(57)【要約】【課題】超高速回転が可能なポリゴンスキャナモータを提供する。【解決手段】ポリゴンミラー８は、回転軸に垂直で、二組のラジアル軸受３Ａと３Ｂの中心を通る二本の線分９Ａと９Ｂに挟まれた領域に配されている。すなわち、二組のラジアル軸受３Ａと３Ｂの軸受スパン内に、軸受３Ａと３Ｂが受ける負荷のうち、大部分を占めるポリゴンミラー８を配した。このため、軸受３Ａと３Ｂに負荷が分散し、ポリゴンミラー８を含むロータ４の危険速度を充分に高くすることが可能となる。【選択図】　　　図１
2004012742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラジアル方向荷重を支持する軸受を有し、前記軸受に支持された、ポリゴンミラーを含むロータの重量配分が、前記軸受の軸受スパン又は軸受の中心線を境に、４０：６０乃至６０：４０の範囲であることを特徴とするポリゴンスキャナモータ。
【請求項２】
ラジアル方向荷重を支持する軸受を有し、前記軸受に支持された、ポリゴンミラーを含むロータの回転モーメント比が、前記軸受の軸受スパン又は軸受の中心線を境に、４０：６０乃至６０：４０の範囲であることを特徴とするポリゴンスキャナモータ。
【請求項３】
ポリゴンミラーのハウジング側端面とハウジング間の距離と、前記ポリゴンミラーのキャップ側端面とキャップ間の距離との比が、４０：６０乃至６０：４０の範囲であることを特徴とする、請求項１または２記載のポリゴンスキャナモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザビームプリンタやデジタルコピアなど光で画像形成を行う画像形成装置において、レーザビームを偏向走査するポリゴンスキャナモータを駆動する、ポリゴンスキャナモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は従来の技術によるポリゴンスキャナモータを示す。ハウジング１に嵌合されているシャフト２には、二組のラジアル軸受３Ａと３Ｂが設けられ、シャフト２と回転自在に嵌合しているロータ４のラジアル方向荷重を支持している。また、シャフト２の上部にはインナースラストマグネット５Ａが取りつけられており、インナースラストマグネット５Ａと対向してロータ４に取りつけられた、アウタースラストマグネット５Ｂとの間に吸引力を作用させ、ロータ４のスラスト方向荷重を支持している。
【０００３】
ロータ４の下部には、モータマグネット６が設けられ、ハウジング１に取りつけられたステータコア７を界磁し、ロータ４に回転トルクを発生させている。また、ロータ４にはポリゴンミラー８が形成され、本図には図示されていないレーザビームを偏向走査している。さらに、ハウジング１上部には、ポリゴンミラー８の保護、防塵のため、キャップ１０がロータ４を覆い取付られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、ロータ４の回転軸方向の重心位置が二組の軸受３Ａと３Ｂの中心を通る二本の線分９Ａと９Ｂに挟まれた領域よりも上側に存在する。すなわち、二組のラジアル軸受３Ａと３Ｂの軸受スパンの外側にロータ４の回転軸方向の重心位置が存在する。
【０００５】
このため、二組のラジアル軸受３Ａと３Ｂの支持剛性が下がり、ロータ４の危険速度が低下してしまう。そこで、例えばレーザビームプリンタ等への応用においては、ポリゴンミラーの回転数を前記危険速度に対して、充分に裕度が確保された低い値に設定する必要がある。
【０００６】
ポリゴンミラーの回転数を前記危険速度の近傍に設定した場合、振動や異音の原因となるばかりか、この振動で該ポリゴンスキャナモータが取付られている光学ベースが振動し、該ポリゴンスキャナモータと共に前記光学ベースに配されているレンズやミラー等の光学素子へも振動が伝達され、該ポリゴンスキャナによるレーザ走査光のピッチムラが発生してしまう。つまり、レーザビームプリンタの印刷画質の低下や不安定を引き起こしてしまう。
【０００７】
さらに、本従来例ではポリゴンミラー８のハウジング１側端面とハウジング１間の距離Ａと、ポリゴンミラー８のキャップ１０側端面とキャップ１０間の距離Ｂとの比が約８：２１と、ポリゴンミラー８とキャップ１０間の空間が、ポリゴンミラー８とハウジング１間の空間に比べて狭い。
【０００８】
ハウジング１とキャップ１０で囲まれた空間内の空気は、ポリゴンミラー８の回転に沿って流れるが、空気の流速は、ベルヌイの定理によりポリゴンミラー８とキャップ１０間の空間が、ポリゴンミラー８とハウジング１間の空間に比べてより高速になる。また、同じくベルヌイの定理により、空気の圧力はポリゴンミラー８とキャップ１０間の空間が、ポリゴンミラー８とハウジング１間の空間に対し負圧となる。このため、ロータ４の回転上昇に伴いロータ４には、インナースラストマグネット５Ａとアウタースラストマグネット５Ｂ間の吸引力に抗して、ロータ４をキャップ１０側に持ち上げる揚力が発生し、揚力はロータ４の回転上昇に伴い増大する。
【０００９】
このため、ポリゴンミラー８を含む前記ロータ４は、ロータ４の回転上昇に伴いキャップ１０側へ移動し、ロータ４の回転中にロータ４のキャップ１０への接触や、ポリゴンミラー８と図１上には図示されないレーザビームとの位置ずれによるレーザビームのケラレが発生してしまう。
【００１０】
そこで、例えばレーザビームプリンタ等への応用においては、ポリゴンミラーの回転数をロータ４のキャップ１０への接触や、ポリゴンミラー８と図１上には図示されないレーザビームとの位置ずれによる、レーザビームのケラレが発生しない低い値に設定する必要がある。
【００１１】
このように、本従来例のポリゴンスキャナモータによれば、レーザビームプリンタの高速化や高分解能化を行う場合、ポリゴンミラー回転数の低さが足枷となり、高速化や高分解能化が実現できない、あるいは走査ビーム数を増加する必要が生じるため、レーザビームプリンタの製造コストを増大させる原因となっていた。
【００１２】
本発明の目的は、ポリゴンミラーを含むロータの危険速度の向上と、ポリゴンミラーを含むロータ周囲の空気の圧力差を低減を図り、超高速回転が可能なポリゴンスキャナモータを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、ラジアル方向荷重を支持する軸受を有し、前記軸受に支持された、ポリゴンミラーを含むロータの重量配分が、前記軸受の軸受スパン又は軸受の中心線を境に、４０：６０乃至６０：４０の範囲とすることで達成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１を用いて説明する。ハウジング１に嵌合されているシャフト２には、二組のラジアル軸受３Ａと３Ｂが設けられ、シャフト２と回転自在に嵌合しているロータ４のラジアル方向荷重を支持している。また、シャフト２の上部にはインナースラストマグネット５Ａが取りつけられており、インナースラストマグネット５Ａと対向してロータ４に取りつけられた、アウタースラストマグネット５Ｂとの間に吸引力を作用させ、ロータ４のスラスト方向荷重を支持している。
【００１５】
ロータ４の下部には、モータマグネット６が設けられ、ハウジング１に取りつけられたステータコイル７を界磁し、ロータ４に回転トルクを発生させている。
【００１６】
また、ロータ４にはポリゴンミラー８が一体で形成され、本図には図示されていないレーザビームを偏向走査している。
【００１７】
ポリゴンミラー８は、回転軸に垂直で、二組のラジアル軸受３Ａと３Ｂの中心を通る二本の線分９Ａと９Ｂに挟まれた領域に配されている。すなわち、二組のラジアル軸受３Ａと３Ｂの軸受スパン内に、軸受３Ａと３Ｂが受ける負荷のうち、大部分を占めるポリゴンミラー８を配した。本実施例による構造では、軸受３Ａと３Ｂに負荷が分散し、ポリゴンミラー８を含むロータ４の危険速度を充分に高くすることが可能である。
【００１８】
さらに、ロータ４の設計指標として、二組のラジアル軸受３Ａ、３Ｂの軸受スパンの中心線９Ｃを境にした重量比と回転モーメント比を導入することができる。重量比ならびに回転モーメント比を４０：６０ないし６０：４０の範囲内とすることにより、ポリゴンミラー８を含むロータ４の危険速度を充分に高くすることが可能である。
【００１９】
本実施例において、ポリゴンミラー８を含むロータ４の重量比は、二組のラジアル軸受３Ａ、３Ｂの軸受スパンの中心線９Ｃを境に５１：５５（３Ａ側：３Ｂ側）である。また、ポリゴンミラー８を含むロータ４の回転モーメント比は、二組のラジアル軸受３Ａ、３Ｂの軸受スパンの中心線９Ｃを境に２５：２９（３Ａ側：３Ｂ側）である。また、本実施例の危険速度は約６００００ｒ／ｍｉｎである。
【００２０】
図２に示した従来例では、ポリゴンミラー８は、回転軸に垂直で、二組のラジアル軸受３Ａと３Ｂの中心を通る二本の線分９Ａと９Ｂに挟まれた領域の外側、すなわち、二組のラジアル軸受３Ａ、３Ｂの軸受スパンの外側に位置しており、ポリゴンミラー８を含むロータ４の重量比は、二組のラジアル軸受３Ａ、３Ｂの軸受スパンの中心線９Ｃを境に２１：５（３Ａ側：３Ｂ側）、ポリゴンミラー８を含むロータ４の回転モーメント比は、二組のラジアル軸受３Ａ、３Ｂの軸受スパンの中心線９Ｃを境に１２０：１７（３Ａ側：３Ｂ側）である。本従来例の危険速度は約３９０００ｒ／ｍｉｎである。
【００２１】
さらに、本実施例では、ポリゴンミラー８のハウジング１側端面とハウジング１間の距離Ａと、ポリゴンミラー８のキャップ１０側端面とキャップ１０間の距離Ｂとが等しい。すなわち、ポリゴンミラー８とキャップ１０間の空間と、ポリゴンミラー８とハウジング１間の空間の容積差が少ない。このためポリゴンミラー８を含むロータ４の回転数が上昇しても、ポリゴンミラー８とキャップ１０間の空間と、ポリゴンミラー８とハウジング１間の空間とで、空気の流速差や圧力差が小さく、ロータ４をキャップ１０側もしくは、ハウジング１側に移動させる揚力も小さい。
【００２２】
このため、ロータ４のキャップ１０への接触や、ポリゴンミラー８と図１上には図示されないレーザビームとの位置ずれによる、レーザビームのケラレが発生しない。
【００２３】
このように、本発明による図１に示す実施例によると、従来例に比べロータの危険速度が向し、また、ロータの移動による接触やレーザビームのケラレも発生しない為、超高速回転が可能なポリゴンスキャナモータの提供が可能である。また、例えばレーザビームプリンタ等への応用において、ポリゴンミラー回転数を前記危険速度に対して、充分な裕度を確保して設定することが容易になった。このため、ポリゴンミラー由来の振動や異音を低減でき、レーザビームプリンタの印刷画質の向上や安定化を達成できる。
【００２４】
また、ポリゴンミラー回転数を高く設定できるため、レーザビームプリンタの高速化や高分解能化に際して、必ずしも走査ビーム数を増加させなくとも良い。したがって、高速で高分解能のレーザビームプリンタを安価に提供できる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、従来例に比べロータの危険速度が向し、また、ロータの移動による接触やレーザビームのケラレも発生しない為、超高速回転が可能なポリゴンスキャナモータの提供が可能である。このため、例えばレーザビームプリンタ等への応用において、ポリゴンミラー回転数を前記危険速度対して、充分な裕度を確保して設定することが容易になった。このため、ポリゴンミラー由来の振動や異音を低減でき、レーザビームプリンタの印刷画質の向上や安定化を達成できる。
【００２６】
また、ポリゴンミラー回転数を高く設定できるため、レーザビームプリンタの高速化や高分解能化に際して、必ずしも走査ビーム数を増加させなくとも良い。したがって、高速で高分解能のレーザビームプリンタを安価に提供できる、
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による、ポリゴンスキャナモータの実施例を示す断面図である。
【図２】ポリゴンスキャナモータの従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１　ハウジング
２　シャフト
３Ａ，３Ｂ　ラジアル軸受
４　ロータ
５Ａ　インナースラストマグネット
５Ｂ　アウタースラストマグネット
６　モータマグネット
７　ステータコイル
８　ポリゴンミラー
１０　キャップ
【図１】
2004012742.tif 000003
【図２】
2004012742.tif 000004