が設けられている光偏向器におい
て、前記モータのロータを前記回転軸に取り付けられた
ロータ・マグネットのみで構成し、前記回転軸の基準台
座部と前記ロータ・マグネットの間に前記光偏向素子が
配置され、前記ロータ・マグネットは、前記光偏向素子
の回転中心軸に垂直な面に密着されていることを特徴と
する光偏向器。
【請求項２】前記ロータ・マグネットは前記回転軸に
接着固定されていることを特徴とする請求項１記載の光
偏向器。
【請求項３】前記光偏向素子は、前記ロータ・マグネ
ットを介して前記回転軸の基準台座部に弾性体で押圧固
定されていることを特徴とする請求項１記載の光偏向
器。