JPS63266420A - Polygonal mirror - Google Patents

Polygonal mirror

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JPS63266420A
JPS63266420A JP10003887A JP10003887A JPS63266420A JP S63266420 A JPS63266420 A JP S63266420A JP 10003887 A JP10003887 A JP 10003887A JP 10003887 A JP10003887 A JP 10003887A JP S63266420 A JPS63266420 A JP S63266420A
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rotor
dynamic pressure
polygon mirror
ceramic
outer peripheral
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庄太郎 溝渕
Yasushi Kube
久部 泰史
Noriyuki Osada
長田 憲幸
Toshiya Kanamori
金森 利也
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/08Mirrors
    • G02B5/09Multifaceted or polygonal mirrors, e.g. polygonal scanning mirrors; Fresnel mirrors

Abstract

PURPOSE:To reflect laser light with good accuracy under high speed rotation with high accuracy and to facilitate manufacture and assembly by shrinkage- fitting a metallic member onto a ceramic cylindrical body, grasping both side faces thereof by means of receiving members and providing dynamic pressure generating grooves to the opposite surfaces. CONSTITUTION:A bushing 51 is fitted onto a polygonal mirror rotor formed by shrinkage fitting of the outside circumferential member 32 onto the cylindrical body 31 consisting of ceramic nd both of the body 31 are grasped by the thrust receiving members 10 and the fitted together with the bushing by a stationary shaft 5. The dynamic pressure generating grooves 11 are provided to the sliding surface opposite to the members 10. Since the ceramic member is enclosed by the metallic member, the high-speed rotation can be executed while the breakage of said member is prevented. The perpendicular ity and parallelism of the polygonal rotor are greatly improved and the rotation is stabilized. The manufacture and assembly are facilitated and the cost is reduced.

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。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Field of Application] The present invention is a laser scanning optical system used in laser printers, barcode leagues, laser copying machines, etc., in which laser light is reflected and irradiated onto the surface of a photoreceptor. This relates to a polygon mirror for

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のポリゴンミラーは第9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。
As shown in Figure 9, a conventional polygon mirror is a known example of a sealed structure suitable for high-definition image processing.In a laser printer, a polygon mirror is rotated by laser light from a laser unit consisting of a semiconductor laser, gas laser, etc. The light is reflected by a mirror b of the rotor a and irradiated onto the surface of the photoreceptor, and the polygon rotor a is configured to be rotated by a drive motor C on a fixed shaft d via a sleeve e.

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
ン形状を形成する中部溝部f2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rt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。
A large number of grooves for generating dynamic pressure are formed on the outer peripheral surface of the fixed shaft d, so that dynamic pressure for supporting thrust loads and radial loads is generated by rotation of the rotating sleeve e. That is, this dynamic pressure generating groove section functionally generates dynamic pressure by the lower groove section f having a herringbone shape, and the middle groove section f2 and the upper groove section f forming the herringbone shape, thereby applying a radial load. Air is sent to the upper surface of the fixed shaft d through the support and central groove rt, thereby increasing the air pressure between the fixed shaft d and the thrust bearing g at the upper end, thereby supporting the thrust load.

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CI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CtがロータマグネットC3の周囲を囲むように固
定されて駆動モーフ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i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。
A polygon rotor a is screwed to the upper part of the rotating sleeve e, and a rotor magnet CI is fixed to the lower part.
A stator coil Ct for driving the rotor magnet C1 is fixed so as to surround the rotor magnet C3, forming a driving morph C, and a laser beam is irradiated from the outside onto the mirror b of the polygon rotor a; A laser entrance/exit window is formed on a part of the upper peripheral surface of the outer tube i, and a polygon rotor rotates at high speed by a drive motor C. The gap between the fixed shaft and the rotating sleeve is made extremely narrow because it is not only necessary to maintain high accuracy but also to reduce the surface runout of the reflecting surface.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

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10m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
fl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。
However, since such laser printers reproduce clear characters and images at high speed, the polygon mirror must be rotated at high speed and with minimal tilting of the reflective surface. It is manufactured by diamond-cutting a flat plate of aluminum alloy, which is easy to cut and has a high reflectance, but in order to maintain its shape, the thickness was over 10 meters. However, when a polygon mirror rotates at high speed, most of the load is due to air resistance at the outer edge of the polygon, and the area that reflects the laser beam is
Considering that the polygon mirror has a narrow width which is sufficient even if it is less than fl, the power loss due to the disturbance of the surrounding air by the polygon mirror becomes extremely large.

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。
For these reasons, the sliding part between the fixed shaft and the rotating sleeve is machined with extreme precision to effectively generate dynamic pressure from the air, and the rotating sleeve, polygon rotor,
Rotating parts such as the mirror and rotor magnets must be precisely machined, and at the same time the mass balance must be suitably adjusted.

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50f1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、 OOOrpm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、バランス調整も頗る煩雑であり、しかも組立
構成や製作加工がやっかいであって、回転体などをセラ
ミックス製とした場合には延性が極めて小さいのでクラ
ンクが生じやすく表面にクランクが入っていたり、回転
中に表面にクラックが生じたりすると高速回転の遠心力
による張力によって直ちにクランクが伝播して破壊し事
故を起こし、しかも破損事故の際に窓孔からケース外に
逸出飛散して危険でまた、高価な機器類を損傷する事故
につながって保安上不安がある等と多くの問題があった
However, the inclination of the reflective surface of the polygon mirror is ±1.
In order to achieve a diameter of 5 μm or less, the fixed shaft with a length of 50 f1 or more must be precisely machined and the distance between it and the rotating sleeve must be 3 μm or less, which makes mass production difficult, and requires even higher speed image processing. When performing this, it is desirable to increase the rotation speed of the polygon mirror to 30,000 rpm or more, but in the case of such high-speed rotation, the radial load on the fixed shaft increases, and support by an air film is extremely difficult. It is difficult, balance adjustment is very complicated, and the assembly configuration and manufacturing process are troublesome.If the rotating body is made of ceramics, the ductility is extremely low, so cranks are likely to form on the surface. If a crack occurs on the surface during rotation, the tension caused by the centrifugal force of high-speed rotation will immediately spread to the crank, causing it to break and cause an accident.Furthermore, in the event of a breakage, it may escape from the window hole and fly out of the case, creating a dangerous situation. In addition, there were many problems such as safety concerns due to accidents that damaged expensive equipment.

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、反射面の倒れも少
なくて高精度で量産性に適し保安上良好で、かつ安定し
た高速回転も可能で、レーザ光等を精度よく反射できる
ポリゴンミラーを構成簡単で組立製作容易、安価な形態
で提供することを目的とするものである。
The present invention aims to accurately eliminate these conventional drawbacks by creating a compact polygon mirror that significantly improves the perpendicularity and parallelism of the polygon rotor, has less air resistance during rotation, and is capable of high-speed rotation. In addition, the polygon mirror is easy to construct, easy to assemble, and inexpensive because the reflecting surface is less likely to fall, making it highly accurate, suitable for mass production, and good for safety.Also, stable high-speed rotation is possible, and the polygon mirror can accurately reflect laser beams, etc. It is intended to be provided in a suitable format.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、セラミックス製の筒体と、該筒体の外周に焼
ばめ固着した金属製の外周部材とからポリゴンミラーロ
ータを構成し、このロータにマグネットと前記外周部材
の外周面に鏡面とを形成し、さらに該マグネットに対応
してステータコイルを配備し、前記セラミックス製筒体
にブツシュを嵌合すると共に、ブツシュ外周面又はこれ
に対面するセラミックス製筒体側摺動面のいずれかに動
圧発生用溝を形成し、かつ前記セラミックス製筒体をそ
の両側からスラスト受部材で挟持してブツシュと共に固
定軸で嵌着し、この受部材に対向する摺動面に動圧発生
用溝を設けたことを特徴とするポリゴンミラーである。
The present invention comprises a polygon mirror rotor including a ceramic cylinder and a metal outer peripheral member that is shrink-fitted to the outer periphery of the cylinder, and a magnet and a mirror surface on the outer peripheral surface of the outer peripheral member. Further, a stator coil is provided corresponding to the magnet, a bushing is fitted to the ceramic cylinder body, and a movable part is attached to either the outer circumferential surface of the bushing or the sliding surface of the ceramic cylinder body facing the bushing. A groove for generating pressure is formed, and the ceramic cylinder is held between thrust bearing members from both sides and fitted with a fixed shaft together with a bushing, and a groove for generating dynamic pressure is formed on the sliding surface facing the bearing member. This is a polygon mirror characterized by the following.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の実施例を第1〜2図例で説明すると、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を有する平板状の回転体を貫通孔1が形成されたセラ
ミックス製の筒体3.と、該筒体3Iの外周に焼ばめ固
着した金属製の外周部材3□とからなり、外周部材3!
の外周縁を正多角形とする複数の鏡面2に形成してポリ
ゴンミラーロータ3とし、このロータ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の外周にあ
って、外周面に動圧発生用溝111を形成したブツシュ
5.に回転自在に設けて、かつ前記外周部材3□と平行
に固定され、ロータ3を回転させるステータコイル6を
前記支持体4又はカバ一体12に備え、前記ロータ3の
外周部材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とによってロータ3を
回転させるモータユニットを構成して、前記ロータ3と
支持体4との間に金属又はセラミックス材からなるスラ
スト受部材10を介在配備するようにし、このロータ3
とこれと対向して形成される摺動面のいずれにも又はい
ずれかに動圧発生用溝11゜11、を形成しである。
Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. A through hole 1 is formed in the center, and the through hole 1 forms a flat rotating body having a plurality of mirror surfaces 2 whose outer periphery is a regular polygon. 3. Ceramic cylindrical body. and a metal outer circumferential member 3□ which is shrink-fitted and fixed to the outer periphery of the cylindrical body 3I, and the outer circumferential member 3!
A polygon mirror rotor 3 is formed by forming a plurality of mirror surfaces 2 whose outer peripheral edges are regular polygons, and this rotor 3 is passed through the through hole 1 and placed on the outer periphery of a fixed shaft 5 provided on a support 4. A bushing 5. has a groove 111 for generating dynamic pressure formed on its outer circumferential surface. A stator coil 6 is provided on the support body 4 or the cover integral 12, and is provided on the support body 4 or the cover integral 12, and is fixed in parallel with the outer circumferential member 3□ and rotates the rotor 3, and is provided on the outer circumference member 3□ of the rotor 3. A motor unit for rotating the rotor 3 is constituted by a permanent magnet or a secondary conductor magnet 7 and the stator coil 6, and a thrust receiving member 10 made of metal or ceramic material is provided between the rotor 3 and the support body 4. This rotor 3
Dynamic pressure generating grooves 11.degree. 11 are formed on either or either of the sliding surfaces formed opposite to the sliding surfaces.

前記ロータ3の筒体3Iは中央に円形状の貫通孔のある
円筒体若しくは角筒体で前記固定軸5又は固定軸5に嵌
支されるブツシュ5.に嵌装され、前記支持体4上に介
在される受部材10に対面配備されているもので、この
受部材10としては角形又は円形の板体でロータ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
る面にあるが、筒体3.の軸方向側面の両側に設けて筒
体3Iを挟持しである。また筒体3Iにはこの受部材1
0に対応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状溝をランド
部を残して形成した硬質のセラミックス材料例えばSt
C焼結体、BeOを含むα−5iC焼結体、又は5iJ
4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、前記受部材10も硬質のセラミ
ックス材料の平板を用いてスラスト受板としてもよいし
、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、前記ロータ3とスラスト受板の受部材10と
の間のクリアランスは5〜15μmとしてロータ3が起
動時には下部受部材10側に密着し、回転後動圧が生じ
て浮上後は上部受部材10側に接近して運転できるよう
になっている。
The cylindrical body 3I of the rotor 3 is a cylindrical body or a rectangular cylindrical body with a circular through hole in the center, and the fixed shaft 5 or a bush 5 that is fitted and supported on the fixed shaft 5. The receiving member 10 is a rectangular or circular plate that has a surface facing the magnet 7 of the rotor 3 and the stator. On the surface facing the coil 6, the cylindrical body 3. It is provided on both sides of the axial direction side surface and holds the cylindrical body 3I therebetween. Also, this receiving member 1 is attached to the cylindrical body 3I.
Dynamic pressure generation grooves 11 on both sliding surfaces of the surface corresponding to 0
For example, a hard ceramic material, such as St.
C sintered body, α-5iC sintered body containing BeO, or 5iJ
4. It is preferable to form the thrust bearing part by using a sintered body or the like, and the receiving member 10 may also be a thrust receiving plate by using a flat plate of hard ceramic material. A groove for generating dynamic pressure may be formed on the sliding surface.The clearance between the rotor 3 and the receiving member 10 of the thrust receiving plate is 5 to 15 μm, and the rotor 3 is in close contact with the lower receiving member 10 side when starting. After rotation, dynamic pressure is generated, and after floating, it can be operated close to the upper receiving member 10 side.

前記マグネット7はロータ3の外周部材3□に設けた丸
孔の挿入孔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を上面より窪
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、第1図例で
は、ロータ3の両面にマグネット7.7を保持してパワ
ーを大きくできるように考慮しである。
The magnet 7 may be embedded in a circular insertion hole 8 provided in the outer peripheral member 3□ of the rotor 3, and the upper surfaces may be flush with each other, or the magnet 7 may be inserted into the insertion hole 8 from the upper surface. It may be arranged in a recessed state or in a protruding state and held by a back-up plate (not shown). In the example shown in FIG. 1, the power can be increased by holding magnets 7 and 7 on both sides of the rotor 3. This is taken into consideration.

前記挿入孔8は前記ロータ3の筒体31又は外周部材3
tに複数個環状に形成配備しであるが、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て固定軸5
と直交する平面上に沿って環状に複数の磁掻を着磁して
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 m)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。
The insertion hole 8 is inserted into the cylindrical body 31 of the rotor 3 or the outer peripheral member 3.
A plurality of fixed shafts 5 are formed and arranged in a ring shape on the t, and a fixed shaft 5 is arranged in a ring shape so as to form a disc-shaped rotor core.
It is also possible to have a plurality of magnetic scrapers annularly magnetized along a plane orthogonal to It is convenient to use a coating layer with high reflectance as part of the mirror.

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に嵌装されるブツシュ5.の外周面又はこ
れに対応する回転体側面のいづれかの面に多数設けてラ
ジアル軸受を形成している。
In the figure, reference numeral 111 denotes a dynamic pressure generating groove formed in a herringbone shape, and the bushing 5. is fitted into the fixed shaft 5. A large number of bearings are provided on either the outer circumferential surface of the rotor or the corresponding side surface of the rotating body to form a radial bearing.

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は密めナフトで温度膨張経時
によるゆるみを防止するものである。
Reference numeral 12 is an integrated cover, which is fitted onto the support 4 to provide a sealed structure for laser printers, etc., and can be omitted when high clarity is not required, such as for bar code leagues. Reference numeral 13 indicates a light projection window, and reference numeral 14 indicates a tight napht, which prevents loosening due to temperature expansion and time.

なお前記筒体3Iがその上下両面に動圧発生用411を
備えたものであるが、この動圧発生用溝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、中間部材と
なる受部材10を活用することが考慮されるし、さらに
ロータ3の外周部材3□の外周にある鏡面2もアルミニ
ウム箔又はアルミニウム薄着てバランス調整をすること
ができる。前記外周部材3□としては、外周縁を正多角
形としたリング状の平板体であって、該外周面にアルミ
ニウム箔を固着して鏡面2としたものであるが、上下両
面を切頭円錐状とし、厚さを外方に向って漸減して外周
面の一部を鏡面に形成したものでもよい。
The cylindrical body 3I is provided with dynamic pressure generating grooves 411 on both its upper and lower surfaces, but the spiral direction of the dynamic pressure generating grooves 11 is opposite when provided on both surfaces (the same direction on the projection plane). ) to prevent burnout even if the polygon rotor is rotated in the opposite direction by mistake.
In other words, it produces a dynamic pressure effect during both forward and reverse rotations and receives thrust loads, making it effective for safety purposes, but if necessary, one can be installed in the same direction (opposite in the projection plane) to provide a clutch action. In this case, the use of the receiving member 10 as an intermediate member is considered, and the mirror surface 2 on the outer periphery of the outer peripheral member 3□ of the rotor 3 is also covered with aluminum foil or thin aluminum to adjust the balance. be able to. The outer circumferential member 3□ is a ring-shaped flat plate whose outer circumferential edge is a regular polygon, and aluminum foil is fixed to the outer circumferential surface to form a mirror surface 2, and both upper and lower surfaces are truncated conical. It is also possible to have a shape in which the thickness gradually decreases toward the outside to form a part of the outer circumferential surface into a mirror surface.

なお、この具体例では固定軸5として金属製固定軸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5Iを備えであるが、前記ロータ
3の浮上量を拘束する手段としてはロータ3の上方位置
で固定軸5に設けた上部受部材10を座金15及び固定
用ナツト16若しくはその他のストッパを選んで固着す
る構成としであるが、受部材10にコイルバネ又はスプ
リングワッシャその他弾性部材を付設させたりその他弾
性構造物などを押圧部材としてロータ3の上方部の固定
軸5に備えた構成としてもよい。
In this specific example, a sleeve-shaped bushing 5I made of a ceramic material having a herringbone-shaped groove on the outer periphery is provided on the metal fixed shaft 5 as the fixed shaft 5, but as a means for restraining the flying height of the rotor 3, The upper receiving member 10 provided on the fixed shaft 5 at a position above the rotor 3 is fixed by selecting a washer 15 and a fixing nut 16 or other stopper. Alternatively, an elastic structure or the like may be attached to the fixed shaft 5 at the upper part of the rotor 3 as a pressing member.

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ロータ3を墜落させな
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たス
リーブ状のブツシュ5Iを嵌着配備してブツシュ51を
段付軸として各部材に対応させてもよい。
Further, the support body 4 is made of an aluminum material and is used to prevent the sliding member from rotating, but the fixed shaft 5 and the support body 4 are also made of a ceramic material mainly composed of SiC. Furthermore, the support body 4 is made of a magnetic material to constantly exert an attractive force between it and the magnet 7 to prevent the rotor 3 from falling, and to obtain stable rotation with this attractive force. In addition, the fixed shaft 5 may be fitted with a sleeve-shaped bushing 5I that is precisely machined to ensure parallelism between the shaft end faces and perpendicularity to the herringbone groove surface, and step the bushing 51. The shaft may correspond to each member.

しかして鏡面2のあるロータ3は支持体4にある固定軸
5のスリーブ状のブツシュ5.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。
The rotor 3 with the mirror surface 2 is thus mounted on the sleeve-like bushing 5 of the fixed shaft 5 on the support 4. In addition, the mass balance, fluid balance, and magnetic balance are well maintained, the rotor rotates smoothly, and the air resistance during rotation is small.

この場合、前記支持体4とロータ3との間に介在された
受部材10の対応面に動圧発生用溝11があり、その対
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上のスリーブ状の
ブツシュ51の外周面、又は貫通孔lの円筒面のいずれ
か一方の面にヘリングボーン状の動圧発生用溝11.を
形成し、他方の面を平滑な円筒面として構成するもので
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3〜10μm程度の溝深さであ
る。またこの動圧発生用溝11はロータ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。
In this case, there is a dynamic pressure generating groove 11 on the corresponding surface of the receiving member 10 interposed between the support body 4 and the rotor 3, and the opposite side thereof is a smooth flat surface, which is used as a thrust bearing part. The radial bearing portion has a herringbone-shaped dynamic pressure generating groove 11 on either the outer circumferential surface of the sleeve-shaped bushing 51 on the fixed shaft 5 or the cylindrical surface of the through hole l. , and the other surface is configured as a smooth cylindrical surface. In this embodiment, a dynamic pressure generating groove 11 for supporting a thrust load and a dynamic pressure generating groove 11 for supporting a radial load are used. .. are groove depths of about 3 to 10 μm, respectively. The dynamic pressure generating grooves 11 may be formed on both sides of the rotor 3 to improve balance and eliminate deformation.

前記ロータ3及び/又は受部材10は全面のうねりが0
.3μm以下で最大面粗度が0.1μmの平滑な平面で
あるランド面とした上で、シジットブラストによって3
〜10μmの深さのスパイラル状溝加工をしたものを用
いるのがよい。
The rotor 3 and/or the receiving member 10 have zero waviness over the entire surface.
.. After making the land surface a smooth plane with a surface roughness of 3 μm or less and a maximum surface roughness of 0.1 μm, it was
It is preferable to use a material with a spiral groove machined to a depth of ~10 μm.

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。いずれにしても軸受部には高い精度で前
記動圧発生用溝tt、ti+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。
Note that when manufacturing a radial bearing that utilizes the hydrodynamic effect, the above-mentioned shot blasting can be used to form grooves. In any case, the dynamic pressure generating grooves tt and ti+ can be machined with high accuracy in the bearing part, and the shape of the sliding part suitable for generating dynamic pressure can be maintained even when dynamic pressure is generated. Moreover, it can be used effectively with durability even under a certain degree of load, even against solid friction that occurs when starting and stopping.

第3図例では前記ブツシュ5Iを受部材10゜10間に
挟持して固定軸5に設けた固定ナツト16とコイルバネ
17とで保持したものでステータコイル6をカバ一体1
2に設けである。なお前記ロータ3の筒体3Iにマグネ
ット7を設けてあり、該筒体3Iと支持体4との間の受
部材10を支持体4で兼用させてもよく、この場合支持
体4をセラミック材料で形成するのもよい。
In the example shown in FIG. 3, the bush 5I is held between the receiving members 10 and 10 by a fixing nut 16 provided on the fixed shaft 5 and a coil spring 17, and the stator coil 6 is attached to the cover 1.
It is provided in 2. Note that the magnet 7 is provided on the cylindrical body 3I of the rotor 3, and the support 4 may also serve as the receiving member 10 between the cylindrical body 3I and the support 4. In this case, the support 4 may be made of a ceramic material. It is also good to form it with

第4〜6図の具体例では回転軸として金属製固定軸5、
例えばボルト上にヘリングボーン状溝の動圧発生用溝1
1.を外周に有する金属又は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、かつ前記回転筒体3
Iをその両側からスラスト受部材10.10で挟持し、
前記ブツシュ5、と共に固定軸5に嵌着し、この受部材
10゜10に対向する摺動面に動圧発生用溝11.11
を設けて組立て容易な構成としである。
In the specific example shown in FIGS. 4 to 6, a metal fixed shaft 5 is used as the rotating shaft,
For example, a herringbone-shaped groove for generating dynamic pressure on a bolt 1
1. A sleeve-shaped bushing 51 made of metal or ceramic material having an outer periphery of
I is held between the thrust receiving members 10.10 from both sides,
Dynamic pressure generating grooves 11 and 11 are fitted on the fixed shaft 5 together with the bushing 5, and are provided on the sliding surface facing the receiving member 10°10.
It has a structure that is easy to assemble.

また、この実施例ではブツシュ51と筒体31との間の
動圧軸受部分に対して受部材10に形成された貫通孔2
0から容易に外気が流れるようにしである。そしてリン
グ状の鉄片のバックアップリング18は、マグネット7
の磁気回路を良好にするためと、マスバランスをとるた
めのものであって、セラミックスからなる筒体31の強
度をそこなうことなくバランスを修正することができる
Further, in this embodiment, a through hole 2 is formed in the receiving member 10 for the dynamic pressure bearing portion between the bushing 51 and the cylinder body 31.
This is so that outside air can easily flow from 0. The backup ring 18, which is a ring-shaped piece of iron, is attached to the magnet 7.
This is to improve the magnetic circuit and to maintain mass balance, and the balance can be corrected without damaging the strength of the ceramic cylindrical body 31.

この場合、固定軸5のボルトは螺孔21に螺合し、座金
15にパツキン19を併用して受部材10゜10の挟持
が簡便にできるようになっていて、また前記支持体4に
下部受部材10に設けた貫通孔20に連通ずるガイド用
の通気路22を形成しである。さらに、前記マグネット
7をロータ3の挿入孔8に埋込む際に合成樹脂系コーテ
ィング剤で被覆カバーすることも選んでできる。
In this case, the bolt of the fixed shaft 5 is screwed into the screw hole 21, and the washer 15 and the packing 19 are used together to easily hold the receiving member 10. A guide air passage 22 communicating with a through hole 20 provided in the receiving member 10 is formed. Furthermore, when the magnet 7 is embedded in the insertion hole 8 of the rotor 3, it can be optionally covered with a synthetic resin coating agent.

第7〜9図例では筒体3.の外周に焼ばめによって固定
された金属製の外周部材3.をつば状の平板体に代えて
、上下両面を切頭円錐状として所謂ソロパン球状体とし
、その大径外周面部を多角形の鏡面2とし、風損を減じ
エツジ部分を削除したもので回転バランス並びに筒体3
1の強固な保護と窓部13を金属部材で覆う形態として
安全性を高めである。この場合、外周部材3tの上下両
面が円錐面状であり、厚さが外方に向って漸減している
ので外周付近の鏡面2の輪郭の長さが短く風損が少ない
し、筒体31の外周を囲って安全性を高められる。
In the examples of FIGS. 7 to 9, the cylindrical body 3. A metal outer peripheral member fixed to the outer periphery of 3 by shrink fit. Instead of a brim-shaped flat plate, the top and bottom surfaces are shaped like truncated cones, making it a so-called solopan sphere, and its large-diameter outer peripheral surface is made into a polygonal mirror surface 2 to reduce windage loss and eliminate the edge portion to improve rotational balance. and cylinder body 3
1 and the window portion 13 is covered with a metal member, increasing safety. In this case, both the upper and lower surfaces of the outer circumferential member 3t are conical, and the thickness gradually decreases toward the outside, so the length of the outline of the mirror surface 2 near the outer circumference is short and there is little windage loss, and the cylindrical body 31 Safety can be increased by enclosing the outer periphery of the

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は、固定軸に回転自在に嵌合されたセラミックス
製の筒体と、該筒体の外周に焼ばめ固着した金属製の外
周部材とからポリゴンミラーロータを構成し、このロー
タにマグネットと前記外周部材の外周面に鏡面とを形成
し、さらに該マグネットに対応してステータコイルを配
備し、前記セラミックス製筒体にブツシュを嵌合すると
共に、ブツシュ外周面又はこれに対面するセラミックス
筒体側摺動面のいずれかに動圧発生用溝を形成し、かつ
前記筒体をその両側からスラスト受部材で挟持してブツ
シュと共に固定軸で嵌着し、この受部材に対向する摺動
面に動圧発生用溝を設けたことにより、延性の小さいセ
ラミックス製の筒体の外周を延性の大きな金属製外周部
材で囲まれているので筒体がクランクで破壊することを
防ぎ、たとえセラミックス部材が破壊しても金属部材で
さえぎられていて、ケース外に飛び出す危険も少なく、
しかも焼ばめ固着により筒体には特に外周表面に大きな
初期圧縮圧力が残留し、遠心力による半径方向及び円周
方向の張力を相殺してクランク発生成いは伝播を抑制し
、回転速度の限界を上げることが可能であり、また受部
材で挟持されてポリゴンロータの垂直度、平行度を大幅
に向上できロー夕の芯振れも可及的に小さくできるほか
、組立配備が簡易で堅牢であり、バランス調整も容易で
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、ポリゴンロータに動圧効果を
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、また製作が容易で寸法精度の出し方も楽
で、精度の高い加工ができて量産性に適し更に、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、かつセラミックス部材の介在もケース並びに外周
部材の金属部材でカバーすることと受部材で挟持されて
いることで破損による障害がなく安全性と信鎖性を増し
、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。
In the present invention, a polygon mirror rotor is constructed from a ceramic cylindrical body rotatably fitted to a fixed shaft, and a metal outer peripheral member that is shrink-fitted to the outer periphery of the cylindrical body, and a magnet is attached to this rotor. and a mirror surface on the outer peripheral surface of the outer peripheral member, further disposing a stator coil corresponding to the magnet, fitting a bushing into the ceramic cylinder, and forming a mirror surface on the outer peripheral surface of the bushing or a ceramic cylinder facing the bushing. A groove for generating dynamic pressure is formed on one of the sliding surfaces on the body side, and the cylinder body is held between thrust bearing members from both sides and fitted together with a bushing by a fixed shaft, and the sliding surface faces the bearing member. By providing grooves for generating dynamic pressure, the outer periphery of the ceramic cylinder with low ductility is surrounded by a metal peripheral member with high ductility, which prevents the cylinder from being destroyed by the crank. Even if it breaks, it is blocked by metal parts, so there is little risk of it flying out of the case.
Moreover, due to the shrink fit, a large initial compression pressure remains in the cylinder, especially on the outer peripheral surface, which cancels out the tension in the radial and circumferential directions due to centrifugal force, suppresses the generation or propagation of cranking, and reduces the rotational speed. It is possible to raise the limit, and the perpendicularity and parallelism of the polygon rotor can be greatly improved by being held between the support members, and the center runout of the rotor can be minimized. The rotor core is made of permanent magnets or secondary conductors to rotate the polygon rotor, and the thickness of the polygon rotor is thin, with the outer peripheral surface being a part of the mirror. Compared to conventional polygon mirrors, the size of the polygon mirror in the rotation axis direction is shorter, making it significantly thinner, smaller and lighter, and reducing air resistance. The rotational speed of the mirror can be significantly reduced, and the same rotational speed as before can be obtained with even less power.Also, with the polygon mirror, it is possible to obtain a higher rotational speed with the same amount of power as before. In addition, since the polygon rotor generates a dynamic pressure effect and receives thrust loads well, maintenance and security are easy, there is no wear even if there is solid contact during starting and stopping, and it is easy to manufacture and has a small size. It is easy to achieve precision, and it is suitable for mass production because it can be processed with high precision.Furthermore, it always functions well as a polygon mirror that stably scans the light beam, and the intervening ceramic parts can be removed from the metal of the case and outer peripheral parts. By covering with a member and being held between receiving members, there is no problem due to breakage, increasing safety and reliability, and a polygon mirror that can accurately reflect laser beams, etc. can be obtained in a simple configuration, easy to manufacture, and inexpensive. It is something that can be done.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の実施例の縦断面図、第2図は第1図I
!線の横断面図、第3図は他の実施例の切断側面図、第
4図はさらに他の実施例の一部の縦断面図、第5図は第
4図■■線の底面図、第6図は第4図mmNIAの平面
図、第7図はまた他の実施例の一部の縦断面図、第8図
はそのロータの斜面図、第9図は従来例の縦断面図であ
る。 1・・・貫通孔、2・・・鏡面、3・・・ロータ、3.
・・・筒体、3!・・・外周部材、4・・・支持体、5
・・・固定軸、51・・・ブツシュ、6・・・ステータ
コイル、7・・・マグネット、8・・・挿入孔、10・
・・受部材、11.11.・・・動圧発生用溝、12・
・・カバ一体、15・・・座金、16・・・固定ナツト
、17・・・バネ。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram of FIG.
! 3 is a cut side view of another embodiment, FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a part of another embodiment, and FIG. 5 is a bottom view of the line in FIG. FIG. 6 is a plan view of the mmNIA shown in FIG. 4, FIG. 7 is a vertical cross-sectional view of a part of another embodiment, FIG. 8 is a slope view of the rotor, and FIG. 9 is a vertical cross-sectional view of a conventional example. be. 1... Through hole, 2... Mirror surface, 3... Rotor, 3.
...Cylinder, 3! ... Outer peripheral member, 4 ... Support body, 5
... Fixed shaft, 51 ... Bush, 6 ... Stator coil, 7 ... Magnet, 8 ... Insertion hole, 10.
...Receiving member, 11.11. ... Groove for dynamic pressure generation, 12.
...Cover integrated, 15...Washer, 16...Fixing nut, 17...Spring.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)セラミックス製の筒体と、該筒体の外周に焼ばめ
固着した金属製の外周部材とからポリゴンミラーロータ
を構成し、このロータにマグネットと前記外周部材の外
周面に鏡面とを形成し、さらに該マグネットに対応して
ステータコイルを配備し、前記セラミックス製筒体にブ
ッシュを嵌合すると共に、ブッシュ外周面又はこれに対
面するセラミックス製筒体側摺動面のいずれかに動圧発
生用溝を形成し、かつ前記セラミックス製筒体をその両
側からスラスト受部材で挟持してブッシュと共に固定軸
で嵌着し、この受部材に対向する摺動面に動圧発生用溝
を設けたことを特徴とするポリゴンミラー。
(1) A polygon mirror rotor is constructed from a ceramic cylinder and a metal outer peripheral member that is shrink-fitted to the outer circumference of the cylinder, and a magnet and a mirror surface are attached to the outer peripheral surface of the outer peripheral member. A stator coil is provided corresponding to the magnet, a bush is fitted to the ceramic cylinder, and a dynamic pressure is applied to either the outer peripheral surface of the bush or the sliding surface of the ceramic cylinder facing the bush. A generating groove is formed, and the ceramic cylinder is held between thrust receiving members on both sides thereof and fitted together with a bush on a fixed shaft, and a dynamic pressure generating groove is provided on the sliding surface facing the receiving member. A polygon mirror that is characterized by
(2)前記セラミックス製筒体が、中央に貫通孔のある
円筒状体であって、上下両面に動圧発生用溝のスパイラ
ル溝を形成し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。
(2) The polygon according to claim 1, wherein the ceramic cylinder is a cylindrical body with a through hole in the center, and spiral grooves for generating dynamic pressure are formed on both upper and lower surfaces. mirror.
(3)前記マグネットが、前記ポリゴンミラーロータの
セラミックス製筒体に環状に複数設けた丸孔に配備され
ている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。
(3) The polygon mirror according to claim 1 or 2, wherein the magnets are arranged in a plurality of annular circular holes provided in the ceramic cylinder of the polygon mirror rotor.
(4)前記マグネットが、前記ポリゴンミラーロータの
平板状の外周部材の両面に設けられ、それぞれステータ
コイルに対設されている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) The magnets are provided on both sides of the flat outer peripheral member of the polygon mirror rotor, and each magnet is provided opposite to the stator coil.
The polygon mirror according to item 1 or 2.
(5)前記外周部材が、上下両面を切頭円錐形状面とし
、厚さを外方に向って漸減したものであって、前記セラ
ミックス製筒状体の水平面中心に配備したものである特
許請求の範囲第2項又は第3項記載のポリゴンミラー。
(5) A patent claim in which the outer circumferential member has truncated conical surfaces on both upper and lower surfaces, the thickness gradually decreases outward, and is arranged at the center of the horizontal plane of the ceramic cylindrical body. The polygon mirror according to the range 2 or 3.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0351217U (en) * 1989-09-26 1991-05-17
JPH03157513A (en) * 1989-08-11 1991-07-05 Ebara Corp Bearing structure
US5373391A (en) * 1992-02-26 1994-12-13 Ebara Corporation Polygon mirror with embedded yoke
US5598291A (en) * 1993-09-24 1997-01-28 Ebara Corporation Polygon mirror mounting structure

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