JPH08183201A - 回転多面鏡駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製作コストが低く、高速回転を高精度に行う
ことができる回転多面鏡駆動装置を提供すること。 【構成】 回転多面鏡３６と軸部３８とは、一体形成さ
れている。軸部３８の外周面には、軌道溝３８ａが形成
され、この軌道溝３８ａとハウジング２２に固定された
外輪４０ａとの間には、転動体としての玉４０ｂが保持
されている。軸部３８に固定されているロータ２６は、
ステータ電磁石２４の駆動により回転する。この回転時
には、軸受４０において、玉４０ｂが直接軌道溝３８ａ
上を転がる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転多面鏡駆動装置に
係り、例えば、デジタル複写機、レーザプリンタ、レー
ザファクシミリ等に使用される回転多面鏡駆動装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】デジタル複写機やレーザプリンタ、レー
ザファクシミリ等の電子写真方式の記録装置は、回転す
るポリゴンミラー（回転多面鏡）によってレーザ光を走
査することで印字を行うもので、近年では、印字のカラ
ー化や高解像度化の要請により、より高品質で高速な印
字が必要となっている。回転多面鏡を用いた印字では、
その回転速度や回転精度が、印字速度や印字の質を左右
するため、回転多面鏡を回転駆動するモータ（回転多面
鏡駆動装置）には、高回転、高精度が要求される。図５
は、従来の回転多面鏡駆動装置を表したものである。

【０００３】この図に示すように、従来の回転多面鏡駆
動装置１０では、ロータ１２が、その上下でボールベア
リング１４ａ、１４ｂにより支持されており、回転多面
鏡１６は、ロータ１２の上端部分に取り付けられてい
る。そして、モータ部１８の駆動によって、例えば、毎
分１万回転程度の高速回転を行うようになっている。

【０００４】回転多面鏡駆動装置１０では、ハウジング
１９への組付け前に、ロータ１２や回転多面鏡１６等の
回転部材を単体の状態で回転させて、それぞれの回転バ
ランスを調整する。そして、ハウジング１９への組付け
時に、これらをボルト等によって固定することで、回転
部材同志の組み立てを完了していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ハウジング１
９への組付け時にロータ１２や回転多面鏡１６等の組み
立てを行うと、単体では回転バランスが良くても、各組
み立て工程で誤差が生じ、累積誤差によって回転体全体
では回転バランスが崩れてしまうことがある。このた
め、高速回転時の回転精度が悪くなり、振動や騒音が発
生したり、ボールベアリング１４ａ、１４ｂの寿命を短
くしてしまっていた。

【０００６】また、ボールベアリング１４ａ、１４ｂの
ボールが内輪を転がるときの振動（玉通過振動）によっ
て、内輪とは別体であるロータ１２に大きな振動が発生
したり、騒音を発生させたりすることがあった。従っ
て、これによってもボールベアリング１４ａ、１４ｂの
寿命を短くしていた。

【０００７】このように、従来の回転多面鏡駆動装置１
０では、回転時のロータ１２の振動や騒音等によって、
高速回転化や高精度回転化に限界があり、例えば、回転
数では、毎分１万回転前後が限界であった。このため、
印字のカラー化や高解像度化に必要な、例えば、毎分１
５０００〜２００００回転以上の高速回転を行うことが
困難であった。

【０００８】また、従来では、ロータ１２と回転多面鏡
１６とが別体であったため、組立作業や回転バランス取
りのための調整作業が煩雑となり、製作に長時間を必要
としたため、製作コストを高くしていた。そこで、本発
明の目的は、製作コストが低く、高速回転を高精度に行
うことができる回転多面鏡駆動装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、回転多面鏡と、この回転多面鏡と一体形成された回
転軸と、前記回転軸を支持する軸受と、前記回転軸に回
転力を与えるモータとを回転多面鏡駆動装置に具備させ
て前記目的を達成する。

【００１０】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
回転多面鏡駆動装置において、前記回転軸が、前記モー
タによって回転トルクが発生する回転子と一体形成され
ていることで前記目的を達成する。請求項３記載の発明
では、請求項１記載の回転多面鏡駆動装置において、前
記軸受は、転動体が前記回転軸の外周面を軌道面として
転がる転がり軸受であることで前記目的を達成する。

【００１１】

【作用】請求項１記載の回転多面鏡駆動装置では、モー
タが回転軸に回転力を与えることで、回転軸と一体物で
ある回転多面鏡が回転する。請求項２記載の回転多面鏡
駆動装置では、モータによって回転子に回転トルクが発
生し、この回転トルクによって、回転子と一体物である
回転軸及び回転多面鏡が回転する。請求項３記載の回転
多面鏡駆動装置では、回転時に、軸受の転動体が回転軸
の外周面を軌道面として転がることで、回転軸が軸支さ
れる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の回転多面鏡駆動装置における
各実施例を図１から図３を参照して詳細に説明する。図
１は、第１の実施例による回転多面鏡駆動装置２０を表
したものである。本実施例の回転多面鏡駆動装置２０
は、ハウジング２２と、このハウジング２２に固定され
たステータ電磁石２４と、このステータ電磁石２４によ
って回転するロータ２６と、このロータ２６の上端に取
り付けられたミラー部２８とを備えている。

【００１３】ロータ２６は、円柱形状のロータ軸３０
と、このロータ軸３０の外周に接着固定された円筒形状
の永久磁石３２と、永久磁石３２の外周面に取付けられ
た円筒形状の保護カバー３４とを有している。保護カバ
ー３４は、強度の低い永久磁石３２が回転時に遠心力に
よって破損するのを防ぐために取り付けられたもので、
例えば、アルミやステンレス等の金属材料で構成されて
いる。また、ロータ２６は、ステータ電磁石２４が発生
させる回転磁界によって、永久磁石３２の取付け部分に
回転トルクが発生することで回転するようになってい
る。

【００１４】一方、ミラー部２８は、回転多面鏡３６と
軸部３８とを有している。回転多面鏡３６は、その外周
面３６ａが鏡面加工によって６枚、あるいは８枚のミラ
ーとなっており、軸部３８は、ハウジング２２に固定さ
れた軸受４０によって回転自在に支持されている。ま
た、ロータ軸３０の下端に位置する小径部３０ａもハウ
ジング２２に固定された軸受４２によって支持されてい
る。

【００１５】なお、ハウジング２２の上面及び下面に
は、図１に凹凸の断面が示されているように、放熱用の
環状溝２２ａ、２２ｂが形成されている。図２は、ミラ
ー部２８の一部を拡大して表したものである。図２に示
されたミラー部２８の断面から理解されるように、本実
施例では、回転多面鏡３６と軸部３８とが一体形成され
ている。このミラー部２８の材料としては、例えば、ア
ルミニウムを使用している。また、回転多面鏡３６と軸
部３８の軸中心は一致している。

【００１６】軸部３８には、半円形状の凹所である軌道
溝３８ａが外周に沿って形成されている。また、この軌
道溝３８ａと、その外周でハウジング２２側に固定され
た外輪４０ａとの間には、転動体としての複数の玉４０
ｂが保持されている。なお、図１に示した軸受４２も同
様の構造を有しており、軌道溝３８ａと同様の溝がロー
タ軸３０の小径部３０ａに形成されている。また、ロー
タ２６と軸部３８とは図示しないボルト等によって互い
に固定関係にあり、これにより、ミラー部２８とロータ
２６とは、その上下でそれぞれ軸受４０、４２により支
持された１つの回転体として回転する。

【００１７】本実施例では、回転多面鏡３６と軸受４０
によって支持された軸部３８とが、一体物であるため、
軸部３８と回転多面鏡３６との組み立て誤差が発生しな
い。従って、組み立て誤差による回転時の振動を防止す
ることができる。また、本実施例では、転動体である玉
４０ｂが、軸部３８や小径部３０ａの外周面を直接転が
るので、玉通過振動が軸部３８や小径部３０ａの剛性に
よって減衰され、大きな振動の発生を防止することがで
きる。また、従来と本実施例とで、軸受の直径を等しく
すれば、内輪がない分、本実施例では、軸部３８や小径
部３０ａを太くすることができる。従って、剛性が高ま
り、共振点も高くなるので、回転時の振動や騒音を防止
することができ、軸受寿命も長くすることができる。

【００１８】このように、本実施例の回転多面鏡駆動装
置１０では、回転多面鏡３６と軸部３８とが一体形成さ
れたミラー部２８の構造や軸受４０、４２の構造によっ
て、回転時の振動が効果的に防止されるので、回転多面
鏡３６をより高精度、かつ高速に回転させることができ
る。従って、本実施例の回転多面鏡駆動装置１０を使用
したデジタル複写機等の記録装置では、より高品質で高
速な印字が可能となる。なお、本実施例では、軸受４
０、４２が、ボールベアリングであったが、ころ軸受で
もよい。また、軸受４０は、回転多面鏡３６の上部に配
置されていてもよい。

【００１９】図３は、第１の実施例の変形例を表したも
のである。この図に示す回転多面鏡駆動装置２０′で
は、回転多面鏡３６′の上部に軸部３８′が一体形成さ
れ、ハウジング２２′の上部には、回転多面鏡３６′を
包囲するようにミラーケーシング４４が取り付けられて
いる。ミラーケーシング４４の内側中央部には支持穴４
４ａが形成されており、軸部３８′は、この支持穴４４
ａに設けられた軸受４０′によって回転自在に支持され
ている。

【００２０】軸受４０′は、第１の実施例の軸受４０と
同様の構造を有している。すなわち、軸受４０′には内
輪がなく、転動体としての玉は、ハウジング２２′側に
固定された外輪と、軸部３８′の外周面に直接形成され
た軌道溝との間に保持されている（図２参照）。

【００２１】また、この例では、ステータ電磁石２４に
よって回転駆動されるロータ軸３０′と回転多面鏡３
６′とが、一体形成されており、回転子２６′は、軸部
３８′を上端、小径部３０ａ′を下端とした一体物とな
っている。なお、ミラーケーシング４４には、ガラス等
の、光を透過する材料で構成された窓４４ｂが設けら
れ、走査用のレーザ光は、この窓４４ｂを介して、回転
多面鏡３６′の各ミラー３６ａ′に対して入射されるよ
うになっている。他の構成及び動作は、第１の実施例と
同様である。

【００２２】図３に示す例では、軸受４０′が回転多面
鏡３６′の上部に配置されているので、回転多面鏡３
６′が、第１の実施例のように小径の軸部３８を介すこ
となく、直接ロータ軸３０′と一体化されている。すな
わち、回転多面鏡駆動装置のように超高速回転が必要な
モータでは、一般に、その軸受部分を小径にする必要が
あるため、第１の実施例では、軸部３８が回転子２６よ
り小径となっていた（図２参照）。しかし、図３に示す
例では、回転子２６′と回転多面鏡３６′との間に軸受
が存在しないので、回転多面鏡３６′は、径の太いロー
タ軸３０′と直接一体形成されている。

【００２３】従って、回転多面鏡３６′や回転子２６′
等で構成された回転体全体の剛性が第１の実施例よりも
高く、回転時の振動が発生しにくい。また、回転多面鏡
３６′とロータ軸３０′とが一体物であるので、これら
が別体であった第１の実施例に比べ、装置の組み立てが
容易である。

【００２４】更に、回転多面鏡駆動装置２０′は、回転
子２６′を、永久磁石３２や保護カバー３４等の取付後
にハウジング２２′に組付けることができる構造を有し
ているので、組付け後に組み立て誤差が生じることがな
い。従って、組付け前に回転バランスを調整しておけ
ば、その後に回転バランスがくずれることがなく、組み
立て誤差に起因した回転時の振動や騒音が発生しないの
で、回転多面鏡をより高速で、かつ高精度に回転させる
ことができる。

【００２５】次に、第２の実施例について説明する。図
４は、第２の実施例による回転多面鏡駆動装置５０を表
したものである。本実施例の回転多面鏡駆動装置５０
は、ハウジング５２と、このハウジング５２に固定され
たステータ電磁石５４と、このステータ電磁石５４の駆
動によって回転する回転部５６とを備えている。

【００２６】回転部５６は、平板形状の回転多面鏡５８
と、円柱形状のロータ軸６０とを有している。本実施例
では、これら回転多面鏡５８とロータ軸６０とが、一体
形成されており、それぞれの中心軸は一致している。な
お、この回転部５６としては、例えば、アルミニウム合
金等を使用する。

【００２７】回転多面鏡５８は、その外周面５８ａが鏡
面加工されることによって、複数、例えば６枚、あるい
は８枚のミラーとなっている。ロータ軸６０は、図４に
おいて下端部分に小径部６０ａを有しており、その先端
６０ｂは、半球形状に形成されている。本実施例では、
この先端６０ｂまでが回転多面鏡５８と一体形成されて
いる。また、この小径部６０ａの先端６０ｂは、ハウジ
ング５２の内側底面に形成された半球形状の凹所である
ピボット軸受６２と当接している。

【００２８】また、ロータ軸６０の外周面には、図４に
おいて上側に円筒形状のラジアル軸受用内側永久磁石６
４が、下側にモータ用永久磁石６６がそれぞれ接着等に
よって取り付けられ、更に、その外周面には、永久磁石
６４、６６の破損防止用の保護カバー６８が取り付けら
れている。

【００２９】ロータ軸６０の、モータ用永久磁石６６が
取り付けられた部分では、その外周に位置するステータ
電磁石５４の回転磁界によって回転トルクが発生するよ
うになっている。また、ラジアル軸受用内側永久磁石６
４の外周に位置するハウジング５２側には、ラジアル軸
受用内側永久磁石６４を包囲するように円筒形状のラジ
アル軸受用外側永久磁石７０が取り付けられている。

【００３０】これらラジアル軸受用内側永久磁石６４と
ラジアル軸受用外側永久磁石７０とは、例えば、図４に
示すように、上側がＳ極、下側がＮ極となっており、互
いに近接した部分が同極となっている。従って、両磁石
６４、７０は、互いに反発し合い、この反発力の釣り合
う位置、すなわち、ラジアル軸受用外側永久磁石７０の
中心軸にロータ軸６０の中心軸が一致する位置に、回転
部５６が非接触で保持される。

【００３１】また、ラジアル軸受用内側永久磁石６４
は、ラジアル軸受用外側永久磁石７０より若干下方に位
置しており、この同極同志のずれによって両磁石６４、
７０間には、磁気的反発力が軸方向（図４において下
方）にも発生するようになっている。すなわち、ラジア
ル軸受用内側永久磁石６４が、ラジアル軸受用外側永久
磁石７０によって下方への力を受けるようになってい
る。

【００３２】従って、ロータ軸６０の下端に位置する先
端部６０ｂはピボット軸受６２に対して押圧され、ロー
タ軸６０は、この部分で軸方向に支持されるようになっ
ている。本実施例の回転多面鏡駆動装置５０では、ロー
タ軸６０が、永久磁石６４、７０によって径方向に、ピ
ボット軸受６２によって軸方向に軸支されながら、ステ
ータ電磁石５４の駆動により回転する。

【００３３】以上説明したように、本実施例では、回転
多面鏡５８とロータ軸６０とが一体形成され、かつ、ラ
ジアル軸受用外側永久磁石７０やラジアル軸受用内側永
久磁石６４の磁気的反発力によって回転部５６が自動的
に軸中心に保持される軸受構造を有しているので、回転
部５６のハウジング２２への組付けを非常に簡略化する
ことができる。すなわち、回転部５６を、ラジアル軸受
用外側永久磁石７０の内周穴を介して上方からハウジン
グ５２内に挿入するだけで、組付けを終えることができ
る。従って、組立時間を従来より短くすることができ、
製作コストを下げることができる。

【００３４】また、ラジアル軸受用内側永久磁石６４や
モータ用永久磁石６６等をロータ軸６０に取付けること
で、回転部５６は、ハウジング５２への組付け前に回転
体として完成するので、ハウジング５２への組付け後に
組み立て誤差が生じることがない。従って、組付け前に
回転バランスを調整しておけば、その後に回転バランス
がくずれることがなく、組み立て誤差に起因した回転時
の振動や騒音が発生しないので、回転多面鏡をより高速
で、かつ高精度に回転させることができる。すなわち、
デジタル複写機等においては、より高品質で高速な印字
を行うことができる。

【００３５】更に、軸部分と回転多面鏡とが別体であっ
た従来に比べ、部品点数が少なくなるため、これによっ
ても製作コストを下げることが可能となる。また、ロー
タ１２と回転多面鏡１６とをネジによって固定していた
従来と異なり、本実施例では、ネジ等の連結手段がない
ため、信頼性を向上させることができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明の回転多面鏡駆動装置によれば、
回転多面鏡と回転軸とが一体形成されているので、回転
時の振動や騒音が発生しにくくなり、軸受の寿命も長く
することができる。従って、回転多面鏡を高速で、かつ
高精度に回転させることができる。また、組立作業が簡
単となり、部品点数も減るので、製作コストを低くする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による回転多面鏡駆動装
置を示す断面図である。

【図２】同装置の一部を示す拡大断面図である。

【図３】同装置の変形例を示した断面図である

【図４】本発明の第２の実施例による回転多面鏡駆動装
置を示す断面図である。

【図５】従来の回転多面鏡駆動装置を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

２０、５０ 回転多面鏡駆動装置 ２２、５２ ハウジング ２４、５４ ステータ電磁石 ２６ ロータ ２８ ミラー部 ３０ ロータ軸 ３０ａ、６０ａ 小径部 ３２ 永久磁石 ３４、６８ 保護カバー ３６、５８ 回転多面鏡 ３８ 軸部 ３８ａ 軌道溝 ４０、４２ 軸受 ４０ａ 外輪 ４０ｂ 玉 ５６ 回転部 ６０ ロータ軸 ６２ ピボット軸受 ６４ ラジアル軸受用内側永久磁石 ６６ モータ用永久磁石 ７０ ラジアル軸受用外側永久磁石

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転多面鏡と、 この回転多面鏡と一体形成された回転軸と、 前記回転軸を支持する軸受と、 前記回転軸に回転力を与えるモータとを具備することを
   特徴とする回転多面鏡駆動装置。
2. 【請求項２】 前記回転軸は、前記モータによって回転
   トルクが発生する回転子と一体形成されていることを特
   徴とする請求項１記載の回転多面鏡駆動装置。
3. 【請求項３】 前記軸受は、転動体が前記回転軸の外周
   面を軌道面として転がる転がり軸受であることを特徴と
   する請求項１記載の回転多面鏡駆動装置。