JP2623873B2 - ポリゴンスキヤナモータ及びその製造方法 - Google Patents

ポリゴンスキヤナモータ及びその製造方法

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JP2623873B2 JP1306320A JP30632089A JP2623873B2 JP 2623873 B2 JP2623873 B2 JP 2623873B2 JP 1306320 A JP1306320 A JP 1306320A JP 30632089 A JP30632089 A JP 30632089A JP 2623873 B2 JP2623873 B2 JP 2623873B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、レーザービームプリンタ装置やディジタ
ル複写機等に使用され、特に高容量のプリンタ装置のた
めに10,000rpm〜30,000rpm程度の高速回転をするポリゴ
ンスキヤナモータ及びその製造方法に関する。
〔従来の技術〕
第2図は従来例の5,000rpm程度までのポリゴンスキヤ
ナモータの片側断面図であり、円板状のアルミニウム合
金からなるブラケット1の両端面に設けたハウジング2
a、2bに玉軸受3a、3bを嵌合して回転軸4を支承させて
いる。そしてこの種モータは一般に立軸として使用す
る。運転側のハウジング2aの外周に取付けた巻線を施し
た固定子5の回りには、運転側の軸端に取付けたヨーク
6を介して永久磁石からなる外側回転子7が隙間を介し
て配置されている。前記ヨーク6はその一端がポリゴン
ミラー8の取付部6aとなって、座台9を介してボルト10
でポリゴンミラー8が回転可能に固定されている。
前記運転側の玉軸受3aの内輪及び外輪のはめあい並び
に前記反運転側の玉軸受3bの内輪のはめあいはとまりば
め(締りばめを含む)となって回転軸4又はハウジング
2aと固く嵌合されているが、反運転側の玉軸受3bの外輪
のハウジング2bとのはめあいはすきまばめとして軸方向
に摺動可能とし、コイルばね等の予圧ばね11を装着して
玉軸受3a、3bの内部隙間を吸収している。これは回転軸
4の回転精度を高め、軸受の回転騒音を低下させ、軸受
の寿命を長くするためによく採用される構造である。反
運転側ハウジング2bにはエンドカバー12が取付けられ、
ブラケット1にはホール素子13aを設けたプリント基板1
3が取付けられている。
前記玉軸受3a、3bには密封形を使用し、しかも運転側
はヨーク6で囲まれているので、軸受潤滑剤が外部に飛
散してポリゴンミラー8の外周の鏡面を汚染することが
防がれる。また回転体のバランスはヨーク6の端面外周
でとることができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
前記の従来の技術のものを10,000rpm以上のものに適
用すると次の問題が生じる。
a)バランスをヨーク6の一面でしかとれないので静バ
ランスはとれても動バランスがとれず、高速回転でのバ
ランスが悪くなる。
b)予圧ばねを有効に働かせるために反運転側玉軸受3b
の外輪とハウジング2bとのはめあいはすきまばめとせざ
るを得ず、このすきまと前記残留アンバランスとにより
反運転側軸端の半径方向移動がμm単位にあって回転軸
4すなわちポリゴンミラー8の回転精度が悪くなり、プ
リンタ装置の解像度が低下する。
c)前記外輪のすきまは、反運転側玉軸受3bのクリープ
とスピンの原因になる。よく知られるように、立軸モー
タは少しでもアンバランスがあると、高速になるほどい
わゆる外輪回転荷重となってクリープを起こす。クリー
プは軸の回転と反対方向に外輪がわまり、摩耗によりは
めあいすきまを増大させてクリープを大きくし、加速度
的に状況を悪くする。すきまがあるかぎり、予圧を大き
くしてもクリープの防止には効果が少くない。スピンは
内輪回転荷重又は振動荷重に起因し、磁気的アンバラン
ス、振動、軸受内部摩擦等によって生じ、クリープと複
合して発生することもあり、ハウジングを摩耗させる。
d)クリープ又はスピンを防止するためには、1)予圧
ばね11による反運転側の玉軸受3bの外輪の軸方向移動を
確保する範囲内で、はめあいすきまの管理をするか、
2)予圧を加えた後に接着剤で外輪をハウジング2bに接
着するか、3)予圧力を大きくしてその摩擦力で円周方
向の動きを止める等の方法がある。
d−1)すきま管理は外輪の外径寸法とハウジングの内
径寸法を計測して選択嵌合するものであり、製造工程管
理が複雑になる。
d−2)外輪をハウジングに接着することは、接着中の
予圧力の計測が必要になり、使用中においては、回転軸
4とアルミニウム合金からなるハウジング2a、2bを含む
ブラケット1との温度差及び熱膨張係数差により予圧力
が変動する。
d−3)過大な予圧力は軸受ロスと寿命に悪い影響を及
ぼす。
この発明の目的は、イ)動バランスがとりやすく、
ロ)回転軸の回転精度がよく、ハ)クリープ又はスピン
が防止されるポリゴンスキヤナモータを提供することに
ある。
〔課題を解決するための手段〕
前記の課題を解決するための手段は次のとおりであ
る。
1)固定子を取付けた円板状のブラケットの両端面にそ
れぞれハウジングを設け、これらのハウジングに玉軸受
を介して回転軸を支承させ、この回転軸の運転側軸端に
ポリゴンミラー用の取付台座を固定し、反運転側軸端に
外側回転子を取付けたポリゴンスキヤナモータにおい
て、 前記運転側の玉軸受の内輪及び外輪のはめあい並びに
前記反運転側の玉軸受の内輪のはめあいをとまりばめと
し、前記反運転側の玉軸受の外輪のはめあいをすきまば
めとし、この反運転側の玉軸受の外輪に軸方向の予圧ば
ねと半径方向の側圧ばねとを当接当接させてモータを組
立た状態で、このモータを運転してミラー取付部が仕上
加工された前記取付台座を備える、ポリゴンスキヤナモ
ータ。
2)固定子を取付けた円板状のブラケットの両端面にそ
れぞれハウジングを設け、これらのハウジングに玉軸受
を介して回転軸を支承させ、この回転軸の運転側軸端に
ポリゴンミラー用の取付台座を固定し、反運転側軸端に
外側回転子を取付けたポリゴンスキヤナモータにおい
て、 前記運転側の玉軸受の内輪及び外輪のはめあい並びに
前記反運転側の玉軸受の内輪のはめあいをとまりばめと
し、前記反運転側の玉軸受の外輪のはめあいをすきまば
めとし、この反運転側の玉軸受の外輪に軸方向の予圧ば
ねと半径方向の側圧ばねとを当接させてモータを組立た
後に、 このモータを運転して前記取付台座のミラー取付部の
仕上加工を行い、その後に動バランスをとる、ポリゴン
スキヤナモータの製造方法。
〔作用〕
手段1)および2)において、慣性の大きい取付台座
と外側回転子とは回転軸の両端に分配されるので動バラ
ンスが確実にとれる。反運転側の玉軸受の外輪はすきま
ばめとされ予圧ばねが軸方向に加わるので、両軸受内で
転動体(玉)は転走面(内輪、外輪)に対しすきまなく
適正な予圧で転動する。その結果両軸受に対し回転軸は
その回転中心が確定して回転精度が向上し、振動がな
く、軸受寿命が長くなり、特にポリゴンミラーの回転精
度の向上はプリンタ装置の解像力の向上に資する。
反運転側の玉軸受の外輪がすきまばめであるにもかか
わらず、側圧ばねが玉軸受を半径方向に押し付けて位置
が固定されるので、クリープが発生せず、回転精度を更
に向上させる。
加えて、上記のように回転子の回転精度を向上させた
モータを組立完成後に、このモータを自からの回転力に
よって運転させ取付台座のミラー取付部の仕上加工を行
うので、外力で駆動する場合のような回転体に加わる外
力がなく運転状態と同一條件で仕上加工が行ななれる。
この仕上加工により、回転軸と回転子及び取付座の圧入
による回転軸等のわずかな変形及び各部品の精度誤差は
正確な回転精度の基に完全に修復され、ポリゴンミラー
の回転精度を更に向上させる。そして手段2)では、そ
の後に動バランスを二面でとることができ、バランスは
極めて良くなる。
〔実施例〕
第1図は実施例の片側断面図であり、第2図と同一符
号を付けるものはおよそ同一機能を持つ。なおこのモー
タは基本的にはブラシレスのDCモータである。
円板状のアルミニウム合金からなるブラケット21の両
端面には熱膨張差をなるべく少なくするため鉄系金属の
ブッシュを嵌め込んだハウジング22a、22bが設けられ、
玉軸受3a、3bを介して回転軸24が支承されている。
巻線を施した固定子5は、従来例と異り反運転側の前
記ハウジング22bの外周に取付けられ、反運転側の軸端
に取付けたヨーク26により支持される永久磁石からなる
外側転子7によって前記固定子5は隙間を介して囲まれ
ている。一方運転側軸端には回転軸24に直接にポリゴン
ミラー8用の独立部材としての取付台座31を取付ける。
この取付台座31に、外周に正八角形の鏡面持つポリゴン
ミラー8を座金9とボルト10とで固定する。
取付台座31と運転側のハウジング22aとの間にラビリ
ンス等の軸封装置32が形成される。この軸封装置32はラ
ビリンスに代り例えば磁性流体密封装置を使用するとよ
い。磁性流体密封装置の要点は、例えば実願昭62−6021
7号によって知ることができる。
前記玉軸受3a、3bの周辺構造を説明する。
前記運転側の玉軸受3aの内輪及び外輪のはめあい並び
に前記反運転側の玉軸受3bの内輪のはめあいはとまりば
め(締りばめを含む)となって回転軸24又はハウジング
22aと固く嵌合されているが、反運転側の玉軸受3bとハ
ウジング22bとのはめあいはすきまばめとして軸方向に
摺動可能とし、予圧ばね11を装着して玉軸受3a、3bの内
部隙間を吸収している。このような軸受のはめあいと予
圧ばねの構造及び作用は前記従来例のものとおよそ同一
である。
ところでブッシュを嵌め込んでハウジングとした22a
と22bのうち反運転側のハウジング22bの内周と外周には
図示するように軸方向の溝が設けられ、クリップ状の側
圧ばね33が取付けられている。この側圧ばね33は径方向
に反運転側の玉軸受3bを押す力を備えている。したがっ
て前述した外輪のすきまばねにもかかわらず外輪はハウ
ジング22bの径方向の反対側に押しつけられ、径方向の
位置が固定される。すなわち回転軸24の回転精度が向上
する。
はめあいすきまは本来微小であるから外輪とハウジン
グ22bとが当る部分は実際上は円周方向に多少の長さを
持つ。したがって前記側圧ばね33が一点で外輪を押すよ
うにしても玉軸受3bの位置は安定するが、必要により2
個以上の側圧ばねを円周上に配置してもよい。側圧ばね
33の力は外輪の真円度を有害に変形させない範囲でかつ
回転体のアンバランスや振動による半径方向の力に打ち
かつ大きさでなければならない。しかしこの実施例では
高速回転にて使用するにもかかわらず、別記するように
バランスをとることが容易であるので側圧ばね33の力の
大きさを選ぶことに大きな困難はない。
ブラケット21の反運転側にはヨーク26の回転に対する
接触保護と防音のために防音カバー34が取付けられ、運
転側にはホール素13aを設けたプリント基板13が取付け
られる。
このブラシレスDCモータの製造方法の特徴的な点につ
いて説明する。軸受3a、3bとハウジング22a、22bとのは
めあいは選択嵌合をすることなく、また接着することも
なく、外輪外径とハウジング内径とが所定の精度にある
ものを任意の自由な組合せで組付ける。側圧ばね33等を
組付けモータとして完成し、ポリゴンミラー8のない状
態で、モータ自身の回転力で回転させる。その自己回転
の状態で取付台座31のミラー取付面、すなわち円筒面と
フランジ面とを仕上加工する。この仕上加工は各部品と
して充分精度のあるものに対して行なわれるのでその研
削代は極めてわずかである。回転軸24、玉軸受3a、3b、
ハウジング22a、22b等の微小誤差、及び玉軸受及び取付
台座31の圧入による回転軸等の曲がり等は前記仕上加工
で完全に修正される。その後にヨーク26と取付台座31の
端面の2面で動バランスがとられる。
動バランス後、前記仕上加工をすると仕上加工による
研削代がわずかであっても動バランスはくずれる。それ
程に高速回転におけるバランスは細密なものである。こ
のバランスが悪いと、せっかく側圧ばね33で回転精度を
確保してもバランスと振動とによる半径方向力が側圧ば
ね33の力を超え、回転精度を悪くし、状況が悪い方向に
増幅され、玉軸受の寿命に影響されるだけでなく、使用
初めからポリゴンミラー8の鏡面の回転精度が悪くてプ
リンタ装置の解像度が低下する。なお座金8もその内容
を回転軸24に嵌合させてバランスを保つ。
第3図は異なる実施例の片側断面図であり、第1図の
実施例と同一符号を付けるものはおよそ同一機能を持
ち、運転側の軸封装置が異る。
すなわち、取付台座31と運転側のハウジング22aとの
間にラビリンス32bを設ける一方、運転側の軸受3aの外
側の位置にはハウジング22aと回転軸24との間にも前述
した磁性流体密封装置32aを装着する。装着はハウジン
グ22aへ接着するとよい。
この構造により軸受潤滑剤であるグリースのポリゴン
ミラー側への流出は、0.5μm粒子に換算して1立方フ
ィート(約0.028m3)当り500個以下となり、ラビリンス
のみの10万個より大幅に減少して、ポリゴンミラーの曇
りによる反射率の低下を防ぐことが実証された。
〔発明の効果〕
この発明は、取付台座と外側回転子とが回転軸の両側
にあって動バランスをとるのに優れることと、予圧ばね
と側圧ばねとにより回転中心が完全に定って回転精度が
良好なことからポリゴンミラーの回転精度が高速回転で
も優れ、プリンタ装置の解像度が格段に向上するという
効果がある。
これに加えて、外部駆動ではなくモータとして組立た
状態で回転子をそのモータの自己回転力で回転させて、
ポリゴンミラー用の取付台座のミラー取付座が仕上加工
されるので、仕上加工中のモータの回転精度が保たれか
つこの回転中心に対して取付台座のポリゴンミラー取付
座が仕上加工されて、取付座したがってポリゴンミラー
の回転精度は更に向上し解像度が更に向上するという効
果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例の片側断面図、第2図は従来例の片側断
面図、第3図は異る実施例の片側断面図である。 1,21……ブラケット、2a,2b,22a,22b……ハウジング、3
a,3b……玉軸受、6,26……ヨーク、6a……取付部、13…
…プリント基板、32……軸封装置、32a……磁性流体密
封装置、32b……ラビリンス、33……側圧ばね。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢田 賢治 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 樋口 昭夫 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−58759(JP,A) 特開 昭55−94568(JP,A) 実開 昭62−172273(JP,U) 実開 昭57−7866(JP,U)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固定子を取付けた円板状のブラケットの両
    端面にそれぞれハウジングを設け、これらのハウジング
    に玉軸受を介して回転軸を支承させ、この回転軸の運転
    側軸端にポリゴンミラー用の取付台座を固定し、反運転
    側軸端に外側回転子を取付けたポリゴンスキヤナモータ
    において、 前記運転側の玉軸受の内輪及び外輪のはめあい並びに前
    記反運転側の玉軸受の内輪のはめあいをとまりばめと
    し、前記反運転側の玉軸受の外輪のはめあいをすきまば
    めとし、この反運転側の玉軸受の外輪に軸方向の予圧ば
    ねと半径方向の側圧ばねとを当接させてモータを組立た
    状態で、このモータを運転してミラー取付部が仕上加工
    された前記取付台座を備えることを特徴とするポリゴン
    スキヤナモータ。
  2. 【請求項2】固定子を取付けた円板状のブラケットの両
    端面にそれぞれハウジングを設け、これらのハウジング
    に玉軸受を介して回転軸を支承させ、この回転軸の運転
    側軸端にポリゴンミラー用の取付台座を固定し、反運転
    側軸端に外側回転子を取付けたポリゴンスキヤナモータ
    において、 前記運転側の玉軸受の内輪及び外輪のはめあい並びに前
    記反転運転側の玉軸受の内輪のはめあいをとまりばめと
    し、前記反運転側の玉軸受の外輪のはめあいをすきまば
    めとし、この反運転側の玉軸受の外輪に軸方向の予圧ば
    ねと半径方向の側圧ばねとを当接させてモータを組立た
    後に、 このモータを運転して前記取付台座のミラー取付部の仕
    上加工を行い、その後に動バランスをとることを特徴と
    するポリゴンスキヤナモータの製造方法。
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