JP3647489B2

JP3647489B2 - ポリゴンモータ

Info

Publication number: JP3647489B2
Application number: JP32943694A
Authority: JP
Inventors: 斉浦上
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 1994-12-02
Filing date: 1994-12-02
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2020-05-11
Also published as: JPH08163817A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複写機やレーザビームプリンタ（ＬＢＰ）等の光走査用として使用されるポリゴンモータに係り、特に小型でシャフト固定型のポリゴンモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
多角形のミラー、すなわちポリゴンミラーをモータにより回転させ、その多角形の反射面にレーザビームを照射してその反射光を走査させるポリゴンモータが複写機やレーザビームプリンタ等の光走査部に使用される。このポリゴンモータとしては各種のものが従来より採用されている。例えば公知技術として実開平２−７３６１０号公報や実開平３−１０５８１８号公報に開示するものがある。これ等の公知技術ではいずれもポリゴンミラーは玉軸受を介して固定側に支持される。しかしながら、ポリゴンモータの小型化と高速化の要請に対応するために玉軸受の替りに動圧軸受が採用される。この公知技術として、例えば特開平４−２８９８１３号公報や特開平６−１２９４２３号公報に開示するものがある。特開平４−２８９８１３号公報は「動圧軸受型光偏向器」に関するもので、この場合、回転多面鏡（ポリゴンミラー）は動圧発生用溝を外周に刻設した固定軸にスリーブを介して枢支される構造が開示されている。一方、特開平６−１２９４２３号公報は「動圧気体軸受装置」に関するもので、この場合にもポリゴンミラーはスリーブを介して固定軸に枢支され、スリーブの内面及び／又は固定軸の外面には動圧発生用溝が刻設されている。なお、動圧発生用溝は、スリーブと固定軸間に導入された空気又は油等の潤滑剤に放射方向に向かう力を発生させスリーブと固定軸とを非接触状態にする動圧軸受として機能するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開平４−２８９８１３号公報および特開平６−１２９４２３号公報に開示するポリゴンモータの場合は、前記したようにポリゴンミラーを中空円筒状のスリーブの外周で支持し、スリーブの内周に固定軸が挿入される構造のものからなる。しかしながら、ポリゴンモータを更に小型化するには図７に示す構造のものが必要となる。すなわち、このポリゴンモータ１ａはスリーブ２３を段付形状にし、その縮径部２３ａにポリゴンミラー２４を嵌装し、拡径部２３ｂに形成される中心穴２５に固定軸２６を挿入し、固定軸２６の頂面と中心穴２５の行き止まり面２７を当接させスラスト受けをする構造のものから形成される。なお、ポリゴンミラー２４はスリーブ２３に固持されるクランプ用ばね２８によりスリーブ２３側に押圧されて支持される。この場合、固定軸２６は数ｍｍの小径のものからなり、その外周に動圧発生用溝を高精度に形成することは難しい。そのため、スリーブ２３の中心穴２５に動圧発生用溝を刻設する方法が採用される。しかしながら、行き止まり面２７のある中心穴２５の内面に動圧発生用溝を刻設することは困難である。加えて、スリーブ２３と固定軸２６との間に潤滑剤を注入する際に混入した空気がそのまま残留し、動圧の負荷容量が変動し易く、回転が不安定になる問題点がある。
【０００４】
本発明は、以上の事情に鑑みて創案されたものであり、小型化および高速化に十分に対応し得ると共に回転の安定化が図れるポリゴンモータを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上の目的を達成するために、回路基板に固定されその外周部にステータを固定するブラケットと、該ブラケットの中心に固定されるシャフトと、該シャフトに枢支されるスリーブと、該スリーブの縮径部に固定されるポリゴンミラーと、前記スリーブに固持され前記ステータと相対向する位置にロータマグネットを嵌装するロータと、前記スリーブの前記シャフトの挿入される貫通孔に嵌着されるブッシュロッドと、該ブッシュロッドと前記シャフト間に介設されるスラストプレートと、前記ブッシュロッド側に保持され前記ポリゴンミラーを前記スリーブ側に押圧するクランプ部材とを有するポリゴンモータであって、前記スリーブの貫通孔の内周には動圧発生用溝が刻設されてなるポリゴンモータを構成するものである。更に具体的に、前記スリーブの貫通孔には前記動圧発生用溝側に連通し得ると共に前記スリーブの一端側に開口する空気抜き溝が形成されることを特徴とするものである。
【０００６】
【作用】
ポリゴンミラーはスリーブの縮径部に嵌装されるため小型化が可能になり、ポリゴンモータ全体を小型化することが容易となる。スリーブには貫通孔が形成されるため、動圧発生用溝を少なくともスリーブ側に刻設することが出来る。また、スリーブに嵌装されるブッシュロッドとシャフト間にスラストプレートを介設することにより回転時に発生するスラスト力を十分に受けることが出来る。更に、スリーブの貫通孔には空気抜き溝が形成されるため、潤滑剤の空気が外方に放出される。そのため、スリーブ内の残留空気による動圧発生用溝の回転時における動圧の負荷容量の変動がなくなり、回転の安定化が図れる。また、ポリゴンミラーはクランプ部材によりスリーブ側に常時押圧されるため回転時におけるポリゴンミラーの振動等が防止される。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。図１は本実施例の全体構造を示す軸断面図、図２は図１の上面図、図３は図１の丸印（Ａ矢視）の一部拡大図、図４は本実施例のスリーブの全体構造および動圧発生用溝と空気抜け溝を示す軸断面図、図５は図４の線Ｂ−Ｂ横断面図、図６はスリーブの動圧発生用溝の加工方法を説明するための説明用軸断面図である。
【０００８】
まず、図１および図２により、本実施例のポリゴンモータ１の全体構造を説明する。回路基板２にはブラケット３が固定される。ブラケット３の外周部にはステータ４が固定される。ブラケット３の中心にはシャフト５が嵌装される。一方、図４にも示すように縮径部６ａとこれと一体構造で形成される拡径部６ｂとその中心に貫通孔７を形成するスリーブ６はシャフト５に挿入されシャフト５に枢支される。なお、図１に示すようにシャフト５はスリーブ６の貫通孔７の途中まで挿入される。拡径部６ｂの外周部にはロータ８のロータホルダ９が固持される。ロータホルダ９の内周部のステータ４と相対向する位置にはロータマグネット１０が嵌装される。
【０００９】
スリーブ６の貫通孔７におけるシャフト５の挿入されていない部分にはブッシュロッド１１が圧入されスリーブ６と一体構造となる。図３に拡大表示されるように、ブッシュロッド１１の下端側とシャフト５の上端側間にはスラストプレート１２が介設される。なお、図３に示すように、スラストプレート１２は平板状の円盤から形成されるが、スラストプレート１２と接触するシャフト５の上端部には湾曲面１３が形成される。この湾曲面１３とスラストプレート１２との接触によりスリーブ６はシャフト５に中心支持される。
【００１０】
スリーブ６の縮径部６ａの外周部にはポリゴンミラー１４が嵌装され、縮径部６ａと拡径部６ｂとの間の段付面に当接しスリーブ６上に水平に支持される。一方、図１，図２に示すようにブッシュロッド１１の上端部にはクランプ部材１５がＣリング１６により抜け止めされて固持される。クランプ部材１５はばね状部材からなりポリゴンミラー１４に圧接し、ポリゴンミラー１４をスリーブ６側に押圧すべく付勢する。
【００１１】
図１に示すように、回路基板２の上面にはホール素子１７が設けられる。ホール素子１７はロータマグネット１０と相対向する位置に配置され、ロータ８の回転速度，位置を検出する。
【００１２】
図４に示すように、スリーブ６の貫通孔７には下面側及び中間部に周溝７ａ，７ｂがそれぞれ凹設され、貫通孔７の上面部には貫通孔７のシャフト５等の挿入される内径部よりやや大径に形成されたブッシュロッド１１挿入案内溝７ｃが設けられる。なお、両周溝７ａ，７ｂの表面には撥油剤が塗布され、貫通孔７内に充填された潤滑剤の洩れを防止している。
【００１３】
貫通孔７の両周溝７ａ，７ｂ間の内径部にはヘリングボーン状の動圧発生用溝１９（以下、ヘリングボーン溝１９という）が刻設される。また、周溝７ｂと案内溝７ｃ間の貫通孔７の内径部には図５にも示すように多数本の空気抜き溝２０がスリーブ６の軸線方向に沿って適宜の円周ピッチ間隔で刻設される。ヘリングボーン溝１９は公知技術であり、動圧軸受として機能するものである。すなわち、スリーブ６とシャフト５間の微少間隙に油等の潤滑剤が充填され、スリーブ６が高速で回転すると潤滑剤が各ヘリングボーン溝１９の中央部に誘導され、この部分の圧力が高くなり、この力によりスリーブ６とシャフト５とが非接触状態で動圧支持されるものである。
【００１４】
次に、図６によりヘリングボーン溝の加工方法の一例を説明する。硬質のチップ２１を外周に突出させて配置した溝加工具２２を、予め各溝７ａ，７ｂ，７ｃが加工されたスリーブ６の貫通孔７内に挿入する。なお、チップ２１は貫通孔７の内周よりも溝深さ相当分だけ出っ張って配置される。この溝加工具２２をスリーブ６内に例えば周溝７ａ側より挿入し、溝加工具２２を回転させながら軸方向に移動させることにより貫通孔７内にはヘリングボーン溝１９が塑性加工されて形成される。この溝加工時、溝加工具２２を周溝７ｂと案内溝７ｃ間を移動する時に回転をせずに軸方向のみ移動することにより、空気抜き溝２０も溝加工具２２により同時に塑性加工することが出来る。
【００１５】
次に、本実施例の作用を説明する。回路基板２側からステータ４に電流が供給されると、ステータ４とロータマグネット１０間に生じる磁力によりロータ８が回転し、これに固定されているスリーブ６およびポリゴンミラー１４が回転する。ブッシュロッド１１もスリーブ６に固定されているためスリーブ６と共に回転する。スリーブ６はシャフト５に枢支され両者間にはヘリングボーン溝１９による動圧が作用するためスリーブ６やポリゴンミラー１４等はシャフト５を中心として高速度回転が可能になり、かつ高精度の安定回転が行われる。なお、回転中に生じたスラスト力はブッシュロッド１１とシャフト５間のスラストプレート１２により支持される。
【００１６】
一方、ポリゴンモータ１の組み立て時において、シャフトを嵌装させ潤滑剤を充填したスリーブ６内にブッシュロッド１１を挿入するが、その際に貫通孔７内のシャフト５上端部分の空気は空気抜き溝２０から外部に円滑に放出される。そのため、貫通孔７内に空気が残留しない。すなわち、貫通孔７内に充填された潤滑剤に空気が混入することがなくなる。以上により、スリーブ６とシャフト５間には空気が存在しない。その結果、ヘリングボーン溝１９における動圧の負荷容量の変動がなく安定した回転を得ることが出来る。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、次のような顕著な効果を奏する。
１）ポリゴンミラーをスリーブの縮径部により固持し、その拡径部をシャフトに枢着する構造を採用することによりポリゴンモータの小型化が図れる。
２）スリーブの貫通孔にシャフトを挿入する構造を採用するため、スリーブの貫通孔に高精度のヘリングボーン溝を容易に形成することが出来る。これにより安定した高速度回転を得ることが出来る。
３）スリーブの貫通孔内に嵌着されるブッシュロッドとシャフトとの間にスラストプレートを介在させ、かつブッシュロッドに固持したクランプ部材によりポリゴンミラーをスリーブ側に押圧する構造を採用することによりポリゴンミラー等の回転時におけるスラスト力が確実に中心位置で支持され、これによりポリゴンミラーが常時水平状態で高精度に保持される。
４）空気抜き溝を貫通孔内に形成することにより組み立て時および回転時における貫通孔内の空気が外部に放出され、残留空気による弊害がなくなる。これにより安定回転が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の全体構造を示す軸断面図。
【図２】図１の上面図。
【図３】図１の丸印（Ａで示す）の拡大図。
【図４】本実施例のスリーブの軸断面図。
【図５】図４の線Ｂ−Ｂ横断面図。
【図６】スリーブの貫通孔にヘリングボーン溝および空気抜き溝を加工するための溝加工具とその加工方法を説明するための説明用断面図。
【図７】従来の小型のポリゴンモータにおけるポリゴンミラー支持構造を示す軸断面図。
【符号の説明】
１ポリゴンモータ
２回路基板
３ブラケット
４ステータ
５シャフト
６スリーブ
６ａ縮径部
６ｂ拡径部
７貫通孔
８ロータ
１０ロータマグネット
１１ブッシュロッド
１２スラストプレート
１４ポリゴンミラー
１５クランプ部材
１９動圧発生用溝（ヘリングボーン溝）
２０空気抜き溝

Claims

回路基板に固定されその外周部にステータを固定するブラケットと、該ブラケットの中心に固定されるシャフトと、該シャフトに枢支されるスリーブと、該スリーブの縮径部に固定されるポリゴンミラーと、前記スリーブに固持され前記ステータと相対向する位置にロータマグネットを嵌装するロータと、前記スリーブの前記シャフトの挿入される貫通孔に嵌着されるブッシュロッドと、該ブッシュロッドと前記シャフト間に介設されるスラストプレートと、前記ブッシュロッド側に保持され前記ポリゴンミラーを前記スリーブ側に押圧するクランプ部材とを有するポリゴンモータであって、前記スリーブの貫通孔の内周には動圧発生用溝が刻設されていることを特徴とするポリゴンモータ。
前記スリーブの貫通孔には前記動圧発生用溝側に連通し得ると共に前記スリーブの一端側に開口する空気抜き溝が形成されてなる請求項１のポリゴンモータ。