JPH01501577A - 回転装置 - 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】 回転装置 本発明は回転装置ｌ；係り、特に光学スキャナ等の精密要素を支持し、駆動する 装置に関する。

光学スキャナのあるタイプにおいては例えばｌ・、０００ｒｐ鳳を越える高いス ピードで操作される多角形ミラーを有している。これらのスキャナが例えばレー ザプリンタに用いられた場合、多角形ミラーは極めて狭い誤差の範囲内で回転制 御されなければならないし、またミラーは振動を起こさないように支持されなけ ればならない。ミラーを低い摩擦で支持し、回転を安定させるため、空気ベアリ ング等の種々のベアリングが使用されている。

米国特許第４．５１１１Ｈ６号にはミラースキャナのためのベアリングの一例が 示されている。同特許はスピンドルに固定された多角形ミラーを開示しており、 スピンドルはスキャナハウジング内に回転可能に支持されている。

スピンドルは、流体圧力タイプの二つのベアリングによって半径方向に支持され ており、また磁気スラストベアリングによって軸方向に支持されている。スキャ ナ駆動モータのためのロータ磁石はスピンドル上に支持されている。この特許に 開示されたベアリング及び駆動装置の問題点はスキャナが大形化し、また複雑化 し、多くの場合適用が不可能であるという点である。

光学スキャナのスピンドル内にヘリンボン状の溝を形成し、空気ベアリングとし て機能させることは周知である。しかしながらこの形式のベアリングを使用する とスピンドルが比較的長くなり、これによってスキャナの高さが増大する。まｔ ；スキャナの流体バランスを維持することが困難である。

本発明は上述した従来技術の問題点を解決し、かつ改良された支持手段及び駆動 手段を有する回転装置を提供することを目的とする。

本発明の−の特徴によれば、回転装置がロータを有すると共に同ロータがモータ の第１の要素及びロータを回転可能に支持する支持手段を有し、かつ同支持手段 がモータの第２要素を有し、更に前記回転装置がスラストベアリングを有する回 転装置において、前記モータの第１及び第２の要素は平面モータの要素であり、 かつ前記スラストベアリングは前記ロータ上に径方向に伸びる第１の表面と、前 記支持手段上に径方向に伸びる第２の表面とを有することを特徴とする。

本発明の実施例においては回転装置は光学スキャナの形態をなし、同光学スキャ ナは複数の鏡面を有する多角形体を有している。多角形体はロータ上に支持され ており、同ロータはスピンドル上に回転可能に設けられている。ロータは平面モ ータｊ二よって回転駆動され、同モータの部品はロータ内に組み込まれている。

ロータは空気ベリングによって軸方向に支持されている。

本発明に係る回転装置は極めて薄く形成され、これによって例えばレーザプリン タの光学スキャナ等に用いて効果的である。平面モータを使用したこと、及び同 モータの半径方向表面上で空気スラストベアリングを作用させたことによ？て装 置を全体的に薄くすることができた。

こうした構成によって、本装置は極めて単純化され、またこれによって製造コス トが低くなる。

本発明の実施例は以下の図面を参照して説明される。

第１図は本発明の第１実施例を示す断面図、第２図は第１図の２−２線視断面図 、 第３図は本発明の第２実施例を示す平面図、第４図は同寅施例を示す断面図であ る。

第１図には本発明に係る回転装置、即ち光学スキャナｌＯが示されている。光学 スキャナ１Ｇはロータ１２を有して８す、更１：ｒｙ−タＩ２は多角形体１４及 び永久磁石１６を有している。ロータ１２はスピンドル１８上に回転自在に支持 されており、さらにスピンドル１８は光学スキャナＩＯのハウジング２２に固定 された支持プレート２０内に取り付けられている。

多角形休日は複数のスキャナ面、即ち鏡面１５を有している。多角形休日が回転 しているときに入力光線が窓１７を通して鏡面１５に入射し、鏡面１５を反射し ｔ；出力光線が受光媒体（図示せず）上においてスキャンされる。この光学スキ ャナ１Ｇは、例えばレーザプリンタ（図示せず）等の装置内に用いられ、感光面 上で変調光をスキャンする。

略平面形のコイル３０がハウジング２２の下部３２内に設けられており、またこ のコイル３０はフラックスプレート３４上に位置している。コイル３０に電流が 供給されると、永久磁石１６が、コイル３０によって誘導された回転磁場と共働 し、モータとして機能して多角形体■を回転させる。

永久磁石１６、コイル３０及び７ラツクスプレート３４によって形成されたモー タは周知の平面モータとなる。このモータはブラシレスＤ、Ｃ，モータとして機 能し、この中でホール素子（図示せず）が電流の整流制御に用いられている。こ のようなモータにおいては、永久磁石１６は多極永久磁石であり、またコイル３ ０は誘電シートの両面上に配置された複数のコイルエレメントを有するコアレス 固定子の形態をなしている。さらにコイル３０はプリント回路が米国特許第４． ４１３．１９５号（１９１３年１１月１日登録）に開示されている。

ロータ１２が静止しているときに、ハウジング２２内に設けられたポールベアリ ング４０が同ロータ１２を支持する。

ロータ１２が回転しているときは、後述するように空気スラストベアリングがロ ータ１２を軸支する。第２図に示されているように、永久磁石１６の半径方向に 伸びるスラスト面４４内には溝４′１が形成されている。溝４２は永久磁石１６ の外周から同永久磁石１６の中心部分の環状部４５まで伸びている。溝４２は略 半径方向に伸びているが、螺旋形が好ましい。溝４２により永久磁石１６がロー タｌ！のスラストベアリングの一部として機能する。コイル３０は半径方向に伸 びる平面上のベアリング面４９を有しており、同ベアリング面４９がスラスト面 ４４に対向し、コイル３０がスラストベアリングの他の部分として機能する。

電流がコイル３０に供給されると永久磁石１６が回転し、これによってスラスト 面４４とベアリング面４９の間において溝４２に直交する方向に空気の流れが生 じる。空気の流れに対する抵抗は溝４２を横切る方向よりも溝４２に沿う方向の 方が小さく、この結果空気は溝４２に沿って流れる。

二の空気の流れには毛状の抵抗が作用し、これによってスラスト面４４とベアリ ング面４９の間隙に圧力が生じてその部分が大気圧よりも気圧が高くなる。スラ スト面４４とベアリング面４９の間の相対運動の方向に直交する方向に沿って圧 力が変化する。この結果空気の粘性作用によって、スラスト面４４、ベアリング 面４９及び溝４２の間に空気ベアリングが形成され、ロータ！２の回転軸の方向 に沿って空気の圧力が加えられる。この空気ベアリングによる軸方向の圧力によ って、比較的小さい距離、ロータｌが軸方向に移動する。例えばロータ１２の軸 方向の移動距離は最大、約０．０ＩＯ１６ｍｍ　（０，０Ｎ４ｉｎｃｈ）である 。ロータ１２のこの軸方向の移動距離は永久磁石１Ｇとフィル３０の間の間隙に よって決定される。この場合モータの最適な駆動に必要な間隙は００１Ｈ６ｍｍ の範囲である。

溝４２は空気が半径方向内側に向かって流れる「インポンプ」構造か、若しくは 空気が半径方向外側に向かって流れる「アウトポンプ」構造のいずれであっても 良い。

空気の流れは永久磁石１６の回転方向、及び永久磁石１６の境界に対する位置部 分をも含めた溝４２の方向によって決定される。溝４ｚが第２図に示されている ように配置されていることにより、及び永久磁石１Ｇが反時計方向に回転するこ とにより、第１図の矢印５１で示される方向、即ち半径方向内側に向かって空気 が流れる。空気の流れがスピンドル１８に達すると同空気は環状の空間５０を通 して排出される。環状の空間５０は図示する目的から大きく示されているが、実 際はスピンドル１１と多角形体Ｈの間の常識的な間隔である。また空気はスピン ドル１８若しくは多角形体１（に形成された軸方向に伸びる溝（図示せず）を通 して排出される。幾つかの操作状況下において半径方向の安定性を増すためスピ ンドル１８にヘリンボン状の溝（図示せず）を形成しても良い。本発明において はロータ１２に軸方向の力を及ぼす流体として空気を使用しているが、例えばオ イル等の他の流体を使用しても良いことは勿論である。

第３図及び第４図には本発明の第２実施例が示されている。第１図に示されてい るように、光学スキャナ６０の形態をなす回転体はａ−夕６２を有しており、同 ロータ６！はスピンドル６３上で移動可能に設けられている。ロータ６２は多角 形体６（ををして８す、同多角形体６４はスリーブ６６上に支持されている。多 角形体６４が回転している最中に入力光線が窓６７を通して同多角形体６４に入 射し、受光媒体（図示せず）上においてスキャンされる。スリーブ６６上には永 久磁石６１及びフラックスプレートｆｉｌ、Ｈが支持されている。永久磁石６８ は固定コイル７４と共働して前述しｔ；光学スキャナ１０の場合と同様の態様で ロータ６２を回転させる。スリーブ６６は平面形のスラスト面７６を有しており 、同スラスト面７６には半径方向ｊ二伸びる１ｉ７３が形成されており、この溝 ７３は上述した溝４２の場合と同様に機能する。溝７３からの空気はスピンドル ６３とスリーブ６６０間の環状の空間１ｓに沿って排出される。ロータ６！を回 転させるため固定コイル７４に電流が供給されたときに、ハウジング■上のスラ スト面７６及びベアリング面フ８の間に空気が引かれ、これによってロータ６２ が軸方向に支持される。ロータ６２を支持する他の手段は図示されていないが、 前述した光学スキャナ１Ｇ内のベアリング４０と類似のローラベアリング（図示 せず）が光学スキャナ６０にも設けられている。さらに他の軸方向支持手段、例 えばロータ６２が最初に浮上するとき、及びロータ６２が着地するときに同ロー タ６２に力を及ぼす磁気装置が設けられている。

本発明は上述のように寅施例を参照して詳細に説明された。しかしながら本発明 の範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。従って、本発明の 回転装置は多角形体を用いＩ；光学スキャナとして説明したが、本発明は他のス キャナ例えばホロゴンがスキャナの要素であるようなスキャナ（図示せず）にも 適用できることは勿論である。本発明はまた情報ベアリング要素を駆動支持する 回転装置、例えば光学ディスクが被駆動要素であるような回転装置、あるいは被 回転要素がフロッピディスク等の磁気記録要素であるような回転装置にも適用す ることができる。

ＦＩＧ、　３ ＦＩＧ、　４ 国際調査報告 −１瞥１−−−−レ嘗ｌＩＩ醪＾静−ｈ仁＃Ｉ剥−一〜＠ＰＣＴ／１ｊｓＥ１７ １０３２１６国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ロータ（１２；６２）を有すると共に同ロータがモータの第１の要素（１６ 、３０；６８、７４）及びロータ（１２；６２）を回転可能に支持する支持手段 （１８；６３）を有し、かつ同支持手段（１８；６３）がモータの第２要素（１ ６、３０；６８、７４）を有し、更に前記回転装置がスラストベアリングを有す る回転装置において、前記モータの第１及び第２の要素（１６、３０；６８、７ ４）は平面モータの要素であり、かつ前記スラストベアリングは前記ロータ（１ ２；６２）上に径方向に伸びる第１の表面（４４；７６）と、前記支持手段（１ ８；６３）上に径方向に伸びる第２の表面（４９；７８）とを有することを特徴 とする回転装置。 ２．前記半径方向に伸びる表面（４４、４９；７５、７８）の一方には、前記ロ ータ（１２；６２）の回転時に流体を収容すると共に該流体を制御して該流体が ロータ（１２；６２）に軸方向の力を及ほす手段が設けられていることを特徴と する請求項第１項記載の回転装置。 ３．前記第１の要素は磁石（１６；６８）であることを特徴とする請求項第２項 記載の回転装置。 ４．前記第２の要素はモータコイル（３０；７４）であることを特徴とする請求 項第２項記載の回転装置。５・前記流体を収容し、かつ制御する手段は、前記半 径方向に伸びる表面（４４；７６）の一方に形成された溝（４２；７３）を有す ることを特徴とする請求項第２項記載の回転装置。 ６．前記ロータは、外部装置と相互作用する被駆動装置（１５；６４）を有する ことを特徴とする請求項第１項記載の回転装置。 ７．被駆動要素はスキャナ要素（１５；６４）であることを特徴とする請求項第 ６項記載の回転装置。 ８．ロータ（１２；６２）を有し、該ロータが光線を収容面に向ける表面（１５ ；６４）と前記ロータ（１２；６２）を回転可能に支持する支持手段（１８；６ ３）とを有する回転装置において、前記ロータ（１２；６２）は半径方向に仲び るスラスト面（４４；７６）を有し、かつ前記支持手段（１８；６３）は、前記 スラスト面（４４；７６）に対向して配置された、半径方向に仲びるベアリング 面（４９；７８）を有し、更に前記半径方向に伸びる面（４４、４９；７６、７ ８）の一方には、前記ロータ（１２；６２）の回転時に流体を収容すると共に該 流体を制御して、該流体がが前記ロータに軸方向に力を及ぼす手段（４２；７３ ）が設けられていること特徴とする回転装置。 ９．前記ロータは磁石（１６）を有し、かつ前記スラスト面（４４）は前記磁石 （１６）上に位置決めされていることを特徴とする請求項第８項記載の回転装置 。 １０．前記ロータ（６２）はスピンドル（６３）上に設けられてスリーブ（６６ ）を有し、かつ前記スラスト面（７）が前記スリーブ（６６）上に位置決めされ ていることを特徴とする請求項第８項記載の回転装置。 １１．前記流体を収容し、制御する手段は、前記スラスト面（４４、７６）に形 成された螺旋状の溝（４２；７３）を有し、かつ前記溝（４２；７３）は粘性ポ ンプとして機能することを特徴とする請求項第８項ないし第１０項いずれか記載 の回転装置。 １２．前記スラスト面（４４；７６）に対向してモータコイル（３０；７４）が 位に決めされると共に前記ベアリング面（４９；７８）が同モータコイル（３０ ；７４）上に位置し、かつ前記磁石（１６；６８）及び前記モータコイル（３０ ；７４）は、前記ロータ（１２；６２）を駆動するブラシレスＤ．Ｃ．モータの 要素であることを特徴とする請求項第９項記載の回転装置。 １３．ベアリング手段（４０）が、前記ロータ（１２；６２）が静止していると きに該ロータ（１２）を支持するために位置決めされることを特徴とする請求項 第８項記載の回転装置。 １４．前記ロータ（１２）は、該ロータが駆動されているときに前記ベアリング 手段（４０）から離れる方向に移動することを特徴とする請求項第１３項記載の 回転装置。 １５．ロータ（１２、６２）を有し、該ロータが、光線を収容面に向ける表面と 、前記ロータ（１２；６２）を回転可能に支持する支持手段（１８；６３）と、 前記ロータ（１２；６２）を駆動する駆動手段（１６、３０；６８、７４）とを 有し、収容媒体において光線をスキャンするのに用いられる回転装置において前 記駆動手段は、略平面景の第１の要素（１６；６８）及び略平面形の第２の要素 （３０；７４）を有する平面モータからなり、前記要素（１６、３０；６８、７ ４）の一方が前記ロータ（１２、６２）と作用的に接続されることを特徴とする 回転装置。 １６．前記一の要素（１６、３０；６８、７４）は半径方向に仲びるスラスト面 （４４；７６）を有し、かつ前記支持手段（１８；６３）は、前記スラスト面（ ４４；７６）に対向して配置された、半径方向に伸びるベアリング面（４９；７ ８）を有することを特徴とする請求項第１５項記載の回転装置。 １７．前記スラスト及びベアリング面（４４、４９；７６、７８）は、流体を収 容すると共に該流体を制御して該流体が前記ロータ（１２；６２）に軸方向に力 を及ぼす手段（４２；７３）を有することを特徴とする請求項第１６項記載の回 転装置。