JPS5968716A - 回転体支持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、たとえば回転多面体鏡光偏向器に適用され、
多面体鏡等の回転体を支持する回転体支持装置に関する
。

〔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、これに伴って情報を記
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
えるレーザープリンタが開発すれ、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から発せられたレーザー
光（レーザビーム）２を回転多面体鏡光偏向器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
ニッ）（ハウジング）４を通して予め一様に帯電１され
た感光体５上にスキャニング（走査）シ、この感光体５
上に静電潜像を形成するようになっている。

まだ、回転多面体鏡光偏向器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
、第２図に示すような構成となっている。

すなわち、上記多面体鏡６は、モータ７のモータシャフ
ト８の上端テーパ部８ａに嵌着された鏡アダプタ９とモ
ータシャフト８の上端ねじ部８ｂに螺着されたナツト１
０によシ抑圧される鏡押え体１１とによシ定位置に保持
されている。マタ、モータシャフト８の軸方向はぼ中央
部にはモータロータ１２が取付けられているとともにこ
のモータロータ１２を囲繞する状態にモータハウジング
１３側にはステータ１４が取り付けられており、モータ
シャフト８を駆動するシャフト駆動部１５を構成してい
る。

また、シャフト駆動部１５の上下両方向にはヘリング号
？−ン型の動圧空気ジャーナル軸受１６．１６が設けら
れていて、モータシャフト８の半径方向の支持を行うよ
うになっている。

すなわち、モータシャフト８にはその周面にくの字状の
へリングポーングループ１７・・・を形成したグループ
形成部８ｃ、８ｃが形成されているとともにこれらグル
ープ形成部８ｃ、８ｃ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
１３に円筒状の軸受部材１８．１８が取付けられている
。

また、上記モータシャフト８の下端部には数枚の内側マ
グネットリング１９・・・が嵌合されモータシャフト８
の下端面に？ルト２０を介して取伺けられたリング押え
２１により保持されているとともにモータハウジング１
３側にはこれら内側マグネットリング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
る状態に数枚の外側マグネットリング２２・・・が設け
られている。上記内側マグ坏ットリング１９・・・と外
側マグネットリング２２・・・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
シャフト８の軸方向の力（主に自重）を受けてモータシ
ャフト８を宙吊シの状態に支持する磁気的スラスト軸受
２３を構成している。

また、上記外側マグネットリング２２・・・はリングホ
ルダ２４によって保持されてお９、このリングホルダ２
４はモータハウジング１３のホルダ嵌合部２５に対して
摺動自在に嵌合されている。

なお、モータハウジング１３は、段付孔を有したハウジ
ング本体１３ａと、このハウジング本体１３ｈの下端開
口部を閉塞する端板（モータエンドプレート）１３ｂと
、ハウジング本体１３ａの上端開口部を閉塞するモータ
キャップ１３ｃとからなっている。

しかして、上記構成においては、モータシャフト８の回
転が始まるとヘリングボーン型動圧空気ジャーナル軸受
１６．１６ではへリングが一５＝ 一ングループ１７・・・の効果で空気が軸受部材１８．
１８との３μ？ｎ〜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
の圧力によって半径方向（ラジアル方向）の力を受ける
。

一方、モータシャフト８はその下端部に取着した内側マ
グネットリング１９・・・とモータハウジング１３側に
取着した外側マグネットリング２２・・・との吸引力と
スラスト荷重との釣合った状態で維持されている。しだ
がって、モータシャフト８は非接触の状態となｐ　４０
００　ｒｐｍ〜１５０００　ｒｐｍの高速回転を続ける
ことができる。

しかして、モータシャフト８の上端側に取着された多面
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１２等が組立固定
されたモータシャフト８を２つの動圧空気ジャーナル軸
受１６．１６で支持するた６− め、どちらか一方の動圧空気ジャーナル軸受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・シャーナル軸受１
６の軸受部材１８をモータキャップ１３ｃに圧入固定し
ておき、このモータキャップ１３ａをハウジング本体１
３ａから着脱して、多面体鏡６、モータロータ１２が組
立固定されたモータシャフト８のハウジング１３に対す
る組立。

分解を行なうようにしである。

しかしながら、一方の動圧空気ジャーナル軸受１６を着
脱自在にした構造では、組立時、この動圧空気ジャーナ
ル軸受１６と他の動圧空気ジャーナル軸受１６との同軸
度を約５μｍ以内の高精度に押えて組立ることか非常に
困難であり、モータシャフト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
気ジャーナル軸受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１組立、調整等を打力って
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っだ問題を有
していた。

〔発明の目的〕

本発明は、上記事情にもとづきなされたもので、その目
的とするところは、たとえば多面体鏡等の回転体を確実
に高速回転可能に支持でき、しかも加工２組立、調整等
が容易で生産性、保守性の大幅な向」二と生産コスト、
ランニングコストの低減を図ることができる回転体支持
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、かかる上記目的を達成するために、固定軸に
、回転体が取付けられた回転部材を外嵌させ、上記回転
部材の固定軸を中心とした回転時に上記固定軸の表面に
上記回転部材の回転方向に巻付き下降するスパイラル溝
を設け、このスパイラル溝に発生する流体動圧により上
記回転部材を上記固定軸に対して非接触状態とするとと
もにとのときの固定軸回シの圧力分布を下方向はど高く
なるようにして回転部材の回転ぶれを下方向はど少くし
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３１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とからなシ、つぎ
のような構成となっている。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３５に焼はめ等の手段によシ圧入固定されてい
る。

この固定軸３３の非圧入部の周面上下両端部にはへリン
グゾーン溝３６．３６が形成されているとともにこれら
へリングボーン溝３６．３６間にスミ４イラル溝３７が
形成されている。上記へリングボーン溝３６．３６は矢
印状先端が多面体鏡３ノの回転方向を向く形状にし、ま
た、９− ス・千イラル溝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３
３の外径部との間の隙間が３μｍ〜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３８１Ｌの下端部に一体成形された７ラング部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４０となっている。

上記第１の平滑面部３９はふっ素樹脂、　、）？　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４Ｉの上面で形成されており、回転部材３８０回転
回転停止直前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１０− 接触摩擦を極力小さくするようになっている。

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の上下方向は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ス
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により締付同定されている。また、多面
体鏡３１は上記７ラング部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３
８ｂの上面とシリンダ３８ａに螺合された鏡固定ナツト
４４によシ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を凹線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が取付ケられており、回転部材３８．
モータロータ４２゜多面体鏡３１等から々る回転組立体
４８を駆動するようになっている。

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３ノを駆動する駆動機構部３２を囲繞する密閉
構造となっており、この内には清浄空気が封入された状
態となっている。

このモータハウジング３４は下部ケース３４ａとこれに
重合された上部ケース３４ｂとから構成されておシ、こ
の上部ケース３４ｂはねじ４９・・・を取外すことによ
シ容易に取シ除ける構成となっている。

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は上部ケース３４ｂにモータ駆動コ
イル４６を支持する支持部材５ノ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点は下側のへリングビーン溝３６とスパイラル溝３
７の境部分、０点は回転組立体４８の重心５２に対応す
る部分、ｄ点は上側のへリングビーン溝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シモータ
ステータ４７には回路磁界が生じ回転部材３８およびこ
れに取付られたモータロータ４２．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
が回転するとベリングゾーン溝３６．３６の働きにより
回転軸３３と回転部材３８のシリンダ３８ｈ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ャーナル軸受が形
成される。一方、スパイラル溝３７の働きによって下方
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の下面によって形成された第２の平
滑面部４０とシート４１の＝１３− 上面によって形成された第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３
３の軸方向の圧力分布は第４図に示すようになる。この
図かられかるように回転組立体４８０重心５２に比べ、
固定軸３３の回りの圧力は下方向はど高くなっている。

したがって、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よシ下方に位置するよう
になっ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１４− 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、回転が損なわれたシ、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、回転開始時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、多面体調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（透明体によっ
て密閉された孔）を介してモータハウジング３４内に導
ひかれたレーザー光を偏向するようになっている。なお
、偏向されたレーザー光はモータノ・ウジング３４に形
成された図示しない出光部（結像レンズユニットによっ
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のふれ回シが少ないため多面体調３ノは面倒れ
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。

なお、上述の一実施例において、本発明の回転体支持装
置を回転多面体光偏向器３０に適用し、多面体調３１を
支持するようにしたが、本発明はこれに限らず多面体調
３ノ以外の回転体に適用してもよいことは勿論である。

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

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように、固定軸に、回転体が増
刊けられた回転部材を外嵌させ、上記回転部材の固定軸
を中心とした回転時に上記固定軸の表面に上記回転部材
の回転方向に巻付き下降するスパイラル溝を設け、との
ス・（イラル溝に発生する流体動圧により上記回転部材
を上記固定軸に対して非接触状態とするとともにこのと
きの固定軸回りの圧力分布を下方向はど高く々るように
して回転部材の回転ぶれを下方向はど少くしたものであ
る。したがって、従来のように回転体およびモータロー
タが取付けられたモータシャフトを２つの動圧空気ジャ
ーナル４！Ｉｌ］受で支承するものに比べ、軸受が１つ
であるため同軸度を極めて精度良く製作することができ
、しかも回転部材の回転ぶれを下方向はど少くしたから
、たとえば、多面体調等の回転体を確実に高速回転可能
に支持でき、しかも加工。

組立、調整等が容易で生産性、保守性の大幅な向上と生
産コスト、ランニングコストの低減を図ることができる
といった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は回転多面体調光偏向器を用いだレーザビームプ
リンタのスキャニング部分の概略図、第２図は従来にお
ける回転多面体調光偏向器の縦断側面図、第３図は本発
明の回転体支持装置の一実施例を採用した回転多面体調
光偏向器の縦断側面図、第４図は第３図の固定軸のラジ
アル方向圧力の軸方向分布を示す説明図である。 ３１・・・回転体（多面体調）、３３・・・固定軸、＝
１７− ３６・・・ヘリングボーン溝、３７・・・スパイラル溝
、３８・・・回転部材。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦−１８〜

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定軸と、この固定軸に外嵌されるとともに、回
   転体が取付けられ上記固定軸を中心として回転される回
   転部材とを具備してなるもので、上記固定軸の表面に上
   記回転部材の回転方向に巻き付き下降するスパイラル溝
   を設けたことを特徴とする回転体支持装置。
2. （２）回転部材は、その下端部に平滑面部を有し、回転
   部材の回転時に固定的に設けられた平滑面部と薄い空気
   層を介して離間対向するようＫしたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の回転体支持装置。
3. （３）　　回転部材の下端部に設けられた平滑面部およ
   びこれと対向して固定的に設けられた平滑面部の少くと
   も一方をふっ素樹脂、ポリアセタール樹脂等の低摩擦・
   低摩耗性樹脂で構成したことを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の回転体支持装置。
4. （４）　スパイラル溝の上下両端にヘリングゾーン溝を
   設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の回
   転体支持装置。