JP3391954B2 - 高速回転体及びその回転体を有する動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザプリンタ、
デジタル複写機、レーザファクシミリ等に用いられる高
速回転体及びその回転体を有する動圧空気軸受型ポリゴ
ンスキャナに関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ書き込み系を用いたデジタル複写
機、レーザファクシミリ、レーザプリンタ等の電子写真
方式の記録装置は、印字品質が高い、プリント速度が速
い、低騒音であるなどの優れた特徴と、低価格化により
急速に普及している。ところで、これらの記録装置のレ
ーザ書き込み系の構成部品であるポリゴンスキャナに
は、記録装置のプリント速度、画素密度に応じた回転速
度が要求される。 しかしながら、近年、これらの記録
装置のプリント速度の高速化、及び、画素密度の高密度
化に伴い、そのレーザ書き込み系のポリゴンスキャナに
は、１５，０００〜２０，０００（ｒｐｍ）以上の高速
回転が要求されるため、従来の玉軸受タイプのポリゴン
スキャナでは、軸受の寿命や騒音等の面で、その要求を
満足できない状況になっている。

【０００３】このため、この種の記録装置における高速
回転用のポリゴンスキャナとしては、従来の玉軸受タイ
プのものに替わって、溝付きの動圧空気軸受を用いたも
のが実用化されつつある。このような高速回転体及び動
圧空気軸受型のポリゴンスキャナの例としては、特開平
５−３１６７０７号公報記載の「面対向型モータ」や、
特公平４−２５５２２号公報記載の「回転多面鏡走査装
置」などが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来の
高速回転型のポリゴンスキャナは、記録装置の小型・軽
量化、及び、低コスト化に伴って、低コストな樹脂成形
品からなる構造体に取付けられることが多く、高速回転
による回転体の不釣合（アンバランス）振動が他の部品
に伝わり易い。このポリゴンスキャナが加振源となっ
て、その振動が周囲の部品に伝わると、その構造体が振
動して騒音を発生したり、そのレーザ書き込み系の光学
部品が振動して記録装置の印字品質を劣化させることに
なる。

【０００５】そのため、この種の高速回転型のポリゴン
スキャナでは、その高速回転による回転体の不釣合（ア
ンバランス）振動が非常に小さいレベルになるように、
回転体のバランス修正が行なわれている。ところが、こ
のような高速回転型のポリゴンスキャナでは、高速回転
による自己発熱の増加や、記録装置の小型・低コスト化
による放熱効率の低下によって、それ自体が高温になる
と、その回転体のバランスが悪化して振動を生じる不具
合があった。

【０００６】この不具合を解消する方法としては、前記
の特開平５−３１６７０７号公報に開示されている高速
回転型のポリゴンスキャナのように、ロータマグネット
の外径部を線膨張係数の小さいロータヨークで保持し
て、回転体の不釣合が大きくなるのを防止する構造とす
ることが望ましい。しかしながら、この高速回転型のポ
リゴンスキャナでは、更に高速回転になってその自己発
熱が大きくなると、そのロータヨークと回転軸の線膨張
係数の違いから、それらの接着層に剪断力が働いて、ロ
ータヨークが回転軸の軸心に対してずれを生じる結果、
回転体のバランスに崩れを生じるという問題があった。
請求項１記載の発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、高速回転や環境条件によって使
用温度範囲が広くなることによるバランス変化が小さ
く、信頼性が高い回転構造体を提供することにあり、特
に、高速回転によって回転体の温度が上昇しても、ロー
タヨークが回転軸の軸心に対してずれてバランスが崩れ
ることのない信頼性の高い高速回転体を提供することに
ある。

【０００７】この請求項１記載の発明の目的は、回転軸
中心に対して直交する水平なリング面及び同軸な嵌合部
が一体的に形成された回転軸と、該回転軸のリング面に
突き当てて該嵌合部に嵌合固定される嵌合穴が形成され
たロータヨークとを有する回転体において、上記ロータ
ヨークの嵌合穴の円周上に等間隔に配置した３個以上の
突起部により、上記回転軸の嵌合部の外径よりも小さな
内径の嵌合穴を形成して、上記回転軸に上記ロータヨー
クを圧入固定することにより達成できる。

【０００８】しかしながら、この請求項１記載の高速回
転体におけるロータヨークの嵌合穴の内周面が、回転軸
の外周面に対して隙間なく嵌合する垂直面で形成されて
いる場合には、このロータヨークを上記回転軸の嵌合部
に圧入する際に、このロータヨークの嵌合穴の内周面
（上記突起部の内周端面）で上記回転軸の嵌合部が傷つ
けられることにより発生したバリが、上記回転軸のリン
グ面上に残ることがあるため、このリング面にロータヨ
ークを突き当てた状態で、このロータヨークが回転軸中
心に対して傾斜して嵌合固定される不具合がある。ま
た、上述のような形状の嵌合穴を持ったロータヨークで
は、このロータヨークを上記回転軸の嵌合部に圧入する
際に、必要以上に大きな力が加わって回転軸に疵をつけ
ることがあり、更に、圧入時における突起部の塑性変形
位置が不定なため、圧入固定されたロータヨークの不要
な部位に反りが生じたりする不具合がある。請求項２記
載の発明は、上述の点に鑑みてなされたものであって、
その目的は、回転軸の嵌合部に対して傾斜したり反りを
生じたりすることなくロータヨークを適正に圧入固定す
ることのできる請求項１記載の高速回転体を提供するこ
とにある。

【０００９】この請求項２記載の発明の目的は、上記ロ
ータヨークの各突起部によって形成される嵌合穴の内径
を、上記リング面側部分に向けて上記回転軸の嵌合部の
外径よりも次第に大きくなるように形成し、上記回転軸
に上記ロータヨークを圧入固定する際に該嵌合穴に加わ
る負荷の応力集中部を該突起部の周辺に形成して、該負
荷による該突起部の変形を容易にすることにより達成で
きる。

【００１０】しかしながら、この請求項２記載の高速回
転体におけるロータヨークでは、このロータヨークを上
記回転軸の嵌合部に圧入する際の応力により、その嵌合
穴を形成する各突起部がそれぞれ均等に塑性変形する保
証がないため、このロータヨークの回転中心軸が上記回
転軸の回転中心軸に対して僅かにずれる可能性があり、
このずれが回転体の振動の発生源となる虞れがある。請
求項３記載の発明は、上述の点に鑑みてなされたもので
あって、その目的は、ロータヨークの回転軸の嵌合部へ
の圧入時に、その嵌合穴を形成する各突起部をそれぞれ
均等に塑性変形させることのできる請求項２記載の高速
回転体を提供することにある。

【００１１】ところで、特開平５−３１６７０７号公報
記載の「面対向型モータ」や、特公平４−２５５２２号
公報記載の「回転多面鏡走査装置」には、ロータヨーク
（磁界マグネット支持鍔）の外径部に設けたロータマグ
ネット嵌合部（折曲部）で、ロータマグネット（磁界マ
グネット）を嵌合保持する構造が開示されている。しか
しながら、このような構造では、ロータヨーク（磁界マ
グネット支持鍔）の外径部に設けたロータマグネット嵌
合部（折曲部）と、ロータマグネット（磁界マグネッ
ト）の外周部との間に、僅かでも隙間があると、高速回
転により回転体が温度上昇して、ロータヨーク（磁界マ
グネット支持鍔）とロータマグネット（磁界マグネッ
ト）が径方向に熱膨張した場合に、ロータヨーク（磁界
マグネット支持鍔）が回転軸心に対してずらされて、回
転体のバランスが崩れる不具合がある。請求項４記載の
発明は、上述の点に鑑みてなされたものであって、その
目的は、ロータヨーク及びロータマグネットの熱膨張に
より回転体のバランスが崩れることのない請求項１乃至
請求項３の何れか１つに記載の高速回転体を提供するこ
とにある。

【００１２】この請求項４記載の発明の目的は、上記ロ
ータヨークを強磁性体で形成すると共に、該ロータヨー
クの外径部に、モータ用のロータマグネットの外周部に
対して隙間なく圧入嵌合して該ロータマグネットを保持
するカップ状のロータマグネット保持部を形成すること
により達成できる。

【００１３】しかしながら、この請求項４記載の高速回
転体では、ロータヨークの外径部のロータマグネット保
持部にロータマグネットの外周部を圧入嵌合した際に、
ロータヨークの外径部により、ロータマグネットの外周
部が僅かに削り落されるため、この削り落された磁性粉
を取り除く作業が必要となり、その組立作業に煩わしさ
が伴う。請求項５記載の発明は、上述の点に鑑みてなさ
れたものであって、その目的は、ロータヨークとロータ
マグネットとの圧入嵌合時に磁性粉を生じることのない
請求項４記載の高速回転体を提供することにある。

【００１４】ところで、上記のロータヨークは、回転軸
に嵌合された後、回転軸のリング面に接着剤により接着
されて固定されるが、このような回転体では、高速回転
により回転体の温度が上昇して回転軸とロータヨークが
径方向に熱膨張したときに、このロータヨークとリング
面との間のフィルム状の平面的な接着層に剪断力が加わ
って、この接着層が剪断破壊を起すため、ロータヨーク
が回転軸心に対してずらされて回転体のバランスが崩れ
ることがある。図８に示す高速回転体は、上述の点に鑑
みてなされたものであって、その目的は、ロータヨーク
とリング面との間の接着層に加わる剪断力を緩和して、
接着層の剪断破壊を防止できる回転バランスのよい高速
回転体を提供することにある。

【００１５】ここで明らかなように、上述の請求項１乃
至請求項５の何れか１つに記載の発明によれば、高速回
転や環境条件によって使用温度範囲が広くなることによ
るバランス変化が小さく、信頼性が高い、特に、高速回
転によって回転体の温度が上昇しても、ロータヨークが
回転軸の軸心に対してずれてバランスが崩れることのな
い信頼性の高い高速回転体を実現できる。従って、この
請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載の高速回転体
を、高速回転型のポリゴンスキャナの回転体として使用
することにより、ポリゴンスキャナが加振源となって騒
音を発生したり、光学部品を振動させて印字品質を劣化
させることがないレーザ書き込み系を用いた電子写真方
式の記録装置を提供することができる。請求項６記載の
発明は、上述の点に鑑みてなされたものであって、その
目的は、高速回転型のポリゴンスキャナの回転体を、請
求項１乃至請求項５の何れか１つに記載の高速回転体で
構成した動圧空気軸受型ポリゴンスキャナを提供するこ
とにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上述の課題を解決するために、回転軸中心に対して直交
する水平なリング面及び同軸な嵌合部が一体的に形成さ
れた回転軸と、該回転軸のリング面に突き当てて該嵌合
部に嵌合固定される嵌合穴が形成されたロータヨークと
を有する回転体において、上記ロータヨークの嵌合穴の
円周上に等間隔に配置した３個以上の突起部により、上
記回転軸の嵌合部の外径よりも小さな内径の嵌合穴を形
成して、上記回転軸に上記ロータヨークを圧入固定した
構成とする。

【００１７】請求項２記載の発明は、上述の課題を解決
するために、上記ロータヨークの各突起部によって形成
される嵌合穴の内径を、上記リング面側部分に向けて上
記回転軸の嵌合部の外径よりも次第に大きくなるように
形成し、上記回転軸に上記ロータヨークを圧入固定する
際に該嵌合穴に加わる負荷の応力集中部を該突起部の周
辺に形成して、該負荷による該突起部の変形を容易にす
る構成とする。

【００１８】請求項３記載の発明は、上述の課題を解決
するために、上記各突起部の少なくとも一方の側面上に
形成した上記嵌合穴の同心円の一部をなす円弧状の溝に
より、上記応力集中部を形成した構成とする。

【００１９】請求項４記載の発明は、上述の課題を解決
するために、上記ロータヨークを強磁性体で形成すると
共に、該ロータヨークの外径部に、モータ用のロータマ
グネットの外周部に対して隙間なく圧入嵌合して該ロー
タマグネットを保持するカップ状のロータマグネット保
持部を形成した構成とする。

【００２０】請求項５記載の発明は、上述の課題を解決
するために、上記ロータヨークのロータマグネット保持
部に、該ロータヨークの回転中心軸に対して平行な複数
のスリットを形成した構成とする。

【００２１】請求項６記載の発明は、上述の課題を解決
するために、固定軸と中空回転軸との間に形成されるラ
ジアル動圧空気軸受と、該中空回転軸に固定されるポリ
ゴンミラーと、該ポリゴンミラーを回転させるためのモ
ータと、上記の中空回転軸，ポリゴンミラー，モータの
回転部が一体となって構成される回転体と、該回転体を
軸方向に支持するアキシャル軸受と、該固定軸及び該モ
ータの非回転部が固定されるハウジングと、該回転体を
囲むカバーとからなり、上記モータは駆動コイルとロー
タマグネットが軸方向に対向した直流ブラシレスモータ
であって、このモータのロータヨークは上記中空回転軸
に固定されて上記の回転体を構成する動圧空気軸受型ポ
リゴンスキャナにおいて、上記回転体を、請求項１乃至
請求項５の何れか１つに記載の高速回転体で構成する。

【００２２】

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて詳細に
説明する。先ず、図１を参照して、本発明が実施される
ラジアル軸受に動圧空気軸受を用いたポリゴンスキャナ
の一例を示す。図１において、ハウジング１には、光学
ハウジング（図示せず）への取り付け基準面１ａが鍔状
に形成されている。このハウジング１の内部には、モー
タ部を構成するプリント基板３が、ネジまたは接着剤に
よって配置固定されている。プリント基板３の裏側に
は、コネクタ６とパターン配線された巻線コイル４及び
ホール素子５が取り付けられている。このモータは、回
転体７に取り付けられた扁平なロータマグネット８と、
巻線コイル４とが軸方向に対向したコアレスのブラシレ
スモータで構成されており、ハウジング１の下方に一体
的に設けられた駆動回路１７が、ハーネス１８によりプ
リント基板３と接続され、ホール素子５の位置検出信号
に従って、順次、巻線コイル４への通電を切り替えて回
転体７を回転させることにより定速制御されるようにな
っている。

【００２４】ハウジング１の中央には、動圧空気軸受を
構成する固定軸９が、圧入あるいは焼きばめによって堅
固に固定されている。固定軸９の円筒表面には、動圧空
気軸受を構成するための上下２対のヘリングボーン溝９
ａが形成されている。図１において、固定軸９は、回転
体７が回転を開始すると、中空回転軸１０と固定軸９の
隙間の圧力が高まって動圧軸受を構成し、非接触でラジ
アル方向に回転体７を支持する。また、カバー１２に固
定された磁石１１ａは、回転体７に取付けられた磁石１
１ｂ，１１ｃ及び振動減衰用の微細穴１３とともに、回
転体７を軸方向に支持する上下反発型の磁気軸受を構成
している。

【００２５】回転体７の中空回転軸１０（以下、単に回
転軸という）の中ほどに形成されたフランジ部１０ａの
上面には、ミラー押え１５を挾んでネジを回転軸１０に
螺合することにより、ポリゴンミラー１４が係止固定さ
れている。また、回転軸１０のフランジ部１０ａの下側
のリング面１０ｂには、ロータヨーク２０が接着固定さ
れ、更に、このロータヨーク２０の下面には、モータ用
のロータマグネット８が接着固定されている。

【００２６】ここで、ロータマグネット８は、その材質
がプラスチックマグネットで形成されているため、その
線膨張係数が金属に比べると大きく、機械的強度が小さ
い。そこで、本実施例では、ロータヨーク２０の外径部
をカップ状に形成し、このカップ状の外径部でロータマ
グネット８の外周部を保持することで、高速回転による
遠心力や発熱による熱膨張により、ロータマグネット８
が半径方向に膨張するのを抑えて、回転体７のバランス
が崩れたり、ロータマグネット８が破壊したりしないよ
うに構成している。また、本実施例では、ロータヨーク
２０を強磁性体で構成してモータの磁路を閉じることに
より、磁束漏洩を防止してモータ効率を上げている。こ
のロータヨーク２０の具体的な材料としては、鉄鋼やス
テンレス鋼などの板材が使用される。

【００２７】このポリゴンスキャナの上部には、固定軸
９に回転自在に嵌合された回転体７を囲むように内部が
くりぬかれたカバー１２が、ハウジング１にネジで固定
されて配設されている。このカバー１２には、図示しな
い半導体レーザからのレーザ光の入出射用の開口部が形
成されており、この開口部は、ガラスが両面テープある
いは接着剤等で固定されることにより密閉されている。

【００２８】また、このポリゴンスキャナの回転軸１０
と固定軸９には、その軽量化と高速回転化のために、比
重の小さいアルミ合金が使用されており、更に、それら
の起動時及び停止時の摩耗を防止するために、それぞれ
の軸受部の表面に無電界復合ニッケルめっきの表面処理
が施されている。

【００２９】一方、回転体７は、その不釣合（アンバラ
ンス）振動が非常に小さいレベルになるように、その上
下２ヵ所の修正面１９ａ，１９ｂでバランス修正が行わ
れている。このバランス修正作業を容易且つ効率的に行
うには、回転体７の初期的な不釣合が小さい方がよいの
で、この回転体７の各構成部品であるロータマグネット
８、回転軸１０、ポリゴンミラー１４、ミラー押え１
５、ロータヨーク２０、及び、磁石１１ｂ，１１ｃは、
それらの経済性を考慮した加工精度範囲で、回転軸心に
対する偏心量ができるだけ小さくなるようにそれぞれ製
作されている。例えば、この回転体７の構成部品の１つ
であるロータヨーク２０は、回転軸１０の嵌合部１０ｃ
に、比較的小さな嵌合隙間で位置決めされて接着固定さ
れている。

【００３０】しかしながら、回転軸１０とロータヨーク
２０とのそれぞれの材質の線膨張係数には、（ロータヨ
ーク：鉄鋼もしくはステンレス鋼の線膨張係数）＜（回
転軸：アルミ合金の線膨張係数）という関係があるた
め、高速回転により回転体７の温度が上昇して、回転軸
１０とロータヨーク２０が径方向にそれぞれ熱膨張する
と、この回転軸１０とロータヨーク２０との嵌合隙間が
小さくなる。このとき、回転軸１０の嵌合部１０ｃに対
して、ロータヨーク２０の嵌合穴２１が、初期状態にお
いて偏心して接着固定されていると、それぞれの熱膨張
により、偏心方向で嵌合部１０ｃと嵌合穴２１との接触
が始まり、この接触によって、回転軸１０の嵌合部１０
ｃの中心に対して、ロータヨーク２０の嵌合穴２１の中
心を一致させる方向（偏心を修正しようとする方向）の
力が、嵌合部１０ｃと嵌合穴２１との接触部に作用す
る。この結果、上述のような構造の回転体７では、高速
回転により回転体７の温度が上昇して回転軸１０とロー
タヨーク２０が径方向に熱膨張したときに、このロータ
ヨーク２０と回転軸１０のフランジ部１０ａの下側のリ
ング面１０ｂとの間のフィルム状の平面的な接着層に剪
断力が加わって、この接着層が剪断破壊を起すため、ロ
ータヨーク２０が回転軸心に対してずらされて回転体７
のバランスが崩れるという問題があった。

【００３１】また、これと同様に、従来のロータマグネ
ット８は、ロータヨーク２０のカップ状の外径部に対し
て僅かな隙間で接着固定されていたため、回転軸１０と
ロータヨーク２０との嵌合部の場合と同様な原理で、ロ
ータヨーク２０あるいはロータマグネット８が回転軸心
に対してずらされて回転体７のバランスが崩れるという
問題があった。

【００３２】この問題は、以下の実施例に示すような構
成の高速回転体を用いることにより解消される。

【００３３】先ず、本発明の請求項１記載の高速回転体
の構成及び作用について説明する。この高速回転体は、
図２乃至図４に示すように、ロータヨーク２０の嵌合穴
２１の円周上に等間隔に配置した３個以上の突起部２０
ｂにより、回転軸１０の嵌合部１０ｃの外径よりも小さ
な内径の嵌合穴２１を形成し、このロータヨーク２０を
回転軸１０に圧入固定して構成される。すなわち、この
高速回転体のロータヨーク２０には、その中心に回転軸
１０の嵌合部１０ｃの外径よりも僅かに小さい内径の嵌
合穴２１が穿たれており、この嵌合穴２１の内周部を複
数（３個以上）の円弧状に分離するように、中心から放
射状の等間隔の切欠き２０ａが形成されることによっ
て、この嵌合穴２１の円周上に等間隔に３個以上の突起
部２０ｂが形成されている。

【００３４】このロータヨーク２０は、回転軸１０の下
方より挿入されて、その嵌合穴２１内径よりも僅かに大
きな径に形成された回転軸１０の嵌合部１０ｃに、その
突起部２０ｂが圧入されて固定される。このとき、ロー
タヨーク２０の突起部２０ｂは、回転軸１０の嵌合部１
０ｃへの圧入により塑性変形し、回転軸１０のフランジ
部１０ａのリング面１０ｂに突き当てられて、回転軸１
０に弾性的に固定される。従って、本実施例におけるロ
ータヨーク２０は、回転軸１０のリング面１０ｂに接着
剤を塗布しなくても回転軸１０に固定することができる
が、接着剤を用いることによってより確実に固定するこ
とができる。また、図４に示すように、本実施例では、
嵌合穴２１の円周上に１２個の突起部２０ｂを配置した
例を示しているが、この突起部２０ｂの個数は１２個に
限定されるものではなく、ロータヨーク２０の嵌合穴２
１の円周上に３個以上の突起部２０ｂが等間隔に配置さ
れていればよい。

【００３５】このような構成のロータヨーク２０は、そ
の嵌合穴２１の内周部（突起部２０ｂの先端部）が、回
転軸１０の嵌合部１０ｃの外周に均等に接触して固定さ
れるので、ロータヨーク２０の嵌合穴２１と回転軸１０
の嵌合部１０ｃとの間に隙間が生じることがない。従っ
て、本実施例の高速回転体によれば、高速回転により回
転体７の温度が上昇して、回転軸１０とロータヨーク２
０が径方向に熱膨張しても、ロータヨーク２０が回転軸
心に対してずらされて回転体７のバランスがくずれると
いうことがない。

【００３６】次に、本発明の請求項２記載の高速回転体
の構成及び作用について説明する。この高速回転体は、
図２乃至図４に示すように、ロータヨーク２０の各突起
部２０ｂによって形成される嵌合穴２１の内径を、回転
軸１０のリング面側部分に向けて回転軸１０の嵌合部１
０ｃの外径よりも次第に大きくなるように形成し、回転
軸１０にロータヨーク２０を圧入固定する際に嵌合穴２
１に加わる負荷の応力集中部２０ｃを突起部２０ｂの周
辺に形成して、該負荷による突起部２０ｂの変形を容易
にした構成とする。

【００３７】すなわち、本実施例におけるロータヨーク
２０の各突起部２０ｂによって形成される嵌合穴２１
は、その回転軸１０のフランジ部１０ａ側の内径ｄ１が
回転軸１０の嵌合部１０ｃの外径よりも大きく、ロータ
マグネット８側の内径ｄ２が回転軸１０の嵌合部１０ｃ
の外径よりも小さくなるように、回転軸１０のリング面
１０ｂ側部分に向けて次第に大きくなるテーパ状に形成
されている。従って、ロータヨーク２０の嵌合穴２１の
内周面が、回転軸１０の外周面に対して隙間なく嵌合す
る垂直面で形成されている場合には、前述したように、
ロータヨーク２０を回転軸１０の嵌合部１０ｃに圧入す
る際に、ロータヨーク２０の嵌合穴２１の内周面（突起
部２０ｂの内周端面）で回転軸１０の嵌合部１０ｃが傷
つけられることにより発生したバリが、回転軸１０のリ
ング面１０ｂ上に残ることにより、リング面１０ｂにロ
ータヨーク２０を突き当てた状態で、ロータヨーク２０
が回転軸中心に対して傾斜して嵌合固定されることがあ
るが、本実施例のロータヨーク２０は、その嵌合穴２１
の内周面がテーパ状に形成されているので、上記のよう
な不具合を生じることがなく、回転軸１０に対してロー
タヨーク２０を水平に固定できる。

【００３８】また、従来の垂直形状の嵌合穴２１を持っ
たロータヨーク２０では、ロータヨーク２０を回転軸１
０の嵌合部１０ｃに圧入する際に、必要以上に大きな力
が加わって回転軸１０に疵をつけることがあり、更に、
圧入時における突起部の塑性変形位置が不定なため、圧
入固定されたロータヨーク２０の不要な部位に反りが生
じたりする不具合がある。これに対し、本実施例のロー
タヨーク２０は、回転軸１０にロータヨーク２０を圧入
固定する際に嵌合穴２１に加わる負荷の応力集中部２０
ｃが突起部２０ｂの周辺に形成されているので、圧入時
の負荷による突起部２０ｂの変形が容易となり、圧入時
に必要以上に大きな力が加わって回転軸１０を傷つける
こともなく、適正な圧入力によって回転軸１０にロータ
ヨーク２０を固定することができる。また、本実施例の
ロータヨーク２０は、各突起部２０ｂの塑性変形位置が
一定になるので、ロータヨーク２０の不必要な位置に反
りを生じたりすることもない。

【００３９】次に、本発明の請求項３記載の高速回転体
の構成及び作用について説明する。この高速回転体は、
請求項２記載のロータヨーク２０の各突起部２０ｂの少
なくとも一方の側面上に形成した、嵌合穴２１の同心円
の一部をなす円弧状の溝２０ｄにより、応力集中部２０
ｃを形成して構成される。すなわち、請求項２記載の高
速回転体におけるロータヨーク２０では、ロータヨーク
２０を回転軸１０の嵌合部１０ｃに圧入する際の応力に
より、嵌合穴２１を形成する各突起部２０ｂがそれぞれ
均等に塑性変形する保証がないため、ロータヨーク２０
の回転中心軸が回転軸１０の回転中心軸に対して僅かに
ずれる可能性があり、このずれが回転体７の振動の発生
源となる虞れがある。これに対し、本実施例のロータヨ
ーク２０は、その回転軸１０の嵌合部１０ｃへの圧入時
に、円弧状の溝２０ｄにより形成した応力集中部２０ｃ
によって、その嵌合穴２１を形成する各突起部２０ｂを
それぞれ均等に塑性変形させることができるので、ロー
タヨーク２０の回転中心軸が回転軸１０の回転中心軸に
対してずれることがなく、このずれによる回転体７の振
動の発生もない。

【００４０】次に、本発明の請求項４記載の高速回転体
の構成及び作用について説明する。この高速回転体は、
ロータヨーク２０を強磁性体で形成すると共に、このロ
ータヨークの外径部２０ｆに、モータ用のロータマグネ
ット８の外周部に対して隙間なく圧入嵌合してロータマ
グネット８を保持するカップ状のロータマグネット保持
部を形成して構成される。すなわち、特開平５−３１６
７０７号公報記載の「面対向型モータ」や、特公平４−
２５５２２号公報記載の「回転多面鏡走査装置」には、
ロータヨークの外径部に設けたロータマグネット嵌合部
で、ロータマグネットを嵌合保持する構造が開示されて
いるが、このような構造では、ロータヨークの外径部に
設けたロータマグネット嵌合部と、ロータマグネットの
外周部との間に、僅かでも隙間があると、高速回転によ
り回転体が温度上昇して、ロータヨークとロータマグネ
ットが径方向に熱膨張した場合に、ロータヨークが回転
軸心に対してずらされて、回転体のバランスが崩れる不
具合がある。これに対し、本実施例では、ロータマグネ
ット８の外周部が、ロータヨークの外径部２０ｆに、隙
間なく圧入嵌合して保持されるので、高速回転により回
転体が温度上昇して、ロータヨーク２０とロータマグネ
ット８が径方向に熱膨張しても、ロータヨーク２０が回
転軸心に対してずらされて、回転体７のバランスが崩れ
るということがない。

【００４１】次に、本発明の請求項５記載の高速回転体
の構成及び作用について説明する。この高速回転体は、
図５乃至図７に示すように、モータ用のロータマグネッ
ト８の外周部に対して隙間なく圧入嵌合してロータマグ
ネット８を保持するロータヨーク２０の外径部２０ｆに
設けたカップ状のロータマグネット保持部に、ロータヨ
ーク２０の回転中心軸に対して平行な複数のスリット２
０ｅを形成して構成される。すなわち、請求項４記載の
高速回転体では、ロータヨーク２０の外径部２０ｆのロ
ータマグネット保持部にロータマグネット８の外周部を
圧入嵌合した際に、ロータヨーク２０の外径部２０ｆに
より、ロータマグネット８の外周部が僅かに削り落され
るため、この削り落された磁性粉を取り除く作業が必要
となり、その組立作業に煩わしさが伴う。これに対し、
この実施例では、ロータヨーク２０の外径部２０ｆのロ
ータマグネット保持部に形成されたスリット２０ｅによ
り、ロータヨーク２０の外径部２０ｆのロータマグネッ
ト保持部へのロータマグネット８の外周部の圧入嵌合が
弾力的に行われるので、この圧入時にロータマグネット
８の外周部が削り落されたりすることがなく、削り落さ
れた磁性粉を取り除くなどの煩わしい作業が不要とな
る。

【００４２】次に、別の高速回転体の構成及び作用につ
いて説明する。この高速回転体は、図８に示すように、
回転軸１０に嵌合固定されたロータヨーク２０とリング
面１０ｂの外周部との境界部分に、接着剤２２を盛り上
げるように塗付して、ロータヨーク２０とリング面１０
ｂの外周部とを接合して構成される。すなわち、従来の
ロータヨークは、回転軸に嵌合された後、回転軸のリン
グ面に接着剤により接着されて固定されるが、このよう
な回転体では、高速回転により回転体の温度が上昇して
回転軸とロータヨークが径方向に熱膨張したときに、こ
のロータヨークとリング面との間のフィルム状の平面的
な接着層に剪断力が加わって、この接着層が剪断破壊を
起すため、ロータヨークが回転軸心に対してずらされて
回転体のバランスが崩れることがある。これに対し、本
実施例の回転体７は、高速回転により回転体７の温度が
上昇して回転軸１０とロータヨーク２０が径方向に熱膨
張したときに、接着剤２２の盛り上がりによって、この
ロータヨーク２０とリング面１０ｂとの間のフィルム状
の平面的な接着層に加わる剪断力が緩和されて、この接
着層の剪断破壊が防止されるので、ロータヨーク２０が
回転軸心に対してずらされて回転体７のバランスが崩れ
るということがない。また、この実施例によれば、回転
体７の使用環境が低温になった場合でも、回転軸１０に
圧入されているロータヨーク２０が回転軸１０から脱落
するのを防止することができる。ここで、接着剤２２の
盛り上がりは、ロータヨーク２０を接着あるいは圧入固
定する際に、それらの接合面に接着剤２２を予め多く塗
布しておくことにより、圧入時の接着剤２２のはみ出し
により形成することもできるが、圧入後に塗布形成する
ことによって、より大きく形成できる。

【００４３】次に、本発明の請求項６記載の動圧空気軸
受型ポリゴンスキャナの構成及び動作について説明す
る。この動圧空気軸受型ポリゴンスキャナは、図１に示
すように、固定軸９と中空回転軸１０との間に形成され
るラジアル動圧空気軸受と、中空回転軸１０に固定され
るポリゴンミラー１４と、このポリゴンミラー１４を回
転させるためのモータと、上記の中空回転軸１０，ポリ
ゴンミラー１４，モータの回転部が一体となって構成さ
れる回転体７と、この回転体７を軸方向に支持するアキ
シャル軸受と、固定軸９及びモータの非回転部が固定さ
れるハウジング１と、回転体７を囲むカバー１２とから
なり、上記のモータは駆動コイル４とロータマグネット
８が軸方向に対向した直流ブラシレスモータであって、
このモータのロータヨーク２０は中空回転軸１０に固定
されて回転体７を構成する動圧空気軸受型ポリゴンスキ
ャナにおいて、上記の回転体７が、請求項１乃至請求項
５の何れか１つに記載の高速回転体で構成されている。
すなわち、上述の請求項１乃至請求項５の何れか１つに
記載の高速回転体によれば、高速回転や環境条件によっ
て使用温度範囲が広くなることによるバランス変化が小
さく、信頼性が高い。特に、高速回転によって回転体の
温度が上昇しても、ロータヨーク２０が回転軸１０の軸
心に対してずれてバランスが崩れることがない。従っ
て、本実施例によれば、この請求項１乃至請求項５の何
れか１つに記載の高速回転体を、高速回転型のポリゴン
スキャナの回転体７として使用しているので、ポリゴン
スキャナが加振源となって騒音を発生したり、光学部品
を振動させて印字品質を劣化させることがないレーザ書
き込み系を用いた電子写真方式の記録装置を提供するこ
とができる。

【００４４】

【発明の効果】上述したように、請求項１記載の発明に
よれば、ロータヨークの嵌合穴が回転軸の嵌合部の外周
に均等に接触して固定され、ロータヨークの嵌合穴と回
転軸の嵌合部との間に隙間が生じることがないので、高
速回転により回転体の温度が上昇して、回転軸とロータ
ヨークが径方向に熱膨張しても、ロータヨークが回転軸
心に対してずらされて回転体のバランスがくずれるとい
うことがない。

【００４５】請求項２記載の発明によれば、ロータヨー
クの嵌合穴の内周面がテーパ状に形成されているので、
ロータヨークの圧入時に突起部の先端で回転軸の嵌合部
を傷つけることにより生じたバリが回転軸のリング面に
残って、このリング面に対してロータヨークが傾斜して
固定されるような不具合を生じることがなく、回転軸に
対してロータヨークを水平に固定できる。また、回転軸
にロータヨークを圧入固定する際に嵌合穴に加わる負荷
の応力集中部が突起部の周辺に形成されているので、圧
入時の負荷による突起部の変形が容易となり、圧入時に
必要以上に大きな力が加わって回転軸を傷つけることも
なく、適正な圧入力によって回転軸にロータヨークを固
定することができる。

【００４６】請求項３記載の発明によれば、回転軸の嵌
合部への圧入時に、円弧状の溝により形成した応力集中
部によって、その嵌合穴を形成する各突起部をそれぞれ
均等に塑性変形させることができるので、ロータヨーク
の回転中心軸が回転軸の回転中心軸に対してずれること
がなく、このずれによる回転体の振動の発生もない。

【００４７】請求項４記載の発明によれば、ロータマグ
ネットの外周部が、ロータヨークの外径部に、隙間なく
圧入嵌合して保持されるので、高速回転により回転体が
温度上昇して、ロータヨークとロータマグネットが径方
向に熱膨張しても、ロータヨークが回転軸心に対してず
らされて、回転体のバランスが崩れるということがな
い。

【００４８】請求項５記載の発明によれば、ロータヨー
クの外径部のロータマグネット保持部に形成されたスリ
ットにより、ロータヨークの外径部のロータマグネット
保持部へのロータマグネットの外周部の圧入嵌合が弾力
的に行われるので、この圧入時にロータマグネットの外
周部が削り落されたりすることがなく、削り落された磁
性粉を取り除くなどの煩わしい作業が不要となる。

【００４９】請求項６記載の発明によれば、請求項１乃
至請求項５の何れか１つに記載の高速回転体を、高速回
転型のポリゴンスキャナの回転体として使用しているの
で、ポリゴンスキャナが加振源となって騒音を発生した
り、光学部品を振動させて印字品質を劣化させることが
ないレーザ書き込み系を用いた電子写真方式の記録装置
を提供することができる。

【００５０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が実施される高速回転体を有するポリゴ
ンスキャナの構造を示す断面図である。

【図２】本発明の請求項１乃至請求項４記載の高速回転
体におけるロータヨークの断面図である。

【図３】本発明の請求項１乃至請求項４記載の高速回転
体におけるロータヨークの突起部の拡大断面図である。

【図４】本発明の請求項１乃至請求項４記載の高速回転
体におけるロータヨークの底面図である。

【図５】本発明の請求項５記載の高速回転体におけるロ
ータヨークの断面図である。

【図６】本発明の請求項５記載の高速回転体におけるロ
ータヨークの突起部の拡大断面図である。

【図７】本発明の請求項５記載の高速回転体におけるロ
ータヨークの底面図である。

【図８】本発明の請求項６記載の高速回転体の断面図で
ある。

【符号の説明】

１ ハウジング １ａ 取り付け基準面 ３ プリント基板 ４ 巻線コイル ５ ホール素子 ６ コネクタ ７ 回転体 ８ ロータマグネット ９ 固定軸 ９ａ ヘリングボーン溝 １０ 中空回転軸 １０ａ フランジ部 １０ｂ リング面 １０ｃ 嵌合部 １１ａ，１１ｂ，１１ｃ 磁石 １２ カバー １３ 微細穴 １４ ポリゴンミラー １５ ミラー押え １９ａ，１９ｂ 修正面 ２０ ロータヨーク ２０ａ 切欠き ２０ｂ 突起部 ２０ｃ 応力集中部 ２０ｄ 円弧状の溝 ２０ｅ スリット ２０ｆ 外径部 ２１ 嵌合穴 ２２ 接着剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｋ 21/24 Ｈ０２Ｋ 21/24 Ｍ Ｈ０４Ｎ 1/113 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０４Ａ (56)参考文献 特開 平５−316707（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−237563（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−118871（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−91454（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−154413（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 29/00 F16C 17/02 G02B 26/10 102 H02K 5/16 H02K 15/16 H02K 21/24 H04N 1/113

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸中心に対して直交する水平なリング
   面及び同軸な嵌合部が一体的に形成された回転軸と、該
   回転軸のリング面に突き当てて該嵌合部に嵌合固定され
   る嵌合穴が形成されたロータヨークとを有する回転体に
   おいて、上記ロータヨークの嵌合穴の円周上に配置した
   ３個以上の突起部により、上記回転軸の嵌合部の外径よ
   りも小さな内径の嵌合穴を形成して、上記回転軸に上記
   ロータヨークを圧入固定したことを特徴とする高速回転
   体。
2. 【請求項２】上記ロータヨークの各突起部によって形成
   される嵌合穴の内径を、上記リング面側部分に向けて上
   記回転軸の嵌合部の外径よりも次第に大きくなるように
   形成し、上記回転軸に上記ロータヨークを圧入固定する
   際に該嵌合穴に加わる負荷の応力集中部を該突起部の周
   辺に形成して、該負荷による該突起部の変形を容易にす
   ることを特徴とする請求項１記載の高速回転体。
3. 【請求項３】上記各突起部の少なくとも一方の側面上に
   形成した上記嵌合穴の同心円の一部をなす円弧状の溝に
   より、上記応力集中部を形成したことを特徴とする請求
   項２記載の高速回転体。
4. 【請求項４】上記ロータヨークを強磁性体で形成すると
   共に、該ロータヨークの外径部に、モータ用のロータマ
   グネットの外周部に対して隙間なく圧入嵌合して該ロー
   タマグネットを保持するカップ状のロータマグネット保
   持部を形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３
   の何れか１つに記載の高速回転体。
5. 【請求項５】上記ロータマグネット保持部に、該ロータ
   ヨークの回転中心軸に対して平行な複数のスリットを形
   成したことを特徴とする請求項４記載の高速回転体。
6. 【請求項６】固定軸と中空回転軸との間に形成されるラ
   ジアル動圧空気軸受と、該中空回転軸に固定されるポリ
   ゴンミラーと、該ポリゴンミラーを回転させるためのモ
   ータ と、上記の中空回転軸，ポリゴンミラー，モータの
   回転部が一体となって構成される回転体と、該回転体を
   軸方向に支持するアキシャル軸受と、該固定軸及び該モ
   ータの非回転部が固定されるハウジングと、該回転体を
   囲むカバーとからなり、上記モータは駆動コイルとロー
   タマグネットが軸方向に対向した直流ブラシレスモータ
   であって、このモータのロータヨークは上記中空回転軸
   に固定されて上記の回転体を構成する動圧空気軸受型ポ
   リゴンスキャナにおいて、上記回転体を、請求項１乃至
   請求項５の何れか１つに記載の高速回転体で構成したこ
   とを特徴とする動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ。