JP2964236B2 - 回転多面鏡モータ及び該モータを備えた光偏向装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は回転多面鏡と該回転
多面鏡を駆動するスピンドルモータとからなる回転多面
鏡モータ及び該回転多面鏡モータを備えた光偏向装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザービームプリンタに使用される回
転多面鏡モータにおいて回転多面鏡をスピンドルモータ
に取り付ける保持手段としては、例えば特開平６−２２
５０１に開示されているものがある。これは図１０に示
す如く、回転多面鏡３０の鏡面数ｎ（ｎは４以上の整
数）の整数倍の数ｍ（ｍ＝ｋｎ，但しｋは１以上の整
数）の突起７０ａを有する略円板状バネ部材７０で回転
多面鏡３０をスピンドルモータのロータの受け部材に対
して軸方向に押圧固定するものである。なお、８０はハ
ウジング、８１はプリント基板である。そして、ｎ＝
５、ｍ＝５、ｋ＝１として示されている。このようにし
て回転多面鏡をスピンドルモータに取り付けると、ｍ箇
所で押圧された回転多面鏡の鏡面は押圧箇所に応じてｍ
箇所の歪を生じるが鏡面の数ｎとの間にｍ＝ｋｎなる関
係があるため、各鏡面が必ず同一の位相（位置）で歪む
ため各面のレーザービームの走査速度は幾何学的に同じ
変動を受け、ほぼ同一走査速度となり高速回転において
も優れたジッタ特性を実現することができ、その結果、
高速で高精細な印字特性を可能にしている。

【０００３】しかしながら、近年のレーザービームプリ
ンタの益々の高速化・高精細化に伴い、上記の従来の回
転多面鏡の保持手段の有する僅かな径方向の応力発生に
伴う回転多面鏡の鏡面の歪が問題となるようになった。
この応力発生の原因は、図１１に示す如く、上記の従来
の回転多面鏡の保持手段は放射状に延びた突起を有する
略円板状バネ部材７０で回転多面鏡３０をスピンドルモ
ータのロータの受け部材９０に対して軸方向に押圧固定
するものであるから、その押さえ部分は回転多面鏡の上
面と、回転多面鏡の受け側の底面即ちロータの受け部材
９０と接する面となっており、鏡面３１に対して両側か
ら応力歪を発生させる構造となっているためである。特
に、高速回転時には、押さえバネ側の応力歪Ａが、底面
側の応力歪Ｂより大きくなる傾向があり、僅かではある
が鏡面に非対称な応力歪を与えるためである。このた
め、高速回転時には、上記の僅かではあるが鏡面に与え
る非対称な応力歪によって回転多面鏡３０の鏡面３１は
平面精度が低下してしまい、例えばカラープリンタにお
いては色ズレを発生させる等の問題がある。なお、図１
１において、２０はスピンドルモータの回転軸、５５は
略円板状バネ部材７０を回転軸２０に固定するためのＥ
リングの如き押さえ部材である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、回転多面鏡モータ又は該回転多面鏡モータ
を備えた光偏向装置において、回転多面鏡を保持用バネ
でスピンドルモータに取り付けた場合に、前記保持用バ
ネの押圧力が回転多面鏡の鏡面に与える応力歪を低速回
転時は勿論のこと高速回転時であっても略一様にするこ
とである。解決しようとする他の課題は、保持用バネが
回転多面鏡の鏡面に与える径方向の応力歪を、略一様に
することである。解決しようとする更に他の課題は、保
持用バネ部材が回転多面鏡の鏡面に与える円周方向の応
力歪を減少させることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明はロータ磁石を含み且つ回転多面鏡取り付け
用の円柱状端部を有するロータ、ステータコイルを含む
ステータ及びロータをステータに回転自在に支持する軸
受とからなるスピンドルモータと、中心軸に沿って形成
された円筒状嵌合孔を前記ロータの円柱状端部に嵌合さ
せてスピンドルモータに取り付けられた回転多面鏡とで
回転多面鏡モータを構成し、前記回転多面鏡の円筒状嵌
合孔の内周面と前記ロータの円柱状端部の外周面との間
に形成された円環状隙間に全周にわたって挿入された押
さえバネ部を有する保持用バネによって回転多面鏡をス
ピンドルモータのロータに保持固定した。また、高速回
転時のバネ部材の抜けを防止するために、前記保持用バ
ネを押さえバネ部と前記ロータの円柱状端部の端面を覆
う固定用円板部とで構成した。

【０００６】更に、前記保持用バネの押さえバネ部を前
記回転多面鏡の円筒状嵌合孔の内周面と略同一形状の円
環状Ｕ字型バネ構造とした。更にまた、前記保持用バネ
の押さえバネ部を前記回転多面鏡の円筒状嵌合孔の内周
面と略同一形状の円環状Ｕ字型バネ構造とすると共に、
押さえバネ部の自由端部から第１の複数の切り込みを、
前記第１の切り込みの間には押さえバネ部の自由端部に
達しないで且つＵ字端部を超える複数の第２の切り込み
をそれぞれ形成させた。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は保持用バネとしての円環状
Ｕ字型板バネによって回転多面鏡をスピンドルモータの
ロータに取り付けた本発明の一実施例装置の一部の縦断
面図、図２はその平面図、そして図３は前記円環状Ｕ字
型バネの一部の斜視図である。これらの図面において、
スピンドルモータは全体が図示されていないがステータ
の一部を構成する円筒状ステータ部材とロータの一部を
構成する円柱状ロータ部材２０を含む。３０は回転多面
鏡、そして４０は回転多面鏡３０をスピンドルモータの
ロータに、より具体的には前記ロータ部材２０に保持固
定するための保持用バネである。

【０００８】前記ステータにはステータ部材１０の他
に、図示されていないステータコイルが含まれる。前記
ロータにはロータ部材２０の他に、図示されていないロ
ータ磁石が含まれる。前記ロータは、図示されていない
軸受によって前記ステータに回転自在に支持されてい
る。図１の装置において、前記軸受が動圧軸受である場
合、円筒状ステータ部材１０の平坦な内周面とこれと対
応する円柱状ロータ部材２０の円柱状軸受部２３の動圧
発生溝が形成された外周面とでラジアル動圧軸受部を、
更に円筒状ステータ部材１０の動圧発生溝が形成された
端面とこれに対面する円柱状ロータ部材２０のフランジ
部２２の平坦な下面とでスラスト動圧軸受部をそれぞれ
構成させることができる。

【０００９】円柱状ロータ部材２０には上端から下に順
に、円柱状端部２１、円柱状端部２１よりも大きな径の
フランジ部２２、フランジ部２２よりも小さな径の円柱
状軸受部２３が形成されている。円柱状端部２１は回転
多面鏡３０の嵌合孔と嵌合するものであり、またフラン
ジ部２２は回転多面鏡３０の受け部としても機能するも
のである。回転多面鏡３０は、複数の鏡面３１が外周面
に形成された正多角形、例えば正六角形の多面鏡であ
り、その中心部には円柱状ロータ部材２０の円柱状端部
２１と嵌合する円筒状嵌合孔３３が設けられている。

【００１０】回転多面鏡３０をスピンドルモータのロー
タに取り付けるために円筒状嵌合孔３３をロータ部材２
０の円柱状端部２１に挿入させると、円筒状嵌合孔３３
の内周面と円柱状端部２１の外周面との間には円環状隙
間が形成される。この円環状隙間に、保持用バネ４０の
円環状Ｕ字型おさえバネ部４１が挿入され、これによっ
て回転多面鏡３０はスピンドルモータのロータ部材２０
に固着される。即ち、円筒状嵌合孔３３の内周面と円柱
状端部２１の外周面との間に形成された円環状隙間に挿
入され鋏持された円環状Ｕ字型押さえバネ部４１は、そ
の弾性力によって回転多面鏡３０を径方向に外向きに一
様に押圧し、同時に円柱状端部２１を径方向に内向きに
一様に押圧し、回転多面鏡３０をスピンドルモータのロ
ータ部材２０にしっかりと保持固定する。

【００１１】保持用バネ４０は、固定用円板部４２を有
する。固定用円板部４２はロータ部材２０の円柱状端部
２１の端面を覆う程度の大きさであって、その中央部に
は取り付け孔４３が形成されている。この取り付け孔を
貫通する取り付け手段によって、保持用バネ４０はロー
タ部材２０に固定される。固定支柱５１の上端に形成さ
れたネジ部５２、このネジ部５２と螺合するナット５
３、及びワッシャ５４は、固定用円板部４２の取り付け
手段を構成している。なお、ネジ部５２とナット５３に
よるネジ止めの代わりに、Ｅリングなどの止め輪を用い
てもよい。

【００１２】保持用バネ４０は、上述した通り押さえバ
ネ部４１と固定用円板部４２とからなる。押さえバネ部
４１は、上述の如く基本的には円環状Ｕ字型板バネであ
る。円環状Ｕ字型押さえバネ部４１は、例えば丸い浮き
輪の如き中空のドーナツ体を径方向に２つに切断したよ
うな形状であって、その断面形状はＵ字型である。４１
ａ、４１ｂ及び４１ｃは、円環状Ｕ字型押さえバネ部４
１のそれぞれ自由端部、固定端部及びＵ字端部である。
押さえバネ部４１の固定端部４１ｂは固定用円板部４２
の外周面に固着されているが、実際には押さえバネ部４
１と固定用円板部４２は一枚のバネ材をプレス加工によ
って一体に形成されたものである。

【００１３】保持用バネ４０の円環状Ｕ字型押さえバネ
４１には、第１の切り込み４１ｄと第２の切り込み４１
ｅが、それぞれ全周にわたって複数個、等間隔に形成さ
れている。即ち、第１の切り込み４１ｄは、円環状Ｕ字
型押さえバネ部４１の固定端部４１ｂからＵ字端部４１
ｃを通過し自由端部４１ａに達する細長い切り込みであ
る。第１の切り込み４１ｄがＮ個形成された円環状Ｕ字
型押さえバネ部４１は、Ｎ個のＵ字型板バネ片が円環状
に等間隔に配置された構造のものとなる。このような第
１の切り込み４１ｄを設けることによって構成された押
さえバネ部４１、即ちＮ個のＵ字型板バネ片が円環状に
配置された構造の押さえバネ部４１は、円筒状嵌合孔３
３の内周面と円柱状端部２１の外周面との間に形成され
た円環状隙間との密着性が非常によいバネである。ま
た、高速回転時に発生する回転方向の応力と熱膨張によ
る回転方向の歪を同時に緩和させるのに極めて効果的で
あり、換言すれば回転に伴う円周方向の歪を分散・吸収
するために回転多面鏡に与える円周方向の応力歪を小さ
くすることができる。

【００１４】第１の切り込み４１ｄの数Ｎは、回転多面
鏡３０の面数Ｍに比べて充分に多くするか、又は回転多
面鏡３０の面数Ｍと関連付けた数とすることが望まし
い。後者は、第１の切り込み４１ｄの数Ｎが回転多面鏡
３０の面数Ｍよりも大きい場合と小さい場合がある。大
きい場合即ちＮ≧Ｍの場合、ＮはＭの整数倍とし、少な
くとも第１の切り込み４１ｄの１つが回転多面鏡３０の
鏡面間エッジ３２に略一致するようにして回転多面鏡３
０をスピンドルモータのロータ部材２０に取り付けるよ
うにする。また小さい場合即ちＮ＜Ｍの場合、ＮはＭの
整分数倍（１／２、１／３、１／４等）とし、少なくと
も第１の切り込み４１ｄの１つが回転多面鏡３０の鏡面
間エッジ３２に略一致するようにして回転多面鏡３０を
スピンドルモータのロータ部材２０に取り付ける。この
ような数値関係並びに配置関係にすることによって、高
速回転時の回転多面鏡３０の歪を最小限に押さえること
ができる。

【００１５】第２の切り込み４１ｅは、第１の切り込み
４１ｄの間に形成されたものであり、前記Ｕ字型板バネ
片の自由端部４１ａに達しない位置からＵ字端部４１ｃ
を通過し固定端部４１ｂまで延びた細長い切り込みであ
る。第２の切り込み４１ｅを設けることによって、回転
に伴う円周方向の歪における径方向の非対象性を除去し
て回転多面鏡の円周方向の応力歪をほぼ無くし、より精
密な応力緩和を行うことができる。第２の切り込み４１
ｅは、前記Ｕ字型板バネ片に全て設ければ第１の切り込
み４１ｄと同数のＮ個となるが、これよりも少なくても
よい。例えば、前記Ｕ字型板バネ片に１個おきに第２の
切り込み４１ｅを設けてもよい。

【００１６】保持用バネ４０を形成する材料は、一般の
金属バネ材料或いは弾性定数の大きな高分子材料などが
用いられる。一般の金属バネ材料とは、バネ鋼鋼板、炭
素鋼板、ＣｒＶ鋼などの低合金鋼板、ステンレス鋼板、
ベリリウム鋼板、リン青銅板、洋白板、黄銅板などであ
る。

【００１７】

【実施例】円環状Ｕ字型板バネである保持用バネ４０に
よって回転多面鏡をスピンドルモータのロータに取り付
けた本発明の第２ないし第４の実施例装置の一部の縦断
面図を図４ないし図６にそれぞれ示す。これらの実施例
装置は、保持用バネ４０の円環状Ｕ字型押さえバネ部４
１の自由端部４１ａのバネ受けに工夫がなされているも
のである。即ち図４に示すものは、回転多面鏡３０の円
筒状嵌合孔３３の上端縁に設けられた小さな切り欠きで
あるバネ受３４に、円環状Ｕ字型押さえバネ部４１の自
由端部４１ａに設けた折り曲げ部４４を係合させるよう
にしたものである。図５に示すものは、切り欠きでなく
小さな円環状Ｖ字型バネ止め溝３５としたものである。
図４に示すものは、円環状Ｕ字型バネである押さえバネ
部４１の自由端部４１ａの位置決め精度を向上させると
いう効果を奏する。図５に示すものは、前述の効果に加
えて、高速回転時のバネの上方への抜け止めを防止する
という効果も奏する。

【００１８】図６に示すものは、図１に示した円環状Ｕ
字型押さえバネ部４１の自由端部４１ａの延伸部４５を
回転多面鏡３０の上面に接するように外側に９０度強折
り曲げたもので、高速回転時のバネの上方への抜止めを
防止するという効果を奏するものである。

【００１９】円環状Ｕ字型押さえバネ部４１と固定用円
板部４２とからなる保持用バネ４０は、図３に第１実施
例を示したが、第２実施例と第３実施例を図７と図８に
それぞれ示す。図７に示す第２実施例は第１の切り込み
４１ｄのみを設けたものである。図８に示す第３実施例
は、全体形状は例えば丸い浮き輪の如き中空のドーナツ
体を径方向に２つに切断したような形状であって且つそ
の断面形状はＵ字型をした保持用バネ４０であり、押さ
えバネ部の外側が回転多面鏡３０の内面即ち円筒状嵌合
孔３３の内面に接触する面を円筒状嵌合孔３３と同径の
円筒状側面形状をしたものである。従って、図８に示す
第３実施例の保持用バネ４０を用いて回転多面鏡３０を
スピンドルモータに取り付けた回転多面鏡モータ又はこ
のモータを備えた光偏向装置においては、回転多面鏡３
０と押さえバネ４１とは均一に接触しているから、高速
回転時にも回転多面鏡の歪を少なくすることができる。
それ故、上記の光偏向装置を使用したレーザープリンタ
は、より高精細な画像を高速に印字することができる。

【００２０】固定用円板部４２を有しないで、円環状Ｕ
字型押さえバネ部４１のみから構成された保持用バネ４
０は、それ程に高速でない回転速度、例えば３０，００
０ｒｐｍ程度に達しないような回転速度の回転多面鏡モ
ータに用いることができる。円環状Ｕ字型押さえバネ部
４１のみから構成された保持用バネ４０は、例えば図
３、図７或いは図８に示す保持用バネ４０から、固定用
円板部４２を取り除いたようなものであり、従って円筒
状嵌合孔３３の内周面に接する端部も円柱状端部２１の
外周面に接する端部も共に自由端部となる。固定用円板
部を有しない円環状Ｕ字型押さえバネのみの保持用バネ
４０を円筒状嵌合孔３３の内周面と円柱状端部２１の外
周面の間に形成された円環状隙間に全周にわたって挿入
した場合、円筒状嵌合孔３３の内周面に接する自由端部
も、円柱状端部２１の外周面に接する自由端部も、例え
ば図５に示すような円環状Ｖ字型バネ止め溝と係合させ
るようにしてあり、これによってバネの自由端部の位置
決めと抜け止めが行われている。固定用円板部を有しな
い円環状Ｕ字型押さえバネのみの保持用バネ４０も、一
般のバネ材料の板材をプレス加工して簡単に製作するこ
とができる。

【００２１】円環状Ｕ字型押さえバネ部４１と固定用円
板部４２とからなる保持用バネ４０も、円環状Ｕ字型押
さえバネ部４１のみからなる保持用バネ４０も、軸方向
及び円周方向の位置決めを行うことが望ましい。これを
実施する手段は、例えば図６ないし図８に示す如く、円
柱状端部２１の外周面に小さな窪み２４を形成し、これ
に係合する小さな突起４６を保持用バネ４０に形成す
る。

【００２２】図９は本発明に係る回転多面鏡モータと光
学系とを備えた光偏向装置の一例を示す。図９におい
て、回転多面鏡モータはスピンドルモータＳＭと回転多
面鏡３０とから構成され、光学系はレーザー光源６１、
結像レンズ６２と６３及び反射ミラー６４とから構成さ
れている。ＤＭは感光ドラムである。

【００２２】

【発明の効果】本発明は回転多面鏡モータ又はこの回転
多面鏡モータを備えた光偏向装置において、回転多面鏡
の円筒状嵌合孔の内周面とスピンドルモータのロータに
設けられた円柱状端部の外周面の間に形成された円環状
隙間に全周にわたって挿入された円環状Ｕ字型板バネの
押さえバネ部を有する保持用バネによって回転多面鏡を
スピンドルモータのロータに保持固定したことを特徴と
するものであるから、回転多面鏡の鏡面に発生する径方
向の応力歪を一様にして円周方向の応力歪を低く抑える
ことができた。従って、この回転多面鏡モータを備えた
た光偏向装置を用いたレーザービームプリンタは、従来
以上に高速・高精細の印字を実現することができた。ま
た、レーザービームプリンタのみならず、精密レーザー
走査システムを応用した種々の計測装置、描画装置、デ
ィスプレイ装置などを提供することも可能になった。保
持用バネ４０はバネ鋼鋼板や炭素鋼板などの一般のバネ
材料の板材をプレスなどの簡便な方法で大量に作製可能
である。また回転多面鏡をスピンドルモータのロータに
保持固定する際の組立も容易である。このため、低コス
トの回転多面鏡モータ又は光偏向装置を実現することが
できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】円環状Ｕ字型バネによって回転多面鏡をスピン
ドルモータのロータに取り付けた本発明の一実施例装置
の一部の縦断面図である。

【図２】図１に示す本発明の一実施例装置の一部の平面
図である。

【図３】図１及び図２に示す円環状Ｕ字型バネの一部の
斜視図である。

【図４】円環状Ｕ字型バネによって回転多面鏡をスピン
ドルモータのロータに取り付けた本発明の第２の実施例
装置の一部の縦断面図である。

【図５】円環状Ｕ字型バネによって回転多面鏡をスピン
ドルモータのロータに取り付けた本発明の第３の実施例
装置の一部の縦断面図である。

【図６】円環状Ｕ字型バネによって回転多面鏡をスピン
ドルモータのロータに取り付けた本発明の第４の実施例
装置の一部の縦断面図である。

【図７】円環状Ｕ字型バネの他の実施例の一部の斜視図
である。

【図８】円環状Ｕ字型バネの更に他の実施例の一部の斜
視図である。

【図９】回転多面鏡モータを備えた光偏向装置の概要図
である。

【図１０】従来の回転多面鏡モータの平面図である。

【図１１】従来の回転多面鏡モータにおいて、回転多面
鏡をスピンドルモータのロータに取り付けた場合に発生
する歪を説明するための図である。

【符号の説明】

１０ ステータ部材 ２０ ロータ部材 ２１ 円柱状端部 ２２ フランジ部 ２３ 円柱状軸受部 ２４ 小さな窪み ３０ 回転多面鏡 ３１ 鏡面 ３２ 鏡面間エッジ ３３ 円筒状嵌合孔 ４０ 保持用バネ ４１ 保持用バネの押さえバネ部 ４１ａ 押さえバネ部の自由端部 ４１ｂ 押さえバネ部の固定端部 ４１ｃ 押さえバネ部のＵ字端部 ４１ｄ 押さえバネ部に設けられた第１の切り込み ４１ｅ 押さえバネ部に設けられた第２の切り込み ４２ 保持用バネの固定用円板部 ４３ 取り付け孔 ４４ 保持用バネの折り曲げ部 ４５ 保持用バネの延伸部 ４６ 小さな突起 ５１ 固定支柱 ５２ ネジ ５３ ナット ５４ ワッシャ

フロントページの続き (72)発明者 矢萩 勝彦 千葉県習志野市屋敷４丁目３番１号 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 小俣 公夫 千葉県習志野市屋敷４丁目３番１号 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 石田 隆 千葉県習志野市屋敷４丁目３番１号 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−234130（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−197326（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 26/10 102 B41J 2/44 H02K 7/14

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステータ、回転多面鏡取り付け用の円柱
   状端部を有するロータ及び該モータを前記ステータに回
   転自在に支持する軸受とからなるスピンドルモータと、
   中心軸に沿って形成された円筒状嵌合孔を前記ロータの
   円柱状端部に嵌合させてスピンドルモータに取り付けら
   れた回転多面鏡とから構成された回転多面鏡モータにお
   いて、前記回転多面鏡の円筒状嵌合孔の内周面と前記ロ
   ータの円柱状端部との間に形成された円環状隙間に全周
   にわたって挿入された円環状Ｕ字型押さえバネ部を有す
   る保持用バネによって回転多面鏡をスピンドルモータの
   ロータに保持固定したことを特徴とする回転多面鏡モー
   タ。
2. 【請求項２】 前記保持用バネは円環状Ｕ字型押さえバ
   ネ部と前記ロータの円柱状端部の端面を覆う固定用円板
   部とから構成されたものであることを特徴とする請求項
   １の回転多面鏡モータ。
3. 【請求項３】 前記保持用バネは円環状Ｕ字型押さえバ
   ネ部が前記回転多面鏡の円筒状嵌合孔の内周面と略同一
   形状の円環状Ｕ字型バネであることを特徴とする請求項
   １の回転多面鏡モータ。
4. 【請求項４】 前記保持用バネは円環状Ｕ字型押さえバ
   ネ部が前記回転多面鏡の円筒状嵌合孔の内周面と略同一
   形状の円環状Ｕ字型バネであり、且つ円環状Ｕ字型押さ
   えバネ部の自由端部から複数の切り込みが形成されたも
   のであることを特徴とする請求項１の回転多面鏡モー
   タ。
5. 【請求項５】 前記保持用バネは円環状Ｕ字型押さえバ
   ネ部が前記回転多面鏡の円筒状嵌合孔の内周面と略同一
   形状の円環状Ｕ字型バネであり、且つ円環状Ｕ字型押さ
   えバネ部の自由端部から複数の第１の切り込みが形成さ
   れ、更に前記第１の切り込みの間に前記円環状Ｕ字型押
   さえバネ部の自由端部に達しないで且つＵ字端部を超え
   る複数の第２の切り込みが形成されたものであることを
   特徴とする請求項１の回転多面鏡モータ。
6. 【請求項６】 請求項１の回転多面鏡モータを備えた光
   偏向装置。