JPH11305161A - 動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は信頼性が高く画像品質の良好な小型で
安価な動圧空気軸受型ポリゴンスキャナを提供する。 【解決手段】動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ３０は、
中空回転軸３９の中空部内に固定軸３３が挿入され、フ
ランジ４０に固定された吸引型磁気軸受回転部４１が、
固定軸３３の円筒内に埋設されたリング状の吸引型磁気
軸受固定部３４内に挿入されて、固定軸３３が中空回転
軸３９を軸方向に浮上支持する。中空回転軸３９が回転
されると、空気の動圧により、固定軸３３と中空回転軸
３９の接触面を動圧空気軸受面として、固定軸３３が中
空回転軸３９を径方向に支持する。固定軸３３は、ハウ
ジング３１の中央部に梁３１ａにより連結一体形成され
た軸受基準部３１ｂに直接固定され、プリント基板４９
がブラシレスモータ５５のステータコア４８の取り付け
られる基台５１とハウジング３１とに張り渡される状態
で取り付けられて、回転体４７の配置される空間を密閉
空間としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動圧空気軸受型ポ
リゴンスキャナに関し、詳細には、ラジアル動圧空気軸
受と吸引型アキシャル磁気軸受を利用した動圧空気軸受
型ポリゴンスキャナに関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタル複写機やレーザプリンタ等の
レーザ書込系を用いた電子写真方式の記録装置は、その
印字品質が良好なこと、印字速度が速いこと及び騒音が
低いこと等の特徴と低価格化が進んできたことから、近
時、急速に普及してきている。

【０００３】この電子写真方式の記録装置のレーザ書込
系に用いられているポリゴンスキャナには、記録装置の
プリント速度及び画素密度に応じた回転速度でポリゴン
ミラーを回転させることが要求され、特に、近年、プリ
ント速度の高速化及び画素密度の高密度化にともない、
ポリゴンスキャナには、２００００ｒｐｍ以上の超高速
回転が要求される。

【０００４】このような超高速回転の要求されるポリゴ
ンスキャナには、従来のボールベアリングタイプの軸受
装置では、軸受寿命や軸受騒音などの面から要求される
画像品質を満足させることができない。

【０００５】そこで、従来から、超高速回転の要求され
るポリゴンスキャナには、動圧空気を利用した動圧空気
軸受が用いられている。

【０００６】このような動圧空気軸受を使用した装置と
しては、例えば、本出願人が先に提案したは、ブラシレ
スモータの回転体装置がある（特開平８−２６６０３０
号公報参照）。このブラシレスモータの回転体装置は、
動圧流体軸受によって支持され、一体的に構成されたモ
ータの駆動により回転する装置において、回転体に使用
される接着剤を９０℃で４００ＭＰａ以上のヤング率で
構成してなるブラシレスモータの回転体装置、すなわ
ち、ラジアル方向には、動圧空気軸受が構成され、アキ
シャル方向には、上下反発型の磁気軸受が構成され、回
転体を回転自在に支持するブラシレスモータの回転体装
置である。

【０００７】この軸受装置は、具体的には、例えば、図
３に示すように、ポリゴンスキャナの軸受装置１に適用
され、ポリゴンスキャナの軸受装置１は、ハウジング２
に圧入固着あるいは焼きばめ等の方法で堅固に固定され
た固定軸３と、固定軸３が挿入された中空回転軸４と、
を備えている。

【０００８】中空回転軸４は、軸方向途中に外方（径方
向）に突出して図示しない光学ハウジングへの取付基準
面となる鍔部４ａが形成されており、当該鍔部４ａの上
面にポリゴンミラー５が載置されている。ポリゴンミラ
ー５は、ミラー押さえ６により中空回転軸４の鍔部４ａ
に押さえ付けられるとともに、ミラー押さえ６がネジ７
により中空回転軸４に固定されることにより、中空回転
軸４に固定されている。ミラー押さえ６は、永久磁石８
を保持しており、マグネットホルダーとしての機能も有
している。

【０００９】この永久磁石８に対向する上方の位置に
は、ハウジング２に固定された上カバー９に保持された
永久磁石１０が所定の微小間隔を開けて配設されてお
り、永久磁石８に対向する下方の位置には、固定軸３の
上端に固定された永久磁石１１が所定の微小間隔を開け
て配設されている。永久磁石１０及び永久磁石１１は、
それぞれ永久磁石８に対して相互に向かい合う面が同極
となるように配設されており、永久磁石８に対してそれ
ぞれ反発力が作用する。上カバー９には、図示しないが
半導体レーザからのレーザ光の入出射用の開口部が形成
されており、当該開口部には、両面テープあるいは接着
剤等でガラスが設けられて、上カバー９及びハウジング
２内が密閉されている。

【００１０】そして、ミラー押さえ６には、図示しない
上下振動減衰用連通穴が形成されており、この上下振動
減衰用連通穴は、後述するアキシャル軸受に適切なダン
ピング特性を持たせている。

【００１１】中空回転軸４の鍔部４ａの下面であって中
空回転軸４の外周面には、周状にロータマグネット１２
が取り付けられており、ロータマグネット１２は、中空
回転軸４に対して内周部を嵌合させ、内周部と軸方向上
面を中空回転軸４及び鍔部４ａに直接接着等で固着する
ことにより、中空回転軸４に固着されている。

【００１２】上記ロータマグネット１２は、軽量かつ機
械的耐力（引張強度）の高いアルミ−マンガン系の金属
磁石により形成されており、中空回転軸４と固定軸３
は、軽量化と高速回転のために、比重の小さいアルミニ
ウム合金で形成されているとともに、起動停止時の摩耗
を防止するために、軸受表面には、無電界複合ニッケル
メッキの表面処理が施されている。また、ポリゴンミラ
ー５及びミラー押さえ６は、アルミニウム合金で形成さ
れている。

【００１３】上記ポリゴンミラー５、ミラー押さえ６及
びロータマグネット１２等の取り付けられた中空回転軸
４は、回転体１３を構成している。

【００１４】そして、上記ロータマグネット１２に対向
する下方の位置に、プリント基板１４を挟んでコイル部
１５とホール素子１６が配設されており、これらプリン
ト基板１４、コイル部１５及びホール素子１６は、ハウ
ジング２に取り付けられている。プリント基板１４は、
コネクタ１７及びハーネス１８を介して回路基板（プリ
ント基板）１９に接続されており、これらロータマグネ
ット１２、プリント基板１４、コイル部１５、ホール素
子１６、コネクタ１７、ハーネス１８及び回路基板１９
の制御回路等により、アキシャルギャップ（面対向）型
のモータ２０が構成されている。このモータ２０は、制
御回路（回路基板）１９により励磁切り換えを行うこと
により、回転体１３を回転させる。

【００１５】そして、上記ミラー押さえ６には、回転体
１３の不釣り合い修正用のバランス修正溝６ａが形成さ
れており、ロータマグネット１２には、回転体１３の不
釣り合い修正用のバランス修正溝１２ａが形成されてい
る。バランス修正用溝１２ａは、ロータマグネット１２
の内周面の一部を周状に切り欠くことにより形成されて
おり、ロータマグネット１２のバランス修正用溝１２ａ
以外の内周面は、中空回転軸４に精度良く嵌合されてい
る。

【００１６】また、固定軸３の外周面には、ヘリングボ
ーン溝３ａ、３ｂが上下２対形成されており、モータ２
０の駆動により回転体１３が回転すると、中空回転軸４
と固定軸３の隙間の圧力が高まり、中空回転軸４、固定
軸３及びヘリングボーン溝３ａ、３ｂにより動圧空気を
利用したラジアル軸受として機能して、非接触でラジア
ル方向に回転体１３を支持する。

【００１７】一方、上記ミラー押さえ６に保持された磁
石８、上カバー９に保持された磁石１０、固定軸３の上
端に固定された磁石１１及びミラー押さえ６に形成され
た上下振動減衰用連通穴は、磁石１０と磁石１１がミラ
ー押さえ６に保持された磁石８に上下双方から反発力を
付与して、磁石８及び磁石８を保持するミラー押さえ６
を介して回転体１３を反発浮上させるアキシャル軸受と
して機能して、回転体１３を軸方向に非接触で支持す
る。

【００１８】すなわち、この軸受装置１は、ラジアル方
向に動圧軸受を用い、アキシャル方向に磁石反発型の磁
気軸受を用いており、モータ方式として、アキシャル方
向に磁気ギャップを持った、いわゆる面対向型を採用し
ている。

【００１９】また、従来、光ビーム発生手段から出射し
た光ビームを偏向走査する回転多面鏡と、該回転多面鏡
を回転駆動するモータ装置とを有し、該モータ装置の駆
動用ＩＣを金属基板上に装備した偏向走査装置におい
て、前記金属基板の駆動用ＩＣの実装部裏面に熱容量及
び／または熱伝導率が大きい吸熱部材を設けた偏向走査
装置が提案されている（特開平６−２３０３０６号公報
参照）。

【００２０】すなわち、この偏向走査装置は、金属基板
の駆動用ＩＣの実装部裏面に設けられた熱容量及び／ま
たは熱伝導率の大きい吸熱部材で熱を拡散させて、駆動
用ＩＣの放熱を行っている。

【００２１】さらに、従来、モータ機体に設けられた固
定軸と、該固定軸に対してラジアル方向にすきまを有し
て係合される回転軸と、前記回転軸に固定された回転多
面鏡のスラスト方向支持力を発生するため、前記モータ
機体に固定されたホルダ及び前記回転軸に同心で配置さ
れた一対の環状マグネットからなる磁気軸受と、前記基
体及び前記ホルダに隣接する制御基板とを具備し、前記
ホルダが、張出部を有し、その張出部が前記制御基板上
に配置された発熱性の駆動回路素子と接触して配置され
ていることを特徴とする動圧スピンドル・モータが提案
されている（特開平８−５９４８号公報参照）。

【００２２】すなわち、この動圧スピンドル・モータ
は、ホルダの張出部により制御基板に配設された駆動回
路素子の発生する熱を放熱させている。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の軸受装置等にあっては、ポリゴンスキャナ等
の高速回転の軸受としては、なお、改良の余地があっ
た。

【００２４】すなわち、特開平８−２６６０３０号公報
記載のブラシレスモータの回転体装置にあっては、２枚
のプリント基板を設け、これらのプリント基板をハーネ
スで接続しているため、部品点数が多くなり、コストが
高くなるとともに、それぞれの基板を固定したり、密閉
構造とするためにハーネス部分をシールする作業が必要
となり、組立作業数が多くなって、組立コストが高くな
る。また、上下反発型の磁気軸受の磁石が固定軸の先端
部に固定されているため、光学ハウジングに形成された
取り付け基準面を基準にしたポリゴンミラーの軸方向の
位置がばらつきやすく、ポリゴンミラーの位置精度を確
保するためには、固定軸先端の磁石固定部分の寸法精度
を厳しくするとともに、光学ハウジングに対して固定軸
を正確に組み付けて位置精度を確保する必要があり、作
業性を向上させる上で、なお、改良の余地があった。

【００２５】また、特開平６−２３０３０６号公報記載
の偏向走査装置にあっては、金属基板の駆動用ＩＣの実
装部裏面に設けられた熱容量及び／または熱伝導率の大
きい吸熱部材で熱を拡散させて、駆動用ＩＣの放熱を行
っているため、駆動用ＩＣが直接冷却されず、金属基板
の駆動用ＩＣと周辺との間で温度勾配が発生し、密閉構
造内にこもった熱によって駆動用ＩＣの温度が高くなり
やすいという問題があった。また、軸受にボールベアリ
ングを用いているため、超高速回転で使用することがで
きないだけでなく、回転速度が速くなるほど、駆動用Ｉ
Ｃの発熱量が多くなり、送風により駆動用ＩＣを直接冷
却する必要が生じて、偏向走査装置のコストが高くなる
とともに、大型化するという問題があった。

【００２６】さらに、特開平８−５９４８号公報記載の
動圧スピンドル・モータにあっては、光学ハウジングへ
の取り付け面に関しては、何ら記述されていないが、ポ
リゴンミラーの鏡面の汚染防止やポリゴンミラーの風切
り音の漏洩による騒音を防止するためには、少なくとも
ポリゴンミラーを密閉された光学ハウジング内に配設す
る必要がある。この場合、仮に、制御基板より下側の例
えばモータ機体に取付基準面を設定すると、駆動回路素
子を含めて光学ハウジングの中に密閉されることとな
り、駆動回路素子が直接冷却されなくなって、制御基板
の駆動回路素子と周辺で温度勾配が発生し、密閉空間内
にこもった熱によって駆動回路素子の温度が高くなると
いう問題がある。この問題は、高速回転になるほど駆動
回路素子の発熱が多くなるため、送風により直接駆動素
子を冷却する必要が生じ、装置が大型化するとともに、
コストが高くなるという問題がさらに発生する。また、
光学ハウジング内に配設する場合に、制御基板より上側
の例えばホルダに取付基準面を設けると、ポリゴンミラ
ーが配置された空間と外部が連通される結果となって、
ポリゴンミラーのミラー面が汚染されたり、ポリゴンミ
ラーの風切り音が漏れて、騒音になるという問題がある
とともに、ポリゴンミラーの取付基準面と固定軸の取り
付けられるモータ機体が制御基板によって別部品に分離
され、取付基準に対するポリゴンミラーの位置バラツキ
が大きくなって、精度が悪化するという問題がある。さ
らに、磁気軸受が回転体の外側に配設されているため、
高速回転による遠心力で磁石が破壊されやすく、高速回
転に適さないという問題があった。

【００２７】そこで、請求項１記載の発明は、軸方向に
中空部を有する中空回転軸にポリゴンミラーが固定され
て回転体を形成する中空回転軸の中空部内に固定軸が挿
入され、固定部としてプリント基板等を有するモータに
より回転体が回転され、当該回転体の回転により発生す
る空気の動圧を中空回転軸の内周面と固定軸の外周面か
らなる動圧空気軸受面で受けるラジアル動圧空気軸受と
所定のアキシャル軸受により回転体を半径方向及び軸方
向に回転自在に支持する動圧空気軸受型ポリゴンスキャ
ナの固定軸を、略リング形状のハウジングの略中央部に
複数の梁で連結されて一体形成された軸受基準部に直接
固定し、モータの固定部を構成するプリント基板等を、
回転体の外周を覆うケーシングとともに当該回転体の配
置されている空間を密閉する状態でハウジングに取り付
けることにより、モータの固定部を簡単、かつ、容易に
ハウジングに取り付て、他のシール作業を行うことな
く、少なくとも使用状態において回転体の位置する空間
を密閉空間とするとともに、取付基準部に対する軸受の
位置バラツキを小さく抑制し、モータのプリント基板等
の放熱性を向上させつつ、作業性の向上及び部品点数の
削減によりコストを低減することができるとともに、ポ
リゴンミラーの回転位置のバラツキを小さく抑えて、信
頼性が高く画像品質の良好な小型で安価な動圧空気軸受
型ポリゴンスキャナを提供することを目的としている。

【００２８】請求項２記載の発明は、モータの固定部を
構成する駆動回路を、プリント基板に一体的に形成する
とともに、駆動素子をプリント基板の回転体の位置する
密閉空間側とは反対側の面に配設することにより、駆動
回路とプリント基板とを接続するハーネスを不要にして
部品点数を削減し、かつ、ハーネス部分のシール作業を
不要にするとともに、駆動素子を密閉空間外に配置して
送風による冷却効果を向上させ、より一層小型化、低価
格化を図るとともに、高速回転での安定性をより一層向
上させることのできる動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ
を提供することを目的としている。

【００２９】請求項３記載の発明は、アキシャル軸受
を、ハウジングの軸受基準部に固定されたリング状の吸
引型磁気軸受固定部と、中空回転軸に取り付けられた保
持部材に固定されリング状の吸引型磁気軸受固定部内に
半径方向において吸引型磁気軸受固定部の内周面と所定
の磁気ギャップを有した状態で挿入された吸引型磁気軸
受回転部と、を備えたものとするとともに、動圧空気軸
受の動圧空気軸受面よりも半径方向において内側の位置
に配設することにより、アキシャル軸受をより一層扁平
小型化し、高速回転での遠心力による破壊を抑制して、
高速回転での安定性をより一層向上させるとともに、よ
り一層扁平小型化することのできる動圧空気軸受型ポリ
ゴンスキャナを提供することを目的としている。

【００３０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の動
圧空気軸受型ポリゴンスキャナは、軸方向に中空部を有
する中空回転軸にポリゴンミラーが固定されて回転体を
形成する前記中空回転軸の前記中空部内に固定軸が挿入
され、固定部としてプリント基板等を有するモータによ
り前記回転体が回転され、当該回転体の回転により発生
する空気の動圧を前記中空回転軸の内周面と前記固定軸
の外周面からなる動圧空気軸受面で受けるラジアル動圧
空気軸受と所定のアキシャル軸受により前記回転体を半
径方向及び軸方向に回転自在に支持する動圧空気軸受型
ポリゴンスキャナであって、前記固定軸は、略リング形
状のハウジングの略中央部に複数の梁で連結されて一体
形成された軸受基準部に直接固定され、前記モータの固
定部を構成するプリント基板等が、前記回転体の外周を
覆うケーシングとともに当該回転体の配置されている空
間を密閉する状態で前記ハウジングに取り付けられてい
ることにより、上記目的を達成している。

【００３１】上記構成によれば、軸方向に中空部を有す
る中空回転軸にポリゴンミラーが固定されて回転体を形
成する中空回転軸の中空部内に固定軸が挿入され、固定
部としてプリント基板等を有するモータにより回転体が
回転され、当該回転体の回転により発生する空気の動圧
を中空回転軸の内周面と固定軸の外周面からなる動圧空
気軸受面で受けるラジアル動圧空気軸受と所定のアキシ
ャル軸受により回転体を半径方向及び軸方向に回転自在
に支持する動圧空気軸受型ポリゴンスキャナの固定軸
を、略リング形状のハウジングの略中央部に複数の梁で
連結されて一体形成された軸受基準部に直接固定し、モ
ータの固定部を構成するプリント基板等を、回転体の外
周を覆うケーシングとともに当該回転体の配置されてい
る空間を密閉する状態でハウジングに取り付けているの
で、モータの固定部を簡単、かつ、容易にハウジングに
取り付て、他のシール作業を行うことなく、少なくとも
使用状態において回転体の位置する空間を密閉空間とす
ることができるとともに、取付基準部に対する軸受の位
置バラツキを小さく抑制することができ、モータのプリ
ント基板等の放熱性を向上させつつ、作業性の向上及び
部品点数の削減によりコストを低減することができると
ともに、ポリゴンミラーの回転位置のバラツキを小さく
抑えて、動圧空気軸受型ポリゴンスキャナを信頼性が高
く画像品質の良好な小型で安価なものとすることができ
る。

【００３２】この場合、例えば、請求項２に記載するよ
うに、前記モータは、その固定部を構成する前記プリン
ト基板に、当該モータを駆動する駆動回路が一体的に形
成されているとともに、駆動素子が前記回転体の位置す
る密閉空間側とは反対側の面に配設されていてもよい。

【００３３】上記構成によれば、モータの固定部を構成
する駆動回路を、プリント基板に一体的に形成するとと
もに、駆動素子をプリント基板の回転体の位置する密閉
空間側とは反対側の面に配設しているので、駆動回路と
プリント基板とを接続するハーネスを不要にして部品点
数を削減し、かつ、ハーネス部分のシール作業を不要に
することができるとともに、駆動素子を密閉空間外に配
置して送風による冷却効果を向上させることができ、動
圧空気軸受型ポリゴンスキャナをより一層小型化、低価
格化することができるとともに、高速回転での安定性を
より一層向上させることができる。

【００３４】また、例えば、請求項３に記載するよう
に、前記アキシャル軸受は、前記ハウジングの軸受基準
部に固定されたリング状の吸引型磁気軸受固定部と、前
記中空回転軸に取り付けられた所定の保持部材に固定さ
れ前記リング状の吸引型磁気軸受固定部内に半径方向に
おいて前記吸引型磁気軸受固定部の内周面と所定の磁気
ギャップを有した状態で挿入された吸引型磁気軸受回転
部と、を備えるとともに、前記動圧空気軸受の前記動圧
空気軸受面よりも半径方向において内側の位置に配設さ
れていてもよい。

【００３５】上記構成によれば、アキシャル軸受を、ハ
ウジングの軸受基準部に固定されたリング状の吸引型磁
気軸受固定部と、中空回転軸に取り付けられた保持部材
に固定されリング状の吸引型磁気軸受固定部内に半径方
向において吸引型磁気軸受固定部の内周面と所定の磁気
ギャップを有した状態で挿入された吸引型磁気軸受回転
部と、を備えたものとするとともに、動圧空気軸受の動
圧空気軸受面よりも半径方向において内側の位置に配設
しているので、アキシャル軸受をより一層扁平小型化す
ることができ、高速回転での遠心力による破壊を抑制し
て、高速回転での安定性をより一層向上させることがで
きるとともに、動圧空気軸受型ポリゴンスキャナをより
一層扁平小型化することができる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるか
ら、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本
発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定す
る旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもので
はない。

【００３７】図１及び図２は、本発明の動圧空気軸受型
ポリゴンスキャナの一実施の形態を示す図であり、図１
は、本発明の動圧空気軸受型ポリゴンスキャナの一実施
の形態を適用した動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ３０
の正面断面図、図２は、図１の動圧空気軸受型ポリゴン
スキャナ３０の分解斜視図である。

【００３８】図１において、動圧空気軸受型ポリゴンス
キャナ３０は、ハウジング３１とハウジング３１上にネ
ジ固定された上カバー（ケーシング）３２により、その
外観が形成されている。

【００３９】ハウジング３１は、図２に示すように、中
空の略円盤形状に形成されており、その周辺部から中央
部に延在して複数の梁３１ａが形成されているととも
に、その中央部に円筒状の軸受基準部３１ｂが形成され
ている。固定軸３３は、軸受基準部３１ｂの外筒面３１
ｃを基準にして、圧入固着、焼きばめ、あるいは、接着
固定等により固定されている。

【００４０】固定軸３３は、その周壁部の適切な位置に
ヘリングボーン溝３３ａが形成されており、固定軸３３
の円筒内には、アキシャル方向（軸方向）に所定長さを
有したリング状の吸引型磁気軸受固定部３４が、軸受基
準部３１ｂの上端面３１ｄ（図２参照）を基準にして埋
設されている。

【００４１】吸引型磁気軸受固定部３４は、図２に示す
ように、所定の大きさの中心円がその中心部に形成され
アキシャル方向に２極に着磁されてアキシャル方向に磁
極が向いたリング状の永久磁石３５と、永久磁石３５の
アキシャル方向両端（軸方向両端）に固定され永久磁石
３５の中心円（内径）よりも小さい中心円がその中心部
に形成された強磁性材料からなる一対の第１固定ヨーク
板３６及び第２固定ヨーク板３７と、で形成されてい
る。吸引型磁気軸受固定部３４は、第１固定ヨーク板３
６と第２固定ヨーク板３７とで永久磁石３５を挟んだ状
態で固定軸３３の円筒内に埋設され、第１固定ヨーク板
３６の上部から、弾性部材３８で固定されることによ
り、永久磁石３５を第１固定ヨーク板３６と第２固定ヨ
ーク板３７で固定軸３３の軸方向に挟んだ状態で、か
つ、第１固定ヨーク板３６の中心円と第２固定ヨーク板
３７の中心円が固定軸３３の軸中心と一致する（同軸と
なる）状態で、固定軸３３の円筒内に埋設されている。
上記第１固定ヨーク板３６及び第２固定ヨーク板３７
は、鉄鋼系の板材で形成されており、永久磁石３５は、
例えば、主に希土類系の永久磁石が用いられている。な
お、吸引型磁気軸受固定部３４は、弾性部材３８で固定
軸３３の円筒内に固定するものに限るものではなく、例
えば、接着剤等で固定軸３３の円筒内に固定してもよ
い。

【００４２】固定軸３３は、図１に示すように、中空回
転軸３９の中空内に挿入されており、中空回転軸３９の
上面から外周面には、図２に示すように、キャップ形状
に形成されるとともに、外方（径方向）に鍔状に突出し
たフランジ４０が固定されている。フランジ４０の中央
部には、吸引型磁気軸受回転部４１が圧入されてフラン
ジ４０に固定されており、吸引型磁気軸受回転部４１
は、第１固定ヨーク板３６の中心円部分及び第２固定ヨ
ーク板３７の中心円部分との間に磁気ギャップを構成す
る外筒面が形成されている。この外筒面は、吸引型磁気
軸受回転部４１の回転中心軸と同軸になるように配置さ
れている。

【００４３】フランジ４０の鍔状に突出した部分の上面
には、ポリゴンミラー４２が載置されており、ポリゴン
ミラー４２は、板ばね（保持部材）４３により中空回転
軸３９のフランジ４０に押さえつけられるとともに、板
ばね４３がネジ４４が吸引型磁気軸受回転部４１の上端
部に形成されたネジ穴に螺合されて吸引型磁気軸受回転
部４１に固定されることにより、吸引型磁気軸受回転部
４１に固定されている。なお、フランジ４０は、上述の
ように、中空回転軸３９の上方の中空部を閉止する状態
で中空回転軸３９に取り付けられており、固定軸３３の
上端とフランジ４０により閉止された中空回転軸３９の
中空部に空気溜まり４５が形成されている。

【００４４】吸引型磁気軸受回転部４１は、永久磁石あ
るいは鉄鋼系の強磁性体等の材料で形成されている。ま
た、上記固定軸３３及び中空回転軸３９は、セラミック
やアルミニウム合金等の非磁性材料で形成されており、
吸引型磁気軸受の磁束が漏れるのを防止して、後述する
アキシャル軸受に効率よくアキシャル吸引力を発生させ
る。

【００４５】また、フランジ４０には、図１に示すよう
に、空気溜まり４５を、板ばね４３のスリット４３ａ
（図２参照）を介して中空回転軸３９の外部に連通する
微細穴４０ａが吸引型磁気軸受回転部４１の周囲に形成
されており、微細穴４０ａは、微細穴４０ａを通過する
空気の粘性抵抗により、後述するアキシャル軸受に適切
なダンピング特性を持たせている。

【００４６】中空回転軸３９のフランジ４０の下面であ
って中空回転軸３９の外周方向には、図１に示すよう
に、周状にロータマグネット４６が取り付けられてお
り、ロータマグネット４６は、例えば、軽量かつ機械的
耐力（引張強度）の高いアルミ−マンガン系の金属磁石
等により形成されている。

【００４７】上記フランジ４０、吸引型磁気軸受回転部
４１、ポリゴンミラー４２、板ばね４３、ネジ４４、ロ
ータマグネット４６及び中空回転軸３９は、一体となっ
て回転体４７を構成している。

【００４８】上記ロータマグネット４６に対向する内周
側には、ステータコア４８が配設されており、ステータ
コア４８には、巻線コイル４８ａが巻かれている。ロー
タマグネット４６及び巻線コイル４８ａの巻かれたステ
ータコア４８の下方の位置には、プリント基板４９とホ
ール素子５０が配設されている。巻線コイル４８ａの巻
かれたステータコア４８は、基台５１を介してハウジン
グ３１に取り付けられている。

【００４９】プリント基板４９は、ドーナツ状に形成さ
れており、その内周端部が基台５１に密着され、その外
周端部がハウジング３１に密着された状態で、基台５１
とハウジング３１にネジ５２により取り付けられて、上
カバー３２とともに、回転体４７の配置されている空間
を外部と遮断して、回転体４７の配置されている空間を
密閉している。

【００５０】また、ホール素子５０は、プリント基板４
９に取り付けられており、プリント基板４９には、図示
しない駆動回路が一体形成されているとともに、駆動素
子５３及びその他の回路部品５４がプリント基板４９の
下面、すなわち、回転体４７の配置されている密閉空間
側とは反対側の面に取り付けられている。駆動素子５３
及びその他の回路部品５４は、回転体４７の配置されて
いる密閉空間の外側であって、ハウジング３１に形成さ
れた梁３１ａの間に配置・実装されており、図示しない
送風ファンにより冷却される。これらロータマグネット
４６、プリント基板４９、巻線コイル４８、ホール素子
５０及び駆動素子５３等により、ラジアルギャップ・ア
ウターロータ型のブラシレスモータ５５が構成されてお
り、巻線コイル４８、プリント基板４９、ホール素子５
０及び駆動素子５３等は、ブラシレスモータ５５の固定
部として機能している。ブラシレスモータ５５は、プリ
ント基板４９の駆動回路がホール素子５０の位置検出信
号に基づいて、順次巻線コイル４８への通電を制御し
て、励磁切り換えを行うことにより、回転体４７を回転
させて、定速制御する。

【００５１】そして、上記回転体４７の上下２箇所に
は、回転体４７の不釣り合い修正用のバランス修正部４
３ａ、４０ｂが形成されている。

【００５２】上記固定軸３３の外周面には、上述のよう
に、ヘリングボーン溝３３ａが形成されているため、ブ
ラシレスモータ５５の駆動により回転体４７が回転する
と、中空回転軸３９と固定軸３３の隙間の圧力が高ま
り、中空回転軸３９の内周面と固定軸３３の外周面を動
圧空気軸受面として動圧空気を利用したラジアル軸受
（動圧軸受）として機能して、非接触でラジアル方向
（半径方向）に回転体４７を支持する。

【００５３】また、上記フランジ４０に固定された吸引
型磁気軸受回転部４１、固定軸３３の円筒内に埋設・固
定された永久磁石３５、第１固定ヨーク板３６と第２固
定ヨーク板３７からなる吸引型磁気軸受固定部３４は、
吸引型磁気軸受回転部４１と固定軸３３に埋設・固定さ
れた吸引型磁気軸受固定部３４に吸引力が発生して、回
転体４７を浮上させるアキシャル軸受（磁気軸受）とし
て機能して、回転体４７を軸方向に非接触で支持する。
すなわち、アキシャル軸受は、上記ラジアル軸受の動圧
空気軸受面よりも半径方向において内側に形成されてい
る。

【００５４】そして、上カバー３２には、図示しない半
導体レーザからのレーザ光の入出射用の開口部にガラス
窓が両面テープまたは接着剤等で固定されて、内部が密
閉されている。

【００５５】なお、動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ３
０は、ハウジング３１にレーザ光入出射用の開口部の形
成された上カバー３２が取り付けられているが、光学ハ
ウジング（ケーシング）に取り付けられた際に密閉空間
に回転体４７が配置される場合には、上カバー３２を取
り除いてもよい。

【００５６】次に、本実施の形態の作用を説明する。動
圧空気軸受型ポリゴンスキャナ３０は、ハウジング３１
に固定された固定軸３３が中空回転軸３９に挿入され、
固定軸３３の円筒内に吸引型磁気軸受固定部３４が埋設
されている。吸引型磁気軸受固定部３４は、アキシャル
方向に２極に着磁されたリング状の永久磁石３５を上下
（アキシャル方向）の１対のリング状の第１固定ヨーク
板３６と第２固定ヨーク板３７で挟んだ状態に形成さ
れ、第１固定ヨーク板３６と第２固定ヨーク板３７の中
心円は、永久磁石３５の中心円よりも小さく形成されて
いるとともに、中空回転軸３９の軸芯と一致する状態で
配設されている。

【００５７】この固定軸３３は、中空回転軸３９の中空
内に挿入されており、中空回転軸３９には、フランジ４
０が取り付けられているとともに、このフランジ４０に
ポリゴンミラー４２、ロータマグネット４６及び吸引型
磁気軸受回転部４１等が取り付けられて、回転体４７を
構成している。

【００５８】フランジ４０には、固定軸３３の円筒内に
軸受基準部３１ｂの上端面３１ｄを基準にして埋設され
た吸引型磁気軸受固定部３４の中心円内に侵入する吸引
型磁気軸受回転部４１が固定されており、吸引型磁気軸
受回転部４１は、永久磁石または鉄鋼系の強磁性体等の
材料のように、寸法精度の高い材料で、円柱状あるいは
円筒状に形成されるとともに、吸引型磁気軸受固定部３
４の第１固定ヨーク板３６及び第２固定ヨーク板３７と
対向する位置に外筒面が形成されて、第１固定ヨーク板
３６及び第２固定ヨーク板３７との間に微細間隔の磁気
ギャップを形成している。

【００５９】吸引型磁気軸受回転部４１は、上述のよう
に、永久磁石または強磁性体材料で形成されており、吸
引型磁気軸受固定部３４の永久磁石３５、第１固定ヨー
ク板３６、吸引型磁気軸受回転部４１及び第２固定ヨー
ク板３７へと向かい、再び永久磁石３５へと向かう閉ル
ープ状に磁力線が形成されて、固定軸３３の円筒内に埋
設された吸引型磁気軸受固定部３４とフランジ４０を介
して中空回転軸３９に固定された吸引型磁気軸受回転部
４１との間に吸引力が発生して、フランジ４０に固定さ
れた吸引型磁気軸受回転部４１と固定軸３３の円筒内に
埋設された吸引型磁気軸受固定部３４は、回転体４７を
浮上させるアキシャル軸受として機能して、回転体４７
を軸方向に非接触で支持する。

【００６０】また、動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ３
０は、フランジ４０に取り付けられたロータマグネット
４６に周方向で対向する位置に、巻線コイル４８ａの巻
かれたステータコア４８が配設されているとともに、ロ
ータマグネット４６の下方の位置にホール素子５０とプ
リント基板４９が配設されており、これらプリント基板
４９、巻線コイル４８ａの巻かれたステータコア４８、
ホール素子５０及び駆動素子５３等は、ラジアルギャッ
プ・アウターロータ型のブラシレスモータ５５を構成し
て、プリント基板４９の駆動回路により巻線コイル４８
ａへの通電を制御して、励磁切り換えを行うことによ
り、回転体４７を回転させる。

【００６１】上記固定軸３３の外周面には、ヘリングボ
ーン溝３３ａが形成されており、ブラシレスモータ５５
の駆動により回転体４７が回転すると、中空回転軸３９
と固定軸３３の隙間の圧力が高まって、中空回転軸３
９、固定軸３３及びヘリングボーン溝３３ａが、動圧空
気を利用したラジアル軸受として機能して、非接触でラ
ジアル方向に回転体４７を支持する。

【００６２】このように、動圧空気軸受型ポリゴンスキ
ャナ３０は、アキシャル軸受が回転体４７を非接触で軸
方向に支持し、ブラシレスモータ５５により回転体４７
を回転駆動することにより、動圧空気を利用したラジア
ル軸受が、非接触で回転体４７をラジアル方向に支持す
る。

【００６３】そして、動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ
３０は、上述のように、ハウジング３１の中央部に複数
の梁３１ａにより連結されて一体形成された軸受基準部
３１ｂに、固定軸３３が直接固定され、ドーナツ型のプ
リント基板４９が、ブラシレスモータ５５のステータコ
ア４８の取り付けられる基台５１とハウジング３１とに
張り渡される状態で取り付けられて、少なくとも光学ハ
ウジングあるいは上カバー３２がハウジング３１に取り
付けられることにより回転体４７の配置される空間が外
部と遮断されて密閉空間に形成されている。

【００６４】したがって、ブラシレスモータ５５の固定
部であるプリント基板４９等を簡単、かつ、容易にハウ
ジング３１に取り付て、他のシール作業を行うことな
く、少なくとも使用状態において回転体４７の位置する
空間を密閉空間とすることができるとともに、ハウジン
グ３１に形成された軸受基準部３１ｂに直接固定軸３３
と吸引型磁気軸受の固定部３４を固定して、ハウジング
の取付基準部に対するラジアル軸受とアキシャル軸受の
位置バラツキを小さく抑制することができ、ブラシレス
モータ５５のプリント基板４９等の放熱性を向上させつ
つ、作業性の向上及び部品点数の削減によりコストを低
減することができるとともに、ポリゴンミラー４２の回
転位置のバラツキを小さく抑えて、動圧空気軸受型ポリ
ゴンスキャナ３０を信頼性が高く画像品質の良好な小型
で安価なものとすることができる。

【００６５】また、上述のように、動圧空気軸受型ポリ
ゴンスキャナ３０では、ブラシレスモータ５５の固定部
を構成する駆動回路を、プリント基板４９に一体的に形
成するとともに、プリント基板４９の回転体４７の位置
する密閉空間側とは反対側の面に駆動素子５３を配設し
ている。

【００６６】したがって、駆動回路とプリント基板４９
とを接続するハーネスを不要にして部品点数を削減し、
かつ、ハーネス部分のシール作業を不要にすることがで
きるとともに、駆動素子５３を密閉空間外に配置して送
風による冷却効果を向上させることができ、動圧空気軸
受型ポリゴンスキャナ３０をより一層小型化、低価格化
することができるとともに、高速回転での安定性をより
一層向上させることができる。

【００６７】さらに、上述するように、アキシャル軸受
である吸引型磁気軸受は、フランジ４０に固定された吸
引型磁気軸受回転部４１、固定軸３３の円筒内に埋設・
固定された永久磁石３５、第１固定ヨーク板３６と第２
固定ヨーク板３７からなる吸引型磁気軸受固定部３４に
より構成されており、固定軸３３のヘリングボーン溝３
３ａの形成された外周面を動圧空気軸受面として動圧空
気を利用したラジアル軸受（動圧軸受）よりも内側に配
設されている。

【００６８】したがって、アキシャル軸受をより一層扁
平小型化することができ、高速回転での遠心力による破
壊を抑制して、高速回転での安定性をより一層向上させ
ることができるとともに、より一層扁平小型化すること
ができる。

【００６９】以上、本発明者によってなされた発明を好
適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。

【００７０】例えば、上記各実施の形態においては、モ
ータとして、アキシャルギャップ型のブラシレスモータ
を使用した場合について説明したが、モータとしては、
アキシャルギャップ型のブラシレスモータに限るもので
はなく、例えば、ラジアルギャップ型のブラシレスモー
タ（アウターロータ型やインナーロータ型）であっても
よい。

【００７１】

【発明の効果】請求項１記載の発明の動圧空気軸受型ポ
リゴンスキャナによれば、軸方向に中空部を有する中空
回転軸にポリゴンミラーが固定されて回転体を形成する
中空回転軸の中空部内に固定軸が挿入され、固定部とし
てプリント基板等を有するモータにより回転体が回転さ
れ、当該回転体の回転により発生する空気の動圧を中空
回転軸の内周面と固定軸の外周面からなる動圧空気軸受
面で受けるラジアル動圧空気軸受と所定のアキシャル軸
受により回転体を半径方向及び軸方向に回転自在に支持
する動圧空気軸受型ポリゴンスキャナの固定軸を、略リ
ング形状のハウジングの略中央部に複数の梁で連結され
て一体形成された軸受基準部に直接固定し、モータの固
定部を構成するプリント基板等を、回転体の外周を覆う
ケーシングとともに当該回転体の配置されている空間を
密閉する状態でハウジングに取り付けているので、モー
タの固定部を簡単、かつ、容易にハウジングに取り付
て、他のシール作業を行うことなく、少なくとも使用状
態において回転体の位置する空間を密閉空間とすること
ができるとともに、取付基準部に対する軸受の位置バラ
ツキを小さく抑制することができ、モータのプリント基
板等の放熱性を向上させつつ、作業性の向上及び部品点
数の削減によりコストを低減することができるととも
に、ポリゴンミラーの回転位置のバラツキを小さく抑え
て、動圧空気軸受型ポリゴンスキャナを信頼性が高く画
像品質の良好な小型で安価なものとすることができる。

【００７２】請求項２記載の発明の動圧空気軸受型ポリ
ゴンスキャナによれば、モータの固定部を構成する駆動
回路を、プリント基板に一体的に形成するとともに、駆
動素子をプリント基板の回転体の位置する密閉空間側と
は反対側の面に配設しているので、駆動回路とプリント
基板とを接続するハーネスを不要にして部品点数を削減
し、かつ、ハーネス部分のシール作業を不要にすること
ができるとともに、駆動素子を密閉空間外に配置して送
風による冷却効果を向上させることができ、動圧空気軸
受型ポリゴンスキャナをより一層小型化、低価格化する
ことができるとともに、高速回転での安定性をより一層
向上させることができる。

【００７３】請求項３記載の発明の動圧空気軸受型ポリ
ゴンスキャナによれば、アキシャル軸受を、ハウジング
の軸受基準部に固定されたリング状の吸引型磁気軸受固
定部と、中空回転軸に取り付けられた保持部材に固定さ
れリング状の吸引型磁気軸受固定部内に半径方向におい
て吸引型磁気軸受固定部の内周面と所定の磁気ギャップ
を有した状態で挿入された吸引型磁気軸受回転部と、を
備えたものとするとともに、動圧空気軸受の動圧空気軸
受面よりも半径方向において内側の位置に配設している
ので、アキシャル軸受をより一層扁平小型化することが
でき、高速回転での遠心力による破壊を抑制して、高速
回転での安定性をより一層向上させることができるとと
もに、動圧空気軸受型ポリゴンスキャナをより一層扁平
小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の動圧空気軸受型ポリゴンスキャナの一
実施の形態を適用した動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ
の正面断面図。

【図２】図１の動圧空気軸受型ポリゴンスキャナの分解
斜視図。

【図３】従来の軸受装置の正面断面図。

【符号の説明】

３０ 動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ ３１ ハウジング ３１ａ 梁 ３１ｂ 軸受基準部 ３１ｃ 外筒面 ３１ｄ 上端面 ３２ 上ケース ３３ 固定軸 ３３ａ ヘリングボーン溝 ３４ 吸引型磁気軸受固定部 ３５ 永久磁石 ３６ 第１固定ヨーク板 ３７ 第２固定ヨーク板 ３８ 弾性部材 ３９ 中空回転軸 ４０ フランジ ４０ａ 微細穴 ４０ｂ バランス修正部 ４１ 吸引型磁気軸受回転部 ４２ ポリゴンミラー ４３ 板ばね ４３ａ スリット（バランス修正部） ４４ ネジ ４５ 空気溜まり ４６ ロータマグネット ４７ 回転体 ４８ ステータコア ４８ａ 巻線コイル ４９ プリント基板 ５０ ホール素子 ５１ 基台 ５２ ネジ ５３ 駆動素子 ５４ 回路部品 ５５ ブラシレスモータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸方向に中空部を有する中空回転軸にポリ
   ゴンミラーが固定されて回転体を形成する前記中空回転
   軸の前記中空部内に固定軸が挿入され、固定部としてプ
   リント基板等を有するモータにより前記回転体が回転さ
   れ、当該回転体の回転により発生する空気の動圧を前記
   中空回転軸の内周面と前記固定軸の外周面からなる動圧
   空気軸受面で受けるラジアル動圧空気軸受と所定のアキ
   シャル軸受により前記回転体を半径方向及び軸方向に回
   転自在に支持する動圧空気軸受型ポリゴンスキャナであ
   って、前記固定軸は、略リング形状のハウジングの略中
   央部に複数の梁で連結されて一体形成された軸受基準部
   に直接固定され、前記モータの固定部を構成するプリン
   ト基板等が、前記回転体の外周を覆うケーシングととも
   に当該回転体の配置されている空間を密閉する状態で前
   記ハウジングに取り付けられていることを特徴とする動
   圧空気軸受型ポリゴンスキャナ。
2. 【請求項２】前記モータは、その固定部を構成する前記
   プリント基板に、当該モータを駆動する駆動回路が一体
   的に形成されているとともに、駆動素子が前記回転体の
   位置する密閉空間側とは反対側の面に配設されているこ
   とを特徴とする請求項１記載の動圧空気軸受型ポリゴン
   スキャナ。
3. 【請求項３】前記アキシャル軸受は、前記ハウジングの
   軸受基準部に固定されたリング状の吸引型磁気軸受固定
   部と、前記中空回転軸に取り付けられた所定の保持部材
   に固定され前記リング状の吸引型磁気軸受固定部内に半
   径方向において前記吸引型磁気軸受固定部の内周面と所
   定の磁気ギャップを有した状態で挿入された吸引型磁気
   軸受回転部と、を備えるとともに、前記動圧空気軸受の
   前記動圧空気軸受面よりも半径方向において内側の位置
   に配設されていることを特徴とする請求項１または請求
   項２記載の動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ。