JPH0442118A - 動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ - 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、レーザプリンタ、デジタルコピア等に用いら
れる動圧空気軸受型ポリゴンスキャナに関する。

〔従来の技術１ 従来のこの種の動圧空気軸受型ポリゴンスキャナとては
、例えば第４図に示すようなものがある。

第４図において、符号ｌは本従来例における動圧空気軸
受型ポリゴンスキャナ２の中空回転軸であり、中空回転
軸１の基端側、すなわち図中下方側には、駆動部３が設
けられており、駆動部３に駆動されて中空回転軸１が回
転するように構成されている。すなわち、駆動部３は、
中空回転軸Ｉの外周に装着されたリング状のロータリー
マグネット３ａ、ロータリーマグネット３ａを取囲み、
ハウジング４に固定されたスロット鉄心３ｂ、スロ・７
ト鉄心３ｂを励磁するコイル３ｃ及びコイル３Ｃに励磁
されたスロット鉄心３ｂの磁気を検出するホール素子３
ｄ等を備えたブラシレスのインナーロータ型モータによ
り構成される。そして、スロット鉄心３ｂの励磁切り換
えによりロータリーマグネット３が回転し、これに伴っ
て中空回転軸１が回転駆動されるようになっている。一
方、符号５は外周に多面鏡６ａが形成されたポリゴンミ
ラー６を中空回転軸Ｉの図中上方の先端部１ａに固定す
るミラー押えであり、ミラー押え５のディスク部５ａと
中空回転軸１の先端部１ａに形成されたフランジ部１ｂ
の間にポリゴンミラー６が介装されている。そして、ミ
ラー押え５のディスク部５ａ、ポリゴンミラー６および
中空回転軸１のフランジ部１ｂを貫通、螺合するビス７
がミラー押え５を介してポリゴンミラー６を中空回転軸
１のフランジ部１ｂに押圧し、その結果上述のようにポ
リゴンミラー６が中空回転軸１の先端部１ａに固定され
るようになっている。さらに、ミラー押え５にはディス
ク部５ａから中空回転軸１に向って突出し、ポリゴンミ
ラー６の中央部の取付は孔６ｂに嵌挿される円筒状の嵌
合部５ｂが一体に形成され、上述のようにミラー押え５
およびビス７によりポリゴンミラー６が中空回転軸１に
固定されるときに、ミラー押え５の嵌合部５ｂが中空回
転軸１の先端側の内径部ＩＣに嵌合し、ミラー押え５が
中空回転軸１の半径方向に位置決めされ、同時にポリゴ
ンミラー６が中空回転軸１と同軸に位置決めされる。な
お、中空回転軸１、ミラー押え５およびポリゴンミラー
６は駆動部３に駆動されて一体で回転する動圧空気軸受
型ポリゴンスキャナ２の回転体８を構成している。

第４図において、符号１１は中空回転軸１が嵌合する固
定軸であり、固定軸１工の図中下端部はハウジング４の
台座４ａに、圧入あいは焼ばめ等により同着され、固定
軸１１が台座４ａに強固に固定されている。さらに、固
定軸１１の外周表面には上部２列の第１へリングボーン
溝１２および下部２列の第２へリングボーン溝１３が形
成され、前述のように、中空回転軸１が駆動部３に駆動
されて回転すると、第１へリングボーン溝１２および第
２へリングボーン溝１３の作用により中空回転軸１と固
定軸１１の間の間隙内に収納された空気の圧力が高まり
、このため中空回転軸１と固定軸１１の間に動圧空気軸
受１４が形成されて回転する中空回転軸１がミラー押え
５、ポリゴンミラー６とともに固定軸１１と非接触で、
ラジアル方向に軸支される。さらに、固定軸１１の上端
部にはリング状の第１マグネント１５が固定され、第１
マグネント１５は、第１マグネツト１５の上方に対向し
てミラー押え５の嵌合部５ｂに嵌装、固定された、同様
にリング状の第２マグネン目６、ハウジング４の上部カ
バー４ｂに第２マグフツト１６の上方に対向して固定さ
れた、同しくリング状の第３マグネツトＩ７およびミラ
ー押え５のディスク部５ａの中心に穿設された微小径の
透孔１８とともに中空回転軸１を軸方向に支持するアキ
シャル軸受１９を構成する。すなわち、ミラー押え５に
固定されて中空回転軸１とともに回転する第２マグネツ
ト１６は、それぞれ上部カバー４ｂおよび固定軸１１に
固定された第１マグネ７）１５および第３マグネツト１
７の間に位置し、さらにこれら第１マグネツト１５、第
２マグネソ目６、第３マグネツト１７の互に対向する面
が同極となっているため、第２マグ１７ト１６は第１マ
グネツト１５、第３マグネツト１７により上下から反発
されて中空回転軸Ｉとともに浮上し、非接触で中空回転
軸１を軸方向に支持する。したがって、中空回転軸１、
ミラー押え５およびポリゴンミラー６からなる回転体８
がアキシャル軸受１９によって軸方向に支持され、さら
に該回転体８が前述の動圧空気軸受１４によってラジア
ル方向に支持される構成となっている。なお、アキシャ
ル軸受１９を構成する微小径の透孔１８は、ミラー押え
５のディスク部５ａ、嵌合部５ｂと固定軸１１の間で中
空回転軸１の内径部ｌｃ内に形成される空隙２０を外部
に連通して回転とともに生じる回転体８の上下振動をダ
ンピングする機能を有しており、アキシャル軸受１９に
ダンピング特性をもたせるように設けられている。

さらに、符号２１はミラー押え５のディスク部５ａの上
面に形成された上部バランス修正溝であり、また符号２
２は、ロータリーマグネット３ａの下方で中空回転軸１
の外周に固着されたバランスリングであり、バランスリ
ング２２の下面には上部バランス修正溝２１と同様な下
部バランス修正溝２３が形成されている。そして、これ
ら上部バランス溝２１および下部バランス修正溝２３の
形状を適宜に修正することにより、回転体８全体の回転
軸回りのアンバランスを修正することが可能であり、具
体的には数■以下のアンバランス量として回転時の回転
体８の振動を極めて微小なものとすることができる。

なお、上述の動圧空気軸受型ポリゴンスキャナは、例え
ば特開昭６１−２８１２１３号公報に記載のものを改良
する発明として本出願人が既に特許出願法のものである
。すなわち、上記出願法の動圧空気軸受型ポリゴンスキ
ャナは、特開昭６１−２８１２１３号公報に記載のもの
において、第４図に示す中空回転軸１のフランジ部１ｂ
が中空回転軸１の軸方向の中間部に設けられていたため
、中空回転軸１の加工コストが高くなることに着目して
なされたものであり、フランジ部１ｂを第４図に示すよ
うに、中空回転軸ｌの先端部１ａに設けて加工コストを
安価とし、さらにミラー押え５を別途に設けて前述のよ
うに、ポリゴンミラー６とともにミラー押え５を中空回
転軸ｌに位置決めするようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の動圧空気軸受型ポリゴ
ンスキャナにあっては、連続運転に伴う温度上昇により
ミラー押え５が中空回転軸ｌの半径方向にずれを生じて
回転体８のアンバランス量が増加し、さらに温度の低下
後も該アンバランス量が残留するため、回転体８の振動
が増大してポリゴンスキャナの信軌性が著しく低下する
という不具合があった。

すなわち、第４図において、中空回転軸１は、固定軸１
１とともに動圧空気軸受１４を構成するに足りる厳密な
寸法精度を確保する必要があり、さらに起動時および停
止時に固定軸１１との接触が避けられないため、中空回
転軸ｌには耐接触摩耗性が要求され、したがって中空回
転軸１の材質としては、通常ステンレス鋼が用いられる
。また、ミラー押え５の材質はミラー押え５の低コスト
、軽量化、良好な加工性等を満足させるために、アルミ
合金が用いられている。一方、中空回転軸１の内径部１
ｃとミラー押え５の嵌合部５ｂの嵌合は、動圧空気軸受
１４に有害なちり等を発生しないように、すきまばめと
しており、このため組付けられたミラー押え５の嵌合部
５ｂが、嵌合部５ｂ円周上の任意の一線上で中空回転軸
ｌの内径部ＩＣに接触した状態にある。そして、駆動部
３によって回転体８を回転させると、モータ部、軸受部
、ポリゴンミラー６等が発熱し、このため中空回転軸ｌ
とミラー押え５は加熱されて温度が上昇する。

温度の上昇に伴って、中空回転軸１およびミラー押え５
は共に膨張し、ミラー押え５の嵌合部５ｂの外径および
中空回転軸１の内径部１ｃの内径は各材質の線膨脹係数
に比例して拡大する。このとき、中空回転軸ｌおよびミ
ラー押え５の材質がそれぞれ前述のように、ステンレス
鋼およびアルミ合金であり、しかもアルミ合金の線膨脹
係数がステンレス鋼の線膨脹係数の約２倍であるため、
中空回転軸１における内径部１この内径の拡大量よりも
ミラー押え５における嵌合部５ｂの外径の拡大量の方が
大きくなる。したがって、中空回転軸１の内径部ＩＣに
接触するミラー押え５の嵌合部５ｂの接触部には、熱膨
張に基づく加圧力が作用してミラー押え５がラジアル方
向にずれを生じ、このため回転体８のアンバランス量が
増加して前述のように回転体８の振動の増大を招く結果
となる。なお、ミラー押え５のラジアル方向のずれは前
述のように、温度の低下後も残留し、このため−旦増加
した回転体８の振動はさらに増大することはあっても、
減少することはない。

〔発明の目的〕

本発明は、上述のような従来技術の課題を背景としてな
されたものであり、連続運転に伴う温度上昇によるミラ
ー押えのずれを防止し、同時にアンバランス量の増加に
基づく振動の増大を解消して、信頼性の高い動圧空気軸
受型ポリゴンスキャナを提供することを目的としている
。

〔発明の構成〕

本発明のうち第１の発明は、上記目的達成のため、基端
側に設けられた駆動部により駆動されて回転する中空回
転軸と、中空回転軸の先端側の内径部に嵌合する嵌合部
を介して位置決めされ、ポリゴンミラーを中空回転軸の
先端部に固定するミラー押えと、回転する中空回転軸と
の間にラジアル方向の動圧空気軸受を構成する固定軸と
、中空回転軸を軸方向に支持するアキシャル軸受と、を
備えた動圧空気軸受型ポリゴンスキャナにおいて、前記
ミラー押えを構成する材質の線膨脹係数を、中空回転軸
を構成する材質の線膨脹係数の１．２倍以下としたこと
を特徴とするものである。

また、第２の発明は、同様に上記目的達成のため、基端
側に設けられた駆動部により駆動されて回転する中空回
転軸と、中空回転軸の先端側の内径部に嵌合する嵌合部
を介して位置決めされ、ポリゴンミラーを中空回転軸の
先端部に固定するミラー押えと、回転する中空回転軸と
の間にラジアル方向の動圧空気軸受を構成する固定軸と
、中空回転軸を軸方向に支持するアキシャル軸受と、を
備えた動圧空気軸受型ポリゴンスキャナにおいて、前記
ミラー押えの嵌合部に、中空回転軸の内径部に嵌合する
円筒部材を装着し、該円筒部材を介してミラー押えを位
置決めするとともに、円筒部材を構成する材質の線膨脹
係数を、中空回転軸を構成する材料の線膨脹係数の１．
２倍以下としたことを特徴とするものである。

以下、本発明のうち第１の発明の実施例に基づいて具体
的に説明する。第１図は第１の発明に係る動圧空気軸受
型ポリゴンスキャナの一実施例を示す図である。

まず、構成を説明するが、本実施例における動圧空気軸
受型ポリゴンスキャナ３１の構成は、ミラー押え５を構
成する材質を除き、従来例として第４図に示す動圧空気
軸受型ポリゴンスキャナ２の構成と同一であり、したが
って、第１図に示す動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ３
１に同一符号を付して重複説明を省略する。すなわち、
本実施例の動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ３Ｉは中空
回転軸１と、ミラー押え５と、固定軸１１と、アキシャ
ル軸受１９と、を備え、中空回転軸１は基端側に設けら
れた駆動部３により駆動されて回転し、ミラー押え５は
中空回転軸１の先端側の内径部１ｃりこ嵌合する嵌合部
５ｂを介して位置決めされ、ポリゴンミラー６を中空回
転軸ｌの先端部１ａに同定する機能を有する。さらに、
固定軸１」は回転する中空回転軸ｌとの間にラジアル方
向の動圧空気軸受１４を構成し、アキシャル軸受１９は
中空回転軸１を軸方向に支持するように構成されている
。

さらに、ミラー押え５を構成する材質を、例えばステン
レス鋼、炭素鋼等としてその線膨脹係数を、中空回転軸
ｌを構成する材質の線膨脹係数のほぼ同等かそれ以下、
すなわち１．２倍以下としている。そして、本実施例に
おいては、中空回転軸１がステンレス鋼、例えばＳ［Ｊ
Ｓ４２０Ｊ２により構成されているため、ミラー押え５
の材質としては、線膨脹係数が上記の５ＵＳ４２０Ｊ２
の１．２倍程度のステンレス鋼、炭素鋼が選択される。

なお、ミラー押え５の材質がステンレス鋼のうち、線膨
脹係数が同一である５ＵＳ４２０Ｊ２であっても差支え
ないことは勿論である。

次に、作用を説明する。

第１図において、中空回転軸１が駆動部３に駆動されて
回転し、同時に中空回転軸ｌ、ミラー押え５とともに回
転体８を構成するポリゴンミラー６が回転する。そして
、ポリゴンミラー６の回転に伴い、ポリゴンミラー６に
投射されたレーザ光がポリゴンミラー６の多面鏡６ａに
反射されて図示しない感光体を走査し、該感光体上に潜
像が形成される。なお、このとき、中空回転軸Ｉと固定
軸１１の間に動圧空気軸受１４が形成されて回転体８が
ラジアル方向に支持され、またアキシャル軸受１９によ
って回転体８が軸方向に支持されることは言うまでもな
い。このような動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ３１の
運転が継続されると、モータ部、軸受部、ポリゴンミラ
ー６等が発熱し、これに伴って中空回転軸１とミラー押
え５が加熱されて温度が上昇する。温度の上昇に伴って
、中空回転細工およびミラー押え５ば共に膨張し、ミラ
ー押え５の嵌合部５ｂの外径および中空回転軸１の内径
部ｌｃの内径は各材質の線膨脹係数に比例して拡大する
。そして、本実施例においては、ミラー押え５を構成す
る材質の線膨脹係数が中空回転軸１を構成する材質の線
膨脹係数とほぼ同等あるいはそれ以下、すなわち１．２
倍以下であるため、上述の嵌合部５ｂの外径および内径
部ＩＣの内径の拡大量はほぼ同等、あるいはそれ以下と
なる。このため、従来例において説明したように、組立
時にミラー押え５の嵌合部５ｂが中空回転軸１の内径部
ｌｃにすきまばめされて生しる嵌合部５ｂの内径部１ｃ
への接触部には熱膨張による加圧力が発生せず、ミラー
押え５のラジアル方向のずれは防止される。同時に、回
転体８のアンバランス量の増加は解消され、回転体８は
極めて静粛、円滑に回転する。したがって、ポリゴンミ
ラー６によるスキャニングの精度は向上し、動圧空気軸
受型ポリゴンスキャナ３１の信顧性を向上することがで
きる。

このように、本実施例においては、ミラー押え５の材質
の線膨脹係数を中空回転軸１の材質の線膨脹係数とほぼ
同等かそれ以下、すなわち１．２倍以下としているので
、動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ３１の連続運転に伴
う温度上昇によるミラー押え５のずれを防止し、同時に
、回転体８のアンバランス量の増加を解消することがで
きる。このため、回転体８の振動の増大を解消して、動
圧空気軸受型ポリゴンスキャナ３１の信頗性を向上する
ことができる。

第２図は第２の発明に係る動圧空気軸受型ポリゴンスキ
ャナの一実施例を示す図である。第２図に示すように、
本実施例においては、ミラー押え５の嵌合部５ｂの外周
に、第１図に示す中空回転軸ｌの内径部ＩＣに嵌合する
円筒部材４１を焼ばめ、圧入等により、装着し、第１図
において、円筒部材４１を介してミラー押え５を位置決
めするようにしている。さらに、円筒部材４１を構成す
る材質の線膨脹係数を、第１の発明の一実施例と同様に
、中空回転軸ｌを構成する材質の線膨脹係数の１．２倍
以下としている。その他の構成および作用は第１の発明
の一実施例と同様であり、したがって同様な効果が得ら
れることは勿論、さらにミラー押え５全体を上記材質で
構成する必要がないので、材料コス斗を安く、またミラ
ー押え５を軽量化することができる。

なお、第１の発明の一実施例においては、ミラー押え５
の材質としてステンレス鋼、炭素鋼等を用いていたが、
ミラー押え５全体が該材料で形成されると、材料コスト
が高くなり、またミラー押え５の重量が大きくなる。さ
らに、アキシャル軸受１９として永久磁石反発型磁気軸
受を用いた場合、ミラー押え５の磁石保持部は非磁性と
しなければならないが、低コストで線膨脹係数が上述の
条件を満足する非磁性材料が極めて少いため、本実施例
においては、円筒部材４１のみを上述の材料により構成
するようにしてコストアンプを解消するようにしたもの
である。

第３図は第２の発明に係る動圧空気軸受型ポリゴンスキ
ャナの他の実施例を示す図である。第３図に示すようＣ
二本実施例における円筒部材５１は、上述の第２の発明
の一実施例における円筒部材４１と同様な構成ではある
が、その高さを第１図に示す中空回転軸ｌの内径部１ｃ
に嵌合される最小限度としたものである。その他の構成
および作用は第１の発明の一実施例と同様であり、した
がって第２の発明の一実施例と同様な効果が得られるこ
とは勿論、本実施例においては、さらにミラー押え５の
低コスト化および軽量化を図ることが可能である。

〔効果〕

本発明のうち第１の発明によれば、ミラー押えの材質の
線膨脹係数を、中空回転軸の材質の線膨脹係数とほぼ同
等かそれ以下、すなわち１．２倍以下としているので、
連続運転に伴う温度上昇によるミラー押えのずれを防止
し、同時にアンバランス量の増加に基づく振動の増大を
解消することができる。したがって、本発明の目的とす
る信顧性の高い動圧空気軸受型ポリゴンスキャナを提供
することができる。

また、第２の発明によれば、ミラー押えの嵌合部材に、
円筒部材を装着し、円筒部材の材質の線膨脹係数を中空
回転軸の材質の線膨脹係数とほぼ同等かそれ以下、すな
わち１．２倍以下としているので、連続運転に伴う温度
上昇によるミラー押えのずれを防止し、同時にアンバラ
ンス量の増加に基づく振動の増大を解消することができ
る。したがって、第２の発明においても、第１の発明と
共通の目的である信顧性の高い動圧空気軸受型ポリゴン
スキャナを提供することとができ、さらにミラー押えの
コストを安く、かつ軽量化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のうち第１の発明に係る動圧空気軸受型
ポリゴンスキャナの一実施例を示すその正面要部断面図
、 第２図は第２図の発明に係る動圧空気軸受型ポリゴンス
キャナの一実施例を示すそのミラー押えの断面図、 第３図は第２図の発明に係る動圧空気軸受型ポリゴンス
キャナの他の実施例を示すそのミラー押えの断面図であ
る。 第４図は従来例を示すその正面要部断面図である。 ・−・・−・中空回転軸、 ａ・・・・・・先端部、 Ｃ・・・・・・内径部、 ・・・・・・駆動部、 ・・・・・−ミラー押え、 ｂ・・・−・嵌合部、 ・・−・・ポリゴンミラー １１・・・−・同定軸、 １４・・・・・・動圧空気軸受、 １９−・・・アキシャル軸受、 ３１・・・・・動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ、４１
．５１・・・・・・円筒部材。 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基端側に設けられた駆動部により駆動されて回転
   する中空回転軸と、中空回転軸の先端側の内径部に嵌合
   する嵌合部を介して位置決めされ、ポリゴンミラーを中
   空回転軸の先端部に固定するミラー押えと、回転する中
   空回転軸との間にラジアル方向の動圧空気軸受を構成す
   る固定軸と、中空回転軸を軸方向に支持するアキシャル
   軸受と、を備えた動圧空気軸受型ポリゴンスキャナにお
   いて、前記ミラー押えを構成する材質の線膨脹係数を、
   中空回転軸を構成する材質の線膨脹係数の１．２倍以下
   としたことを特徴とする動圧空気軸受型ポリゴンスキャ
   ナ。
2. （２）基端側に設けられた駆動部により駆動されて回転
   する中空回転軸と、中空回転軸の先端側の内径部に嵌合
   する嵌合部を介して位置決めされ、ポリゴンミラーを中
   空回転軸の先端部に固定するミラー押えと、回転する中
   空回転軸との間にラジアル方向の動圧空気軸受を構成す
   る固定軸と、中空回転軸を軸方向に支持するアキシャル
   軸受と、を備えた動圧空気軸受型ポリゴンスキャナにお
   いて、前記ミラー押えの嵌合部に、中空回転軸の内径部
   に嵌合する円筒部材を装着し、該円筒部材を介してミラ
   ー押えを位置決めするとともに、円筒部材を構成する材
   質の線膨脹係数を、中空回転軸を構成する材質の線膨脹
   係数の１．２倍以下としたことを特徴とする動圧空気軸
   受型ポリゴンスキャナ。