JPH02173610A - 回転多面鏡及び駆動モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【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プリンタ、ファクシミリ及びバーコ
ード読取り装置等に使用される回転多面鏡及びその回転
多面鏡等を駆動する駆動モータに関する。

〔従来の技術〕

−Ｆｌａに、レーザープリンタにおいて、光源から発す
るレーザー光は回転多面鏡によって反射された後に結像
レンズを通過し、反射ミラーによって感光ドラム上に照
射される。そして、感光ドラム上を走査するレーザー光
の走査速度は、回転多面鏡の回転速度及び光反射面の数
に比例することが知られている。

そして、レーザープリンタに使用される従来の回転多面
鏡としては、回転体の外周に複数の光反射面を形成する
と共に中心部に回転軸を設け、その回転軸とケーシング
との間にラジアル軸受けを配設すると共に、回転体とケ
ーシングとの間にスラスト軸受けを配設し、両軸受けに
より回転体を回転可能に支持したものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記の回転多面鏡においては、各軸受けがボ
ールベアリングによって構成されているため、高速で回
転させることが困難であり、ボールベアリング使用時に
は、１８．００ＯＲ，Ｐ、Ｍ　　が上限とされていた。

そのため、この場合、高い光走査速度を得るには、光反
射面の数を増加する必要が生じる。しかしながら、光反
射面の加工には高い精度が要求され、多大な費用を必要
とする。

一方、加工コストを低減するため、各軸受けに金属製空
気軸受けを使用したものも提案されている。ところが、
この場合には、回転体の回転速度が上昇すると、空気の
粘性により軸受けが加熱されて膨張し、軸間接触が生じ
るおそれがある。そのため、クリアランスを大きく設定
する必要が生じかつ小型化を促進することが困難になり
、その回転速度も３０．０００１？、Ｐ、Ｍ以上には至
らない。又、起動停止時には、空気軸受は内の空気圧が
低いため、軸間接触が生じており、起動停止動作が繰り
返し行われると、摩耗が住じ易いという問題もあった。

この発明は上記の事情を考慮してなされたものであって
、その目的は回転多面鏡の回転速度の上限を飛躍的に高
めて、光反射面の数を減少させることができ、よって製
造コストを低減できると共に回転多面鏡によって反射さ
れる光の走査速度を速くすることができ、しかも耐摩耗
性に優れた回転多面鏡及び回転多面鏡等の超小型偏平駆
動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〕

上記の目的を達成するために、この発明では、ラジアル
軸受は体と、そのラジアル軸受は体の軸線の周りに回転
可能に配置されると共に外周に多面体を構成する複数の
光反射面を備えた回転体と、その回転体の軸方向の移動
を規制するスラスト軸受は体とを備えた回転多面鏡にお
いて、少なくとも前記ラジアル軸受は体及び回転体をセ
ラミックス材料によって形成している。

又、前記回転体と前記ラジアル軸受は体及び前記回転体
とスラスト軸受は体との間に、回転体の回転時に空気軸
受けを構成するためのクリアランスを設け、前記回転体
及びラジアル軸受は体の何れか一方並びに前記回転体及
びスラスト軸受は体の何れか一方に、回転体の回転時に
前記クリアランスへ空気を導入する溝を備えることが望
ましい。

更に、前記ラジアル軸受は体をセラミックス材料によっ
て軸状に形成すると共に、その軸比（外径／軸長）を１
／３〜１に設定したものが望ましい。

回転多面鏡の回転体を駆動するモータとしては、ラジア
ル軸受は体と、そのラジアル軸受は体の軸線の周りに回
転可能に配設されたロータと、そのロータの軸方向の移
動を規制するスラスト軸受は体とを備え、前記各部材間
に空気軸受けを構成可能なクリアランスを有する駆動モ
ータであって、前記ロータの一側面上にてその周縁部に
複数の永久磁石を配列し、各永久磁石に所定間隔を隔て
て対向すると共に、その通電制御に基づいて各永久磁石
との協働により前記ロータを回転させる複数のコイルを
設け、前記ロータ及びスラスト軸受は体をセラミックス
材料によって平板状に形成したものが望ましい。

〔作用〕

回転体が回転されると、少なくともラジアル軸受は体と
回転体との間のクリアランスへ溝を介して空気が強制的
に導入されてそのクリアランス内の空気圧が高められ、
各部材間に空気軸受けが構成されて、回転体が高速で回
転される。又、少なくともラジアル軸受は体及び回転体
はそれぞれセラミックス材料によって形成されているた
め、回転体の起動停止時における各部材間の摩耗が少な
くなり、寿命が延びる。

〔実施例〕

以下、この発明をレーザープリンタ用の回転多面鏡に具
体化した第一実施例について、図面に従って詳細に説明
する。

先ず、レーザープリンタの概要について説明すると、第
３図に示すように、所要の画像情報に応じてレーザーユ
ニットｌから発せられたレーザー光は駆動モータ２によ
って回転される回転多面鏡３の各光反射面４によって反
射された後、結像レンズ５及び反射ミラー６等を介して
感光ドラム７上に照射され、前記回転多面鏡３の回転に
伴って、感光ドラム７上を走査される。それにより、感
光ドラム７上に前記画像情報に応じた潜像が形成され、
その潜像に基づいて、用紙上にトナー現像が行われる。

次に回転多面鏡３及びモータ２について説明すると、第
１図及び第２図に示すように、モータ２のフレーム１０
には支軸１１が突設され、その支軸１１の外周にはセラ
ミックス焼結材料よりなる筒状のラジアル軸受は体１２
が取着されている。

又、前記ラジアル軸受は体１２の上下両側に位置するよ
うに、支軸１１の基端及び先端にはセラミックス焼結材
料からなる平板状のスラスト軸受は体１３．１４がそれ
ぞれ装着されている。そして前記ラジアル軸受は体１２
の軸比（外径／軸長）は１７３〜１に設定されている。

前記回転多面ｖＬ３の軸支部分を構成する回転体１５は
セラミックス焼結材料によってリング状に形成され、そ
の外周にはアルミニュウム製の反射枠１７が取着されて
いる。そして、前記ラジアル軸受は体１２と回転体１５
との間及び両スラスト軸受は体１３．１４と回転体１５
との間に所定のクリアランスＣ１，Ｃ２（０，５〜５μ
）を形成するように、この回転体１５が軸孔１６を介し
てラジアル軸受は体１２の外周においてその軸線の周り
に回転可能に装着されている。

又、前記反射枠１７の外周にはラジアル軸受は体１２を
中心とした多面体（例えば６面体）を構成する複数の面
１７ａが形成され、その面１７ａの内の複数個が光反射
面４として仕上げられている。

前記フレーム１０の底壁面上において、支軸１１を中心
とする円周上には複数のコイル１８が配列され、そのコ
イル１８に対向するように、前記反射枠１７の内側面に
は複数の永久磁石１９が配列されている。そして、前記
回転体１５及び反射枠１７により駆動モータ２のロータ
Ｒが構成されている。

又、前記ラジアル軸受は体１２の外周には回転体１５の
回転時に、前記クリアランスｃ１へ空気を導入するため
の複数の溝２０が設けられている。

第２図に示すように、上下のスラスト軸受は体１３．１
４の内側面には、回転体１５の回転時に、前記クリアラ
ンスＣ２へ空気を導入するための複数の放射状溝２１．
２２が形成されている。

更に、前記ラジアル軸受は体１２．スラスト軸受は体１
３．１４及び回転体１５を構成するセラミックス焼結材
料としては、ＳｉＣ，Ｓｉ３　Ｎ４　。

ＡＩＮ、サイアロン、Ａｌ２Ｏ３，、ムライトＴｉＣ，
８４Ｃ及びそれらの化合物を使用できる。

そして、特に下記の表に示す特性を備えたＳｉＣの焼結
材料が望ましい。

一表一 比重　　　　　　　　　　　４ｇ／ｃｒＡ以下３点曲げ
強度　　　　　　　３０　Ｋｇｆ／　ｍ％以上結晶構造
　　　　　　　　　β型が主体好ましくは 板状晶２０％以上 結晶粒子の平均サイズ　　　０．５〜２０μ請つまり、
前記セラミックス材料の中でも高強度で比重の小さいセ
ラミックス、すなわち、比強度が１０ｋｇｆ／ｍｒｒｒ
−ｇ以上のセラミックス材料を用いると、１８０００ｒ
ｐｍ以上の回転速度においても十分な軸剛性が得られ、
外径／軸長の軸比が１／３〜１の極めて大きい値に設定
できるのである。このことから特にラジアル軸受と回転
体とがＳｉＣからなっていることが好ましい。

又、セラミックス焼結材料製の各部材１２〜１５におい
て、ラジアル軸受は体１２の外周面、各スラスト軸受は
体１３．１４の対向内側面及び回転体１５の軸孔１６内
周面の仕上げ精度は、それぞれＯ，０ＩＳ−０，５Ｓで
あることが望ましい。

さて、上記のように構成された回転多面鏡３において、
回転体１５の停止時には、回転体１５及び反射枠１７の
自重により、その中心部下面が下方のスラスト軸受は体
１４に接触されている。又、場合により、回転体１５の
軸孔１６内面がラジアル軸受は体１２に接触されている
。

そこで、駆動モータ２の各コイル１８が予め定められた
順序に従って通電制御されると、各コイル１８に発生す
る磁界と各永久磁石１９の磁界との相互作用により、回
転体１５が回転され始める。

この回転体１５の回転速度が上昇すると、谷溝２０〜２
２に沿って空気が回転体１５と各軸受は体１２〜１４と
の間に導入され、各部材１２〜１５間のクリアランスＣ
１，Ｃ２がそれぞれ一定に保たれて、空気軸受けが構成
される。そして、回転体１５は各クリアランスＣ１、Ｃ
２内の空気圧により各軸受は体１２〜１４に接触するこ
となく、Ｔｏ、００ＯＲ，Ｐ、Ｍ以上の高速で回転され
る。

上記のように、この実施例では、各軸受は体１２〜１４
及び回転体１５が金属に比べて熱膨張率の小さいセラミ
ックス材料によって形成されている。そのため、高速回
転時における空気の粘性抵抗によって各軸受は体１２〜
１４が加熱された場合でも、それらの膨張によって各ク
リアランスＣ１、Ｃ２が狭まるおそれがなく、よって各
軸受は体が金属製である場合に比べて、各部材間の隙間
を小さくして、剛性の向上を図ると共に小型化を促進す
ることができる。

又、金属に比べて軽量なセラミックス材料によって回転
体１５や各軸受は体１２〜１４が形成されているため、
回転多面鏡３全体を軽量にすることができ、回転体１５
の起動停止が頻繁に行われても、摩耗を少なくして耐久
性を高めることができる。

加えて、この実施例では回転体１５の回転速度を飛躍的
に高めて７０．００ＯＲ，ｒ’、Ｍ以上の高速で回転さ
せることができるため、レーザー光の走査速度を極めて
速くできると共に、光反射面４の数を少なくして面１７
ａの精密仕上げ加工に要する製造コストを低減すること
ができる。

又、この実施例では、回転体１５及び反射枠１７を全体
として略平板状に形成し、その一側面に永久磁石１９を
装着すると共に、その永久磁石１９に対向してコイル１
８を配列し、更には各スラスト軸受は体１３．１４を平
板状に形成したので、駆動モータ２全体を偏平化して、
設置スペースを少なくでき、それによってレーザープリ
ンタの小型化を促進することができる。

又、モータの偏平化を図るには、ラジアル軸受は体１２
の軸比（外径／軸長）を太き（設定する必要が生じるが
、ラジアル軸受は体１２をセラミックス焼結材料によっ
て形成すれば、１７３〜１というように大きく設定でき
る。そのため、軸比の下限が１７４とされる金属製のラ
ジアル軸受は体１２と比較すれば、その差異は明瞭であ
ろう。又、軸比が１より大きいと回転軸のブレが大きく
なり、十分な信転性が得られない。

次に、この発明の第二実施例を第４図に従って説明する
。第二実施例では、フレーム３０が円筒状に形成され、
その上部にはセラミ・ノクス焼結材料製のラジアル軸受
は体３１が装着されている。

このラジアル軸受は体３１にはセラミックス焼結材料に
よって形成された回転体としての回転体３２が所定のク
リアランスＣ１をもって回転可能に挿通され、その回転
体３２の上部外端には前記第一実施例と同様の光反射面
４を備えた反射体３３が装着されると共に、この回転体
３２の略中間部外周にはクリアランスＣ１へ空気を導入
するための溝３４が形成されている。

前記反射体３３の下面にはセラミックス焼結材料製のス
ラスト軸受は体３６が装着され、そのスラスト軸受は体
３６にはラジアル軸受は体３１の上面との間のクリアラ
ンスＣ２へ空気を導入するための前記第一実施例と同様
の放射状溝（図示時）が形成されている。又、前記回転
体３２の下部外周には複数の永久磁石１９が装着される
と共に、フレーム３０の下部内周には複数のコイル１８
が装着されている。

従って、この第二実施例における回転体３２の停止時に
は、回転体３２及び反射体３３等の自重により、スラス
ト軸受は体３６がフレーム３０上のラジアル軸受は体３
１上面に接触されている。

又、場合により、回転体３２がラジアル軸受は体３１に
接触されている。そこで、駆動モータ２の各コイル１８
への通電に伴って、前記第一実施例と同様に回転体３２
及び反射体３３が一体に回転され始め、その回転速度が
上昇すると、谷溝３４に沿って空気が各クリアランスＣ
１，Ｃ２へ導入され、そのクリアランスＣ１，Ｃ２がそ
れぞれ一定に保たれて、空気軸受けが構成される。そし
て、回転体３２及び反射体３３は各クリアランスＣ１゜
Ｃ２内の空気圧によりラジアル軸受は体３１に接触する
ことなく、高速で回転される。

そのため、この第二実施例においても、前記第一実施例
と同様に、各部材間のクリアランスＣＩ。

Ｃ２を小さくして、剛性の向上を図ると共に、回転多面
鏡３全体を軽量にすることができ、しかも各部材の摩耗
を少なくして耐久性を高めると共に、光反射面４の数を
少なくして製造コストを低減することができる。

次に、この発明を具体化した第三実施例を第５図に従っ
て説明する。板状のフレーム４０の中央には支軸４１が
突設されると共に、周縁部にはこの支軸４１を中心とし
て円筒状に形成されたラジアル軸受は体４２が装着され
ている。ラジアル軸受は体４２内にはセラミックス材料
によって有蓋筒状に形成した回転体４３が所定のクリア
ランスＣ１をもってその軸線の周りに回転可能に配設さ
れ、その外周には前記第二実施例とほぼ同一構成の空気
導入用の溝（図示時）が形成されている。

回転体４３の頂部外面には光反射面４を備えた反射体４
５が装着されている。前記支軸４１の外周には複数のコ
イル１８が装着されると共に、回転体４３の内周面には
各コイル１８に対向する複数の永久磁石１９が装着され
ている。更に、回転体４３の頂部内面にはスラスト方向
の磁気軸受けを構成する複数の永久磁石４６が装着され
ている。

従って、この第三実施例における回転体４３の停止時に
は、回転体４３及び反射体４５等の自重により、支軸４
１の上端に回転体４３の頂部内面が接触されている。又
、場合によっては、回転体４３がラジアル軸受は体４２
に接触されている。

そこで、前記第一実施例と同様に、駆動モータ２の各コ
イル１８への通電されると、回転体４３及び反射体４５
が一体に回転され始めると共に、回転体４３及び反射体
４５が永久磁石４６とコイル１８との相互作用によって
支軸４１から浮上し、両者間にクリアランスＣ３が形成
される。

そして、回転体４３０回転速度が上昇すると、回転体４
３の溝に沿って空気がクリアランスＣ１へ導入され、そ
のクリアランスＣ１が一定に保たれて、空気軸受けが構
成される。この回転体４３はクリアランスＣ１内の空気
圧及び、永久磁石４６とコイル１８との間の相互作用に
基づき、ラジアル軸受は体４２や支軸４１に接触するこ
となく、高速で回転される。

そのため、この第三実施例においても、前記各実施例と
同様に、クリアランスＣ１を小さくして、剛性の向上を
図ると共に、回転多面鏡３全体を軽量にすることができ
、しかも各部材の摩耗を少なくして耐久性を高めると共
に、光反射面４の数を少なくして製造コストを低減する
ことができる。

尚、この発明は前記実施例に限定されるものではなく、
次の態様で具体化することも可能である。

即ら、 （８１回転体１５と反射枠１７とをセラミックス材料に
よって一体に形成すること。

ｆｂｌ　　光反射面４の数を回転体１５．３２．４３の
回転速度に応じて適宜に変更設定すること。特に、７０
．００ＯＲ，Ｐ、Ｍ　　以上の高速回転時には、光反射
面４が２面であっても可能である。

ｆｃｌ　　ファクシミリやバーコード読取り装置用の回
転多面鏡に具体化すること。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、この発明は回転多面鏡の回転速度
の上限を飛躍的に高めて、光反射面の数を減少させるこ
とができ、よって製造コストを低減できると共に回転多
面鏡によって反射される光の走査速度を速くすることが
でき、しかも耐摩耗性に優れた回転多面鏡を提供できる
。又、この回転多面鏡を駆動する駆動モータを偏平にし
て、その設置スペースを狭くすることができるという優
れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はこの発明を具体化した第一実施例を示
すものであり、第１図は回転多面鏡及びその駆動モータ
を示す断面図、第２図は溝形状を示す部分平面図、第３
図はレーザープリンタの概略を示す斜視図である。第４
図は第二実施例における回転多面鏡及びその駆動モータ
を示す断面図である。第５図は第三実施例における回転
多面鏡及びその駆動モータを示す断面図である。 ４・・・光反射面、１２，３１．４２・・・ラジアル軸
受は体、１３，１４．３６・・・スラスト軸受は体、１
５・・・回転体、３２．４３・・・回転体、４６・・・
スラスト軸受は体としての永久磁石、Ｃ１、Ｃ２・・・
クリアランス、Ｒ・・・ロータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ラジアル軸受け体（１２、３１、４２）と、そのラ
   ジアル軸受け体（１２、３１、４２）の軸線の周りに回
   転可能に配置されると共に外周に多面体を構成する複数
   の光反射面（４）を備えた回転体（１５、３２、４３）
   と、その回転体（１５、３２、４３）の軸方向の移動を
   規制するスラスト軸受け体（１３、１４、３６、４６）
   とを備えた回転多面鏡において、 少なくとも前記ラジアル軸受け体（１２、３１、４２）
   及び回転体（１５、３２、４３）をセラミックス材料に
   よって形成したことを特徴とする回転多面鏡。 ２　前記回転体（１５、３２、４３）と前記ラジアル軸
   受け体（１２、３１、４２）及び前記回転体（１５、３
   ２）とスラスト軸受け体（１３、１４、３６）との間に
   、回転体（１５、３２、４３）の回転時に空気軸受けを
   構成するためのクリアランス（Ｃ１、Ｃ２）を設け、前
   記回転体（１５、３２、４３）及びラジアル軸受け体（
   １２、３１、４２）の何れか一方並びに前記回転体（１
   ５、３２）及びスラスト軸受け体（１３、１４、３６）
   の何れか一方には回転体（１５、３２、４３）の回転時
   に前記クリアランス（Ｃ１、Ｃ２）へ空気を導入する溝
   （２０〜２２、３４）を設けた請求項１に記載の回転多
   面鏡。 ３　前記ラジアル軸受け体（１２）をセラミックス材料
   によって軸状に形成すると共に、その軸比（外径／軸長
   ）を１／３〜１に設定したことを特徴とする請求項１又
   は２に記載の回転多面鏡。 ４　ラジアル軸受け体（１２）と、そのラジアル軸受け
   体（１２）の軸線の周りに回転可能に配設されたロータ
   （Ｒ）と、そのロータ（Ｒ）の軸方向の移動を規制する
   スラスト軸受け体（１３、１４）とを備え、前記各部材
   （１２〜１４、Ｒ）間に空気軸受けを構成可能なクリア
   ランス（Ｃ１、Ｃ２）を有する駆動モータにおいて、 前記ロータ（Ｒ）の一側面上にてその周縁部に複数の永
   久磁石（１９）を配列し、 各永久磁石（１９）に所定間隔を隔てて対向すると共に
   、その通電制御に基づいて各永久磁石（１９）との協働
   により前記ロータ（Ｒ）を回転させる複数のコイル（１
   ８）を設け、 前記ロータ（Ｒ）及びスラスト軸受け体（１３、１４）
   をセラミックス材料によって平板状に形成したことを特
   徴とする駆動モータ。