(57)【要約】【課題】固定軸または回転体にヘリングボーン等の動圧溝を形成しなくても高速回転に十分耐え得る剛性を有し、かつ安価な動圧空気軸受を提供すること【解決手段】固定軸１と、固定軸１の外周側に隙間を有して嵌装して固定軸１に対して相対回転する円筒形状の回転体２と、回転体２の外周側にフランジ３を備えた動圧空気軸受において、フランジ３は、回転体２の外周面と対向する内周面に複数の凸部３２を設け、この凸部３２により回転体２を局所的に変形させて回転体２の内周面２２に複数の突起２３を形成し、この突起２３により回転時の動圧を発生させるようにした。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定軸と、該固定軸の外周側に隙間を有して嵌装されて該固定軸に対して相対回転する円筒形状の回転体と、該回転体の外周側にフランジを備えた動圧空気軸受において、
前記フランジを前記回転体に固定する複数の締結部材の締結力により、前記回転体の内周面を局所的に変形させて複数の突起を形成し、
該突起により回転時の動圧を発生させることを特徴とする動圧空気軸受
【請求項２】
請求項１に記載の動圧空気軸受において、
前記締結部材を３個以上設けたことを特徴とする動圧空気軸受
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の動圧空気軸受において、
前記締結部材を略等間隔に設けたことを特徴とする動圧空気軸受
【請求項４】
請求項１に記載の動圧空気軸受において、
前記締結部材はネジであることを特徴とする動圧空気軸受
【請求項５】
固定軸と、該固定軸の外周側に隙間を有して嵌装されて該固定軸に対して相対回転する円筒形状の回転体と、該回転体の外周側にフランジを備えた動圧空気軸受において、
前記フランジは、前記回転体の外周面と対向する内周面に複数の凸部を設け、該凸部により前記回転体を局所的に変形させて前記回転体の内周面に複数の突起を形成し、
該突起により回転時の動圧を発生させることを特徴とする動圧空気軸受
【請求項６】
請求項５に記載の動圧空気軸受において、
前記フランジの内周面に設けた複数の前記凸部のみが前記回転体に接触していることを特徴とする動圧空気軸受
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載した動圧空気軸受において、
前記凸部を３箇所以上設けたことを特徴とする動圧空気軸受
【請求項８】
請求項５、請求項６または請求項７に記載した動圧空気軸受において、
前記凸部を略等間隔に設けたことを特徴とする動圧空気軸受
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザープリンタやデジタル複写機等の画像形成装置の光偏向器や、ハードディスク装置等で用いられる動圧空気軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザープリンタやデジタル複写機等の画像形成装置に用いられる光偏向器としては、図１に示されるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この光偏向器は、ハウジング１００に固定配設される円柱状の固定軸１０１と、この固定軸１０１に回転自在に支持される回転体１１０とを有している。この回転体１１０は、固定軸１０１との間にわずかの隙間をもって配設されるスリーブ１１１と、このスリーブ１１１の上部内側に固定配設されるリング状のマグネット１１２と、スリーブ１１１の中央部外側に固定配設される回転多面鏡１１３と、スリーブ１１１の下部外側にフランジ１１４を介して固定配設されるリング状のマグネット１１５とを備えている。尚、符号１１６は、回転体１１０の重量の偏心を修正するためのバランスウェイト（図示せず）が取り付けられる溝である。
【０００４】
また、固定軸１０１の上部外側には、回転体１１０に設けられたリング状マグネット１１２と対向するようにリング状マグネット１０２が固定配設されており、これらリング状マグネット１０２及び１１２によって回転体１１０をスラスト方向に軸受けするスラスト磁気軸受Ｓが構成されている。
【０００５】
更に、ハウジング１００には、回転体１１０に設けられたリング状マグネット１１５と対向するようにコイル１０３が固定配設されており、これらリング状マグネット１１５及びコイル１０３によって回転体１１０を回転させる磁気回路Ｍが構成されている。
また、回転体１１０のスリーブ１１１のうち、固定軸１０１と対向する内周面１１１ａは、鏡面仕上げが施される一方、このスリーブ１１１の内周面１１１ａと対向する固定軸１０１の外周面１０１ａには図中破線で示すようにヘリングボーン状の溝１０４が形成されており、これらスリーブ１１１の内周面１１１ａ及び固定軸１０１の外周面１０１ａに設けられた溝１０４によって、回転体１１０をラジアル方向に支持するラジアル動圧軸受Ｒが構成されている。
【０００６】
この光偏向器では、磁気回路Ｍにより回転体１１０を回転させると、回転体１１０が、ラジアル動圧軸受Ｒにより固定軸１０１に対して一定距離をもって非接触に支持されると共に、スラスト磁気軸受Ｓにより固定軸１０１に対して一定高さに支持されることとなる。これにより、スラスト方向の軸受として動圧軸受を用いるタイプのものより、光偏向器の高さを低くできるという利点がある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−７１５３２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
近年、レーザープリンタやデジタル複写機において、高解像度化、印字速度の高速化に伴い、光偏向器に対して高速化および高精度化が要求されている。さらに、高寿命および低消費電力、低騒音についてのニーズも高まってきている。
これらの要求を実現するため動圧空気軸受の採用が必要である反面、低コスト化を実現する必要があるという課題もあり、安価で高性能な動圧空気軸受を提供する必要がある。
【０００９】
動圧空気軸受の低コスト化を阻害する要因として、固定軸の外周面または回転体の内周面に形成するヘリングボーン等の動圧溝があげられる。動圧空気軸受の軸受の剛性を上げるために、固定軸または回転体のいずれかに、動圧溝を高精度に形成することが通常行われており、この動圧溝を形成するために、固定軸または回転体の加工時間が長くなってしまうために、光偏向器が高価になっている。
このため、固定軸または回転体のいずれかに形成する動圧溝を省くことで、加工時間を短縮することが考えられるが、動圧空気軸受を動圧溝のない真円軸受として構成すると、軸受の剛性が低いために、高速回転時においては、軸受の品質を低下させるという別の課題が生じてしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、上記した課題を解決し、固定軸または回転体に動圧溝を形成しなくても高速回転に十分耐えうる剛性を有する動圧空気軸受を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した動圧空気軸受は、固定軸と、該固定軸の外周側に隙間を有して嵌装されて該固定軸に対して相対回転する円筒形状の回転体と、該回転体の外周側にフランジを備えた動圧空気軸受において、前記フランジを前記回転体に固定する複数の締結部材の締結力により、前記回転体の内周面を局所的に変形させて複数の突起を形成し、該突起により回転時の動圧を発生させることにより、安価で、高剛性にすることができるものである。
【００１２】
請求項２に記載した動圧空気軸受は、請求項１に記載の動圧空気軸受において、締結部材を３個以上設けることにより、軸受の剛性を向上させ、高速回転においても安定した回転が得ることができるものである。
【００１３】
請求項３に記載した動圧空気軸受は、請求項１または請求項２に記載の動圧空気軸受において、締結部材を略等間隔に設けることにより、軸受の剛性を向上させ、高速回転においても安定した回転が得ることができるものである。
【００１４】
請求項４に記載した動圧空気軸受は、請求項１に記載の動圧空気軸受において、締結部材をネジにすることにより、前記突起の大きさを調整し、軸受の剛性および回転の安定性を容易に調整できるものである。
【００１５】
請求項５に記載した動圧空気軸受は、固定軸と、該固定軸の外周側に隙間を有して嵌装されて該固定軸に対して相対回転する円筒形状の回転体と、該回転体の外周側にフランジを備えた動圧空気軸受において、前記フランジは、前記回転体の外周面と対向する内周面に複数の凸部を設け、該凸部により前記回転体を局所的に変形させて前記回転体の内周面に複数の突起を形成し、該突起により回転時の動圧を発生させることにより、安価でかつ高剛性にすることができるものである。
【００１６】
請求項６に記載の動圧空気軸受は、請求項５に記載の動圧空気軸受において、フランジの内周面に設けた複数の凸部のみが回転体に接触していることにより、接触部以外の回転体の変形を抑え、必要な箇所のみを変形させて複数の突起を形成し、動圧を発生させるものである。
【００１７】
請求項７に記載の動圧空気軸受は、請求項５または請求項６に記載した動圧空気軸受において、凸部を３箇所以上設けることにより、軸受の剛性を向上させ、高速回転においても安定した回転ができるものである。
【００１８】
請求項８に記載した動圧空気軸受は、請求項５、請求項６または請求項７に記載した動圧空気軸受において、前記凸部を略等間隔に設けることにより、軸受の剛性を向上させ、高速回転においても安定した回転ができるものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図２は、セラミック製の固定軸１にセラミック製の回転体２を隙間を有して嵌装し、該回転体２に金属製のフランジ３を固定した動圧空気軸受を示す斜視図である。
図２において、固定軸１の下部１１に図示しないハウジングを固定し、フランジ３の上面３１上に図示しないポリゴンミラーを固定等することにより図１に示した光偏向器とほぼ同じ光偏向器を構成することができる。ここでは、説明をわかりやすくするため、固定軸１、回転体２およびフランジ３を図示するにとどめ、以下に本発明に係る動圧空気軸受を説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
図３は、図２におけるフランジ３の平面図である。図４は、フランジ３を図２に示すように、回転体２に焼き嵌め等により固定し、回転軸１に隙間をもって挿入した状態を示した側面図である。図５は、図４を下方から見た平面図である。
図３に示したフランジ３を加熱して穴部３３に回転体２を挿入し、フランジ３を所定の位置に位置決めして冷却すると、フランジ３の内周面に形成した複数の凸部３２が回転体２の外周面２１に当たり、回転体２を局所的に変形させる。この変形により、回転体２の内周面２２も局所的に変形して図５に示すように突部２３が形成される。
【００２１】
図３に示した凸部３２の形状は、回転体２の内周面２２が所定の量まで変形するように、予め計算により設定することが可能である。凸部３２の寸法と回転軸２の内周面２２の変形量について計算した結果を図６に示す。ここで、締め代とは、回転体２の外周の半径と図３に示した複数の凸部３２が形成する内接円の半径との差をいう。また、変形量とは、回転体２の内周面が変形して突起した量をいう。このように、凸部３２の大きさを変化させることによって、締め代が変化するため、回転体２の内周面２２に形成される突起２３の大きさ（内径変形量）を制御することが可能である。この突起２３の大きさを変えることによって、動圧空気軸受としての所望の剛性を得ることができる。
また、凸部３２の厚さ（厚み寸法）を変化させることにより、回転体２の内周面２２に形成する突起２３の厚さを制御することができる。
【００２２】
本第１実施形態に示した動圧空気軸は、回転軸２の内周面２２における突起２３が等間隔であり、且つ所定の変形量を得ることができるため、軸受性能に悪影響が出ることはないばかりか、むしろ回転体２の内周面２２と、固定軸１の外周面１２との間隔が、等間隔で広い個所と狭い個所が周方向に交互に形成されるため、軸受剛性が上がり、安定した回転が得られるという効果を奏する。
また、最終加工工程としての内周面２２の仕上げ加工が不要となるという効果も奏する。
【００２３】
本第１実施形態では、略等間隔に４箇所の凸部３２および突起２３を設けた動圧空気軸受を示したが、突起２３は３箇所以上であれば良く、略等間隔に形成されていれば、同様の効果を得ることができる。
【００２４】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る動圧空気軸受は、フランジ３をネジ止めした点が第１実施形態との相違点である。以下、第１実施形態との同一の事項についての説明を省略し、相違点を中心に図７および図８を用いて詳細に説明する。
【００２５】
図７は、第２実施形態に係る動圧空気軸受の側面図であり、図８は、図７を下方から見た平面図である。
図７および図８に示すように、フランジ３の下部３４には、複数箇所、例えば３箇所において雌ねじ３５が形成されており、該雌ねじ３５にネジ４を回転しながら挿入することによりフランジ３を回転体２に固定する締結力を生じさせている。
【００２６】
金属製のネジ４を回転させて、回転体２への締結力をアップすることにより、セラミック製の回転体２は、ネジ４の接触部分がさらに変形し、回転体２の内周面２２に突起２３の量を調整することができ、第１実施形態に示した同一の効果を得ることができる。
【００２７】
本第２実施形態では、ネジ４を周方向に略等間隔に設けたものを示したが、ネジ４の個数は３個以上であれば良く、図８に示したように、下部３４を延ばして複数列、例えば２列設けても良い。
【００２８】
（第３実施形態）
第３実施形態に係る動圧空気軸受は、フランジ３の軸方向の長さを長くし、フランジ３の内周面に形成した凸部も軸方向に長くした点が第１実施形態との相違点である。以下、第１実施形態との同一の事項についての説明を省略し、相違点を中心に図９および図１０を用いて詳細に説明する。
【００２９】
図９は、第３実施形態に係る動圧空気軸受の側面図であり、図１０は、図９を下方から見た平面図である。
フランジ３の内周面３５に形成した凸部３６を軸方向に長くしたため、回転体２の外周面２１との接触面積が軸方向で増加している。このため、第１実施形態と同じように、回転軸２の内周面２２に形成される突起２３は、軸方向に伸びることになり、軸受として機能する突起２３が、回転体２の内周面２２の略軸方向全体に形成されることになる。したがって。第１実施形態と比較して、さらに剛性や回転安定性等の軸受性能を向上させることが可能となる。
【００３０】
上述の実施形態は、説明のために例示したもので、本発明としてそれに限定されるものではなく、特許請求の範囲、発明の詳細な説明、及び図面の記載から当事者が認識する事ができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更および付加が可能である。
【００３１】
例えば、従来のように、ヘリングボーン等の動圧溝を有する場合においても、本発明を組み合わせて軸受性能を向上させることができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、ヘリングボーン等の動圧溝が無くても、剛性等の軸受性能を向上させ、高速回転時においても安定に回転させることができる。また、従来必要とされてきた軸受の最終加工工程における仕上げ加工を省くことができ、加工費を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の動圧空気軸受および光偏向器を説明する断面図である。
【図２】本発明の動圧空気軸受を説明する斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に用いられるフランジを説明する平面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る動圧空気軸受を説明する側面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る動圧空気軸受を説明する平面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る動圧空気軸受における締め代と突起の変形量との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の第２実施形態に係る動圧空気軸受を説明する側面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る動圧空気軸受を説明する平面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る動圧空気軸受の別の態様を説明する側面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る動圧空気軸受を説明する側面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る動圧空気軸受を説明する平面図である。
【符号の説明】
１  固定軸
２  回転体
３  フランジ
４  ネジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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