JPH02143222A - 回転多面鏡の回転支持機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回転多面鏡の回転支持機構に関し、特にレーザ
ビーム等の光を利用して１ｎ報の記録または読取りを行
う装置に用いられる回転多面鏡の回転支持機構に関する
。

〔従来の技術〕

従来、中速および低速回転の回転多面鏡の回転支持機構
には、主としてボールベアリングが用いられている。

また、高速および超高速回転を必要とする回転多面鏡の
回転支持機構には、非接触方式の軸受である静圧空気軸
受、動圧空気軸受、磁気軸受等が用いられることもある
。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の回転多面鏡の回転支持機構は、ボールヘ
アリングを用いた場合には、ボールへアリングが潤滑材
を保持するためにオイルをグリース化して内部に封入し
ているので、グリースの安定性が悪く、しばしば突発的
な負荷変動が生して、回転多面鏡に回転速１主の微変動
が生じゃずいという問題点がある。

また、ボールヘアリングの構成部品であるボールとリテ
ーナとの隙間のガタ等に起因して高周波振動が発生し、
これによっても回転多面鏡に回転速度の微変動が生しる
という問題点がある。

したがって、ボールへアリングを回転支持機構として用
いた回転多面鏡をレーザビームプリンタ等の画像記録装
置に用いた場合には、上述した問題点が原因となって回
転多面鏡の回転速度の微変動により微細画像の形成が困
難となる。

ボールヘアリングを用いた回転支持’ａ　Ｊ＋％におけ
る潤滑材としてのグリースに起因する問題点を解決する
手段として、従来からグリースの頃を減じる方法やリテ
ーナの工夫によりオイルのみを潤滑（オとして１１人し
ても保持性を良くする方法が一般に採用されているが、
これらの手段は回転多面鏡の回転速度の微変動を軽減ず
−る反面、ボールヘアリングの寿命を滅してしまうとい
う欠点がある。

また、ボールヘアリングを用いた回転支持機構における
高周波振動が発生ずるという問題点については、根本的
な解決手段はなかった。

一方、非接触方式の軸受を回転多面鏡の回転支持機構と
して使用した場合には、１１；Ｉ記問題点は生しないと
いえる反面、実用性に乏しいという問題点がある。例え
ば、静圧空気軸受は高性能のコンブレノザ等の大型の補
２工を必要とし、また磁気軸受を含めて装面として電源
の瞬断に備えた補器を持たないと電源の瞬断時に軸受部
等が破壊されてしまうおそれがあり、装置が大型化せざ
るを得ないという問題点がある。

また、非接触方式の軸受に共通していえることであるが
、支持剛性が小さく回転体の振れ回り（回転モーメント
）を十分に補正しておかなければならないという問題点
がある。

さらに、非接触方式の軸受には、装置停止状態での回転
軸の固定方法に決定的な案がなく、装置停止状態では回
転軸がきわめて危険な状態にあるという問題点がある。

本発明の目的は、上述の点にｊｐみ、回転軸の上下端部
のそれぞれに一対の凹円錐面間に真ＬＹ体を配置したす
べり軸受を設けることにより、十分な支持剛性が得られ
るとともに回転多面鏡の回転速度の微変動を容易に除去
できる回転多面鏡の回転支持機構を提供することにある
。

（３！ＪＡ！１Ｊｌｉを解決するための手段〕本発明の
回転多面境の回転支持機構７８は、回転アクチュエータ
の回転軸に固定されたｊｓＪ　故の反射面を有する多面
鏡を回転させることにより反射面に投入された光ビーム
を走査させる回転多面鏡において、前記多面鏡が固定さ
れ両端面に凹円錐面が形成された前記回転軸と、この回
転軸の両端面と対応するように配置され前記回転軸と対
向する面に凹円錐面が形成された一対の支持部１才と、
前記回転軸の凹円錐面と前記支持部）オの凹円錐面との
間に圧接するように挿入された一対の真球体とを佇する
ことを特徴とする。

〔作用〕

本発明の回転多面鏡の回転支持機構では、一対の支持部
材に形成された凹円錐面に圧接された一対の真球体に回
転軸の両端面に形成された凹円錐面が圧接することによ
り、線接触による円滑な回転特性が得られるとともに、
回転軸が所定位置から変位しようとすると回転軸が停止
Ｆ状態であるか回転状態であるかにかかわらず回転軸の
中心軸と真球体の球心とが一敗するような求心力が常に
動き、回転軸が所定位置に復元される。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実ｈト例に係る回転支持機構が適
用された回転多面鏡を示す断面図である。

この回転多面鏡は、多面鏡Ｉと、ロータ２およびステー
タ３からなる回転アクチュエータと、回転７クヂユエー
タの回転軸４と、回転軸４の下端部に設けられた真球体
５．固定シャツＩ・６等からなる下軸受部と、回転軸４
の上端部に設けられた真球体５．押圧シャフト８等から
なる上軸受部と、押圧シャフト８を下方に押圧する押圧
部材９．押圧バネ１０．バネ係止部材１１等からなる押
圧機構と、多面鏡１１回転アクチュエータ等を収納する
上ケース１２および下ケース１３と、下部軸受部を収納
する下軸受ケース１４と、上軸受部を収納する上軸受ケ
ース１５とから、その主要部が構成されている。

多面鏡１は、側周面に複数の反射面が形成された多角柱
体で形成され、回転アクチュエータの回転軸４の中程に
ボス部材１６を介して固定されており、」二ケース１２
に穿設された光ビームの入射および出射のための窓に反
射面を対応させている。

回転アクチュエータのロータ２は、多面ｉＡ　Ｉと同じ
くボス部材１６を介して回転軸４に固定されており、垂
下するように形成された外周部の内面側に永久（９石が
固着されている。このロータ２の永久ルｆマ石は、下ケ
ース１３内に固定されて配置されたＴＬ機子でなるステ
ータ３に近接して対向されている。

回転軸４は、バイブ状の中空軸体で形成されており、上
下端部が上ケース１２の中心孔および下ケース１３の中
心孔を貫通して上軸受ケース］５および下軸受ケース１
４内に進入している。

回転軸４の上端面および下端面には、第２図および第３
図に拡大して示すように、上軸受部および下軸受部を形
成する凹円１ｆＥ而４ａおよび４ｂがそれぞれ回転軸４
の中心軸と中心軸が一致するように加工されて形成され
ている。また、回転ＩｊＪＩ４は、中空部内に潤滑用の
オイルを含んだオイル含浸フェルｉ・１７が充填されて
いる。さらに、回転軸４の凹円錐面４ａおよび４ｂと連
接する上端および下端の開口部には、嵌合凹部が穿設さ
れており、真球体５に接触しない形状に形成され中心部
に小孔１８ａが穿設されたチノブエ８がそれぞれ圧入さ
れている。また、回転軸４の上端部および上端部外周に
は、上軸受部および下軸受部からのオイルの飛散を防止
するためにラビリンス部材１９および２０がそれぞれ取
り付られている。

固定シャフト６は、回転軸４とほぼ同径の軸体で形成さ
れており、第３図に拡大して示すように、回転軸４の下
端面、すなわち凹円錐面４ｂと対向する上端面には、凹
円錐面６ａが固定シャフト６の中心軸と中心軸が一致す
るように加工されて形成されている。固定シャフト６は
、下軸受ケース１４に固定されており、凹円錐面６ａ上
には真球体５が！Ｓ！置されるように配置されている。

凹円錐面６ａの中心軸が固定シャフト６の中心軸と一致
しているので、真球体５の球心は固定シャフト６の中心
軸と一致している。凹円錐面６ａ上に載置された真ｆｉ
ｌ：体５上には、さらに回転軸４の凹円錐面４ｂが回転
体（多面境］、ロータ２１回転軸４゜ボス部材１６等）
の重さおよび押圧機構による押圧力により真珠体５に被
せられるように圧接されている。また、固定シャフト６
の上端部外周には、下軸受部からのオイルの飛散を防止
するためにラビリンス部材２１が取り付られている。

押圧シャフト８は、回転軸４と同じパイプ状の中空軸体
で形成されており、第２図に拡大して示すように、回転
軸４の上端面、すなわち凹円錐面４ａと対向する下端面
には、凹円錐面８ａが押圧シャフト８の中心軸と中心軸
が一致するように加工されて形成されている。回転軸４
の凹円錐面４ａ上には真珠体５が載置されるように配置
されており、真球体５上には押圧シャフト８の凹円錐面
８ａが真球体５に被せられるように圧接されてい押圧シ
ャフト８は、上端部に嵌着された押印部材９を介して伸
張性の押圧バネ１０の下端により下方に向けて付勢され
ており、押圧バネ１０の上端は−Ｆ軸受ケース１５の中
心孔に甥刻されたねじ孔１５ａに螺入されて固定された
バネ係止部材第１】の下端面に係止されている。バネ係
止部材１１のねじ孔１５ａ内での螺入位置を変化させる
ごとによって、押圧シャフト８から真球体５を介して回
転刺１４に加えられる押圧力が調整可能とスずっている
。このように、押圧シャフト８ｔｌ！Ｉｆから回転軸４
に適正な押圧を与えるような押圧機構が付加されている
ので、回転体（多面鏡１．ロータ２１回転軸４．ボス部
（第１６等）をガタツギなくかつ無理なく回転させるこ
とができる。

押圧シャフト８も、回転軸４と同様に、中空部内にオイ
ル含浸フェル目７が充填されている。また、押圧シャフ
ト８の凹円錐面８ａと連接する下端の開口部にも、嵌合
凹部が穿設されて１１球体５に接触しない形状に形成さ
れ中心部に小ｒＬ＋ｓａがｑ設されたチップＩ８が圧入
されＣいる。

なお、十ケース１２．下ケース１３．下軸受ゲース１４
および上軸受ゲース１５は７Ｆいにビス１？によって螺
着されて一体化されており、固定シャフト６の中心軸と
１ＩＩＩ［Ｌシャフト８の中心軸とが高精度で一致する
ように位置決めされている。

次に、このように構成された本実施例の回転多面鏡の回
転支持機構の動作について説明する。

回転アクチュエータへの電源の非供給時には、押圧バネ
１０の伸張弾力により押圧シャフト８の凹円錐面８ａが
真ＩＮＫ体５に圧接され、真ｒ、Ｈ体５はＬｉ心を押圧
ンヤフ１８の中心軸と一致する位置で安定“４るととも
に、回転軸４の凹円錐面４ａに圧接４゛る。これにより
、回転軸４の凹円錐面４ａも中心軸が押圧シャフト８の
中心軸と一致する位置で安定する。同様にして、回転軸
４の凹円錐面４ｂが１″’ｔ：　Ｌ）：体５に圧接され
、真■、Ｆ体５は球心を回転軸４の中心軸と一致する位
置で安定するとともに、固定シャツ１−６の凹円錐面６
ａに圧接する。これにより、回転軸４の凹円錐面４　ｂ
も中心軸が固定ンヤフト６の中心軸と−ｊ＆　する位置
で安定する。

この結果、回転軸４は、真球体５を介して中心軸を押圧
シャフト８および固定シャツ（・６の中心軸と−ｊ＆さ
する位置で停止している。したがって、この状態から回
転軸４を変位させようとすると、回転軸４に真■、ｙ体
５を介して中心軸を押圧ソヤフト８および固定シャフト
６の中心軸と一致させようとする求心力が働くので、装
！ｆｉの停止状態でも回転軸４の支持剛性は大きく安定
した位置にあり、不用意に軸受部が破壊されるようなお
それはない。

次に、リード線を通じて回転アクチュエータのステータ
３に電源を供給すると、ロータ２が回転を開始し、ボス
部４Ａ’　２を介して回転軸４および多面ｖＬＩが回転
する。この際、たとえ、回転体（多面鏡ｌ、ロータ２１
回転軸４．ボス部（イエ６等）の振れ回り（回転モーメ
ント）に多少のばらつきがあったとしても、回転軸４が
中心軸を押圧シャフト８および固定シャツ・トロの中心
軸と一致させた状態から変位しようとすると、回転軸４
には真Ｌｙ体５を介して中心軸を押圧シャフト８および
固定ンヤフ］・６の中心軸と−ｉｔさ・Ｕるような求心
力が動くので、支持剛性が大きく、多面鏡ｌは問題を生
じることなく滑らかに回転する。

なお、回転軸４および抑圧シャフト８内に充填されたオ
イル含浸フェルトＩ７に含浸されたオイルが、チップ１
８の小孔１８ａを通して凹円錐面４ａ４ｈおよび８ａの
頂部から真ｆＪ体５と凹円錐面４ａ、４ｂ、６ａおよび
８ａとの接触部に徐々に浸潤して真Ｉ、に体５と凹円錐
面４ａ、４ｂ、Ｇａおよび８ａとの間をｆｆ１滑するの
で、回転体（多面ｖＬＩ　。

１．１−タ２９回転軸４．ボス部１旧６等）の回転は突
発的な負荷変動を生じることもなくきわめて円滑に行わ
れることになる。

ところで、凹円≦「而４ａ、４ｂ、（ｉａおよび８ａの
先月（頂部の開き角）が小であれば、凹円錐面４Ｘ＋、
４ｂ、６ａおよび８ａと真■、Ｆ体５との線１妄触長が
（こくなり、回転時の負６１が大となって、回転アクチ
ュエータとして出力の大きなものが必要となる一方、支
持剛性は大となる。逆に、凹円錐面４ａ、４ｂ、６ａお
よび８ａの先月が大となると、凹円Ｓ（１面４ａ、４″
ｂ、（ｉａおよび８ａと真球体５との線接触長か短くな
り、回転時の負荷が小となって、回転アクチュエータと
して出力の小さなものですむようになる一方、支持剛性
は小となる。なお、本実施例では、凹円錐面４ａ、４ｂ
。

６ａおよび８ａの先月をおよそ９０度とした。

〔発明の効果〕

以に説明したように、本発明によれば、多面鏡が固定さ
れ両端面に凹円１１を面が形成された回転軸と、回転軸
の両端面と対応するように配置され回転軸と対向する面
に凹円１１Ｌ面が形成された一対の支持部材と、回転軸
の凹円錐面と支持部材の凹円錐面との間に圧接するよう
に挿入された一対の真■、ｙ体とからなるすべり軸受を
使用するようにしたことにより、回転多面鏡の回転精度
は回転支持機構の接触部である真球体の真球度と回転軸
の凹円２（を面および支持部４Ａの凹円錐面の加工精度
によっ′Ｃ決定されることになり、加工精度を上げるこ
とによって高周波振動を容易に低減させることができる
という効果がある。

また、潤滑材としてオイルのみを使用しているので、グ
リースを用いた場合のような突発的な負荷変動が生しる
ことはなくなるとともに、潤滑材の量についての投射の
自由度が太き（なるので、軸受部の畏寿命化も朋待でき
るという効果がある。

したがって、高精度の回転多面鏡に本発明の回転支持機
構を用いたものは、ボールへ７リングを用いた場合に比
較して有利である。

さらに、非接触方式の軸受を回転支持機構に使用した場
合のような補器の必要がなく、また支持１４１性もきわ
めて大きいので、停止Ｉニ状態であるか回転状態である
かにかかわらず回転軸を安定して保持することができる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る回転支持機構が適用さ
れた回転多面鏡を示ず断面図、第２図は第１図中の上側
軸受部の詳細を示す拡大断面図、 第３図は第１図中の下側軸受部の詳細を示す拡大断面図
である。 １２＋において、 １・・・多面Ｓ力、 ２　　　ロータ、 ；３・・・ステータ、 ４・・・回転軸、 ５・・・真球体、 ６・・・固定シャフト、 ８・・・押圧シャフト、 ９　・・押圧部材、 １０　　　・押圧バネ、 １１・・・ハネ係止部材、 １２・・・上ケース、 １３・　・　・下ケースい １４・・・下軸受ケース、 １５・　　−に６受ケース、 １６・・・ボス部材、 １７・・・オイル含浸フェルト、 １８・・・チップ、 １８ａ・・小孔、 １９〜２１・ラビリンス部材である。 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 回転アクチュエータの回転軸に固定された複数の反射面
   を有する多面鏡を回転させることにより反射面に投入さ
   れた光ビームを走査させる回転多面鏡において、 前記多面鏡が固定され両端面に凹円錐面が形成された前
   記回転軸と、 この回転軸の両端面と対応するように配置され前記回転
   軸と対向する面に凹円錐面が形成された一対の支持部材
   と、 前記回転軸の凹円錐面と前記支持部材の凹円錐面との間
   に圧接するように挿入された一対の真球体と を有することを特徴とする回転多面鏡の回転支持機構。