JPH0797183B2 - ポリゴンミラーの回転支持装置 - Google Patents

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し、特に固定軸の外
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、まず図２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、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。

【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回転
体に直接にマグネットが取付けられているので、高速回
転に際してアンバランスを生じ、不均一な変形が生じて
しまう。

【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、かつ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、全体がフラ
ンジ付円筒形状をしている鋼製のヨークと、その外周面
に鏡面が加工されているアルミ製ロータとを有し、その
ヨークのフランジ部分にはリング状に配置したマグネッ
トが固着されており、そのヨークの円筒形部分はセラミ
ック製のロータとアルミ製のロータとの中間に配置され
ており且つその内周面はセラミック製のロータの外周面
と固着されており、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、リング状に配置されたマグネット
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。このヨークのフランジ部分には、止
めボルトによってアルミ製のロータがその全周に亘り均
一な締結力で押圧固定されているので、マグネットに与
えられた回転トルクはヨーク、止めボルトを介してアル
ミ製のロータに伝達され、鏡面が回転する。他方、ヨー
クの円筒形部分の内周面はセラミック製のロータに固着
されているので、ヨークに伝達されたトルクはセラミッ
ク製のロータにも伝達される。ここで、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ので、軸方向あるいは半径方
向に振動することが最小限に抑制される。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も、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。

【００１７】また、アルミ製のロータは、セラミック製
のロータに比べて変形しやすいが、ヨークの円筒形部分
とアルミ製のロータとの間は固着しておく必要はなく、
２０μｍ程度の隙間があっても構わない。そのため、ヨ
ークの円筒形部分外周面とアルミ製のロータの内周面と
の境界面部分においてセラミック製のロータとアルミ製
のロータとの変形量の差異は緩和され、鏡面の精度に悪
影響を与えるおそれも無い。ヨークに円筒形部分がある
ので、固着部分が少ない状態でもアルミ製ロータとの固
着が強固となり、又円筒形部分のためセラミック製のロ
ータの側面のほぼ全面がヨークに当たり、セラミック製
ロータの変形量が少なく、かつ変形量がロータ全体で平
均化する。そのために、前記セラミック製ロータと固定
軸との間のクリアランスがどの部分でも均一になり、発
生する動圧の圧力分布が一様となり安定した回転が得ら
れる。

【００１８】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。

【００１９】ヨークが固着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。

【００２０】

【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。

【００２１】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２６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ロータ２
８が回転自在に設けらている。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２
９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の外周には、全体がフランジ付の円筒形状をした
ヨーク３１の円筒形部分３１ａが例えば焼ばめによって
固着されている。このヨーク３１は鋼製で作られてお
り、その下方に延びるフランジ部分３２の内側にリング
状のマグネット３３ａが例えば接着によって固着されて
いる。そしてヨーク３１の円筒形部分３１ａの外周側に
は、外周面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が配置されてい
る。このアルミ製のロータ３３は、止めボルト３４、弾
性板体３５（例えばゴム板）および押えリング３６によ
って、ヨーク３１ａのフランジ部分３２へ固定されてい
る。しかしながら、弾性板体３５および押えリング３６
は省略してもよい。なお、符号３７はスラスト板を軸ス
リーブ２７に押圧固定するための上止めナットである。

【００２２】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
に回転トルクは円筒形部分３１ａを介して固着されたセ
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によ
り、また上下方向すなわち軸線方向が上下のスラスト板
２９、３０によりそれぞれ動圧発生溝によって生ずるで
空気膜を介して支持されているので、実質的に振れが生
じない。すなわち、振れが生ずると反対方向への動圧が
生じ振れを防止するのである。

【００２３】他方、ヨーク３１に伝達されたトルクは、
フランジ部分３２および止めボルト３４を介してアルミ
製のロータ３３に伝達されて鏡面Ｍも回転する。ここ
で、前述のようにセラミック製のロータ２８には実質的
に振れが生じないので、鏡面Ｍにおいても振れが抑制さ
れる。そのため、高速回転に際しても精度が低下するこ
とがない。

【００２４】また、高速回転時の遠心力による変形量
は、アルミ製のロータ３３の方がセラミック製のロータ
２８よりも大きいが、円筒形部分３１ａの外周面とアル
ミ製ロータ３３の内周面とは固着例えば焼ばめされてい
ないので、遠心力による変形量の差はヨーク３１とアル
ミ製のロータ３３との境界面で緩和される。そのため、
固着による応力が遠心力によって小さくなっても、アル
ミ製のロータ３３は均一に変形して、鏡面の精度に悪影
響を与えることがない。

【００２５】ここで、セラミック製のロータ２８と鋼製
のヨーク３１とは例えば焼ばめによって強く固着されて
おり、遠心力による大きな力が作用してもその変形量は
僅かであり、鏡面の精度は低下しない。

【００２６】さらに、アルミ製のロータ３３はヨークの
フランジ部分３２と押えリング３６との間で止めボルト
によって押圧固定されているが、押えリング３６とアル
ミ製のロータ３３との間には弾性板体３５が介在してお
り、アルミ製のロータ３３はその全周に亘って均一な締
結力によって弾性的に固定されているので、遠心力によ
るアルミ製のロータ３３の変形に不均一が生ずることも
ない。

【００２７】

【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。

【００２８】（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。

【００２９】（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。

【００３０】（３） アルミ製のロータにはセラミック
製のロータおよび鋼製の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。

【００３１】（４） 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。

【００３２】（５） 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。

【００３３】（６） 組立時にアルミ製のロータをヨー
クの上に設置して止め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け取りはずしが容易であ
る。

【００３４】（７） ヨークの円筒形部分によりアルミ
製ロータとの固着が強固となり、セラミック製ロータの
変形量が少なく、かつロータ全体で平均化し、安定した
回転が得られる。

【００３５】（８） 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 ３１ａ・・・ヨークの円筒形部分 ３２・・・ヨークのフランジ部分 ３３ａ・・・マグネット ３３・・・アルミ製のロータ ３４・・・止めボルト ３５・・・弾性板体 ３６・・・押えリング 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 (56)参考文献 特開 昭63−48511（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−81316（ＪＰ，Ａ)

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、全体がフランジ付円筒形状をしているヨーク
   と、その外周面に鏡面が加工されているアルミ製ロータ
   とを有し、そのヨークのフランジ部分にはリング状に配
   置したマグネットが固着されており、そのヨークの円筒
   形部分はセラミック製のロータとアルミ製のロータとの
   中間に配置されており且つその内周面はセラミック製の
   ロータの外周面と固着されており、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。