JP3697883B2

JP3697883B2 - 磁気軸受

Info

Publication number: JP3697883B2
Application number: JP1922098A
Authority: JP
Inventors: 正弘高橋
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1998-01-30
Filing date: 1998-01-30
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2018-01-30
Also published as: JPH11218713A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザービームプリンタ、電子写真複写機等の画像形成装置に用いられる光偏向器に好適な磁気軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光偏向器の従来例を以下に説明する。
【０００３】
デジタル方式の画像形成装置では、一般に光源からレーザなどの光ビームで画像担体を走査してその画像を読み取ったり、あるいは画像信号や文字信号で変調された光ビームで記録媒体を走査して画像の記録が行われたりする。
【０００４】
また、光ビームを走査するための手段として、複数の反射面を外周に有する回転多面鏡とこの回転多面鏡を回転させるための駆動モータとからなる光偏向器が用いられていて、回転される回転多面鏡がレーザ光を被走査体である記録部材上に等速で走査させて線像を形成するようになっている。
【０００５】
そして、この種の光偏向器として、動圧空気軸受や玉軸受などによる軸受、回転部材に取り付けた永久磁石と固定部材に環状鉄心に巻回されて設置された電磁コイルとで形成される磁気回路により回転トルクを発生する駆動モータ及び、軸方向に回転部材を保持する磁気軸受を、備えたもの等が知られている。
【０００６】
図５及び図６は従来の光偏向器の概略構造を説明する図である。
図５及び図６に示すように回路基板１１０には、回転数検出用のサーチコイル１１２が形成されると共に、駆動コイル３８及び磁極検出素子１１４がそれぞれ複数個づつ配置されている。
【０００７】
また、この図５には動圧空気軸受の構造が示されている。つまり、支持軸材１２２に形成された動圧発生用の溝部１２２Ａと支持軸材１２２廻りに回転するスリーブ１２４との間の軸受隙間Ｋに空気の動圧作用が発生するが、この動圧作用によってスリーブ１２４等の回転部材の回転時に、回転部材の半径方向が非接触で支持されることになる。
【０００８】
回転に必要な磁気回路は、回転駆動用の永久磁石１２６とヨーク３６との間で形成される。つまり、永久磁石１２６の複数の磁極を磁極検出素子１１４により検出し、所定のタイミングロジックによって駆動コイル３８に通電することで、回転部材が回転される。この際、図５に示す回転部材の回転数検出用の永久磁石１２８によって固定側のサーチコイル１１２に誘起された電圧の変動成分を検出信号とすることで、回転数が一定に制御される。
【０００９】
さらに、この図には、それぞれ軸方向であって相互に逆方向に着磁された回転側永久磁石１３２及び固定側永久磁石１３４との間で発生する吸引力によって、回転部材を一定の位置に浮かして回転部材の軸方向の支持をする磁気軸受の構造が示されている。尚その他に、マグネットと磁性体で構成する軸受や、空気の動圧作用で浮上させる軸受などがある。
【００１０】
一方、回転部材を軸方向に沿って保持する磁気軸受の従来例として、特開昭６０−５５３１６号公報、特開昭６０−２４４９１３号公報、特開昭６２−８５２１６号公報が挙げられる。
【００１１】
つまり、特開昭６０−５５３１６号公報には、回転側と固定側にそれぞれ複数の永久磁石を重ねて、吸引力を強くした構造が示されている。また、特開昭６０−２４４９１３号公報には、固定側のそれぞれの永久磁石の上面と下面に取り付けた磁性体と、回転側の磁性体との間で、吸引力を発生させる構造が示されている。そして、特開昭６２−８５２１６号公報には、回転側と固定側のそれぞれの永久磁石の上面と下面に磁性体を取り付けて吸引力を強くした構造が示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開昭６０−５５３１６号公報に示される構造では、回転側と固定側にそれぞれ複数の永久磁石を重ねることで吸引力を増加させて、回転部材の軸方向の振動を防止する点で、効果的である。しかしながら、製造コストの観点からは適当な構造とは言えなかった。
【００１３】
さらに、特開昭６０−２４４９１３号公報に示された固定側のそれぞれの永久磁石の上面と下面に取り付けた磁性体と回転側の磁性体との間で吸引力を発生させたもの、特開昭６２−８５２１６号公報に示された回転側と固定側のそれぞれの永久磁石の上面と下面に取り付けた磁性体の間で吸引力を発生させたものなどがある。そして、これらはその磁性体の透磁率や飽和磁束密度の点で前記従来例より磁気的に効率的といえる。
【００１４】
しかしながら、これらも前記特開昭６０−５５３１６号公報と同様、製造コストの観点からは必ずしも適当な構造とは言えなかった。
【００１５】
本発明は、かかる従来技術の有する不都合に鑑みてなされたもので、製造コストを低減し得る磁気軸受を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１による磁気軸受は、複数の反射面を外周に有する回転多面鏡と、
相互に嵌合する軸材及びスリーブのいずれか一方を回転多面鏡が取り付けられた回転部材とし他方を固定部材とし、軸材及びスリーブのいずれか一方が他方を半径方向に支持する動圧空気軸受と、
固定部材に巻回して設置される駆動コイルと、
回転部材に取り付けられて駆動コイルとで回転トルクを発生する駆動用永久磁石と、
を有した光偏向器に用いられる磁気軸受であって、
軸材及びスリーブを永久磁石材により形成し、軸材とスリーブの間に発生する吸引力によって、軸材及びスリーブのいずれか一方が他方を軸方向に支持することを特徴とする。
【００１７】
請求項２による磁気軸受は、軸材及びスリーブがそれぞれ軸方向であって相互に逆方向に着磁されたことを特徴とする。
【００１８】
請求項３による磁気軸受は、軸材の外周側及びスリーブの内周側に非磁性材料をそれぞれ形成したことを特徴とする。
【００１９】
請求項４による磁気軸受は、軸材及びスリーブの内の回転する側の部材に駆動用永久磁石を一体的に形成したことを特徴とする。
【００２０】
請求項５による磁気軸受は、軸材を固定部材とし、この軸材を中空の部材により形成したことを特徴とする。
【００２１】
請求項１に係る磁気軸受の作用を以下に説明する。
本請求項の磁気軸受が適用される光偏向器は、相互に嵌合する軸材及びスリーブのいずれか一方を回転多面鏡が取り付けられた回転部材とし他方を固定部材とし、軸材及びスリーブのいずれか一方が他方を半径方向に支持する動圧空気軸受を有する。さらに、これら軸材及びスリーブがそれぞれ永久磁石材により形成されて、これらの磁気による吸引力で回転部材を浮上させ、軸方向に支持する磁気軸受を構成する。
【００２２】
また、駆動コイルが固定部材に巻回して設置され、駆動コイルとで回転トルクを発生する駆動用永久磁石が回転部材に取り付けられる。
【００２３】
従って、駆動コイルと駆動用永久磁石とにより回転部材が回転されて、複数の反射面を外周に有する回転多面鏡が回転され、光偏向器として機能することになる。
【００２４】
これに伴って、軸材及びスリーブがそれぞれ永久磁石材により形成されて、これら軸材及びスリーブの磁気による吸引力で回転部材を浮上させ、軸方向に支持することになるので、磁気軸受の構成部品を削減でき、磁気軸受の製造コストを低減できるようになる。
【００２５】
請求項２に係る磁気軸受の作用を以下に説明する。
本請求項も請求項１と同様の作用を奏する。さらに、本請求項は、軸材及びスリーブがそれぞれ軸方向であって相互に逆方向に着磁される構成を有する。
【００２６】
従って、軸材及びスリーブがそれぞれ永久磁石材により形成されるだけでなく、軸材及びスリーブがそれぞれ軸方向であって相互に逆方向に着磁されているので、これら軸材及びスリーブにより回転部材を一層確実に浮上させることができ、請求項１と同様に、磁気軸受の構成部品を削減でき、磁気軸受の製造コストを低減できるようになる。
【００２７】
請求項３に係る磁気軸受の作用を以下に説明する。
本請求項も請求項１及び請求項２と同様の作用を奏する。さらに、本請求項は、軸材の外周側及びスリーブの内周側に非磁性材料がそれぞれ形成された構成を有する。
【００２８】
従って、非磁性材料で軸材及びスリーブの半径方向の磁気力による吸着力を抑制すると共に、溝を形成容易な非磁性材料に溝部を設けることで、動圧空気軸受を容易に作製することができ、製造コストを一層低減することが可能となる。
【００２９】
請求項４に係る磁気軸受の作用を以下に説明する。
本請求項も請求項１から請求項３と同様の作用を奏する。さらに、本請求項は、軸材及びスリーブの内の回転する側の部材に駆動用永久磁石が一体的に形成された構成を有する。
【００３０】
従って、それぞれ永久磁石材により形成された軸材及びスリーブの内の回転する側の部材と駆動用永久磁石とを一体的に形成することで、磁気軸受の組立工数が削減でき、製造コストを一層低減することが可能となる。
【００３１】
請求項５に係る磁気軸受の作用を以下に説明する。
本請求項も請求項１と同様の作用を奏する。さらに、本請求項は、軸材を固定部材とし、この軸材を中空の部材により形成した構成を有する。
【００３２】
従って、軸材の中空な内周側に接着剤を塗布するだけで、軸材を接着等によって容易にハウジングに固定することができ、製造コストを一層低減することが可能となる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００３４】
図４は、画像形成装置における画像記録の概略を説明するための図である。
この図に示すように、半導体レーザあるいはガスレーザなどのレーザ１２から出射される光ビームは、図示しない変調手段によって画像信号などで変調され、コリメータレンズ１４を介して、駆動モータ３０で矢印Ａ方向に回転される回転多面鏡３２の反射鏡面に入射される。
【００３５】
回転多面鏡３２の反射鏡面で反射された光ビームは、回転多面鏡３２の矢印Ａ方向の回転に伴って矢印Ｂ方向に偏向され、レンズである集中光学系１６を通して記録部材１８に投影されて、記録部材１８上を走査する。
【００３６】
これに伴って、記録部材１８の矢印Ｃ方向の回転により副走査が行われて、記録部材１８に２次元の画像書き込みがなされる。
【００３７】
図１及び図２には、本実施の形態の概略構成が示されている。
図１及び図２に示すように、光偏向器１０の枠体を構成するハウジング２０には、永久磁石材で円筒状に形成される支持軸材２２が例えば接着剤などによって固定され、その支持軸材２２の外周には、非磁性材料でコーティングされた非磁性部材２４が形成されている。そして、この非磁性部材２４の外周側には動圧発生用の溝部２４Ａが形成されている。
【００３８】
一方、スリーブ状に永久磁石材で形成されるスリーブ２６の内周には、非磁性材料でコーティングされた非磁性部材２８が形成されており、非磁性部材２８と磁性部材２４との間の軸受隙間Ｋを介して、このスリーブ２６と支持軸材２２とが回転自在に嵌合されている。
【００３９】
従って、これら支持軸材２２とスリーブ２６とで回転により動圧を発生する動圧空気軸受が構成されることになり、スリーブ２６が回転部材とされ、支持軸材２２が固定部材とされる。
【００４０】
そして、図１に示すように、それぞれ軸方向であって相互に逆方向に着磁されたスリーブ２６及び支持軸材２２の間で発生する吸引力によって、回転部材であるスリーブ２６を一定の位置に浮かしてスリーブ２６の軸方向の支持をする磁気軸受が形成される。つまり、磁気軸受を動圧空気軸受に近い内周側にもっていき、光偏向器１０を小型にすることができる。
【００４１】
この際、非磁性部材２４及び非磁性部材２８によって、支持軸材２２とスリーブ２６との間に一定の距離が置かれているため、半径方向の磁気力による支持軸材２２とスリーブ２６の直接接触を無くし、吸着力を抑制できる。従って、動圧発生作用への影響を少なくした動圧空気軸受を形成できる。
【００４２】
以上より、スリーブ２６の浮上用としての磁気軸受と、半径方向の支持用としての動圧空気軸受とを、一体的に構成できることになる。
【００４３】
また、図１に示すように、スリーブ２６の外周側には、駆動用永久磁石である回転駆動用の永久磁石部２６Ａがスリーブ２６を構成する永久磁石材と同一材料で、スリーブ２６と一体的に形成されている。
【００４４】
以上より、スリーブ２６と永久磁石部２６Ａとが別体で形成されたものの組立てと比較して、磁気軸受の組立工数を短縮することができる。
【００４５】
スリーブ２６及び永久磁石部２６Ａの着磁パターンを表す図３に示すように、内周側のスリーブ２６部分は磁気軸受として単極に着磁されており、外周側に鍔状に伸びた永久磁石部２６Ａ部分は、回転ロジックに基づいた複数極（この場合、８極）に着磁されている。
【００４６】
すなわち、スリーブ２６及び永久磁石部２６Ａは一体でありながら、磁気軸受の機能と磁気回路により回転トルクを発生してスリーブ２６を駆動回転させる駆動モータ３０の機能の両方を有することになる。
【００４７】
そして、スリーブ２６の外周側には、複数の反射面を有した回転多面鏡３２が嵌挿され、板ばね３４によってこの回転多面鏡３２が永久磁石部２６Ａに押しつけられつつ固定されている。
【００４８】
他方、中央部に穴部３６Ａを有する回路基板３６がハウジング２０上に配置されており、この回路基板３６とハウジング２０との間に駆動コイル３８が設置されている。そして、ハウジング２０と駆動コイル３８との間にリング状に形成されたヨーク４２が配置されている。
【００４９】
つまり、回路基板３６を挟んで永久磁石部２６Ａと対向して駆動コイル３８が配置されることになり、この永久磁石部２６Ａの外周側に永久磁石２６Ａの複数の磁極を検出する磁極検出素子４４が配置されている。
【００５０】
次に、本実施の形態に係る磁気軸受の作用を以下に説明する。
本実施の形態の磁気軸受が適用される光偏向器１０は、相互に嵌合する支持軸材２２及びスリーブ２６の内のスリーブ２６を回転多面鏡３２が取り付けられた回転部材とし、支持軸材２２を固定部材とする動圧空気軸受を有する。さらに、これら支持軸材２２及びスリーブ２６がそれぞれ永久磁石材により形成され、支持軸材２２及びスリーブ２６がそれぞれ軸方向であって相互に逆方向に着磁されて、これらの磁気力でスリーブ２６を浮上させる構造となっている。
【００５１】
また、駆動コイル３８が固定部材であるハウジング２０上に巻回して設置され、駆動コイル３８とで回転トルクを発生する永久磁石部２６Ａが回転部材に取り付けられる。
【００５２】
従って、駆動コイル３８と永久磁石部２６Ａとにより回転部材が回転されて、複数の反射面を外周に有する回転多面鏡３２が回転され、光偏向器１０として機能することになる。
【００５３】
これに伴って、支持軸材２２及びスリーブ２６がそれぞれ永久磁石材により形成されるだけでなく、支持軸材２２及びスリーブ２６がそれぞれ軸方向であって相互に逆方向に着磁されているので、これら支持軸材２２及びスリーブ２６によりスリーブ２６自体を浮上させることになる。この為、磁気軸受の構成部品を削減でき、磁気軸受の製造コストを低減できるようになる。
【００５４】
また、本実施の形態では、支持軸材２２の外周側及びスリーブ２６の内周側に非磁性材料２４、２８がそれぞれ形成されている。従って、この非磁性材料２４、２８で支持軸材２２及びスリーブ２６の半径方向の磁気力による吸着力を抑制し、さらに、溝を形成容易な非磁性材料２４に溝部２４Ａを設けることで、動圧空気軸受を容易に作製することができ、製造コストを一層低減することが可能となる。
【００５５】
さらに、本実施の形態では、支持軸材２２及びスリーブ２６の内の回転する側の部材であるスリーブ２６に永久磁石部２６Ａが一体的に形成されている。従って、それぞれ永久磁石材により形成された支持軸材２２及びスリーブ２６の内の回転する側の部材と永久磁石部２６Ａとを一体的に形成することで、磁気軸受の組立工数が削減でき、製造コストを一層低減することが可能となる。
【００５６】
一方、本実施の形態では、支持軸材２２を固定部材とし、この支持軸材２２を円筒状で中空の部材により形成したので、支持軸材２２の中空な内周側に接着剤を塗布するだけで、支持軸材２２を容易にハウジング２０に固定することができ、製造コストを一層低減することが可能となる。
【００５７】
尚、本発明は以上実施の形態に限定されるものではない。また、本実施の形態ではスリーブが回転する構成で説明したが、軸材を回転とする場合にも適用できることは言うまでもない。
【００５８】
つまり、磁気軸受を構成する支持軸材２２及びスリーブ２６の内のスリーブ２６を回転部材とし支持軸材２２を固定部材としたが、この逆の構造としても良い。
【００５９】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明によれば、磁気軸受の構成部品を削減して製造コストを低減し、部品点数の少ない小型低価格の光偏向器を提供することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施の形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る一実施の形態を示す断面図であって、動圧発生用の溝部が示された図である。
【図３】本発明に係る一実施の形態の着磁パターンを示す構成図である。
【図４】本発明の一実施の形態が適用された画像形成装置の概略構成図である。
【図５】従来の光偏向器の概略構成図である。
【図６】回転信号検出の概略構成図である。
【符号の説明】
１０光偏向器
２２支持軸材
２６スリーブ
２６Ａ永久磁石部
３８駆動コイル
３０駆動モータ
３２回転多面鏡

Claims

複数の反射面を外周に有する回転多面鏡と、
相互に嵌合する軸材及びスリーブのいずれか一方を回転多面鏡が取り付けられた回転部材とし他方を固定部材とし、軸材及びスリーブのいずれか一方が他方を半径方向に支持する動圧空気軸受と、
固定部材に巻回して設置される駆動コイルと、
回転部材に取り付けられて駆動コイルとで回転トルクを発生する駆動用永久磁石と、
を有した光偏向器に用いられる磁気軸受であって、
軸材及びスリーブを永久磁石材により形成し、軸材とスリーブの間に発生する吸引力によって、軸材及びスリーブのいずれか一方が他方を軸方向に支持することを特徴とする磁気軸受。
軸材及びスリーブがそれぞれ軸方向であって相互に逆方向に着磁されたことを特徴とする請求項１記載の磁気軸受。
軸材の外周側及びスリーブの内周側に非磁性材料をそれぞれ形成したことを特徴とする請求項１或いは請求項２記載の磁気軸受。
軸材及びスリーブの内の回転する側の部材に駆動用永久磁石を一体的に形成したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の磁気軸受。
軸材を固定部材とし、この軸材を中空の部材により形成したことを特徴とする請求項１記載の磁気軸受。