JPH0627403A - ポリゴンミラーの回転支持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速回転によって不均一な変形が生ずること
のないポリゴンミラーの回転支持装置を提供すること。 【構成】 固定軸の外周に軸スリーブを設け、セラミッ
クロータを軸スリーブと上下のスラスト板とによって支
持し、その支持は動圧発生溝で行い、鏡面のあるアルミ
製のロータをマグネットを設けたヨークに押えボルトで
取付け、ヨークとセラミック製のロータとを固着し、セ
ラミック製のロータとアルミ製のロータとは結合しない
構造としたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、レーザプリン
タ、バーコードリーダ、レーザ複写機などに用いられる
ポリゴンミラーの回転支持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、かかるポリゴンミラーに関する技
術は多数知られている。一般にポリゴンミラーは回転数
が早いほど能率がよくなるので、例えば３０，０００ｒ
ｐｍのような高速で回転する。このように高速回転する
と、遠心力によってポリゴンミラーすなわち鏡面を有す
る回転体が変形するが、その変形が不均一であると、鏡
面に凹凸が生じ、映像が乱れる。また高速で回転する場
合にはいわゆるみそすり運動や振れが生じやすく、その
みそすり運動をすると、当然映像が乱れてしまう。その
ために、ポリゴンミラーの支持装置は種々提案されてい
る。

【０００３】例えば特開昭５９−２８７５７号公報に開
示されている技術では回転体の摺動面に金属を用い、ス
ラスト荷重がかからないような構造になっている。しか
しながら、高速回転時に、ラジアル荷重が増加すると、
通常行われているヘリングボーン形状の動圧発生溝によ
る空気膜では支持が困難となり、バランス調整もやっか
いとなる。

【０００４】そこで本出願人は、安定した高速回転がで
き、レーザ光等を精度よく反射できるものを特願昭６２
−７４４９６号（特開昭６３−２４１５１５号公報参
照）として提案した。

【０００５】本発明をよく理解するために、まず第２図
を参照して、前記の特開昭６３−２４１５１５号公報記
載の先行技術について説明する。

【０００６】例えばレーザプリンタでは、半導体レーザ
やガスレーザなどからなるレーザユニットからのレーザ
光が窓１３から回転体３の外周面に形成したミラー２に
反射され、感光体の表面に照射するようになっており、
その回転体３にはマグネット７がバックアップリング９
で一体的に取付けられている。この回転体３はその中心
に設けた固定軸５によってラジアル荷重を受け、また自
重はスラスト板１０で受けるようになっている。なお図
示していないが回転体３の上部にスラスト板を設けたも
のも知られている。この固定軸５およびスラスト板１０
にはその摺動面にヘリングボーン状又はスパイラル形状
の溝１１が形成され、空気膜による動圧発生を行いスラ
スト力を支えるようになっている。

【０００７】固定軸５はモータケーシング４に固定され
ており、このモータケーシングにはマグネット７に対向
してステータコイル６が設けられている。

【０００８】かかる先行技術において、ミラー２はアル
ミ等を蒸着していたので、その精度（数μ程度）が比較
的に出しにくく、またマグネットとして円形状のものを
複数個使用しているので高速回転に際してマグネットの
所が変形する傾向があった。そのために回転体の鏡面が
変形し、反射光の動きに乱れが生ずる。

【０００９】また、鏡面を形成するために多角形状に形
成したアルミ合金（本明細書では単に「アルミ製」とい
う）を用いることは知られている。しかしながら、アル
ミ合金の場合は比較的に弱く、変形しやすい。

【００１０】また、特開昭５８−２２４３０５号公報に
はセラミック製のロータを用いたポリゴンミラーが開示
されているが、高速回転によるポリゴンミラーの変形に
対する対策は開示されていない。

【００１１】また、特開昭６２−２７７１３号公報には
ポリゴンミラーの回転支持装置が開示されているが、固
定軸の外周に設けられた軸スリーブと、その上下のスラ
スト板とによって支持する動圧軸受構造ではないので安
定した回転が得られない。

【００１２】さらに、特開昭６０−２０５５２３号公報
に記載されている技術では、ころがり軸受を用いている
ので、回転、特に高速回転中に振れを生じ、その結果好
適な像が得られない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、高速回転によって不均一な変形が生ずることが
なく、また振れのないポリゴンミラーの回転支持装置を
提供するにある。

【００１４】

【知見】本発明者は種々研究の結果、前述の如く、不均
一な変形は好ましくないが、遠心力によって回転体が均
一に変形する場合は、問題が生ぜず、そして回転体の変
形は、マグネットに与えられる回転力のトルクの伝達経
路によって不均一な変形を防止できることを見出した。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、固定軸
の外周に回転体を設け、その回転体の外周に多角形状の
鏡面を設け、トルク発生用のマグネットを前記回転体と
一体に取付けたポリゴンミラーの回転支持装置におい
て、前記固定軸の外周に回転自在に軸スリーブを設け、
前記回転体は前記軸スリーブと上下のスラスト板によっ
て支持されており、かつ、前記回転体は、前記軸スリー
ブの外周に回転自在に設けたセラミック製のロータと、
そのセラミック製のロータの外周に配置され且つ半径方
向外周面に前記鏡面を加工したアルミ製のロータと、リ
ング状に形成された前記マグネットが接着されており且
つ前記セラミック製のロータの外周に固着された鋼製の
ヨークとを有し、前記軸スリーブの外周には、動圧発生
溝が形成され、前記上下のスラスト板のセラミック製の
ロータ側の面には動圧発生溝が形成され、前記アルミ製
のロータと前記ヨークとは押えボルトによって取付けら
れている。

【００１６】

【作用】したがって、リング状に形成されたマグネット
に与えられる回転トルクは、マグネットが接着されたヨ
ークに伝達される。このアルミ製のロータは押えボルト
によってヨークに取付けられているので、アルミ製のロ
ータおよびその外周面に形成された鏡面が回転する。他
方、そのヨークはセラミック製のロータに焼ばめされて
いるので、ヨークに伝達されたトルクは高速回転時でも
確実にセラミック製のロータに伝達される。このセラミ
ック製のロータは、そのラジアル荷重が軸スリーブによ
って支持され、軸方向のスラスト荷重が上下のスラスト
板によって支持されて高速回転する。そのため、高速回
転時にセラミック製のロータが軸方向あるいは半径方向
に振れてしまうことがなく、ヨーク、押えボルト等を介
してセラミック製ロータと一体になっているアルミ製の
ロータも振れない。

【００１７】それ故に、外周に鏡面を形成しているアル
ミ製のロータには、アンバランス的な要素がなく、それ
自体を正しく加工すれば回転により不均一な変形が生じ
ない。

【００１８】また、アルミ製のロータはセラミック製の
ロータと比べて遠心力による変形量が大きいが、本発明
によれば、アルミ製のロータはセラミック製のロータに
焼ばめしておらず、遠心力による変形量の差異はセラミ
ック製のロータとアルミ製のロータとの境界面で緩和さ
れ、変形量の差異によってアルミ製のロータの変形が不
均一になることが防止される。

【００１９】さらに、動圧発生溝が形成されているの
で、セラミック製のロータが振れて間隙が狭くなると、
その部分の圧力が高くなり、広くなると、圧力が低くな
るので、セラミック製のロータは結果的に振れることが
ない。

【００２０】このようにヨークが焼ばめされているセラ
ミック製のロータを回転させるが、このセラミック製の
ロータに振れを生じないように、しかもアルミ製のロー
タがセラミック製のロータにより拘束されないので、ア
ルミ製のロータが遠心力により均一に変形し、その結
果、充分に高速回転できるポリゴンミラーの回転支持装
置を得ることができる。

【００２１】

【実施例】以下、図１を参照して、本発明の実施例につ
いて説明する。

【００２２】図１において、本発明を実施したポリゴン
ミラーの回転支持装置は、モータケーシング２０を備
え、その上面にはコイル基板２１が止めボルト２２によ
って取付けられ、その内部には、モータを構成する鉄心
２３およびコイル２４が設置されている。そしてモータ
ケーシング２０の中心には固定軸２５が下止めナット２
６で固定されており、その固定軸２５の外周には外周に
ヘリングボーン形状の動圧発生溝２７ａを有する軸スリ
ーブ２７が設けられている。そして軸スリーブ２７の外
周には回転体Ｒを構成するリング状のセラミック製のロ
ータ２８が回転自在に設けられている。このセラミック
製のロータ２８を挾んで上下にセラミック製の上部スラ
スト板２９および下部スラスト板３０が設けられ、回転
体Ｒの軸方向のスラスト荷重を受けるようになってい
る。この上下のスラスト板２９、３０のセラミック製の
ロータ２８側の面にはそれぞれやはりスパイラル形状の
溝２９ａ、３０ａが形成されている。そして、セラミッ
ク製のロータ２８の下部外周にはリング状のヨーク３１
が焼ばめされている。このヨーク３１は例えば鋼製で作
られており、その下方に延びるリング部３２の内側にリ
ング状のマグネット３３ａが接着により取付けられてい
る。そのヨーク３１の上側には、外周面からの平面形状
が多角形であってその外周面に鏡面Ｍが形成されたアル
ミ製のロータ３３がセラミック製のロータ２８の外周側
に配置されている。ここで、セラミック製のロータ２８
とアルミ製のロータ３３とは焼ばめされておらず、両者
はその境界３４において分離している。

【００２３】ヨーク３１とアルミ製のロータ３３とは、
押えボルト３５、押えリング３６、例えばゴムから成る
弾性板体３７によって、一体的に固定されている。な
お、第１図中で符号３８は、軸スリーブ２７、セラミッ
ク製のロータ２８を上下のスラスト板２９、３０で挟持
するための上止めナットを示す。

【００２４】作動に際し、コイル基板２１でモータのコ
イル２４に流れる電流を制御することによって公知の態
様でマグネット３３ａに回転トルクが印加される。この
回転トルクはヨーク３１に伝達され、そのヨーク３１の
回転トルクは焼ばめされたセラミック製のロータ２８に
伝達される。このセラミック製のロータ２８は半径方向
内方が軸スリーブ２７で上下方向すなわち軸線方向が上
下のスラスト板２９、３０で動圧発生溝による空気膜を
介して支持されているので、実質的に振れが生じにく
い。

【００２５】一方、ヨーク３１はアルミ製のロータ３３
と一体的に固定されているので、アルミ製のロータ３３
およびその外周面に形成された鏡面Ｍも回転する。ここ
で、上述のようにセラミック製のロータ２８には振れが
生じないので、ヨーク３１、押えボルト３５等によりセ
ラミック製のロータ２８と一体になったアルミ製ロータ
３３も振れやみそすり運動を生ずることなく回転する。

【００２６】高速回転の遠心力によって生ずる変形量
は、セラミック製のロータ２８よりもアルミ製のロータ
３３の方が大きいが、その差は境界３４において緩和さ
れる。従って、遠心力による変形量の差が、アルミ製の
ロータ３３の均一な変形に悪影響を及ぼすことが無い。

【００２７】また、アルミ製のロータ３３は、押えボル
ト３５、押えリング３６、弾性板体３７によってその全
周に亘って均一な締結力を付加されてヨーク３１と一体
的に固定されている。そのため、アルミ製のロータ３３
においては締結力の偏在による局部応力が存在せず、遠
心力によって比較的均一に変形するのである。

【００２８】さらに鋼製のヨーク３１はセラミック製の
ロータ２８に焼ばめられており、遠心力による両者の変
形量の差は比較的小さいので、高速回転時にもその焼ば
め力が開放されることはない。

【００２９】

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば下記のすぐ
れた効果を奏する。

【００３０】（１） アルミ製のロータは直接にセラミ
ック製のロータに結合されていないので、両ロータの変
形の差による影響がない。

【００３１】（２） セラミック製のロータは半径方向
が固定軸に、そして上下方向がスラスト板によって支持
されているので、振れやみそすり運動がなく、高速回転
時に正しい回転ができる。

【００３２】（３） アルミ製のロータにはセラミック
製のロータおよびヨークから応力を受けないので、遠心
力により不均一な変形がない。

【００３３】（４） バランス調整はヨークに質量の付
加又は削除をすればよく、両ロータを加工する必要がな
く、バランス調整が容易である。

【００３４】（５） 動圧発生溝によりセラミック製の
ロータの振れは、間隙が狭くなると圧力が高くなり、広
くなると低くなるので、確実に防止される。

【００３５】（６） 組立時にアルミ製のロータをヨー
クの上に設置してボルトで取付ければよく、したがって
アルミ製ロータの取付、取外しが容易である。

【００３６】（７） したがって、高速回転してもポリ
ゴンミラーは不均一な変形が生ぜず、正しい像を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のポリゴンミラーの回転支持装置の１実
施例を示す断面正面図

【図２】先行技術を示す断面正面図。

【符号の説明】

２５・・・固定軸 ２７・・・軸スリーブ ２８・・・セラミック製のロータ ２９・・・上部スラスト板 ３０・・・下部スラスト板 ３１・・・ヨーク ３３ａ・・・マグネット ３３・・・アルミ製のロータ ３４・・・セラミック製のロータとアルミ製のロータと
の境界 ３５・・・押えボルト ３６・・・押えリング ３８・・・弾性板体 Ｍ・・・鏡面 Ｒ・・・回転体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金森 利也 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定軸の外周に回転体を設け、その回転
   体の外周に多角形状の鏡面を設け、トルク発生用のマグ
   ネットを前記回転体と一体に取付けたポリゴンミラーの
   回転支持装置において、前記固定軸の外周に軸スリーブ
   を設け、前記回転体は前記軸スリーブと上下のスラスト
   板によって支持されており、かつ、前記回転体は、前記
   軸スリーブの外周に回転自在に設けたセラミック製のロ
   ータと、そのセラミック製のロータの外周に配置され且
   つ半径方向外周面に前記鏡面を加工したアルミ製のロー
   タと、リング状に形成された前記マグネットが接着され
   ており且つ前記セラミック製のロータの外周に固着され
   たヨークとを有し、前記軸スリーブの外周には、動圧発
   生溝が形成され、前記上下のスラスト板のセラミック製
   のロータ側の面には動圧発生溝が形成され、前記アルミ
   製のロータと前記ヨークとは押えボルトによって取付け
   られていることを特徴とするポリゴンミラーの回転支持
   装置。