JPH05231427A - 非接触軸受を用いた駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、非接触軸受を用いた駆動装置に関
し、嵌合箇所を減じ、部品配置をかえ、部品数を減じて
誤差の積み上げを減ずることにより、各部品の嵌合部の
加工性および組立性を向上し、部品数を低減してコスト
低減ができ、高速回転時の回転精度および信頼性の向上
できることを目的とする。 【構成】 円柱状の固定軸と、該固定軸の外周に沿って
回転自在に支持された中空回転軸を有する回転体と、前
記固定軸と前記中空回転軸のいずれか一方の対向する周
面に設けられた動圧発生用溝と、前記回転体を回転駆動
する駆動手段と、を備えた非接触軸受を用いた駆動装置
において、前記固定軸の端部は前記駆動手段を保持する
ハウジングに直接固着するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は非接触軸受を用いた駆動
装置、例えば、レーザプリンタ、デジタル複写機、ファ
ックス等の記録装置および高速回転機器等の動圧空気軸
受を用いた非接触軸受を用いた駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、レーザプリンタ、デジタル複写
機、ファックスなどの記録装置は、高速、高密度化に伴
って光書き込みのポリゴンスキャナの高速回転化、高回
転精度化の要求が高くなってきている。そのために従来
玉軸受に代わり、非接触軸受を用いたポリゴンスキャナ
が、寿命、騒音、回転精度などの面から実用化されてき
た。また、画像品質をさらに向上させるため、非接触軸
受を用いたポリゴンスキャナには、より一層の回転精度
向上、高速回転での信頼性、耐久性、構成部品の加工精
度および組立精度の向上の要求が高くなってきている。

【０００３】従来の非接触軸受を用いた駆動装置として
は、例えば、図４に示すポリゴンスキャナ１がある。ポ
リゴンスキャナ１は、動圧空気ラジアル軸受部として、
固定軸台座２に焼きばめ固定されたヘリングボーン状溝
３ａ付き固定軸３と、固定軸３の外周に回転自在に支持
された中空回転軸４とアキシャル磁気軸受部として、３
個のマグネット５ａ，５ｂ，５ｃからなる永久磁石反発
型サンドイッチ構造と、を有している。

【０００４】中空回転軸４の上部フランジ部４ｃ上には
ポリゴンミラー６をミラー押さえ７を介して取付ネジ８
により取付けられている。中空回転軸４を回転駆動する
モータ部は、中空回転軸４の外周に固定されたロータマ
グネット９と、ステータ10からなり、図示しないがドラ
イバー部によって、ポリゴンミラー６を定速回転させ
る。その他の主な構成部は、固定軸３が取付けられた台
座２がボルト２Ａにより嵌合組付けられたハウジング11
と、ポリゴンミラー６の周囲を覆うための偏向窓12を有
する光学的ハウジング13と、ポリゴンミラー６の上方を
覆うとともに、マグネット５ｃを保持する上蓋14とが設
けられている。15はオリフィスであり、オリフィス15は
ミラー押え７の回転中心部に設けられ、アキシャル方向
に高いダンピング機能を持たせる。16はモータ部の配線
用基板、17はロータマグネット９の位置検出用ホール素
子、18はバランスリングである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の非接触軸受を用いた駆動装置にあっては、固
定軸３は台座２に固着され、さらに、この台座２をハウ
ジング11にボルト２Ａにて締結しているため、固定軸３
を台座２に組立て固着する際の軸精度および台座２をハ
ウジング11にボルト２Ａで締結する際の嵌合部11Ａの加
工精度が厳しく、かつ、部品点数も増加し、加工コスト
および製造コストが高くなるという問題点がある。

【０００６】また、スラスト方向に強い振動、衝撃が加
わった場合、中空回転軸４の下端４ｃと台座２、もしく
はミラー押え７の上端面と上蓋14が衝突するために中空
回転軸４、ポリゴンミラー６、ミラー押え７、ロータマ
グネット９、バランスリング18などからなる回転体19の
損傷や、バランス崩れによる振れ回りが発生して回転精
度が悪化し、これが振動・騒音を発生し、さらに、軸受
の焼き付きの原因となり、ポリゴンスキャナ１の高速回
転時の信頼性が低下するという問題点がある。

【０００７】さらに、回転体19の重心が固定軸３の自由
端寄りに位置しているため、固定軸３の振動により回転
体19が振れ回りを発生し、回転精度を悪化させるという
問題点がある。本発明は、このような従来の課題に鑑み
なされたものであり、嵌合箇所を減じ、部品配置をか
え、部品数を減じて誤差の積み上げを減ずることによ
り、各部品の嵌合部の加工性および組立性を向上し、部
品数を低減してコスト低減ができ、高速回転時の回転精
度および信頼性の向上できる非接触軸受を用いた駆動装
置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の第１発明
は、円柱状の固定軸と、該固定軸の外周に沿って回転自
在に支持された中空回転軸を有する回転体と、前記固定
軸と前記中空回転軸のいずれか一方の対向する周面に設
けられた動圧発生用溝と、前記回転体を回転駆動する駆
動手段と、を備えた非接触軸受を用いた駆動装置におい
て、前記固定軸の端部は前記駆動手段を保持するハウジ
ングに直接固着することを特徴とするものである。

【０００９】請求項２記載の第２発明は、円柱状の固定
軸と、該固定軸の外周に沿って回転自在に支持された中
空回転軸を有する回転体と、前記固定軸と前記中空回転
軸のいずれか一方の対向する周面に設けられた動圧発生
用溝と、前記回転体を回転駆動する駆動手段と、前記回
転体をアキシャル方向に支持するアキシャル軸受と、を
備えた非接触軸受を用いた駆動装置において、前記固定
軸の端部を直接固着する第１ハウジングと、該第１ハウ
ジングに対向して設けられ、前記駆動手段を保持すると
ともに前記アキシャル軸受を保持する第２ハウジング
と、を備えたことを特徴とするものである。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項２記載の構
成に加え、前記回転体の軸方向両端面と、該両端面に対
向する第１ハウジングおよび第２ハウジングの少なくと
もいずれか一方の対向面との間に弾性体を設け、該弾性
体を前記端面および対向面のいずれか一方に固着するこ
とを特徴とするものである。請求項４記載の発明は、請
求項２または３記載の構成に加え、前記回転体の重心位
置は前記固定軸の軸方向の中心から前記固定軸の固定端
までの間に設けられることを特徴とするものである。

【００１１】請求項５記載の発明は、請求項２、３また
は４記載の発明に加え、前記第１ハウジングは、前記非
接触軸受を用いた駆動装置を外部装置に取り付ける取付
基準面を有することを特徴とするものである。請求項６
記載の発明は、請求項３、４または５記載の発明に加
え、前記第１ハウジングは、前記回転体により反射偏向
される光ビームを透過する偏向窓を有することを特徴と
するものである。

【００１２】

【作用】請求項１記載の第１発明では、回転軸の端部が
駆動手段を保持するハウジングに直接固着しているの
で、駆動手段を保持するハウジングに嵌合部はなく、固
定軸はハウジングに直接に所定の軸精度で固着され、嵌
合箇所は減じ、部品点数が減ずる。

【００１３】請求項２記載の第２発明では、第２ハウジ
ングが駆動手段を保持し、固定軸の端部が第１ハウジン
グに直接固着されているので、嵌合箇所が減じ、部品点
数が減じ、かつ固定軸のハウジングへの組立ては駆動手
段がない分、軽量で組立が容易になる。請求項３記載の
発明では、回転体の軸方向両端面と、第１ハウジングお
よび第２ハウジングの対向面の間に弾性体が設けられ、
弾性体が端面および対向面のいずれかに固着されている
ので、アキシャル方向の強い振動または衝撃が加わって
も、弾性体が振動を減衰させ、衝撃を吸収し、振動の発
生を防止する。

【００１４】請求項４記載の発明では、回転体の重心位
置が固定軸の軸中心より固定端側にあるので、固定軸の
振動による重心位置の近傍の固定軸の振れは小さく、回
転体の振れ回りを抑制する。請求項５記載の発明では、
固定軸の端部を直接固着する第１ハウジングが、非接触
軸受を用いた駆動装置の外部に取付ける取付基準面を有
しているので、固定軸は第１ハウジングに直接固着し、
第１ハウジングのみを介して外部に取付けられ、組立精
度や加工精度の悪さによる誤差の積み上げは減少する。

【００１５】請求項６記載の発明では、固定軸との組立
精度を要求される偏向窓が、固定軸が直接固着する第１
ハウジングに設けられているので、組立精度や加工精度
の悪さによる誤着の積み上げは減少できる。また、部品
の加工精度が緩和される。

【００１６】

【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は請求項１記載の発明の非接触軸受を用いた駆
動装置の一実施例を示す図である。まず、構成について
説明する。図１において、21は非接触軸受を用いた駆動
装置であるポリゴンスキャナであり、ポリゴンスキャナ
21は下端部23ｂを円筒状の下側ハウジング22の下部22ａ
に焼嵌め、圧入等により直接固着された円柱状の固定軸
23と、固定軸23の外周に沿って回転自在に支持された中
空回転軸24と、固定軸23の中空回転体24と対向する周面
に設けられた上下２対の動圧発生用溝であるヘリングボ
ーン状溝23ａと、を備えている。固定軸23と中空回転軸
24間の空気はヘリングボーン状溝23ａに沿って各対の軸
中心部に集まり圧力が高められ、ラジアル方向軸受とし
て機能し、固定軸23が中空回転軸24を非接触に支持する
ようになされている。中空回転軸24の上部のフランジ部
24ａ上には環状のポリゴンミラー25が中空回転軸24と同
軸にミラー押え26を介して取付ボルト27により取付けら
れている。

【００１７】ミラー押え26の中央部には円板状の永久磁
石28ｂが固定され、永久磁石28ｂの下側で固定軸23の上
端には永久磁石28ａが、また、永久磁石28ｂの上側で、
上側ハウジング30の中央部には永久磁石28ｃがそれぞれ
永久磁石28ｂに対して反発する極性で固定され、アキシ
ャル軸受を構成し、中空回転軸24を含む後述の回転体31
をアキシャル方向に非接触に支持している。また、永久
磁石28ｂの近傍には微細孔32が設けられ、アキシャル方
向の高いダンピング特性を持たせている。30Ａは偏向窓
であり、偏向窓30Ａは走査偏向するレーザビームを偏向
方向に透過させる。

【００１８】中空回転軸24の中央部の外周にはスリーブ
状のヨーク33を介して円管状のロータマグネット34が固
定され、ロータマグネット34の外方にはステータ35が下
側ハウジング22に固定されている。36はモータ部の配線
基板であり、配線基板36は下側ハウジング22に固定され
ている。中空回転軸24、ヨーク33、ロータマグネット3
4、ポリゴンミラー25、ミラー押え26および取付ボルト2
7は回転体31を構成している。ステータ35、配線基板36
および図示していないドライバー部は中空回転体24を回
転駆動する駆動手段37を構成する。38はバランスリング
であり、バランスリング38はミラー押え26のバランス調
整部26ａとともに回転体31の回転バランスを調整可能に
なされている。

【００１９】次に作用について説明する。固定軸23の端
部23ｂが駆動手段37を保持固定する下側ハウジング22の
下部22ａに直接固着しているので、従来の台座２とハウ
ジング11との嵌合部がなくなり、固定軸23を下側ハウジ
ング22に所定の軸精度でのみ固着すればよい。このた
め、厳しい加工精度の要求される嵌合箇所がなく、加工
が容易になるとともに、部品点数も減少し、加工コスト
および製造コストが大幅に低減できる。

【００２０】図２は本発明の請求項１〜６記載の非接触
軸受を用いた駆動装置の一実施例を示す図であり、図１
に示す実施例と同じ構成には同じ符号をつける。図２に
おいて、41は非接触軸受を用いた駆動装置であるポリゴ
ンスキャナであり、ポリゴンスキャナ41は上側の円筒状
の第１ハウジングである上側ハウジング43と、上側ハウ
ジング43に対向して外周部で互いに嵌合して固定され、
ポリゴンスキャナ内部を密閉する円筒状の第２ハウジン
グである下側ハウジング44と、を有している。上側ハウ
ジング43には固定軸23の端部23ｂが図１とは上下を逆に
配置をかえ、かつミラー押え26の中央部を貫通して直接
固着されている。

【００２１】固定軸23の外側には固定軸23の外周に沿っ
て回転自在に支持された中空回転軸24を有する回転体31
が設けられている。上側ハウジング43の外周部でポリゴ
ンミラー25に対向する位置には、回転体31のポリゴンミ
ラー25により反射偏向される光ビームの透過する偏向窓
45が一体的に設けられている。また、上側ハウジング43
の外周部のフランジ部43ａにはポリゴンスキャナ41を外
部の図示していない光学系装置46に取付ける取付基準面
43ｂが設けられている。

【００２２】アキシャル軸受は、回転体31の下部の中空
回転軸24の下端に固定された円筒状み蓋48を設け、蓋48
の中央に円板状の永久磁石28ｂを固定し、永久磁石28ｂ
の上側の固定軸23の下端に円板状の永久磁石28ａを固定
し、永久磁石28ｂの下側で永久磁石28ｂと対向して下側
ハウジング44の中央部に円板状の永久磁石28ｃをそれぞ
れ永久磁石28ｂに対して反発する極性で固定されてい
る。これにより下側ハウジング44は、駆動手段37のステ
ータ35を保持するとともにアキシャル軸受をアキシャル
方向に支持している。回転体31は中空回転軸24、ヨーク
33、微細孔32、ポリゴンミラー25、ミラー押え26、取付
ボルト27および蓋48から構成されており、回転体31の重
心位置Ｇ₃₁は固定軸23の軸方向の中心23ｃから固定軸23
の固定端までの間に設けられている。

【００２３】49ａ、49ｂは弾性体である弾性ゴムであ
り、環状の弾性ゴム49ａ、49ｂは回転体31の軸方向両端
面31ａ、31ｂと、両端面31ａ、31ｂに対向する上側ハウ
ジング43および下側ハウジング44の対向面43ｃ、44ｂと
の間に設けられ、対向面43ｃ、44ｂにそれぞれに固着さ
れている。次に、作用について説明する。

【００２４】ポリゴンスキャナ41では、下側ハウジング
44が駆動手段37を保持し、固定軸23の端部23ｂが上側ハ
ウジング43に直接固着しているので、従来対比嵌合箇所
が減じ、部品点数が減じ、加工コストが低減する。さら
に、固定軸23のハウジング43への組立ては上側ハウジン
グ43は駆動手段37を保持していないので、その分軽量で
かつ、組立てが容易であり、組立性が大幅に向上し、組
立コストが大幅に低減できる。

【００２５】また、回転体31の軸方向両端面31ａ、31ｂ
と対向する上側ハウジング43および下側ハウジング44の
対向面43ｃ、44ａにはそれぞれ弾性ゴム49ａ、弾性ゴム
49ｂが固着しているので、回転体の停止時等で、ポリゴ
ンスキャナ41のアキシャル方向の強い振動または衝撃が
加わっても、弾性ゴム49ａおよび弾性ゴム49ｂはこれら
の振動を減衰させ、また、衝撃を吸収し、回転体31の損
傷やバランス崩れによる振動の発生を防止することがで
き、高信頼性化が図れる。

【００２６】また、回転体31の重心位置Ｇ₃₁が固定軸23
の軸中心23ｃより端部23ｂ側にあるので、固定軸23の振
動により重心位置Ｇ₃₁の近傍の固定軸23の振れは小さ
く、回転体31の振れ回りは抑制される。このため、回転
の高精度化および高信頼性化が図られる。また、固定軸
23の端部23ｂを直接固着する上側ハウジング43が、ポリ
ゴンスキャナ41を外部の光学系装置に取り付ける取付基
準面43ｂを有しているので、固定軸23は上側ハウジング
43に取付基準面43ｂのみを基準に軸精度を決めて直接固
着でき、組立精度や加工精度の悪さによる誤差の積み上
げが減少できる。このため、部品加工精度は緩和され、
加工コストが低減できるとともに、高品質化が図れる。

【００２７】また、固定軸23との組立精度が要求される
偏向窓45が固定軸23が直接固着する上側ハウジング43に
一体的に設けられているので、偏向窓45は上側ハウジン
グ43に設けることにより、固定軸23とも高精度に固定で
き、組立精度や加工精度の悪さによる誤着の積み上げは
減少できる。また、部品加工精度の緩和によるコストが
低減でき、高品質化が図れる。

【００２８】なお、前述の実施例では、弾性ゴム49ａ、
弾性ゴム49ｂは対向面43ｃ、44ａ側に設けた場合につい
て説明したが、本発明では、この実施例に限らず弾性ゴ
ム49ａ、弾性ゴム49ｂは図３に示すように回転体31の端
面31ａ、31ｂに固着してもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、固定軸の端部を駆動手段を保持するハウジ
ングに直接固着することにより、嵌合箇所を減じ、なく
すことができ、部品点数を減少して加工コストを低減で
きる。また、請求項２記載の発明によれば、固定軸の端
部を駆動手段を保持していない第１ハウジングに直接固
着することにより、嵌合箇所を減じ、部品点数を減じる
ことができる。また、固定軸のハウジングへの組立てを
容易にでき、組立性を大幅に向上でき、組立コストを大
幅に低減できる。

【００３０】また、請求項３記載の発明によれば、回転
体の両端部に対向する上下のハウジングの対向面に弾性
体を設けたことにより、回転体停止時にアキシャル方向
に強い振動、衝撃が加わっても回転体の損傷、バランス
崩れによる振動の発生を防止することができ、高信頼性
化が図れる。また、請求項４記載の発明によれば、回転
体の重心位置を固定軸の軸方向の中心から固定端までの
間に設けることにより、固定軸の振動による回転体の振
れ回りを抑制でき、高回転精度化、高信頼性化が図れ
る。

【００３１】また、請求項５記載の発明によれば、固定
軸との組立精度を要求されるポリゴンスキャナの取付基
準面を有するハウジングに、固定軸の一端を直接固着す
ることにより、組立精度や加工精度の悪さによる誤差の
積み上げを減少でき、部品加工精度の緩和によるコスト
の低減、高品質化が図れる。また、請求項６記載の発明
によれば、固定軸との組立精度を要求される偏向窓を有
するハウジングに固定軸の一体を直接固着することによ
り、組立精度や加工精度の悪さによる誤差の積み上げを
減少でき、部品加工精度の緩和によるコストの低減、高
品質化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項１記載の非接触軸受を用いた駆
動装置の一実施例の概略断面図である。

【図２】本発明の請求項１〜６記載の非接触軸受を用い
た駆動装置の一実施例を示す概略断面図である。

【図３】図２に示す非接触軸受を用いた駆動装置の他の
例を示す要部断面図である。

【図４】従来の非接触軸受を用いた駆動装置を示す全体
断面図である。

【符号の説明】

21、41 ポリゴンスキャナ（非接触軸受を用いた駆動
装置） 22 下側ハウジング 23 固定軸 23ａ ヘリングボーン状溝（動圧発生用溝） 23ｃ 固定軸の中心 24 中空回転軸 30 ハウジング 30Ａ、45 偏向窓 31 回転体 37 駆動手段 43 上側ハウジング（第１ハウジング） 43ａ フランジ部 44 下側ハウジング（第２ハウジング） 49ａ、49ｂ 弾性ゴム Ｇ₃₁ 重心位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 光夫 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 伊丹 幸男 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 ▲高▼橋 由博 宮城県柴田郡柴田町大字中名生字神明堂３ −１ 東北リコー株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円柱状の固定軸と、該固定軸の外周に沿っ
   て回転自在に支持された中空回転軸を有する回転体と、
   前記固定軸と前記中空回転軸のいずれか一方の対向する
   周面に設けられた動圧発生用溝と、前記回転体を回転駆
   動する駆動手段と、を備えた非接触軸受を用いた駆動装
   置において、前記固定軸の端部は前記駆動手段を保持す
   るハウジングに直接固着することを特徴とする非接触軸
   受を用いた駆動装置。
2. 【請求項２】円柱状の固定軸と、該固定軸の外周に沿っ
   て回転自在に支持された中空回転軸を有する回転体と、
   前記固定軸と前記中空回転軸のいずれか一方の対向する
   周面に設けられた動圧発生用溝と、前記回転体を回転駆
   動する駆動手段と、前記回転体をアキシャル方向に支持
   するアキシャル軸受と、を備えた非接触軸受を用いた駆
   動装置において、前記固定軸の端部を直接固着する第１
   ハウジングと、該第１ハウジングに対向して設けられ、
   前記駆動手段を保持するとともに前記アキシャル軸受を
   保持する第２ハウジングと、を備えたことを特徴とする
   非接触軸受を用いた駆動装置。
3. 【請求項３】前記回転体の軸方向両端面と、該両端面に
   対向する第１ハウジングおよび第２ハウジングの少なく
   ともいずれか一方の対向面との間に弾性体を設け、該弾
   性体を前記端面および対向面のいずれか一方に固着する
   ことを特徴とする請求項２記載の非接触軸受を用いた駆
   動装置。
4. 【請求項４】前記回転体の重心位置は前記固定軸の軸方
   向の中心から前記固定軸の固定端までの間に設けられる
   ことを特徴とする請求項２または３記載の非接触軸受を
   用いた駆動装置。
5. 【請求項５】前記第１ハウジングは、前記非接触軸受を
   用いた駆動装置を外部装置に取り付ける取付基準面を有
   することを特徴とする請求項２、３または４記載の非接
   触軸受を用いた駆動装置。
6. 【請求項６】前記第１ハウジングは、前記回転体により
   反射偏向される光ビームを透過する偏向窓を有すること
   を特徴とする請求項２、３、４または５記載の非接触軸
   受を用いた駆動装置。