JPH02308119A

JPH02308119A - 偏向走査モータ

Info

Publication number: JPH02308119A
Application number: JP1127887A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Sugiura; 義則杉浦
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-05-23
Filing date: 1989-05-23
Publication date: 1990-12-21
Also published as: US5103335A

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、動圧流体軸受を有する偏向走査モータの軸受
の温度制御に関するものである。

（従来の技術）例えばレーザビームプリンタ等に設けられる偏向走査装
置は、光源から発せられた光束を反射する回転鏡を有す
る。この回転鏡を支持する回転軸を受ける軸受は、初期
においてはポールベアリング式の軸受であったが、ポー
ルベアリングは振動や騒音が発生して高速回転が困難で
あったばかりかポールとそれを支持する内輪、外輪の間
にガタがあり、回転鏡の鏡面が倒れる、いわゆる面倒れ
が生じてしまうという重大な欠点があった。このような
欠点を解決するために動圧流体軸受が開発されるように
なった。

第６図はその動圧流体軸受を用いた偏向走査用モータの
断面図示したものである。ｌは回転鏡の一種である回転
多面鏡で、中心が空洞になってるスリーブ形状をしたロ
ータ２に対し取付フランジ３によって固定されている。

このロータ２には駆動マグネット４が固定されていて、
駆動用マグネット４の周囲に対向して設けられた駆動コ
イルであるステータコイル５によって回転駆動させられ
る。また、ロータ２の頂上部には後述する固定軸の頂上
部に対しスラスト圧力を発生するスラスト板６が設けら
れており、スラスト板６の中央には細い穴７が貫通して
いる。

一方、ロータ２の空洞部内には固定軸８が挿入されてい
て、固定軸８の外周は動圧発生溝９が形成されている。

固定軸８はカップ状のモータケース１０に固定されてい
て、このモータケースｌＯの上方の開口端はキャップ１
０ａが嵌合していて、偏向走査モータの内部を密封して
いる。

従来このような動圧流体軸受に用いられている流体は、
空気等のいわゆる気体であった。すなわち、このような
動圧流体軸受は回転数が１１０００Ｏｒｐ以上と比較的
高いところで使用されることを目的として開発され、こ
れに適するものが気体の動圧流体軸受であった。ところ
が空気等の気体を流体として使用する動圧流体軸受は、
軸受部の加工精度が高く、また僅かなゴミをも嫌うとい
った欠点を持っていた。

これらの欠点を解消するために流体としてオイルを用い
た動圧流体軸受が開発された。このオイル動圧流体軸受
はＶＴＲのシリンダーヘッドの軸受やレコードプレーヤ
のターンテーブル用軸受として用いられることが多く、
比較的回転数の少ない所に用いられていた。

（発明が解決しようとする課題）一般的に言ってオイル動圧流体軸受の欠点は、温度によ
ってオイルの粘性が変化してしまうことである。これは
回転数が低い場合は大きな欠点にならないが、偏向走査
モータのように１００００ｒｐ■前後の高速回転するも
のの軸受として使用する場合には、回転数が目標値に達
しなかったり、モータの消費電流が著しく増加してモー
タの発熱が異常に大きくなってしまったり、偏向走査モ
ータとして致命的な回転ムラが生じるといった様々な欠
点があった。

この発明は以上の問題点に鑑みてなされたもので、偏向
走査モータを使用する環境の温度が変化しても、オイル
の粘度はあまり変化せず高速回転ができ、オイルの粘度
が大きくなり過ぎてモータの発熱が異常に大きくなるこ
とがなく、回転ムラを抑えることのできる偏向走査モー
タを得ることを目的とする。

（１１題を解決するための手段）第１の発明は、光源から発せられた光束を反射し偏向走
査する回転鏡と、回転鏡を支持する支持部材と、支持部
材を固定する固定部材と、支持部材と固定部材の間に満
たされる流体と、支持部材に固定されたロータに設けら
れた駆動マグネットと、駆動マグネットに対向する位置
に固定された駆動コイルと、前記流体を加熱する加熱手
段と。

を備えた偏向走査モータである。

また第２の発明は、光源から発せられた光束を反射し偏
向走査する回転鏡と１回転鏡を支持する支持部材と、支
持部材を固定する固定部材と、支持部材と固定部材の間
に満たされる流体と、回転軸に固定されたロータに設け
られた駆動マグネットと、駆動マグネットに対向する位
置に固定された駆動コイルと、前記支、持部材又は固定
部材の近傍に設けた温度検出器と、温度検出器からの出
力信号の基づいて偏光走査停止中に前記駆動コイルに通
電する制御手段と、を備えた偏向走査モータである。

（作　用）加熱手段によって流体を加熱することにより流体の粘度
を常に低く抑えることができる。また、偏向走査停止中
の駆動用マグネットに通電することにより、別設の加熱
手段を設けなくても流体を加熱でき流体の粘度を常に低
く抑えることができる。

このように流体の粘度を常に低く抑えることにより、高
速回転が可能となり、流体の粘度が大きいためにモータ
の発熱が異常に大きくなったり回転ムラが生じるという
ことを防止できる。

（実施例）第１図に第１発明の第１実施例を示す０回転鏡である回
転多面鏡ｌは、図示しない光源から発せられた光束を反
射し回転する。この回転により光束を偏向走査し、例え
ば光束であるレーザビームを感光体ドラムの表面に当て
ることにより感光体ドラム表面に静電潜像を形成するこ
とができる。

この回転多面鏡ｌは取付７ランジ３を介して回転軸（支
持部材）１１に支持されている。取付フランジ３は圧入
又は焼ばめによって回転軸１１に固定されている。また
、この取付フランジ３には短い円筒状のロータ２が同軸
に固定されており、このロータ２の内側には駆動マグネ
ット４とＦＧマグネット１２が設けられている。駆動マ
グネット４に対向する位置に駆動コイルであるステータ
コイル５が、ＦＧマグネッ）１２に対向する位置にＦＧ
パターンがプリントされたプリント基板１３が、モータ
本体側に固設されている。尚、ステータコイル５はプリ
ント基板１３の上に配置されていて１図示しないホール
素子と、プリント基板１３上に形成されたドライブ回路
及び制御回路によって通電が制御される。また、前記回
転軸ｌｌの外周面には動圧発生溝９が形成されており、
この回転軸１１は軸受スリーブ（固定部材）１４に挿入
され受けられている。軸受スリーブ１４は上段が開口し
ており、回転軸１１が挿入され、内部に流体であるオイ
ルが充填されている。軸受スリーブ１４の下端はモータ
ケースｌＯと一体的に固定されている。

軸受スリーブ１４の外周に加熱手段である発熱体１５が
位置するようプリント基板１３に取付けられている。こ
の発熱体１５は正特性サーミスタなどの自己温度制御素
子からなっており、通電されるだけで外気温度に関係な
く自分自身を一定の温度になるように制御する能力をも
っている。

尚、この発熱体１５の更に外側に存在する前記モータケ
ース１０は、断熱性能の高い樹脂で成形されており発熱
体１５の熱をモータの外に逃さないようにしている。

次に本実施例の作用について説明する。偏向走査モータ
の取付けられる装置、例えばレーザビームプリンタの電
源スィッチを入れると発熱体１５に通電が行なわれ、発
熱体１５は一定の温度に保たれる。これにより軸受スリ
ーブ１４は加熱され内部の流体であるオイルは常に低い
粘度が維持される。従って、例えば寒冷地で本実施例の
偏向走査モータが取付けられるレーザビームプリンタが
スタンバイ中に、低温によってオイルの粘度がアップし
回転軸１１が回転多面鏡１へ伝える駆動トルクが不足し
、回転数が目標値に達しないという従来の欠点をなくす
ことができる。更に、温度変化を原因とする回転軸１１
と軸受スリーブ１４との間の間隙の大きさの変化が防止
でき、一定の動特性を安定して得られることになる。こ
のように、軸受部を加熱し一定の温度に保つことにより
、環境温度に影響されることのない安定した性能を有す
る偏向走査モータを得ることが可能になる。

（他の実施例）第１実施例の加熱手段である発熱体は自己温度制御素子
であり通電するだけで一定の温度に制御する能力を有し
ていたが、他の実施例においては発熱体自体は温度制御
能力を有さず温度制御回路によって一定温度に制御され
るようにしてもよい、この第２実施例を第２図に示す、
尚、前記第１実施例を示す第１図と同一の部分について
は同一の番号を付して説明を省略する。軸受スリーブ１
４には温度検出器２１が取付けられており、この温度検
出器２１はプリント基板１３に接続されている。またプ
リント基板１３の反対面側には発熱体２１が設けられプ
リント基板１３に接続されている。これにより、温度検
出器２１からの出力信号はプリント基板１３を経て不図
示の温度制御回路に接続されていて、発熱体１５の通電
を制御している。温度検出器２１からの出力信号が規定
の値に達していない場合は、発熱体１５の通電を開始し
て、規定の温度に達するまではモータの回転を停止する
よう作動し、出力、信号が規定値以上のときには、発熱
体１５への通電を遮断するように作動する。これにより
低温時のオイルの粘度増加に伴う潤滑不良を防止できる
。オイルを用いた動圧流体軸受では、オイルの潤、滑不
良が生じると軸受が固体接触して磨耗し、軸受部分にダ
メージを与えてしまう、磨耗したり傷ついたりした軸受
は所定の回転特性が得られず１回、転ムラや起動不良に
なる。軸受の温度が低く、オイルの潤滑が悪い場合はモ
ータの回転を止めるように制御することで、軸受の破損
が防止できる。また、発熱体の温度が高すぎる場合には
粘度が低くなり過ぎて、回転時にオイルが飛散したり、
軸受隙間が規定以上に大きくなって、動特性が劣化する
ことになる。従って、安定した性能を得るためには一定
温度に保つことが必要とされる。

以上の第１及び第２の実施例においては回転軸１１に対
し駆動マグネット４とステータコイル５とが同じ半径方
向距離に設けられる型のモータについて説明したが、第
３図に示す第３実施例のように駆動マグネット４がステ
ータコイル５の外側にくるアウタロータ型モータについ
ても本発明は実施できる。尚、第３図において第１図と
同じ働きをする部分においては同一の番号を付して説明
を省略する。軸受スリーブ１４の外周に設けられる発熱
体１５と、ステータコイル５は、断熱性能の高い樹脂モ
ールドのホルダ３１によって保持され、プリント基板１
３に接続され固定されている。温度検出器２１であるサ
ーミスタは、軸受スリーブ１４に取付けられプリント基
板１３に接続されている。これによりこの温度検出器２
１はモータ内部の温度を検出し発熱体１５の通電を制御
できるようになっている。尚、プリント基板１３には、
モータの制御回路、ドライブ回路、温度検出回路、及び
発熱体制御回路とがプリントされている。これらの回路
により、プリント基板１３に接続されたステータコイル
５１発熱体１５、及び温度検出器２１であるサーミスタ
が１つのユニットとなって機能する。尚、このようなユ
ニット化は、第１図及び第２図に示すインナーロータ型
モータにも同様に採用することができる。

以上のように本発明の発熱体１５は、正特性サーミスタ
などの自己温度制御素子からなるものでもよく、またそ
れ以外の発熱体例えば一般的なニクロム線ヒータからな
るものでもよい、即ち、正特性サーミスタなどの自己温
度制御素子を用いれば温度を制御する制御回路は不要で
あるが、より精度の高い温度制御を必要とする場合には
制御回路によって発熱体の通電を制御することが必要に
なる。尚、第３実施例に示すように軸受スリーブ１４の
外周を樹脂モールドのホルダ３１によって覆うことによ
り断熱効果が高まり僅かな電力で軸受部分を保温するこ
とが可能となり、外気温度の影響が伝わりにくくなるた
め、温度リップルの少いコントロールが可能になる。

以上の実施例は、回転鏡を支持する回転軸１ｉが軸受ス
リーブ１４に受けられる構造を有する偏向走査モータを
例に説明したが、第４図に示す第４実施例のように回転
鏡を回転スリーブ（支持部材）４１に支持させ、該回転
スリーブ４１を固定軸４２で支える構造を有する偏向走
査モータにも本発明は実施可能である。すなわち、回転
多面鏡ｌは回転スリーブ４１の取付はフランジ３の上面
に固定され支持されている。この取付フランジ３の反対
面にはロータ２が固定されていて、ロータ２の内側には
駆動マグネット４が設けられている０回転スリーブ４１
へは固定軸（固定部材）４２が挿入されていて隙間に流
体であるオイルが充填されている。固定軸４２はモータ
本体の支持７ランジ４３に圧入されている。駆動マグネ
ット４の対向面にはステータコイル５がプリント基板１
３上に配置されている。プリント基板１３の中心部は回
転スリーブが通る穴がおいていて、この穴の周囲上方の
回路基板面にはリング状の発熱体１５が配置されている
。この発熱体１５は自己温度制御素子から成っていて常
に一定温度で自分自身が制御されていて回転スリーブと
僅かな隙間を保っている。この僅かな隙間により回転す
る回転スリーブ４１に対しても発熱体１５の働きにより
加熱をおこなうことができ、回転スリーブ４１と固定軸
４２との間に充填されている流体であるオイルの粘度を
低く維持することができる。

以上の実施例においては流体を加熱するために発熱体等
の加熱手段を設けたが、第５図に示す第２発明のように
、不図示のホール素子により回転位相検出してドライバ
ＩＣでステータコイルを駆動するブラシレスモータの場
合、別設の加熱手段を用いずステータコイルに電流を流
すことによってステータコイルを暖め、その結果として
軸受部分を加熱することもできる。モータが停止中で温
度検出器２１であるサーミスタによって軸受温度が規定
値以下になったときＣＰＵによりヒート指令が出される
。ヒート指令はモータドライバＩＣの後のオアゲートに
入力され駆動コイル５に直流電流が流れる。このとき、
例えば３層コイルであった場合、同時に３層のコイルに
電流が流れるようにオアゲートを作動させればよい、し
かし駆動コイル５に直流電流を流し続けるとコイルの発
熱が急激に高くなって、熱伝導の遅れによりサーミスタ
で検知した値と異なった値になる。このためＣＰＵによ
りヒート指令はパルス的に発信され徐々に温度が上昇す
る。パルスの幅やデユーティはコイルの仕様によって最
適な値を設定しておけばよい、モータが停止していると
きは、このように駆動コイル５に適当なタイミングで電
流を流すことで軸受の温度が低下するのを防止できる。

さらには駆動コイル５の熱が軸受スリーブ１４又は回転
スリーブ４１に有効に流れるためには熱伝導の良い材料
で駆動コイル５を支持して、内側を軸受スリーブ１４に
接触するように、又は回転スリーブ４１に接近させるよ
うにすればよい、尚、この第２発明の実施例において、
モータが停止しているときに駆動コイルに通電しても回
転軸又は回転スリーブが回転しないようオアゲートを作
動させることで通電による電力は、運動エネルギーに変
えられずすべて熱エネルギーに変えられ僅かな電力で有
効な加熱がおこなえることになる。

もっとも、完全に停止させておくのではなく、オアゲー
トの作動を制御することで低い回転数で電流をたくさん
流れるようにする方法でもよいことは言うまでもない。

以上のすべての実施例は流体としてオイルを用いる動圧
流体軸受について説明したが、オイル以外の流体を使用
するもので温度変化により流体の粘度が変化する動圧流
体軸受を有する偏向走査モータについてはすべて本発明
が実施できる。

（発明の効果）以上のように本発明の偏向走査モータによれば、加熱手
段又は駆動コイルに通電する制御手段の働きにより、動
圧流体軸受の流体を加熱し流体の粘度を常に低く抑え、
よって高速回転が可能となリモータ自体の異常発熱や回
転ムラを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１発明の第１実施例に係る偏向走査モータの
断面図、第２図は同第２実施例に係る偏向走査モータの
断面図、第３図は同第３実施例に係る偏向走査モータの
断面図、第４図は同第４実施例に係る偏向走査モータの
断面図、第５図は第２発明の実施例を示すブロック図、
第６図は従来の偏向走査モータの断面図である。符号の説明１・・・回転多面鏡　　　２・・・ロータ３・・・取付
フランジ　　４・・・駆動マグネット５・・・ステータ
コイル　６・・・スラスト板７・・・穴　　　　　　　
９・・・動圧発生溝１０・・・モータケース　ｌＯａ・
・・キャップ１１・・・回転軸（支持部材）１４・・・軸受スリーブ（固定部材）１５・・・発熱体　　　　２１・・・温度検出器４１・
・・回転スリーブ（支持部材）４２・・・固定軸（固定部材）第１図第２図ソ　　　　　　　１４第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光源から発せられた光束を反射し偏向走査する回
転鏡と、回転鏡を支持する支持部材と、支持部材を固定
する固定部材と、支持部材と固定部材の間に満たされる
流体と、支持部材に固定されたロータに設けられた駆動
マグネットと、駆動マグネットに対向する位置に固定さ
れた駆動コイルと、前記流体を加熱する加熱手段と、を
備えたことを特徴とする偏向走査モータ。
（２）光源から発せられた光束を反射し偏向走査する回
転鏡と、回転鏡を支持する支持部材と、固定部材を固定
する固定部材と、支持部材と固定部材の間に満たされる
流体と、支持部材に固定されたロータに設けられた駆動
マグネットと、駆動マグネットに対向する位置に固定さ
れた駆動コイルと、前記支持部材又は固定部材の近傍に
設けた温度検出器と、温度検出器からの出力信号の基づいて偏光走査停止中に
前記駆動コイルに通電する制御手段と、を備えたことを
特徴とする偏向走査モータ。