JPH05177545A - ブラスト加工装置及び動圧式エアベアリング並びにポリゴンミラーユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 請求項１記載の発明は、砥粒の噴射を広範囲
にわたって均一にし、その範囲内で均一な加工量を得る
ことができるブラスト加工装置を提供する。 【構成】 ブラスト加工装置１は、圧縮空気により被加
工物８に噴射ノズル２で砥粒を噴射し、この被加工物８
の表面を加工し、この噴射ノズル２の先端部には噴射風
速を制御する多数の孔４ａを有する整風板４が設けら
れ、この整風板４はその孔間隔または孔径の少なくとも
一方を変化させ、また整風板４は、噴射ノズル２の先端
部に着脱可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、被加工物の表面を加
工するブラスト加工装置及び動圧溝を有する動圧式エア
ベアリング並びに動圧式エアベアリングを用いたポリゴ
ンミラーユニットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ブラスト加工装置として、圧縮空気によ
り被加工物に噴射ノズルで砥粒を噴射し、被加工物の表
面を加工するものがある。この噴射ノズルは単孔ノズル
であり、砥粒が放射状に噴射される。

【０００３】このようなブラスト加工装置は、例えば動
圧式エアベアリングの製作に用いられることがあり、こ
のものはエアベアリングの表面に、圧縮空気により砥粒
を噴射して動圧溝を加工している。

【０００４】さらに、このような動圧式エアベアリング
は、例えば感光体ドラムに情報を書き込むプリンタのポ
リゴンミラーユニットに用いられることがあり、この場
合動圧式エアベアリングでポリゴンミラーを回転可能に
軸支している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のブラ
スト加工装置は、その噴射ノズルが単孔ノズルであるた
め、噴射ノズルから砥粒が放射状に噴射され、これによ
ってブラスト加工力も放射状に差が生じ、被加工物の表
面の加工量が場所によって異なる。

【０００６】このため、このブラスト加工装置を用い
て、例えばエアベアリングの表面に動圧溝を加工する場
合、動圧溝の加工深さにばらつきが生じ、均一な加工が
困難であった。

【０００７】従って、このような動圧式エアベアリング
を、例えば感光体ドラムに情報を書き込むプリンターの
ポリゴンミラーユニットに用いる場合、動圧式エアベア
リングの動圧溝の加工深さのばらつきによって、負荷容
量にばらつきがあり、ポリゴンミラーの回転が安定しな
い等の不具合がある。

【０００８】請求項１記載の発明は、砥粒の噴射を広範
囲にわたって均一にし、その範囲内で均一な加工量を得
ることができるブラスト加工装置を提供することを目的
としている。請求項２及び請求項３記載の発明は、砥粒
の噴射を広範囲にわたってより均一にし、その範囲内で
より十分な均一な加工量を得ることができるブラスト加
工装置を提供することを目的としている。

【０００９】請求項４記載乃至請求項６記載の発明は、
動圧溝の加工深さのばらつきを軽減し、均一な加工溝を
得る動圧式エアベアリングを提供することを目的として
いる。

【００１０】請求項７記載の発明は、動圧式エアベアリ
ングの動圧溝の加工深さのばらつきを軽減し、負荷容量
を均一にしてポリゴンミラーの回転を安定化するポリゴ
ンミラーユニットを提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、圧縮空気により被加工物に
噴射ノズルで砥粒を噴射し、前記被加工物の表面を加工
するブラスト加工装置において、前記噴射ノズルの先端
部に、噴射風速を制御する多数の孔を有する整風板を設
けたことを特徴としている。

【００１２】また、請求項２記載のブラスト加工装置の
発明は、前記噴射風速を制御する多数の孔を有する整風
板を、その孔間隔または孔径の少なくとも一方を変化さ
せたことを特徴としている。

【００１３】また、請求項３記載のブラスト加工装置の
発明は、前記噴射風速を制御する多数の孔を有する整風
板は、噴射ノズルの先端部に着脱可能であることを特徴
としている。

【００１４】また、請求項４記載の動圧式エアベアリン
グの発明は、先端部に噴射風速を制御する多数の孔を有
する整風板を設けた噴射ノズルを用いて、圧縮空気によ
り砥粒をエアベアリングに噴射し、このエアベアリング
の表面に動圧溝を加工して構成されることを特徴として
いる。

【００１５】また、請求項５記載の動圧式エアベアリン
グの発明は、エアベアリングがセラミックスで形成され
ることを特徴としている。

【００１６】また、請求項６記載の動圧式エアベアリン
グの発明は、前記動圧溝の加工の溝深さのばらつきが３
μｍ以下であることを特徴としている。

【００１７】また、請求項７記載のポリゴンミラーユニ
ットの発明は、ポリゴンミラーが固定されたロータ部
を、ラジアルエアベアリングと、このラジアルエアベア
リングの両端部に設けられたスラストエアベアリングに
回動可能に支持し、前記ラジアルエアベアリング及びス
ラストエアベアリング又はロータが、端部に噴射風速を
制御する多数の孔を有する整風板を設けた噴射ノズルを
用いて、圧縮空気により砥粒を噴射し、このラジアルエ
アベアリング及びスラストエアベアリングの表面又はロ
ータ表面のどちらか一方に動圧溝が加工されていること
を特徴としている。

【００１８】

【作用】請求項１記載の発明では、噴射ノズルから放射
状に噴射された圧縮空気が整風板により一部その流れが
妨げられ、残った噴射空気が多数孔からの噴射流とな
り、重ね合せの効果により均一な風速分布が得られる。

【００１９】また、請求項２記載の発明では、整風板の
孔間隔または孔径の少なくとも一方を変化させ、また、
請求項３記載の発明では、整風板が噴射ノズルの先端部
に着脱可能であり、この整風板を交換することで、噴射
流の強い部分では間隔を大きく、また孔径を小さくし、
一方噴射流の弱い部分では間隔を小さく、また孔径を大
きくすることにより、重ね合せの効果でより均一な風速
分布が得られる。

【００２０】また、請求項４記載の動圧式エアベアリン
グの発明では、整風板を設けた噴射ノズルを用いて、圧
縮空気により砥粒をエアベアリングに噴射することで、
エアベアリングの表面に加工される動圧溝の加工溝深さ
のばらつきが軽減される。また、請求項５記載の動圧式
エアベアリングの発明では、エアベアリングがセラミッ
クスであり、そして請求項６記載の動圧式エアベアリン
グの発明では、動圧溝の加工の溝深さのばらつきが３μ
ｍ以下に軽減され、動圧溝の加工深さのばらつきを軽減
し、均一な加工を得ている。

【００２１】また、請求項７記載のポリゴンミラーユニ
ットの発明では、ラジアルエアベアリング及びスラスト
エアベアリング又はロータが整風板を設けた噴射ノズル
を用いて、圧縮空気により砥粒を噴射し、このラジアル
エアベアリング及びスラストエアベアリングの表面又は
ロータ表面のどちらか一方に動圧溝が加工され、動圧溝
の加工深さのばらつきを軽減し、負荷容量を均一にして
ポリゴンミラーの回転を安定化する。

【００２２】

【実施例】以上、請求項１乃至請求項３記載の発明のブ
ラスト加工装置の実施例を説明する。図１はブラスト加
工装置の正面図、図２は整風板の第１実施例の正面図、
図３は整風板の第２実施例の正面図、図４は整風板の第
３実施例の正面図、図５は整風板の第４実施例の正面図
である。

【００２３】図において、符号１はブラスト加工装置で
あり、このブラスト加工装置１には噴射ノズル２が備え
られている。この噴射ノズル２には末広がり状の円錐ノ
ズル３が設けられ、この円錐ノズル３の先端部には、噴
射風速を制御する多数の孔４ａを有する整風板４がビス
５で設けられ、この整風板４は着脱可能になっている。
第１実施例では、図２に示すように、整風板４の多数の
孔４ａが、同径、等間隔で、直線上Ｌに形成されてい
る。

【００２４】このブラスト加工装置１の噴射ノズル２に
は圧縮空気供給部６と、砥粒供給部７が設けられ、この
噴射ノズル２で圧縮空気により被加工物８に砥粒を噴射
し、被加工物８の表面を加工する。このとき、噴射ノズ
ル２の円錐ノズル３の先端部に、噴射風速を制御する多
数の孔４ａを有する整風板４が設けられているため、末
広がり円錐ノズル３内を流れる噴射流は、整風板４によ
り妨げられるが、整風板４の多数の孔４ａの部分では妨
げられず、そのまま噴射される。従って、噴射ノズル２
の外部では、この多数の噴射流が重ね合わせられ、広範
囲に均一な噴射流が得られる。

【００２５】第２実施例では、図３に示すように、整風
板４の多数の孔４ａが、同じ孔径であるが、その孔間隔
を中心部から離れる従って小さく形成している。この孔
間隔が中心から外周に向かって減少していく配置は、等
差級数的、等比級数的或いは指数対数関数的等であって
もよい。

【００２６】噴射ノズル２の円錐ノズル３内を流れる噴
射流は、その中心部が最も強く、外周部にいくに従って
弱くなる。ところで、整風板４の孔４ａは、同じ孔径で
あるが、その孔間隔が中心部から離れる従って小さく形
成されているため、噴射ノズル２の外部では広範囲にわ
たり、より均一な噴射流が得られる。

【００２７】第３実施例では、図４に示すように、整風
板４の多数の孔４ａが、孔間隔は同じに形成されている
が、その孔径が中心部から離れる従って大きく形成され
ている。この孔径が中心から外周に向かって増加してい
く配置は、等差級数的、等比級数的或いは指数対数関数
的等であってもよい。

【００２８】噴射ノズル２の円錐ノズル３内を流れる噴
射流は、その中心部が最も強く、外周部にいくに従って
弱くなる。ところで、整風板４の孔４ａは、孔間隔は同
じでも、その孔径が中心部から離れる従って大きく形成
されているため、噴射ノズル２の外部では広範囲にわた
り、より均一な噴射流が得られる。

【００２９】第４実施例では、図５に示すように、整風
板４の多数の孔４ａが、孔間隔を中心部から離れる従っ
て小さく形成し、その孔径は中心部から離れる従って大
きく形成されている。従って、噴射ノズル２の円錐ノズ
ル３内を流れる噴射流は、その中心部が最も強く、外周
部にいくに従って弱くなるが、整風板４の多数の孔４ａ
の孔間隔は中心部から離れる従って小さく形成し、その
孔径は中心部から離れる従って大きく形成されているた
め、噴射ノズル２の外部では広範囲にわたり、より均一
な噴射流が得られる。

【００３０】さらに、図２乃至図５に示す第１実施例乃
至第４実施例の整風板４では多数の孔４ａが、円形の整
風板４の直径を示す１本の直線Ｌ上に形成されている
が、これに限定されず複数の直線上に形成してもよく、
また直線上に限定されず、曲線上に形成してもよい。

【００３１】また、図２乃至図５に示す整風板４は、そ
れぞれブラスト加工装置１の噴射ノズル２の円錐ノズル
３に着脱可能になっており、必要に応じて整風板４を交
換して使用することができ、これにより整風板４の孔間
隔、孔径の少なくとも一方を変化させることができる。

【００３２】また、この実施例では、ブラスト加工装置
１は固定式で、被加工物８を移動してブラスト加工する
ようにしているが、被加工物８を固定してブラスト加工
装置１を移動してブラスト加工するようにしてもよい。

【００３３】図６乃至図９はブラスト加工装置の噴射ノ
ズルの他の実施例を示すもので、図６は噴射ノズル２に
楕円の円錐ノズル１０を設け、図７は噴射ノズル２の四
角錐形ノズル１１を設け、図８は噴射ノズル２に長方体
ノズル１２を設け、図９は噴射ノズル２に円筒形ノズル
１３を設けたもので、整風板４もこれに応じた形状に形
成されている。

【００３４】図１０乃至図１３はブラスト加工装置の噴
射エアの風速分布を示し、横軸に噴射ノズル２の噴射中
心からの距離を、縦軸に風速を示している。

【００３５】図１０は整風板を用いない場合の従来のブ
ラスト加工装置において、噴射エアの風速分布を示して
おり、噴射圧力を４Ｋｇｆ／ｃｍ²として、噴射距離を
１００ｍｍ、１５０ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍと変
化させている。これによれば、噴射ノズルの噴射中心に
おいて集中して風速が強くなっている。

【００３６】図１１は前記第１実施例の整風板を用いた
ブラスト加工装置において、噴射圧力を４Ｋｇｆ／ｃｍ
²とし、噴射距離を２００ｍｍとした場合の噴射エアの
風速分布を示しており、均一な風速分布が得られる。ま
た、図１２は前記第２実施例の整風板を用いたブラスト
加工装置において、同じ条件下での噴射エアの風速分布
を示しており、図１３は前記第３実施例の整風板を用い
たブラスト加工装置において、同じ条件下での噴射エア
の風速分布を示しており、それぞれより均一な風速分布
が得られる。

【００３７】次に、請求項４乃至請求項６記載の発明の
動圧式エアベアリングの実施例を説明する。図１４乃至
図１６は動圧式エアベアリングを示し、図１４はスラス
トエアベアリングの正面図、図１５はラジアルエアベア
リングの正面図であり、このスラストエアベアリング２
０及びラジアルエアベアリング２１は、それぞれセラミ
ックスエアベアリングの表面に動圧溝２２を加工して構
成される。また、このスラストエアベアリング２０及び
ラジアルエアベアリング２１は、それぞれ金属エアベア
リングの表面に動圧溝を加工して構成することもでき
る。

【００３８】また、図１６の動圧式エアベアリングは、
図１５のラジアルエアベアリング２１の両側に、図１４
のスラストエアベアリング２０を設け、このラジアルエ
アベアリング２１及びスラストエアベアリング２０で回
転体２３を回動可能に軸支したものである。

【００３９】図１７はこの動圧式エアベアリングの断面
図であり、図１４乃至図１６に示す動圧式エアベアリン
グは、その動圧溝２２の加工の溝深さＨ１・・・Ｈｎの
ばらつきが３μｍ以下に形成されている。

【００４０】この動圧式エアベアリングは、図１８に示
すブラスト装置１で作成される。このブラスト装置１は
図１で示すように構成され、噴射ノズル２の円錐ノズル
３には第１実施例乃至第４実施例に示す整風板４が取付
けられる。このブラスト装置１で、例えば、図１４のス
ラストエアベアリング２０を作成する場合、スラストエ
アベアリング２０の加工面にパターンプレート２４を当
てがう。そして、ブラスト装置１の噴射ノズル２を用い
て、圧縮空気により砥粒をスラストエアベアリング２０
方向に噴射する。この圧縮空気による砥粒の噴射で、パ
ターンプレート２４によってスラストエアベアリング２
０の表面に動圧溝２２が加工される。

【００４１】この動圧溝２２の加工では、噴射ノズル２
の円錐ノズル３に整風板４が設けられているため、円錐
ノズル３内を流れる噴射流は、その中心部が最も強く、
外周部にいくに従って弱くなるが、整風板４の孔４ａに
よって噴射ノズル２の外部では広範囲にわたり、より均
一な噴射流が得られる。このように、均一な噴射流によ
って、高範囲で均一な加工力が得られるため、動圧溝２
２の溝加工精度が向上し、高性能な動圧式エアベアリン
グを得ることができる。

【００４２】さらに、この発明の動圧式エアベアリング
の動圧溝の溝加工の状態を

【表１】に示す。この実施例では、従来の整風板を有し
ない単孔ノズルに対して、多数の孔を有する第１実施例
の整風板を設けた多孔整風板、孔間隔を変化させた孔を
有する第２実施例の整風板を設けた孔間隔変化整風板、
孔径を変化させた孔を有する第３実施例の整風板を設け
た孔径変化整風板について、動圧溝の加工溝の深さを測
定し、その溝深さばらつきを求めており、この第１実施
例乃至第３実施例では溝深さばらつきは３μｍ以下とな
っている。

【００４３】

【表１】 次に、請求項７記載のポリゴンミラーユニットについて
説明する。図１９はこの発明のポリゴンミラーユニット
の一部を破断した斜視図である。

【００４４】このポリゴンミラーユニット３０は、ポリ
ゴンミラー３１が固定されたロータ部３２を、ラジアル
エアベアリング３３と、このラジアルエアベアリング３
３の両端部に設けられたスラストエアベアリング３４に
回動可能に支持している。このラジアルエアベアリング
３３及びスラストエアベアリング３４には、図１に示す
ブラスト加工装置１を用いて動圧溝３５がそれぞれ加工
されている。

【００４５】図２０はこの発明のポリゴンミラーユニッ
トを用いたプリンタの構造図である。

【００４６】レーザ光源４０からのレーザビームが光変
調器４１で強度変調され、このレーザビームはポリゴン
ミラーユニット３０のポリゴンミラー３１の回転によっ
て、レンズ光学系４２を介して感光体ドラム４３に情報
を書き込むようになっている。

【００４７】このポリゴンミラーユニット３０の動圧式
エアベアリングの性能を、図２１及び図２２に示す。図
２１は

【表１】に示す従来の単孔ノズルのブラスト装置で作成
したラジアルエアベアリング５０にロータ５１を回動可
能に設けたもので、図２２は

【表１】に示す第１実施例の多孔整風板、第２実施例の
孔間隔変化整風板、第３実施例の孔径変化整風板のブラ
スト装置で作成したラジアルエアベアリング３３にロー
タ３２を回動可能に設けたものである。

【００４８】図２１に示す動圧式エアベアリングでは溝
深さにばらつき大きいため、負荷力にもばらつきが生じ
るが、図２２に示す動圧式エアベアリングでは溝深さに
ばらつき小さいため、負荷力のばらつきも小さくなって
いる。

【００４９】この動圧式エアベアリングのさらに具体的
な実施例を

【表２】に示す。この

【００５０】

【表２】では、従来例として整風板を設けない場合のも
のと、この同径で等間隔の孔を有する整風板を設けた第
１実施例、孔間隔を変化させた整風板を設けた第２実施
例、孔径を変化させた整風板を設けた第３実施例のもの
を示している。これによると、従来例に対して、この第
１実施例乃至第３実施例のものが風速分布を小さくする
ことができ、またこれによりこの第１実施例乃至第３実
施例のものがそれぞれ溝深さのばらつきを軽減すること
ができる。

【００５１】従って、この動圧式エアベアリングは、従
来例のものが溝深さを２〜６μｍとして計算して２０Ｎ
変動があるのに対し、第１実施例では４Ｎ変動、第２実
施例及び第３実施例３では１Ｎ変動以下となってベアリ
ング性能が著しく向上する。

【００５２】

【表２】 従って、この発明のポリゴンミラーユニット３０では、
動圧式エアベアリングの負荷能力のばらつきが軽減さ
れ、これによりユニット性能誤差の減少が可能になる。
また、ポリゴンミラー３１の回転安定性が向上し、ユニ
ット性能が安定化する。

【００５３】

【発明の効果】前記したように、請求項１記載の発明
は、噴射ノズルの先端部に、噴射風速を制御する多数の
孔を有する整風板を設けたから、砥粒の噴射を広範囲に
わたって均一にし、その範囲内で均一な加工量を得るこ
とができる。

【００５４】請求項２及び請求項３記載の発明は、整風
板は、その孔間隔または孔径の少なくとも一方を変化さ
せ、また整風板は、噴射ノズルの先端部に着脱可能であ
る砥粒の噴射を広範囲にわたってより均一にし、その範
囲内でより十分な均一な加工量を得ることができる。

【００５５】請求項４記載乃至請求項６記載の発明は、
ブラスト加工装置を用いて、圧縮空気により砥粒をエア
ベアリングに噴射し、また、エアベアリングがセラミッ
クスで形成され、さらに動圧溝の加工溝深さのばらつき
が３μｍ以下であり、動圧溝の加工深さのばらつきを軽
減し、均一な加工を得る。

【００５６】請求項７記載の発明は、ブラスト加工装置
を用いて、圧縮空気により砥粒を噴射し、動圧式エアベ
アリングに動圧溝が加工され、動圧式エアベアリングの
動圧溝の加工深さのばらつきを軽減し、負荷容量を均一
にしてポリゴンミラーの回転を安定化する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ブラスト加工装置の正面図である。

【図２】整風板の第１実施例の正面図である。

【図３】整風板の第２実施例の正面図である。

【図４】整風板の第３実施例の正面図である。

【図５】整風板の第４実施例の正面図である。

【図６】噴射ノズルに楕円の円錐ノズルを設けた斜視図
である。

【図７】噴射ノズルの四角錐形ノズルを設けた斜視図で
ある。

【図８】噴射ノズルに長方体ノズルを設けた斜視図であ
る。

【図９】噴射ノズルに円筒形ノズルを設けた斜視図であ
る。

【図１０】整風板を用いない場合の従来のブラスト加工
装置において、噴射エアの風速分布を示す図である。

【図１１】第１実施例の整風板を用いたブラスト加工装
置において、噴射エアの風速分布を示す図である。

【図１２】第２実施例の整風板を用いたブラスト加工装
置において、噴射エアの風速分布を示す図である。

【図１３】第３実施例の整風板を用いたブラスト加工装
置において、噴射エアの風速分布を示す図である。

【図１４】スラストエアベアリングの正面図である。

【図１５】ラジアルエアベアリングの正面図である。

【図１６】動圧式エアベアリングの断面図である。

【図１７】動圧式エアベアリングの断面図である。

【図１８】ブラスト装置で動圧式エアベアリングを作成
する図である。

【図１９】ポリゴンミラーユニットの一部を破断した斜
視図である。

【図２０】プリンタの概略図である。

【図２１】従来の動圧式エアベアリング性能を示す図で
ある。

【図２２】この発明の動圧式エアベアリング性能を示す
図である。

【符号の説明】

１ ブラスト加工装置 ２ 噴射ノズル ４ 整風板 ４ａ 孔 ８ 被加工物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 隆美 東京都八王子市石川町2970 コニカ株式会 社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮空気により被加工物に噴射ノズルで
   砥粒を噴射し、前記被加工物の表面を加工するブラスト
   加工装置において、前記噴射ノズルの先端部に、噴射風
   速を制御する多数の孔を有する整風板を設けたことを特
   徴とするブラスト加工装置。
2. 【請求項２】 前記噴射風速を制御する多数の孔を有す
   る整風板は、その孔間隔または孔径の少なくとも一方を
   変化させたことを特徴とする請求項１記載のブラスト加
   工装置。
3. 【請求項３】 前記噴射風速を制御する多数の孔を有す
   る整風板は、前記噴射ノズルの先端部に着脱可能である
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載のブラス
   ト加工装置。
4. 【請求項４】 前記請求項１乃至請求項３のいずれかに
   記載のブラスト加工装置を用いて、圧縮空気により砥粒
   をエアベアリングに噴射し、このエアベアリングの表面
   に動圧溝を加工して構成されることを特徴とする動圧式
   エアベアリング。
5. 【請求項５】 前記エアベアリングがセラミックスで形
   成されることを特徴とする請求項４記載の動圧式エアベ
   アリング。
6. 【請求項６】 前記動圧溝の加工溝深さのばらつきが３
   μｍ以下であることを特徴とする請求項４または請求項
   ５記載の動圧式エアベアリング。
7. 【請求項７】 ポリゴンミラーが固定されたロータ部
   を、ラジアルエアベアリングと、このラジアルエアベア
   リングの両端部に設けられたスラストエアベアリングに
   回動可能に支持し、前記ラジアルエアベアリング及びス
   ラストエアベアリングが、前記請求項１乃至請求項３の
   いずれかに記載のブラスト加工装置を用いて、圧縮空気
   により砥粒を噴射し、このラジアルエアベアリング及び
   スラストエアベアリングの表面又は、ローター表面のど
   ちらか一方に動圧溝が加工されていることを特徴とする
   ポリゴンミラーユニット。