JPH01154116A - 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 本発明は固定軸に被装された回転体を回転自在に支持す
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
するプリンター関係の機器もますます高速化、小型化及
び低コスト化が要望され、これによりレーザービームプ
リンターに代表されるように印字品質が良く高速性を有
するプリンターが出現している。

−ＪＧにこのレーザービームプリンターは、回転多面体
鏡光偏向器を用い、半導体レーザー光源から発せられた
レーザー光を走査し感光体に静電潜像を形成し、電子写
真方式のプロセスによりブリント出力する構成になって
いる。

上記回転多面体連光偏向器は、レーザービームプリンタ
ーの印字品質と高速性を主に決定しているため、高速で
しかも高精度に回転体を支持することが要求されている
。この要求を満足するものとして、現在までに動圧空気
軸受を用いた回転体支持装置が開発されてきた。

既に我々は、高速かつ薄型の回転体支持装置として、た
とえば特願昭６２−５３０１号に示されるような回転体
支持装置を回転多面体連光偏向器に適用した例を提案し
てきた。以下、図面を参照しながらこの先願した適用例
を説明する。第３図はこの回転体支持装置を用いた回転
多面体連光偏向器の断面図を示すものである。

第３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体であり、回転多面体鏡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ンクヨーク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５４
は、回転多面体鏡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、回転体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鏡５２の外径より大
に作られている。つまり、回転多面体鏡５２は直径がよ
り大なる回転体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
転体５１、回転多面体鏡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、回転体５１のフランジ部下部端面には、平滑底面
部５１ｂが形成され、その底面部５１ｂに対向して、平
滑平面６１ａを有するベース６１が配されている。また
ベース６１の平面６１ａには、スパイラル溝６３が回転
組立体５６の回転によって空気を回転組立体の最外周か
ら内周へ吸い込む方向に形成されている。また、６１ｂ
は、空気の流出を防ぐシール部である。これにより、上
記回転部材５１の底面部５１ｂと対向して動圧スラスト
軸受を構成している。また底面部５１ｂの動圧空気軸受
に関与しない部分はヌスミ５１ｃを施している。また、
６１Ｃはこのヌスミ５１ｃから外部へ通じる調圧孔であ
る。

ベース６１の中央部には、固定軸６０が圧入等により固
定されており、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が回転自在に被装さ
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５６の回転方向を向く
形状に形成され動圧ラジアル軸受を構成している。

また回転部材５１の平面部５１ｂの外側かつ最外径より
内側の下面部と、サブロータ５５の最外径より内側の上
面部には、ダイナミックバランスの調Ｙ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を組立た状態でダイナミックバランスを調整する
ことができる。

また、６５はモーフフレーム６４に取付はネジ７１で固
定された固定コイル基板である。

以上のように構成された回転多面体連光偏向器において
、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を回転駆動する０回転体５１の底
面部５１ｂとベース６１の平面部６１ａの対向部は、接
触状態にあるが、ただちに、スパイラル溝６３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６１と非接触の状態で支持され、低損失でしか
も高速で回転する。また同様に、回転体５１と固定軸６
０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、固定軸６０と回転組立体５６
は半径方向に非接触の状態に支持される６回転組立体の
停止時には、回転速度の減少と共に空気圧が減少し、回
転体５１の底面部５１ｂとベース６１の平面部６１ａの
対向部は、接触状態となり停止する。

発明が解決しようとする問題点 一般に動圧軸受の軸受剛性は、軸受の空隙の自乗に反比
例することが知られている。従って、軸受の空隙つまり
浮上量は、ある程度少ないほうが望ましい。しかしなが
ら、以上の構成において、回転組立体５６が高速で回転
すると、スパイラル溝６３によって流入した空気は、回
転組立体５６を大きく浮上させ、軸受の空隙が大きくな
り、軸方向の軸受剛性がかえって低下してしまい、回転
組立体のダイナミックバランスを極めて厳密に調整しな
ければ、回転振れが大きくなるという問題点を有してい
た。

この問題点を解決するためには、回転組立体の￥ｔＮを
増やすあるいは、動圧スラスト軸受の面積を減らすこと
により、浮上量を減少させ、軸受剛性を向上させるとい
う手段があるが、これによると、回転組立体の起動時あ
るいは停止時の、軸受の摩擦による損傷が大きく寿命が
短くなるという、あらたな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、本発明の回転支持装置は、
基台の上面又は回転体の底面部には、回転体の回転によ
って動圧を発生するスパイラル溝と、大気圧以下の真空
を発生するスパイラル溝が同心状に配置され、動圧スラ
スト軸受を構成している。

作用 本発明は、上記の手段により、回転組立体が高速で回転
すると、大気圧以下の真空を発生するスパイラル溝が動
圧スラスト軸受内部に真空を作りだし、回転組立体を下
方向に吸引し、浮上量を小さくする。従って非常に簡単
な構成で、軸受の空隙を自乗に反比例する軸方向の軸受
剛性を上げることができ、回転振れも小さくすることが
できる。

実施例 以下、図面を参照しながら本発明における回転体支持装
置を用いた回転多面体鏡光偏向器の一例について説明す
る。第１図は本発明の実施例における回転多面体鏡光偏
向器の断面図を示すものであり、第２図は、分解斜視図
を示すものである。

第１図において、１）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体であり、回転多面体鏡１２が
フランジ部上面１）ａに当接して接着等の手段で固定さ
れている。１３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１４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１４
は、回転多面体鏡１２の上面に当接して接着等の手段で
固定されている。また、回転体１）のフランジ部及びバ
ックヨーク１４の直径は回転多面体鏡１２の外径より大
に作られている。つまり、回転多面体鏡１２は直径がよ
り大なる回転体１）のフランジ部及びバックヨーク１４
にはさみ込まれている。

１５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１３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、回転体
１２に接着等の手段で固定されている。すなわち、回転
体１）、回転多面体鏡１２、ロータ磁石１３、バックヨ
ーク１４、サブロータ１５は互いに固定され、回転組立
体１６を構成している。

上記、回転体１）のフランジ部下部端面には、平滑底面
部１）ｂが形成され、その底面部１）ｂに対向して、平
滑平面２１ａを有するベース２１が配されている。また
ベース２１の平面２１ａには、スパイラル溝２３ａが回
転組立体１６の回転によって空気を回転組立体の最外周
から内周へ吸い込む方向に形成されている。また、２１
ｂは空気の流出を防ぐシール部である。これにより上記
回転体１）の底面部１）ｂとベース２１の平滑平面２１
ａは対向して動圧スラスト軸受を構成している。さらに
スパイラル溝２３ａの内周には、回転組立体１６の回転
によって回転体の最内周から外周へ空気を吸い出す方向
に形成されたスパイラル溝２３ｂがあり、回転体の底面
部１）ｂと対向して大気圧以下の真空を発生している。

また、２１ｃは、空気の流入を防ぐシール部である０以
上２組のスパイラル溝の方向は、第２図の分解斜視図に
明らかにされている。この実施例では回転組立体１６は
、上方から見て時計回りである。

また、２３ｃは深溝、２１ｄは軸受内部と大気中をつな
ぐ調圧孔であり、スパイラル溝２３ｂによって吸い出さ
れた空気はここで大気圧と同じ圧力となる。

ベース２１の中央部には、固定軸２０が圧入等により固
定されており、固定軸２０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１６が回転自在に被装さ
れており、固定軸の周面には一箇所のへリングボーン溝
２２が、矢印状先端が回転組立体１６の回転方向を向く
形状に形成され動圧ラジアル軸受を構成している。

また、ベース２１と固定軸２０の接合部近傍には、軸受
内部と大気中をつなぐ調圧孔２１ｅがあり、回転体１）
の筒状部の下端は大気圧と同じ圧力となっている。

また回転体１）の平面部１）ｂの外側かつ最外径より内
側の下面部と、サブロータ１５の最外径より内側の上面
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１７．１８が形成されており、回転組立体
１６を組立てた状態で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図の実施例の分解斜視図において、２５はモー
タフレーム２４に取付ネジ３１で固定された２個に分割
可能な固定コイル基板２５ａ１２５ｂであり、複数個の
偏平コイル２６と、ロータ磁石の位置検出センサ２７と
、プリント基板２８から構成されている。この例ではフ
レキシブルプリント基板を上記プリント基板２８に用い
ている。複数個の偏平コイル２６と、ロータ磁石の位置
検出センサ２７は、プリント基板２８上に配線され、さ
らに樹脂３０でモールドされている。

以上のように構成された回転多面体鏡光偏向器において
、固定コイル基板２５に通電することにより、ロータ磁
石１３とサブロータ１５間の空隙の磁束に回転トルクが
発生し回転組立体１６を回転駆動する。前記回転体１）
の底面部１）ｂとベース２１の平面部２１ａの対向部は
、接触状態にあるが、ただちに、スパイラル溝２３ａの
働きにより、空気が流入し空気圧が発生し回転組立体１
６は、基台１）と非接触の状態で支持される。

また、回転体１）と固定軸２０の対向部は、隙間にはへ
リングボーン溝２２の働きにより、空気が流入し空気圧
が発生し、回転組立体１６は、固定軸２０と半径方向に
非接触の状態で支持され、低損失でしかも高速で回転す
る。そして、スパイラル溝２３ａのさらに内周部の、回
転体１）の底面部１）ｂとベース２１の平面部２１ａの
対向部ではスパイラル溝２３ｂの働きにより、調圧孔２
１ｄがら空気が流出し、大気圧以下の真空となっている
ため、回転組立体１６は、下方向に吸引され、浮上量を
小さくするので、軸受の空隙の自乗に反比例する軸方向
の軸受剛性が大きくなり、回転振れが小さくなる。

発明の効果 以上のように、本発明の回転支持装置は、基台の上面又
は回転体の底面部には、回転体の回転によって動圧を発
生するスパイラル溝と、大気圧以下の真空を発生するス
パイラル溝が同心状に配置され、動圧スラスト軸受を構
成しているので、回転体の浮上量が小さくなり、軸受の
空隙の自乗に反比例する軸方向の軸受剛性が大きくなり
、回転振れが小さくなる。その結果、ダイナミックバラ
ンスの調整は、高精度にする必要がなくなり、調整が容
易となる。さらに、回転多面体鏡光偏向器に振動あるい
は衝撃力が加わったとしても、軸受剛性が大きいため、
回転体は安定に保たれ精度良く回転が行なわれる。

また、回転組立体の質量を増やすあるいは、動圧スラス
ト軸受の面積を減らす必要がないので、軸受剛性が大き
くしても、摩擦による寿命の低下はおこらない。

また、大気圧以下の真空を発生するスパイラル溝は、動
圧を発生するスパイラル溝と同時にエツチング等の工法
で作ることができるので、容易に剛性を大きくする手段
を実現でき、コスト的にも非常にすぐれている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の回転体支持装置を用いた、回転多面体
鏡光偏向器の断面図、第２図は本発明の実施例における
回転多面体鏡光偏向器の分解斜視図、第３図は先願した
回転体支持装置を用いた、回転多面体鏡光偏向器の断面
図である。 １）・・・・・・基台、２１・・・・・・回転体、２０
・・・・・・固定軸、２３ａ・・・・・・動圧を発生す
るスパイラル溝、２３ｂ・・・・・・大気圧以下の真空
を発生するスパイラル溝、２２・・・・・・ヘリングボ
ーン溝。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基台と、基台に一端を固定された固定軸と、固定
   軸に被装された筒状部及び基台に対向する底面部を有す
   る回転体からなり、前記基台の上面又は前記回転体の底
   面部には、前記回転体の回転によって動圧を発生する手
   段と、大気圧以下の真空を発生する手段が同心状に配置
   され、動圧スラスト軸受を構成していることを特徴とす
   る回転体支持装置。
2. （２）動圧を発生する手段は、回転体の回転によって回
   転体の最外周から内周へ空気を吸い込む方向に形成され
   たスパイラル溝であり、大気圧以下の真空を発生する手
   段、動圧を発生するスパイラル溝よりさらに内周にあっ
   て、回転体の最内周から外周へ空気を吸い出す方向に形
   成されているスパイラル溝である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。
3. （３）固定軸の外周面又は外周面に対向する回転体の内
   周面には、回転体の回転によって動圧を発生するヘリン
   グボーン溝が形成されて動圧ラジアル軸受を構成してい
   る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。