JPS63173012A - 回転体支持装置 - 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、例えば回転多面体鏡光偏向器などに適用され
、高精度、高速回転の回転体を安定に支持する回転体支
持装置に関するものである。

、従来の技術 近年、オフィス機器の発展に伴って、情報を記録、印刷
するプリンタ関係の機器もますます高速化、小型化およ
び低コスト化が要望されはしめ、これに伴ってレーザプ
リンタに代表されるように印字品質が良く高速性の特徴
を有するプリンタが出現している。

一般にこのレーザビームプリンタは第３図に示すように
予め一様に帯電された感光体１に光走査部２よりレーザ
光を走査して感光体１上に静電潜像を形成し周知の電子
写真方式のプロセスによりプリント出力するもので、上
記光走査部２は半導体レーザ光源４から発せられたレー
ザ光３をビーム整形光学系５を通して適当なビーム形に
整形しそのレーザ光３を回転多面体鏡光偏向器６を介し
て偏向させ更に結像光学系７を通して感光体１上に走査
する構成になっている。

また上記回転多面体現光偏向器６はその偏向速度すなわ
ち光偏向器の高速性と高精度がレーザビームプリンタの
高速性と高品位化を主に決定しており、回転多面体現と
その回転駆動部より構成される。

従来、回転多面体漏光偏向器は例えば特開昭５９−２３
３１９号公報に示されるような回転体支持装置を適用し
た構成がある。その構成を第４図に示す。

第４図において、回転多面体現光偏向器１０は回転多面
体現１）とこの回転多面体現１）を所定方向に高速回転
させる回転駆動部１２とから構成される。

１３は固定軸でモータハウジング１４上に固定されてお
りその固定軸１３の外周部とわずかな隙間を介して中空
円筒状の回転部材１５が回転自在に外装されている。

また、上記固定軸１３の外周面上下端部２日および２９
には回転部材１５の内周面との相対速度により半径方向
に動圧を発生するくの字状のへリングボーン溝２６およ
び２７が形成されている。

一方、上記回転部材１５の下端部にはスラスト支持用の
磁気軸受１６の内側磁気リング１７が取付けられ、更に
ロータ磁石１８が回転部材１５にその上下方向はぼ中央
付近に固定されている。

また、そのロータ磁石１８の上方には回転多面体現１）
がその下端面を回転部材１５に当接した状態で上端面を
鏡押さえ部材２０により押し付は固定されている。一方
、前記モータハウジング１４には上記ロータ磁石１８の
外周部を囲む状態で駆動コイル２１を備えたステータ２
２が固定されており回転多面体現１）、ロータ磁石１８
および内側磁気リング１７からなる回転組立体２３を周
知の直流ブラシレス駆動方式により回転駆動するように
なっている。

また、上記内側磁気リング１７０同部に対して一定の隙
間で囲むように外側磁気リング２４が同様にモータハウ
ジング１４の下方に固定され内側磁気リング１７と外側
磁気リング２４とは互いに吸引力が働くように着磁され
ており回転組立体２３の上下方向（自重方向）を支承す
るスラスト支持磁気軸受１６を構成している。更に、モ
ータハウジング１４の上部には密閉カバー２５が取り付
けられ清浄な空気が封入されている。

以上のような構成にて、駆動コイル２１に通電すること
によりステータ２２に回転磁界が生じロータ磁石１８と
の磁気吸引力により回転組立体２３が回転する。

これにより回転部材１５と固定軸１３とに相対速度が生
じ固定軸１３上下端部のへリングボーン溝部２６および
２７の隙間に空気が流れ込んで半径方向に空気圧が発生
しいわゆる動圧気体軸受部となり非接触の状態で極めて
小さな摩擦抵抗と安定性をもって回転組立体２３が高速
度に回転する。従って、回転多面体現１）も高速で回転
されそれに伴って光走査部内でレーザ光が高速に偏向さ
れる。この時、偏向されたレーザ光の軌跡の精度は上記
回転多面体現１）の各鏡面の回転時の傾き、変形により
決まるため回転多面体現１）の各鏡面の傾き（動的面倒
れ）すなわち光偏向器自体の高速回転時の安定性および
回転精度においてかなり高い仕様が要望されろ。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記の様な構成においては回転部材１５
が固定軸１３の上下端部に設けられた三箇所の動圧気体
軸受２８および２９によりその半径方向が支持され、ま
たスラスト磁気軸受１６によりスラスト方向のみの負荷
が保持されるため回転部材１５の高速回転時に生じるジ
ャイロモーメント等による傾きの支持は上記固定軸上の
気体軸受によりなされる。

このため高速回転時の負荷能力、安定性および回転部材
の精度例えば振れ、傾き精度は固定軸１３の上下端部の
気体軸受部２８および２９間の軸受間隔とその軸受仕様
例えばヘリングボーン溝２６および２７の深さ、溝本数
あるいは回転部材１５と固定軸１３間の隙間等により決
められる軸受の気体バネ定数等でもって決められる。

特に、固定軸上の気体軸受部の軸受間隔は上記安定性と
精度に大きな影響を与え十分長い軸受間隔が必要とされ
る。

しかしながら、この回転多面体現光偏向器を高速回転の
状態で安定にしかも薄型化をはかるとした場合には、上
記構成においては必然的に軸受間隔を短（する必要があ
り、その結果回転多面体現の安定性および傾き精度が低
下し、しいてはレーザビームプリンタとしての印字品質
が悪化するという問題点を有していた。

特に、上記小型、薄型化にたいしては前期光走査部ユニ
ット２に回転多面体現光偏向器６を組込んだ場合にその
必要性が顕著に現れてくる。すなわち、光走査部２にお
いて光偏向器６を除いた光学ユニット例えば主にレンズ
群で構成されるビーム整形光学系５、結像光学系７がレ
ーザ光３の形成するスポット径に近い薄さまで薄型化が
できるのに対して光偏向器６は回転多面体鏡工１を含め
前期で示したような構成が必要であり光走査部ユニット
２に組込んだ場合第３図に示されるようにそのユニット
２から光偏向器２のみ突出した形となる。

このため、この光走査部２をレーザビームプリンタ本体
に組込む場合、光走査部２が本体全体に占める空間部が
大きくなり本体自身が大型になる問題点を有していた。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の回転体支持装置は
回転体と、該回転体を取付は回転軸方向の端面にあって
平面部を形成した回転部材と、該回転部材の平面部と対
向して配したベース台と、該ベース台面上にあって上記
回転部材の内周部と一定の隙間を介して固定され上記回
転部材の半径方向の移動を規制する規制部材とを具備し
、上記回転部材の平面部と対向するベース台面上に回転
体の回転方向と同一方向に求心するスパイラル溝を形成
し回転時に発生する動圧により回転部材をその軸方向お
よび傾きを非接触の状態で支持してなる構成である。

作用 本発明は、上記した構成により回転体の高速回転時に生
じる傾き精度や安定性を従来の固定軸周面の三箇所の動
圧気体軸受部で主に負担しているかわりに、ベース台と
それに対向する回転部材の平面部の間に設けた動圧気体
軸受部でもって回転部材の軸方向の支持を行うと共にそ
の傾きの保持精度および安定性をも保持するもので、回
転部材の半径方向が主にその不釣合い力等の小さな負荷
を規制部材によって規制することによりこの回転体支持
装置の大幅な薄型化をはかり、さらにこの装置を適用し
た回転多面体現光偏向器の薄型、小型をはかるものであ
る。

また、上記ベース台に動圧気体軸受部の一部を構成する
スパイラル溝とその内側に調圧孔を設けることにより回
転体の軸方向の負荷能力を大きくさせ高速回転時におい
てもより安定性をもって高精度に支持するものである。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図と第２図を参照して説
明する。第１図は本発明の回転駆動装置を用いた回転多
面体現光偏向装置の断面図を示すものであり、第２図は
本発明の回転駆動装置を用いた回転多面体現光偏向装置
の分解斜視図を示すものである。

第１図において、５１はフランジ状の形状を有し鉛直方
向に回転中心を持つ回転部材であり、回転多面体現５２
がフランジ部上面５１ａに当接して接着等の手段で固定
されている。５３はリング状のロータ磁石であり、軟磁
性体の材料で構成されたバックヨーク５４に接着された
状態で回転軸方向に多極着磁され、またバンクヨーク５
４は、回転多面体現５２の上面に当接して接着等の手段
で固定されている。また、回転部材５１のフランジ部及
びバックヨーク５４の直径は回転多面体現５２の外径よ
り大に作られている。つまり、回転多面体現５２は直径
がより大なる回転部材５１のフランジ部及びバ・ツクヨ
ーク５４にはさみ込まれている。５５は軟磁性体の材料
で構成されたサブロータであり、ロータ磁石５３と軸方
向に一定の空隙をもって配置されロータ磁石による磁束
が流れるように構成され、回転部材５２に接着等の手段
で固定されている。すなわち、回転部材５１、回転多面
体現５２、ロータ磁石５３、バックヨーク５４、サブロ
ータ５５は互いに固定され、回転組立体５６を構成して
いる。

上記回転部材５１のフランジ部下部端面には、平滑平面
部５１ｂが形成され、その平面部５１ｂに対向して、平
滑平面６１ａを有するベース台６１が配され、ベース台
６１は筐体（図示せず）に固定されている。

またベース台６１の平面６１ａには、スパイラル溝６３
がその求心する方向が回転組立体５６の回転方向と一致
するように形成されており、上記回転部材５１の平面部
５１ｂと対向して動圧気体軸受を構成している。また平
面部５１ｂの動圧気体軸受に関与しない部分はヌスミ５
１ｃを施している。このヌスミ５１Ｃは一種の空気留り
である。また６１ｂはこのヌスミ５１ｃから外部へ通じ
る調圧孔である。

ベース台６１の中央部には、回転組立体５６の半径方向
の移動を規制する規制部材が配され、本実施例において
は固定軸６０が規制部材となっており、ベース台６１に
圧入等により固定されている。また固定軸６０にはこの
固定軸外周部と一定の隙間を介して上記回転組立体５６
が回転自在に外嵌されており、固定軸の周面には一箇所
のへリングボーン溝６２が、矢印状先端が回転組立体５
６の回転方向を向く形状に形成され動圧気体軸受を構成
している。

また固定軸の動圧気体軸受に関与しない部分はヌスミ６
０ａを施している。

また回転部材５１の下部平面部５１ｂの外周部と、サブ
ロータ５５の上部の外周部にはダイナミックバランスの
調整用の重りを取り付けるための？！５７．５８が形成
されており、回転組立体５６を組立た状態で高精度にダ
イナミックバランスを調整することができる。

また、第２図において、６５はモータフレーム６４に取
付はネジ７１で固定された２個に分割可能な固定コイル
基板６５ａ及び６５ｂであり、複数個の偏平コイル６６
と、ロータ磁石の位置検出センサ６７と、２枚のプリン
ト基板５８ａ、６８ｂから構成されている。本実施例で
はフレキシブルプリント基板を上記プリント基板５３ａ
、６８ｂに用いている。複数個の偏平コイル６６と、ロ
ータ磁石の位置検出センサ６７は、プリント基板６８ａ
及び６８ｂ上に配線され、さらに樹脂７０モールドされ
ている。従って固定コイル基板６５は２個に分割して、
前期回転組立体５６のダイナミックバランスを調整した
後、ロータ磁石５３とサブロータ５５の間の空隙中に配
置させることができるようになっている。

以上のように構成された回転多面体現光偏向装置におい
て、固定コイル基板６５に通電することにより、ロータ
磁石５３とサブロータ５５間の空隙の磁束に回転トルク
が発生し回転組立体５６は高速で回転し、前期回転部材
５１の平面部５１ｂとベース６１の平面部６１ａの対向
部の隙間にはスパイラル溝６３の働きにより、前期回転
部材５１と固定軸６０の隙間にはへリングボーン溝６２
の働きにより、空気が流入し空気圧が発生し、回転組立
体５６は、ベース台６１及び固定軸６０と非接触の状態
で支持され、極めて小さな摩擦抵抗と安定性をもって、
低損失でしかも高精度で回転する。

以上のように本実施例によれば、光偏向器中の回転体支
持装置が回転多面体現５２を含む回転体を保持する回転
部材５１の平面部と、その平面部に対向して配さ易たベ
ース台６１面上にスパイラル溝を設は回転体の回転によ
り発生する空気の動圧でもって回転部材５１を非接触の
状態で支持する動圧気体軸受を設け、更に回転部材５１
の半径方向には主にその不釣合い力を支持する規制部材
、本実施例においては固定軸６０を設けた構成であるこ
とより上記動圧気体軸受部でもって回転部材５１の軸方
向の支持を行うと共にその傾きの保持をも同時に行なう
ことができる。

また、ベース台６１のスパイラル溝より内側に空気溜り
５１ｃと調圧孔６１ｂを設けることにより回転に伴って
常に適度な量の空気を外周から流入させており上記ベー
ス台６１と回転部材５１の平面部の隙間を回転に比例し
て一定にさせ更に回転部材５１の安定性や振れ精度すな
わち高速回転時の自動振動等による振れ回り挙動を良好
にしている。また、回転部材５１の半径方向は主に不釣
合い力による負荷しか支持しないため一箇所程度の気体
軸受部を有する規制手段で保持することができる。

従って、本実施例においては、従来の２箇所の固定軸周
面の気体軸受部を有する構成に対して回転部材５１の高
速回転時に生じる傾き精度や安定性を保持するのに大幅
な薄型化をはかった回転体支持装置でなすことができ更
にこの装置を適用した回転多面体現光偏向器も薄型、小
型になる。

また、上記回転部材５１の平面部に展開される気体軸受
部も光偏向器本体中で許容される平面部５１ｂの大きさ
まで軸受面積を任意に設定できるため適正な軸受負荷能
力を装置本体を大きくすることなしに得ることができ、
また回転部材５１の自重方向の負荷に対しても軸受面積
を大きくすることば面圧を小さくできるため動圧気体軸
受特有の特徴である回転部材の起動、停止時の異常摩耗
による焼き付けなどの損傷や回転不良を起こす可能性が
少なくなる。

更に、前期スパイラル溝６３がベース台平面６１ａ上に
形成するため従来の固定軸の溝加工例えばエツチング加
工等と比較してプレス加工や樹脂成形等の量産性に冨む
一体成形工法を用いることが出来る。

また、回転体の不釣合い力はその不釣合い量を十分数る
ことにより前期回転体の半径方向を規制する規制手段、
本実施例においては固定軸６０の気体軸受部の軸受仕様
に対して許容精度が大きく取れ、しかも上記ベース台６
１の平面部には大きな負荷能力を有する気体軸受部と上
記規制手段を一体に設けて組立てられているため加工、
組み立て等が容易になりやす（生産性が上がる。このた
め、この規制部材は固定軸でなく球面状の部材がベース
台に固定され上記回転部材がその球面部材に外装された
ような形でも本発明において同様な効果がある。

なお、上述の実施例においてベース台６１に設けた調圧
孔６１ｂは空気溜り６１ｃの圧力を大気圧に低下さすも
ので本発明においてはその形状、数は任意で良い。

発明の効果 以上のように本発明は、回転体と、該回転体を取付は回
転軸方向の端面にあって平面部を形成した回転部材と、
該回転部材の平面部と対向して配したベース台と、該ベ
ース台面上にあって上記回′転部材の内周部と一定の隙
間を介して固定され上記回転部材の半径方向の移動を規
制する規制部材とを具備し、上記回転部材の平面部と対
向するベース台面上に回転体の回転方向と同一方向に求
心するスパイラル溝を形成し回転時に発生する動圧によ
り回転部材をその軸方向および傾きを非接触の状態で支
持した構成により、従来の固定軸周面に設けた２箇所の
動圧気体軸受部を有する構造に対して回転体の回転時の
傾き精度や安定性を十分に保持しながら回転体支持装置
の大幅な薄型化がはかれるともにこの装置を適用した回
転多面体現光偏向器も薄型、小型化がはかれるというす
ぐれた効果がある。

また、上記ベース台の平面部に気体軸受部と回転体の半
径方向の規制手段を一体に設けてあり更にスパイラル溝
とそれより内側に調圧孔を設けであるため十分高い剛性
を有する気体軸受部を構成できより高速回転状態におい
ても安定にしかも高精度に支持することができる。また
、平面部に気体軸受部を展開しているため軸受の負荷能
力を大きくすることができ軸受面の損傷が少ない安定で
かつ高精度な回転を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明である回転体支持装置を適用した回転多
面体現光偏向器の縦断側面図、第２図は本実施例におけ
る回転多面体現光偏向器の分解斜視図、第３図は従来の
回転多面体現光偏向器を通る。 ５１・・・・・・回転部材、５１ｂ・・・・・・回転部
材平面部、５２・・・・・・回転多面体現、５３・・・
・・・ロータ磁石、５６・・・・・・回転組立体、６０
・・・・・・規制部材、６１・・・・・・ベース台、６
１ａ・・・・・・ベース台平面部、６１ｂ・旧・・調圧
孔、６３・・・・・・スパイラル溝。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名１−墨そ本 ２−九吏ｉ都 第３図　　　　１）−謬宅磯 ７Ｉ−回転夛耐釈晩 ／、３−一歌島 ／、５−”［ｉ蓮ｌ菱せ １６−スラヌト助輪緊 １８−　Ｄ−夕万東ｎ ２３−瓦運獣光Ｅ没抹

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転体と、上記回転体を取付け回転軸方向の端面
   にあって平面部を形成した回転部材と、上記回転部材の
   平面部と対向して配したベース台と、上記ベース台面上
   にあって上記回転部材の内周部と一定の隙間を介して固
   定され上記回転部材の半径方向の移動を規制する規制部
   材とを具備し、上記回転部材の平面部と対向するベース
   台面上に回転体の回転方向と同一方向に求心するスパイ
   ラル溝を形成し回転時に発生する動圧により回転部材を
   その軸方向および傾きを非接触の状態で支持したことを
   特徴とする回転体支持装置。
2. （２）ベース台に回転部材の平面部と対向する範囲でス
   パイラル溝より内側に少なくとも１個以上の調圧孔を設
   けたことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の
   回転体支持装置。