JPH0565852B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、たとえばレーザビームプリンタやレ
ーザビームスキヤナなどに使用される回転多面体
鏡装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、情報量の増大化が著しく、これに伴つて
情報を記録するプリンタ関係も年々高速化が要求
されている。

そして、近年において毎分１万行以上の高速印
字が行なえるレーザータが開発され、かなりの成
果を上げている。このレーザープリンタは第１図
に示すようにレーザー光源（レーザ発振器）１か
ら発せされたレーザー光（レーザビーム）２を回
転多面体鏡装置３を介して偏向し、この偏向され
たレーザー光２を結像レンズユニツト（FQレン
ズ）４を通して予め一様に帯電された感光体５上
にスキヤニング（走査）し、この感光体５上に静
電潜像を形成するようになつている。

また、回転多面体鏡装置３は多面体鏡６とこの
多面体鏡６を高速回転させるモータ７とから構成
されており、その１つとして第２図に示すような
構成のものが存在する。

すなわち、上記多面体鏡６は、モータ７のモー
タシヤフト８に形成された鍔部８ａとモータシヤ
フト８に螺着されたナツト９により押圧される鏡
押え体１０とにより定位置に保持されている。ま
た、モータシヤフト８の軸方向ほぼ中央部すなわ
ち、上記鍔部８ａの下面側にはモータロータ１１
が取付けられているとともにこのモータロータ１
１を囲繞する状態にモータハウジング１２側には
モータ駆動コイル１３を備えたステータ１４が取
り付けられており、モータシヤフト８を駆動する
シヤフト駆動部１５を構成している。

また、シヤフト駆動部１５の上下両方向にはヘ
リングボーン型の動圧空気ジヤーナル軸受１６，
１６が設けられていて、モータシヤフト８の半径
方向の支持を行うようになつている。すなわち、
モータシヤフト８にはその周面にくの字状のヘリ
ングボーングルーブを形成したグルーブ形成部１
７，１７が形成されているとともにこれらグルー
ブ形成部１７，１７をその相互対向面部に数ミク
ロンの微小な間隙を存して囲繞する状態にモータ
ハウジング１２に円筒状の軸受部材１８，１８が
取付けられている。

また、上記モータシヤフト８の下端部には内側
マグネツトリング１９，１９が嵌合されモータシ
ヤフト８の下端面に取付けられているとともにモ
ータハウジング１２側にはこれら内側マグネツト
リング１９，１９をその相互対向面部に数百ミク
ロン程度の間隙を存して囲繞する状態に数枚のマ
グネツトリング２０，２０が設けられている。上
記内側マグネツトリング１９，１９と外側マグネ
ツトリング２０，２０とは吸引力が働くように着
磁されている。そして、これらの吸引力によりモ
ータシヤフト８の軸方向の力（主に自重）を受け
てモータシヤフト８を宙吊りの状態に支持する磁
気的スラスト軸受２１を構成している。

なお、モータハウジング１２は、段付孔を有し
たハウジング本体１２ａと、このハウジング本体
１２ａの下端開口部を閉塞する端板（モータエン
ドプレート）１２ｂと、ハウジング本体１２ａの
上端開口部を閉塞するモータキヤツプ１２ｃとか
らなつている。

またモータハウジング１２内底部には上記モー
タ駆動コイル１３と電気的に接続するモータ駆動
用の電気回路基板２２が設けられている。この電
気回路基板２２は上記モータ駆動コイル１３を支
持する支持部材２３にねじ２４……を介して取付
けられている。

しかして、上記構成においては、モータシヤフ
ト８の回転が始まるとヘリングボーン型動圧空気
ジヤーナル軸受１６，１６ではヘリングボーング
ルーブの効果で空気が軸受部材１８，１８との
3μｍ〜6μｍの隙間に流入される事により上記隙
間内部の圧力分布が軸受の中央部で高くなり、そ
の圧力によつて半径方向（ラジアル方向）の力を
受ける。

一方、モータシヤフト８はその下端部に取着し
た内側マグネツトリング１９，１９とモータハウ
ジング１３側に取着した外側マグネツトリング２
０，２０との吸引力とスラスト荷重との釣合つた
状態で維持されている。したがつて、モータシヤ
フト８は非接触の状態となつて低回転負荷を達成
でき4000rpm〜15000rpmの高速回転を続けるこ
とができる。

しかして、モータシヤフト８に取着された多面
体鏡６が高速回転され、レーザ光２を高速度で偏
向することになる。

しかしながら、上記従来の構成だとつぎのよう
な問題がある。

すなわち、多面体鏡６、モータロータ１１等が
組立固定されたモータシヤフト８を２つの動圧空
気ジヤーナル軸受１６，１６で支持するため、ど
ちらか一方の動圧空気ジヤーナル軸受１６を着脱
可能にしておかなければならない。このため従来
例においては動圧空気ジヤーナル軸受１６の軸受
部材１８をモータキヤツプ１２ｃに圧入固定して
おき、このモータキヤツプ１２ｃをハウジング本
体１２ａから着脱して、多面体鏡６、モータロー
タ１１が組立固定されたモータシヤフト８のハウ
ジング１２に対する組立、分解を行なうようにし
てある。

しかしながら、一方の動圧空気ジヤーナル軸受
１６を着脱自在にした構造では、組立時、この動
圧空気ジヤーナル軸受１６と他の動圧空気ジヤー
ナル軸受１６との同軸度を約5μｍ以内の高精度
に押えて組立ることが非常に困難であり、モータ
シヤフト８の回転が円滑に行なえなくなることが
ある。このため、従来においては両動圧空気ジヤ
ーナル軸受１６，１６の同軸度を高めるため熟練
作業者が長時間を要して加工、組立、調整等を行
なつており、生産性、保守性を低下させるばかり
でなく、生産コスト、ランニングコストを高くす
るといつた問題を有していた。

さらに、図のようなブラシレス直流モータ、つ
まり、ホール素子モータなどの場合には、モータ
ロータ１１の端面または周面にホール素子を埋込
み、このホール素子の出力を増幅するための電気
回路基板２２をモータ駆動コイル１３の近傍に設
ける必要があるが、多面体鏡６より下方にモータ
駆動コイル１３が位置しているため、必然的に電
気回路基板２２がモータハウジング１２内の奥底
部に位置し、電気回路の点検、修理に際し、その
作業が極めて困難であるといつた問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は、上記事情に基づきなされたもので、
その目的とするところは、加工、組立、調整が容
易な構成でありながら多面体鏡を確実に高速回転
させることができ、しかも、モータ駆動用の電気
回路の点検、修理等が極めて容易に行える回転多
面体鏡装置を提供しようとするものである。

〔発明の概要〕

本発明は、かかる目的を達成するために、第１
ケースと、この第１ケースに重合自在であつて重
合することにより密閉されたハウジングを形成す
る第２ケースと、前記ハウジング内かつ前記第１
ケースに一端が固定される状態に設けられた固定
軸と、この固定軸に〓間を保持するように嵌合す
る回転部材にホール素子を埋設してなるモータロ
ータを取着するとともに該モータロータの取着位
置より前記固定軸の固定端側に近い位置に多面体
鏡を取着してなる回転組立体と、前記ハウジング
内かつ前記モータロータを囲繞する状態に設けら
れ前記回転組立体を駆動するモータステータと、
前記回転組立体の回転時に前記固定軸を中心とす
る放射方向の空気流が略均一となる状態で前記回
転組立体をスラスト方向の所定位置に保持するス
ラスト軸受と、前記ハウジング内かつ前記第２ケ
ースを設けられ前記モータステータの駆動コイル
を支持する支持部材と、この支持部材に支持され
前記モータロータのホール素子の出力を増幅する
電気回路基板と、前記ハウジングを構成する第１
ケースと第２ケースを重合状態に固定する固定手
段とを具備し、前記第２ケースを第１ケースに対
して非重合状態とする動作に伴つて前記駆動コイ
ル及び前記電気回路基板が回転組立体から離間さ
れるように構成したものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第３図および第４図
を参照して説明する。第３図は本発明の回転体支
持装置を適用した回転多面体鏡光偏向器を示す。

この回転多面体鏡光偏向器３０は、多面体鏡３
１とこの多面体鏡３１を所定方向（実施例では上
から見て時計方向）に高速回転させる駆動機構部
３２とからなり、つぎのような構成となつてい
る。図中３３は固定軸で、この固定軸３３の下端
取付部３３ａはモータハウジング３４の取付孔３
４ａに焼ばめ等の手段により圧入固定されてい
る。

この固定軸３３の非圧入部の周面上下両端部に
はヘリングボーン溝３６，３６が形成されている
とともにこれらヘリングボーン溝３６，３６間に
スパイラル溝３７が形成されている。上記ヘリン
グボーン溝３６，３６は矢印状先端が多面体鏡３
１の回転方向を向く形状にし、また、スパイラル
溝３７も多面体鏡３１の回転方向に巻付き下降す
る状態に形成されている。

また、このようにヘリングボーン溝３６，３６
およびスパイラル溝３７を有した固定軸３３に
は、この固定軸３３の外径部との間の隙間が3μ
ｍ〜6μｍとなる内径寸法を有した中空円筒状の
シリンダ３８ａと、このシリンダ３８ａの下端部
に一体成形されたフランジ部３８ｂとからなる回
転部材３８が回転自在に外嵌されている。

上記フランジ部３８ｂの下面はモータハウジン
グ３４に固定的に設けられた第１の平滑面部３９
と回転部材３８の回転時に互いに薄い空気層を介
して離間対向する第２の平滑面部４０となつてい
る。上記第１の平滑面部３９はふつ素樹脂、ポリ
アセタール樹脂等の低摩擦・低摩耗性樹脂で形成
されたシート４１の上面で形成されており、回転
部材３８の回転開始直後および回転停止直前にお
ける固定軸３３の上端面との間における接触摩擦
を極力小さくするようになつている。

また、回転部材３８のシリンダ３８ａにはモー
タロータ４２および回転体としての多面体鏡３１
が後述するように取付けられている。すなわち、
モータロータ４２は、シリンダ３８ａの上下方向
ほぼ中央部に突設された段部の下面側にその開口
下端内周縁部が当接する状態に圧入されたのちシ
リンダ３８ａの上端部に螺合されたロータ固定ナ
ツト４３により締付固定されている。また、多面
体鏡３１は上記フランジ部３８ｂの上面側にその
開口下端周縁部が当接する状態に外嵌され、上記
フランジ部３８ｂの上面とシリンダ３８ａに螺合
された鏡固定ナツト４４により押圧される弾性部
材４５との間で投持固定されている。

一方、前記モータハウジング３４には上記モー
タロータ４２を囲繞する状態にモータ駆動コイル
４６を備えたモータステータ４７が取付られてお
り、回転部材３８、モータロータ４２、多面体鏡
３１等からなる回転組立体４８を駆動するように
なつている。

また、モータハウジング３４は多面体鏡３１お
よびこの多面体鏡３１を駆動する駆動機構部３２
を囲繞する密閉構造となつており、この内には清
浄空気が封入された状態となつている。このモー
タハウジング３４は第１のケースとしての下部ケ
ース３４ａとこれに重合された第２のケースとし
ての上部ケース３４ｂとから構成されており、こ
の上部ケース３４ｂはねじ４９……を取外すこと
により容易に取り除ける構成となつている。

また、モータハウジング３４内上方には、上記
モータ駆動コイル４６と電気的に接続する環状の
モータ駆動用の電気回路基板５０が設けられてい
る。このモータ駆動用の電気回路基板５０は上記
ケース３４ｂにモータ駆動コイル４６を支持する
支持部材５１に取付けられている。

また、第４図は固定軸３３のラジアル方向圧力
の軸方向の分布を示すものであり、ａ点は固定軸
３３の下端部分、ｂ点は下側のヘリングボーン溝
３６とスパイラル溝３７の境部分、ｃ点は回転組
立体４８の重心５２に対応する部分、ｄ点は上側
のヘリングボーン溝３６とスパイラル溝３７の境
部分およびｅ点は固定軸３３の上端部分をそれぞ
れ示す。

しかして、駆動コイル４６に通電することによ
りモータステータ４７には回路磁界が生じ回転部
材３８およびこれに取付けられたモータロータ４
２、多面体鏡３１等からなる回転組立体４８が所
定方向（この実施例では上から見た場合、時計方
向）に駆動する。この回転組立体４８が回転する
とヘリングボーン溝３６，３６の働きにより回転
軸３３と回転部材３８のシリンダ３８ａとの隙間
に空気が流入して第４図に示すようにラジアル方
向に空気圧が生じ、これらの部分に空気動圧ジヤ
ーナル軸受が形成される。一方、スパイラル溝３
７の働きによつて下方向の空気流が生じて回転部
材３８のスラスト受部としてのフランジ部３８ｂ
の下面によつて形成された第２の平滑面部４０と
シート４１の上面によつて形成された第１の平滑
面部３９との間に流れ込み、薄い圧縮空気層５３
が形成される。

しかして、回転部材３８、モータロータ４２、
多面体鏡３１等からなる回転組立体４８を固定軸
３３に対して非接触の状態で支承できることにな
る。

なお、このとき、回転組立体４８の回転に伴う
固定軸３３の軸方向の圧力分布は第４図に示すよ
うになる。この図からわかるように回転組立体４
８の重心５２に比べ、固定軸３３の回りの圧力は
下方向ほど高くなつている。したがつて、回転組
立体４８の回転ぶれは下方に行くほど抑えること
ができる。さらに、このことから回転組立体４８
の軸支位置が、重心５２より下方に位置するよう
になつて振れ回りの少ない安定した高速回転を保
障できる。

また、回転組立体４９の回転開始直後および回
転停止直前においては回転組立体４９が定格回転
数以下であるため第１の平滑面部３９と第２の平
滑面部４０との間に回転組立体４８を浮上させる
ような圧縮空気層５３の形成ができず、第１の平
滑面部３９と第２の平滑面部４０とが直接接触す
るが、第１の平滑面部３９が潤滑表面を有する低
摩擦・低摩耗性の樹脂等から形成されており、し
かも比較的大きな面積で接触するため面圧が小さ
く、回転が損なわれたり、異常摩耗に伴う削り粉
の発生による回転不良等を起すことがない。ま
た、回転開始持には小さなトルクで回転し始める
ことができる。

しかして、多面体鏡３１が高速回転され、モー
タハウジング３４に形成された図示しない入光部
（透明体によつて密閉された孔）を介してモータ
ハウジング３４内に導びかれたレーザー光を偏向
するようになつている。なお、偏向されたレーザ
ー光はモータハウジング３４に形成された図示し
ない出光部（結像レンズユニツトによつて密閉さ
れた孔）を介して感光体側等に導出されることに
なる。このとき、前述したように回転組立体４８
の回転軸３３のふれ回りが少ないため多面体鏡３
１は面倒れの少ない安定した高速回転を持続する
ことができ、高精度の光偏向が行なえることにな
る。

また、図示するようなブラシレス直流モータ、
つまりホール素子モータなどの場合には、モータ
ロータ４２の端面または周面にホール素子を埋込
み、このホール素子の出力を増幅するための電気
回路基板５０をモータ駆動コイル４６の近傍に設
ける必要があるが、本実施例のように多面体鏡３
１より上方にモータ駆動コイル４６を設けるよう
にした場合、電気回路の点検、修理等が極めて容
易に行なえる。

さらに、モータ駆動コイル４６と固定軸３３と
が回転組立体４８に対して、互いに逆方向に分離
可能であるため、分離・組立作業が非常にやり易
い。

なお、上述の一実施例において、回転組立体４
８を浮上するため、回転部材３８の回転方向に巻
き付き下降するスパイラル溝３７を形成して回転
持に圧縮空気を発生させ、この圧縮空気を回転部
材３８の下端部側に形成された第２の平滑面部４
０とハウジング３４側に形成された第１の平滑面
部３９との間に流し込む構成としたが、本発明は
これに限らず、第５図に示すように回転部材３８
側に内側磁気リング５４，５４を、また、モータ
ハウジング３４側に外側磁気リング５５，５５を
設けた磁気的スラスト軸受５６により磁気的に浮
上させてもよい。

その他、本発明は、本発明の要旨を変えない範
囲で種々変形実施可能なことは勿論である。

なお、上述の他の実施例（第５図）の説明にお
いて、前述の一実施例と同一構成部分は同一の符
号を付して説明を省略する。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように、モータロータ
および多面体鏡を取着してなる回転組立体を固定
軸に嵌合させて、固定軸を中心に回転させる構成
としたから、多面体鏡を確実に高速回転可能に支
持でき、しかも軸受が１つであるため加工、組
立、調整が容易となる。

また、第１ケースとこの第１ケースに重合自在
な第２ケースとで密閉されたハウジングを形成す
るとともに、第１ケースに回転組立体が嵌合され
る固定軸の一端を固定する一方、第２ケースに支
持部材を介して回転組立体を駆動するモータステ
ータの駆動コイルとモータロータに埋設されたホ
ール素子の出力を増幅する電気回路基板を支持
し、前記第２ケースを第１ケースに対して非重合
状態とする動作に伴つて前記駆動コイル及び電気
回路基板が回転組立体から離間されるように構成
したものである。したがつて、第２ケースを第１
ケースに対して非重合状態とするだけで、回転組
立体は勿論のことモータ駆動用の電気回路の点
検、修理等が極めて容易に行えるといつた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は回転多面体鏡装置を用いたレーザビー
ムプリンタのスキヤニング部分の概略図、第２図
は従来の回転多面体鏡装置の縦断側面図、第３図
は本発明の一実施例を示す回転多面体鏡装置の縦
断側面図、第４図は同実施例の固定軸回りの軸方
向圧力分布を示す説明図、第５図は本発明の他の
実施例を示す縦断側面図である。 ３０……回転多面体鏡装置、３１……多面体
鏡、３２……駆動機構部、３３……固定軸、３８
……回転部材、３９……第１の平滑面部、４０…
…第２の平滑面部、４６……モータ駆動用コイ
ル、４８……回転組立体、５０……電気回路基
板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１ケースと、 この第１ケースに重合自在であつて重合するこ
   とにより密閉されたハウジングを形成する第２ケ
   ースと、 前記ハウジング内かつ前記第１ケースに一端が
   固定される状態に設けられた固定軸と、 この固定軸に〓間を保持するように嵌合する回
   転部材にホール素子を埋設してなるモータロータ
   を取着するとともに該モータロータの取着位置よ
   り前記固定軸の固定端側に近い位置に多面体鏡を
   取着してなる回転組立体と、 前記ハウジング内かつ前記モータロータを囲繞
   する状態に設けられ前記回転組立体を駆動するモ
   ータステータと、 前記回転組立体の回転時に前記固定軸を中心と
   する放射方向の空気流が略均一となる状態で前記
   回転組立体をスラスト方向の所定位置に保持する
   スラスト軸受と、 前記ハウジング内かつ前記第２ケースに設けら
   れ前記モータステータの駆動コイルを支持する支
   持部材と、 この支持部材に支持され前記モータロータのホ
   ール素子の出力を増幅する電気回路基板と、 前記ハウジングを構成する第１ケースと第２ケ
   ースを重合状態に固定する固定手段と、 を具備し、 前記第２ケースを第１ケースに対して非重合状
   態とする動作に伴つて前記駆動コイル及び前記電
   気回路基板が回転組立体から離間されるように構
   成したことを特徴とする回転多面体鏡装置。