超低騒音・小型高速回転レーザスキャナの開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555042
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 吉本 成香 東京理科大学, 工学部・機械工学科, 教授 (80096718)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 義明 日本電産コパル電子(株), 取締役
• Keywords: 動圧型空気軸受 / スパイラル溝 / レーザスキャナ / 真空 / 風損

Research Abstract

本研究では、小型化が可能で、騒音のない高速回転レーザスキャナの開発を目的とする。本研究では、ポリゴンミラーの風切り音による騒音をなくすために、動圧型空気スラスト軸受のスパイラル溝を粘性真空ポンプとして利用する。これによりハウジング内の圧力を0.1気圧以下にまで低下させ、ミラーをほぼ真空に近い空間中で回転させることにより、風切り音をほとんど消滅させることができる。一方、小型化については、スパイラル溝付き動圧型空気スラスト軸受に真空ポンプ機能と回転軸支持機能を同時に持たせる構造を提案することにより可能にしている。
ここでは、このようなスキャナモータを実際に製作し、その騒音低減効果を実測するとともに、スキャナとして満たすべき性能を、実験的に明らかにすることにより、その有効性を確認する。さらに、量産化に際して必要となる種々の加工誤差のスキャナ性能への影響を理論的に明らかにすることにより、提案するスキャナの設計手法を確立することを目的とする。
今年度は、以下のようなことを行った。
1.これまでの研究をもとに、最適なポンピング特性と支持剛性を持つ真空ポンプ機能付きスパイラル溝付き動圧型空気スラスト軸受の特性を検討する。また、動圧型空気ジャーナル軸受についてもその特性について検討を行う。これらの検討から、40,000rpmで0.1気圧以下の真空度を達成できるスパイラル溝付き軸受形状を決定した。またジャーナル軸受についても、軸質量200gで、40,000rpmが可能な軸受および溝形状を決定した。
2.上記の検討をもとに、スラストおよびジャーナル軸受を実機に組み込むためのスキャナモータの基本形状を決定し、スキャナモータを製作した。軸、および軸受の材質は、アルミナセラミックスとした。

Research Products

• [Publications] 田口信幸, 吉本成香, 檀原伸補: "真空ポンプ機能を持つレーザスキャナ用動圧型空気スラスト軸受に関する研究"精密工学会誌. Vol.67,No.8. 1244-1248 (2001)