JPH04224312A - ポリゴンミラーおよび動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザプリンタ、デジ
タルコピア等に使用されるポリゴンミラーおよび動圧空
気軸受型ポリゴンスキャナに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザプリンタ等における偏向器
としてポリゴンスキャナが使用されているが、このポリ
ゴンスキャナは非常に高速で回転し、しかもその特性は
画像品質に与える影響が大きいことから、ポリゴンミラ
ーのミラー平面度や回転ムラ、面倒れ等に関する厳しい
仕様要求がある。このため、ポリゴンミラーを回転支持
する回転軸とこの軸を軸支する固定軸とからなる動圧空
気軸受を設けて特性向上を図った動圧空気軸受型ポリゴ
ンスキャナがある。

【０００３】従来、この種の動圧空気軸受型ポリゴンス
キャナとしては、例えば特開昭６３−１６７３２７号公
報に記載されたものがある。このものは、固定軸に回転
自在に支持された中空回転軸の中央部分にフランジ部が
形成されており、この中空回転軸の外周部に中空形状の
ポリゴンミラーを嵌合し、このポリゴンミラーをフラン
ジおよびミラー抑えで狭持することによって中空回転軸
に位置決め固定している。

【０００４】ところが、このような動圧空気軸受型ポリ
ゴンスキャナにあっては、中空回転軸の中央部分にフラ
ンジを形成しているため、中空回転軸の加工コストが高
くなってしまうという不具合があるため、近時、図６〜
８に示されるようなものが提案されている。図６におい
て、ハウジング１には台座２が固定されており、この台
座２には動圧発生用の２対のヘリングボーン溝３ａ、３
ｂ、４ａ、４ｂが形成された固定軸５が圧入固着あるい
は焼ばめ等で強固に固定されている。固定軸５には中空
回転軸６が回転自在に支持されており、この回転軸６の
上部にはフランジ６ａが形成され、このフランジ６ａの
上面にはポリゴンミラー７が載置されている。ポリゴン
ミラー７は図７に示すように中心部に内筒７ａが形成さ
れており、この内筒７ａは中空回転軸６に取付けられる
ときの径方向の位置決め基準を構成している。

【０００５】また、ミラー７の側面には複数のミラー面
７ｂが形成されており、このミラー面７ｂはレーザ光走
査時に各ミラー面７ｂ間の走査ピッチむらが生じないよ
うにフランジ部６ａに取付けられる取付け基準面７ｃに
対して一定角度で形成され、各ミラー面７ｂ間での角度
のばらつきが数１０秒以下に設定されている。このため
、取付け基準面７ｃは加工基準面も構成している。ポリ
ゴンミラー７は高純度のアルミニウムから構成されてお
り、ミラー面７ｂは超精密切削加工によって行なわれて
いる。

【０００６】具体的には、ミラー面７の加工は図８に示
すように量産による低コスト化を図るために内筒７ａに
治具８ａを挿入して複数個積み重ね、上下端を治具８ｂ
、８ｃによって狭持することにより行なっている。また
、取付け基準面７ｃおよびこの基準面７ｃと反対の面７
ｄの外周部にはテーパ部７ｅが形成されており、このテ
ーパ部７ｅによって上述したように積み重ねてミラー面
７ｂを加工するときに発生する切粉による疵の発生を防
止するとともに、実回転時の風損の発生を防止している
。

【０００７】再び、図６において、ポリゴンミラー７の
上面（面７ｄ）には、ミラー押え板９が取付けられてお
り、この押え板９には内筒７ａおよび中空回転軸６の中
空部分に挿入可能な外筒９ａが形成されている。この押
え板９はボルト１０によってポリゴンミラー７を介して
フランジ６ａに取付けられており、ポリゴンミラー７は
押え板９によって中空回転軸６と同軸になるようにして
中空回転軸６に固定されている。

【０００８】また、ミラー押え板９には磁石１１が取付
けられているとともに中央に上下振動減衰用微細穴９ｂ
が形成されており、後述するスラスト軸受にダンピング
特性を付与している。また、この押え板９にはバランス
修正溝９ｃが形成されており、この溝９ｃによって中空
回転軸６等が回転する際の各回転部材の不釣り合いを修
正している。

【０００９】また、中空回転軸６の略中央部にはロータ
マグネット１２が設けられており、このマグネット１２
の下部にはバランス修正溝１３ａが形成されたバランス
リング１３が設けられている。そして、上述した中空回
転軸６、ポリゴンミラー７、ミラー押え板９、ロータマ
グネット１２およびバランスリング１３は回転体１４を
構成しており、回転体１４の回転に伴って中空回転軸６
と固定軸５の間に形成される間隙の圧力が高まるとヘリ
ングボーン溝３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂによって動圧空気
軸受を形成し、固定軸５と非接触で回転体１４がラジア
ル方向に支持される。また、上述したバランス修正溝９
ｃおよび１３ａは回転体１４の回転時にこの回転体１４
の不釣り合いによる振動を小さくするために数ｍｇ以下
の不釣り合い量にバランス修正されている。

【００１０】また、固定軸５の上端部およびハウジング
１に取付けられた上蓋１５には磁石１６、１７が設けら
れており、これら磁石１６、１７および上述した磁石１
１は互いに向いあう面の磁極を同極として配設されてい
る。そして、これら磁石１１、１６、１７は微細穴９ｂ
と共にアキシャル軸受としてのスラスト磁気軸受を構成
し、磁石１１が磁石１６、１７によって反発されること
により回転体１４を浮上させてスラスト方向に非接触で
支持している。

【００１１】また、駆動部はロータマグネット１２、ハ
ウジング１に固定されたコイル部１８、スロットル鉄芯
１９およびホール素子２０等から構成された公知のイン
ナーロータであり、励磁切り換えによって回転体１４を
回転させるようになっている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の動圧空気軸受型ポリゴンスキャナにあっては
、ポリゴンミラー７の中心に内筒７ａが形成され、この
内筒７ａにミラー押え板９の外筒９ａを挿入し、この外
筒９ａを中空回転軸６の中空部に挿入することによって
ポリゴンミラー７を中空回転軸６に位置決め固定してい
たため、ポリゴンミラー７を直接中空回転軸６に固定で
きないばかりか、位置決め固定するためにミラー押え板
９が必要となってしまい、ミラー押え板９を取付ける分
だけポリゴンスキャナの組み立て工数およびコストが増
大してしまうとともにスラスト方向に大型化してしまう
という問題があった。

【００１３】そこで、請求項１記載の発明は、凹部が形
成された部材に直接固定することができるポリゴンミラ
ーを提供することを目的としている。また、請求項２記
載の発明は、ポリゴンミラー自体に他のポリゴンミラー
を重ねてミラー面を容易に加工することができ、低コス
トをポリゴンミラーを提供することを目的としている。

【００１４】さらに、請求項３記載の発明は、部品点数
を低減することができ、組み立て作業の作業性の向上お
よび低コスト化を図ることができるとともに、小型化を
図ることができる動圧空気軸受型ポリゴンスキャナを提
供することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記課題を達成するために、所定の取付け基準面を有す
るとともに側面にミラー面が形成され、取付け基準面を
凹部が形成された部材に固定するようにしたポリゴンミ
ラーであって、前記取付け基準面に凹部に挿入可能な凸
部を一体的に設けたことを特徴としている。

【００１６】請求項２記載の発明は、上記課題を達成す
るために、前記取付け基準面と反対側に位置する面に凸
部の外周よりも僅かに大きい形状の内周を有する凹部を
設けたことを特徴としている。請求項３記載の発明は、
上記課題を達成するために、ハウジングと、ハウジング
に固定された台座に固定された固定軸と、固定軸に回転
自在に支持された中空回転軸および該中空回転軸の上端
部に固定されたポリゴンミラーからなり、固定軸および
中空回転軸との間にラジアル動圧空気軸受を構成する回
転体と、回転体を回転させる駆動部と、回転体を軸方向
に支持するアキシャル軸受と、を備えた動圧空気軸受型
ポリゴンスキャナにおいて、前記ポリゴンミラーの取付
け基準面に凸部を設け、該凸部を中空回転軸の中空部に
挿入することによりポリゴンミラーを中空回転軸の上端
部に固定したことを特徴としている。

【００１７】

【作用】請求項１記載の発明では、取付け基準面に凹部
を有する部材に挿入可能な凸部を一体的に設けている。 したがって、ポリゴンミラーが凹部を有する部材に直接
取付けられる。請求項２記載の発明では、前記取付け基
準面と反対側に位置する面に凸部の外周よりも僅かに大
きい形状の内周を有する凹部が設けられる。したがって
、ポリゴンミラーに他のポリゴンミラーが複数個重ねら
れて、ミラー面が容易に加工され、ポリゴンミラーの製
造コストが低減する。

【００１８】請求項３記載の発明では、ポリゴンミラー
の取付け基準面に凸部が設けられ、該凸部が中空回転軸
の中空部に挿入されることによりポリゴンミラーが中空
回転軸の上端部に固定される。したがって、ポリゴンミ
ラーが中空回転軸の上端部に直接取付けられ、ポリゴン
スキャナの部品点数が低減される。この結果、組み立て
作業の作業性の向上および低コスト化が図られるととも
に、ポリゴンスキャナの小型化が図れる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。 図１〜５は本発明に係るポリゴンミラーおよびそのポリ
ゴンミラーが設けられた動圧空気軸受型ポリゴンスキャ
ナの一実施例を示す図である。なお、本実施例では従来
例と同様の構成には同一番号を付して説明を省略する。

【００２０】まず、構成を説明する。図１において、中
空回転軸６の上部にはフランジ６ａが形成されており、
このフランジ６ａの上面には高純度のアルミニウムから
構成されたポリゴンミラー２１が取付けられている。こ
のポリゴンミラー２１は図２に示すようにフランジ６ａ
に取付けられる取付け基準面２１ａの中心部に凸部２１
ｂが形成されており、この凸部２１ｂは中空回転軸６の
中空部に挿入されるとともに、挿入時における中空回転
軸６の径方向の位置決め基準を構成している。

【００２１】この凸部２１ｂの中央部には凹部２１ｃが
形成されており、この凹部には磁石２２が取付けられて
いる。 また、凹部２１ｃ底面には上下振動減衰用の微細穴２１
ｄが形成されており、スラスト軸受にダンピング特性を
付与している。また、ポリゴンミラー２１の側面には複
数のミラー面２１ｅが形成されており、このミラー面２
１ｅはレーザ光走査時に各ミラー面２１ｅ間の走査ピッ
チむらが生じないようにフランジ部６ａに取付けられる
取付け基準面２１ａに対して一定角度で形成され、各ミ
ラー面２１ｅ間での角度のばらつきが数１０秒以下に設
定されている。

【００２２】また、取付け基準面２１ａおよびこの基準
面２１ａと反対の面２１ｆの外周部にはテーパ部２１ｇ
が形成されている。また、この面２１ｆには凹部２１ｈ
が形成されており、この凹部２１ｈの内周部は凸部２１
ｂの外周部よりも僅かに大きく形成されている。このポ
リゴンミラー２１は取付け孔２１ｉにボルト２３を螺合
することによりフランジ６ａに取付けられており、ボル
ト２３によって図１上方側から押圧されることにより中
空回転軸６の上端部に固定されている。

【００２３】そして、ポリゴンミラー２１、中空回転軸
６、ロータマグネット１２およびバランスリング１３は
回転体２４を構成している。また、磁石２２は磁石１６
、１７と共に軸方向に反発しあうように構成されている
とともに微細穴２１ｄと共にアキシャル軸受としてのス
ラスト磁気軸受を構成し、磁石２２が磁石１６、１７に
よって反発されることにより回転体２４を浮上させてス
ラスト方向に非接触で支持している。なお、図１中２１
ｊはポリゴンミラー２１に形成された回転体不釣り合い
修正用のバランス修正溝である。

【００２４】上述したような本実施例では、ポリゴンミ
ラー２１の取付け基準面２１ａに凸部２１ｂを設け、こ
の凸部２１ｂを中空回転軸６の中空部に挿入することに
よりポリゴンミラー２１を中空回転軸６の上端部に固定
しているため、ポリゴンミラー２１を中空部を有する中
空回転軸６に直接取付けることができる。このため、ミ
ラー押え板を廃止して、ポリゴンスキャナの部品点数を
低減することができる。この結果、ポリゴンスキャナの
組み立て作業の作業性の向上および低コスト化を図るこ
とができるとともに、ポリゴンスキャナを小型化するこ
とができる。

【００２５】なお、本実施例では、取付け基準面２１ａ
に凸部２１ｂを形成しているが、この凸部２１ｂはポリ
ゴンミラー２１を直接加工して形成してもよく、あるい
は、ポリゴンミラーを構成する材料と異なる材料を接着
、圧入および焼ばめ等によってポリゴンミラー２１に付
加するようにしてもよい。また、ポリゴンミラーを上述
したような構成にしているが、このような形状に限らず
、図３に示すように取付け基準面２１ａに中空回転軸６
の中空部に挿入可能な凸部２１ｂを一体的に設けるよう
にしてもよい。

【００２６】さらに、図４に示すように取付け基準面２
１ａと反対側に位置する面２１ｆに凸部２１ｂの外周よ
りも僅かに大きい形状の内周を有する凹部２１ｈを設け
るようにしてもよい。なお、このように凹部２１ｈを設
けると、図５に示すようにこの凹部２１ｈに凸部２１ｂ
を挿入することによりポリゴンミラー２１を重ねること
ができ、ミラー面２１ｅの超精密切削加工を治具を使わ
ずに行なうことができ、ポリゴンミラー２１の量産をさ
らに低コストで行なうことができる。また、図１、２に
示すポリゴンミラーも上述したように積み重ねてミラー
面２１ｅを加工することができるのは勿論である。

【００２７】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、取付け基
準面に凹部を有する部材に挿入可能な凸部を一体的に設
けているので、ポリゴンミラーを凹部を有する部材に直
接取付けることができる。請求項２記載の発明によれば
、前記取付け基準面と反対側に位置する面に凸部の外周
よりも僅かに大きい形状の内周を有する凹部を設けてい
るので、ポリゴンミラーに他のポリゴンミラーを複数個
重ねることができ、ミラー面を容易に加工して、ポリゴ
ンミラーの製造コストを低減することができる。

【００２８】請求項３記載の発明によれば、ポリゴンミ
ラーの取付け基準面に凸部を設け、該凸部を中空回転軸
の中空部に挿入することによりポリゴンミラーを中空回
転軸の上端部に固定しているので、ポリゴンミラーを中
空回転軸の上端部に直接取付けて、ポリゴンスキャナの
部品点数を低減することができる。この結果、組み立て
作業の作業性の向上および低コスト化を図ることができ
るとともに、ポリゴンスキャナを小型化することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るポリゴンミラーおよび動圧空気軸
受型ポリゴンスキャナの一実施例を示す断面図である。

【図２】図１におけるポリゴンミラーの構成図であり、
（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその断面図である。

【図３】ポリゴンミラーの他の態様を示す図であり、（
ａ）はその斜視図、（ｂ）はその断面図である。

【図４】ポリゴンミラーの他の態様を示す図であり、（
ａ）はその斜視図、（ｂ）はその断面図である。

【図５】図３におけるポリゴンミラーを重ねた状態を示
す断面図である。

【図６】従来のポリゴンミラーおよび動圧空気軸受型ポ
リゴンスキャナを示す断面図である。

【図７】図６におけるポリゴンミラーの構成図であり、
（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその断面図である。

【図８】図６におけるポリゴンミラーを治具によって重
ねた状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１　　　　ハウジング ２　　　　台座 ５　　　　固定軸 ６　　　　中空回転軸 ２１　　　　ポリゴンミラー ２１ａ　　　　取付け基準面 ２１ｂ　　　　凸部 ２１ｅ　　　　ミラー面 ２１ｆ　　　　面 ２１ｈ　　　　凹部 ２４　　　　回転体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の取付け基準面を有するとともに側面
   にミラー面が形成され、取付け基準面を凹部が形成され
   た部材に固定するようにしたポリゴンミラーであって、
   前記取付け基準面に凹部に挿入可能な凸部を一体的に設
   けたことを特徴とするポリゴンミラー。
2. 【請求項２】前記取付け基準面と反対側に位置する面に
   凸部の外周よりも僅かに大きい形状の内周を有する凹部
   を設けたことを特徴とする請求項１記載のポリゴンミラ
   ー。
3. 【請求項３】ハウジングと、ハウジングに固定された台
   座に固定された固定軸と、固定軸に回転自在に支持され
   た中空回転軸および該中空回転軸の上端部に固定された
   ポリゴンミラーからなり、固定軸および中空回転軸との
   間にラジアル動圧空気軸受を構成する回転体と、回転体
   を回転させる駆動部と、回転体を軸方向に支持するアキ
   シャル軸受と、を備えた動圧空気軸受型ポリゴンスキャ
   ナにおいて、前記ポリゴンミラーの取付け基準面に凸部
   を設け、該凸部を中空回転軸の中空部に挿入することに
   よりポリゴンミラーを中空回転軸の上端部に固定したこ
   とを特徴とする動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ。