JPS5917019A

JPS5917019A - 回転体支持装置

Info

Publication number: JPS5917019A
Application number: JP57126123A
Authority: JP
Inventors: Goro Oda; 小田　五郎; Mitsuo Yamashita; 山下　充夫; Kiyoshi Tomimori; 富森　清
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1982-07-20
Filing date: 1982-07-20
Publication date: 1984-01-28
Also published as: DE3325984C2; DE3325984A1; US4552417A; JPH0520607B2

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】〔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、これに伴って情報を記
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、かなシの成果を上げ
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を結像レンズユニット（ＦＱレン
ズン４を通して予め一様に帯電された感光体５上にスキ
ャニング（走査）シ、この感光体５上に静電潜像を形成
するようになっている。

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っている。

すなわち、上記多面体鏡６は、モータ７のモータシャフ
ト８の上端チー８部８ａに嵌着された鏡アダプタ９とモ
ータシャフト８の上端ねじ部８ｂに螺合されたナツト１
０により押圧される鏡押え体ＩＩとにより７定２位置に
保持されている。また、モータシャフト８の軸方向はぼ
中央部にはモータロータＩ２が数個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Ｉ４が取９付けられており、モ
ータシャフト８を駆動するシャフト駆動部１５を構成し
ている。

また、シャフト駆動部Ｚ５の上下両方向にはへリングボ
ーン型の動圧空気ジャーナル軸受１６．１６が設けられ
ていて、モータシャフト８の半径方向の支持を行うよう
になっている。

すなわち、モータシャフト８にはその周面に〈ノ字状の
へリングボーングループＩ７・・・を形成したグループ
形成部Ｂｃ、Ｂｅが形成されているとともにこれらグル
ープ形成部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１８．１８が取付けられている
。

また、上記モータシャフト８の下端部には数枚の内側マ
グネットリング１９・・・が嵌合されモータシャフト８
の下端面にボルト２０を介して数個けられたリング押え
２１によｐ保持されているとともにモータハウジング１
３側にはこれら内側マグネットリング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ットリング２２・・・が設け
られている。上記内側マグネットリング１９・・・と外
側マグネットリング２２・・・とけ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
シャフト８の軸方向の力（主に自重）を受けてモータシ
ャフト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、上記外側マグネットリング２２・・・はリングホ
ルダ２４によって保持されており、このリングホルダ２
４はモータハウジングＺ３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Ｉ３は、段付孔を有したハウジ
ング本体１３ｔＡと、このノ・ウジング本体１３ｈの下
端開口部を閉塞する端板（モータエンドプレート）１３
ｂと、ノ・ウジング本体１３ａの上端開口部を閉塞する
モータキャップ１３ｃとからなっている。

しかして、上記構成においては、モータシャツ１８０回
転が始まるとヘリングボーン型動圧窒気ジャーナル軸受
１６．１６ではへリングボーングループＩ７・・・の効
果で空気が軸受部材１８．１Ｂとの３μｍ〜６μｍの隙
間に流入される事によシ上記隙間内部の圧力分布が軸受
の中央部で高くなり、その圧力によって半径方向（ラジ
アル方向）の力を受ける。

一方、モータシャフト８はその下端部に取着した内側マ
グネットリング１９・・・とモータノ・ウジフグ１３側
に取着した外側マグネットリンク２２・・・との吸引力
とスラスト荷重との釣合った状態で維持されている。し
たがって、モータシャフト８は非接触の状態となり４０
００ｒｐｍ〜１５０００ｒｐｍの高速回転を続けること
ができる。

しかして、モータシャフト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
されたモータシャフト８を２つの動圧空気ジャーナル軸
受１６．１６で支持するため、どちらか一方の動圧空気
ジャーナル軸受Ｉ６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ャーナル軸受１６
の軸受部材１８をモータギャップ１３ｃに圧入固定して
おき、このモータキャップ１３ｃ全ハウジング本体１３
％から着脱して、多面体＠６モークローク１２が組立固
定されたモータシャフト８のハウジングＩ３に対する組
立１分解を行なうようにしである。

しかしながら、一方の動圧望見ジャーナル軸受１６を着
脱自在にした構造では、組立時、この動圧空気ジャーナ
ル軸受Ｉ６と他の動圧空気ジャーナル軸受Ｉ６との同軸
度を約５μｍ以内の高精度に押えて組立ることか非宮に
困難でおり、モータシャフト８０回転が円滑に行なえな
くなることがある。このため、従来ｐＬおいては両動圧
空気シャーナル軸受１６．１６の同軸度を高めるため熟
紳作業者が長時間を要して加工２組立、調整＃−を行な
っており、生産性、保守性を低重させるはかυでなく、
生産コスト、う／ニングコストを高くするといりた問題
を有してい７′ｃ０さらに、ヘリングボーン溝１７を有する軸受はフォトエ
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υ、モータシャフト８の
価格が尚くなることが避けられない。

またさらに、ヘリングゾーン溝型の動圧空気ジャーナル
軸受１６．１６は回転する軸受の内外輪間に働ら〈空気
の粘性抵抗を利用して溝部に沿って空気を導入し、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って軸受１６．１６の回転方向
が決められる。このため、モータシャフト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
あシ、回転方向を変えたい時には軸受１６．１６を作シ
なおして対処しなければならないといった問題を有して
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２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、かかる上記目的を達成するために、固定軸に
、回転体が取付られたシリンダを外嵌させ、このシリン
ダ、回転体等からなる回転組立体を固定軸を中心として
回転させるようにしたものである。

〔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図は本発明の回転体支持装置を適用し
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３Ｉとこの多
面体鋭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っている。

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３３ｍ　、
３３ｂが形成された形状となっている。

そして、この固定軸３３はその下端取付部３３ｂをモー
フハウジング３４の取付穴３５に、また、上端取付部３
３ａ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３８．３
９によりそれぞれ固定された状態となっている。

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４１５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、多面体繞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ラ）　４４　（Ｃより押圧され
る鏡押え体４５により押伺固定されている。また、内側
磁気リング４３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
４Ｉを囲繞する状態に駆動コイル４７を備えたモニタス
テータ４８が増刊られており、シリンダ４０．モータロ
ータ４ｚ、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っている。

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。

上記外側磁気リング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３
４にねじ止めされた回路基板取付ペース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４
８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３３０表面にセ
ラミック系材料の爆発蒸着による高硬度膜の形成を行な
った９、固定軸３３を超硬合金を研削、ラッピング加工
により製作して硬度を高めるようにしである。

また、モータハウジング３４とこれに重合されたカバー
３６とによって多面体鏡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
入された状態となっている。

なお、カバー３６はモータノ・ウノング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っている。

しかして、駆動コイル４７に通゛化することにより、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によって支えられておυ、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と非接触状
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、回転方向の制限を受け
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（透明体によって密閉され
た孔）を介してカバー３６内に導ひかれたレーザ光を偏
向するようになっている。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
ユニットによって密閉された孔）金倉して感光体側等に
導出されることになる。

なお、上述の一実施例において、固定軸３３およびシリ
ンダ４０の両方とも溝を有しない構成としたが、本発明
はこれに限らず、いずれか一方に溝を形成することによ
り固定軸３３とシリンダ４０との間に動圧空気ジャーナ
ル軸受を形成せしめ、シリンダ４０の非接触高速回転を
よシ確実に行ない得るようにしてもよい。すなわち、第
５図ないし第７図に示すように固定軸３３の周囲に軸方
向に平行な複数の平行な溝５５・・・を形成するととも
にシリンダ４０と固定軸３３との隙間５６を３μｍ〜６
μｍに設定しておく。しかして、第７図に示すようにシ
リンダ４０が図示矢印方向に回転することにより隙間５
６の空気も矢印方向に移動する。移動した空気は固定軸
３３の周囲に設けられた溝５５・・・に一部引き込まれ
、この溝５５・・・部分で渦状の流れを生じる。回転が
上昇するにしブζがりて、溝５５・・・部分を中心に空
気圧が高まり固定軸３３とシリンダ４０は速かに非接触
状態で回転することになる。

また、第８図に示すようにアルミニウム製のシリンダ４
０の内面に後述するタフラム処理を施した固定軸３３の
軸方向に平行な複数の平イーｊな溝５５・・・を形成す
ることによυ固定軸３３とシリンダ４０との間に空気動
圧を主じせしめ、上記第５図ないし第７図を参照し−〔
前述した固定軸３３に溝５５・・・を設けたものと同様
の効果を得るようにしてもよい。

なお、これら他の実施例で示すように固定軸３３もしく
は７す／ダイ０に６“４５５・・・を形成して動圧空気
ジャーナル軸受を形成し得るようにしたものにあ−）１
は、固定軸３３をステンレス鋼材に焼入れ処理を施して
表面硬度を高めたもので１史用でき、固定軸３３に溝５
５・・・を形成する場合、その加工手段がフォトエツチ
ング、転造などの加工手段に限らず、棒材の押出し、引
抜き等の手段で長尺の軸を一体で加工し、加工後、切断
するだけで容易に製作でき、優れた生産性によシコスト
を低減させることができる。

また、加工では加工用ダイの形状にょ９溝５５・・・の
形状を自由に加工することができる。本実施例では円弧
状の断面形状を有する溝５５・・・の場合で説明したが
、これに限らず、矩形状１台形等の溝形状を形成するこ
とも容易である。

また、シリンダ４Ｑはアルミニウム材から成形し、その
内径部表面に多孔性の硬質酸化アルミニウム層を形成し
て、その多孔質の組織にテフロン（米国デュポン社の４
フツ化樹脂の商品名）を含浸させた前記タフラム処理を
行なったものであるため、溝５５・・・の加工は極めて
容易に行なえる。なお、上記タフラム処理（「タフラム
」は下記会社で使用される商標）は三菱金属（株）、金
属表面化学（株）、および米国のゼネラル・マグナプレ
ート・コーポレーション等において加工処理が行なわれ
ている。

また、前述の一実施例において固定軸３３ｙ）両端部を
ねじ止めするようにしたが、第５図に示すように固定軸
３３の上下取付部３Ｂ８．３３ｂのいずれか一方を焼ば
め等の手段によシモータハウジング３４もしくはカバー
３６に固定するようにしてもよい。

さらに、本発明の回転体支持装置を回転多面体光偏向器
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’７ｆ１３１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
変形実施可能ガことは勿論である。

なふ−、上述の他の実施例の説明において前述の一実施
例と同一部分は同一の符号を付して説明を省略する。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように、固定軸に回転体が取付
られたシリンダを外嵌させ、このシリンダ回転体等から
なる回転組立体を固定軸を中心として回転させるように
したものである。

したがって、従来のように回転体およびモータロータが
取付られたモータシャフトを２つの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良く
製作することができ、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２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る。また、
ヘリングが一ン溝を有しないため回転方向が自由に選択
できるといった効果を奏する。

【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
リンタのスキャ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光
偏向器の縦断側面図、第４図は同実施例の固定軸の斜視
図、第５図は本発明の他の実施例を示す縦断側面図、第
６図は同実施例の固定軸の斜視図、第７図は第５図■−
■線に沿う断面図、第８図は本発明のさらに異なる他の
実施例を示すもので、回転組立体の一部切欠した斜視図
である。３１・・・回転体（多面体鏡）、３３・・・固定軸、４
０・・・シリンダ、４２・・・スラスト支持用磁気軸受
、５５・・・・溝。出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第８図 −１１９−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）固定軸と、この固定軸に外嵌されるとともに回転
体が取付けられ上記固定軸を中心として回転されるシリ
ンダとを具備してこのシリンダ内周面或いは固定軸表面
の少なくとも一方が平滑であることを特徴とする回転体
支持装置。
（２）固定軸の相料として超硬合金を用いたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の回転体支持装置。
（３）固定軸の外周面もしくはこの固定軸に外嵌さ１ま
たシリンダの内周面のいずれか一方に固定軸の軸心線と
平行な複数個の溝を形成したことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の回転体支持装置。
（４）　シリンダ性スラスト方向を支える磁気軸受を備
えていることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の
回転体支持装置。