JPH07104205A - 回転体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は上記欠点に鑑み、線膨張係数の
異なる２以上の部品を結合した回転体において、回転体
自身の発熱、あるいは環境温度により回転体の温度が変
化してもアンバランス変化を発生せず、高速で回転して
も振動を発生する事の無い回転体を提供する事を目的と
する。 【構成】本発明の構成は、材料の異なる有底円筒状のロ
ータ２とヨーク１９を固定するのに２つの円筒部を空間
をおいて対向させてあり、円筒部の内外周面が接触して
いないので、回転体の温度が変化し、線膨張係数の違い
によりロータ２とヨーク１９の膨張収縮の差が発生して
も、円筒部に作用する力はネジ１８で接合している両底
部のみで発生し、偏った変形が発生せず、高速回転して
も振動を発生しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、線膨張係数の異なる部
材から構成された回転体、特にポリゴンミラーモータ等
の高速の回転体において、温度変化による構成部材間の
相対移動を抑制し、それによる振動の発生を抑制した回
転体の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】線膨張係数の異なる部材から構成された
回転体は、例えば図４に示すポリゴンミラーモータが挙
げられる。ポリゴンミラーモータは従来よりデジタルコ
ピー、レーザプリンタ等のレーザスキャナーとして用い
られ、その回転数は１００００から３００００ＲＰＭ程
度と極めて高速で回転する。そのため、軸受には非接触
で回転支持が可能な動圧空気軸受等が用いられる。ポリ
ゴンミラー１はロータ２端部の凸部１３に嵌合され、バ
ランスプレート１６との間に挟んだ波形バネ１７でロー
タ２に押圧固定されており、ロータ２の外周面１４に形
成したスパイラル溝１５と軸受５内周との動圧軸受４に
より支持されて高速回転する。ロータ２の材質は、切削
加工が容易で、一般的なポリゴンミラー１の材質と同じ
アルミニウム合金が使用されている。ロータ２内部には
駆動用の磁気回路をつくる環状マグネット１０と鉄製の
ヨーク１９が配置されている。ヨーク１９は有底円筒形
状をしており、底部に設けたねじ孔２０にネジ１８を螺
合してバランスプレート１６と共にロータ２に固定して
ある。尚、ヨーク１９のロータ２への固定は接着でもよ
い。２２はネジ１８の頭部を突出させない凹部である。
ロータ２内周部のヨーク１９との締結部付近の円筒部に
はヨーク１９との接触を防止する逃げ部２１が形成され
ている。

【０００３】ポリゴンミラー１等が組み付けられたロー
タ２は数μｍから１０数μｍの動圧発生用隙間を隔てて
軸受５に挿入されており、軸受５に固定されたベース８
の中央柱状部にロータ駆動用コイル９が嵌合固定されて
いる。このコイル１０と環状マグネット９でモータ部を
構成している。また、ベース８の中央柱状部の上部外周
とバランスプレート１６内周には一対の環状マグネット
１１、１２が対向配置され、磁気スラスト軸受を形成し
ている。ロータ２は周囲環境温度の変化、駆動用コイル
９の発熱、動圧軸受の空気摩擦損失による発熱、ポリゴ
ンミラー１の空気との摩擦による発熱等により温度変化
が生じる。この温度変化によりロータ２を構成している
線膨張係数の異なる２つの部材（ロータ２とヨーク１
９）は相対的に移動しアンバランスが生じる。このアン
バランスの生じたモータは回転に伴う振動が発生し、そ
れは回転数が大きくなるに従い顕著となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】アルミ製ロータ２と鉄
製ヨーク１９のように線膨張係数の異なる部材を固定さ
せる場合、図４のように固定部近傍に隙間（逃げ部２
１）が設けられていて、その下側においてはヨーク１９
外周部は、ロータ２内周部とどこかの点で接触してい
る。このような構造の場合、ロータ２とヨーク１９は、
温度変化により膨張差を生じて相対移動を起こす。例え
ば動作時にモータ自身の発熱により温度上昇を起こせ
ば、それに伴いアンバランス変化を起こし、始動初期の
振動と暖気後の振動に変化が生じることとなる。その振
動は周囲の機械系、光学系を振動させ、レーザビームプ
リンタであれば印字の乱れ、騒音等が発生することとな
る。本発明の目的は上記欠点に鑑み、線膨張係数の異な
る２以上の部品を結合した回転体において、回転体自身
の発熱、あるいは環境温度により回転体の温度が変化し
てもアンバランス変化を発生せず、高速で回転しても振
動を発生する事の無い回転体を提供する事を目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、回転体を構成する大小２つ以上の有底円
筒体の結合において、有底円筒体の底部を結合させ、円
筒部が接触しないように重ねた。また、回転体を構成す
る大小２つ以上の円筒体の結合において、円筒体の円筒
部の円周方向の一部のみを接触させるようにした。

【０００６】

【作用】このように有底円筒体の底部のみを結合させ、
円筒部の内外周面が接触しなければ、回転体の温度が変
化し、線膨張係数の違いにより内円筒と外円筒の膨張収
縮の差が発生しても、円筒に作用する力はネジ等で接合
している底部のみで発生し、それにより変形が生じても
重心は変化しない。よってアンバランスの変化は発生せ
ず、高速回転しても振動を発生しない。また、円筒体の
円筒部の内外周面が円周方向の一部で接触している場
合、内外円筒体の芯出しが確実となり、この接触部分を
接着等で固定すると、温度が変化し線膨張係数の違いに
より内円筒と外円筒の膨張収縮の差が発生しても、円筒
に作用する力は接触点に集中する。しかし、接触点は固
定されており移動はできず、接触点と接触点の間の部材
形状が変化し力を吸収する。よって、変形した部材の重
心は変化しないからアンバランスも変化せず、高速回転
しても振動を発生しない。

【０００７】

【実施例】以下、図示の一実施例で本発明を説明する。
図１に本考案を適用した第１の実施例を示す。本モータ
はポリゴンミラー１、ロータ２を含む回転部分と軸受、
ベースを含む固定部分から構成されており、図４と同一
符号は同一部品を指す。モータの回転部分はバランスプ
レート１６、波形バネ１７、ポリゴンミラー１、ロータ
マグネット１２、ロータ２、ヨーク１９、駆動マグネッ
ト１０、ネジ１８から構成される。

【０００８】有底筒状のロータ２の円筒部分外周には動
圧発生用のヘリングボーンタイプの溝１５が形成され、
その表面には腐食防止、摩耗防止のためメッキ等の表面
処理が施されている。ロータ端部１３にはポリゴンミラ
ー１が嵌合され、ミラー面精度が組付けにより悪化する
ことが無いように波形バネ１７を介してロータ２に押圧
固定されている。バランスプレート１６はロータ２の底
部に固定され、ミラー固定用のバネ１７を押さえる役割
と、組立後のアンバランスを修正する部位を提供する役
割と、持ち運び用の取っ手の役割をもつ。ロータ２内部
には回転トルク発生用の磁気回路を構成する鉄製ヨーク
１９とスラスト磁気軸受を構成する駆動マグネット１２
が重ねて配置されている。有底筒状のヨーク１９の円筒
部分はロータ２との接触を防止する隙間２１が全周にわ
たって設けられ、底部でネジ１８によりロータ２に固定
されている。このネジ１８は等配で２箇所に設けてあ
る。

【０００９】モータの固定部分はベースマグネット１
１、柱状部を有するベース８、コイル９、コア２３、軸
受５より構成される。ベースマグネット１１はロータマ
グネット１２に対向する位置の前記柱状部に設置され、
スラスト磁気軸受を構成する。またコイル９は内側にコ
ア２３を配置し駆動マグネット１０と対向する位置の前
記柱状部に固定されている。ベース８は軸受５にビスに
より固定されている。軸受５内面にはロータ２外面と同
様に腐食防止、摩耗防止のためアルマイト等の表面処理
が施されている。バランスプレート１６、ポリゴンミラ
ー１、ロータ２、軸受５、ベース８は共にアルミ合金と
し、温度変化にともなう機械的な歪、部品間のズレが起
こりにくく構成され、また、鉄等に比較し質量の小さい
利点により起動時間の短縮等を図っている。

【００１０】ロータ２を主とする回転部分は、軸受５を
主とする固定部分に円周方向に数μｍから１０数μｍの
隙間を設けて挿入されて動圧空気軸受を構成し、回転す
ることにより圧力を発生して回転部分を円周方向に保持
する。スラスト方向は一対のマグネット１１、１２の吸
引力を利用した磁気スラスト軸受により浮上支持されて
いる。回転部分は構成部品の機械的な嵌合構成のため
に、組立時には通常使用可能なアンバランスよりもかな
り大きなアンバランスを伴っている。このため多くのロ
ータ２はアンバランスを修正する必要がある。バランス
プレート１６とロータ２端部にはドリルによる切削によ
り孔２４、２４’が必要に応じて開けられアンバランス
の修正がされる。

【００１１】このように有底円筒体の底部のみを結合さ
せ、円筒部の内外周面が接触していないので、回転体の
温度が変化し、線膨張係数の違いによりロータ２とヨー
ク１９の膨張収縮の差が発生しても、円筒部に作用する
力はネジ１８で接合している両底部のみで発生し、それ
により変形が生じても重心は変化しない。よってアンバ
ランスの変化は発生せず、高速回転しても振動を発生し
ない。

【００１２】次に、図２、３により本考案を適用した第
２の実施例を説明する。本モータはポリゴンミラー１、
ロータ２を含む回転部分と軸受、ベースを含む固定部分
から構成されており、図１と同一符号は同一部品を指
す。この実施例は、上記第１の実施例においてロータ２
の開口端の内周に等間隔で３個の凸部２が形成してあっ
て、この凸部２ａがヨーク１９の外周と当たっている。
従って、ロータ２とヨーク１９の芯出しができて位置精
度が向上する。

【００１３】このように有底円筒体の底部のみを結合さ
せ、円筒部の内外周面が接触していないので、回転体の
温度が変化し、線膨張係数の違いによりロータ２とヨー
ク１９の膨張収縮の差が発生しても、円筒部に作用する
力はネジ１８で接合している両底部のみで発生し、それ
により変形が生じても重心は変化しない。よってアンバ
ランスの変化は発生せず、高速回転しても振動を発生し
ない上、凸部２ａがヨーク１９の外周と当たっているの
で、ロータ２とヨーク１９の芯出しができて位置精度が
向上する。

【００１４】

【変更例】上述の実施例は本発明を使用した一例であ
り、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、例えばビスによる固定は接着剤、溶接による
固定に置き換え可能であるし、円筒体の数、固定位置や
凸部の数も適宜にでき、固定位置や凸部での接触位置は
等配が好ましいが、等配でなくても本発明の効果は得ら
れる。また、材質もアルミ合金、鉄系材料に限らず、銅
合金、樹脂材料においても実施可能である。

【００１５】そして、第２の実施例の場合、ロータ２に
凸部２ａを形成するのは加工性があまり良くないので、
外径がロータ外径よりも小さいアルミ合金の環状体に凸
部２ａを形成しておいて、この凸部２ａをヨーク１９に
接着し、ロータ２の内周側に環状の段部を形成して、こ
こに環状体を嵌合するようにしてもよい。勿論、環状体
はロータ２に固定してもよい。このようにすると、孔２
４は環状体に開ければよいのでロータ２の円筒部の厚さ
を薄くできる。

【００１６】また、第２の実施例において、ヨーク１９
を円筒状にし、凸部２ａを軸方向に延ばし、凸部でヨー
クを接着固定するようにしてもよく、このようにすると
ヨークの形状が簡単化され、パイプを切断したヨークが
使用できる。そして、凸部２ａをヨーク１９に固定する
と、温度が変化し線膨張係数の違いにより環状体とヨー
ク１９膨張収縮の差が発生しても、円筒に作用する力は
接触点に集中する。しかし、接触点は固定されており移
動はできず、接触点と接触点の間の部材形状が変化し力
を吸収する。よって、変形した部材の重心は変化しない
からアンバランスも変化せず、高速回転しても振動を発
生しない。

【００１７】

【発明の効果】本発明は上述のように、高速回転体にお
いて、線膨張係数の異なる部材の結合において、回転体
を構成する大小２つ以上の円筒体の結合において、円筒
体が接触しないか、円筒体の一部しかが接触しないよう
にしたので、簡単な構成により、回転体温度の変化があ
ってもアンバランスの変化が無く、温度の変化にかかわ
らず回転振動の発生の小さい回転体が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例であるモータの断面図を
示す。

【図２】本発明の第２の実施例であるモータの断面図を
示す。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図を示す。

【図４】従来の結合例であるモータの断面図を示す。

【符号の説明】

１ ポリゴンミラー ２ アルミ製ロータ ５ 軸受 １９ 鉄製ヨーク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転体を構成する大小２つ以上の有底円
   筒体を線膨張係数の異なる部材で構成し、有底円筒体の
   底部で２つの有底円筒体を固定し、円筒部が接触しない
   ように空間をおいて対向させた回転体。
2. 【請求項２】 回転体を構成する大小２つ以上の円筒体
   を線膨張係数の異なる部材で構成し、空間をおいて２つ
   以上の円筒体を重ね、対向部の円周の一部に凸部を設け
   て円周方向の一部で両者を接触させた回転体。