JPH06308414A - ポリゴンミラー駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザビームプリンタ等に使用されるポリゴ
ンミラー駆動装置において、特に超高速時に課題となる
振れ回りによる振動や騒音を押え、安価で耐久性にすぐ
れたポリゴンミラー駆動装置を提供する。 【構成】 インナーロータ型ブラシレスモータのステー
タコア１１０を取り付けたブラケット１０５に、ヘリン
グボーン溝を有する軸受スリーブ２０３とスパイラル溝
１１１を有するスラスト受板１０４を組み付ける。そし
て、回転時の風切音の遮閉とミラーの汚れ防止のために
取り付けたカバー１１５にもヘリングボーン溝を有する
軸受スリーブ２０２を取り付ける。ミラー１０７を含む
ロータが上下軸受間にあるため振動や騒音の低い回転体
となり、さらに軸受を潤滑油による動圧流体軸受とした
ため安価で量産性に適している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、動圧流体軸受を用いた
ポリゴンミラー駆動装置に関し、より詳細には２０００
０ｒｐｍを越えるような超高速回転で運転される安価で
耐久性に優れた動圧軸受構造のポリゴンミラー駆動装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、レーザビームプリンタ等でポリゴ
ンミラーを回転駆動する偏光走査モータは印字スピード
の高速化と高精度印字という点から２００００ｒｐｍ以
上の回転速度が要求され、またポリゴンミラーのサイズ
もその内接円が５０ｍｍ以上と大きくなり、駆動装置に
求められる性能は振動や騒音の少ないしかも廉価なもの
であるという要求が強くなっている。モータの軸受とし
て一般的にボールベアリングを使用するが２００００ｒ
ｐｍ迄が限界であり、それ以上の回転速度を得るには動
圧空気軸受が性能的に優れている反面、非常に高価であ
る。また、潤滑油による動圧流体軸受を採用した例は特
開平２−３０８１１９号公報や特開平３−３７４１１号
公報に開示されているが、その回転数は１００００ｒｐ
ｍ程度の回転速度である。

【０００３】以下に、従来のポリゴンミラー駆動装置に
ついて説明する。図３は、従来の動圧流体軸受を用いた
ポリゴンミラー駆動装置の断面図を示すものである。図
３において、シャフト３０１とスリーブ３０２は回転可
能に嵌合されており、スリーブ３０２の下端部にはスパ
イラル溝のあるスラスト受板３０３が固定板３０４とと
もに配置され外筒３０５に固定されている。シャフト３
０１にはフランジ３０６が固定され、フランジ３０６の
上部にはポリゴンミラー３０７が固定され、下部には駆
動用磁石３０８が固定されたヨーク３０９が固定されて
いる。また、駆動用磁石３０８と対向する位置には外筒
３０５に固定されたステータコア３１０が設置されてい
る。

【０００４】以上のように構成されたポリゴンミラー駆
動装置について、以下その動作について説明する。ま
ず、スラスト受板３０３にはシャフト３０１の端部と対
向する面にスパイラルの浅溝３１１が刻設されて動圧ス
ラスト軸受が形成されている。また、シャフト３０１の
外周面にはスリーブ３０２の内周面と対向する位置に２
個のヘリングボーン状の浅溝３１２が刻設され、動圧ラ
ジアル軸受が形成されている。ヘリカル溝３１３は油の
流出防止のための浅溝である。

【０００５】このように構成された回転体は潤滑油の動
圧により非接触で回転する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、ポリゴンミラーがラジアル軸受で支持され
ている位置に対して外側に配置されているために、ポリ
ゴンミラーのアンバランスや外部振動によりみそすり運
動を引き起こした場合にはポリゴンミラー部の振れが大
きくなり、レーザビームプリンタ等の画像特性等が劣化
する。通常、モータが高速回転になるほどポリゴンミラ
ーの偏荷重に耐えるために回転軸径を太くする必要があ
るが、軸径の周速が速くなり大きな遠心力が潤滑油に働
いて潤滑油の保持が困難になるとともに、軸受負荷トル
クも増大するので高速回転に適さないという問題点を有
していた。

【０００７】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、２００００ｒｐｍを越えるような超高速回転で運転
されても低振動で低騒音、そして安価で耐久性に優れた
動圧流体軸受構造のポリゴンミラー駆動装置を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のポリゴンミラー駆動装置は、 （Ｉ）ポリゴンミラーを有するロータのシャフトの両端
部に、ヘリングボーン溝を形成した軸受スリーブを有
し、さらにシャフトの一端部にスラスト負荷用スパイラ
ル溝を形成したスラスト受板を有した軸受構成である。

【０００９】（II）ポリゴンミラーを有するロータのシ
ャフトは、第一の軸径とそれより太い第二の軸径をも
ち、第一の軸径部をもつシャフトの両端部にヘリングボ
ーン溝を形成した軸受スリーブを有し、さらにシャフト
の一端部にスラスト負荷用スパイラル溝を形成したスラ
スト受板を有した構成であり、さらに軸受スリーブの少
なくとも一方に第二の軸径部に僅かな隙間で径合する軸
穴を設けた構成である。

【００１０】

【作用】この構成によって、ロータがみそすり運動を起
こすことなく超高速回転で運転することができ、さらに
軸受部の軸径を小さくできるため、軸径の周速が小さく
でき軸受負荷トルクを減少できる。

【００１１】また、シャフトを第一の軸径とそれより太
い第二の軸径とで構成することによりシャフトのたわみ
による悪影響をおさえ、さらに軸受部の軸径を小さくし
て軸受負荷トルクを少なくできる。そして、軸受スリー
ブの少なくとも一方に第二の軸径部に僅かな隙間で径合
する軸穴を設けることにより、軸受部の潤滑油がミラー
の回転で発生する風の流れに引かれて外部に流出するの
を防止してポリゴンミラーを汚染したり軸受の寿命を短
くするようなことはない。

【００１２】

【実施例】

（実施例１）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。

【００１３】図１において、シャフト１０１は軸受スリ
ーブ１０２および１０３の内径孔に対して回転可能に嵌
合されており、軸受スリーブ１０３の下端部にはスパイ
ラル溝のあるスラスト受板１０４が配置されるととも
に、軸受スリーブ１０３はカップ状のブラケット１０５
に固定されている。シャフト１０１にはフランジ１０６
が固定され、フランジ１０６の上部にはポリゴンミラー
１０７が固定され、フランジ下方のシャフト部には駆動
用磁石１０８がヨーク１０９を介して固定されている。
また、駆動用磁石１０８と対向する位置にはブラケット
１０５に固定されたステータコア１１０が設置されてお
り、さらに回転時の位置検出のホール素子１１４が設置
されている。また、もう一つの軸受スリーブ１０２はカ
バー１１５に固定されている。

【００１４】以上のように構成されたポリゴンミラー駆
動装置について、以下その動作について説明する。ま
ず、スラスト受板１０４にはシャフト１０１の端部と対
向する面にスパイラルの浅溝１１１が刻設されて動圧ス
ラスト軸受が形成されている。また、シャフト１０１の
外周面には軸受スリーブ１０２の内周面と対向する位置
にヘリングボーン状の浅溝１１２が刻設され、同様に軸
受スリーブ１０３の内周面と対向する位置にヘリングボ
ーン状の浅溝１１３が刻設され動圧ラジアル軸受が形成
されている。このように構成された回転体は潤滑油の動
圧により非接触で回転する。

【００１５】ここで、ポリゴンミラー１０７はシャフト
１０１の両端のラジアル軸受で支持されている位置に対
して内側に配置されているために、みそすり運動を引き
起こすことがない。また、ポリゴンミラーの偏荷重がな
くシャフト径を小さくできるので軸径の周速を遅くで
き、遠心力にも強くなって潤滑油の保持が容易になると
ともに軸受負荷トルクも減少し、２００００ｒｐｍを越
えるような超高速回転で運転することが可能となる。

【００１６】（実施例２）以下本発明の第２の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。

【００１７】図２において、軸受スリーブ２０３の下端
部にはスパイラル溝のあるスラスト受板１０４が配置さ
れるとともに、軸受スリーブ２０３はカップ状ブラケッ
ト１０５に固定されている。フランジ１０６の上部には
ポリゴンミラー１０７が固定され、フランジ下方のシャ
フト部には駆動用磁石１０８がヨーク１０９を介して固
定されている。また、駆動用磁石１０８と対向する位置
にはブラケット１０５に固定されたステータコア１１０
が設置されており、さらに回転時の位置検出のホール素
子１１４が設置されている。

【００１８】また、軸受スリーブ２０２はカバー１１５
に固定されている。スラスト受板１０４にはスパイラル
の浅溝１１１が刻設されて動圧スラスト軸受が形成され
ている。また、軸受スリーブ２０２にはヘリングボーン
状の浅溝１１２が刻設され、同様に軸受スリーブ２０３
にはヘリングボーン状の浅溝１１３が刻設され動圧ラジ
アル軸受が形成されている。このように構成された回転
体は潤滑油の動圧により非接触で回転する。以上は図１
と同様の構成および動作のものである。

【００１９】図１と異なるのは、シャフト２０１は第一
の軸径部２０１ａとそれより太い第二の軸径部２０１ｂ
をもち、第一の軸径部２０１ａをもつシャフト２０１の
両端部に軸受スリーブ２０２および２０３を配置し、さ
らにシャフト２０１の一端部にスラスト受板１０４を有
した構成とした点であり、シャフトのたわみによる悪影
響をおさえ、さらに軸受部の軸径を小さくすることがで
き、さらなる超高速回転が可能となる。

【００２０】さらに、軸受スリーブ２０２および２０３
に第二の軸径部２０１ｂと僅かな隙間で径合する軸穴部
２０２ａおよび２０３ａを設けることによりラビリンス
を形成し、軸受部の潤滑油がミラーの回転で発生する風
の流れに引かれて外部に流出するのを防止してポリゴン
ミラーを汚染したり軸受の寿命を短くするようなことは
ない。

【００２１】なお、実施例１において砲金等で作られる
２個の軸受スリーブはアルミダイカストで作られるブラ
ケットとカバーにビスにて取り付けてもよいし、軸受ス
リーブの素材を鋳込み切削加工にて孔加工を行い、その
後ヘリングボーン溝の加工を施してもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明は、（Ｉ）シャフト
の両端部にヘリングボーン溝を形成した軸受スリーブを
有し、さらにシャフトの一端部にスラスト負荷用スパイ
ラル溝を形成したスラスト受板を有した軸受構成、また
は、（II）第一の軸径部とそれより太い第二の軸径部を
もつとともに、第一の軸径部をもつシャフトの両端部に
ヘリングボーン溝を形成した軸受スリーブを有し、さら
にシャフトの一端部にスラスト負荷用スパイラル溝を形
成したスラスト受板を有し、さらに軸受スリーブの少な
くとも一方に第二の軸径部に僅かな隙間で径合する軸穴
部を設けた構成、とすることにより、 （１）ロータがみそすり運動を起こすことなく、超高速
回転で運転することができる。

【００２３】（２）軸受部の軸径を小さくできるため軸
径の周速が小さくでき、軸受負荷トルクを減少できる。

【００２４】（３）第二の軸径を太くしてたわみの悪影
響を排除できる。 （４）軸受部の潤滑油がミラーの回転で発生する風の流
れに引かれて外部に流出することなくポリゴンミラーを
汚染したり、軸受の寿命を短くするようなことはない、
等の効果が得られる優れたポリゴンミラー駆動装置を実
現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の第１の実施例におけるポリゴン
ミラー駆動装置の断面図 （ｂ）ヘリングボーン溝付き軸受スリーブの断面図 （ｃ）スパイラル溝付き軸受スラスト受板の上面図

【図２】（ａ）本発明の第２の実施例におけるポリゴン
ミラー駆動装置の断面図 （ｂ）ヘリングボーン溝付き軸受スリーブの断面図 （ｃ）スパイラル溝付きスラスト受板の上面図

【図３】従来のポリゴンミラー駆動装置の断面図

【符号の説明】

１０１，２０１，３０１ シャフト １０２，１０３，２０２，２０３ 軸受スリーブ １０４，３０３ スラスト受板 １０５ ブラケット １０６，３０６ フランジ １０７，３０７ ポリゴンミラー １０８，３０８ 駆動用磁石 １０９，３０９ ヨーク １１０，３１０ ステータコア １１１，３１１ スパイラルの浅溝 １１２，１１３，３１２ ヘリングボーン状の浅溝 １１４ ホール素子 １１５ カバー ２０１ａ，２０１ｂ 軸径部 ２０２ａ，２０３ｂ 軸穴部 ３１３ ヘリカル溝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転自在に軸架したシャフトの外周にこ
   れと直角に取り付けた断面Ｌ字状筒状体のフランジに固
   定したポリゴンミラーと、前記フランジの下方のシャフ
   トに同軸に固定された円筒型駆動用磁石を備えたロータ
   と、前記駆動用磁石を円筒エアーギャップを介して取り
   囲むステータコアとこのステータコアに順次通電制御す
   るホール素子とを取り付けたカップ状ブラケットと、前
   記ロータを包み込むように前記ブラケットの開放端に取
   り付けられたカバーとで構成され、前記ブラケットの閉
   端側中央にスラスト負荷用スパイラル溝を形成したスラ
   スト受板とヘリングボーン溝を形成した軸受スリーブを
   固定し、前記カバーの中央にもヘリングボーン溝を形成
   した軸受スリーブを固定し、前記シャフトの両端部によ
   って動圧流体軸受を構成したことを特徴とするポリゴン
   ミラー駆動装置。
2. 【請求項２】 第一の軸径部とこれより太い第二の軸径
   部をもつシャフトと、第二の軸径部外周にこれと直角に
   取り付けた断面Ｌ字状筒状体のフランジに固定したポリ
   ゴンミラーと、前記フランジの下方のシャフトに同軸に
   固定された円筒型駆動用磁石を備えたロータと、前記ロ
   ータを円筒エアーギャップを介して取り囲むステータコ
   アとこのステータコアに順次通電制御するホール素子と
   を取り付けたカップ状ブラケットと、前記ロータを包み
   込むように前記ブラケットの開放端に取り付けられたカ
   バーとで構成され、前記ブラケットの閉端側中央にスラ
   スト負荷用スパイラル溝を形成したスラスト受板とヘリ
   ングボーン溝を形成した軸受スリーブを固定し、前記カ
   バーの中央にもヘリングボーン溝を形成した軸受スリー
   ブを固定し、第一の軸径部とヘリングボーン溝を形成し
   たスリーブ穴で動圧流体軸受を構成し、前記軸受スリー
   ブの少なくとも一方に第二の軸径部に僅かな隙間で径合
   する軸穴部を設けたことを特徴とするポリゴンミラー駆
   動装置。