JPS63173014A - 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、例えば回転多面体現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じめ、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を回転多面体現光偏向器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、回転多面体現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１１とこの回転多面体現１１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が回転自在に外嵌されている。

また、上記固定軸１３の外周面上下端部２８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′ａ２６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１１
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１１、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１７の周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７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１１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１１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１１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る。

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２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１３
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まる。

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くする必要があ
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記光走査部ユニ
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は回転多面体現１１を含め
前記水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、該回転体を有しこの回転中心方向の端面にあ
って平面部が形成された回転部材と、該回転部材の平面
部と対向して配され上記回転中心上に回転部材の半径方
向を規制する規制部材とを有するベース台と、該ベース
台と回転部材平面部間に上記回転体の回転時に気体の動
圧を発生し回転部材の軸方向およびその傾きを非接触の
状態で保持する気体軸受部とを具備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２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対
向する回転体の平面部に設けた動圧気体軸受部でもって
回転体の軸方向の支持と共にその傾きの保持精度および
安定性を負担するもので、一方回転体の半径方向には主
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、回転体の平面部に気体軸受部を平面展開し上記規
制部材と一体に設けることにより負荷能力を大きくし更
に軸受の許容精度を大にすることにより加工、組立およ
び調整等を容易にするものである。

実施例 以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら
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、またバックヨーク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ックヨー
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。また平面図５１
ｂの動圧気体軸受に関与しない部分はヌスミ５１ｃを施
している。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
圧入環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
のベリングボーン溝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溝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６８ａ、６日す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６８ａ
、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でモールドさ
れている。従って固定コイル基板６５は２個に分割して
、前記回転組立体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、前記回転部材
５１の平面部５１ｂとベース台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、前記回
転部材５１と固定軸６０の隙間にはへリングボーン溝６
２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れたベ
ース台６１平面部の間に回転により動圧を発生して回転
部材５１を非接触の状態で支持する動圧気体軸受とを設
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
持をも同時に行うことができる。

しかも、上記ベース台６１と回転部材５１の平面部に展
開される気体軸受部の占める面積は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。

また、回転部材５１の半径方向は主にその不釣合い力に
よる負荷のみを保持すればよく一箇所程度の気体軸受部
を有する規制手段で十分である。

このため本実施例は回転部材５１の高速回転時に生じる
傾き精度や安定性を従来の２箇所の固定軸周面の気体軸
受部で負担する構造に対して回転体支持装置の大幅な薄
型化がはかれると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、小型になる。

また、上記平面部の軸受面積を大きく取れることは回転
部材５１の自重方向の負荷に対してもその面圧を小さく
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は等の損傷や回転不
良を起こす可能性が少なくなる。

更に、前記ベース台千面６１ａ上に動圧気体軸受の一部
であるスパイラル溝６３を形成しているため、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富む一体成形工法に適して
いる。

また、回転体の不釣合い力はその不釣合い量を十分数る
ことにより前記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！ｙ）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６１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生産性の向上がはかれる。

なお、上述の実施例については回転多面体現を有する回
転体を支持する回転体支持装置であるが、本発明はこれ
に限らず回転体であればどの回転体にも適用できる。

なお、上述の実施例について規制部材を固定軸としてそ
れに動圧気体軸受を構成しているが、本発明は、これに
限らずすべり軸受があれば適用できる。

発明の効果 以上のように本発明は、回転体と、該回転体を有しこの
回転中心方向の端面にあって平面部が形成された回転部
材と、該回転部材の平面部と対向して配されたベース台
と、上記回転中心方向に配され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、上記ベース台と回転
部材の平面部間に回転体の回転時に気体の動圧を発生し
て回転部材の軸方向およびその傾きを非接触の状態で保
持する気体軸受部を設けた構成により、従来の固定軸周
面に設けた三箇所の動圧気体軸受部を有する構造に対し
て回転体の高速回転時の傾き精度や安定性を保証しなが
ら回転体支持装置の大幅な薄型化がはかれるとともにこ
の装置を適用した回転多面体連光偏向器も薄型、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、この平面部の軸受部に
主に回転体の負荷および精度の保持機能を持たせている
ため規制部材である固定軸周辺の許容精度が大きくなり
装置の加工、組立て等が容易になり生産性が大幅に上が
る。また、上記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
少なく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
面体連光偏向器の縦断側面図、第２図は本−実施例にお
ける回転多面体連光偏向器の分解斜視図、第３図は従来
の回転多面体連光偏向器を適用した光走査装置の斜視図
、第４図は従来の回転体支持装置を適用した回転多面体
連光偏向器の構成図である。 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
１ｂ・・・・・・調圧孔、６３・・・・・・スパイラル
巻。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほか１名１ｓ２図 ｌ−秀光体 ２、−　　先走１ｆ ＩＯ−回にル面体侘光ｊ４＃Ｊ器 ｎ−−ロ転争面体境 第３図 ＩＩ−回にシ面体現 １３−固定軸 １５　−　　凹　ｋ　＠　７オ １６−−　スラヌト磁気軸受 １８−ロータ磁石 ２３−［ｉ１転組立体 ２１、．７１−−−ヘリングポーレ慎 ２８．７？−一動圧気体軸受 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転体と、上記回転体を有しこの回転中心方向の
   端面にあって平面部と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されたベース台と、上記回転中
   心方向に配され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、上記ベース台と回転部材の平面部間
   に回転体の回転により気体の動圧を発生して回転部材の
   軸方向およびその傾きを非接触の状態で支持する気体軸
   受部を設けたことを特徴とする回転体支持装置。
2. （２）規制部材がベース台上に設けた固定軸でありこの
   固定軸周面と回転部材内周面とに一定の隙間を有し一箇
   所の動圧気体軸受を形成し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。