JP2010020200A - ポリゴンミラースキャナモータ - Google Patents

Abstract

【課題】レーザービームプリンタや複写機等で、レーザースキャニングに利用されるポリゴンミラースキャナモータにおいて、シャフトの軸芯に対する、シャフト先端のズレによる偏芯量が増加することにより発生する振動、騒音を低減することを目的とする。
【解決手段】シャフト１のスラスト支持されるピボット軸受側の第１のシャフト先端部１ａはＲ形状に加工され、反対側の第２のシャフト先端部１ｂは、ブランク加工工程で形成された円錐形状のまま維持されている。
【選択図】図２

Description

本発明はレーザービームプリンタや複写機等で使用され、レーザースキャニングに利用される高速回転で動作するポリゴンミラースキャナモータに関するものである。

従来、この種のポリゴンミラースキャナモータは、ＳＵＳ材にてストレートに加工されたシャフト先端を軸受でスラスト支持するピボット軸受構造が一般的である。このピボット軸受においては、シャフト先端が軸受に固定されたスラスト板に点接触するように、先端がＲ形状に加工されている（例えば特許文献１参照）。

図５は、前記特許文献１に記載された従来のピボット軸受構造を備えるポリゴンミラースキャナモータを示すものである。

図５に従来のポリゴンミラースキャナモータの構造を示す。図５において、シャフト５１は基板５９に固定された軸受５８の内径孔に対して回転可能に支持されると共に、ロータボス５５が締結されている。そしてロータボス５５の上部にはポリゴンミラー５２が固定されている。ポリゴンミラー５２の側面には鏡面加工が施されている。そして、この鏡面加工されたミラー面は、光ビームの偏光走査を精度良く行うために、平面度が高精度に保たれている。

また、ロータボス５５にはロータフレーム５４が固定され、ロータフレーム５４の内周にはロータマグネット５３が固定されている。シャフト５１のロータボス５５が固定された側とは反対側の端部はＲ形状に加工されており、このＲ形状の先端部が軸受５８の下端部側に固定されたスラストカバー６０に保持されたスラスト板６１により軸方向に支持されるピボット軸受を構成している。

そして、基板５９には前記ロータマグネット５３と対向した位置にステータコイル５７が巻装されたステータコア５６が配置されている。このステータコイル５７に電流を流して、ロータマグネット５３とステータコア５６との間で発生する吸引力と反発力によりポリゴンミラー５２を回転させて光ビームを投射することにより偏光走査を行う。

しかしながら、前記従来の構成では、スラスト方向に支持されるシャフト５１の先端のＲ形状加工部の加工精度によって、シャフトの軸芯に対する、シャフト先端の偏芯量が増加し、振動、騒音を発生させる原因となるという課題を有している。

図６は上記従来のピボット軸受構造を備えるポリゴンミラースキャナモータに使用されているシャフト５１の側面図である。

図６において、シャフト５１の軸方向両端には、ピボット軸受側のＲ形状に加工された第１のシャフト先端部５１ａと、反対側の平坦な形状の第２のシャフト先端部５１ｂが形成されている。

以下、図６に記載される上記従来のシャフト５１の加工工程について図７で説明する。

先ず、シャフト５１の素材であるコイル状のシャフト材を切断して両端が平坦な形状のシャフトバー材５０を得る。この工程をブランク加工と称する。次に、このシャフトバー材５０を公知の先端研削加工機に供給する。（例えば特許文献２および特許文献３参照）
シャフトバー材５０の一方の先端部を先端研削加工機の受面７１に押し当ててシャフトバー材５０を自転させながら、砥石７２により第１のシャフト先端部５０ａ側にＲ形状の研削加工を施す。
この後、シャフトの外径形状と寸法を目標値に仕上げるため、センタレス方式の研削加工機により研削加工を行う。この工程を仕上げ加工と称する。センタレス方式の研削加工機では、シャフト５１の軸芯に対する第１のシャフト先端部５１ａのＲ形状部の中心の偏芯量は修正されない。従って、この偏芯量は先端研削加工時の加工精度に依存することとなる。

先端研削加工機の受面７１に押し当てるシャフトバー材５０の第２のシャフト先端部５０ｂは、コイル状のシャフト材を切断する際、シャフト材のタワミ、切断工具の取り付け精度等により軸芯に対して直交する平面形状に形成することが極めて困難である。従って、図７に示すように、シャフトバー材５０の第２のシャフト先端部５０ｂは軸芯からズレた位置で先端研削加工機の受面７１に押し当てることとなる。このため、先端研削加工機に取り付けた砥石７２によりＲ形状の研削加工を施す側の第１のシャフト先端部５０ａに、シャフトバー材５０を自転させることによるブレが生じやすくなり、研削加工の精度を高めることが困難となるので、シャフト５１の軸芯に対する第１のシャフト先端部５１ａのＲ形状部の中心の偏芯量が増大し易くなる。

図８は、上記従来のブランク加工、先端研削加工および仕上げ加工されたシャフト５１の軸芯に対する第１のシャフト先端部５１ａのＲ形状部の中心の偏芯量の度数分布を示す。
特開２００６−１８７９７０号公報 特公昭５１−２５９４９号公報 特開平２−２４０４８号公報

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、シャフトの軸芯に対する、シャフト先端のＲ形状部の中心の偏芯量が増加することにより発生する振動、騒音を抑制し、低振動、低騒音なポリゴンミラースキャナモータを提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明のポリゴンミラースキャナモータは、スラスト支持されるシャフト先端の反対側端面が円錐形状であるようにしたものである。

本発明のポリゴンミラースキャナモータによれば、シャフトの軸芯に対する、シャフト先端のＲ形状部の中心の偏芯量が増加することにより発生する振動、騒音を低減させることができるという有利な効果が得られる。

以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態におけるポリゴンミラースキャナモータのブランク加工後のシャフトブランク加工材２の側面図である。

図１において、シャフトブランク加工材２の第１のシャフト先端部２ａと、第２のシャフト先端部２ｂは同じ円錐形状に形成されている。

以下、図１に記載されるシャフトブランク加工材２の加工工程について説明する。

シャフトブランク加工材２の素材であるコイル状のシャフト材を切断して両端が平坦な形状のシャフトバー材を得る。次に、このシャフトバー材を切削加工機へ供給し、シャフトバー材の外径をチャックして中心出しを行い、切削加工機へ取り付けたバイトにより、第１のシャフト先端部２ａ及び第２のシャフト先端部２ｂを同じ円錐形状に切削加工を施す。この工程をブランク加工と称する。この後、従来の技術と同様に、このブランク加工を施したシャフトブランク加工材２を公知の先端研削加工機に供給する。
シャフトブランク加工材２の一方の先端部を先端研削加工機の受面に押し当ててシャフトブランク加工材２を自転させながら、砥石により第１のシャフト先端部２ａ側にＲ形状の研削加工を施す。
この後、シャフトの外径形状と寸法を目標値に仕上げるため、センタレス方式の研削加工機により研削加工を行う。この工程を仕上げ加工と称する。

図２は、本発明の実施の形態におけるポリゴンミラースキャナモータの仕上げ加工後のシャフト１の側面図である。

図２において、シャフト１のスラスト支持されるピボット軸受側の第１のシャフト先端部１ａはＲ形状に加工され、反対側の第２のシャフト先端部１ｂは、ブランク加工工程で形成された円錐形状のまま維持されている。

図３は、本発明の実施の形態におけるポリゴンミラースキャナモータのシャフトのピボット軸受側の先端研削加工工程の要部を示す。

図１に示すブランク加工を施したシャフトブランク加工材２は、図３ａのように先端研削加工機のキャリア１０に形成された保持部１１に挿入される。この保持部１１は、Ｖ字溝形状に精度良く形成され、図３ｂのようにシャフトブランク加工材２の外周を回転自在に保持する。そして、シャフトブランク加工材２の円錐形状に形成された第２のシャフト先端部２ｂを、先端研削加工機の保持部１１のＶ字溝の一端側に、Ｖ字溝と直交する様に配置された受面１２に押し当てる。一方、シャフトブランク加工材２の第１のシャフト先端部２ａには、所定の曲面形状に形成された砥石１３を接触させ、キャリア１０の保持部１１のＶ字溝にシャフトブランク加工材２の外周を接触させた状態で自転させながら研削加工を施す。

本発明の実施の形態においては、先端研削加工機の受面１２に押し当てる、第２のシャフト先端部２ｂが円錐形状に形成されているので、先端研削加工機の受面１２との接触が点接触となり、しかも、接触点がシャフトブランク加工材２の軸芯とほぼ一致するので、シャフトブランク加工材２を自転させる際に被加工側の第１のシャフト先端部２ａにブレが生じにくい。

従って、研削加工の精度を高めることが可能となり、シャフトブランク加工材２の軸芯に対する第１のシャフト先端部２ａのＲ形状部の中心の偏芯量を低減できる。ひいては、センタレス方式の研削加工機による仕上げ加工後のシャフト１の軸芯に対する第１のシャフト先端部１ａのＲ形状部の中心の偏芯量を低減できる。また、先端研削加工によりＲ形状部を形成する第１のシャフト先端部２ａが、予め円錐形状に形成されているため、先端研削加工の加工時間が大幅に低減されるとともに、加工時に砥石に働く研削抵抗力も小さくなるため砥石の磨耗が少なくなり、砥石の交換間隔を長くできるので生産性が向上する。
加えて、ブランク加工を施したシャフトの両先端に同じ円錐形状部を形成するので、次工程の先端研削加工工程にシャフトブランク加工材の方向をそろえる必要が無いため作業性
が向上する。

図４は、本発明の実施の形態におけるポリゴンミラースキャナモータの研削仕上げ加工されたシャフト１の軸芯に対する第１のシャフト先端部１ａのＲ形状部の中心の偏芯量の度数分布を示す。

図４において、横軸に偏芯量、縦軸に頻度をとると、上記の本願発明による研削仕上げ加工にすることで、図２に記載される第１のシャフト先端部１ａにおける偏芯量は平均２μｍ低減すると共にバラツキも低減していることが伺える。

一般的に偏芯量が良化すると、回転体はスラスト支持される第１のシャフト先端部１ａを支点とし、真円軌道を描くため、回転体から発する機械的な振動、騒音は低減する。

上記実施の形態より、シャフトの軸芯に対する、シャフト先端のズレによる偏芯量が増加することにより発生する振動、騒音を低減させることができる。

本発明にかかる、ポリゴンミラースキャナモータはシャフトの軸芯に対する、シャフト先端のズレによる偏芯量が増加することにより発生する振動、騒音を低減させることが可能になるのでレーザービームプリンタや複写機等の用途に有用である。

本発明の実施の形態におけるポリゴンミラースキャナモータのブランク加工後のシャフト側面図 本発明の実施の形態におけるポリゴンミラースキャナモータの仕上げ加工後のシャフト側面図 （ａ）本発明の実施の形態におけるポリゴンミラースキャナモータのシャフト先端研削加工工程の要部の側面図、（ｂ）本発明の実施の形態におけるポリゴンミラースキャナモータのシャフト先端研削加工工程の要部の断面図 本発明の実施の形態におけるポリゴンミラースキャナモータの仕上げ加工されたシャフトの軸芯に対する第１のシャフト先端部１ａのＲ形状部中心の偏芯量度数分布を示すグラフ 従来のポリゴンミラースキャナモータの断面図 従来ブランク加工後のシャフト側面図 従来のポリゴンミラースキャナモータのシャフト先端研削加工工程の要部の側面図 従来の仕上げ加工されたシャフトの軸芯に対する第１のシャフト先端部５１ａのＲ形状部中心の偏芯量度数分布を示すグラフ

符号の説明

１、５１ シャフト
２ シャフトブランク加工材
１ａ、２ａ、５０ａ、５１ａ 第１のシャフト先端部
１ｂ、２ｂ、５０ｂ、５１ｂ 第２のシャフト先端部
１０ キャリア
１１ 保持部
１２、７１ 受面
１３、７２ 砥石
５０ シャフトバー材
５２ ポリゴンミラー
５３ ロータマグネット
５４ ロータフレーム
５５ ロータボス
５６ ステータコア
５７ ステータコイル
５８ 軸受
５９ 基板
６０ スラストカバー
６１ スラスト板

Claims (3)

1. シャフト先端をピボット軸受でスラスト方向に支持する構成を備え、前記シャフトのピボット軸受側の先端はＲ形状に形成され、他方の先端は円錐形状に形成されたことを特徴とするポリゴンミラースキャナモータ。
2. 両側の先端に同じ円錐形状を形成したシャフト材料の外周と一方の先端の円錐形状部を回転自在に支持した状態で、シャフト材料を自転しながら他方の先端を研削加工によりＲ形状に形成してなる請求項１に記載のポリゴンミラースキャナモータ。
3. Ｒ形状に加工されたスラスト支持されるシャフト先端の中心と、反対側のシャフト先端に形成された円錐形状の中心とが、シャフトの軸芯と同軸上に形成された請求項１もしくは請求項２のいずれか１項に記載のポリゴンミラースキャナモータ。

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