JP4560192B2 - 動圧軸受装置、ブラシレスモータおよび偏向走査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザプリンタや光ディスク装置、磁気ディスク装置等に用いられる動圧軸受装置、ブラシレスモータおよび偏向走査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザプリンタやデジタル複写機の画像形成装置において、レーザビームをスキャンするためのスキャナ光学系は、高速回転する回転多面鏡を支える軸受部に、安定した滑らかな回転が得られる動圧軸受を用いる。また、光ディスクや磁気ディスク等の情報記憶機器においても、高速で回転するディスクを支える軸受に、動圧軸受が幅広く使用されてきている。
【０００３】
図５は、一従来例による偏向走査装置の動圧軸受装置を示すもので、これは、軸１０１を軸受孔内に回転自在に支持するスリーブ１０２と、スリーブ１０２の下端に固定されて前記軸受孔を封鎖する円板１０３およびこれに支持されたスラスト板１０４と、スリーブ１０２の軸受孔の内側面と軸１０１の外側面の間や、スラスト板１０４と軸１０１の端面の間に充填されたオイル１０６によって構成されている。
【０００４】
スリーブ１０２の軸受孔の上端部、下端部、および中央部はそれぞれ大径部１０５ａ〜１０５ｃとなっており、上端の大径部１０５ａと中央の大径部１０５ｃの間と、中央の大径部１０５ｃと下端の大径部１０５ｂの間には、それぞれヘリングボーン状の動圧発生溝１０７ａ、１０７ｂが形成されている。また、スラスト板１０４の上面にはスパイラル溝が形成されている。軸１０１の上端部はスリーブ１０２の軸受孔より上方に突出し、その上部に図示しないボス部が固定されている。
【０００５】
このように構成された動圧軸受装置において、軸１０１が回転するとスリーブ１０２の軸受孔に設けられた動圧発生溝１０７ａ、１０７ｂの作用でオイル１０６に動圧を発生させ、軸１０１はスリーブ１０２の軸受孔に非接触で回転する。
またスラスト方向についてもスラスト板１０４に設けられたスパイラル溝の作用で動圧を発生し軸１０１が浮上した状態で支持される。
【０００６】
軸１０１の上端のボス部には図示しない回転多面鏡等が一体的に結合され、これを回転駆動するために、モータのロータ等も固着されている。
【０００７】
上方のヘリングボーン状の動圧発生溝１０７ａによって発生する動圧は、図６に示すように、動圧発生溝１０７ａの中央の折り返し点Ａに向かってオイル１０６を流動させる圧力ａ１、ａ２となり、また、下方のヘリングボーン状の動圧発生溝１０７ｂによって発生する動圧は、動圧発生溝１０７ｂの中央の折り返し点Ｂに向かってオイル１０６を流動させる圧力ｂ１、ｂ２となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の技術によれば、スリーブ１０２の下端を密閉する円板１０３をかしめによって組み付けるとき、図７に示すように、スリーブ１０２の下端の内径が広がって軸受孔の円筒度が悪化する。その結果、上下の動圧発生溝１０７ａ、１０７ｂにおける圧力バランスがａ１＞ａ２、ｂ１＞ｂ２となり、スリーブ１０２の下端に向かって矢印Ｒ１で示す方向にオイルを送る輸送力が発生する。
【０００９】
ところが、スリーブ１０２の下端は密閉されているため、行き場のないオイルが軸１０１を矢印Ｒ２で示すように押し上げて、モータのロータや回転多面鏡の反射面の高さが安定しないという未解決の課題がある。
【００１０】
本発明は上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、オイルがスリーブの下部に送られることによる軸の浮上を防ぎ、モータのロータや回転多面鏡の高さ変動を回避できる動圧軸受装置、ブラシレスモータおよび偏向走査装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明の動圧軸受装置は、軸部材と、前記軸部材を回転自在に嵌合するスリーブ部材と、前記スリーブ部材の軸方向一端部にかしめによって組み付けられ、前記スリーブ部材の前記軸方向一端部の開口を塞ぐための部材と、を有し、前記軸部材および前記スリーブ部材の少なくとも一方に設けられたヘリングボーン状の動圧発生溝によって前記軸部材が回転した際に前記軸部材と前記スリーブ部材との間の流体に動圧を発生させる動圧軸受装置であって、前記塞ぐための部材がかしめによって組み付けられたことで、前記スリーブ部材の前記軸方向一端部の内径が広がっており、前記流体を前記塞ぐための部材側に送る力と前記塞ぐための部材に対して反対側に送る力とが相殺されるよう、前記ヘリングボーン状の動圧発生溝の折り返し点が中央から前記塞ぐための部材に対して反対側にずれた位置に配設されていることを特徴とする。
【００１２】
軸部材と、前記軸部材を回転自在に嵌合するスリーブ部材と、前記スリーブ部材の軸方向一端部にかしめによって組み付けられ、前記スリーブ部材の前記軸方向一端部の開口を塞ぐための部材と、を有し、前記軸部材および前記スリーブ部材の少なくとも一方に設けられたヘリングボーン状の動圧発生溝によって前記前記軸部材が回転した際に前記軸部材と前記スリーブ部材との間の流体に動圧を発生させる動圧軸受装置であって、前記塞ぐための部材がかしめによって組み付けられたことで、前記スリーブ部材の前記軸方向一端部の内径が広がっており、前記流体を前記塞ぐための部材側に送る力と前記塞ぐための部材に対して反対側に送る力が相殺されるように、前記ヘリングボーン状の動圧発生溝のうち軸方向において前記ヘリングボーン状の動圧発生溝の折り返し点よりも前記塞ぐための部材側の動圧発生溝が発生する前記流体を送る力と同方向に前記流体を送る力を発生させる補助動圧発生溝を、前記ヘリングボーン状の動圧発生溝と別に備えたことを特徴とする動圧軸受装置でもよい。
【００１３】
また、軸部材と、前記軸部材を回転自在に嵌合するスリーブ部材と、前記スリーブ部材の軸方向一端部にかしめによって組み付けられ、前記スリーブ部材の前記軸方向一端部の開口を塞ぐための部材と、を有し、前記軸部材および前記スリーブ部材の少なくとも一方に設けられたヘリングボーン状の動圧発生溝によって前記軸部材が回転した際に前記軸部材と前記スリーブ部材との間の流体に動圧を発生させる動圧軸受装置であって、前記塞ぐための部材がかしめによって組み付けられることで、前記スリーブ部材の前記軸方向一端部の内径が広がり、前記塞ぐための部材がかしめによって組み付けられることで、前記流体を前記塞ぐための部材側に送る力と前記塞ぐための部材に対して反対側に送る力とが相殺されるよう、前記塞ぐための部材が組み付けられる前の前記スリーブ部材に、軸方向において前記塞ぐための部材が組みつけられる側にいくに従い内径が小さくなるテーパー部が設けられていることを特徴とする動圧軸受装置でもよい。
【００１５】
【作用】
スリーブ部材の軸方向一端部を密封するために円板等を組み付けると、スリーブ部材の軸方向一端部がテーパー状に広がるため、スリーブ部材の円筒度が悪化し、動作流体による動圧に不均衡が発生して軸部材を浮上させ、モータのロータや回転多面鏡の高さが不安定となる。これを防ぐために、ヘリングボーン状の動圧発生溝の折り返し点を円板等に対して反対側へずらすことで、動作流体を押し上げる輸送力を発生させる。あるいは同様の輸送力を発生させる補助動圧発生溝を設ける。
【００１６】
スリーブ部材に予めテーパー部を設けて、軸受間隙の下部を狭くしておき、円板等を組み付けたときに所望の円筒度を得られるようにしてもよい。
【００１７】
回転中の動圧の不均衡による軸部材の浮上を防ぎ、モータのロータや回転多面鏡の高さを安定させることで、モータの回転性能や偏向走査装置の光学性能を大幅に向上できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は一実施の形態による回転駆動装置を示すもので、これは、後述する偏向走査装置において光ビームを偏向走査するための反射面１１ａを有する回転多面鏡１１を回転駆動するためのブラシレスモータを構成する。
【００２０】
図１の（ａ）に示すように、軸部材である軸１は永久磁石１２ａとヨーク１２ｂからなるロータ１２および回転多面鏡１１と一体化され、スリーブ部材であるスリーブ２は、ステータコイル１３ａおよびステータコア１３ｂからなるステータ１３および回路基板１４と一体化されている。
【００２１】
ステータコア１３ｂは多極のポールシュウを有し、各ポールシュウにステータコイル１３ａが巻回されている。多極に磁化された永久磁石１２ａの回転位置により順次通電が切り替えられ、ロータ１２とステータ１３との間に回転力を発生する。
【００２２】
ステータコイル１３ａが巻回されたステータコア１３ｂは、駆動回路を構成する回路部品とともに回路基板１４に固定され、回路基板１４は、スリーブ２と一体化されている。このようなロータ部とステータ部をそれぞれ個別に作成し、モータとしての総組が行なわれる。このとき、スリーブ２内に、オイル注油装置により規定量の動作流体であるオイル６が注油され、その後に、スリーブ２の内径に回転可能に嵌合する軸１が挿入されてモータが完成する。
【００２３】
このように、回転多面鏡１１を回転支持する軸受部である動圧軸受装置は、軸１を軸受孔内に回転自在に支持するスリーブ２と、スリーブ２の下端に固定されて前記軸受孔を封鎖する円板３およびこれに支持されたスラスト板４と、スリーブ２の軸受孔の内側面と軸１の外側面の間や、スラスト板４と軸１の端面の間に充填されたオイル６によって構成されている。
【００２４】
スリーブ２の軸受孔の上端部、下端部、および中央部はそれぞれ大径部５ａ〜５ｃとなっており、上端の大径部５ａと中央の大径部５ｃの間と、中央の大径部５ｃと下端の大径部５ｂの間には、それぞれヘリングボーン状の動圧発生溝７ａ、７ｂが形成されている。また、スラスト板４の上面にはスパイラル溝が形成されている。
【００２５】
このように構成された動圧軸受装置において軸１が回転すると、スリーブ２の軸受孔に設けられた動圧発生溝７ａ、７ｂの作用でオイル６に動圧が発生し、軸１はスリーブ２の軸受孔に非接触で回転する。またスラスト方向についてもスラスト板４に設けられたスパイラル溝の作用で動圧を発生し軸１が浮上した状態で支持される。
【００２６】
上方のヘリングボーン状の動圧発生溝７ａによって発生する動圧は、図２に示すように、動圧発生溝７ａの中央の折り返し点Ａに向かってオイル６を流動させる圧力ａ１、ａ２となり、また、下方のヘリングボーン状の動圧発生溝７ｂによって発生する動圧は、動圧発生溝７ｂの中央の折り返し点Ｂに向かってオイル６を流動させる圧力ｂ１、ｂ２となる。
【００２７】
すなわち、モータが停止している状態では軸１とスリーブ２の内面は接触しているが、軸１が回転を始めると、軸受面に設けられたヘリングボーン状の動圧発生溝７ａ、７ｂと軸１との間に動圧が発生し、軸１とスリーブ２は非接触の状態になる。
【００２８】
ところが、組立工程では、スリーブ２の下端の開口部を塞ぐための円板３がかしめにより固定され、その影響で、スリーブ２の下端部の内径が広がって円筒度が悪化し、軸受間隙が拡大する。このクリアランスの差によって、上下の動圧発生溝７ａ、７ｂ間で圧力バランスが崩れて、ａ１＞ａ２、ｂ１＞ｂ２となる。このような軸方向の動圧の不均衡は、オイル６をスリーブ２の下側に送るように作用する輸送力となる。スリーブ２の下端は円板３により密閉されているため、スリーブ２の下側に送られたオイルは行き場がなくなり、軸１を押し上げる力が生じて、軸１が浮上する結果となる。
【００２９】
そこで、上下の動圧発生溝７ａ、７ｂの圧力バランスを保つために、それぞれのヘリングボーン状の溝の折り返し点Ａ、Ｂまたはそのうちの一方を、ヘリングボーン状の溝の軸方向の中央よりもスリーブ２の上方側へ所定量だけずれた位置に設ける。これによって軸方向の動圧の不均衡を相殺し、圧力バランスをａ１≦ａ２、ｂ１≦ｂ２とする。このようにして、オイル６を下側に送り込む作用を相殺する輸送力Ｒ＝（ａ２−ａ１）＋（ｂ２−ｂ１）を発生させ、軸１の浮上を回避する。
【００３０】
動圧の不均衡による軸１の浮上を防ぐことで、モータのロータ１２や回転多面鏡１１の反射面１１ａの高さを安定させ、モータの回転性能および偏向走査装置の光学性能を改善することができる。
【００３１】
上下の動圧発生溝のうちの少なくとも一方における折り返し点Ａ、Ｂを上方へずらすことによって圧力バランスを保つ替わりに、図３の（ａ）に示すように、予めスリーブ２２の軸受孔に下向きのテーパー部を設けておき、スリーブ２２の下端に円板３をかしめたのちにスリーブ２２のテーパーが消失し、動圧発生溝２７ａ、２７ｂを有する軸受孔に所望の円筒度が得られるように構成してもよい。
組立後の動圧軸受装置の軸受孔全長においてクリアランスが均一となり、動圧発生溝２７ａ、２７ｂの折り返し点が中央であっても圧力バランスがａ１≦ａ２、ｂ１≦ｂ２の関係を保つことで、軸の浮き上がりを防ぐことができる。
【００３２】
また、図３の（ｂ）に示すように、スリーブ３２の中央の大径部３５ｃ、すなわち、上下の動圧発生溝３７ａ、３７ｂの間に、スリーブ３２の上方へ向かってオイルを引き上げる働きをする補助動圧を発生させるための動圧補償手段である補助動圧発生溝３７ｃを設けてもよい。
【００３３】
補助動圧発生溝３７ｃの作用によって、スリーブ３２の円筒度の劣化による悪影響を回避し、モータのロータや回転多面鏡の反射面の高さを安定させることができる。
【００３４】
図４は偏向走査装置の主要部を示すもので、これは、レーザ光等の光ビーム（光束）を発生する光源５１と、前記光ビームを回転多面鏡１１の反射面１１ａに線状に集光させるシリンドリカルレンズ５１ａとを有し、前記光ビームを回転多面鏡１１の回転によって偏向走査し、結像光学系である結像レンズ系５２を経て回転ドラム上の感光体５３に結像させる。結像レンズ系５２は球面レンズ５２ａ、トーリックレンズ５２ｂ等を有し、感光体５３に結像する点像の走査速度等を補正するいわゆるｆθ機能を有する。
【００３５】
前記モータによって回転多面鏡１１が回転すると、その反射面１１ａは、回転多面鏡１１の軸線まわりに等速で回転する。前述のように光源５１から発生され、シリンドリカルレンズ５１ａによって集光される光ビームの光路と回転多面鏡１１の反射面１１ａの法線とがなす角、すなわち該反射面１１ａに対する光ビームの入射角は、回転多面鏡１１の回転とともに経時的に変化し、同様に反射角も変化するため、感光体５３上で光ビームが集光されてできる点像は回転ドラムの軸方向（主走査方向）に移動（走査）する。
【００３６】
結像レンズ系５２は、回転多面鏡１１において反射された光ビームを感光体５３上で所定のスポット形状の点像に集光するとともに、該点像の主走査方向への走査速度を等速に保つように設計されたものである。
【００３７】
感光体５３に結像する点像は、回転多面鏡１１の回転による主走査と、感光体５３を有する回転ドラムがその軸まわりに回転することによる副走査に伴なって、静電潜像を形成する。
【００３８】
感光体５３の周辺には、感光体５３の表面を一様に帯電するための帯電装置、感光体５３の表面に形成される静電潜像をトナー像に顕像化するための現像装置、前記トナー像を記録紙に転写する転写装置（いずれも不図示）等が配置されており、光源５１から発生する光ビームによる記録情報が記録紙等にプリントされる。
【００３９】
検出ミラー５４は、感光体５３の表面における記録情報の書き込み開始位置に入射する光ビームの光路よりも主走査方向上流側において光ビームを反射して、フォトダイオード等を有する受光素子５５の受光面に導入する。受光素子５５はその受光面が前記光ビームによって照射されたときに、走査開始位置（書き出し位置）を検出するための走査開始信号を出力する。
【００４０】
光源５１は、ホストコンピュータからの情報を処理する処理回路から与えられる信号に対応した光ビームを発生する。光源５１に与えられる信号は、感光体５３に書き込むべき情報に対応しており、処理回路は、感光体５３の表面において結像する点像が作る軌跡である一走査線に対応する情報を表す信号を一単位として光源５１に与える。この情報信号は、受光素子５５から与えられる走査開始信号に同期して送信される。
【００４１】
なお、回転多面鏡１１、結像レンズ系５２等は光学箱５０に収容され、光源５１等は光学箱５０の側壁に取り付けられる。光学箱５０に回転多面鏡１１、結像レンズ系５２等を組み付けたうえで、光学箱５０の上部開口に図示しないふたを装着する。
【００４２】
【発明の効果】
本発明は上述のとおり構成されているので、次に記載するような効果を奏する。
【００４３】
動圧軸受装置のスリーブ部材の円筒度の悪化による軸部材の浮上を回避して、モータの回転性能や偏向走査装置の光学性能を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態による動圧軸受装置を有する回転駆動装置を示すもので、（ａ）はその模式断面図、（ｂ）は（ａ）のスリーブのみを示す断面図、（ｃ）はスリーブと軸の間に充填されたオイルを示す図である。
【図２】図１のスリーブの動圧発生溝と軸の浮上を回避する圧力バランスを説明する図である。
【図３】２つの変形例を示す図である。
【図４】偏向走査装置全体を説明する図である。
【図５】一従来例による動圧軸受装置を示すもので、（ａ）はその模式断面図、（ｂ）は（ａ）のスリーブのみを示す断面図である。
【図６】図５の動圧発生溝による動圧を説明する図である。
【図７】図５の動圧発生溝の圧力バランスの劣化による軸の浮上を説明する図である。
【符号の説明】
１ 軸
２、２２、３２ スリーブ
３ 円板
４ スラスト板
５ａ〜５ｃ、３５ｃ 大径部
６ オイル
７ａ、７ｂ、２７ａ、２７ｂ、３７ａ、３７ｂ 動圧発生溝
３７ｃ 補助動圧発生溝
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザプリンタや光ディスク装置、磁気ディスク装置等に用いられる動圧軸受装置、ブラシレスモータおよび偏向走査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザプリンタやデジタル複写機の画像形成装置において、レーザビームをスキャンするためのスキャナ光学系は、高速回転する回転多面鏡を支える軸受部に、安定した滑らかな回転が得られる動圧軸受を用いる。また、光ディスクや磁気ディスク等の情報記憶機器においても、高速で回転するディスクを支える軸受に、動圧軸受が幅広く使用されてきている。
【０００３】
図５は、一従来例による偏向走査装置の動圧軸受装置を示すもので、これは、軸１０１を軸受孔内に回転自在に支持するスリーブ１０２と、スリーブ１０２の下端に固定されて前記軸受孔を封鎖する円板１０３およびこれに支持されたスラスト板１０４と、スリーブ１０２の軸受孔の内側面と軸１０１の外側面の間や、スラスト板１０４と軸１０１の端面の間に充填されたオイル１０６によって構成されている。
【０００４】
スリーブ１０２の軸受孔の上端部、下端部、および中央部はそれぞれ大径部１０５ａ〜１０５ｃとなっており、上端の大径部１０５ａと中央の大径部１０５ｃの間と、中央の大径部１０５ｃと下端の大径部１０５ｂの間には、それぞれヘリングボーン状の動圧発生溝１０７ａ、１０７ｂが形成されている。また、スラスト板１０４の上面にはスパイラル溝が形成されている。軸１０１の上端部はスリーブ１０２の軸受孔より上方に突出し、その上部に図示しないボス部が固定されている。
【０００５】
このように構成された動圧軸受装置において、軸１０１が回転するとスリーブ１０２の軸受孔に設けられた動圧発生溝１０７ａ、１０７ｂの作用でオイル１０６に動圧を発生させ、軸１０１はスリーブ１０２の軸受孔に非接触で回転する。
またスラスト方向についてもスラスト板１０４に設けられたスパイラル溝の作用で動圧を発生し軸１０１が浮上した状態で支持される。
【０００６】
軸１０１の上端のボス部には図示しない回転多面鏡等が一体的に結合され、これを回転駆動するために、モータのロータ等も固着されている。
【０００７】
上方のヘリングボーン状の動圧発生溝１０７ａによって発生する動圧は、図６に示すように、動圧発生溝１０７ａの中央の折り返し点Ａに向かってオイル１０６を流動させる圧力ａ１、ａ２となり、また、下方のヘリングボーン状の動圧発生溝１０７ｂによって発生する動圧は、動圧発生溝１０７ｂの中央の折り返し点Ｂに向かってオイル１０６を流動させる圧力ｂ１、ｂ２となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の技術によれば、スリーブ１０２の下端を密閉する円板１０３をかしめによって組み付けるとき、図７に示すように、スリーブ１０２の下端の内径が広がって軸受孔の円筒度が悪化する。その結果、上下の動圧発生溝１０７ａ、１０７ｂにおける圧力バランスがａ１＞ａ２、ｂ１＞ｂ２となり、スリーブ１０２の下端に向かって矢印Ｒ１で示す方向にオイルを送る輸送力が発生する。
【０００９】
ところが、スリーブ１０２の下端は密閉されているため、行き場のないオイルが軸１０１を矢印Ｒ２で示すように押し上げて、モータのロータや回転多面鏡の反射面の高さが安定しないという未解決の課題がある。
【００１０】
本発明は上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、オイルがスリーブの下部に送られることによる軸の浮上を防ぎ、モータのロータや回転多面鏡の高さ変動を回避できる動圧軸受装置、ブラシレスモータおよび偏向走査装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明の動圧軸受装置は、軸部材と、前記軸部材を回転自在に嵌合するスリーブ部材と、前記スリーブ部材の軸方向一端部にかしめによって組み付けられ、前記スリーブ部材の前記軸方向一端部の開口を塞ぐための部材と、を有し、前記軸部材および前記スリーブ部材の少なくとも一方に設けられたヘリングボーン状の動圧発生溝によって前記軸部材が回転した際に前記軸部材と前記スリーブ部材との間の流体に動圧を発生させる動圧軸受装置であって、前記塞ぐための部材がかしめによって組み付けられたことで、前記スリーブ部材の前記軸方向一端部の内径が広がっており、前記流体を前記塞ぐための部材側に送る力と前記塞ぐための部材に対して反対側に送る力とが相殺されるよう、前記ヘリングボーン状の動圧発生溝の折り返し点が中央から前記塞ぐための部材に対して反対側にずれた位置に配設されていることを特徴とする。
【００１２】
軸部材と、前記軸部材を回転自在に嵌合するスリーブ部材と、前記スリーブ部材の軸方向一端部にかしめによって組み付けられ、前記スリーブ部材の前記軸方向一端部の開口を塞ぐための部材と、を有し、前記軸部材および前記スリーブ部材の少なくとも一方に設けられたヘリングボーン状の動圧発生溝によって前記前記軸部材が回転した際に前記軸部材と前記スリーブ部材との間の流体に動圧を発生させる動圧軸受装置であって、前記塞ぐための部材がかしめによって組み付けられたことで、前記スリーブ部材の前記軸方向一端部の内径が広がっており、前記流体を前記塞ぐための部材側に送る力と前記塞ぐための部材に対して反対側に送る力が相殺されるように、前記ヘリングボーン状の動圧発生溝のうち軸方向において前記ヘリングボーン状の動圧発生溝の折り返し点よりも前記塞ぐための部材側の動圧発生溝が発生する前記流体を送る力と同方向に前記流体を送る力を発生させる補助動圧発生溝を、前記ヘリングボーン状の動圧発生溝と別に備えたことを特徴とする動圧軸受装置でもよい。
【００１３】
また、軸部材と、前記軸部材を回転自在に嵌合するスリーブ部材と、前記スリーブ部材の軸方向一端部にかしめによって組み付けられ、前記スリーブ部材の前記軸方向一端部の開口を塞ぐための部材と、を有し、前記軸部材および前記スリーブ部材の少なくとも一方に設けられたヘリングボーン状の動圧発生溝によって前記軸部材が回転した際に前記軸部材と前記スリーブ部材との間の流体に動圧を発生させる動圧軸受装置であって、前記塞ぐための部材がかしめによって組み付けられることで、前記スリーブ部材の前記軸方向一端部の内径が広がり、前記塞ぐための部材がかしめによって組み付けられることで、前記流体を前記塞ぐための部材側に送る力と前記塞ぐための部材に対して反対側に送る力とが相殺されるよう、前記塞ぐための部材が組み付けられる前の前記スリーブ部材に、軸方向において前記塞ぐための部材が組みつけられる側にいくに従い内径が小さくなるテーパー部が設けられていることを特徴とする動圧軸受装置でもよい。
【００１５】
【作用】
スリーブ部材の軸方向一端部を密封するために円板等を組み付けると、スリーブ部材の軸方向一端部がテーパー状に広がるため、スリーブ部材の円筒度が悪化し、動作流体による動圧に不均衡が発生して軸部材を浮上させ、モータのロータや回転多面鏡の高さが不安定となる。これを防ぐために、ヘリングボーン状の動圧発生溝の折り返し点を円板等に対して反対側へずらすことで、動作流体を押し上げる輸送力を発生させる。あるいは同様の輸送力を発生させる補助動圧発生溝を設ける。
【００１６】
スリーブ部材に予めテーパー部を設けて、軸受間隙の下部を狭くしておき、円板等を組み付けたときに所望の円筒度を得られるようにしてもよい。
【００１７】
回転中の動圧の不均衡による軸部材の浮上を防ぎ、モータのロータや回転多面鏡の高さを安定させることで、モータの回転性能や偏向走査装置の光学性能を大幅に向上できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は一実施の形態による回転駆動装置を示すもので、これは、後述する偏向走査装置において光ビームを偏向走査するための反射面１１ａを有する回転多面鏡１１を回転駆動するためのブラシレスモータを構成する。
【００２０】
図１の（ａ）に示すように、軸部材である軸１は永久磁石１２ａとヨーク１２ｂからなるロータ１２および回転多面鏡１１と一体化され、スリーブ部材であるスリーブ２は、ステータコイル１３ａおよびステータコア１３ｂからなるステータ１３および回路基板１４と一体化されている。
【００２１】
ステータコア１３ｂは多極のポールシュウを有し、各ポールシュウにステータコイル１３ａが巻回されている。多極に磁化された永久磁石１２ａの回転位置により順次通電が切り替えられ、ロータ１２とステータ１３との間に回転力を発生する。
【００２２】
ステータコイル１３ａが巻回されたステータコア１３ｂは、駆動回路を構成する回路部品とともに回路基板１４に固定され、回路基板１４は、スリーブ２と一体化されている。このようなロータ部とステータ部をそれぞれ個別に作成し、モータとしての総組が行なわれる。このとき、スリーブ２内に、オイル注油装置により規定量の動作流体であるオイル６が注油され、その後に、スリーブ２の内径に回転可能に嵌合する軸１が挿入されてモータが完成する。
【００２３】
このように、回転多面鏡１１を回転支持する軸受部である動圧軸受装置は、軸１を軸受孔内に回転自在に支持するスリーブ２と、スリーブ２の下端に固定されて前記軸受孔を封鎖する円板３およびこれに支持されたスラスト板４と、スリーブ２の軸受孔の内側面と軸１の外側面の間や、スラスト板４と軸１の端面の間に充填されたオイル６によって構成されている。
【００２４】
スリーブ２の軸受孔の上端部、下端部、および中央部はそれぞれ大径部５ａ〜５ｃとなっており、上端の大径部５ａと中央の大径部５ｃの間と、中央の大径部５ｃと下端の大径部５ｂの間には、それぞれヘリングボーン状の動圧発生溝７ａ、７ｂが形成されている。また、スラスト板４の上面にはスパイラル溝が形成されている。
【００２５】
このように構成された動圧軸受装置において軸１が回転すると、スリーブ２の軸受孔に設けられた動圧発生溝７ａ、７ｂの作用でオイル６に動圧が発生し、軸１はスリーブ２の軸受孔に非接触で回転する。またスラスト方向についてもスラスト板４に設けられたスパイラル溝の作用で動圧を発生し軸１が浮上した状態で支持される。
【００２６】
上方のヘリングボーン状の動圧発生溝７ａによって発生する動圧は、図２に示すように、動圧発生溝７ａの中央の折り返し点Ａに向かってオイル６を流動させる圧力ａ１、ａ２となり、また、下方のヘリングボーン状の動圧発生溝７ｂによって発生する動圧は、動圧発生溝７ｂの中央の折り返し点Ｂに向かってオイル６を流動させる圧力ｂ１、ｂ２となる。
【００２７】
すなわち、モータが停止している状態では軸１とスリーブ２の内面は接触しているが、軸１が回転を始めると、軸受面に設けられたヘリングボーン状の動圧発生溝７ａ、７ｂと軸１との間に動圧が発生し、軸１とスリーブ２は非接触の状態になる。
【００２８】
ところが、組立工程では、スリーブ２の下端の開口部を塞ぐための円板３がかしめにより固定され、その影響で、スリーブ２の下端部の内径が広がって円筒度が悪化し、軸受間隙が拡大する。このクリアランスの差によって、上下の動圧発生溝７ａ、７ｂ間で圧力バランスが崩れて、ａ１＞ａ２、ｂ１＞ｂ２となる。このような軸方向の動圧の不均衡は、オイル６をスリーブ２の下側に送るように作用する輸送力となる。スリーブ２の下端は円板３により密閉されているため、スリーブ２の下側に送られたオイルは行き場がなくなり、軸１を押し上げる力が生じて、軸１が浮上する結果となる。
【００２９】
そこで、上下の動圧発生溝７ａ、７ｂの圧力バランスを保つために、それぞれのヘリングボーン状の溝の折り返し点Ａ、Ｂまたはそのうちの一方を、ヘリングボーン状の溝の軸方向の中央よりもスリーブ２の上方側へ所定量だけずれた位置に設ける。これによって軸方向の動圧の不均衡を相殺し、圧力バランスをａ１≦ａ２、ｂ１≦ｂ２とする。このようにして、オイル６を下側に送り込む作用を相殺する輸送力Ｒ＝（ａ２−ａ１）＋（ｂ２−ｂ１）を発生させ、軸１の浮上を回避する。
【００３０】
動圧の不均衡による軸１の浮上を防ぐことで、モータのロータ１２や回転多面鏡１１の反射面１１ａの高さを安定させ、モータの回転性能および偏向走査装置の光学性能を改善することができる。
【００３１】
上下の動圧発生溝のうちの少なくとも一方における折り返し点Ａ、Ｂを上方へずらすことによって圧力バランスを保つ替わりに、図３の（ａ）に示すように、予めスリーブ２２の軸受孔に下向きのテーパー部を設けておき、スリーブ２２の下端に円板３をかしめたのちにスリーブ２２のテーパーが消失し、動圧発生溝２７ａ、２７ｂを有する軸受孔に所望の円筒度が得られるように構成してもよい。
組立後の動圧軸受装置の軸受孔全長においてクリアランスが均一となり、動圧発生溝２７ａ、２７ｂの折り返し点が中央であっても圧力バランスがａ１≦ａ２、ｂ１≦ｂ２の関係を保つことで、軸の浮き上がりを防ぐことができる。
【００３２】
また、図３の（ｂ）に示すように、スリーブ３２の中央の大径部３５ｃ、すなわち、上下の動圧発生溝３７ａ、３７ｂの間に、スリーブ３２の上方へ向かってオイルを引き上げる働きをする補助動圧を発生させるための動圧補償手段である補助動圧発生溝３７ｃを設けてもよい。
【００３３】
補助動圧発生溝３７ｃの作用によって、スリーブ３２の円筒度の劣化による悪影響を回避し、モータのロータや回転多面鏡の反射面の高さを安定させることができる。
【００３４】
図４は偏向走査装置の主要部を示すもので、これは、レーザ光等の光ビーム（光束）を発生する光源５１と、前記光ビームを回転多面鏡１１の反射面１１ａに線状に集光させるシリンドリカルレンズ５１ａとを有し、前記光ビームを回転多面鏡１１の回転によって偏向走査し、結像光学系である結像レンズ系５２を経て回転ドラム上の感光体５３に結像させる。結像レンズ系５２は球面レンズ５２ａ、トーリックレンズ５２ｂ等を有し、感光体５３に結像する点像の走査速度等を補正するいわゆるｆθ機能を有する。
【００３５】
前記モータによって回転多面鏡１１が回転すると、その反射面１１ａは、回転多面鏡１１の軸線まわりに等速で回転する。前述のように光源５１から発生され、シリンドリカルレンズ５１ａによって集光される光ビームの光路と回転多面鏡１１の反射面１１ａの法線とがなす角、すなわち該反射面１１ａに対する光ビームの入射角は、回転多面鏡１１の回転とともに経時的に変化し、同様に反射角も変化するため、感光体５３上で光ビームが集光されてできる点像は回転ドラムの軸方向（主走査方向）に移動（走査）する。
【００３６】
結像レンズ系５２は、回転多面鏡１１において反射された光ビームを感光体５３上で所定のスポット形状の点像に集光するとともに、該点像の主走査方向への走査速度を等速に保つように設計されたものである。
【００３７】
感光体５３に結像する点像は、回転多面鏡１１の回転による主走査と、感光体５３を有する回転ドラムがその軸まわりに回転することによる副走査に伴なって、静電潜像を形成する。
【００３８】
感光体５３の周辺には、感光体５３の表面を一様に帯電するための帯電装置、感光体５３の表面に形成される静電潜像をトナー像に顕像化するための現像装置、前記トナー像を記録紙に転写する転写装置（いずれも不図示）等が配置されており、光源５１から発生する光ビームによる記録情報が記録紙等にプリントされる。
【００３９】
検出ミラー５４は、感光体５３の表面における記録情報の書き込み開始位置に入射する光ビームの光路よりも主走査方向上流側において光ビームを反射して、フォトダイオード等を有する受光素子５５の受光面に導入する。受光素子５５はその受光面が前記光ビームによって照射されたときに、走査開始位置（書き出し位置）を検出するための走査開始信号を出力する。
【００４０】
光源５１は、ホストコンピュータからの情報を処理する処理回路から与えられる信号に対応した光ビームを発生する。光源５１に与えられる信号は、感光体５３に書き込むべき情報に対応しており、処理回路は、感光体５３の表面において結像する点像が作る軌跡である一走査線に対応する情報を表す信号を一単位として光源５１に与える。この情報信号は、受光素子５５から与えられる走査開始信号に同期して送信される。
【００４１】
なお、回転多面鏡１１、結像レンズ系５２等は光学箱５０に収容され、光源５１等は光学箱５０の側壁に取り付けられる。光学箱５０に回転多面鏡１１、結像レンズ系５２等を組み付けたうえで、光学箱５０の上部開口に図示しないふたを装着する。
【００４２】
【発明の効果】
本発明は上述のとおり構成されているので、次に記載するような効果を奏する。
【００４３】
動圧軸受装置のスリーブ部材の円筒度の悪化による軸部材の浮上を回避して、モータの回転性能や偏向走査装置の光学性能を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態による動圧軸受装置を有する回転駆動装置を示すもので、（ａ）はその模式断面図、（ｂ）は（ａ）のスリーブのみを示す断面図、（ｃ）はスリーブと軸の間に充填されたオイルを示す図である。
【図２】図１のスリーブの動圧発生溝と軸の浮上を回避する圧力バランスを説明する図である。
【図３】２つの変形例を示す図である。
【図４】偏向走査装置全体を説明する図である。
【図５】一従来例による動圧軸受装置を示すもので、（ａ）はその模式断面図、（ｂ）は（ａ）のスリーブのみを示す断面図である。
【図６】図５の動圧発生溝による動圧を説明する図である。
【図７】図５の動圧発生溝の圧力バランスの劣化による軸の浮上を説明する図である。
【符号の説明】
１ 軸
２、２２、３２ スリーブ
３ 円板
４ スラスト板
５ａ〜５ｃ、３５ｃ 大径部
６ オイル
７ａ、７ｂ、２７ａ、２７ｂ、３７ａ、３７ｂ 動圧発生溝
３７ｃ 補助動圧発生溝
Claims (6)
- 軸部材と、
前記軸部材を回転自在に嵌合するスリーブ部材と、
前記スリーブ部材の軸方向一端部にかしめによって組み付けられ、前記スリーブ部材の前記軸方向一端部の開口を塞ぐための部材と、を有し、
前記軸部材および前記スリーブ部材の少なくとも一方に設けられたヘリングボーン状の動圧発生溝によって前記軸部材が回転した際に前記軸部材と前記スリーブ部材との間の流体に動圧を発生させる動圧軸受装置であって、
前記塞ぐための部材がかしめによって組み付けられたことで、前記スリーブ部材の前記軸方向一端部の内径が広がっており、
前記流体を前記塞ぐための部材側に送る力と前記塞ぐための部材に対して反対側に送る力とが相殺されるよう、前記ヘリングボーン状の動圧発生溝の折り返し点が中央から前記塞ぐための部材に対して反対側にずれた位置に配設されていることを特徴とする動圧軸受装置。 - 軸部材と、
前記軸部材を回転自在に嵌合するスリーブ部材と、
前記スリーブ部材の軸方向一端部にかしめによって組み付けられ、前記スリーブ部材の前記軸方向一端部の開口を塞ぐための部材と、を有し、
前記軸部材および前記スリーブ部材の少なくとも一方に設けられたヘリングボーン状の動圧発生溝によって前記軸部材が回転した際に前記軸部材と前記スリーブ部材との間の流体に動圧を発生させる動圧軸受装置であって、
前記塞ぐための部材がかしめによって組み付けられたことで、前記スリーブ部材の前記軸方向一端部の内径が広がっており、
前記流体を前記塞ぐための部材側に送る力と前記塞ぐための部材に対して反対側に送る力が相殺されるように、前記ヘリングボーン状の動圧発生溝のうち軸方向において前記ヘリングボーン状の動圧発生溝の折り返し点よりも前記塞ぐための部材側の動圧発生溝が発生する前記流体を送る力と同方向に前記流体を送る力を発生させる補助動圧発生溝を、前記ヘリングボーン状の動圧発生溝と別に備えたことを特徴とする動圧軸受装置。 - 軸部材と、
前記軸部材を回転自在に嵌合するスリーブ部材と、
前記スリーブ部材の軸方向一端部にかしめによって組み付けられ、前記スリーブ部材の前記軸方向一端部の開口を塞ぐための部材と、を有し、
前記軸部材および前記スリーブ部材の少なくとも一方に設けられたヘリングボーン状の動圧発生溝によって前記軸部材が回転した際に前記軸部材と前記スリーブ部材との間の流体に動圧を発生させる動圧軸受装置であって、
前記塞ぐための部材がかしめによって組み付けられることで、前記スリーブ部材の前記軸方向一端部の内径が広がり、
前記塞ぐための部材がかしめによって組み付けられることで、前記流体を前記塞ぐための部材側に送る力と前記塞ぐための部材に対して反対側に送る力とが相殺されるよう、前記塞ぐための部材が組み付けられる前の前記スリーブ部材に、軸方向において前記塞ぐための部材が組みつけられる側にいくに従い内径が小さくなるテーパー部が設けられていることを特徴とする動圧軸受装置。 - 請求項１ないし３いずれか１項記載の動圧軸受装置と、
前記軸部材および前記スリーブ部材のうちの一方と一体的に固定されたロータと、
前記軸部材および前記スリーブ部材のうちの他方と一体的に固定されたステータと、を有することを特徴とするブラシレスモータ。 - 請求項１ないし３いずれか１項記載の動圧軸受装置を軸受部とする回転多面鏡を備えていることを特徴とする偏向走査装置。
- 請求項４記載のブラシレスモータによって回転駆動される回転多面鏡を備えていることを特徴とする偏向走査装置。
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