特開 2023-37369 流体軸受モータ及び回転多面鏡及び画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023037369

(43)【公開日】2023-03-15

(54)【発明の名称】流体軸受モータ及び回転多面鏡及び画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 7/08 20060101AFI20230308BHJP

   G02B 26/12 20060101ALI20230308BHJP

   F16C 17/03 20060101ALI20230308BHJP

【ＦＩ】

H02K7/08 A

G02B26/12

F16C17/03

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021144071

(22)【出願日】2021-09-03

(71)【出願人】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100127111

【弁理士】

【氏名又は名称】工藤 修一

(72)【発明者】

【氏名】門脇 紀之

【テーマコード（参考）】

2H045

3J011

5H607

【Ｆターム（参考）】

2H045AA03

2H045AA06

2H045AA13

2H045AA14

2H045AA15

2H045AA23

2H045AA25

2H045AA33

2H045AA46

2H045BA02

2H045CA63

3J011AA20

3J011BA04

3J011CA02

3J011JA02

3J011KA02

5H607BB01

5H607BB07

5H607BB09

5H607BB14

5H607BB17

5H607CC01

5H607DD03

5H607GG01

5H607GG02

5H607GG12

5H607GG14

(57)【要約】

【課題】簡単な構成で回転体の浮上を有効に抑制でき、風切り音による騒音も有効に軽減可能な流体軸受モータ及びこれを用いた回転多面鏡及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】軸４０と軸４０に一体的に固定された大径部４５ｂと小径部４５ａとを有するフランジ４５とを有する回転体３３と、外形が大径部４５ｂよりも大きく、中央部に小径部４５ａよりも大径の円形状の貫通穴４８ａを有する回転体収容部材４８とを密閉空間４７に設け、回転体３３は、その外周面と貫通穴４８ａとの間に第１の隙間４９が形成されるように小径部４５ａを貫通穴４８ａに遊嵌させると共に、大径部４５ｂの下面と回転体収容部材４８の上面との間に第２の隙間５０が形成される態様で密閉空間４７内に回転可能に配置され、回転体３３の回転時に、密閉空間４７内の空気が回転体３３の下部から第１の隙間４９及び第２の隙間５０を経由して大径部４５ｂの外周部側へと周方向に流れる気流５３が形成される流体軸受モータ３２。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

密閉空間内で回転体を回転させる流体軸受モータにおいて、
前記回転体は、軸と、前記軸に一体的に固定された、大径部と小径部とを有するフランジとを有し、
外形が前記大径部よりも大きく、中央部に前記小径部よりも大径の円形状の貫通穴を有する回転体収容部材を前記密閉空間に設け、
前記回転体は、その外周面と前記貫通穴との間に第１の隙間が形成されるように前記小径部を前記貫通穴に遊嵌させると共に、前記大径部の下面と前記回転体収容部材の上面との間に第２の隙間が形成される態様で前記密閉空間内に回転可能に配置され、
前記回転体の回転時に、前記密閉空間内の空気が前記回転体の下部から前記第１の隙間及び前記第２の隙間を経由して前記大径部の外周部側へと周方向に流れる気流が形成される流体軸受モータ。

【請求項2】

請求項１記載の流体軸受モータにおいて、
前記回転体が封入されるステータとケースとを有し、
前記回転体が前記軸または前記フランジに一体化されたマグネットを有し、
前記ステータは、前記マグネットに駆動磁界を作用させる駆動コイルと、前記軸を支持する軸受部材と、前記軸及び前記軸受部材を保持するベース基板及びこれらが搭載されるハウジングとを有し、
前記ケースは、前記ステータと協働して前記密閉空間を形成することを特徴とする流体軸受モータ。

【請求項3】

請求項１または２記載の流体軸受モータにおいて、
前記軸は前記軸受部材が有する焼結含油軸受により回転自在に支持されていることを特徴とする流体軸受モータ。

【請求項4】

請求項１ないし３の何れか一つに記載の流体軸受モータにおいて、
前記軸はマルテンサイト系ステンレス鋼、前記フランジはアルミニウム合金からそれぞれ形成され、前記軸が前記フランジに焼き嵌めまたは圧入により固定されていることを特徴とする流体軸受モータ。

【請求項5】

請求項１ないし４の何れか一つに記載の流体軸受モータを用いた回転多面鏡であって、
前記大径部の外周面には複数の偏向反射面が形成され、前記密閉空間には光ビームが出入りする窓が形成され、前記窓はガラス板で覆われていることを特徴とする回転多面鏡。

【請求項6】

請求項５記載の回転多面鏡において、
前記密閉空間は請求項２記載のステータとケースとにより形成されていることを特徴とする回転多面鏡。

【請求項7】

請求項６記載の回転多面鏡において、
前記窓は前記ケースに形成されていることを特徴とする回転多面鏡。

【請求項8】

請求項６または７記載の回転多面鏡において、
前記ステータ及び前記ケース及び前記回転体によりユニット化されていることを特徴とする回転多面鏡。

【請求項9】

請求項１ないし４の何れか一つに記載の流体軸受モータを有することを特徴とする画像形成装置。

【請求項10】

請求項５ないし８の何れか一つに記載の回転多面鏡を有することを特徴とする画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体軸受モータ及び回転多面鏡及び画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

デジタル複写機やレーザプリンタ等に用いられる光走査装置において、光ビームを高速で偏向させるため一般的に用いられる回転多面鏡は、高速で回転すると共に数千時間以上に及ぶ耐久性を要求される。このため、通常の転がり軸受を用いたモータによる駆動は困難であり、主に流体軸受モータによって駆動されている。

【0003】

流体軸受モータには、従来知られているように、回転体を高速で回転させたときに回転体の浮上が発生し易いという問題点がある。すなわち、駆動エネルギをできるだけ小さくして回転体の回転数を高めるためには回転体の回転能率を小さくする必要があり、このために回転体は可能な限り軽量に作製される。
このような回転体を密閉空間内で高速回転させると、回転体に接する空気も回転体と共に回転するため、空気に作用する遠心力により空気が回転体の外周部へと移動し、回転体の外周部側の気圧が高くなって回転体の軸上部に負圧を形成する。回転体が軽量であると、この負圧の作用で回転体の浮上が発生するのである。

【0004】

上述の回転多面鏡では、回転体の外周面が偏向反射面として形成されるが、回転体が浮上すると高速偏向される光ビームによる光スポットが副走査方向へ変動し易く、光走査におけるジター特性や振動特性の低下等といった悪影響を及ぼす。このような流体軸受モータにおける回転体の浮上を抑制する技術としては、「特許文献１」に記載された技術が知られている。
「特許文献１」に開示された流体軸受モータでは、上ケース上部下面に貫通穴を有する平板部材を取り付けて空気の循環通路を形成している。そして、軸上部から平板部材の貫通穴を通り、フランジ上面と平板部材との間をフランジ外周部側へ向かった後、フランジ外周部側から平板部材と上記面部分（密閉空間におけるフランジ上面に対向する面部分）との間を通って軸上部の空間へ環流する気流（密閉空間内に封入された空気等の気体の気流）が形成される。この構成により、軸上部近傍の負圧が有効に解消され、回転体の浮上が有効に抑制される。

【0005】

また、「特許文献２」には、軸受により支持され、モータにより回転駆動される回転体に多面鏡が固定された光偏向器において、前記モータは、周方向６極に着磁をされて回転体に固定されたリング状の永久磁石と、前記永久磁石の回転位置を検出する回転位置検出手段と、ステータコアに９つのコイルが固定されたステータ組立体とを備えた光偏向器が開示されている。
「特許文献２」記載の光偏向器によれば、コイルのリアクタンス（インダクタンス）による電圧降下を低減し、高速回転でのモータ効率を高め、消費電力を低減した光偏向器を提供できるとある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし昨今では、回転多面鏡として回転数４００００ｒｐｍを超える高回転数が要求されており、このような高速回転を行った場合、上述した平板部材により形成された循環通路や空気流抑制手段では、高速気流の影響により平板部材が異音や振動を発生し易いという問題点がある。すなわち、循環通路や空気流抑制手段の効果によって回転体の浮上は抑えられるものの、回転体が高速回転して騒音が発生すると考えられる。このような場合には、高周波の騒音と共に主として１０ｋＨｚ以下のオーバオール騒音も大きくなり易いと考えられる。
本発明は、上述した問題点を解決し、簡単な構成で回転体の浮上を有効に抑制でき、風切り音による騒音も有効に軽減可能な流体軸受モータ及びこれを用いた回転多面鏡及び画像形成装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１記載の発明は、密閉空間内で回転体を回転させる流体軸受モータにおいて、前記回転体は、軸と、前記軸に一体的に固定された、大径部と小径部とを有するフランジとを有し、外形が前記大径部よりも大きく、中央部に前記小径部よりも大径の円形状の貫通穴を有する回転体収容部材を前記密閉空間に設け、前記回転体は、その外周面と前記貫通穴との間に第１の隙間が形成されるように前記小径部を前記貫通穴に遊嵌させると共に、前記大径部の下面と前記回転体収容部材の上面との間に第２の隙間が形成される態様で前記密閉空間内に回転可能に配置され、前記回転体の回転時に、前記密閉空間内の空気が前記回転体の下部から前記第１の隙間及び前記第２の隙間を経由して前記大径部の外周部側へと周方向に流れる気流が形成されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、軸上部近傍の負圧が有効に解消され、回転体の浮上を防止でき、回転体が軸方向に上下揺動することなく安定した回転を実現できる。また、回転体収容部材は回転体側に風切り音の原因となる溝や凸部を有していないため、風切り音の発生を有効に抑制できる。これにより、回転多面鏡の浮上に伴うジター特性や振動特性の劣化がなく、風切り音が少ない静かな光ビーム偏向を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態を適用可能な画像形成装置の概略正面図である。

【図2】本発明の一実施形態を適用可能な光走査装置の概略斜視図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る流体軸受モータとしての回転多面鏡を説明する概略断面図である。

【図4】図３に示した回転多面鏡のケース３５の上部を除去してシャフト４０及びフランジ４５を含むロータ３３と回転体収容部材４８とを示す概略平面図である。

【図5】本発明の一実施形態の構成及び平板部材を有する従来の構成におけるロータの回転数を１５０００～５５０００ｒｐｍの範囲で変化させてロータの浮上量（ｍｍ）を調べた結果を示す線図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１は、本発明の一実施形態を適用可能な画像形成装置を示している。同図においてモノクロ画像を形成する画像形成装置１は、潜像担持体であるドラム状の感光体２と、感光体２上に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像手段である現像部３と、被記録媒体である用紙Ｐを供給する給紙部４とを有している。

【0011】

画像形成装置１は、外部に接続された上位装置５からの画像情報に基づいて、感光体２の表面に静電潜像を形成する露光手段としての光走査装置６を有している。
さらに画像形成装置１は、用紙Ｐを搬送して感光体２上に形成されたトナー像を感光体２と転写ローラ７とのニップ部である転写位置で用紙Ｐに転写する、転写手段である転写搬送部８を有している。
さらに画像形成装置１は、転写後の感光体２から残留トナーを除去するクリーニング装置９を有している。

【0012】

画像形成装置１は、給紙部４から給送された用紙Ｐを所定のタイミングで転写位置に給送するレジストローラ対１０と、転写位置にてトナー像を転写された用紙Ｐのトナー像を定着する定着ユニット１１とを有している。
さらに画像形成装置１は、定着ユニット１１を通過してトナー像が定着された用紙Ｐを機外に排出する排紙部１２と、ＣＰＵ並びに不揮発性メモリ及び揮発性メモリを搭載した、上述した各部の動作を制御する制御手段としての制御部１３とを有している。

【0013】

感光体２は円柱状の回転体であり、表面には光走査装置６から射出される各走査光の被走査面である感光層２ａを有している。感光体２は装置本体１４に回転自在に支持されており、図示しない駆動手段によって図１に矢印ａで示す方向に回転駆動される。
給紙部４は、用紙Ｐを供給する手差し給紙部１５と、手差し給紙部１５に配置された用紙Ｐをレジストローラ対１０に向けて給送する給紙ローラ１６とを有している。

【0014】

光走査装置６は、射出した走査光によって感光層２ａに静電潜像を形成する。なお、本実施形態では画像形成装置１がモノクロ画像を形成する画像形成装置であるため、装置本体１４に光走査装置６が１個だけ設けられている。
画像形成装置としてカラー画像を形成可能なものが用いられる場合には、画像形成装置は、光走査装置としてイエロ、シアン、マゼンタ、ブラック各色のトナーに対応する静電潜像を形成する、それぞれ独立した複数の光走査装置を備えることとなる。

【0015】

現像部３は、現像剤担持体である現像ローラ１７を有しており、現像ローラ１７を用いて内部に収納されたトナーを感光層２ａ上に形成された静電潜像に付着させ、静電潜像を可視化させてトナー像を形成する。
転写ローラ７は、転写位置において感光体２に対向して配置され、感光層２ａ上に形成されたトナー像を用紙Ｐ上に転写させる。

【0016】

定着ユニット１１は、熱源を内部に有する加熱ローラ１８と、加熱ローラ１８と圧接して定着位置である定着ニップを形成する加圧ローラ１９とを有している。
定着ユニット１１は、トナー像が転写された用紙Ｐを定着ニップに通すことで、熱と圧力との作用により転写されたトナー像を用紙Ｐの表面に定着させる。
加熱ローラ１８は、アルミニウム製の円筒ローラと、円筒外周に形成されたシリコーンゴム層と、円筒内部に設けられた発熱器であるハロゲンヒータとを有している。
排紙部１２は、対向して配置された一対の排紙ローラ対２０と、排紙ローラ対２０によって排出された用紙Ｐを保持する排紙トレイ２１とを有している。

【0017】

制御部１３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、メインメモリ（ＭＥＭ－Ｐ）、ノースブリッジ（ＮＢ）、サウスブリッジ（ＳＢ）を有している。
さらに制御部１３は、ＡＧＰ（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｏｒｔ）バス、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ローカルメモリ（ＭＥＭ－Ｃ）を有している。
さらに制御部１３は、ＨＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＰＣＩバス、ネットワークＩ／Ｆを有している。

【0018】

ＣＰＵは、メインメモリに記憶されたプログラムに従ってデータを加工及び演算したり、上述した各部の動作を制御したりするものである。メインメモリは制御部１３の記憶領域として働き、制御部１３の各機能を実現させるプログラムやデータを記憶する。
ローカルメモリ（ＭＥＭ－Ｃ）はコピー用画像バッファ及び符号バッファとして用いる。ＨＤは、画像データの蓄積、印刷時に用いるフォントデータの蓄積、フォームの蓄積を行うためのストレージである。ＨＤＤはＣＰＵの制御に従ってＨＤに対するデータの読み出しまたは書き込みを制御する。ネットワークＩ／Ｆは、通信ネットワークを介して情報処理装置等の外部機器に対して情報を送受信する。
制御部１３は、通信ネットワーク等を介した例えばパソコン等の上位装置５との双方向通信を制御するための通信制御手段として機能する。さらに制御部１３は、上位装置５から送られる画像データを光走査装置６に送る画像データ処理手段としても機能する。

【0019】

光走査装置６は、図２に示すように、走査光である光束Ｌからなるレーザ光の光源である面発光レーザアレイからなる光源ユニット２２と、光源ユニット２２から入射した光束Ｌをほぼ平行にするカップリングレンズ２３とを有している。さらに光走査装置６は、カップリングレンズ２３よりも光束Ｌの進行方向下流側に配置された開口板２４と、シリンドリカルレンズ２５とを有している。
また光走査装置６は、回転によって入射した光束Ｌを偏向する偏向器である回転多面鏡としてのポリゴンミラー２６と、偏向された走査光の主走査方向への等角度運動を等速直線運動へと替える走査レンズとしてのｆθレンズ２７とを有している。
光走査装置６は、ｆθレンズ２７を通過した光束Ｌの光路上に配置されたトロイダルレンズ２８と、光束Ｌを反射によって所定の位置へ誘導するための２個のミラー２９，３０とを有している。さらに光走査装置６は、走査光の一部を同期用走査光として受光して画像の書き始め位置を決定するための同期検知手段３１を有している。

【0020】

開口板２４は開口部を有しており、カップリングレンズ２３を透過した平行な光束Ｌのビーム径を規定する。シリンドリカルレンズ２５は、開口板２４の開口部を通過した光束Ｌを、ミラー２９を介してポリゴンミラー２６の偏向反射面近傍に集光する。
ポリゴンミラー２６は、高さの低い正六角柱形状の部材からなり、側面には６面の偏向反射面が形成されている。ポリゴンミラー２６は、図示しない駆動手段によって、矢印ｂで示す方向に一定の角速度で回転駆動される。

【0021】

次に、本発明の一実施形態に用いられる流体軸受モータについて説明する。図３は、本発明の流体軸受モータを回転多面鏡として実施した一実施形態を説明する図であり、回転多面鏡の中心断面図を示している。
図３において、流体軸受モータである回転多面鏡３２は、回転体としてのロータ３３と、ステータ３４と、ケース３５とを有し、外気に対して機密状態のアウタ回転型ブラシレスモータとして構成されている。

【0022】

ステータ３４は、例えばアルミニウムで形成されたハウジング３６にベース基板３７を基板固定用の図示しないねじで固定し、ベース基板３７に対して軸受部材３８をカシメ固定して構成されている。軸受部材３８の上部は中空円筒状に形成されており、その底部にスラスト板３９が配置されてロータ３３の軸であるシャフト４０の下端部を回転自在に支持している。
シャフト４０は、軸受部材３８の中空円筒状部分の内部に設けられた焼結含油軸受４１によって回転自在に支持されている。軸受部材３８の中空円筒状部分の上端にはシール部材４２が固定されており、軸受部材３８内部からの潤滑油の飛散が防止されるように構成されている。軸受部材３８の中空円筒状部分の外周部には、駆動コイル４４を巻かれたコア４３が接着固定されている。
なお、焼結含油軸受４１による支持に代えて、空気動圧軸受、磁気軸受、流体油軸受等による軸受方式を採用してもよい。

【0023】

ロータ３３は、シャフト４０にフランジ４５を固定し、フランジ４５の下部に形成された小径部４５ａ内の円筒状空間の内周下部に、多極磁着されたマグネット４６を接着固定して構成されている。すなわち回転体であるロータ３３は、軸であるシャフト４０と、シャフト４０に一体的に固定されたフランジ４５とを有しており、シャフト４０またはフランジ４５に一体化されたマグネット４６を有している。シャフト４０はマルテンサイト系ステンレス鋼で、フランジ４５はアルミニウム合金でそれぞれ形成されており、シャフト４０はフランジ４５の上部に焼き嵌めあるいは圧入されてフランジ４５に対して固定されている。ステータ３４は、マグネット４６に駆動磁界を作用させる駆動コイル４４と、シャフト４０を支持する軸受部材３８と、シャフト４０及び軸受部材３８を保持するベース基板３７及びこれらが搭載されるハウジング３６とを有している。

【0024】

マルテンサイト系ステンレス鋼（例えばＳＵＳ４２０Ｊ２）は焼き入れが可能であり表面硬度を高められるので、耐摩耗性が要求されるシャフト４０の材料として好適である。シャフト４０は、焼結材料からなる焼結含油軸受４１の円筒内に嵌合されてラジアル方向を支持される。そしてシャフト４０は、含浸された油の循環を効率よく行うという作用効果を得ると共に好適な軸受剛性を得るため、軸受隙間を直径で１５μｍ以下（半径で７．５μｍ以下）に設定すると共に、図示しない動圧発生溝が設けられている。
動圧発生溝としては、公知である適宜の形態のものをシャフト４０の外周面または焼結含油軸受４１の円筒内周面に設けることができるが、加工性が良好な焼結含油軸受４１側に設けることがより好適である。シャフト４０の下端４０ａは球面加工が施されており、耐摩耗性樹脂で形成されたスラスト板３９に接触してピボット軸受として機能する。

【0025】

フランジ４５は回転多面鏡（ポリゴンミラー）のミラー部を形成しており、その大径部４５ｂの外周面には６面の偏向反射面４５ｃが形成されている。ロータ３３は、ケース３５及びステータ３４を構成するハウジング３６によって形成される密閉空間４７内に配置され、外気と遮断される。密閉空間４７内には流体が封入されており、この流体としては例えば気体が挙げられ、気体としては空気、窒素、ヘリウム、アルゴン等の気体が挙げられる。なお、流体としてはこれ等の気体には限定されない。
フランジ４５の上部には突出部４５ｄが形成されており、ケース３５の突出部４５ｄと対向する部位にはシャフト４０及び突出部４５ｄとの干渉を回避するための凹部３５ａが円形状に形成されている。

【0026】

密閉空間４７内の、フランジ４５の小径部４５ａの外方に位置する部位には、回転体収容部材４８が配置されている。回転体収容部材４８は、ステンレス鋼、その他の鋼材、アルミニウム合金、プラスチック類等の材質によって形成されており、その中央部に円形状の貫通穴４８ａを有している。回転体収容部材４８は、その外形がケース３５の内周面に嵌入可能に形成されており、貫通穴４８ａの直径は小径部４５ａの直径よりも若干大きくなるように形成されている。回転体収容部材４８は、小径部４５ａを貫通穴４８ａに遊嵌させると共に大径部４５ｂの下面とその上面との間に隙間が生じる態様で、ハウジング３６に接着固定されて密閉空間４７内に固定配置されている。

【0027】

すなわち回転体収容部材４８は、回転体であるロータ３３を構成するフランジ４５を遊嵌させ、大径部４５ｂの下面と、この下面に対向するその上面との間に間隙を介して近接させた状態で、密閉空間４７内に固定して設けられている。
なお、貫通穴４８ａの形状は円形には限定されず、円形に近い多角形状であってもよい。この円形に近い多角形状は、例えばＮ≧６であるような正Ｎ角形が挙げられる。

【0028】

回転体収容部材４８は、密閉空間４７内に生じる気流によって振動しない程度に密閉空間４７内に強固に固定されていればよく、上述した接着固定の他、円周カシメや溶接等の方式によって固定してもよい。ロータ３３及び回転体収容部材４８が密閉空間４７内の所定位置に配置されたとき、小径部４５ａの外周面と貫通穴４８ａとの間に第１の隙間４９が、また大径部４５ｂの下面と回転収容部材４８の上面との間に第２の隙間５０がそれぞれ形成される。
密閉空間４７を構成するケース３５の側壁部には、偏向される光ビームの出入り、すなわち光源側から射出された光ビームを受け入れ、偏向反射面４５ｃで偏向された光ビームを射出させるための窓５１が形成され、窓５１の外側のケース３５の側壁部にはガラス板５２が接着固定されている。
このように回転多面鏡３２は、ステータ３４及びケース３５及びロータ３３によってユニット化されている。この構成により、メンテナンス時や交換時における作業性を向上できる。

【0029】

小径部４５ａの内周面下部にマグネット４６を固定する方法としては接着や圧入等が挙げられるが、ロータ３３の高速回転時に生じる遠心力や温度変化によるバランス変化を抑制するためには圧入による固定が好適である。
コア４３は、マグネット４６の内面に対して適宜の隙間を介して対向配置されており、コア４３の各磁極に巻成された駆動コイル４４への通電を図示しない制御回路によって切り替えることにより、ロータ３３を回転駆動する。
ロータ３３を駆動して高速回転させると、光源側からの光ビームであるレーザビームは窓２５を介して密閉空間４７内に入射し、偏向反射面４５ｃにより反射されて偏向しつつ窓２５から射出される。

【0030】

図４は、図３に示した回転多面鏡３２においてケース３５の上部を除去し、シャフト４０及びフランジ４５を含むロータ３３と回転体収容部材４８とを示した平面図である。
ロータ３３が高速で回転すると、図３に示すように、第２の隙間（大きさ０．３～３ｍｍ）の気体は遠心力によりフランジ４５の外周部に向かって流れ、偏向反射面４５ｃの近傍及びロータ３３の上部が正圧となる。また、大径部４５ｂの下面と回転収容部材４８の上面との間の空間は負圧となる。この圧力関係により、密閉空間４７内に気流５３が生じる。

【0031】

すなわち気流５３は、フランジ４５の下面とステータ３４とで囲われた密閉空間４７内内の空気が、フランジ４５の下部から第１の隙間４９及び第２の隙間５０を経由して大径部４５ｂの外周部側へと周方向に流れることにより形成される。換言すると、回転多面鏡３２は、ロータ３３の回転時に、フランジ４５の小径部４５ａの下部及び周面部から、大径部４５ｂの下面と回転体収容部材４８の上面との間を経由して、大径部４５ｂの外周部側へと周方向に、流体が排出される気流５３が形成されるように構成されている。この気流５３の流れが密閉空間４７内における圧力の偏りを解消する作用をなし、この作用によりシャフト４０上部近傍の負圧が有効に解消され、ロータ３３の浮上を防止でき、ロータ３３が軸方向に上下揺動することなく安定した回転を実現できることが確認された。
また、回転体収容部材４８はロータ３３側に風切り音の原因となる溝や凸部を有していないため、風切り音の発生を有効に抑制できる。これにより、回転多面鏡の浮上に伴うジター特性や振動特性の劣化がなく、風切り音が少ない静かな光ビーム偏向を実現できる。

【0032】

ここで、第２の隙間５０の大きさは上述したように０．３～３ｍｍ程度が好適である。第２の隙間５０がこの範囲を超えて大きくなった場合及び小さくなった場合には、大径部４５ｂの外周部側へ周方向に流れる気流５３を有効に形成できない。また、第２の隙間５０が３ｍｍを超えて大きくなると、ロータ３３を密閉する密閉空間４７の高さが増大し、回転多面鏡３２が大型化し易い。
また騒音は、１０ｋＨｚ以下のオーバオール値騒音も高周波騒音（本実施形態では６面体の回転多面鏡であるので回転成分の６倍の高周波になる）も共にその大きさが十分に小さいことが確認された。

【実施例0033】

ここで、図３及び図４に示した本発明の一実施形態の具体例について説明する。
フランジ４５は、上述したように６面の偏向反射面４５ｃを有するアルミニウム合金で形成し、マルテンサイト系ステンレス鋼により形成された直径３ｍｍの円柱状のシャフト４０に焼き嵌めした。ロータ３３の重量は１９ｇである。
シャフト４０を支持する焼結含油軸受４１の内周面には動圧発生溝を形成し、軸受隙間を直径で１０μｍに設定した。

【0034】

ポリゴンミラーとして機能するフランジ４５は、各偏向反射面４５ｃの内接円半径が３６ｍｍである。ケース３５はアルミニウム製であり、その厚さは３～５ｍｍである。ケース３５とハウジング３６とにより形成される密閉空間４７は円柱状であり、直径６０ｍｍ、高さ３０ｍｍである。凹部３５ａは直径１６ｍｍ、深さ３ｍｍである。
回転体収容部材４８はアルミニウムや樹脂材料により形成され、厚さ１０．３ｍｍ、直径６０ｍｍ、貫通穴４８ａの直径は２９ｍｍである。
大径部４５ｂの下面と回転収容部材４８の上面との間の隙間、すなわち第２の隙間５０の間隔は０．３ｍｍであり、ガラス板５２の厚さは２ｍｍである。突出部４５ｄの直径は１２ｍｍであり、突出部４５ｄと凹部３５ａとの間隙は半径にして２ｍｍである。

【0035】

上述した実施例の装置において、ロータ３３の回転数を１５０００～５５０００ｒｐｍの範囲で変化させてロータ３３の浮上量（ｍｍ）を調べたところ、図５に示す結果となった。図５に示すように、回転体収容部材４８を設けたことにより、回転数１５０００～５５０００ｒｐｍの範囲でロータ３３の浮上を実質的に防止できた。比較のため、回転体収容部材４８に代えて「特許文献１」（特許第４７５８０７６号公報）に開示された平板部材を設けた場合の浮上量を調べた。この結果、図５に示すように、特に回転数４５０００ｒｐｍを超えると、回転体収容部材４８を設けた場合よりも大きな浮上現象が生じることが判明した。

【0036】

上述した実施例の装置に対して、ガラス板５２から５００ｍｍ離れた位置に音響センサを設置し、１０ｋＨｚ以下のオーバオール騒音と６倍波（４５９６．４Ｈｚ）の騒音を調べたところ、オーバオール騒音は３７．９ｄＢ、６倍波騒音は２４．２ｄＢであった。
上記比較例である平板部材を用いた回転多面鏡の場合には、オーバオール騒音は３９．９ｄＢ、６倍波騒音は２７．５ｄＢであった。
このことから、回転体収容部材４８の使用が、ロータ３３の浮上を防止するだけでなく騒音低減の効果をも有することが判明した。

【0037】

上述した実施形態及び実施例で示した回転多面鏡は、密閉空間４７内で回転体３３を回転させる流体軸受モータ３２であって、回転体３３は、軸４０と、軸４０に一体的に固定された大径部４５ｂと小径部４５ａとを有するフランジ４５とを有し、外形が大径部４５ｂよりも大きく、中央部に小径部４５ａよりも大径の円形状の貫通穴４８ａを有する回転体収容部材４８を密閉空間４７に設け、回転体３３は、その外周面と貫通穴４８ａとの間に第１の隙間４９が形成されるように小径部４５ａを貫通穴４８ａに遊嵌させると共に、大径部４５ｂの下面と回転体収容部材４８の上面との間に第２の隙間５０が形成される態様で密閉空間４７内に回転可能に配置され、回転体３３の回転時に、密閉空間４７内の空気が回転体３３の下部から第１の隙間４９及び第２の隙間５０を経由して大径部４５ｂの外周部側へと周方向に流れる気流５３が形成される流体軸受モータ３２である（請求項１）。

【0038】

また、回転体３３が封入されるステータ３４とケース３５とを有し、回転体３３が軸４０またはフランジ４５に一体化されたマグネット４６を有し、ステータ３４は、マグネット４６に駆動磁界を作用させる駆動コイル４４と、軸４０を支持する軸受部材３８と、軸４０及び軸受部材３８を保持するベース基板３７及びこれらが搭載されるハウジング３６とを有し、ケース３５は、ステータ３４と協働して密閉空間４７を形成する流体軸受モータ３２である（請求項２）。
また、軸４０は軸受部材３８が有する焼結含油軸受４１により回転自在に支持されている流体軸受モータ３２である（請求項３）。
また、軸４０はマルテンサイト系ステンレス鋼、フランジ４５はアルミニウム合金からそれぞれ形成され、軸４０がフランジ４５に焼き嵌めまたは圧入により固定されている流体軸受モータ３２である（請求項４）。

【0039】

また、大径部４５ｂの外周面には複数の偏向反射面４５ｃが形成され、密閉空間４７には光ビームが出入りする窓５１が形成され、窓５１はガラス板５２で覆われている回転多面鏡３２である（請求項５）。
また、密閉空間４７は請求項２記載のステータ３４とケース３５とにより形成されている回転多面鏡３２である（請求項６）。
また、窓５１はケース３５に形成されている回転多面鏡３２である（請求項７）。
また、ステータ３４及びケース３５及び回転体３３によりユニット化されている回転多面鏡３２である（請求項８）。

【0040】

また、流体軸受モータを有することを特徴とする画像形成装置１である（請求項９）。
また、回転多面鏡を有することを特徴とする画像形成装置１である（請求項１０）。
上述した実施形態に示した流体軸受モータである回転多面鏡３２は、図１に示した画像形成装置１及び図２に示した光走査装置６において、回転多面鏡としてのポリゴンミラー２６として適用可能である。
なお、上記実施形態で示したステータ３４を構成するハウジング３６は、図１に示した画像形成装置１において、光走査装置６を構成し内部にポリゴンミラー２６と各種レンズからなる光学系とを収納する、光走査装置６の装置本体であってもよい。

【0041】

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を例示したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

【符号の説明】

【0042】

１ 画像形成装置
３２ 流体軸受モータ（回転多面鏡）
３３ 回転体（ロータ）
３４ ステータ
３５ ケース
３６ ハウジング
３７ ベース基板
３８ 軸受部材
４０ 軸（シャフト）
４１ 焼結含油軸受
４４ 駆動コイル
４５ フランジ
４５ａ 小径部
４５ｂ 大径部
４５ｃ 偏向反射面
４６ マグネット
４７ 密閉空間
４８ 回転体収容部材
４８ａ 貫通穴
４９ 第１の隙間
５０ 第２の隙間
５１ 窓
５２ ガラス板
５３ 気流

【先行技術文献】

【特許文献】

【0043】

【特許文献1】特許第４７５８０７６号公報

【特許文献2】特開２００６－２５９４４６号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】