JPH0520607B2

JPH0520607B2 -

Info

Publication number: JPH0520607B2
Application number: JP57126123A
Authority: JP
Inventors: Goro Oda; Mitsuo Yamashita; Kyoshi Tomimori
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1982-07-20
Filing date: 1982-07-20
Publication date: 1993-03-22
Also published as: JPS5917019A; DE3325984C2; DE3325984A1; US4552417A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、たとえば回転多面体鏡光偏向器に適
用され、多面体鏡等の回転体を支持する回転体支
持装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、情報量の増大化が著しく、これに伴つて
情報を記録するプリンタ関係も年々高速化が要求
されている。

そして、近年において毎分１万行以上の高速印
字が行なえるレーザープリンタが開発され、かな
りの成果を上げている。このレーザープリンタは
第１図に示すようにレーザー光源１から発せられ
たレーザー光（レーザービーム）２を回転多面体
鏡光偏向器３を介して偏向し、この偏向されたレ
ーザ光２を結像レンズユニツト（FQレンズ）４
を通して予め一様に帯電された感光体５上にスキ
ヤニング（走査）し、この感光体５上に静電潜像
を形成するようになつている。

また、回転多面体鏡光偏向器３は多面体鏡６と
この多面体鏡６を高速回転させるモータ７とから
構成されており、第２図に示すような構成となつ
ている。

すなわち、上記多面体鏡６は、モータ７のモー
タシヤフト８の上端テーパ部８ａに嵌着された鏡
アダプタ９とモータシヤフト８の上端ねじ部８ｂ
に螺合されたナツト１０により押圧される鏡押え
体１１とにより定位置に保持されている。また、
モータシヤフト８の軸方向ほぼ中央部にはモータ
ロータ１２が取付けられているとともにこのモー
タロータ１２を囲繞する状態にモータハウジング
１３側にはステータ１４が取り付けられており、
モータシヤフト８を駆動するシヤフト駆動部１５
の構成している。

また、シヤフト駆動部１５の上下方向にはヘリ
ングボーン型の動圧空気ジヤーナル軸受１６，１
６が設けられていて、モータシヤフト８の半径方
向の支持を行うようになつている。すなわち、モ
ータシヤフト８にはその周面にくの字状のヘリン
グボーングルーブ１７……を形成したグループ形
成部８ｃ，８ｃが形成されているとともにこれら
グルーブ形成８ｃ，８ｃをその相互対向面部に数
ミクロンの微小な間隙を存して囲繞する状態にモ
ータハウジング１３に円筒状の軸受部材１８，１
８が取付けられている。

また、上記モータシヤフト８の下端部には数枚
の内側マグネツトリング１９……が嵌合されモー
タシヤフト８の下端面にボルト２０を介して取付
けられたリング押え２１により保持されていると
ともにモータハウジング１３側にはこれら内側マ
グネツトリング１９……をその相互対向面部に数
百ミクロン程度の間隙を存して囲繞する状態に数
枚の外側マグネツトリング２２……が設けられて
いる。上記内側マグネツトリング１９……と外側
マグネツトリング２２……とは吸引力が働くよう
に着磁されている。そして、これらの吸引力によ
りモータシヤフト８の軸方向の力（主に自重）を
受けてモータシヤフト８を宙吊りの状態に支持す
る磁気的スラスト軸受２３を構成している。

また、上記外側マグネツトリング２２……はリ
ングホルダ２４によつて保持されており、このリ
ングホルダ２４はモータハウジング１３のホルダ
嵌合部２５に対して摺動自在に嵌合されている。

なお、モータハウジング１３は、段付孔を有し
たハウジング本体１３ａと、このハウジング本体
１３ａの下端開口部を閉塞する端板（モータエン
ドプレート）１３ｂと、ハウジング本体１３ａの
上端開口部を閉塞するモータキヤツプ１３ｃとか
らなつている。

しかして、上記構成においては、モータシヤフ
ト８の回転が始まるとヘリングボーン型動圧空気
ジヤーナル軸受１６，１６ではヘリングボーング
ルーブ１７……の効果で空気が軸受部材１８，１
８との3μｍ〜6μｍの隙間に流入される事により
上記隙間内部の圧力分布が軸受の中央部で高くな
り、その圧力によつて半径方向（ラジアル方向）
の力を受ける。

一方、モータシヤフト８はその下端部に取着し
た内側マグネツトリング１９……とモータハウジ
ング１３側に取着した外側マグネツトリング２２
……との吸引力とスラスト荷重との釣合つた状態
で維持されている。したがつて、モータシヤフト
８は非接触の状態となり4000rpm〜15000rpmの
高速回転を続けることができる。

しかして、モータシヤフト８の上端側に取着さ
れた多面体鏡６が高速回転され、レーザ光２を高
速度で偏向することになる。

しかしながら、上記従来の構成だとつぎのよう
な問題がある。

すなわち、多面体鏡６、モータロータ１２等が
組立固定されたモータシヤフト８を２つの動圧空
気ジヤーナル軸受１６，１６で支持するため、ど
ちらか一方の動圧空気ジヤーナル軸受１６を着脱
可能にしておかなければならない。このため従来
例においては動圧空気ジヤーナル軸受１６の軸受
部材１８をモータキヤツプ１３ｃに圧入固定して
おき、このモータキヤツプ１３ｃをハウジング本
体１３ａから着脱して、多面体鏡６モータロータ
１２が組立固定されたモータシヤフト８のハウジ
ング１３に対する組立、分解を行なうようにして
ある。

しかしながら、一方の動圧空気ジヤーナル軸受
１６を着脱自在にした構造では、組立時、この動
圧空気ジヤーナル軸受１６と他の動圧空気ジヤー
ナル軸受１６との同軸度を約5μｍ以内の高精度
に押えて組立ることが非常に困難であり、モータ
シヤフト８の回転が円滑に行なえなくなることが
ある。このため、従来においては両動圧空気ジヤ
ーナル軸受１６，１６の同軸度を高めるため熟練
作業者が長時間を要して加工、組立、調整等を行
なつており、生産性、保守性を低下させるばかり
でなく、生産コスト、ランニングコストを高くす
るといつた問題を有していた。

さらに、ヘリングボーン溝１７を有する軸受は
フオトエツチング、転造もしくは切削などの手段
で深さ3μｍ〜6μｍ程度の溝を軸表面に形成する
必要があり、この加工に多くの加工時間が必要と
なり、モータシヤフト８の価格が高くなることが
避けられない。

またさらに、ヘリングボーン溝型の動圧空気ジ
ヤーナル軸受１６，１６は回転する軸受の内外輪
間に働らく空気の粘性抵抗を利用して溝部に沿つ
て空気を導入し、軸受内の空気圧を高めて軸受負
荷を支えるものであり、形成された溝の傾斜方向
によつて軸受１６，１６の回転方向が決められ
る。このため、モータシヤフト８の回転は時計方
向もしくは反時計方向のいずれかに固定する必要
があり、回転方向を変えたい時には軸受１６，１
６を作りなおして対処しなければならないといつ
た問題を有している。

〔発明の目的〕

本発明は、上記事情にもとづきなされたもの
で、その目的とするところは、たとえば多面体鏡
等の回転体を確実に高速回転可能に支持でき、し
かも加工、組立、調整等が容易で生産性、保守性
の大幅な向上と生産コスト、ランニングコストの
低減を図ることができ、しかも、回転方向を自由
に選択できる回転体支持装置を提供しようとする
ものである。

〔発明の概要〕

本発明は、かかる目的を達成するために、モー
タハウジングおよび該モータハウジングに重ね合
わされたカバーとからなり、清浄空気が封入され
る密閉容器と、この密閉容器内かつ両端部を固定
ねじを介して上記モータハウジングおよびカバー
にそれぞれ固定されることにより垂直状態に支持
された表面が平滑な固定軸と、この固定軸に上下
動可能かつ右回転および左回転可能に外嵌される
とともに回転体が取付けられた中空円筒状のシリ
ンダと、このシリンダの小径部に嵌入された内側
磁気リングおよびモータハウジングに形成された
段付凹陥部に嵌入され該内側磁気リングに対して
同心状態で囲繞する外側磁気リングを有し、上記
シリンダの含む回転組立体を磁気的に浮上させる
スラスト支持用磁気軸受と、上記シリンダに螺合
され上記内側磁気リングを段部との間で挾持固定
する止めリングと、上記モータハウジングにねじ
止めされ上記段付凹陥部に陥入された上記外側磁
気リングを押付け固定する回路基板取付けベース
とを具備し、上記シリンダは、上記固定軸に対し
て右回転時および左回転時のいずれの回転方向に
おいても同様に浮上することを特徴とするもので
ある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第３図および第４図
を参照して説明する。第３図は本発明の回転対支
持装置を適用した回転多面体鏡光偏向器を示す。

この回転多面体鏡光偏向器３０は多面体鏡３１
とこの多面体鏡３１を所定方向に高速回転させる
駆動機構部３２とからなり、つぎのような構成と
なつている。

図中３３は固定軸で、この固定軸３３は第４図
に示すように表面に溝を有せず、その両端部に取
付部３３ａ，３３ｂが形成された形状となつてい
る。

そして、この固定軸３３はその下端取付部３３
ｂをモータハウジング３４の取付穴３５に、ま
た、上端取付部３３ａをカバー３６の取付穴３７
にそれぞれ嵌入することにより垂直に支持されて
いるとともに固定ねじ３８，３９によりそれぞれ
固定された状態となつている。

また、この固定軸３３には、固定軸３３の外径
部との間に所定の隙間が形成される内径寸法を有
した中空円筒状のシリンダ４０が回転自在に外嵌
されているとともにこのシリンダ４０にはモータ
ロータ４１、回転体としての多面体鏡３１、およ
びスラスト支持用磁気軸受４２の内側磁気リング
４３が後述するように取付られている。すなわ
ち、モータロータ４１はシリンダ４０の上下方向
中央部よりやや上方に突設された鍔部４０ａの下
面側にその開口上端内周縁部が当接する状態に圧
入固定されている。また、多面体鏡３１は上記鍔
部４０ａの上面側にその開口下端周縁部が当接す
る状態に嵌入されるとともにこの上側に嵌入され
てナツト４４により押圧される鏡押え体４５によ
り押付固定されている。また、内側磁気リング４
３はシリンダ４０の下端小径部に嵌入され、シリ
ンダ４０の下端に螺合された止めリング４６とシ
リンダ４０の段部との間で挾持固定されている。

一方、前記モータハウジング３４には上記モー
タロータ４１を囲繞する状態に駆動コイル４７を
備えたモータステータ４８が取付られており、シ
リンダ４０、モータロータ４１、多面体鏡３１、
内側磁気リング４３等からなる回転組立体４９を
駆動するようになつている。

また、上記内側磁気リング４３を囲繞する状態
に外側磁気リング５０が設けられていて上記回転
組立体４９のスラスト方向の支持を行なうスラス
ト支持用磁気軸受４２を構成している。上記外側
支持リング５０はモータハウジング３４に形成さ
れた段付凹陥部５１内に嵌入されモータハウジン
グ３４にねじ止めされた回路基板取付ベース５２
により押付固定されている。

また、回路基板取付ベース５２上にはモータス
テータ４８の駆動コイル４７と電気的に接続する
モータ駆動用回路基板５３がねじ止めされてい
る。

また、前記固定軸３３とシリンダ４０との焼付
を防止するために、シリンダ４０の内面、固定軸
３３の表面にセラミツク系材料の爆発蒸着による
高硬度膜の形成を行なつたり、固定軸３３を超硬
合金を研削、ラツピング加工により製作して硬度
を高めるようにしてある。

また、モータハウジング３４とこれに重合され
たカバー３６とによつて多面体鏡３１およびこの
多面体鏡３１を駆動する駆動機構部３２を囲繞す
る密閉容器５４を構成している。また、この密閉
容器５４内には清浄空気が封入された状態となつ
ている。

なお、カバー３６はモータハウジング３４に圧
入固定されたモータステータ４８に開口端内径部
を嵌合させる構成としカバー３６のモータハウジ
ング３４への固定を１本の固定ねじ３８で行なえ
るようになつている。

しかして、駆動コイル４７に通電することによ
り、モータステータ４８には回路磁界が生じ、シ
リンダ４０、モータロータ４１、内側磁気リング
４３等からなる回転組立体４９が所定方向に駆動
する。

このとき、回転組立体４９の下端部がスラスト
支持用磁気軸受４２によつて支えられており、回
転組立体４９はその回転の上昇に伴ない、回転慣
性モーメントの作用で鉛直方向に起きあがる力が
働き、固定軸３３と非触状態で安定して回転す
る。以上の説明で明らかなようにシリンダ４０は
固定軸３３に対してどちらの回転方向でも同じ浮
上効果を得ることとなり、回転方向を制限を受け
ない。

しかして、多面体鏡３１が高速回転され、カバ
ー３６に形成された図示しない入光部（透明体に
よつて密閉された孔）を介してカバー３６内に導
びかれたレーザ光を偏向するようになつている。
なお、偏向されたレーザ光はカバー３６に形成さ
れた図示しない出光部（結像レンズユニツトによ
つて密閉された孔）を介して感体光側等に導出さ
れることになる。

なお、上述の説明において、本発明の回転体支
持装置を回転多面体光偏向基３０に適用し、多面
体鏡３１を支持するようにしたが、本発明は、こ
れに限らず多面体鏡３１以外の回転体に適用して
もよいことは勿論である。

その他、本発明は、本発明の要旨を変えない範
囲で種々変形実施可能なことは勿論である。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように、回転体が取付
けられた中空円筒状のシリンダを、垂直状態に支
持された表面が平滑な固定軸に対して上下動可能
かつ回転可能に外嵌する構成としたものである。
したがつて、従来のように２つ軸受部で支承する
ものに比べ、軸受が１つであるため、同軸度を極
めて精度よく製作することができ、加工、組立、
調整などが容易で、生産性、保守性の大幅な向上
と生産コスト、ランニングコストの低減を図るこ
とができる。また、固定軸が表面にヘリングボー
ン溝等を有しない平滑であるため、回転方向を右
回転あるいは左回転のいずれのいすれが自由に選
択できるとともに、加工が容易で生産コストが安
くできる。

さらに、回転組立体をシリンダに固定された内
側磁気リングおよび該内側磁気リングを囲繞する
状態にモータハウジングに固定された外側磁気リ
ングを有したスラスト支持用磁気軸受により磁気
的に支承させる構成としたから、回転組立体の回
転の上昇に伴い、右回転あるいは左回転のいずれ
の回転方向においても回転慣性モーメントの作用
で鉛直方向に起き上がる力が働いて浮上し、固定
軸と非接触状態で安定して回転させることができ
る。

また、固定軸の両端部を、清浄な空気が封入さ
れる密閉容器を構成するモータハウジングおよび
これに重ね合わされたカバー内に固定ねじを介し
てそれぞれ固定されることにより垂直状態に支持
するようにしたから、固定ねじのみで、固定軸の
固定と同時にモータハウジングとカバーとの固定
が行え、組立作業が極めて容易となる。

また、回転組立体が清浄な空気が封入される密
閉容器内に収容されるため俟等の影響を受けずに
長期に亘つて良好な回転支持状態が維持できる。

また、シリンダを含む回転組立体を磁気的に浮
上させるスラスト支持用磁気軸受が、シリンダの
小径部に嵌入された内側磁気リングと、モータハ
ウジングに形成された段付凹陥部に嵌入され該内
側磁気リングに対して同心状態で囲繞する外側磁
気リングとからなるため、スラスト方向に磁気部
材を配設する方式のスラスト支持用磁気軸受に比
べ、スラスト方向の寸法の寸法を小さく押さえる
ことができ、装置の小形化が可能となる。また、
移動時など何らかな原因でシリンダを含む回転組
立体がスラスト方向に大きく移動しても直接磁気
部材が衝突するようなことがなく、衝突による磁
気部材の損傷の確実に防止できる。

また、内側磁気リングをシリンダに螺合した止
めリングとシリンダの段部との間で挾持固定する
とともに、外側磁気リングをモータハウジングに
ねじ止めされた回路基板取付けベースにより押付
け固定する構成としたから、内側磁気リングと外
側磁気リングを、簡単な構成で精度良く、しか
も、確実に固定できる。また、外側磁気リング専
用の固定部材が不用となる。

以上のように、本発明の回転体支持装置によれ
ば、多面体鏡などの回転体を非接触状態で確実に
右回転あるいは左回転のいずれの方向にも高速回
転可能に支持でき、しかも、加工、組立、調整な
どが容易で生産性、保守性の大幅な向上と生産コ
スト、ランニングコストの低減を図ることができ
るといつた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は回転多面体鏡光偏向器を用いたレーザ
ビームプリンタのスキヤニング部分の概略図、第
２図は従来における回転多面体鏡光偏向器の縦断
側面図、第３図は本発明の回転体支持装置の一実
施例を採用した回転多面体鏡光偏光器の縦断側面
図、第４図は同実施例の固定軸の斜視図である。３１……多面体鏡（回転体）、３３……固定軸、
３４……モータハウジング、３６……カバー、３
８……固定ねじ、４０……シリンダ、４２……ス
ラスト支持用磁気軸受、４３……内側磁気リン
グ、５０……外側磁気リング、５４……密閉容
器。

Claims

【特許請求の範囲】１モータハウジングおよび該モータハウジング
に重ね合わされたカバーとからなり、清浄空気が
封入される密閉容器と、この密閉容器内かつ両端部を固定ねじを介して
上記モータハウジングおよびカバーにそれぞれ固
定されることにより垂直状態に支持された表面が
平滑な固定軸と、この固定軸に上下動可能かつ右回転および左回
転可能に外嵌されるとともに回転体が取付けられ
た中空円筒状のシリンダと、このシリンダの小径部に嵌入された内側磁気リ
ングおよびモータハウジングに形成された段付凹
陥部に嵌入され該内側磁気リングに対して同心状
態で囲繞する外側磁気リングを有し、上記シリン
ダを含む回転組立体を磁気的に浮上させるスラス
ト支持用磁気軸受と、上記シリンダに螺合され上記内側磁気リングを
段部との間で挾持固定する止めリングと、上記モータハウジングにねじ止めされ上記段付
凹陥部に嵌入された上記外側磁気リングを押付け
固定する回路基板取付けベースと、を具備し、上記シリンダは、上記固定軸に対して右回転時
および左回転時のいずれの回転方向においても同
様に浮上することを特徴とする回転体支持装置。