JP2969009B2 - 軸状ミラ−偏向器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レ−ザビ−ムプリン
タ，デジタル複写機，レ−ザビ−ムファックス，バ−コ
−ドスキャナ等々に利用される光ビ−ム偏向器に関し、
特に軸状ミラ−偏向器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、一般的な光ビ−ム偏向器とし
ては、ポリゴンスキャナ，ホログラムスキャナ及びガル
バノミラ−スキャナが知られている。また最近では、特
開昭６４−７０１５号公報及び特開平１−２８３５１２
号公報に示されるように、よりコンパクトな軸状ミラ−
偏向器が提案されている。

【０００３】特開昭６４−７０１５号公報は、モ−タの
ロ−タに軸状ミラーを設けた偏向器の基本的な構造を開
示している。また特開平１−２８３５１２号公報は、ビ
−ム整形アパ−チャをモ−タフランジに一体化して設け
たものを開示しており、該アパ−チャはモ−タフランジ
に対して静止し、ミラ−面に対して回転する。

【０００４】一般的な軸状ミラ−偏向器の構造を図１２
及び図１３に示す。図１２及び図１３の偏向器は、とも
に面対向型のＤＣブラシレスモ−タのロ−タ上に丸軸状
のミラ−を軸の中心とロ−タ回転中心とを一致させて取
付けてある。図１２の偏向器においては、光ビ−ムを軸
方向から入射させ、回転軸に対して４５度傾斜させたミ
ラ−面でビ−ムを反射するので、ロ−タの回転に伴なっ
て反射ビ−ムは軸方向と直交する面内で偏向走査され
る。図１３の偏向器においては、回転軸に２つのミラ−
面を互いに直角に設け、回転軸方向から入射した光ビ−
ムを入射面とは別の反射面によって回転軸方向に反射さ
せ、入射ビ−ムに対して静止した別のミラ−部材により
走査ビ−ムを形成するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図１２及び図１３の偏
向器においては、それぞれ、軸の１回転あたり１回及び
２回の走査を行なうことになる。ところが従来より利用
されるポリゴンスキャナの場合には、６〜１０のミラ−
面を有するのが普通であり、軸の１回転あたり６〜１０
回の走査を行なうことができる。つまり、図１２の偏向
器でポリゴンスキャナと同じ性能を実現するためには、
６〜１０倍の速度で軸を回転させる必要がある。図１３
の構成でも３〜５倍の速度が必要になる。実際上は、軸
状ミラ−偏向器の場合、１〜５万ｒｐｍの高速回転が要
求される。

【０００６】一方、部品コストを削減するために、部品
の材質として安価なガラスやプラスチックを使用するこ
とが望まれている。従って軸状ミラ−偏向器の場合に
も、例えばガラスやプラスチックで構成した軸の表面に
アルミ蒸着によって反射面を形成することが考えられ
る。ところが、前述のように軸状ミラ−偏向器は高速回
転するので、遠心力に対して大きな強度が要求される。
つまり、ガラスやプラスチックを軸状ミラ−偏向器に使
用すると強度不足になり、軸状ミラ−を破損したり、軸
でのたわみの発生により光ビ−ムの偏向位置にずれが生
じる恐れがある。この理由と、従来のポリゴンミラ−製
作技術の継承との関連から、従来の軸状ミラ−偏向器に
おいては、アルミニウムの棒材を切削することによって
鏡面が形成されている。

【０００７】そこで本発明においては、軸状ミラ−偏向
器を、安価なもしくは加工が容易な材料を用いることに
よって低コスト化するとともに、軸が高速回転する場合
においても、軸状ミラ−の破損を防止することを第１の
課題とし、たわみ等の発生をなくして位置精度の高いビ
−ム偏向を可能にすることを第２の課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、回転する軸状部材の少なくとも一端面
に少なくとも１つの反射面が形成された軸状ミラ−偏向
器において、前記軸状部材を、軸本体と、該軸本体の材
料よりも縦弾性係数が大きく該軸本体の外周面を覆って
該軸本体と一体固着の外装体と、で構成する。

【０００９】

【作用】例えば軸本体の材料にガラスを用いれば、材料
コストが小さく、形状の加工や端面への鏡面形成が容易
になるので、軸状ミラ−偏向器のコストを低減すること
ができる。また、軸本体の外周面が外装体で覆われるの
で、軸本体の材料として割れ易いガラスを用いる場合で
あっても、欠けや割れの発生を防止することができる。

【００１０】上記欠けや割れの防止は、外装体を用いる
とできるが、その場合に軸本体と外装体の縦弾性係数が
共に比較的小さいと、高速回転時に遠心力によって軸に
たわみ等が生じ、偏向ビ−ムの位置がずれる可能性があ
る。

【００１１】本発明においては、外装体を軸本体の材料
よりも縦弾性係数の大きい材料で構成する。例えば、外
装体を縦弾性係数の大きい鉄鋼類で構成すれば、比較的
板厚の薄いパイプ状の部材でそれを構成する場合であっ
ても、軸本体のたわみによる変形を小さくでき、位置精
度の高いビ−ム偏向が可能になる。

【００１２】本発明の他の目的及び特徴は、以下の、図
面を参照した実施例説明により明らかになろう。

【００１３】

【実施例】図１に第１実施例の軸状ミラ−偏向器を示
し、この軸状ミラ−偏向器の軸状部材Ａの縦断面を図２
に示す。図１に示すように、この軸状ミラ−偏向器は、
軸状部材Ａとそれを回転駆動する電気モ−タＢで構成さ
れている。軸状部材Ａは、図２に示すように円柱形状の
ミラ−母材１とその外周を覆う円筒形状の外装体２で構
成されている。ミラ−母材１の一端面１ａは、軸方向に
対して４５度の角度に傾斜した平面になっており、この
平面に反射ミラ−面ＭＲが形成されている。この反射ミ
ラ−面ＭＲは、ミラ−母材１の面１ａに金属（例えばア
ルミニウムや銅）の反射皮膜を蒸着することによって形
成されている。この例では、ミラ−母材１はガラスで構
成してあり、外装体２はそれよりも縦弾性係数の大きい
鉄鋼類のパイプを加工して形成してある。外装体２によ
ってミラ−母材１を覆うのは、高速回転する時にミラ−
母材１が破損（欠け，割れ等）するのを防止するためで
あり、この実施例のように外装体２をミラ−母材１より
も縦弾性係数の大きい材料で構成する場合には、外装体
２の板厚を小さくしてもミラ−母材１の遠心力による変
形量を小さくし、偏向位置精度の低下を防止することが
できる。外装体２の外周には段部２ａが形成されてお
り、基部２ｂは外径が小さくなっている。基部２ｂの外
径は電気モ−タＢの駆動軸に結合されたロ−タ３の中央
に設けられた基準穴３ａの径とほぼ一致している。従っ
て、基部２ｂをロ−タ３に嵌合させることによって、軸
状部材Ａと電気モ−タＢとが一体化される。基部２ｂと
ロ−タ３との接合は、この例では圧入により行なうが、
接着やカシメ等、別の方法に変更してもよい。またこの
例では、ミラ−母材１と外装体２との接合を焼きばめに
より行なっているが、例えばねじ止め，ラジアル方向へ
の加圧など、一般の軸ものに対する他の固定方法を利用
してもよい。また、ミラ−母材１の変形を抑える効果は
小さくなるが、外装体２の材質としてアルミニウムを用
いてもよい。また例えばミラ−母材１の材料としてプラ
スチックを用いる場合には、反射ミラ−面ＭＲは金属の
蒸着により形成し、外装体２の材料としてはアルミニウ
ムや鉄鋼等の金属材料を用い、ミラ−母材１と外装体２
とはアウトサ−ト成形により一体にすればよい。更に、
ミラ−母材１はアルミニウムの棒材から形成してもよ
く、その場合には端面の研磨によって反射ミラ−面を形
成することができる。ミラ−母材１をアルミニウムとす
る場合には、外装体２は鉄鋼類で構成すればよい。

【００１４】図３は、第２実施例の軸状部材であり、前
記第１実施例の変形例である。即ち、図１３の構成に本
発明を適用したものであり、ミラ−母材４の上面に２つ
の反射ミラ−面ＭＲ１，ＭＲ２が形成されている。５が
外装体である。

【００１５】図４及び図５は第３実施例の軸状部材を示
す。この例では、外装体２には第１実施例と同じものを
用いているが、ミラ−母材８は径をわずかに小さくし、
ミラ−母材８と外装体２の間に接着層７を設けてある。
つまり、接着剤によって両者を固定してある。また、ミ
ラ−母材の外周面には軸方向に沿って２つの溝８ａ，８
ｂが形成してある。これらの溝は、余剰接着剤の逃げ道
を形成するとともに、接着力の向上及び接着信頼性の向
上に寄与する。なお、これらの溝の代わりにロ−レット
形状を形成したり面の荒し等を行なっても同様の接着だ
まりとしての効果が得られる。接着剤としては、例えば
エポキシ系接着剤や紫外線硬化樹脂が利用できる。

【００１６】図６及び図７は第４実施例の軸状部材を示
す。この例では、ミラ−母材９をほぼ４角柱の形状に形
成してあり、外装体１０の内空間もそれに一致するよう
に４角柱状に形成してある。また、ミラ−母材９の４角
柱の稜線部分９ａには面取りを施してあり、それによっ
て接着だまりを形成してある。この実施例では、ミラ−
母材９が４角柱形状であるため、これを加工して反射ミ
ラ−面ＭＲを形成するのが容易である。つまり、多数の
ミラ−母材９を互いの側面が接するように並べると全て
のミラ−面が同一の角度及び高さになるので、一度に全
てのミラ−面を加工することができる。また、仮に軸状
部材の外形が４角柱状であると、それが高速回転する際
に大きな風損が生じることになるが、この例では外装体
１０の外形が円柱形状であるので、それを防止しうる。
なお、外装体１０のミラ−母材の角部と接する部分は薄
肉になるので、その部分の外表面に補強のための肉盛り
が必要になる場合もある。その場合、外装体１０の外形
が円形ではなくなるが、４角柱形状の場合よりは風損を
小さくしうる。

【００１７】図８及び図９は第５実施例の軸状部材を示
す。この実施例では、外装体１００をミラ−母材１０１
の倍程度の長さに構成してあり、反射ミラ−面ＭＲの位
置よりかなり上の方まで外装体がミラ−母材を覆ってい
る。このように構成すると、反射ミラ−面ＭＲの位置に
おける外装体１００の強度が他の例よりも大きくなり、
ミラ−母材１０１のたわみに対する防止効果が増大す
る。但し、反射光の通路に外装体１００が位置するの
で、その部分には開口１００ａが形成してある。当然の
ことながら、開口１００ａの大きさは小さい方が外装体
１００の強度低下も小さくなる。

【００１８】第５実施例の軸状部材を使用した軸状ミラ
−偏向器の全体の構成を図１０に示す。この実施例で
は、軸状部材及びレ−ザ光源１１を電気モ−タと一体に
なるように構成してある。外装体１００の両端はそれぞ
れ軸受け１３Ａ及び１３Ｂによって回動自在に支持され
ており、外装体１００の下端には電気モ−タのロ−タシ
ャフト１７が嵌合している。固定された電気コイル１８
とマグネット１５との間に作用する力によって、マグネ
ット１５が固着されたロ−タ１４が回動し、ロ−タ１４
と結合された外装体１００及びミラ−母材１０１が回動
する。１２はモ−タハウジング（上）、１６はモ−タハ
ウジング（下）、１９はねじ、２０は光ビ−ム、２１は
Ｃリング、２２はプリント基板である。なお、外装体１
００を更に延長し、その一部分がロ−タシャフト１７を
兼ねるように構成すれば、特別にロ−タシャフトを設け
る必要はない。

【００１９】図１１に第６実施例を示す。この実施例で
は、組立てや加工が容易になるように工夫してある。即
ち、外装体３１には、ミラ−母材３０を覆う筒状部３１
ａと板状部３１ｂを設け、更に補強用のリブ３１ｃを形
成してある。外装体３１とロ−タ３２とは、ねじ３３に
よって固定されるので組立てが容易である。

【００２０】

【発明の効果】以上のとおり本発明によれば、軸本体
（１，４，８，９，３０，１０１）にそれより縦弾性係
数の大きい材料の外装体（２，５，１０，３１，１０
０）を固着するので、例えば軸本体にガラスのように安
価なもしくは加工が容易な材料を用いることによって低
コスト化でき、軸が高速回転する場合においても、軸本
体の破損を防止することができる。

【００２１】外装体が軸本体の材料よりも縦弾性係数の
大きい材料であるので、軸本体でのたわみ等の発生がな
い位置精度の高いビ−ム偏向が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施例の軸状ミラ−偏向器を示す斜視図
である。

【図２】 図１の軸状部材Ａを示す縦断面図である。

【図３】 図２の軸状部材Ａの変形例を示す縦断面図で
ある。

【図４】 第３実施例の軸状部材を示す平面図である。

【図５】 第３実施例の軸状部材を示す縦断面図であ
る。

【図６】 第４実施例の軸状部材を示す平面図である。

【図７】 第４実施例の軸状部材を示す縦断面図であ
る。

【図８】 第５実施例の軸状部材を示す斜視図である。

【図９】 第５実施例の軸状部材を示す縦断面図であ
る。

【図１０】 第５実施例の軸状ミラ−偏向器全体を示す
縦断面図である。

【図１１】 第６実施例の軸状部材とロ−タを示す分解
斜視図である。

【図１２】 従来例を示す斜視図である。

【図１３】 従来例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１，４，８，９，３０，１０１：ミラ−母材（軸状部
材） ２，５，１０，３１，１００：外装体 ３：ロ−タ ８ａ，８ｂ：溝 １１：レ−
ザ光源 １２：モ−タハウジング（上） １３Ａ，１３Ｂ，１
３Ｃ：軸受け １４，３２：ロ−タ １５：マグネット １６：モ−
タハウジング（下） １７：ロ−タシャフト １８：電気コイル １９，３
３：ねじ ２０：光ビ−ム ２１：Ｃリング ２２：プリ
ント基板 １００ａ：開口 Ａ：軸状部材 Ｂ：電気モ
−タ ＭＲ：反射ミラ−面

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転する軸状部材の少なくとも一端面に
   少なくとも１つの反射面が形成された軸状ミラ−偏向器
   において、 前記軸状部材を、軸本体と、該軸本体の材料よりも縦弾
   性係数が大きく該軸本体の外周面を覆って該軸本体と一
   体固着の外装体と、で構成したことを特徴とする、軸状
   ミラ−偏向器。
2. 【請求項２】 軸本体が多角柱形状に構成され、外装体
   の外周形状が曲面状に構成された、請求項１記載の軸状
   ミラ−偏向器。
3. 【請求項３】 外装体の一部分に、軸本体上の反射面で
   反射した光ビ−ムを通す開口が形成された、請求項１又
   は請求項２記載の軸状ミラ−偏向器。