JPS63241518A - 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、バーコードリーグやレーザ
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ｆ１及びヘリングボー
ン形状を形成する中部溝部ｆ、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ｆ、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がねし止め
され、また下部にはロータマグネットＣ。

が固定され、かつロータマグネン）Ｃｔを駆動するため
のステータコイルｃ、がロータマグネットｃ、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１０ｗ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ｗ４域が
１ｆｌ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ｔ＃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
るラジアル荷重が増加し、空気膜による支持は極めて困
難であり、バランス調整も頗る煩雑であり、しがもポリ
ゴンロータを誤って逆方向に回転させる焼損事故につな
がって保安上問題があった。

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、ポリゴンロータの垂直度、平行度を大幅に向上さ
せ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、正逆回転時のいずれにもスラスト荷重を受けられ
保安上良好でかつ安定した高速回転も可能で、レーザ光
等を暗度よく反射できるポリゴンミラーを構成暦車で製
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。

〔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、前記回転体にマ
グネットを設けると共に、該マグネットに対応してステ
ータコイルを配備したポリゴンミラーにおいて、前記回
転体と支持体との間に、両面に動圧発生用のスパイラル
溝を形成したセラミックス材からなる摺動部材を介在配
備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と平行に固定さ
れ、ポリゴンロータを回転させるステータコイル６を前
記支持体４に備え、前記回転体３に設けられた永久磁石
又は二次導体のマグネット７と前記ステータコイル６と
によって回転体３を回転させるモータユニットを構成し
て、前記回転体３と支持体４との間に両面に動圧発生用
溝１１即ちスパイラル溝を形成したセラミックス材から
なる摺動部材１０を介在配備するようにしである。

前記回転体３は、前記支持体４上に介在される摺動面に
動圧発生用溝１１のある摺動部材ｌＯに対面配備されて
いるもので、この摺動部材１０としては角形又は円形の
板体で回転体３のマグネット７に対向する面及びステー
タコイル６に対向する面の摺動面の両方の面に動圧発生
用溝１１、例えばねじり方向が逆向きのスパイラル溝を
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−５ｉＣ焼結体
、又は５ｉＪ４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く、前記回転体３も硬
質のセラミックス材料の平板を用いてもよいし、必要に
応じて対応する摺動面に動圧発生用溝を形成してもよい
。

前記マグネット７は回転体３の挿入孔８に埋込配備して
、上面を平坦に面合せしてもよいし、挿入孔８に対して
マグネット７を上面より富み状態或いは突出状態に配置
し、バックアツプ板（図示せず）を当てて保持する構成
としてもよい。

前記挿入孔８は前記回転体３に複数個環状に形成配備し
であるが、第４図例のように円板状のロータコアを形成
するようにリング状に連接配備し固定軸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ｆ
ｆｉ　（０，１−０，５ｍ１）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１１．はヘリングボーン状に形成した動圧発生用溝
で固定軸５の外周面又はこれに対応する面に多数設けて
いる。１２はカバ一体であって、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で、バーコード
リーグなどのように鮮明度を要求されない場合には省略
できる。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。

なお前記動圧発生用溝１１はスパイラル状の方向は両面
に設けた場合に逆方向（投影面上同じ向き）に設けてポ
リゴンロータを回転駆動する際に誤って逆方向に回転さ
せても焼損することがないようにし、即ち正逆いずれの
回転時においても動圧効果を生じさせスラスト荷重を受
けて保安上有効にしであるが、必要に応じ同方向（投影
面上逆向き）に設けて一方をクラッチ作用を与えるよう
にしてもよい、この場合、中間部材を介在させて活用す
ることが考慮されるし、さらに回転体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。

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５．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
のストッ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、実施例では前記上部摺動板１５はセラミックス材
料から成り摺動面側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。

また前記支持体４はアルミニウム材から構成されるもの
であって、前記摺動部材の廻り止めとして用いられるも
のであるが、前記固定軸５及び支持体４もＳｉＣ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
し、さらに前記支持体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
考慮してもよい、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フシ
ェ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、また前記回転体３に設けたマグネット７に対して平
板状のステータコイル６を支持体４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、ステータコイル６に面する摺動部材１０の端面ば
固定軸５を直角即ち貫通孔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及び動圧発生用溝１１を有するセラミックス材料の摺
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１０の対応面の両面に動圧発生用溝１１を形成し
、対面側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
へ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１１．は各々３〜１０
μ−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ｌＯは全面のうねり
が０．３μ−以下で最大面粗度が０．１μ−の平滑な平
面であるランド面とした上で、ショツトブラストによっ
て３〜１０μ閣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、上述のショツ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、前記回転体と支持体
との間に、両面に動圧発生用のスパイラル溝を形成した
セラミックス材料からなる摺動部材を介在配備したこと
によりセラミックス摺動部材でポリゴンロータの垂直度
、平行度を大幅に向上できロータの芯振れも可及的に小
さくできるほか、ステータコイルやマグネットの付設位
置も変化させてバランスｍＭも容易であって安定した回
転運転が可能となり、ポリゴンロータを回転させるため
の永久磁石又は二次導体からなるロータコアと、外周面
がミラ一部とされたポリゴンロータの厚みが薄くてもそ
の変形量を小さくすることができ、従来のポリゴンミラ
ーに比べ、ポリゴンミラーを装着した回転軸方向の寸法
が短くなり、著しく薄く小型軽量化することが可能であ
って、その空気抵抗をも著しく減少せしめることができ
るし、さらに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、ポリゴンミラーの回転軸方向端面をセラミック
スの摺動部材部分の動圧発生用溝で正逆回転のいずれに
も動圧効果を生じさせスラスト荷重を良好に受けること
から保守・保安がらくで起動・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橿めて小さく、実質的
に無視できるものであり、更に、動圧発生時の動圧発生
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で、かつセラミックス摺動
部材の介在で、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得られるも
のである。

【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１−１線における平面図、第３図は第１図■−■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、３．
・・・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、８・・・挿
入孔、１０・・・摺動部材、１５・・・摺動板、１６・
・・座金、１７・・・バネ。 特許出願人　　　　株式会社　荏原製作所代理人　弁理
士　　　薬　　師　　　　　稔代理人　弁理士　　　依
　１）　孝　次　部代理人　弁理士　　　高　　木　　
正　　行第４図 第５図

Claims (5)

【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、前記回転体にマグネ
   ットを設けると共に、該マグネットに対応してステータ
   コイルを配備したポリゴンミラーにおいて、前記回転体
   と支持体との間に、両面に動圧発生用のスパイラル溝を
   形成したセラミックス材からなる摺動部材を介在配備し
   たことを特徴とするポリゴンミラー。
2. （２）前記摺動部材が、スラスト軸受部となる平板であ
   って、その表裏に逆向きのスパイラル溝を有し前記固定
   軸と直交する水平面上に備えられる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）前記回転体が、外周縁が正多角形の平板状の板体
   であって、該外周面にアルミニウム箔を固着して鏡面を
   形成したポリゴンロータと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）前記回転体が、中央に貫通孔のある平板であって
   、該貫通孔と同心円状にマグネットを環状に複数配備し
   たポリゴンロータである特許請求の範囲第１〜３項のい
   ずれか一つの項記載のポリゴンミラー。
5. （５）前記支持体が、アルミニウム材から構成されるも
   のであって、前記摺動部材の廻り止めとして用いられる
   ものである特許請求の範囲第１〜４項のいずれか一つの
   項記載のポリゴンミラー。