JPH0421341A - 動圧空気軸受モータ - 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、動圧空気軸受によってロータ部分を支持する
モータに関する。更に詳述すると、本発明は高速回転す
るモータ、特にポリゴンミラー等を回転させる光学走査
装置のモータに使用して好適な動圧空気軸受モータに関
する。

（従来の技術） レーザ走査用モータ、磁気ドラム用モータ、ジャイロモ
ータ、高速スピンドルモータ等のような高速で回転する
モータには、回転に基づく相対運動による動圧でロータ
部を支持する動圧空気軸受が採用されている０例えば、
レーザビームプリンタやファクシミリ等に用いられてい
るポリゴンミラーを用いた光学走査装置では、振動等の
外乱を受けた際にポリゴンミラーが振動すると光走査ラ
インが乱れて画質が低下することがら、従来第４図に示
すような動圧空気軸受モータが使用されている。

この動圧空気軸受モータは、マグネット１０２を取付け
た回転体１０１の外周面１０３とコイル１０５を中央に
配置した円筒状の軸受部材１０４の内周面１０６との間
に動圧軸受１０７を構成して径（ラジアル）方向の支持
を図る一方、回転体１０１と軸受部材１０４との間に磁
石１０８．１０９を設けてそれらの吸引力を利用したス
ラスト磁気軸受１１０と実質的に密閉されたモータ内部
空間１１１とモータ外部１１２とを小さな径の通気孔１
１３で連通させたエアーダンパによって軸（アキシャル
）方向の支持を図るようにしたものである。

この動圧空気軸受モータでは動圧発生用の空気は、軸受
部材１０４の内周面１０６に開口した径方向の空気供給
孔１１４を利用して、回転体の回転開始と同時にモータ
外部１１２から導入される。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、この従来の＃ｌ造では動圧発生用のグル
ープに空気を供給するための空気供給孔１１４を軸受部
材１０４の中央部分の周面に開口していることから、空
気供給孔１１４を通じてごみや埃などが軸受部材１０４
の内周面１０６と回転体１０１の外周面１０３との間に
侵入して回転不良を引起す虞がある。即ち、このモータ
がポリゴンミラー１１５を装着した状態でレーザープリ
ンタなどのハウジングに取付けられる場合、回転体１０
１の重心との関係上ポリゴンミラー１１６と軸受部材１
０４の上端部分はハウジング内に収納されるのに対し、
空気供給孔１１４を形成した軸受部材部分はハウジング
の外に露呈した状態で固定される。このため、ハウジン
グ外のごみや埃が空気供給孔１１４を通して軸受部材１
０４の内周面１０６と回転体１０１の外周面１０３との
開に入り易い、特に、感光体ドラムなどの被走査体がハ
ウジングの外にあることから、被走査体に付着したトナ
ー等が動圧軸受部に入って回転不良を起し、場合によっ
ては焼付きを起すｒＩＬらある。

そこで、動圧軸受部にごみや埃が侵入しないように、空
気孔にエアフィルターを設けたりしているが、フィルタ
ーにごみや埃が溜りやすく、短期間で取り替える必要が
あってフィルター交換が面倒である。

本発明は、動圧空気軸受の削性を保持しなから動圧軸受
部に回転不良の原因となるごみや埃か入り難い構造の動
圧空気軸受モータを提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） かかる目的を達成するため、本発明は、回転体とこの回
転体を収容する円筒状の軸受部材とを嵌合させて前記回
転体の外周面と前記軸受部材の内周面との間で動圧空気
軸受を構成すると共に前記回転体の内部に取付けたマグ
ネットと前記軸受部材の中央に配置されて前記軸受部材
に固定されたステータ側コイルとの間でモータを構成す
る動圧空気軸受モータにおいて、前記軸受部材の内周面
あるいは回転体の外周面に、前記回転体の外周面と前記
軸受部材の内周面との間の隙間の体積より大きな容積の
空気溜めを形成し、該空気溜めは前記動圧空気軸受との
み連通するようにしている。

また、本発明の動圧空気軸受において、空気溜めの容積
は前記回転体の外周面と前記軸受部材の内周面との間の
隙間の体積の約２倍以上であることを特徴とする。

（作用） したかって、モータの回転開始によって、回転体と軸受
部材との間の相対回転に伴って空気溜めから動圧発生用
の空気が動圧空気軸受のグループに供給され動圧が発生
する。一方、これによって空気溜め内が負圧となるが、
動圧空気軸受の外がら空気溜めに向けて空気か逆流して
動圧空気軸受の圧力と空気溜めの圧力とか平衡するため
、それ以上負圧が進行しない。

（実施例） 以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基づいて詳細
に説明する。尚、本実施例はレーサプリンタやファクシ
ミリ等の光学走査装置に使用されているポリゴンミラー
の回転駆動装置に適用したものである。

ポリゴンミラー回転駆動装置は、ポリゴンミラー１４を
支持して回転する回転体（ロータ）１と、この回転体１
を収容して該回転体１との間に動圧空気軸受７を構成す
る円筒状の軸受部材４と、この軸受部材４の中央に配！
されてコイル５を支持するセンターボール１５と、該セ
ンターボール１５を支持し軸受部材４の底部を塞ぐベー
ス部材１６と、軸受部材４ｒｐＪに固定された駆動コイ
ル５と回転体１ＦＭに固定されたロータマグネット２と
によって構成される制御用小形モータ１７とから主に成
る。尚、前記軸受部材４は底面にベース部材１６を固定
することによって底を塞ぎ、嵌合する回転＃１との間で
実質的に密閉された空間１１を形成する。

軸受部材４−の内周面６の中央部には回転体１との間で
構成する動圧空気軸受７に空気を供給するための環状の
空気溜め２１が設けられている。この空気溜め２１は、
少なくとも回転体１の外周面３と前記軸受部材４の内周
面６との間の隙間の体積（以下ギャップ体積ともいう）
より大きな、例えば約２倍以上、好ましくは約４倍以上
の容積を有している。

この空気溜め２１の形状は特に限定を受けるものではな
く、ギャップ体積よりも大きな容積を占めかつ動圧空気
軸受面に対し凹部であればどのような形状であっても実
施可能である０例えば、第１図に示すように、回転体１
の外周面３に外側に向って空気が流れるように形成され
た一組のポンプアウト型のグループ２３の中央に望むよ
うに、軸受部材４の内周面６に円周方向に連続して形成
された周溝から成る空気溜め２１でも良い、また、第２
図に示すように、比較的小容積の浅い周溝２１ａと軸受
部材４の軸方向あるいは径方向に穿孔された孔２１ｂと
によって構成することも可能である。この場合、周溝２
１ａに連通ずる孔２１ｂを軸受部材４を貫通するように
穿孔した後、これらの開口部をろう付けなどによって蓋
２２を固着し、閉塞することによって動圧空気軸受７と
だけに連通する所望の容積の空気溜め２１を形成してい
る。

前記ベース５部材１６には軸受部材４の中央に配置され
るセンターボール１５がねじ止めなどによって固定され
ている。センターボール１５の外周面にはステータコア
２０が嵌められ、更にこのステータコア２０に嵌め込ま
れたコイル板１９の間にコイル５が巻回されている。

また、センターボール１５と回転体１にはスラスト磁気
軸受１０を構成する一対のリング状のマグネット８，９
が互いに対向するように固着されている。これらのマグ
ネット８，９は対向する面が互いに吸引し合う極となる
ように、軸方向に着磁されている。そして、各マグネッ
ト８，９は軸方向の中心位置が互いにずれるように配置
されることによって軸方向の吸引力が発生し、これによ
ってポリゴンミラー１４等を有する回転体１全体が浮上
するように設けられている。

前記回転体１は軸受部材４に収容される大円筒部１ｂと
軸受部材４の外に突出する小円筒部１ａとから構成され
、大円筒部１ｂと小円筒部１ａとの境界の肩部分ＩＣで
ポリゴンミラー１４を支持するように設けられている。

ポリゴンミラー１４は、回転体１の小円筒部１ａに嵌め
られ、その上に例えば波形ばね２６を載せてバランスプ
レート１８を回転体１に止めつけることにより固定され
ている。これによって、バランスプレート１８の底面が
波形はね２６を介してポリゴンミラー１４を回転体１の
肩部ＩＣに押しつけ、位ｌ！′決めと同時に固定する。

尚、バランスプレート１８は、回転体１の加工誤差やポ
リゴンミラー１４を回転体１に取付ける際の取付誤差等
によってポリゴンミラー１４を含む回転系全体の重心位
置が回転軸上からずれて回転バランスを崩し振動するの
を防ぐため、必要に応じて取付けられるアルミニウム又
は合成樹脂製の円板である また、回転体１の大円筒部１ｂの外周面３には動圧発生
用のグループ２３がエツチング等により約５μＩＩ〜２
０−の深さで形成されている。このグループ２３の形状
、配置等については特に限定を受けるものではなく、本
実施例の場合には軸受部材４の円周面６との間で一般的
なポンプアウトタイプのへリボーン軸受を構成している
。この回転体１の大円筒部１ｂの外周面３及び軸受部材
４の内周面６特に動圧空気軸受を構成する部位には、耐
牽耗性を向上させるための表面処理を施すことか好まし
い６例えば特開昭６３−２３５７１９号に開示されてい
るような耐摩耳性被膜あるいは潤滑性被膜を施すように
設けられている。尚、回転体１の内周面側には円筒状の
ヨーク２７が固定され、このヨーク２７の更に内側には
円筒状の駆動マグネット２が固定されている。また、軸
受部材４の上端寄りの位置には当該モータをレーザープ
リンタ等の光走査装置のハウジング２４等に取付けるた
めのフランジ２５が形成されている。

この回転体１と軸受部材４との嵌合で形成される内部空
間１１は通気孔１３及び動圧空気軸受７の僅かの隙間に
よってモータ外部と連通しており、回転体１が軸方向に
振動する際には実質的な密閉空間となってエアダンパー
を構成する。

尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の一例ではある
がこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱し
ない範囲において種々変形実施可能である０例えば、空
気溜めは回転体の外周面に設けることも可能である。

以上のように構成しなので、回転体１が回転すると、軸
受部材４内の空気が回転体１のグループ２３に沿って外
側に排出され、回転体１の上下にて動圧を発生させる。

このとき、空気溜め２１内の圧力は空気流出によって大
気圧以下になるが、この圧力低下の影響を受けてグルー
プ２３内において空気の逆流が起り、流出分と逆流分と
がグループ２３内にて飽和するため、空気溜め２１内の
負圧は小さくなり、動圧発生部の最大圧力もモータ性能
に影響を及ぼす程度の減少はない。

この様子を第３図（Ａ）〜（Ｃ）において示す。

該図からも明らかなように、動圧空気軸受７部分とモー
タ外部１２とを軸受部材１０４を貫通する空気孔１１４
で連通させた状態［第３図（Ａ）］から単に孔を塞いで
しまうと、第３図（Ｂ）に示すような負圧が大きな圧力
分布となって動圧効果がなくなるが、本発明の場合には
、第３図（Ｃ）に示すように排出される空気の一部が逆
流して負圧が低減されるため動圧効果を失うことがない
、この効果を得るための空気溜め２１の容積はギャップ
体積より大きいことが必要であり、実験によれば約４倍
以上が好ましいことが分かった。

（発明の効果） 以上の説明より明らかなように、本発明の動圧空気軸受
モータは、軸受部材の内周面あるいは回転体の外周面に
、回転体の外周面と軸受部材の内周面との間の隙間の体
積より大きな容積の空気溜めを形成し、かつ空気溜めを
動圧空気軸受とのみ連通させるようにしているので、回
転体の相対回転に伴って空気溜めから動圧発生用空気が
動圧空気軸受部分へ供給されるのと同時に空気の一部が
空気溜めに逆流して空気溜めの負圧を小さくすることか
ら動圧発生部の最大圧力の減少をモータ性能に影響を及
ぼさない程度に抑えることができる。

即ち、動圧空気軸受の剛性を保持できる。

しかも、本発明のモータは空気溜めから動圧発生用空気
を供給するため、モータ外部から塵埃やトナー等が動圧
軸受部に侵入することがなく、これらの侵入に因る回転
不良を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の動圧空気軸受モータをポリゴンミラー
の回転用モータとして実施した一例を示す中央縦断面図
で、回転体の半分を断面せずに示している。 第２図は本発明の他の実施例を示す要部拡大断面図であ
る。 第３図（Ａ＞、（Ｂ）＋’　（Ｃ）は従来品、従来品の
動圧用空気供給孔を単に塞いだもの及び本発明のモータ
についての圧力分布図である。 第４図は従来の動圧空気軸受モータの一例を示す中央縦
断面図である。 １・・・回転体、 ４・・・軸受部材、 １７・・・モータ、 ２・・・マグネット、５・・・コイル、７・・・動圧空
気軸受、 ３・・・回転体の外周面、６・・・軸受部材の内周面、
１１・・・内部空間、 １２・・・モータ外部、 ２１・・・空気溜め、 ２３・・・グループ。 第 口 第 図（Ａ） 大気圧 １／′ し 丁） 際

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転体とこの回転体を収容する円筒状の軸受部材
   とを嵌合させて前記回転体の外周面と前記軸受部材の内
   周面との間で動圧空気軸受を構成すると共に前記回転体
   の内部に取付けたマグネットと前記軸受部材の中央に配
   置されて前記軸受部材に固定されたステータ側コイルと
   の間でモータを構成する動圧空気軸受モータにおいて、
   前記軸受部材の内周面あるいは回転体の外周面に、前記
   回転体の外周面と前記軸受部材の内周面との間の隙間の
   体積より大きな容積の空気溜めを形成し、該空気溜めは
   前記動圧空気軸受とのみ連通していることを特徴とする
   動圧空気軸受モータ。
2. （２）前記空気溜めの容積は前記回転体の外周面と前記
   軸受部材の内周面との間の隙間の体積の約２倍以上であ
   ることを特徴とする請求項１記載の動圧空気軸受モータ
   。