[go: up one dir, main page]

JP3877435B2 - Bearing device - Google Patents

Bearing device Download PDF

Info

Publication number
JP3877435B2
JP3877435B2 JP18168798A JP18168798A JP3877435B2 JP 3877435 B2 JP3877435 B2 JP 3877435B2 JP 18168798 A JP18168798 A JP 18168798A JP 18168798 A JP18168798 A JP 18168798A JP 3877435 B2 JP3877435 B2 JP 3877435B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fixed
bearing
fixed shaft
shaft
type magnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP18168798A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000002232A (en
Inventor
光夫 鈴木
幸男 伊丹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP18168798A priority Critical patent/JP3877435B2/en
Publication of JP2000002232A publication Critical patent/JP2000002232A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3877435B2 publication Critical patent/JP3877435B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸受装置に関し、詳細には、ラジアル動圧空気軸受とアキシャル磁気軸受を利用した軸受装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディジタル複写機やレーザープリンタ等のレーザー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ー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、特開平8−5951号公報に記載されている光偏向装置が提案されている。この光偏向装置は、動圧軸受を構成する回転スリーブと円柱状固定軸をセラミック材料で形成し、回転スリーブの上端内部に反発型磁気軸受を構成する永久磁石を配設するとともに、固定軸先端に軸方向に所定の磁気ギャップを空けて反発用の第二の永久磁石を配設している。
【0007】
また、従来、特開平7−279966号公報に記載されている動圧流体軸受装置が提案されている。この動圧流体軸受装置は、回転スリーブの外周と固定軸内周で動圧軸受を構成し、軸受の一方をポリアミドイミドをコーティングし、他方をアルマイトあるいはニッケルメッキ処理している。また、動圧軸受外の回転スリーブ上端に磁気軸受を構成する永久磁石を配設している。
【0008】
【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。
【0009】
すなわち、特開平8−5951号公報記載の光偏向装置は、回転体の上部に磁気軸受用の永久磁石が配設された構成となっていたため、装置全体が長大化・大型化するという問題があった。また、回転体上部に配設されている永久磁石から摩耗により発生する磁粉が軸受隙間内に脱落・侵入し、軸受が正常に回転しなくなるという問題があった。
【0010】
また、特開平7−279966号公報記載の動圧流体軸受装置にあっては、動圧軸受外の回転スリーブ上端に磁気軸受を構成する永久磁石が配設された構成となっていたため、装置全体が長大化・大型化するという問題があった。また、回転スリーブの形状が複雑な形状となり、回転スリーブの材料がアルミ合金等の加工性の良好な金属に限定され、設計の自由度が制限されるという問題があった。さらに、金属表面のまま動圧軸受に使用した際に発生する軸受ロックを防止するために、軸受にポリアミドイミドをコーティングしたり、アルマイトあるいはニッケルメッキ処理を施しているが、工程の複雑な表面処理を必要とし、加工性が悪く、軸受装置の生産性が悪く、軸受装置が高価なものになるという問題があった。
【0011】
そこで、請求項1記載の発明は、所定のハウジングに固定される固定軸と、固定軸が挿入される中空部を軸方向に有する中空回転軸と、座面が形成されている鍔部を有し、中空回転軸の前記ハウジングと反対側の先端側に中空部を閉止して所定の空気溜まりを形成する状態で取り付けられるキャップ形状の保持部材と、座面に載置されて回転体に固定されるポリゴンミラーと、回転体がモータにより回転されると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、磁気力を利用したアキシャル軸受と、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軸受装置であって、固定軸と中空回転軸は、セラミック材料により均一な厚さを有する円筒形状に形成されており、アキシャル軸受を、中央部に有底部を有するハウジングに軸方向に位置決め固定された固定軸の内部に収納することにより、固定軸と中空回転軸を耐摩耗性の良好なセラミックを使用して安価にかつ高精度に加工するとともに、アキシャル軸受を固定軸内に収納し、信頼性を向上させることのできる小型で安価な軸受装置を提供することを目的としている。
【0012】
請求項2記載の発明は、アキシャル軸受を、固定軸の内部に固定されたリング状の吸引型磁気軸受固定部と、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当該吸引型磁気軸受固定部と半径方向に所定の磁気ギャップを形成する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ことにより、固定軸の内部にアキシャル軸受を適切に収納し、より一層小型で安価な軸受装置を提供することを目的としている。
【0013】
請求項3記載の発明は、所定のハウジングに固定される固定軸と、固定軸が挿入される中空部を軸方向に有する中空回転軸と、中空回転軸のハウジングと反対側の先端側に中空部を閉止して所定の空気溜まりを形成する状態で取り付けられる保持部材と、回転体に固定されるポリゴンミラーと、を備え、ハウジングを、その略中央部に固定軸の固定される所定形状の有底部を有したものとし、アキシャル軸受を、円筒形状の固定軸の内部に収納するとともに、有底部に直立した状態で固定軸の内部に収納された所定のスペーサにより軸方向に位置決めし、空気溜まりを、保持部材に形成された所定の大きさの微細穴により外部に連通することにより、アキシャル軸受の位置決めを簡単かつ適切に行うとともに、アキシャル軸受に適度なダンピング特性を付与し、より一層信頼性を向上させることのできる小型で安価な軸受装置を提供することを目的としている。
【0014】
請求項4記載の発明は、アキシャル軸受を、固定軸の内部に固定されたリング状の吸引型磁気軸受固定部と、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当該吸引型磁気軸受固定部と半径方向に所定の磁気ギャップを形成する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、当該吸引型磁気軸受固定部を、スペーサの上端に位置する状態で固定軸の内部に挿入し、当該吸引型磁気軸受固定部の上端を固定軸の内部に圧入された所定の固定用ブッシュで抑えて、固定軸の内部に保持固定することにより、アキシャル軸受の軸方向の位置決めを、特別な治具を用いたり、特別な工程処理を行うことなく、確実かつ容易に行い、より一層信頼性を向上させることのできる小型でより一層安価な軸受装置を提供することを目的としている。
【0015】
請求項5記載の発明は、軸受装置を用いることにより、ポリゴンスキャナへの超高速回転の要求に対応することを目的としている。
【0016】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の軸受装置は、所定のハウジングに固定される固定軸と、前記固定軸が挿入される中空部を軸方向に有する中空回転軸と、座面が形成されている鍔部を有し、前記中空回転軸の前記ハウジングと反対側の先端側に前記中空部を閉止して所定の空気溜まりを形成する状態で取り付けられるキャップ形状の保持部材と、前記座面に載置されて回転体に固定されるポリゴンミラーと、前記回転体がモータにより回転されると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、磁気力を利用したアキシャル軸受と、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軸受装置であって、前記固定軸と前記中空回転軸は、セラミック材料により均一な厚さを有する円筒形状に形成されており、前記アキシャル軸受は、中央部に有底部を有する前記ハウジングに軸方向に位置決め固定された前記固定軸の内部に収納されていることを特徴とする。
【0017】
上記構成によれば、所定のハウジングに固定される固定軸と、固定軸が挿入される中空部を軸方向に有する中空回転軸と、座面が形成されている鍔部を有し、中空回転軸の前記ハウジングと反対側の先端側に中空部を閉止して所定の空気溜まりを形成する状態で取り付けられるキャップ形状の保持部材と、座面に載置されて回転体に固定されるポリゴンミラーと、回転体がモータにより回転されると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、磁気力を利用したアキシャル軸受と、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軸受装置であって、固定軸と中空回転軸は、セラミック材料により均一な厚さを有する円筒形状に形成されており、アキシャル軸受を、中央部に有底部を有するハウジングに軸方向に位置決め固定された固定軸の内部に収納しているので、固定軸と中空回転軸を耐摩耗性の良好なセラミックを使用して安価にかつ高精度に加工することができるとともに、アキシャル軸受を固定軸内に収納することができ、信頼性を向上させることができるとともに、軸受装置を小型で安価なものとすることができる。
【0018】
この場合、例えば、請求項2に記載するように、前記アキシャル軸受は、前記固定軸の内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当該吸引型磁気軸受固定部と半径方向に所定の磁気ギャップを形成する状態で挿入された吸引型磁気軸受回転部と、を備えていてもよい。
【0019】
上記構成によれば、アキシャル軸受を、固定軸の内部に固定されたリング状の吸引型磁気軸受固定部と、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当該吸引型磁気軸受固定部と半径方向に所定の磁気ギャップを形成する状態で挿入された吸引型磁気軸受回転部と、を備えたものとしているので、固定軸の内部にアキシャル軸受を適切に収納することができ、軸受装置をより一層小型で安価なものとすることができる。
【0020】
求項3記載の軸受装置は、所定のハウジングに固定される固定軸と、前記固定軸が挿入される中空部を軸方向に有する中空回転軸と、前記中空回転軸の前記ハウジングと反対側の先端側に前記中空部を閉止して所定の空気溜まりを形成する状態で取り付けられる保持部材と、前記回転体に固定されるポリゴンミラーと、前記回転体がモータにより回転されると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、磁気力を利用したアキシャル軸受と、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軸受装置であって、固定軸と前記中空回転軸は、セラミック材料により均一な厚さを有する円筒形状に形成されており、かつ、前記ハウジングは、その略中央部に前記固定軸の固定される所定形状の有底部を有し、前記アキシャル軸受は、前記円筒形状の固定軸の内部に収納されるとともに、前記有底部に直立した状態で当該固定軸の内部に収納された所定のスペーサにより軸方向に位置決めされ、前記空気溜まりは、前記保持部材に形成された所定の大きさの微細穴により外部に連通されていることを特徴とする。
【0021】
上記構成によれば、ハウジングを、その略中央部に固定軸の固定される所定形状の有底部を有したものとし、アキシャル軸受を、円筒形状の固定軸の内部に収納するとともに、有底部に直立した状態で固定軸の内部に収納された所定のスペーサにより軸方向に位置決めし、空気溜まりを、保持部材に形成された所定の大きさの微細穴により外部に連通しているので、アキシャル軸受の位置決めを簡単かつ適切に行うことができるとともに、アキシャル軸受に適度なダンピング特性を付与することができ、より一層信頼性を向上させることができるとともに、軸受装置を小型で安価なものとすることができる。
【0022】
求項4記載の軸受装置は、請求項3記載の軸受装置において、前記アキシャル軸受は、前記固定軸の内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当該吸引型磁気軸受固定部と半径方向に所定の磁気ギャップを形成する状態で挿入された吸引型磁気軸受回転部と、を備え、当該吸引型磁気軸受固定部が、前記スペーサの上端に位置する状態で前記固定軸の内部に挿入され、当該吸引型磁気軸受固定部の上端が前記固定軸の内部に圧入された所定の固定用ブッシュで抑えられて、前記固定軸の内部に保持固定されていることを特徴とする。
【0023】
上記構成によれば、アキシャル軸受を、固定軸の内部に固定されたリング状の吸引型磁気軸受固定部と、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当該吸引型磁気軸受固定部と半径方向に所定の磁気ギャップを形成する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、当該吸引型磁気軸受固定部を、スペーサの上端に位置する状態で固定軸の内部に挿入し、当該吸引型磁気軸受固定部の上端を固定軸の内部に圧入された所定の固定用ブッシュで抑えて、固定軸の内部に保持固定しているので、アキシャル軸受の軸方向の位置決めを、特別な治具を用いたり、特別な工程処理を行うことなく、確実かつ容易に行うことができ、より一層信頼性を向上させることができるとともに、軸受装置を小型でより一層安価なものとすることができる。
【0024】
求項5記載のブラシレスモータは、請求項1乃至4の何れか1つに記載の軸受装置を用いたことを特徴とする。
【0025】
上記構成によれば、20000rpm以上の超高速回転が可能なブラシレスモータを実現することができるそして、高速回転時の温度上昇による高温状態でも振動が少なく、かつ、ポリゴンミラーの反射面精度を高精度に維持することができ、より一層信頼性を向上させることができるとともに、画像品質をより一層向上させることができる。
【0026】
【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。
【0027】
図1及び図2は、本発明の軸受装置の一実施の形態を示す図であり、図1は、本発明の軸受装置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1の正面断面図である。
【0028】
図1において、動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ1は、ハウジング2とハウジング2上にネジ固定された上カバー3により、その外観が形成され、ハウジング2は、その底部中央部に、周壁を有し所定量円柱状に窪んで平面上の底部を有する有底部2aが形成されている。ハウジング2の有底部2aには、円筒形状の固定軸4が圧入固着あるいは焼きばめ等の方法で固定されている。この固定軸4をハウジング2へ固定する際、ハウジング2に有底部2aが形成されているため、当該有底部2aに固定軸4を圧入固着あるいは焼きばめ等で固定するのみで、軸方向位置を設定することができ、固定軸4の軸方向位置の基準を有底部2a以外の箇所に設定して、特別な治具を使用したり、位置調整を行うことなく、簡単かつ容易に固定軸4をハウジング2に固定することができる。
【0029】
固定軸4は、その周壁部の適切な位置にヘリングボーン溝4aが形成されており、固定軸4の上端凹部内には、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5が埋設されている。
【0030】
吸引型磁気軸受固定部5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6と、永久磁石6のアキシャル方向両端(軸方向両端)に固定され永久磁石6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7及び第2固定ヨーク板8と、で形成されている。吸引型磁気軸受固定部5は、第1固定ヨーク板7と第2固定ヨーク板8とで永久磁石6を挟んだ状態で固定軸4の上端凹部内に埋設され、第1固定ヨーク板7の上部から、図1に示すように、固定用ブッシュ9で固定されることにより、永久磁石6を第1固定ヨーク板7と第2固定ヨーク板8で固定軸4の軸方向に挟んだ状態で、かつ、第1固定ヨーク板7の中心円と第2固定ヨーク板8の中心円が固定軸4の軸中心と一致する(同軸となる)状態で、固定軸4の上端凹部内に埋設されている。上記第1固定ヨーク板7及び第2固定ヨーク板8は、鉄鋼系の板材で形成されており、永久磁石6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5は、固定用ブッシュ9で固定軸4の上端凹部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4の上端凹部内に固定してもよい。
【0031】
固定軸4は、図1に示すように、回転スリーブ(中空回転軸)10の中空内に挿入されており、回転スリーブ10の上端面から外周面には、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(保持部材)11が焼きバメあるいは圧入固定により固定されている。この固定軸4の外周面と回転スリーブ10の内周面とで形成される軸受隙間は、数μmに保たれている。
【0032】
フランジ11の中央部には、吸引型磁気軸受回転部12が圧入されてフランジ11に固定されており、吸引型磁気軸受回転部12は、図2に示したように、第1固定ヨーク板7の中心円部分及び第2固定ヨーク板8の中心円部分との間に磁気ギャップを構成する外筒面12a、12bが形成されている。この外筒面12a、12bは、吸引型磁気軸受回転部12の回転中心軸と同軸になるように配置されている。
【0033】
フランジ11の鍔状に突出した座面11aには、図1に示すように、アルミ合金製のポリゴンミラー13が載置されており、ポリゴンミラー13は、板ばね14により回転スリーブ10のフランジ11の座面11aに押さえつけられるとともに、ネジ15が吸引型磁気軸受回転部12の上端部に形成されたネジ穴12cに螺合されて板ばね14が吸引型磁気軸受回転部12に固定されることにより、吸引型磁気軸受回転部12に固定されている。なお、フランジ11は、上述のように、回転スリーブ10の上方の中空部を閉止する状態で回転スリーブ10に取り付けられており、固定軸4の上端とフランジ11により閉止された回転スリーブ10の中空部に空気溜まり16が形成されている。
【0034】
そして、上記固定軸4の吸引型磁気軸受固定部5の下方には、円柱形状のスペーサ17が収納されており、スペーサ17は、有底部2aに直立した状態で固定軸4内に収納されている。このスペーサ17は、吸引型磁気軸受固定部5の軸方向位置決めと空気溜まり16の容積を減少させる役割を果たしている。したがって、アキシャル軸受を構成する吸引型磁気軸受固定部5の軸方向の位置決めを、特別な治具を用いたり、特別な工程処理を行うことなく、確実かつ容易に行うことができる。
【0035】
吸引型磁気軸受回転部12は、永久磁石あるいは鉄鋼系の強磁性体等のように、寸法精度の高い材料で形成されている。また、上記固定軸4と回転スリーブ10は、セラミック材料により円筒形に形成されており、回転スリーブ10に固定されているフランジ11は、ポリゴンミラー13と同じアルミ合金材料により形成されている。すなわち、フランジ11は、ポリゴンミラー13の熱膨張率と略同じ熱膨張率を有するアルミ合金材料により形成されている。
【0036】
このように固定軸4と回転スリーブ10をセラミック材料により形成すると、耐摩耗性に優れている反面、切削等を行うことができず加工を行いにくいため、ザグリ穴など凹凸部を形成するには、量産性が低下して、品質低下やコストアップをまねく。
【0037】
そこで、本実施の形態においては、固定軸4と回転スリーブ10をともに内外径、すなわち、肉厚を均一にした単純な円筒形状に形成し、かつ、固定軸4の内部にアキシャル軸受を構成する吸引型磁気軸受固定部5と吸引型磁気軸受回転部12を配置して、セラミック材料の特徴を生かしつつ、量産性を向上させている。
【0038】
また、板ばね14は、例えば、アルミニウム合金等の非磁性材料で形成されている。
【0039】
1に示すように、吸引型磁気軸受回転部12の周面には、板ばね14のスリット(図示略)を介して回転スリーブ10の外部に連通する微細穴11bが形成されており、微細穴11bは、微細穴11b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。
【0040】
回転スリーブ10のフランジ11の下面であって回転スリーブ10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18が取り付けられており、ロータマグネット18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。
【0041】
上記フランジ11、吸引型磁気軸受回転部12、ポリゴンミラー13、板ばね14、ネジ15及びロータマグネット18等の取り付けられた回転スリーブ10は、回転体19を構成している。
【0042】
上記ロータマグネット18に対向する内周側には、ステータコア20が配設されており、ステータコア20には、巻線コイル20aが巻かれている。ステータコア20は、ハウジング2に固定された支持部材21に取り付けられている。ロータマグネット18及び巻線コイル20aの巻かれたステータコア20の下方の位置には、プリント基板22とホール素子23が配設されている。プリント基板22は、ハウジング2に取り付けられており、ホール素子23は、プリント基板22に取り付けられている。プリント基板22には、駆動回路が形成されており、これらロータマグネット18、プリント基板22、巻線コイル20a及びホール素子23等により、ステータコア20の外径方向にロータマグネット18との磁気ギャップを持つラジアルギャップ・アウターロータ型のブラシレスモータ24が構成されている。ブラシレスモータ24は、プリント基板22の駆動回路がホール素子23の位置検出信号に基づいて、順次巻線コイル20a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19を回転させて、定速制御する。
【0043】
そして、回転体19には、高速回転時にも振動が発生しないように、上下にバランス修正が施されており、上側のバランス修正は、板ばね14の折り曲げ部分14aであり、下側のバランス修正は、フランジ11の外径部11cである。これら板ばね14の折り曲げ部14a及びフランジ11の外径部11cに接着剤を塗布すること等により数mg以下の精度で回転体19のバランス修正を行っている。
【0044】
上記固定軸4の外周面には、上述のように、ヘリングボーン溝4aが形成されているため、ブラシレスモータ24の駆動により回転体19が回転すると、回転スリーブ10と固定軸4の隙間の圧力が高まり、回転スリーブ10、固定軸4及びヘリングボーン溝4aにより回転スリーブ10と固定軸4のヘリングボーン溝4aの形成された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19を支持する。
【0045】
また、上記フランジ11に固定された吸引型磁気軸受回転部12、固定軸4の上端凹部内に埋設・固定された永久磁石6、第1固定ヨーク板7と第2固定ヨーク板8からなる吸引型磁気軸受固定部5は、吸引型磁気軸受回転部12と固定軸4に埋設・固定された吸引型磁気軸受固定部5に吸引力が発生して、回転体19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19を軸方向に非接触で支持する。
【0046】
そして、上カバー3には、図示しない半導体レーザからのレーザー光の入出射用の開口窓部3aにガラス窓25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。
【0047】
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1は、ハウジング2の有底部2aに固定された固定軸4が回転スリーブ10に挿入され、固定軸4の上端凹部内に吸引型磁気軸受固定部5が埋設されている。吸引型磁気軸受固定部5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6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7と第2固定ヨーク板8で挟んだ状態に形成され、第1固定ヨーク板7と第2固定ヨーク板8の中心円は、永久磁石6の中心円よりも小さく形成されているとともに、回転スリーブ10の軸芯と一致する状態で配設されている。
【0048】
動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ1の組立においては、具体的には、まず、均一な肉厚の円筒形状に形成された固定軸4をハウジング2の有底部2aに固定し、固定軸4の上方からスペーサ17を固定軸4内に挿入して有底部2a上に直立した状態で配設した後、吸引型磁気軸受固定部5を構成する第2固定ヨーク板8、永久磁石6及び第1固定ヨーク板7を固定軸4内に挿入して、固定用ブッシュ9を固定軸4内に圧入して固定する。
【0049】
したがって、固定軸4のハウジング2への固定及びスペーサ17のハウジング2への固定は、ハウジング2に形成された有底部2aに固定軸4及びスペーサ17を突き立てて固定するだけで、吸引型磁気軸受固定部5の位置決めを、他の基準を利用することなく、また、特別な治具や調整を行うことなく、高精度にかつ簡単に行うとができ、作業性を向上させることができる。
【0050】
この固定軸4は、回転スリーブ10の中空内に挿入されており、回転スリーブ10には、フランジ11が取り付けられているとともに、このフランジ11にポリゴンミラー13、ロータマグネット18及び吸引型磁気軸受回転部12等が取り付けられて、回転体19を構成している。
【0051】
フランジ11には、固定軸4の上端凹部内に埋設された吸引型磁気軸受固定部5の中心円内に侵入する吸引型磁気軸受回転部12が固定されており、吸引型磁気軸受回転部12は、永久磁石または鉄鋼系の強磁性材料等のように、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5の第1固定ヨーク板7及び第2固定ヨーク板8と対向する位置に外筒面12a、12bが形成されて、第1固定ヨーク板7及び第2固定ヨーク板8との間に微細間隔の磁気ギャップを形成している。
【0052】
吸引型磁気軸受回転部12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5の永久磁石6、第1固定ヨーク板7、吸引型磁気軸受回転部12及び第2固定ヨーク板8へと向かい、再び永久磁石6へと向かう閉ループ状に磁力線が形成されて、固定軸4の上端凹部内に埋設された吸引型磁気軸受固定部5とフランジ11を介して回転スリーブ10に固定された吸引型磁気軸受回転部12との間に吸引力が発生して、フランジ11に固定された吸引型磁気軸受回転部12と固定軸4の上端凹部内に埋設された吸引型磁気軸受固定部5は、回転体19を浮上させるアキシャル軸受として機能して、回転体19を軸方向に非接触で支持する。
【0053】
また、動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ1は、フランジ11に取り付けられたロータマグネット18に周方向で対向する位置に、巻線コイル20aの巻かれたステータコア20が配設されているとともに、ロータマグネット18の下方の位置にホール素子23とプリント基板22が配設されており、これらプリント基板22、巻線コイル20aの巻かれたステータコア20及びホール素子23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24を構成して、プリント基板22の駆動回路により巻線コイル20a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19を回転させる。
【0054】
上記固定軸4の外周面には、ヘリングボーン溝4aが形成されており、ブラシレスモータ24の駆動により回転体19が回転すると、回転スリーブ10と固定軸4の隙間の圧力が高まって、回転スリーブ10、固定軸4及びヘリングボーン溝4a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19を支持する。
【0055】
このように、動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ1は、アキシャル軸受が回転体19を非接触で軸方向に支持し、ブラシレスモータ24により回転体19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19をラジアル方向に支持する。
【0056】
そして、動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ1は、固定軸4と回転スリーブ10セラミック材料により簡単な形状である均一な肉厚の円筒形に形成されているため、セラミック材料の特徴を生かしつつ、量産性の良好な動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ1を作製することができる。
【0057】
また、回転スリーブ10に取り付けられているポリゴンミラー13は、アルミ合金で形成されているため、回転スリーブ10とポリゴンミラー13との熱膨張率の差が問題となる。すなわち、アルミは、その熱膨張率が2.3×10-5/℃であり、セラミック[アルミナ]は、その熱膨張率が0.7×10-5/℃である。
【0058】
このようにセラミック材料で形成された回転スリーブ10に、従来のように、アルミ合金製のポリゴンミラー13を直接接着固定すると、部品間に嵌合隙間が存在し、高速回転時の温度上昇(100℃以上)により微小な位置ずれが発生して、回転体19の回転バランスが崩れて、ポリゴンミラー13の振動が増大するという問題が発生する。この場合、ポリゴンミラー13を回転スリーブ10に焼きバメあるいは圧入固定すると、高精度に加工されたポリゴンミラー13の反射面精度が悪化して、画像の乱れが発生する等の問題が発生する。
【0059】
ところが、本実施の形態の動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ1は、アルミ合金製のポリゴンミラー13を、フランジ11を介してセラミック材料製の回転スリーブ10に取り付けている。すなわち、動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ1は、回転スリーブ10の上端面から外周面に、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11が焼きバメあるいは圧入固定により固定されており、フランジ11の鍔状に突出した座面11aに、ポリゴンミラー13が載置されて、板ばね14により回転スリーブ10のフランジ11の座面11aに押さえつけられて固定されている。
【0060】
したがって、高速回転時の高温状態においても、振動を抑制することができるとともに、画像の乱れを防止して、画像品質を向上させることができる。
【0061】
このように、本実施の形態の動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ1は、ハウジング2に固定軸4が固定され、軸方向に中空部を有する回転スリーブ10にポリゴンミラー13の固定された回転体19の回転スリーブ10の中空部内に固定軸4が挿入され、回転スリーブ10の先端側に中空部を閉止して空気溜まり16を形成する状態でフランジ11が取り付けられ、回転体19がブラシレスモータ24により回転されると発生する空気の動圧を回転スリーブ10の内周面と固定軸4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、吸引型磁気力を利用したアキシャル軸受と、を備え、固定軸4と回転スリーブ10を、セラミック材料により均一な厚さを有する円筒形状に形成し、アキシャル軸受を、固定軸4の先端側内部に収納している。
【0062】
したがって、固定軸4と回転スリーブ10を耐摩耗性の良好なセラミックを使用して安価にかつ高精度に加工することができるとともに、アキシャル軸受を固定軸4内に収納することができ、信頼性を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1を小型で安価なものとすることができる。
【0063】
また、動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ1は、アキシャル軸受を、固定軸4のフランジ11側の先端側内部に固定されたリング状の吸引型磁気軸受固定部5と、フランジ11に固定されリング状の吸引型磁気軸受固定部5内に当該吸引型磁気軸受固定部5と半径方向に所定の磁気ギャップを形成する状態で挿入された吸引型磁気軸受回転部12と、を備えたものとしている。
【0064】
したがって、固定軸4の先端側内部にアキシャル軸受を適切に収納することができ、動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ1をより一層小型で安価なものとすることができる。
【0065】
さらに、ハウジング2を、その略中央部に固定軸4の固定される有底部2aを有したものとし、アキシャル軸受を、円筒形状の固定軸4の内部に収納するとともに、有底部2aに直立した状態で固定軸4の内部に収納されたスペーサ17により軸方向に位置決めし、空気溜まり16を、フランジ11に形成された所定の大きさの微細穴11bにより外部に連通している。
【0066】
したがって、アキシャル軸受の位置決めを簡単かつ適切に行うことができるとともに、アキシャル軸受に適度なダンピング特性を付与することができ、より一層信頼性を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1を小型で安価なものとすることができる。
【0067】
また、アキシャル軸受を、固定軸4のフランジ11側の先端側内部に固定されたリング状の吸引型磁気軸受固定部5と、フランジ11に固定され吸引型磁気軸受固定部5内に当該吸引型磁気軸受固定部5と半径方向に所定の磁気ギャップを形成する状態で挿入された吸引型磁気軸受回転部12と、を備えたものとするとともに、吸引型磁気軸受固定部5を、スペーサ17の上端に位置する状態で固定軸4の内部に挿入し、吸引型磁気軸受固定部5の上端を固定軸4の内部に圧入された固定用ブッシュ9で抑えて、固定軸4の内部に保持固定している。
【0068】
したがって、アキシャル軸受の軸方向の位置決めを、特別な治具を用いたり、特別な工程処理を行うことなく、確実かつより一層容易に行うことができ、より一層信頼性を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1を小型でより一層安価なものとすることができる。
【0069】
さらに、フランジ11を、回転スリーブ10の中空部を閉止して空気溜まり16を形成する状態で回転スリーブ10に取り付け、ポリゴンミラー13を、所定の熱膨張率を有するアルミ合金で形成するとともにフランジ11に固定し、フランジ11を、ポリゴンミラー13の熱膨張率と略同じ熱膨張率を有するアルミ合金で形成している。
【0070】
したがって、高速回転時の温度上昇による高温状態でも振動が少なく、かつ、ポリゴンミラー13の反射面精度を高精度に維持することができ、より一層信頼性を向上させることができるとともに、画像品質をより一層向上させることができる。
【0071】
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。
【0072】
【発明の効果】
請求項1記載の軸受装置によれば、所定のハウジングに固定される固定軸と、固定軸が挿入される中空部を軸方向に有する中空回転軸と、座面が形成されている鍔部を有し、中空回転軸の前記ハウジングと反対側の先端側に中空部を閉止して所定の空気溜まりを形成する状態で取り付けられるキャップ形状の保持部材と、座面に載置されて回転体に固定されるポリゴンミラーと、回転体がモータにより回転されると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、磁気力を利用したアキシャル軸受と、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軸受装置であって、固定軸と中空回転軸は、セラミック材料により均一な厚さを有する円筒形状に形成されており、アキシャル軸受を、中央部に有底部を有するハウジングに軸方向に位置決め固定された固定軸の内部に収納しているので、固定軸と中空回転軸を耐摩耗性の良好なセラミックを使用して安価にかつ高精度に加工することができるとともに、アキシャル軸受を固定軸内に収納することができ、信頼性を向上させることができるとともに、軸受装置を小型で安価なものとすることができる。
【0073】
請求項2記載の発明の軸受装置によれば、アキシャル軸受を、固定軸の内部に固定されたリング状の吸引型磁気軸受固定部と、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当該吸引型磁気軸受固定部と半径方向に所定の磁気ギャップを形成する状態で挿入された吸引型磁気軸受回転部と、を備えたものとしているので、固定軸の内部にアキシャル軸受を適切に収納することができ、軸受装置をより一層小型で安価なものとすることができる。
【0074】
請求項3記載の発明の軸受装置によれば、ハウジングを、その略中央部に固定軸の固定される所定形状の有底部を有したものとし、アキシャル軸受を、円筒形状の固定軸の内部に収納するとともに、有底部に直立した状態で固定軸の内部に収納された所定のスペーサにより軸方向に位置決めし、空気溜まりを、保持部材に形成された所定の大きさの微細穴により外部に連通しているので、アキシャル軸受の位置決めを簡単かつ適切に行うことができるとともに、アキシャル軸受に適度なダンピング特性を付与することができ、より一層信頼性を向上させることができるとともに、軸受装置を小型で安価なものとすることができる。
【0075】
請求項4記載の発明の軸受装置によれば、アキシャル軸受を、固定軸の内部に固定されたリング状の吸引型磁気軸受固定部と、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当該吸引型磁気軸受固定部と半径方向に所定の磁気ギャップを形成する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、当該吸引型磁気軸受固定部を、スペーサの上端に位置する状態で固定軸の内部に挿入し、当該吸引型磁気軸受固定部の上端を固定軸の内部に圧入された所定の固定用ブッシュで抑えて、固定軸の内部に保持固定しているので、アキシャル軸受の軸方向の位置決めを、特別な治具を用いたり、特別な工程処理を行うことなく、確実かつ容易に行うことができ、より一層信頼性を向上させることができるとともに、軸受装置を小型でより一層安価なものとすることができる。
【0076】
請求項5記載の軸受装置を用いたブラシレスモータによれば、20000rpm以上の超高速回転が可能なブラシレスモータを実現することができるそして、高速回転時の温度上昇による高温状態でも振動が少なく、かつ、ポリゴンミラーの反射面精度を高精度に維持することができ、より一層信頼性を向上させることができるとともに、画像品質をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の軸受装置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吸引型磁気軸受部の正面断面図。
【符号の説明】
1 動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ
2 ハウジング
2a 有底部
3 上カバー
3a 開口窓部
4 固定軸
5 吸引型磁気軸受固定部
6 永久磁石
7 第1固定ヨーク板
8 第2固定ヨーク板
9 固定用ブッシュ
10 回転スリーブ
11 フランジ
11a 座面
11b 微細穴
11c 外径部
12 吸引型磁気軸受回転部
12a、12b 外筒面
12c ネジ穴
13 ポリゴンミラー
14 板ばね
14a 折り曲げ部分
15 ネジ
16 空気溜まり
17 スペーサ
18 ロータマグネット
19 回転体
20 ステータコア
20a 巻線コイル
21 支持部材
22 プリント基板
23 ホール素子
24 ブラシレスモータ
25 ガラス窓
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a bearing device, and more particularly to a bearing device using a radial dynamic pressure air bearing and an axial magnetic bearing.
[0002]
[Prior art]
An electrophotographic recording apparatus using a laser writing system such as a digital copying machine or a laser printer has features such as good printing quality, high printing speed and low noise, and a low price. Recently, it has been spreading rapidly.
[0003]
The polygon scanner used in the laser writing system of this electrophotographic recording apparatus is required to rotate the polygon mirror at a rotation speed corresponding to the printing speed and pixel density of the recording apparatus. As the printing speed increases and the pixel density increases, the polygon scanner is required to rotate at an ultra-high speed of 20000 rpm or more.
[0004]
For such polygon scanners that require ultra-high speed rotation, conventional ball bearing type bearing devices cannot satisfy the image quality required in terms of bearing life and bearing noise.
[0005]
Therefore, conventionally, a dynamic pressure air bearing using dynamic pressure air has been used for polygon scanners that require ultra-high speed rotation.
[0006]
As an apparatus using such a dynamic pressure air bearing, for example, an optical deflection apparatus described in JP-A-8-5951 has been proposed. In this optical deflecting device, a rotating sleeve and a cylindrical fixed shaft constituting a dynamic pressure bearing are formed of a ceramic material, a permanent magnet constituting a repulsive magnetic bearing is disposed inside an upper end of the rotating sleeve, and a tip of the fixed shaft A second permanent magnet for repulsion is disposed at a predetermined gap in the axial direction.
[0007]
Conventionally, a hydrodynamic bearing device described in JP-A-7-279966 has been proposed. In this hydrodynamic bearing device, a hydrodynamic bearing is constituted by an outer periphery of a rotary sleeve and an inner periphery of a fixed shaft, one of the bearings is coated with polyamideimide, and the other is anodized or nickel-plated. Further, a permanent magnet constituting a magnetic bearing is disposed at the upper end of the rotating sleeve outside the dynamic pressure bearing.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional bearing device, there is still room for improvement as a high-speed rotation bearing such as a polygon scanner.
[0009]
That is, the optical deflection apparatus described in Japanese Patent Laid-Open No. 8-5951 has a configuration in which a permanent magnet for a magnetic bearing is disposed on the upper part of the rotating body, so that the entire apparatus becomes longer and larger. there were. In addition, there has been a problem that magnetic particles generated by wear from the permanent magnets disposed on the upper part of the rotating body fall off and enter the bearing gap, and the bearing does not rotate normally.
[0010]
Further, in the hydrodynamic bearing device described in JP-A-7-279966, the permanent magnet constituting the magnetic bearing is disposed at the upper end of the rotating sleeve outside the hydrodynamic bearing. However, there was a problem that the size and lengthened. In addition, the shape of the rotating sleeve is complicated, and the material of the rotating sleeve is limited to a metal with good workability, such as an aluminum alloy, and there is a problem that the degree of freedom in design is limited. Furthermore, in order to prevent bearing locks that occur when used in hydrodynamic bearings with metal surfaces, the bearings are coated with polyamide-imide, anodized or nickel-plated. And the workability is poor, the productivity of the bearing device is poor, and the bearing device is expensive.
[0011]
  Accordingly, the invention according to claim 1 is a fixed shaft fixed to a predetermined housing, a hollow rotary shaft having a hollow portion into which the fixed shaft is inserted in the axial direction, and a seating surface.Is formedIt has a collar part and is attached in a state where a hollow part is closed and a predetermined air pocket is formed on the distal end side opposite to the housing of the hollow rotating shaft.Cap shapeA holding member, a polygon mirror mounted on the seat surface and fixed to the rotating body, and the dynamic pressure of the air generated when the rotating body is rotated by a motor, the inner peripheral surface of the hollow rotating shaft and the outer peripheral surface of the fixed shaft A bearing device that rotatably supports a rotating body in a radial direction and an axial direction by a radial dynamic pressure air bearing received by a dynamic pressure air bearing surface comprising an axial bearing using a magnetic force, and having a fixed shaft and a hollow The rotating shaft is formed in a cylindrical shape having a uniform thickness by a ceramic material.Positioned and fixed in the axial direction on a housing with a bottom in the centerBy storing in the fixed shaft, the fixed shaft and the hollow rotary shaft are machined at low cost and with high accuracy using ceramic with good wear resistance, and the axial bearing is stored in the fixed shaft for reliability. It is an object of the present invention to provide a small and inexpensive bearing device capable of improving the performance.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an axial bearing comprising: a ring-shaped suction type magnetic bearing fixing portion fixed inside a fixed shaft; and a ring-type suction type magnetic bearing fixing portion fixed to a holding member. By including the bearing fixing portion and the attraction type magnetic bearing rotating portion inserted in a state in which a predetermined magnetic gap is formed in the radial direction, the axial bearing is appropriately accommodated inside the fixed shaft, and more The object is to provide a bearing device that is smaller and less expensive.
[0013]
  The invention described in claim 3A fixed shaft fixed to a predetermined housing, a hollow rotary shaft having a hollow portion into which the fixed shaft is inserted in the axial direction, and a hollow portion is closed on a distal end side opposite to the housing of the hollow rotary shaft, A holding member attached in a state of forming a pool, and a polygon mirror fixed to the rotating body,The housing has a bottom with a predetermined shape to which the fixed shaft is fixed at a substantially central portion thereof, and the axial bearing is housed inside the cylindrical fixed shaft and is fixed upright on the bottomed portion. Positioning of the axial bearing is simple and appropriate by positioning in the axial direction with a predetermined spacer housed inside and communicating with the outside through a minute hole of a predetermined size formed in the holding member. An object of the present invention is to provide a small and inexpensive bearing device capable of providing an appropriate damping characteristic to an axial bearing and further improving the reliability.
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an axial bearing having a ring-shaped suction type magnetic bearing fixing portion fixed inside the fixed shaft, and a ring-type suction type magnetic bearing fixing portion fixed to the holding member. And a suction-type magnetic bearing rotating portion inserted in a state in which a predetermined magnetic gap is formed in a radial direction, and the suction-type magnetic bearing fixing portion is positioned at the upper end of the spacer. Axial bearings are inserted into the fixed shaft in this state, and the upper end of the suction type magnetic bearing fixed portion is held by a predetermined fixing bush press-fitted into the fixed shaft, and held and fixed inside the fixed shaft. A small and even cheaper bearing device that can reliably and easily perform positioning in the axial direction of the shaft without using a special jig or perform a special process and further improve the reliability. It is an object of Rukoto.
[0015]
  The invention according to claim 5Meets the demand for ultra-high-speed rotation of polygon scanners by using bearing devicesThe purpose is that.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
  The bearing device according to claim 1, a fixed shaft fixed to a predetermined housing, a hollow rotary shaft having a hollow portion into which the fixed shaft is inserted in the axial direction, and a seating surfaceIs formedIt has a collar part, and is attached in a state in which the hollow part is closed and a predetermined air pocket is formed on the distal end side opposite to the housing of the hollow rotating shaft.Cap shapeA holding member, a polygon mirror placed on the seat surface and fixed to the rotating body, and a dynamic pressure of air generated when the rotating body is rotated by a motor to the inner peripheral surface of the hollow rotating shaft and the fixed A bearing device that rotatably supports the rotating body in a radial direction and an axial direction by a radial dynamic pressure air bearing received by a dynamic pressure air bearing surface formed by an outer peripheral surface of a shaft and an axial bearing using magnetic force. The fixed shaft and the hollow rotary shaft are formed in a cylindrical shape having a uniform thickness from a ceramic material, and the axial bearing isPositioned and fixed in the axial direction to the housing having a bottomed portion at the centerIt is housed in the fixed shaft.
[0017]
  According to the above configuration, the fixed shaft fixed to the predetermined housing, the hollow rotation shaft having the hollow portion into which the fixed shaft is inserted in the axial direction, and the seat surfaceIs formedIt has a collar part and is attached in a state where a hollow part is closed and a predetermined air pocket is formed on the distal end side opposite to the housing of the hollow rotating shaft.Cap shapeA holding member, a polygon mirror mounted on the seat surface and fixed to the rotating body, and the dynamic pressure of the air generated when the rotating body is rotated by a motor, the inner peripheral surface of the hollow rotating shaft and the outer peripheral surface of the fixed shaft A bearing device that rotatably supports a rotating body in a radial direction and an axial direction by a radial dynamic pressure air bearing received by a dynamic pressure air bearing surface comprising an axial bearing using a magnetic force, and having a fixed shaft and a hollow The rotating shaft is formed in a cylindrical shape having a uniform thickness by a ceramic material.Positioned and fixed in the axial direction on a housing with a bottom in the centerSince it is housed inside the fixed shaft, the fixed shaft and hollow rotating shaft can be machined at low cost and with high precision using ceramic with good wear resistance, and the axial bearing is housed in the fixed shaft. Thus, the reliability can be improved, and the bearing device can be made small and inexpensive.
[0018]
In this case, for example, as described in claim 2, the axial bearing includes a ring-shaped suction type magnetic bearing fixing portion fixed inside the fixed shaft, and a ring-shaped suction member fixed to the holding member. The suction type magnetic bearing fixing part and the suction type magnetic bearing rotating part inserted in a state in which a predetermined magnetic gap is formed in the radial direction may be provided in the type magnetic bearing fixing part.
[0019]
According to the above configuration, the axial bearing is fixed to the ring-shaped suction type magnetic bearing fixing portion fixed inside the fixed shaft, and the suction-type magnetic bearing fixing portion is fixed to the holding member in the ring-shaped suction type magnetic bearing fixing portion. And a suction-type magnetic bearing rotating part inserted in a state in which a predetermined magnetic gap is formed in the radial direction, the axial bearing can be properly accommodated in the fixed shaft, and the bearing The device can be made even smaller and cheaper.
[0020]
  ContractClaim 3 describedThe bearing device ofFixed to a predetermined housingFixed shaft and the fixed shaft is insertedHollow rotary shaft having a hollow portion in the axial directionAnd beforeIn a state where the hollow portion is closed on the tip side opposite to the housing of the hollow rotating shaft to form a predetermined air reservoirIt is attachedHolding memberAnd fixed to the rotating bodyPolygon mirrorA radial dynamic pressure air bearing that receives a dynamic pressure of air generated when the rotating body is rotated by a motor at a dynamic pressure air bearing surface composed of an inner peripheral surface of the hollow rotary shaft and an outer peripheral surface of the fixed shaft; An axial bearing using a magnetic force, and a bearing device that supports the rotating body rotatably in a radial direction and an axial direction, wherein the fixed shaft and the hollow rotating shaft have a uniform thickness made of a ceramic material. Formed into a shape, andThe housing has a bottom portion having a predetermined shape to which the fixed shaft is fixed at a substantially central portion thereof, and the axial bearing is housed in the cylindrical fixed shaft and is erected on the bottom portion. In the state, it is positioned in the axial direction by a predetermined spacer housed inside the fixed shaft, and the air reservoir is communicated to the outside through a minute hole of a predetermined size formed in the holding member.It is characterized by that.
[0021]
According to the above configuration, the housing has a bottom portion with a predetermined shape to which the fixed shaft is fixed at a substantially central portion thereof, and the axial bearing is housed inside the cylindrical fixed shaft, and at the bottom portion. Axial bearings are positioned in the axial direction by a predetermined spacer housed inside the fixed shaft in an upright state, and the air reservoir communicates with the outside through a minute hole of a predetermined size formed in the holding member. Positioning can be performed easily and appropriately, moderate damping characteristics can be imparted to the axial bearing, reliability can be further improved, and the bearing device must be small and inexpensive. Can do.
[0022]
  ContractClaim 4 describedThe bearing device according to claim 3,The axial bearing includes a ring-shaped suction-type magnetic bearing fixing portion fixed inside the fixed shaft, and a suction-type magnetic bearing fixing portion fixed to the holding member and in the ring-shaped suction-type magnetic bearing fixing portion. An attraction-type magnetic bearing rotating portion inserted in a state in which a predetermined magnetic gap is formed in a radial direction, and the attraction-type magnetic bearing fixing portion is located inside the fixed shaft in a state of being positioned at an upper end of the spacer. The upper end of the suction-type magnetic bearing fixing portion is inserted and held by a predetermined fixing bush press-fitted into the fixed shaft, and is held and fixed inside the fixed shaft.It is characterized by that.
[0023]
According to the above configuration, the axial bearing is fixed to the ring-shaped suction type magnetic bearing fixing portion fixed inside the fixed shaft, and the suction-type magnetic bearing fixing portion is fixed to the holding member in the ring-shaped suction type magnetic bearing fixing portion. And a suction-type magnetic bearing rotating part inserted in a state in which a predetermined magnetic gap is formed in a radial direction, and the suction-type magnetic bearing fixing part is positioned at the upper end of the spacer. Inserted into the fixed shaft, the upper end of the suction type magnetic bearing fixed portion is held and fixed inside the fixed shaft by pressing with a predetermined fixing bush press-fitted into the fixed shaft. Axial positioning can be performed reliably and easily without using special jigs or special process treatments, and the reliability can be further improved. It can be made layer inexpensive.
[0024]
  ContractClaim 5 describedThe brushless motor is characterized in that the bearing device according to any one of claims 1 to 4 is used.
[0025]
  According to the above configuration,A brushless motor capable of ultra-high speed rotation of 20000 rpm or more can be realized..AndThere is little vibration even at high temperatures due to temperature rise during high-speed rotation, and the reflection surface accuracy of the polygon mirror can be maintained with high accuracy, further improving the reliability and further improving the image quality. Can be made.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are preferred embodiments of the present invention, and thus various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention is particularly limited in the following description. As long as there is no description which limits, it is not restricted to these aspects.
[0027]
1 and 2 are views showing an embodiment of a bearing device of the present invention. FIG. 1 is a front view of a hydrodynamic air bearing type polygon scanner 1 to which an embodiment of the bearing device of the present invention is applied. It is sectional drawing.
[0028]
In FIG. 1, a dynamic pressure air bearing type polygon scanner 1 has an appearance formed by a housing 2 and an upper cover 3 screwed onto the housing 2, and the housing 2 has a peripheral wall at the bottom center. A bottomed portion 2a having a bottom on a plane that is recessed in a columnar shape by a predetermined amount is formed. A cylindrical fixed shaft 4 is fixed to the bottomed portion 2a of the housing 2 by a method such as press fitting or shrink fitting. When the fixed shaft 4 is fixed to the housing 2, the bottomed portion 2 a is formed in the housing 2, so that the fixed shaft 4 is fixed to the bottomed portion 2 a only by press-fitting or shrink fitting. The reference of the axial position of the fixed shaft 4 can be set at a place other than the bottomed portion 2a, and the fixed shaft can be easily and easily fixed without using a special jig or adjusting the position. 4 can be fixed to the housing 2.
[0029]
The fixed shaft 4 is formed with a herringbone groove 4a at an appropriate position on the peripheral wall portion, and a ring-shaped suction having a predetermined length in the axial direction (axial direction) is inserted into the upper end recess of the fixed shaft 4. A mold magnetic bearing fixing portion 5 is embedded.
[0030]
As shown in FIG. 2, the attraction-type magnetic bearing fixing portion 5 has a ring-like shape in which a center circle of a predetermined size is formed in the center portion, is magnetized in two poles in the axial direction, and the magnetic poles are oriented in the axial direction. The permanent magnet 6 and a pair of first magnets made of a ferromagnetic material fixed at both axial ends (both axial ends) of the permanent magnet 6 and having a center circle smaller than the center circle (inner diameter) of the permanent magnet 6 formed at the center thereof. The first fixed yoke plate 7 and the second fixed yoke plate 8 are formed. The attraction-type magnetic bearing fixing portion 5 is embedded in the upper end recess of the fixed shaft 4 with the permanent magnet 6 sandwiched between the first fixed yoke plate 7 and the second fixed yoke plate 8. As shown in FIG. 1, the permanent magnet 6 is sandwiched between the first fixed yoke plate 7 and the second fixed yoke plate 8 in the axial direction of the fixed shaft 4 as shown in FIG. And, the center circle of the first fixed yoke plate 7 and the center circle of the second fixed yoke plate 8 coincide with (coaxial with) the axis center of the fixed shaft 4 and are embedded in the upper end recess of the fixed shaft 4. ing. The first fixed yoke plate 7 and the second fixed yoke plate 8 are formed of a steel plate material, and the permanent magnet 6 is mainly a rare earth permanent magnet, for example. The suction type magnetic bearing fixing portion 5 is not limited to the fixing bush 9 fixed in the upper end recess of the fixed shaft 4. For example, the suction type magnetic bearing fixing portion 5 is fixed in the upper end recess of the fixed shaft 4 with an adhesive or the like. Also good.
[0031]
As shown in FIG. 1, the fixed shaft 4 is inserted into the hollow of a rotary sleeve (hollow rotary shaft) 10, and is formed in a cap shape from the upper end surface to the outer peripheral surface of the rotary sleeve 10, and A flange (holding member) 11 protruding in a bowl shape in the direction (radial direction) is fixed by shrinkage or press fitting. A bearing gap formed between the outer peripheral surface of the fixed shaft 4 and the inner peripheral surface of the rotary sleeve 10 is maintained at several μm.
[0032]
A suction-type magnetic bearing rotating portion 12 is press-fitted into the center of the flange 11 and fixed to the flange 11. As shown in FIG. 2, the suction-type magnetic bearing rotating portion 12 is fixed to the first fixed yoke plate 7. Outer cylindrical surfaces 12a and 12b constituting a magnetic gap are formed between the central circle portion of the second fixed yoke plate 8 and the central circle portion of the second fixed yoke plate 8. The outer cylindrical surfaces 12a and 12b are arranged so as to be coaxial with the rotation center axis of the attraction type magnetic bearing rotating portion 12.
[0033]
As shown in FIG. 1, a polygon mirror 13 made of an aluminum alloy is placed on the seat surface 11 a protruding in a flange shape of the flange 11. The polygon mirror 13 is fixed to the flange 11 of the rotary sleeve 10 by a leaf spring 14. And the leaf spring 14 is fixed to the attraction type magnetic bearing rotating part 12 by being screwed into a screw hole 12c formed at the upper end of the attraction type magnetic bearing rotating part 12. Thus, the suction type magnetic bearing rotating part 12 is fixed. As described above, the flange 11 is attached to the rotary sleeve 10 in a state where the hollow portion above the rotary sleeve 10 is closed, and the hollow of the rotary sleeve 10 closed by the upper end of the fixed shaft 4 and the flange 11 is provided. An air reservoir 16 is formed in the part.
[0034]
A cylindrical spacer 17 is stored below the fixed magnetic bearing fixing portion 5 of the fixed shaft 4, and the spacer 17 is stored in the fixed shaft 4 while standing upright on the bottomed portion 2a. Yes. The spacer 17 serves to reduce the axial positioning of the suction type magnetic bearing fixing portion 5 and the volume of the air reservoir 16. Therefore, the axial positioning of the attraction type magnetic bearing fixing portion 5 constituting the axial bearing can be reliably and easily performed without using a special jig or performing a special process.
[0035]
The attraction-type magnetic bearing rotating portion 12 is formed of a material with high dimensional accuracy, such as a permanent magnet or a steel-based ferromagnetic material. The fixed shaft 4 and the rotating sleeve 10 are formed in a cylindrical shape from a ceramic material, and the flange 11 fixed to the rotating sleeve 10 is formed from the same aluminum alloy material as the polygon mirror 13. That is, the flange 11 is formed of an aluminum alloy material having a thermal expansion coefficient substantially the same as that of the polygon mirror 13.
[0036]
When the fixed shaft 4 and the rotating sleeve 10 are formed of a ceramic material in this way, the wear resistance is excellent, but cutting and the like cannot be performed, so that processing is difficult. This will reduce the mass productivity and reduce the quality and cost.
[0037]
Therefore, in the present embodiment, both the fixed shaft 4 and the rotary sleeve 10 are formed in a simple cylindrical shape with uniform inner and outer diameters, that is, a thickness, and an axial bearing is configured inside the fixed shaft 4. The suction type magnetic bearing fixing part 5 and the suction type magnetic bearing rotating part 12 are arranged to improve mass productivity while taking advantage of the characteristics of the ceramic material.
[0038]
The leaf spring 14 is formed of a nonmagnetic material such as an aluminum alloy, for example.
[0039]
  FigureAs shown in 1,On the peripheral surface of the attraction type magnetic bearing rotating part 12, there is a plateA fine hole 11b communicating with the outside of the rotating sleeve 10 through a slit (not shown) of the spring 14ShapeThe fine hole 11b has an appropriate damping characteristic for an axial bearing described later, due to the viscous resistance of the air passing through the fine hole 11b.
[0040]
As shown in FIG. 1, a rotor magnet 18 is attached to the lower surface of the flange 11 of the rotating sleeve 10 and in the outer circumferential direction of the rotating sleeve 10. The rotor magnet 18 is, for example, lightweight and mechanical. It is made of an aluminum-manganese metal magnet having high proof stress (tensile strength).
[0041]
The rotating sleeve 10 to which the flange 11, the suction type magnetic bearing rotating unit 12, the polygon mirror 13, the leaf spring 14, the screw 15, the rotor magnet 18 and the like are attached constitutes a rotating body 19.
[0042]
A stator core 20 is disposed on the inner peripheral side facing the rotor magnet 18, and a winding coil 20 a is wound around the stator core 20. The stator core 20 is attached to a support member 21 fixed to the housing 2. A printed circuit board 22 and a hall element 23 are disposed below the stator core 20 around which the rotor magnet 18 and the winding coil 20a are wound. The printed circuit board 22 is attached to the housing 2, and the hall element 23 is attached to the printed circuit board 22. A drive circuit is formed on the printed circuit board 22, and the rotor magnet 18, the printed circuit board 22, the winding coil 20 a, the hall element 23, and the like have a magnetic gap with the rotor magnet 18 in the outer diameter direction of the stator core 20. A radial gap outer rotor type brushless motor 24 is configured. The brushless motor 24 rotates the rotator 19 by controlling the energization to the winding coil 20a sequentially based on the position detection signal of the Hall element 23 by the drive circuit of the printed circuit board 22 and switching the excitation. Control at a constant speed.
[0043]
Further, the rotating body 19 is subjected to balance correction up and down so that vibration does not occur even at high speed rotation. The upper balance correction is a bent portion 14a of the leaf spring 14, and the lower balance correction. Is the outer diameter portion 11 c of the flange 11. The balance of the rotating body 19 is corrected with an accuracy of several mg or less by applying an adhesive to the bent portion 14a of the leaf spring 14 and the outer diameter portion 11c of the flange 11.
[0044]
Since the herringbone groove 4a is formed on the outer peripheral surface of the fixed shaft 4 as described above, when the rotating body 19 is rotated by driving the brushless motor 24, the pressure in the gap between the rotating sleeve 10 and the fixed shaft 4 is increased. A radial bearing (dynamic motion) using dynamic pressure air with the surface where the rotary sleeve 10 and the herringbone groove 4a of the fixed shaft 4 are formed by the rotary sleeve 10, the fixed shaft 4 and the herringbone groove 4a as the dynamic pressure air bearing surface. It functions as a pressure bearing and supports the rotating body 19 in a radial direction (radial direction) without contact.
[0045]
Further, the suction type magnetic bearing rotating portion 12 fixed to the flange 11, the permanent magnet 6 embedded and fixed in the upper end recess of the fixed shaft 4, the first fixed yoke plate 7 and the second fixed yoke plate 8 are attracted. The type magnetic bearing fixing part 5 is an axial bearing (magnetic) in which an attractive force is generated in the attraction type magnetic bearing fixing part 5 embedded and fixed to the attraction type magnetic bearing rotating part 12 and the fixed shaft 4 to float the rotating body 19. The rotating body 19 is supported in a non-contact manner in the axial direction.
[0046]
A glass window 25 is fixed to the upper cover 3 with an opening window 3a for entering / exiting laser light from a semiconductor laser (not shown) with a double-sided tape or an adhesive, and the inside is sealed.
[0047]
Next, the operation of the present embodiment will be described. In the dynamic pressure air bearing type polygon scanner 1, the fixed shaft 4 fixed to the bottomed portion 2 a of the housing 2 is inserted into the rotary sleeve 10, and the suction type magnetic bearing fixed portion 5 is embedded in the upper end recess of the fixed shaft 4. Yes. The attraction type magnetic bearing fixing portion 5 includes a ring-shaped permanent magnet 6 magnetized in two poles in the axial direction, and a pair of ring-shaped first fixed yoke plate 7 and second fixed yoke plate in the vertical direction (axial direction). 8, the center circle of the first fixed yoke plate 7 and the second fixed yoke plate 8 is formed smaller than the center circle of the permanent magnet 6 and coincides with the axis of the rotary sleeve 10. It is arranged in the state to do.
[0048]
In the assembly of the dynamic pressure air bearing type polygon scanner 1, specifically, first, the fixed shaft 4 formed in a cylindrical shape with a uniform thickness is fixed to the bottomed portion 2 a of the housing 2, and the upper side of the fixed shaft 4 is fixed. The spacer 17 is inserted into the fixed shaft 4 and arranged in an upright state on the bottomed portion 2a, and then the second fixed yoke plate 8, the permanent magnet 6 and the first fixed portion constituting the attractive magnetic bearing fixing portion 5. The yoke plate 7 is inserted into the fixed shaft 4, and the fixing bush 9 is press-fitted into the fixed shaft 4 and fixed.
[0049]
Therefore, fixing the fixed shaft 4 to the housing 2 and fixing the spacer 17 to the housing 2 can be achieved by simply pushing the fixed shaft 4 and the spacer 17 to the bottomed portion 2a formed on the housing 2 and fixing them. The positioning of the bearing fixing portion 5 can be performed with high accuracy and ease without using other standards, and without performing any special jig or adjustment, thereby improving workability.
[0050]
The fixed shaft 4 is inserted into the hollow of the rotary sleeve 10. A flange 11 is attached to the rotary sleeve 10, and the polygon mirror 13, the rotor magnet 18, and the suction type magnetic bearing rotate on the flange 11. The rotating body 19 is configured by attaching the part 12 and the like.
[0051]
An attraction type magnetic bearing rotating part 12 that enters the center circle of the attraction type magnetic bearing fixing part 5 embedded in the upper end recess of the fixed shaft 4 is fixed to the flange 11. Is a material having high dimensional accuracy, such as a permanent magnet or a steel-based ferromagnetic material, and is formed in a columnar shape or a cylindrical shape, and the first fixed yoke plate 7 and the second fixed yoke plate 7 of the attraction type magnetic bearing fixing portion 5. The outer cylinder surfaces 12 a and 12 b are formed at positions facing the two fixed yoke plates 8, and a magnetic gap with a fine interval is formed between the first fixed yoke plate 7 and the second fixed yoke plate 8.
[0052]
As described above, the attraction-type magnetic bearing rotating portion 12 is formed of a permanent magnet or a ferromagnetic material, and includes the permanent magnet 6 of the attraction-type magnetic bearing fixing portion 5, the first fixed yoke plate 7, the attraction-type magnetic bearing. A magnetic field line is formed in a closed loop shape toward the rotating portion 12 and the second fixed yoke plate 8 and again toward the permanent magnet 6, and the attractive magnetic bearing fixed portion 5 and the flange embedded in the upper end recess of the fixed shaft 4. 11, an attraction force is generated between the attraction-type magnetic bearing rotating portion 12 fixed to the rotary sleeve 10 via 11, and the attraction-type magnetic bearing rotating portion 12 fixed to the flange 11 and the upper end recess of the fixed shaft 4 The attraction-type magnetic bearing fixing portion 5 embedded in the shaft functions as an axial bearing that floats the rotating body 19 and supports the rotating body 19 in a non-contact manner in the axial direction.
[0053]
In addition, the dynamic pressure air bearing type polygon scanner 1 is provided with a stator core 20 around which a winding coil 20a is wound at a position facing the rotor magnet 18 attached to the flange 11 in the circumferential direction, and the rotor magnet. A hall element 23 and a printed circuit board 22 are disposed at a position below the printed circuit board 18. The printed circuit board 22, the stator core 20 around which the winding coil 20a is wound, the hall element 23, and the like are a radial gap, outer rotor type brushless. The rotating body 19 is rotated by configuring the motor 24 and controlling the energization to the winding coil 20a by the drive circuit of the printed circuit board 22 and switching the excitation.
[0054]
A herringbone groove 4 a is formed on the outer peripheral surface of the fixed shaft 4. When the rotating body 19 is rotated by driving the brushless motor 24, the pressure in the gap between the rotating sleeve 10 and the fixed shaft 4 increases, and the rotating sleeve 10. The fixed shaft 4 and the herringbone groove 4a function as a radial bearing using dynamic pressure air, and support the rotating body 19 in the radial direction without contact.
[0055]
As described above, the dynamic pressure air bearing type polygon scanner 1 uses the dynamic pressure air by the axial bearing supporting the rotating body 19 in a non-contact manner in the axial direction and rotating the rotating body 19 by the brushless motor 24. The radial bearing supports the rotating body 19 in the radial direction without contact.
[0056]
The dynamic pressure air bearing type polygon scanner 1 is formed in a cylindrical shape with a uniform wall thickness which is a simple shape by the fixed shaft 4 and the rotating sleeve 10 ceramic material, so that mass production is performed while taking advantage of the characteristics of the ceramic material. It is possible to produce a dynamic pressure air bearing type polygon scanner 1 with good performance.
[0057]
Further, since the polygon mirror 13 attached to the rotary sleeve 10 is formed of an aluminum alloy, a difference in thermal expansion coefficient between the rotary sleeve 10 and the polygon mirror 13 becomes a problem. That is, aluminum has a thermal expansion coefficient of 2.3 × 10 −5 / ° C., and ceramic [alumina] has a thermal expansion coefficient of 0.7 × 10 −5 / ° C.
[0058]
When the polygon mirror 13 made of an aluminum alloy is directly bonded and fixed to the rotary sleeve 10 formed of the ceramic material as described above, there is a fitting gap between the parts, and the temperature rise (100) during high-speed rotation. As a result, a slight positional shift occurs, and the rotational balance of the rotating body 19 is lost, resulting in an increase in vibration of the polygon mirror 13. In this case, if the polygon mirror 13 is shrink-fitted or press-fitted and fixed to the rotary sleeve 10, the accuracy of the reflective surface of the polygon mirror 13 processed with high accuracy is deteriorated, causing problems such as image distortion.
[0059]
However, in the dynamic pressure air bearing type polygon scanner 1 of the present embodiment, an aluminum alloy polygon mirror 13 is attached to a rotary sleeve 10 made of a ceramic material via a flange 11. That is, the dynamic pressure air bearing type polygon scanner 1 is formed in a cap shape from the upper end surface of the rotary sleeve 10 to the outer peripheral surface, and the flange 11 protruding outwardly (in the radial direction) in a bowl shape is shrink-fitted or press-fitted. The polygon mirror 13 is mounted on the seat surface 11a protruding in a bowl shape of the flange 11 and is pressed against the seat surface 11a of the flange 11 of the rotary sleeve 10 by the leaf spring 14 and fixed. Yes.
[0060]
Therefore, vibration can be suppressed even in a high temperature state during high-speed rotation, and image quality can be improved by preventing image distortion.
[0061]
As described above, in the dynamic pressure air bearing type polygon scanner 1 according to the present embodiment, the fixed shaft 4 is fixed to the housing 2, and the rotating body 19 having the polygon mirror 13 fixed to the rotary sleeve 10 having a hollow portion in the axial direction. The fixed shaft 4 is inserted into the hollow portion of the rotating sleeve 10, the flange 11 is attached to the distal end side of the rotating sleeve 10 in a state where the hollow portion is closed to form the air reservoir 16, and the rotating body 19 is attached by the brushless motor 24. A radial dynamic pressure air bearing that receives a dynamic pressure of air generated when it is rotated by a dynamic pressure air bearing surface composed of an inner peripheral surface of the rotating sleeve 10 and an outer peripheral surface of the fixed shaft 4, and an axial bearing using a suction type magnetic force The fixed shaft 4 and the rotating sleeve 10 are formed in a cylindrical shape having a uniform thickness with a ceramic material, and the axial bearing is disposed inside the front end side of the fixed shaft 4. It has been paid.
[0062]
Therefore, the fixed shaft 4 and the rotating sleeve 10 can be machined inexpensively and with high precision using a ceramic having good wear resistance, and the axial bearing can be accommodated in the fixed shaft 4. The dynamic pressure air bearing type polygon scanner 1 can be made small and inexpensive.
[0063]
The hydrodynamic air bearing type polygon scanner 1 has an axial bearing fixed to the inside of the distal end side on the flange 11 side of the fixed shaft 4 and a ring-shaped suction type magnetic bearing fixing portion 5 fixed to the flange 11 and ring-shaped. The attraction type magnetic bearing fixing part 5 includes the attraction type magnetic bearing fixing part 5 and an attraction type magnetic bearing rotating part 12 inserted in a state of forming a predetermined magnetic gap in the radial direction.
[0064]
Therefore, the axial bearing can be appropriately accommodated inside the distal end side of the fixed shaft 4, and the hydrodynamic air bearing type polygon scanner 1 can be made smaller and cheaper.
[0065]
Further, the housing 2 has a bottomed portion 2a to which the fixed shaft 4 is fixed at a substantially central portion thereof, and the axial bearing is housed in the cylindrical fixed shaft 4 and is erected on the bottomed portion 2a. In this state, positioning is performed in the axial direction by the spacer 17 housed inside the fixed shaft 4, and the air reservoir 16 communicates with the outside through a minute hole 11 b having a predetermined size formed in the flange 11.
[0066]
Therefore, the axial bearing can be positioned easily and appropriately, and an appropriate damping characteristic can be imparted to the axial bearing, and the reliability can be further improved. 1 can be small and inexpensive.
[0067]
Further, the axial bearing is fixed to the inside of the distal end side of the fixed shaft 4 on the flange 11 side, and the suction type magnetic bearing fixing portion 5 is fixed to the flange 11 and the suction type magnetic bearing fixing portion 5 is connected to the suction type magnetic bearing fixing portion 5. The magnetic bearing fixing portion 5 and the suction type magnetic bearing rotating portion 12 inserted in a state in which a predetermined magnetic gap is formed in the radial direction are provided. Inserted into the fixed shaft 4 while being positioned at the upper end, the upper end of the suction type magnetic bearing fixing portion 5 is held by the fixing bush 9 press-fitted into the fixed shaft 4, and held and fixed inside the fixed shaft 4. is doing.
[0068]
Therefore, the axial positioning of the axial bearing can be reliably and more easily performed without using a special jig or performing a special process, and the reliability can be further improved. The dynamic pressure air bearing type polygon scanner 1 can be made smaller and more inexpensive.
[0069]
Further, the flange 11 is attached to the rotary sleeve 10 in a state where the hollow portion of the rotary sleeve 10 is closed to form the air reservoir 16, and the polygon mirror 13 is formed of an aluminum alloy having a predetermined thermal expansion coefficient and the flange 11. The flange 11 is formed of an aluminum alloy having a thermal expansion coefficient substantially the same as that of the polygon mirror 13.
[0070]
Therefore, there is little vibration even in a high temperature state due to a temperature rise during high-speed rotation, the reflection surface accuracy of the polygon mirror 13 can be maintained with high accuracy, the reliability can be further improved, and the image quality can be improved. This can be further improved.
[0071]
The invention made by the present inventor has been specifically described based on the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to the above, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
[0072]
【The invention's effect】
  Claim 1Axis ofAccording to the receiving device, the fixed shaft fixed to the predetermined housing, the hollow rotary shaft having the hollow portion into which the fixed shaft is inserted in the axial direction, and the seat surfaceIs formedIt has a collar part and is attached in a state where a hollow part is closed and a predetermined air pocket is formed on the distal end side opposite to the housing of the hollow rotating shaft.Cap shapeA holding member, a polygon mirror mounted on the seat surface and fixed to the rotating body, and the dynamic pressure of the air generated when the rotating body is rotated by a motor, the inner peripheral surface of the hollow rotating shaft and the outer peripheral surface of the fixed shaft A bearing device that rotatably supports a rotating body in a radial direction and an axial direction by a radial dynamic pressure air bearing received by a dynamic pressure air bearing surface comprising an axial bearing using a magnetic force, and having a fixed shaft and a hollow The rotating shaft is formed in a cylindrical shape having a uniform thickness by a ceramic material.Positioned and fixed in the axial direction on a housing with a bottom in the centerSince it is housed inside the fixed shaft, the fixed shaft and hollow rotating shaft can be machined at low cost and with high precision using ceramic with good wear resistance, and the axial bearing is housed in the fixed shaft. Thus, the reliability can be improved, and the bearing device can be made small and inexpensive.
[0073]
According to the bearing device of the second aspect of the present invention, the axial bearing is mounted in the ring-shaped suction type magnetic bearing fixing portion fixed inside the fixed shaft, and in the ring-shaped suction type magnetic bearing fixing portion fixed to the holding member. The suction type magnetic bearing fixed part and the suction type magnetic bearing rotating part inserted in a state in which a predetermined magnetic gap is formed in the radial direction are provided. The bearing device can be accommodated, and the bearing device can be made smaller and cheaper.
[0074]
According to the bearing device of the third aspect of the present invention, the housing has a bottom portion having a predetermined shape to which the fixed shaft is fixed at a substantially central portion thereof, and the axial bearing is disposed inside the cylindrical fixed shaft. In addition to being housed, it is positioned in the axial direction by a predetermined spacer housed inside the fixed shaft while standing upright on the bottomed portion, and the air pocket communicates with the outside through a minute hole of a predetermined size formed in the holding member. As a result, the axial bearing can be positioned easily and appropriately, an appropriate damping characteristic can be imparted to the axial bearing, the reliability can be further improved, and the bearing device can be made compact. And cheap.
[0075]
According to the bearing device of the fourth aspect of the present invention, the axial bearing is mounted in the ring-shaped suction type magnetic bearing fixing portion fixed inside the fixed shaft, and in the ring-shaped suction type magnetic bearing fixing portion fixed to the holding member. A suction-type magnetic bearing fixing portion and a suction-type magnetic bearing rotating portion inserted in a state in which a predetermined magnetic gap is formed in the radial direction. It is inserted into the fixed shaft in a state where it is located at the upper end of the shaft, and the upper end of the suction type magnetic bearing fixing portion is held by a predetermined fixing bush press-fitted into the fixed shaft, and is held and fixed inside the fixed shaft. As a result, the axial positioning of the axial bearing can be performed reliably and easily without using a special jig or special processing, and the reliability can be further improved. , The receiving apparatus can be made more inexpensive compact.
[0076]
  Claim 5Brushless motor using bearing deviceAccording toA brushless motor capable of ultra-high speed rotation of 20000 rpm or more can be realized..AndThere is little vibration even at high temperatures due to temperature rise during high-speed rotation, and the reflection surface accuracy of the polygon mirror can be maintained with high accuracy, further improving the reliability and further improving the image quality. Can be made.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front sectional view of a hydrodynamic air bearing type polygon scanner to which an embodiment of a bearing device of the present invention is applied.
2 is a front sectional view of an attraction type magnetic bearing portion of the dynamic pressure air bearing type polygon scanner of FIG. 1;
[Explanation of symbols]
1 Dynamic pressure air bearing type polygon scanner
2 Housing
2a Bottomed part
3 Top cover
3a Open window
4 Fixed shaft
5 Suction type magnetic bearing fixed part
6 Permanent magnet
7 First fixed yoke plate
8 Second fixed yoke plate
9 Bushing for fixing
10 Rotating sleeve
11 Flange
11a Seat
11b Fine hole
11c Outer diameter part
12 Suction type magnetic bearing rotating part
12a, 12b outer cylinder surface
12c Screw hole
13 Polygon mirror
14 leaf spring
14a Bent part
15 screws
16 Air pocket
17 Spacer
18 Rotor magnet
19 Rotating body
20 Stator core
20a Winding coil
21 Support member
22 Printed circuit board
23 Hall element
24 brushless motor
25 glass window

Claims (5)

所定のハウジングに固定される固定軸と、
前記固定軸が挿入される中空部を軸方向に有する中空回転軸と、
座面が形成されている鍔部を有し、前記中空回転軸の前記ハウジングと反対側の先端側に前記中空部を閉止して所定の空気溜まりを形成する状態で取り付けられるキャップ形状の保持部材と、
前記座面に載置されて回転体に固定されるポリゴンミラーと、
前記回転体がモータにより回転されると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、
磁気力を利用したアキシャル軸受と、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軸受装置であって、
前記固定軸と前記中空回転軸は、セラミック材料により均一な厚さを有する円筒形状に形成されており、
前記アキシャル軸受は、中央部に有底部を有する前記ハウジングに軸方向に位置決め固定された前記固定軸の内部に収納されていることを特徴とする軸受装置。
A fixed shaft fixed to a predetermined housing;
A hollow rotary shaft having a hollow portion into which the fixed shaft is inserted in the axial direction;
A cap-shaped holding member having a flange portion on which a seat surface is formed and attached in a state in which the hollow portion is closed to form a predetermined air pocket on the distal end side opposite to the housing of the hollow rotary shaft When,
A polygon mirror mounted on the seating surface and fixed to the rotating body;
A radial dynamic pressure air bearing that receives a dynamic pressure of air generated when the rotating body is rotated by a motor at a dynamic pressure air bearing surface composed of an inner peripheral surface of the hollow rotary shaft and an outer peripheral surface of the fixed shaft;
An axial bearing using magnetic force, and a bearing device that supports the rotating body in a radial direction and an axial direction so as to be rotatable,
The fixed shaft and the hollow rotary shaft are formed in a cylindrical shape having a uniform thickness by a ceramic material,
The axial bearing is housed in the fixed shaft that is axially positioned and fixed to the housing having a bottomed portion at the center .
前記アキシャル軸受は、前記固定軸の内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当該吸引型磁気軸受固定部と半径方向に所定の磁気ギャップを形成する状態で挿入された吸引型磁気軸受回転部と、を備えていることを特徴とする請求項1記載の軸受装置。
The axial bearing includes a ring-shaped suction type magnetic bearing fixing portion fixed inside the fixed shaft;
A suction-type magnetic bearing rotating portion fixed to the holding member and inserted in a state in which a predetermined magnetic gap is formed in the radial direction in the ring-shaped suction-type magnetic bearing fixing portion; The bearing device according to claim 1, wherein the bearing device is provided.
所定のハウジングに固定される固定軸と、
前記固定軸が挿入される中空部を軸方向に有する中空回転軸と、
前記中空回転軸の前記ハウジングと反対側の先端側に前記中空部を閉止して所定の空気溜まりを形成する状態で取り付けられる保持部材と、
前記回転体に固定されるポリゴンミラーと、
前記回転体がモータにより回転されると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、
磁気力を利用したアキシャル軸受と、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軸受装置であって、
固定軸と前記中空回転軸は、セラミック材料により均一な厚さを有する円筒形状に形成されており、かつ、
前記ハウジングは、その略中央部に前記固定軸の固定される所定形状の有底部を有し、
前記アキシャル軸受は、前記円筒形状の固定軸の内部に収納されるとともに、前記有底部に直立した状態で当該固定軸の内部に収納された所定のスペーサにより軸方向に位置決めされ、
前記空気溜まりは、前記保持部材に形成された所定の大きさの微細穴により外部に連通されていることを特徴とする軸受装置。
A fixed shaft fixed to a predetermined housing;
A hollow rotary shaft having a hollow portion into which the fixed shaft is inserted in the axial direction;
A holding member attached in a state in which the hollow portion is closed to form a predetermined air reservoir on the distal end side of the hollow rotating shaft opposite to the housing;
A polygon mirror fixed to the rotating body;
A radial dynamic pressure air bearing that receives a dynamic pressure of air generated when the rotating body is rotated by a motor at a dynamic pressure air bearing surface composed of an inner peripheral surface of the hollow rotary shaft and an outer peripheral surface of the fixed shaft;
An axial bearing using magnetic force, and a bearing device that supports the rotating body in a radial direction and an axial direction so as to be rotatable,
The fixed shaft and the hollow rotating shaft are formed in a cylindrical shape having a uniform thickness from a ceramic material, and
The housing has a bottom portion with a predetermined shape to which the fixed shaft is fixed at a substantially central portion thereof,
The axial bearing is housed inside the cylindrical fixed shaft and is axially positioned by a predetermined spacer housed inside the fixed shaft in an upright state on the bottomed portion,
The bearing device is characterized in that the air reservoir communicates with the outside through a minute hole having a predetermined size formed in the holding member.
請求項3記載の軸受装置において、前記アキシャル軸受は、前記固定軸の内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当該吸引型磁気軸受固定部と半径方向に所定の磁気ギャップを形成する状態で挿入された吸引型磁気軸受回転部と、を備え、
当該吸引型磁気軸受固定部が、前記スペーサの上端に位置する状態で前記固定軸の内部に挿入され、当該吸引型磁気軸受固定部の上端が前記固定軸の内部に圧入された所定の固定用ブッシュで抑えられて、前記固定軸の内部に保持固定されていることを特徴とする軸受装置。
The bearing device according to claim 3, wherein the axial bearing includes a ring-shaped attraction type magnetic bearing fixing portion fixed inside the fixed shaft;
A suction-type magnetic bearing rotating portion fixed to the holding member and inserted in a state in which a predetermined magnetic gap is formed in the radial direction in the ring-shaped suction-type magnetic bearing fixing portion; ,
The attraction type magnetic bearing fixing portion is inserted into the fixed shaft in a state of being positioned at the upper end of the spacer, and the upper end of the attraction type magnetic bearing fixing portion is press-fitted into the fixed shaft. A bearing device, wherein the bearing device is held by a bush and is held and fixed inside the fixed shaft.
請求項1乃至4の何れか1つに記載の軸受装置を用いたブラシレスモータ。  A brushless motor using the bearing device according to any one of claims 1 to 4.
JP18168798A 1998-06-12 1998-06-12 Bearing device Expired - Fee Related JP3877435B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18168798A JP3877435B2 (en) 1998-06-12 1998-06-12 Bearing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18168798A JP3877435B2 (en) 1998-06-12 1998-06-12 Bearing device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000002232A JP2000002232A (en) 2000-01-07
JP3877435B2 true JP3877435B2 (en) 2007-02-07

Family

ID=16105124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP18168798A Expired - Fee Related JP3877435B2 (en) 1998-06-12 1998-06-12 Bearing device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3877435B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102079804B1 (en) * 2018-07-27 2020-02-21 주식회사 알피에스 Air cylinder

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000002232A (en) 2000-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH08266030A (en) Rotor device of brushless motor
JP2003284311A (en) Stepping motor
JP3877435B2 (en) Bearing device
JP3545952B2 (en) Brushless motor and optical deflector
JP3642928B2 (en) Hydrodynamic air bearing type polygon scanner
JPH07238924A (en) Dynamic pressure air bearing
JP3579620B2 (en) Fixed shaft type small motor
JPH0365041A (en) Brushless motor
JP2001084684A (en) Disk driving device
JPH11305161A (en) Dynamic pneumatic bearing type polygon scanner
JP2002341282A (en) Rotary polygon mirror driving device
JPH11271654A (en) Polygon scanner
JP4067686B2 (en) Hydrodynamic air bearing motor and polygon scanner
JP2968178B2 (en) Bearing device
JP3410567B2 (en) Optical deflector
JP3218753B2 (en) Rotating polygon mirror drive
KR100826338B1 (en) Spindle motor
JP3410080B2 (en) Motor core positioning method and polygon scanner motor
JP3674991B2 (en) Rotating polygon mirror drive
JP2001061266A (en) Dc brushless motor
JP2002345204A (en) Spindle motor and method of manufacturing the same
JP2002303815A (en) Dynamic pressure air bearing type polygon scanner, and processing method for dynamic pressure air bearing type polygon scanner
JPH05120789A (en) Disk driving motor and disk driving device
JPH11289740A (en) Stepping motor
JPH07119898B2 (en) Motor for optical scanning

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050531

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050525

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050801

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060314

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060515

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20061031

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20061031

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101110

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111110

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111110

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121110

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees