JPH0833520B2 - 回転体支持装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、たとえば回転多面鏡光偏向器に用いられ、
回転体を高速高精度に支持する回転体支持装置に関する
ものである。

従来の技術 近年、レーザ・ビーム・プリンタに用いられる回転多
面鏡光偏向器に代表されるように、高速かつ高精度で回
転体を支持することが要求されている。この要求を満足
するものとして動圧流体軸受を用いた回転体支持装置が
数多く開発されている。特に薄型化に関しては、すでに
特願昭62-5302号に示したような回転体支持装置を提案
してきた。

以下、図面を参照しながら先願の回転体支持装置を用
いた回転多面鏡光偏向器の一例について説明する。

第２図は先願の回転体支持装置を用いた回転多面体鏡
光偏向器の断面図を示すものであり、第３図は先願の回
転体支持装置を用いた回転多面体鏡光偏向器の分解斜視
図を示すものである。第２図において、51はフランジ状
の形状を有し鉛直方向に回転中心をもつ回転部材であ
り、回転多面体鏡52がフランジ部上面51aに当接して接
着等の手段で固定されている。53はリング状のロータ磁
石であり、軟磁性体の材料で構成されたバックヨーク54
に接着された状態で回転軸方向に多極着磁され、またバ
ックヨーク54は、回転多面体鏡52の上面に当接して接着
等の手段で固定されている。また、回転部材51のフラン
ジ部およびバックヨーク54の直径は回転多面体鏡52の外
径より大に作られている。つまり、回転多面体鏡52は直
径がより大なる回転部材51のフランジ部およびバックヨ
ーク54にはさみ込まれている。55は軟磁性体の材料で構
成されたサブロータであり、ロータ磁石53と軸方向に一
定の空隙をもって配置されロータ磁石により磁束が流れ
るように構成され、回転部材52に接着等の手段で固定さ
れている。すなわち、回転部材51,回転多面体鏡52,ロー
タ磁石53,バックヨーク54,サブロータ55は互いに固定さ
れ、回転組立体56を構成している。

上記、回転部材51のフランジ部下部端面には、平滑平
面部51bが形成され、その平面部51bに対向して、平滑平
面61aを有するベース61が配され、ベース61は筺体（図
示せず）に固定されている。またベース61の平面部61a
には、スパイラル溝63がその求心する方向が回転組立体
56の回転方向と一致するように形成されており、上記回
転部材51の平面部51bと対向して動圧スラスト軸受を構
成している。また平面部51bの動圧気体軸受に関与しな
い部分はヌスミ51cを施している。また61bはこのヌスミ
51cから外部へ通じる調圧孔である。

ベース61の中央部には、回転組立体56の半径方向の移
動を規制する規制部材が配され、本実施例においてはシ
ャフト60が規制部材となっており、ベース61に圧入等に
より固定されている。またシャフト60にはその外周部と
一定の隙間を介して上記回転組立体のスリーブ部51dが
回転自在に外嵌されており、シャフト60の周面には一箇
所のヘリングボーン溝62が、矢印状先端が回転組立体56
の回転方向を向く形状に形成され動圧ラジアル軸受を構
成している。またシャフト60の動圧ラジアル軸受に関与
しない部分はヌスミ60aを施している。

また回転部材51の平面部51bの外側かつ最外径より内
側の下面部と、サブロータ55の最外径より内側の上面部
には、ダイナミックバランスの調整用の重りを取り付け
るための溝57,58が形成されており、回転組立体56を組
立てた状態で高精度にダイナミックバランスを調整する
ことができる。

また、第３図において、65はモータフレーム64に取付
けネジ71で固定された２個に分割可能な固定コイル基板
65aおよび65bであり、複数個の偏平コイル66と、ロータ
磁石の位置検出センサ67と、２枚のプリント基板68a,68
bから構成されている。本実施例ではフレキシブルプリ
ント基板を上記プリント基板68a,68bに用いている。複
数個の偏平コイル66と、ロータ磁石の位置検出センサ67
は、プリント基板68aおよび68b上に配線され、さらに樹
脂70でモールドされている。したがって固定コイル基板
65は２個に分割して、前記回転組立体56のダイナミック
バランスを調整した後、ロータ磁石53とサブロータ55の
間の空隙中に配置させることができるようになってい
る。

以上のように構成された回転多面体鏡光偏向器におい
て、固定コイル基板65に通電することにより、ロータ磁
石53とサブロータ55間の空隙の磁束に回転トルクが発生
し回転組立体56は高速で回転し、前記回転部材51の平面
部51bとベース61の平面部61aの対向部の隙間にはスパイ
ラル溝63の働きにより、前記回転部材51のスリーブ部51
dとシャフト60の隙間にはヘリングボーン溝62の働きに
より、空気が流入し空気圧が発生し、回転組立体56は、
ベース61およびシャフト60と非接触の状態で支持され、
極めて小さな摩擦抵抗と安定性をもって、低損失でしか
も高精度で回転する。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記の構成では、回転体の平面部とスリ
ーブとの垂直度および、ベースとシャフトとの垂直度に
非常に高い精度が要求される。すなわち、動圧流体軸受
は相対運動をする２つのすべり面とその間に介在する作
動流体の薄膜よりなるが、軸受が安定した能力を発揮す
るためには、この２つのすべり面が平行に対峙し一様な
作動流体膜を形成していることが望ましい。しかしなが
ら、回転体の平面部とスリーブとが垂直でない場合は、
回転体はいわゆる軸ぶれの状態となり、回転に伴ない２
つのすべり面の相対的位置関係が変化し、作動流体の膜
厚に変動が生じる。したがって、軸受は本来の能力を発
揮できないばかりか不安定振動の原因ともなり得る。ま
た、回転体の平面部とスリーブとは垂直であるが、ベー
スとシャフトとが垂直でない場合は、２つのすべり面の
相対的位置関係は変化しないが平行に対峙することがで
きず、作動流体の膜厚が不均一となる。したがってこの
場合にも軸受は本来の能力を発揮できない。そこで上記
２つの垂直度に対して、作動流体の膜厚変化が軸受特性
に影響を及ぼさない程度の精度が要求されるわけである
が、作動流体の膜厚は極めて薄く僅かな垂直誤差であっ
ても軸受特性に重大な影響を及ぼす。さらに垂直度が悪
い場合には、両すべり面が接触を起し正常な回転が行な
えない場合も発生する。したがって、回転体の平面部と
スリーブならびにベースとシャフトの加工および組立に
は極めて高い精度が要求される。しかしながら、そのよ
うな加工および組立には高度な技術が必要な上に高価で
あり、量産をするにあたって大きな障害となっていた。

本発明は上記問題点に鑑み、加工および組立が容易
で、量産に適した高精度の回転体支持装置を提供するも
のである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の回転体支持装置
は、回転体を動圧スラスト軸受および動圧ラジアル軸受
によって支持する装置であって、上記動圧スラスト軸受
は、回転体に設けられた平面図とそれに一定の間隙をも
って対向するベースに設けられた平面部とのいずれかに
動圧発生溝を備えたものであり、上記動圧ラジアル軸受
は回転体に設けられたスリーブとそれに一定の間隙をも
って嵌合するシャフトより成り、かつ上記シャフトはそ
の中心軸上のある一点を支点として揺動自在に上記ベー
スに取付けられたものであることを特徴とするという構
成を備えたものである。

作用 本発明は上記した構成によって、ラジアル軸受はジャ
イロモーメント等の偶力に対しては一切関与せず、シャ
フトの揺動支点において純粋にラジアル力のみを支持す
る。一方、スラスト軸受はスラスト力の上記偶力を支持
する。したがって、回転体はスラスト軸受に倣って回転
をする。よって、スラスト軸受は均一な作動流体膜を形
成し安定して回転する。また、回転体の平面部とスリー
ブとが垂直でない場合にはラジアル軸受の中心軸と回転
体の回転中心軸とが一致せず軸ぶれを発生するが、シャ
フトがスリーブに追従をすることでラジアル軸受に関し
ても均一な作動流体膜が形成される。したがって、両軸
受ともに本来の能力を発揮し回転体は安定して回転をす
ることとなる。

実施例 以下、図面を参照しながら、本発明における回転体支
持装置を用いた回転多面鏡光偏向器の一例について説明
する。第１図は本発明の実施例における回転多面体鏡光
偏向器の断面図を示すものである。第１図においてシャ
フト80およびその内部の部材以外は、形状，機能とも前
述の従来例と全く同様であるので説明を省略する。また
記号も同一のものを附した。シャフト80はヘリングボー
ン溝62等の外側面の諸形状は従来例のものと同一である
が中空であり、円錐面を有した求心部材81が内部に固着
されている。また、ベース61に圧入された固定軸82の上
面も円錐形状をしており、上記求心部材81と固定軸82の
双方の円錐面に接するように鋼球83が配されている。す
なわち、上記シャフト80は、上記鋼球83の中心を支点と
して揺動を行なうことができる。さらに、ばね84によっ
て予圧がかけられシャフト80がラジアル方向に並進する
ことを防止している。

以上のように構成された回転多面体鏡光偏向器におい
て、固定コイル基板65に通電することにより、ロータ磁
石53とサブロータ55間の空隙の磁束に回転トルクが発生
し回転組立体56は高速で回転し、前記回転部材51の平面
部51bとベース61の平面部61aとの間隙および、前記回転
部材51のスリーブ部51dとシャフト80との間隙に動圧を
発生し、回転組立体56は、ベース61およびシャフト80と
非接触の状態で支持され、極めて小さな摩擦抵抗と安定
性をもって、低損失でしかも高精度で回転する。

以上のように本実施例によれば、求心部材81,固定軸8
2,鋼球83を設け、上記シャフト80を揺動自在にベース61
に取付けることで、回転部材51の平面部51bとスリーブ
部51dとの加工時の垂直度誤差を回転時において吸収す
ることができる。すなわち、加工時の垂直度にかかわら
ず軸受本来に能力を発揮することができる。またベース
61とシャフト80との組立時の垂直精度も不要となる。

発明の効果 以上のように本発明は、回転体を動圧スラスト軸受お
よび動圧ラジアル軸受によって支持する装置であって、
上記動圧スラスト軸受は、回転体に設けられた平面部と
それに一定の間隙をもって対向するベースに設けられた
平面部とのいずれかに動圧発生溝を備えたものであり、
また上記動圧ラジアル軸受は回転体に設けられたスリー
ブとそれに一定の間隙をもって嵌合するシャフトより成
り、かつ上記シャフトはその中心軸上のある一点を支点
として揺動自在に上記ベースに取付けられたものである
ことを特徴とするという構成を備えることにより、加工
および組立が容易で、量産に適した高精度の回転体支持
装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における回転多面体鏡光偏向
器の断面図、第２図は先願の回転体支持装置を用いた回
転多面体鏡光偏向器の断面図、第３図は先願の回転体支
持装置を用いた回転多面体鏡光偏向器の分解斜視図であ
る。 51……回転部材、61……ベース、62……ヘリングボーン
溝、63……スパイラル溝、80……シャフト、81……求心
部材、82……固定軸、83……鋼球。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転体を動圧スラスト軸受および動圧ラジ
   アル軸受によって支持する装置であって、上記動圧スラ
   スト軸受は、回転体に設けられた平面部とそれに一定の
   間隙をもって対向するベースに設けられた平面部とのい
   ずれかに動圧発生溝を備えたものであり、また上記動圧
   ラジアル軸受は回転体に設けられたスリーブとそれに一
   定の間隙をもって嵌合するシャフトより成り、かつ上記
   シャフトはその中心軸上のある一点を支点として揺動自
   由に上記ベースに取付けられたものであることを特徴と
   する回転体支持装置。