JPS63241517A - ポリゴンミラ− - 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、レーザプリンタやレーザ複写機などに用いら
れているレーザ走査光学系においてレーザ光を反射させ
て感光体表面に照射するためのポリゴンミラーに関する
ものである。

（従来の技術〕 従来のポリゴンミラーは第６図に示すように、高鮮明な
画像処理に適した密閉構造の例について知られているレ
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を回転するポリゴン
ロータａのミラーｂによって反射させて、感光体表面に
照射するものであり、ポリゴンロータａは駆動モータＣ
によって固定軸ｄ上にスリーブｅを介して回転されるよ
うに構成されている。

そして、前記固定軸ｄの外周面には多数の動圧発生用溝
部が形成され、回転スリーブｅの回転によってスラスト
荷重及びラジアル荷重を支えるた−めの動圧が発生する
様になっている。即ち、この動圧発生用の溝部は、機能
的にはへリングボーン状の下部溝部ｆ、及びヘリングボ
ーン膨軟を形成する中部溝部ｆｔと上部溝部ｆ、とによ
って動圧を発生させてラジアル荷重を支え、且つ、中部
溝部ｒ！によって固定軸ｄ上面に空気を送り込み、以て
固定軸ｄの上端にあるスラスト軸受ｇとの間の空気圧を
高めてスラスト荷重を支えるようになっている。

回転スリーブｅの上部にはポリゴンロータａがねじ止め
され、また下部にはロータマグネットｃ１が固定され、
かつロータマグネットＣ１を駆動するためのステータコ
イルＣ８がロータマグネットＣ１の周囲を囲むように固
定されて駆動モータＣとなっていると共に、外部からポ
リゴンロータａのミラーｂへ照射されるレーザ光、及び
所望の露光面へ反射されるレーザ光を透過させるレーザ
入出窓部りが外筒ｌの上部周面の一部に形成されたもの
から成っていて、駆動モータＣで高速回転するポリゴン
ロータは回転精度が高く維持される必要があるばかりで
なく反射面の面振れを小さくしなければならないために
固定軸と回転スリーブとの間隙は極めて狭いものとして
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、このようなレーザプリンタは鮮明な文字や画
像を高速度で再生するものであるから、ポリゴンミラー
は高速度で、しかも反射面の倒れが少ない状態で回転さ
れねばならないために、ポリゴンミラーは切削が容易で
、高反射率のアルミ合金の平板をダイヤモンドで切削す
ることで製造されているが、形状を維持するために、そ
の厚みは１０鶴以上にもなっていた。しかしポリゴンミ
ラーが高速回転している時の負荷は、大半がポリゴンの
外周縁の空気抵抗であり、レーザ光を反射する領域が１
鶴以下でも十分である狭い幅であることを考慮すればポ
リゴンミラーが周囲の空気を乱すことによる動力損失は
極めて大きなものとなる。

これらのことから、固定軸と回転スリーブとの摺動部は
極めて精密に加工されて、空気による動圧が効果的に発
生するようにし、かつ回転スリーブ、ポリゴンロータ、
ミラ一部、ロータマグネット等の回転部分は精密に加工
され、同時に好適にマスバランスが調整されていなけれ
ばならない。

しかし、ポリゴンミラーの反射面での面の倒れを±１．
５μｍ以下とするには５０ｍ以上の長さの固定軸を精度
よく加工し、回転スリーブとの間隔を３μｍ以下にしな
ければならないので、製品の量産化が困難であり、また
更に高速度の画像処理を行う場合には、ポリゴンミラー
の回転速度を３０、０ＯＯｒｐ−以上とすることが望ま
れているも、この様な高速回転の場合には固定軸に対す
るラジアル荷重並びにスラスト荷重が増加し、空気膜に
よる支持は極めて困難であり、ラジアル並びにスラスト
軸受の能力が不足したりバランス調整も頗る煩雑で問題
があった。

本発明は、この従来の欠点を適確に排除しようとするも
ので、ポリゴンロータの芯振れを極力少なくしラジアル
軸受の能力並びにスラスト軸受の能力を向上し、ロータ
の浮上量調整も容易で回転時の空気抵抗も少なく、高速
回転が可能なコンパクトなポリゴンロータとし、さらに
、反射面の倒れが少なく、安定した高速回転が可能で、
レーザ光等を精度よく反射できるポリゴンミラーを構成
簡単で製作容易安価な形態で提供することを目的とする
ものである。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明は、鏡面のある回転体を支持体に備えた固定軸に
回転自在に設けてポリゴンロータとし、該回転体に設け
たマグネットと、このマグネットに対向され前記回転体
を回転させるステータコイルとを備えたポリゴンミラー
において、前記回転体をセラミックス材料から構成し、
前記マグネットと対設するステータコイルを、前記支持
体に設けたカバー体に固着したことを特徴とするポリゴ
ンミラーである。

〔実施例〕

本発明の実施例を第１〜３図例で説明すると、平板状に
して中央に貫通孔１が形成され、外周縁を正多角形とす
る複数の鏡面２を有する回転体３を前記の貫通孔１を貫
通して支持体４に備えられた固定軸５に回転自在に設け
てポリゴンロータとし、平板の回転体３に設けられた永
久磁石又は二次導体のマグネット７と該マグネット７に
対設されるステータコイル６とによって回転体３を回転
させるモータユニットに構成して、かつ前記回転体３を
セラミックス材料から構成し、前記マグネット７と対設
するステータコイル６を前記支持体４に設けたカバー体
１２に固着したことを特徴とするポリゴンミラーとしで
ある。

前記回転体３は、前記支持体４上に介在される摺動部材
１０に対面配備されているもので、中央にある貫通孔１
の周囲にリング状の前記マグネット７を固着又は着脱自
在に嵌着できる筒状部３１を備えているものを用いであ
る。

なお、前記摺動部材１０としては角形又は円形の板体で
回転体３に対向する面及び／または支持体４に対向する
面の摺動面のいずれか一方の面に動圧発生用ｌ１１１例
えばスパイラル溝をランド部１０、を残して形成した硬
質のセラミックス材料例えばＳｉＣ焼結体、ＢｅＯを含
むα−３ｉＣ焼結体、又は５ｉ３Ｎａ焼結体などで構成
したものを用いてスラスト軸受部として形成するのがよ
い。

前記マグネット７はＮ−５交互に形成したリング状のも
のを回転体３に設けであるが、前記回転体３に複数個環
状に形成配備して固定軸５と直交する平面上に沿って環
状に複数の磁極を着磁しているようにすることもできる
し、さらに前記鏡面２はアルミニウム箔（０，１〜０．
５輸）又は蒸着膜、その他の反射率の高いコーティング
層でミラ一部とするのが便利である。

図中１１１はへリングボーン状に形成した動圧発生用溝
で固定軸５の外周面又はそれに対応する面に多数設けて
いる。１２はアルミニウム製のカバー体であって、支持
体４に嵌着し、レーザプリンタなどの密閉構造としたも
の、１３は投光用窓部、１４は留めナツトで温度膨張、
経時によるゆるみを防止するものである。

なお前記摺動部材１０に設けた動圧発生用溝１１は片面
でも両面に形成されるが、スパイラル状の方向は両面に
設けた場合には必要に応じ逆方向に刻設して正逆回転時
のいずれにもスラスト荷重を受けられ保守・保安上良好
にするのもよいし、回転体３の外周にある鏡面２もアル
ミニウム箔でバランス調整をすることができる。さらに
前記カバー体１２としては、円筒状体のアルミニウム製
キャップであって、内周壁面に前記ステータコイル６を
固着配備したり、第４図例のように天板面を有する筒状
体のキャップのカバー体１２ではこの天板面の内壁面に
前記ステータコイル６を固着配備することもできる。

第５図の具体例では回転軸として金属製支持軸５上にヘ
リングボーン状溝を外周に有するセラミックス材料のス
リーブ状ブツシュ５１を備えたもので前記回転体３の浮
上量を拘束する手段としては回転体３の上方位置で固定
軸５に設けた上部摺動板１５或いは座金若しくはその他
のストフパを選んで当てる構成としであるが、摺動板１
５などにコイルバネその信仰性部材を付設させたりその
信仰性構造物などを押圧部材として回転体３の上方部の
固定軸５に備えた構成としてもよい。

なお、この実施例では前記上部摺動板Ｉ５はセラミック
ス材料から成り摺動面倒に動圧発生用溝を必要に応じ備
えて回転体３に対設してあり、該上部摺動板１５と座金
１６との間にコイルバネ１７を介在配備して回転体３の
浮上量拘束機構としである。

前記支持体４は磁性体で構成してマグネット７との間で
常時吸引力を働かせて回転体３が墜落させないようにし
、かつこの吸引力で安定な回転を得るように考慮されて
いる。さらに固定軸５は軸端面間の平行度及びヘリング
ボーン状溝面との垂直度を精密加工しであるが、必要に
応じ同様に精密加工したスリーブ状のブツシュ５１を嵌
着配備してもよく、これらの場合固定軸５又はブツシュ
５１を段付軸として各部材に対応させてもよい。

また前記固定軸５及び支持体４もＳＪＣを主体とするセ
ラミックス材料で構成することも選んでできる。また前
記回転体３に設けたマグネット７に対してリング状のス
テータコイル６をカバー体１２に設けてモータとしてポ
リゴンロータの回転体３を回転させるようにしであるが
、該回転体３に面する摺動部材ｌＯの端面ば固定軸５を
直角部ち貫通孔ｌの内周面と直角で、その外周縁に形成
された鏡面２に対して直角となるように加工されている
。

しかして鏡面２のある回転体３は支持体４にある固定軸
５及び摺動部材１０上にマスバランス、流体バランス及
び磁気バランスが良好に維持されて円滑に回転され、回
転時の空気抵抗も小さく運転できるものである。

この場合前記支持体４と回転体３との間に介在された摺
動部材ｌＯの対応面のいずれか一方の面に動圧発生用溝
１１を形成し、他方の面は平滑な平面としてスラスト軸
受部とするものであり、また、ラジアル軸受部は固定軸
５の外周面、又は貫通孔１の円筒面のいずれか一方の面
に動圧発生用のヘリングボーン状の溝１１．を形成し、
他方の面を平滑な円筒面とするものであり、この実施例
においては、スラスト荷重を支えるための動圧発生用溝
１１．ラジアル荷重を支えるための動圧発生用溝１１１
　は各々３〜１０μ−程度の溝深さである。またこの動
圧発生用溝１１は回転体３の両面に溝加工を施してバラ
ンスをよくし、変形をなくすようにするのもよいし、摺
動部材１０又は摺動板１５としては、その片面のみにス
パイラル溝加工する場合に比べて両面に形成する場合に
は径に対して厚みの薄いセラミックス板では溝加工後に
変形することもあるので変形しない厚みに選定すること
が考慮される。

前記摺動板１５及び／又は摺動部材１０は全面のうねり
が０．３μ−以下で最大面粗度が０．１μ爾の平滑な平
面であるランド面とした上で、シ叶ントフ゛ラストによ
って３〜１０μｍの深さのスパイラル状溝加工をしたも
のである。

なお、動圧効果を利用したラジアル軸受を製作する場合
も同様に、上述のシッットブラストによる溝加工をする
ことができる。いずれにしても硬質のセラミックス材料
で高い精度で前記動圧発生用溝１１を加工することがで
き、かつ、その動圧発生に適した摺動部の形状が動圧が
発生した状態においても維持され、しかも、起動、停止
の際に生じる固体摺擦に対しても、ある程度の負荷であ
れば耐久性を持って有効に用いられる。

〔発明の効果〕

本発明は、回転体に設けたマグネットと、このマグネッ
トに対向され前記回転体を回転させるステータコイルと
を備えたポリゴンミラーにおいて、前記回転体をセラミ
ックス材料から構成し、前記マグネットと対設するステ
ータコイルを前記支持体に設けたカバー体に固着したこ
とによりセラミックス材料の比重が比較的小さいことが
ら回転体の重量も少なく回転速度の制御性も良好でポリ
ゴンロータのバランス調整が容易にできると共に、従来
のポリゴンミラーに比べ、著しく薄く小型軽量化するこ
とが可能であって、その空気抵抗をも大幅に減少せしめ
ることができるばか著しく小さな動力で従来と同等の回
転速度が得られることになり、また従来と同程度の電力
を投入すれば、より高回転速度を得ることができるポリ
ゴンミラーとなるし、またポリゴンミラーを装着した回
転軸方向の寸法も短くなり、ポリゴンロータの芯振れを
極力少なくしラジアル軸受の能力並びにスラスト軸受の
能力を大幅に向上できると共に、ポリゴンロータの浮上
量をも動圧発生溝形状によって自由に変えることが可能
となりコンパクトなポリゴンミラーを構成することがで
き、しかも、ポリゴンミラー自体を良好なスラスト軸受
とすることも可能であり、この場合回転体はセラミック
ス材料で構成されることから起動・停止の際の固体接触
があっても摩耗することがなく、また、軸受の母材が硬
質のゼイ性材料であることから変形が極めて小さく、実
質的に無視できるものであり、更に、動圧発生時におい
てもその変形量は小さく、動圧発生効果は良好に維持さ
れて高負荷のスラスト荷重を支えることができるので、
光線を安定して走査するポリゴンミラーとしての機能が
常時良好に維持されることとなり、かつバランス調整が
容易で回転時の空気抵抗も少なく、高速回転が可能なコ
ンパクトなポリゴンミラーとし、さらに、反射面の倒れ
が少なく、安定した高速回転が可能で、レーザ光等を精
度よく反射できるポリゴンミラーを構成簡単で安価な形
態で得られることとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の縦断面図、第２図第１図Ｉ−
１線における平面図、第３図は第１図Ｈ−Ｕ線における
平面図、第４図は他の実施例の切断側面図、第５図はさ
らに他の実施例の一部切断側面図、第６図は従来例の縦
断面図である。 １・・・貫通孔、２・・・鏡面、３・・・回転体、３Ｉ
・・・筒状部、４・・・支持体、５・・・固定軸、６・
・・ステータコイル、７・・・マグネット、１０・・・
摺動部材、１１・・・動圧発生用溝、工５・・・摺動板
、１Ｇ・・・座金、１７・・・バネ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）鏡面のある回転体を支持体に備えた固定軸に回転
   自在に設けてポリゴンロータとし、該回転体に設けたマ
   グネットと、このマグネットに対向され前記回転体を回
   転させるステータコイルとを備えたポリゴンミラーにお
   いて、前記回転体をセラミックス材料から構成し、前記
   マグネットと対設するステータコイルを、前記支持体に
   設けたカバー体に固着したことを特徴とするポリゴンミ
   ラー。
2. （２）前記回転体が、中央に貫通孔を有し、該貫通孔の
   周囲に筒状部を備え、該筒状部の外周にリング状のマグ
   ネットを設けたものである特許請求の範囲第１項記載の
   ポリゴンミラー。
3. （３）前記カバー体が、円筒状体のアルミニウム製キャ
   ップであって、内周壁面に前記ステータコイルを固着配
   備したものである特許請求の範囲第１項又は第２項記載
   のポリゴンミラー。
4. （４）前記カバー体が、天板面を有する筒状体のキャッ
   プであって、天板面の内壁面に前記ステータコイルを固
   着配備したものである特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載のポリゴンミラー。