JPH0644110B2 - ポリゴンミラ−の回転駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、動圧空気軸受を用いたポリゴンミラーの回転
駆動装置に関し、より詳細には、ポリゴンミラーの駆動
源として適用しうるポリゴンミラーの回転駆動装置に関
するものである。

（従来の技術） 従来の技術１． 従来、光走査用のポリゴンミラーを回転させるポリゴン
ミラーの回転駆動装置として、動圧空気軸受を用いたも
のがあり、その構成は例えば第４図に示す如くなってい
る。

図において、符号１は回転体を示し、その下端側には環
状のマグネット２がステータ５及びコイル６の内側に配
置され、上端側には動圧軸受用としてグルーブ(空気溝)
Ｇを形成された円板状のスラスト軸受３及び光走査用の
ポリゴンミラーＭがそれぞれ取付けてある。図は回転体
１が回転状態にある場合を示し、回転体１の回転により
スラスト軸受３は回転体１を包囲している回転軸受４よ
り間隙ｔだけ浮上してスラスト荷重とバランスしてい
る。この種の回転駆動装置は、図示されたもの以外に固
定軸受の外周面にグルーブを形成して軸受となし、その
外周面に回転体を間隙をおいて嵌合し、該外周に沿って
回転体を回転させるか、或いは図示の如くグルーブを形
成した回転体１の中央ないしは端部にマグネットを取り
付け、固定軸受４の内周に沿って回転体１を回転させる
構成となっている。

これらの構造は何れも軸受面に空気層の動圧を発生させ
て軸受機能を果たしているが、動圧力はグルーブを設け
た回転体周面の周速と関係があり、大きな動圧力を得る
には大きな軸径を必要とする。このため所要の動圧空気
軸受機能を得るには或る程度の大きさの固定軸受径ある
いは回転軸径が必要である。そのため、その部分に占め
るスペースロスも大きく、必然的に通常の回転駆動装置
と同じ軸受特性を得るためには、回転駆動装置の外形寸
法を大きくしなければならない。

従来技術２． また、特開昭５５−１３９０５１号公報には、ローター
外周部に動圧気体軸受として作用する螺旋溝を設け、そ
の内部にモータ駆動部を配置したモータ構造が示されて
いる。

（本発明が解決しようとする課題） 前記、従来技術１では、回転体の軸径や固定軸受の径部
は所謂、デッドスペースとなっていて何ら活用されてお
らず、従って、大きな動圧力を得ようとすれば益々、空
間の活用効率が低下してしまうこととなる。

また、前記従来技術２では、モータ構造を開示するのみ
であり、ミラーとの取り付けに関しては何ら記載されて
いないが、仮りにミラーとの組合せを想定したとして、
単にモータ軸にミラーを固定することは、回転軸線に対
する直角度が出ないから、ミラー取り付け用の取付座を
先ずモータ軸に固定し、この取付座にポリゴンミラーを
固着することが必要となる。

しかし、このような構成としたとしても、モータの軸受
部と、取付座を含むポリゴンミラー部分とは、軸方向に
離間した状態で回転することになるので、モータのロー
ターと上記取付座を含むポリゴンミラー部分とを合わせ
た回転体の重心点は、軸受部の中心から取付座を含むミ
ラー側に寄ってしまい、回転体はスリコギ運動をするこ
とになる。

そして、このような回転体のスリコギ運動は、軸受部で
の回転フレを発生し、動圧軸受面の両端部が固定側の軸
受面と接触して焼き付け現象を生ずる危険を有するとの
問題がある。

而して、本発明の目的は、空間の有効利用を図って一層
の小型化を図ることと同時に、スリコギ運動を抑えるこ
とのできるポリゴンミラーの回転駆動装置を提供するこ
とにある。

（課題を解決するための手段） かかる目的を達成するため、本発明では、一端側が開放
された内部に円筒状内周面が形成された固定軸受と、該
固定軸受の円筒状内周面によって形成される空間内に配
置され、一端側が開放され内部に円筒状内周面が形成さ
れると共に上記開放された一端側とは逆側の閉塞部がミ
ラー取り付け部となされた円筒状回転体と、該円筒状回
転体の閉塞部に、上記固定軸受の円筒状内周面によって
形成される空間よりも突出するよう固定されたポリゴン
ミラーとを有し、上記円筒状回転体の円筒状外周面又は
該円筒状回転体の円筒状外周面を回転自在に嵌合支承す
る上記固定軸受の円筒状内周面のいずれか一方にグルー
ブを設けて動圧軸受を形成する一方、上記円筒状回転体
の円筒状内周面にマグネットを固着し、該マグネットに
対向して駆動用コイルを配して上記円筒状回転体の内部
にモータ部を構成し、該モータ部によって上記円筒状回
転体を回転させることにより上記円筒状回転体の閉塞部
に固定された上記ポリゴンミラーを回転させるように構
成している。すなわち、従来、デッドスペースとして活
用されることのなかった回転体の内側部分に回転駆動装
置の駆動源を配設すべく、回転体の円筒状内周面にマグ
ネットを固着し、該マグネットに対向して駆動用コイル
を配設すると共に、回転体の外周と固定軸受の内周との
対向面部に動圧軸受を構成したことを特徴とする。

（構 成） 以下、本発明の一実施例に基づいて具体的に説明する。

本発明に係るポリゴンミラーの回転駆動装置の構成を第
１図に示す。

図において、符号７は円筒状回転体たるローターを示
し、軟鋼等の軟磁性材料から成り、外周面を面粗さ0.2
Ｓ以下、円筒度0.5μｍ以下、真円度0.5μｍ以下に仕上
げた後、エッチング等の工法にて外周面にグルーブＧ
（第２図参照）を形成し、さらに耐摩性を向上させるた
めの表面処理を施したものである。

このロータ７は、その上端をフランジ状の端板８の段部
に嵌合させた上で固着することにより閉塞部とし、この
閉塞部にミラー取付部を構成している。かかる構成とし
た後、端板８とローター７との直角度等についての精度
を確保するための追加工が行なわれる。然る後、このロ
ーター７の内周面に円筒形のマグネット９を嵌入固定す
る。

なお、ローター７が非磁性体材料で製作されている場合
は、マグネット９の外周にヨークを構成するものとす
る。本例ではローター７が磁性材料であるのでこれがヨ
ークとして機能し、上記の如く格別のヨーク材料を用い
る必要はない。

次に、端板８の外周には、多極着磁した環状のマグネッ
ト10が取付けられる。このマグネット10は後述の固定軸
受11の上端に設けられて検出用コイル12と対向配置され
て、ローター７等の回転体の回転速度制御のための回転
速度検出信号発生用として機能する。こうして組立てら
れたローター組を第２図に示す。図においてローター７
の外周面に動圧軸受用の多数のグルーブＧが形成されて
いる。なお、このグルーブＧはローター７の外周面でな
く、固定軸受11の内周面に形成しても所要の動圧軸受機
能を得ることもできる。

端板８の中心部には、先端が曲面状に形成されたスラス
ト調整ねじ13が螺合されている。また、この端板８の下
面中心部には環状のマグネット14がその中心を合わせて
取付けてある。さらに、端板８の上面にはポリゴンミラ
ーＭが取付用のねじ15，16等により締め付け固定されて
いる。ここで、ポリゴンミラーＭは固定軸受11の円筒状
内周面によって形成される空間よりも上方に突出した位
置に固定されている。

このようにして構成されたローター組立部は、ローター
７が、固定軸受11の中空部に嵌装されてポリゴンミラー
の回転駆動装置が構成される。

固定軸受11は、円筒形をしており、一端側が開放された
内部に円筒状内周面が形成され、その基端部がベース17
の段部に嵌入された上で固着されている。ローター７は
上記固定軸受11の内周面によって形成される空間内に配
置され、一端側が開放された内部に円筒状内周面が形成
されると共に、上記開放された一端側とは逆側の閉塞部
がミラー取り付け部とされている。固定軸受11の内周
面、つまりローター７の外周面と対向する周面部分はロ
ーター７の外周と同様の精度で仕上げられており、かつ
耐摩耗のための表面処理が施されている。ちなみに、ロ
ーター７を嵌装したときの固定軸受11との軸受隙間は片
面２〜７μｍ程度に設定される。内周に設けられた帯状
の溝17ａはローター７の外周に形成された帯状の溝７ａ
と対向しており、これらの溝は、ローター７の内外を連
通している穴17ｂとともに動圧軸受の空気流通に供され
る。

ベース17の中心部には、支柱18の下端が挿通された上で
ナットＮで締め付けて取り付けてあり、この支柱18の先
端には円板状のスラスト板19が固着されている。さら
に、スラスト板19の外周部には、上記マグネット14の磁
極と同極が対向するようにして環状のマグネット20が嵌
装固着されている。

支柱18には磁性材からなる板を多層に重ねて形成したス
テータコア21が取り付けてあり、その外周部に巻線で駆
動用コイル22が施されている。この駆動用コイル22はマ
グネット９に対向している。これらのステータコア21及
び駆動用コイル22等は当該ポリゴンミラーの回転駆動装
置の固定部分に相当し、回転部分としてのローターやマ
グネット９と共に当該ポリゴンミラーの回転駆動装置の
回転駆動源を構成する。ここで、回転軸受11は不動であ
り、かつ回転体を覆っているので回転駆動装置の外殻フ
レームとしての機能を兼ねている。

かかる構成において、ローター組立部は、同極対向のマ
グネット14，20間の磁気的反発力により浮上する力が作
用して接触部における摩擦力の軽減が図られる。なお、
ステータコア21とマグネット９との吸引力を利用するこ
とにより、マグネット14，20に代えることもできる。ス
ラスト方向の位置はスラスト調整ねじ13を回転すること
によりマグネット14とマグネット20の間隔を変えて調整
する。

次に、ベース17の上面には、磁気センター及び回路部品
の一部をマウントした回路基板23が配置され、リード線
は溝24，25等を介して外部に引き出されている。ベース
に形成されたねじ穴26，27等は当該ポリゴンミラーの回
転駆動装置の取付け用に供される。

以上の装置全体は、塵埃から保護するためにカバー28に
て密閉されている。

かかる構成では、ポリゴンミラーの回転駆動装置の回転
駆動部がローター７の内側に構成されているので、従来
技術と比較して中心軸周りのスペースロスが大幅に改善
されることとなる。さらに、例えば、支柱18の占めるス
ペースは、支柱そのものが、ラジアル負荷を受けるよう
な構造でない故、小径の軸でも十分であり、或いは支柱
そのものを無くすることも可能である。

また、第４図の従来技術と比較した場合に、ポリゴンミ
ラーの回転駆動装置の回転駆動部としてのマグネット９
の軸方向の長さが大きくとれるので、その有効面積が従
来の同大の回転駆動装置に比べて大幅に改善されてお
り、同一の回転駆動装置出力で比較した場合に、大幅な
小型化が可能である。

本例では、同一トルク、同一回転速度で従来例と比較し
た場合に、動圧軸受部の直径が大きいので軸受の負荷が
大幅に改善され、また、比較的低速の回転速度でも動圧
効果を得ることができる。

また、ローター７が軸受とマグネットヨークを兼ねてい
るので、コスト低減上有利である。その他、ステータコ
ア21、マグネット９、ローター７、軸受部等が単純な円
筒状部品の嵌合で構成できるので全体構造が極めて簡単
となり、組立が容易である等、コストダウンを図ること
ができ、強固な軸受部が回転駆動装置の外周部に配置さ
れているので、回転駆動装置全体の剛性が増し、振動の
影響も受け難い利点がある。上記実施例において、ロー
ター７と端板８とは各々別体で製作されたものを組合せ
て構成しており、組立時に、両者間の直角度の精度を出
し難い場合がある。この精度は端板８上に搭載されるポ
リゴンミラーの精度に影響する。そこで、上記直角度の
精度出し難い場合は、これらの部品を一体的に製作する
のが有効である。その例を第３図に示す。

図において、符号70は、上記例におけるローター７と端
板８とを一体の材料から機械加工して製作した円筒状回
転体たるローターを示す。このようなローター70では、
円筒状回転体の底部、つまり閉塞部にポリゴンミラーＭ
を設けるもので、ローター側面ａと搭載物を受ける面ｂ
との直角度の精度をあげることができ、極めて高精度を
要するポリゴンミラーＭの取付けに最適である。

なお、この例では回転速度検出信号発生用のマグネット
400及び同検出用コイル120はローター70の内側に各々配
置している。

この例ではさらに、ポリゴンミラーＭの高さ位置の調整
を可能にする工夫がなされている。その工夫というの
は、調整ねじ130の先端を、支柱180の上端に螺合された
第２調整ねじ30の頭部30ａで受けるようにしたことであ
る。このようにすれば、マグネット14，20間の反発力と
ローター70及びその搭載物の重力とがバランスする最適
のマグネット14，20間の間隔を変えることなく、単に第
２調整ねじ30を回転してその高さ位置を変えるだけで調
整することができる。

この例における上記以外の構成は、第１図の構成に準
じ、煩雑さを避けるため、第１図におけると同一機能の
部品については同一の符号を付し、説明に代える。

（作 用） 本発明では、円筒状のローターの内面にマグネットを装
着してポリゴンミラーの回転駆動装置の駆動源の構成を
ローター内部に実装したので、ポリゴンミラーの回転駆
動装置中心軸周りのスペースロスが大幅に改善される。

（発明の効果） このように本発明では、利用されていないローター内部
空間を有効に活用すべく、ポリゴンミラーの回転駆動装
置の駆動源を配置したので、その分ポリゴンミラーの回
転駆動装置の小型化を図ることができる。

さらに、本発明では、外周面が動圧軸受部となされると
共に、内周部にモータ部を配置される円筒状回転体の閉
塞部にポリゴンミラーを設けたものであるから、動圧軸
受部とミラーとを最大限に近接させることができ、軸受
部の焼付現象の原因となる回転体のスリコギ運動を抑え
ることができる。

また、本発明では、外周面が動圧軸受部となされると共
に、内周部にモータ部が配置される円筒状回転体の閉塞
部にミラーを取り付けるものであるから、別個のミラー
取付座を設ける必要もない。

さらに、本発明の円筒状回転体は、内部モータ部が組み
込まれ、その外周面を軸受面としたものであるから円筒
状回転体の径を相対的に大きくとることができ、その結
果、円筒状回転体の閉塞部、すなわち、ミラー取付面が
大きくとれる。従って、モータの回転軸線に対するミラ
ー取付面の直角度も精度良く構成することができ、ミラ
ーの振れも抑えることができ好都合である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図は各々本発明の実施例を説明したポリゴ
ンミラーの回転駆動装置の断面図、第２図はローターの
正面図、第４図は従来のポリゴンミラーの回転駆動装置
の主要部断面図である。 ７，70……ローター、９……マグネット、11……固定軸
受、22……駆動用コイル、Ｇ……グルーブ、Ｍ……ポリ
ゴンミラー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端側が開放された内部に円筒状内周面が
   形成された固定軸受と、 該固定軸受の円筒状内周面によって形成される空間内に
   配置され、一端側が開放され内部に円筒状内周面が形成
   されると共に上記開放された一端側とは逆側の閉塞部が
   ミラー取り付け部となされた円筒状回転体と、 該円筒状回転体の閉塞部に、上記固定軸受の円筒状内周
   面によって形成される空間よりも突出するよう固定され
   たポリゴンミラーと、 を有し、 上記円筒状回転体の円筒状外周面又は該円筒状回転体の
   円筒状外周面を回転自在に嵌合支承する上記固定軸受の
   円筒状内周面のいずれか一方にグルーブを設けて動圧軸
   受を形成する一方、 上記円筒状回転体の円筒状内周面にマグネットを固着
   し、 該マグネットに対向して駆動用コイルを配して上記円筒
   状回転体の内部にモータ部を構成し、 該モータ部によって上記円筒状回転体を回転させること
   により上記円筒状回転体の閉塞部に固定された上記ポリ
   ゴンミラーを回転させるように構成してなるポリゴンミ
   ラーの回転駆動装置。