JP2000047130A

JP2000047130A - 光偏向装置

Info

Publication number: JP2000047130A
Application number: JP10229343A
Authority: JP
Inventors: Kimio Kono; 公雄河野; Akihiro Fukutomi; 章宏福冨; Kazumi Sato; 一身佐藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-07-30
Filing date: 1998-07-30
Publication date: 2000-02-18

Abstract

(57)【要約】【課題】回転多面鏡を回転支持する軸受の耐久性を向
上させる。【解決手段】回転多面鏡１は押えバネ等を有する弾性
押圧機構８によってフランジ部材４と一体的に結合さ
れ、ロータマグネット５とステータコイル７からなるモ
ータによって回転される。フランジ部材４は、下向きの
軸部４ｂを回転軸３の内径部３ａに嵌合させて焼き嵌め
や接着によって固着することで、回転軸３に固着され
る。回転軸３の外周面のほぼ全長をスリーブ２に嵌合さ
せて動圧軸受として利用できるため、軸受の中心位置Ｇ
₁ と、回転多面鏡１を含む回転体全体の重心位置Ｇ₂ が
近くなり、振れ回りによる摩耗等を低減できる。

Description

【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
ンタやレーザファクシミリ等の画像形成装置に用いられ
る光偏向装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザビームプリンタやレーザファクシ
ミリ等の画像形成装置に用いられる光偏向装置は、高速
回転する回転多面鏡によってレーザビーム等の光ビーム
を偏向走査し、得られた走査光を回転ドラム上の感光体
に結像させて静電潜像を形成する。次いで、感光体の静
電潜像を現像装置によってトナー像に顕像化し、これを
記録紙等の記録媒体に転写して定着装置へ送り、記録媒
体上のトナーを加熱定着させることで印刷（プリント）
が行なわれる。

【０００３】近年では光偏向装置の高速化が進み、回転
多面鏡の回転速度が１０，０００ｒｐｍを越えるものも
開発されている。

【０００４】図５は一従来例による光偏向装置の主要部
を示すもので、これは、光学箱１００と一体である軸受
ハウジング１００ａに保持されたスリーブ１０２と、こ
れに回転自在に嵌合する回転軸１０３と、該回転軸１０
３と一体であるフランジ部材１０４に固着されたヨーク
１０５ａおよびロータマグネット１０５と、軸受ハウジ
ング１００ａと一体であるモータ基板１０６に固定され
たステータコイル１０７を有する。回転多面鏡１０１
は、押えバネ、バネ押さえ、Ｇリング等からなる弾性押
圧機構１０８によってフランジ部材１０４に押圧され、
フランジ部材１０４を介して回転軸１０３やロータマグ
ネット１０５と一体化されている。

【０００５】モータ基板１０６上の駆動回路１０６ａか
ら供給された駆動電流によってステータコイル１０７が
励磁されると、ロータマグネット１０５が回転多面鏡１
０１とともに高速度で回転し、回転多面鏡１０１に照射
された光ビームを偏向走査する。

【０００６】回転多面鏡１０１を高速度で回転させる
と、回転多面鏡１０１、ロータマグネット１０５、ヨー
ク１０５ａ、フランジ部材１０４および弾性押圧機構１
０８等を含む回転体全体の質量のアンバランスによって
動的不均衡が発生し、これに起因する振れ回り振動等の
ために、画像形成装置の画質が劣化するおそれがある。
そこで、回転多面鏡１０１の上面や、ロータマグネット
１０５のヨーク１０５ａにバランス修正部１０９ａ，１
０９ｂを設け、これらに重り１１０等を接着することで
前記回転体の質量のアンバランスを低減するように工夫
されている。

【０００７】このようなバランス修正用の重り１１０は
金属粒子やガラスビーズ等を紫外線硬化型等の光硬化型
の接着剤に混ぜたものであり、適量の重り１１０をバラ
ンス修正部１０９ａ，１０９ｂの適切な部位に載置し、
紫外線等の光を照射することで硬化させて回転多面鏡１
０１やヨーク１０５ａに接着する。

【０００８】軸受ハウジング１００ａに固定されたスリ
ーブ１０２は、軸Ｏを中心とする回転軸１０３の回転に
伴なって両者の間の微小間隙に形成される空気膜の動圧
によって、回転軸１０３を非接触でラジアル方向に支持
するラジアル空気軸受（動圧軸受）を構成する。

【０００９】スリーブ１０２および回転軸１０３の下端
にはそれぞれ第１および第２の永久磁石１１１，１１２
が固着されており、両永久磁石１１１，１１２はこれら
の内周面と外周面が互いに逆の極性で対向しており、両
者の間に発生する磁気吸着力によって、回転軸１０３を
その軸方向に支持するスラスト軸受を構成している。

【００１０】フランジ部材１０４は、回転軸１０３の上
端部に外嵌する円筒部１０４ａと、回転多面鏡１０１の
下面を支持するフランジ部１０４ｂと、回転多面鏡１０
１の中心穴を貫通する軸部１０４ｃを有し、該軸部１０
４ｃは、回転多面鏡１０１の上面から突出し、弾性押圧
機構１０８のＧリング等の組み付けに用いられる。

【００１１】フランジ部材１０４の円筒部１０４ａは、
回転軸１０３の上端部に嵌合し、公知の焼き嵌めや接着
等の方法で固着される。従って、フランジ部材１０４の
円筒部１０４ａは、その嵌合しろによって回転軸１０３
に対してフランジ部材１０４を正確に位置決めするとと
もに、両者の間を焼き嵌めや接着等の方法で強固に結合
させるのに充分な長さを必要とする。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、前述のように、フランジ部材の円筒部
を回転軸の上端部に外嵌させ、焼き嵌めや接着等の方法
で固着するものであるため、必要な位置決め精度や固着
力を得るためにフランジ部材の円筒部を下方へ長く突出
させなければならない。同様に、フランジ部材の円筒部
の嵌合しろとして利用する回転軸の上端部もスリーブの
上端から長く突出させることが必要となり、ラジアル空
気軸受として作用するスリーブの動圧発生部の中心位置
Ｇ₁ が、回転軸の軸方向の中心位置より下へ大幅にずれ
てしまう。

【００１３】その結果、ロータマグネットや回転多面鏡
や回転軸等を含む回転体全体の重心位置Ｇ₂ がラジアル
空気軸受の動圧発生部の中心位置Ｇ₁ から大きく上方に
離れることとなり、軸受の中心位置Ｇ₁ を支点として回
転体をラジアル方向へ振らせるモーメントが増大して、
回転軸の振れ回りが大きくなり、軸受の短命化を招くと
いう未解決の課題がある。

【００１４】詳しく説明すると、回転多面鏡の回転開始
直後や回転停止直前の低速回転時には、回転軸とスリー
ブの間に発生する空気膜による動圧が定常回転時に比べ
て非常に小さくなる。このようなときに、回転体全体の
重心位置と動圧発生部の中心位置の離間距離が大きく、
回転体の振れ回りが大きいと、回転軸とスリーブが非接
触の状態を保ちながら滑らかに回転することが不可能と
なり、回転軸とスリーブが接触した状態で回転すること
になる。これによって、ラジアル空気軸受の動圧発生部
が摩耗したり、モータから不快な騒音が発生したりす
る。また、動圧発生部が摩耗することにより、摩耗粉が
回転軸とスリーブの間に混入し、回転体を回転させるた
めに必要な動圧の発生を妨げることになる。そして、回
転多面鏡の回転、停止を繰り返すたびに動圧発生部の摩
耗が進行するため、必要な耐久性能を得ることが困難で
ある。

【００１５】加えて、回転体のバランス修正の工程で、
回転体全体の重心位置とこれを回転支持する支持中心で
ある動圧発生部の中心位置との距離が大きくて回転体の
振れ回りが大であれば、これが、回転体のアンバランス
量を検知するための計測器の検出結果に著しい誤差を生
み出す。その結果、バランス修正に多大な時間と費用を
要することになる。

【００１６】本発明は、上記従来の技術の有する未解決
の課題に鑑みてなされたものであり、回転多面鏡を含む
回転体全体の重心を軸受の動圧発生部等の中心に可能な
限り近づけることで、回転体の振れ回りを小さくして、
回転、停止の繰り返しにも摩耗することなくすぐれた耐
久性能を有する高性能な動圧軸受等を備えた光偏向装置
を提供することを目的とするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の光偏向装置は、光ビームを偏向走査する回
転多面鏡と、これを回転駆動するモータと、前記回転多
面鏡と一体的に結合されたフランジ部材と、該フランジ
部材に固着された回転軸と、これを回転支持する軸受を
備えており、前記フランジ部材が、前記回転多面鏡を支
持するフランジ部と、前記回転軸に設けられた内径部に
嵌合する軸部を有することを特徴とする。

【００１８】また、光ビームを偏向走査する回転多面鏡
と、これを回転駆動するモータと、前記回転多面鏡と一
体的に結合されたフランジ部材と、該フランジ部材に固
着された回転軸と、これを回転支持する軸受を備えてお
り、前記フランジ部材が、前記回転多面鏡を支持するフ
ランジ部と、該フランジ部の中央に配設されたねじ穴を
有し、前記回転軸を軸方向に貫通して前記フランジ部の
前記ねじ穴に締結されるねじ部材によって前記フランジ
部材が前記回転軸に固着されていることを特徴とする光
偏向装置でもよい。

【００１９】

【作用】回転多面鏡を支持するフランジ部を有するフラ
ンジ部材に、前記フランジ部の下面から突出する軸部を
設け、これを、回転軸の内径部に嵌合させ、焼き嵌めや
接着等の方法で、回転軸の内径部にフランジ部材の軸部
を固着する。

【００２０】このように、回転軸の内径部あるいはフラ
ンジ部材のねじ穴等の中空部を利用して回転軸とフラン
ジ部を結合させる構成であるため、回転軸の外周面を支
持するスリーブ等の軸受を、回転軸の上端近傍まで配設
し、回転軸のほぼ全長を軸受によって安定支持すること
ができる。フランジ部材の下面から円筒部（ボス部）を
突出させ、これに回転軸の上端を嵌合させる場合に比べ
て、回転多面鏡や回転軸を含む回転体全体の重心位置
と、軸受の中心位置、例えば動圧軸受の動圧発生部の中
心位置との間の離間距離を大幅に縮小できる。

【００２１】これによって、前記回転体の振れ回りを低
減し、軸受の回転性能と耐久性能を大幅に向上させて、
長時間すぐれた回転精度を維持する光偏向装置を実現で
きる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００２３】図１は第１の実施の形態による光偏向装置
を示すもので、これは、光学箱５０と一体である軸受ハ
ウジング１０に保持されたスリーブ２と、これに回転自
在に嵌合する中空の回転軸３と、該回転軸３に固着され
たフランジ部材４と一体であるヨーク５ａおよびロータ
マグネット５と、軸受ハウジング１０と一体であるモー
タ基板６に固定されたステータコイル７を有し、ロータ
マグネット５とステータコイル７によって、回転多面鏡
１を回転駆動するモータを構成する。

【００２４】光ビームを偏向走査する反射面１ａを有す
る回転多面鏡１は、押えバネ、バネ押さえ、Ｇリング等
からなる弾性押圧機構８によってフランジ部材４に押圧
され、フランジ部材４を介して回転軸３やロータマグネ
ット５と一体化されている。

【００２５】モータ基板６上の駆動回路６ａから供給さ
れた駆動電流によってステータコイル７が励磁される
と、ロータマグネット５が回転多面鏡１とともに高速度
で回転し、回転多面鏡１に照射された光ビームを偏向走
査する。

【００２６】回転多面鏡１を高速度で回転させると、回
転多面鏡１、ロータマグネット５、ヨーク５ａ、フラン
ジ部材４および弾性押圧機構８等を含む回転体全体の質
量のアンバランスによって動的不均衡が発生し、これに
起因する振れ回り振動等のために、画像形成装置の画質
が劣化するおそれがある。そこで、回転多面鏡１の上面
や、ロータマグネット５のヨーク５ａに図示しないバラ
ンス修正部を設け、これらに重り等を接着することで前
記回転体の質量のアンバランスを低減するように工夫さ
れている。

【００２７】軸受ハウジング１０に固定されたスリーブ
２は、軸Ｏ−Ｏを中心とする回転軸３の回転に伴なって
両者の間の微小間隙に形成される空気膜の動圧によっ
て、回転軸３を非接触でラジアル方向に支持する動圧軸
受であるラジアル空気軸受を構成する。

【００２８】スリーブ２および回転軸３の下端にはそれ
ぞれ第１および第２の永久磁石１１，１２が固着されて
おり、両永久磁石１１，１２はこれらの内周面と外周面
が互いに逆の極性で対向しており、両者の間に発生する
磁気吸着力によって、回転軸３をその軸方向に支持する
スラスト軸受を構成している。

【００２９】フランジ部材４は、回転多面鏡１の下面を
支持するフランジ部４ａと、その下面から下方に突出す
る下向きの軸部４ｂと、回転多面鏡１の中心穴を貫通し
て上方へ突出する上向きの軸部４ｃを有し、該上向きの
軸部４ｃは、弾性押圧機構８のＧリング等の組み付けに
用いられる。

【００３０】フランジ部材４の下向きの軸部４ｂは、中
空の回転軸３の内径部３ａの上端に嵌合し、公知の焼き
嵌めや接着等の方法で固着される。すなわち、フランジ
部材４の軸部４ｂは、その嵌合しろによって回転軸３に
対してフランジ部材４を正確に位置決めし、しかも両者
の間を焼き嵌めや接着等の方法で強固に結合させるのに
充分な長さを必要とする。

【００３１】このようにフランジ部材４の軸部４ｂが長
くても、該軸部４ｂを回転軸３の内径部３ａに挿入して
両者を固着する構成であるため、回転軸３の外周面のほ
ぼ全長をスリーブ２に嵌合させて動圧軸受の嵌合面（軸
受面）として利用できる。

【００３２】従って、従来例のようにフランジ部材に円
筒部を設けてこれを回転軸の上端部に嵌合させる場合に
比べて、回転軸３の長さ方向の中心位置とスリーブ２の
長さ方向の中心位置が大きく離れることなく、従来例に
比べて、軸受の中心である動圧発生部の中心位置Ｇ₁ を
回転多面鏡１と回転軸３を含む回転体全体の重心位置Ｇ
₂ に近づけることができる。これによって、スリーブ２
に対する回転軸３の振れ回りを大幅に低減し、回転軸３
やスリーブ２の嵌合面の摩耗等を軽減して軸受の耐久性
と回転性能を大きく向上できる。

【００３３】また、軸受の中心と回転体の中心がずれる
ことに起因する振れ回りを低減することで、回転多面鏡
１のバランス修正の工程における計測値の誤差を軽減
し、バランス修正に費す手間と時間を縮小できるという
利点もある。

【００３４】このように本実施の形態によれば、スリー
ブ等の軸受に対する回転軸の振れ回りを低減し、軸受の
耐久性と回転性能を大幅に向上させるとともに、バラス
ン修正に費す手間や時間を縮小することで、装置の組立
コストを低減し、高性能かつ長寿命でしかも製造コスト
の低い光偏向装置を実現できる。

【００３５】図２は第２の実施の形態を示す。これは、
図１の装置と同様に回転軸２３の内径部２３ａにフラン
ジ部材２４の軸部２４ｂを嵌着するものであるが、図１
の装置に比べて回転軸２３の内径部２３ａとフランジ部
材２４の軸部２４ｂが小径である。また、回転軸２３の
内径部２３ａは回転軸２３の上半部のみに設けられてお
り、回転軸２３の下半部は中実となっている。回転多面
鏡１、ロータマグネット５、ステータコイル７、軸受ハ
ウジング１０等は第１の実施の形態と同様であるから同
一符号で表わし、説明は省略する。

【００３６】このように回転軸２３の下半部を中実にす
ると、回転軸２３の重心位置Ｇ₃ が下方へ移動し、その
結果、回転多面鏡１や回転軸２３を含む回転体全体の重
心位置Ｇ₂ が、スリーブ２２と回転軸２３によって構成
される動圧軸受である軸受の中心位置Ｇ₁ により一層近
くなるという利点が付加される。

【００３７】加えて、焼き嵌めによってフランジ部材２
４の軸部２４ｂを回転軸２３の内径部２３ａに固着する
方法を採用した場合でも、軸部２４ｂが小径であるか
ら、回転軸２３の外周面を変形させて軸受性能を劣化さ
せるおそれがないという特筆すべき長所がある。

【００３８】その他の点については第１の実施の形態と
同様である。

【００３９】図３は第３の実施の形態を示す。これは、
フランジ部材３４のフランジ部３４ａの中央に、下向き
に開口するねじ穴３４ｂを設けて、回転軸３３を軸方向
に貫通するねじ部材であるボルト３５をフランジ部材３
４のねじ穴３４ｂに締結することで、回転軸３３にフラ
ンジ部材３４を固着するように構成したものである。回
転多面鏡１、ロータマグネット５、ステータコイル７、
軸受ハウジング１０等については第１の実施の形態と同
様であるから同一符号で表わし、説明は省略する。

【００４０】なお、回転軸３３とフランジ部材３４の相
対位置決めは、回転軸３３の上端を、フランジ部材３４
のフランジ部３４ａの下面に設けた円形穴３４ｃに嵌合
させることによって行なわれる。

【００４１】１個のボルトによって回転軸とフランジ部
材を固着するものであるから、組立工程が簡略化される
という利点が付加される。

【００４２】その他の点については、第１の実施の形態
と同様である。

【００４３】図４は光偏向装置全体を示すもので、これ
は、レーザ光等の光ビームを発生する光源５１と、前記
レーザ光を回転多面鏡１の反射面１ａに線状に集光させ
るシリンドリカルレンズ５１ａとを有し、前記光ビーム
を回転多面鏡１の回転によって偏向走査し、結像レンズ
系５２を経て回転ドラム上の感光体５３に結像させる。
結像レンズ系５２は球面レンズ５２ａ、トーリックレン
ズ５２ｂ等を有し、感光体５３に結像する点像の走査速
度等を補正するいわゆるｆθ機能を有する。

【００４４】前記モータによって回転多面鏡１が回転す
ると、その反射面１ａは、回転多面鏡１の軸線まわりに
等速で回転する。前述のように光源５１から発生され、
シリンドリカルレンズ５１ａによって集光される光ビー
ムの光路と回転多面鏡１の反射面１ａの法線とがなす
角、すなわち該反射面１ａに対する光ビームの入射角
は、回転多面鏡１の回転とともに経時的に変化し、同様
に反射角も変化するため、感光体５３上で光ビームが集
光されてできる点像は主走査方向に移動する。

【００４５】結像レンズ系５２は、回転多面鏡１におい
て反射された光ビーム（走査光）を感光体５３上で所定
のスポット形状の点像に集光するとともに、該点像の主
走査方向への走査速度を等速に保つように設計されたも
のである。

【００４６】感光体５３に結像する点像は、回転多面鏡
１の回転による主走査と、感光体５３を有する回転ドラ
ムがその軸線まわりに回転することによる副走査に伴な
って、静電潜像を形成する。

【００４７】感光体５３の周辺には、感光体５３の表面
を一様に帯電するための帯電装置、感光体５３の表面に
形成される静電潜像をトナー像に顕像化するための現像
装置、前記トナー像を記録紙等に転写する転写装置等が
配置されており、光源５１から発生する光ビームによる
記録情報が記録紙等にプリントされる。

【００４８】検出ミラー５４は、感光体５３に対する記
録情報の書き込み開始位置に入射する光ビームの光路よ
りも主走査方向上流側において光ビームを反射し、フォ
トダイオード等を有する受光素子５５の受光面に導入す
る。受光素子５５はその受光面が前記光ビームによって
照射されたときに、走査開始位置（書き出し位置）を検
出するための走査開始信号を出力する。

【００４９】光源５１は、ホストコンピュータからの情
報を処理する処理回路から与えられる信号に対応した光
ビームを発生する。光源５１に与えられる信号は、感光
体５３に書き込むべき情報に対応しており、処理回路
は、感光体５３の表面において結像する点像が作る軌跡
である一走査線に対応する情報を表す信号を一単位とし
て光源５１に与える。この情報信号は、受光素子５５か
ら与えられる走査開始信号に同期して送信される。

【００５０】なお、回転多面鏡１、結像レンズ系５２等
は光学箱５０に収容され、光源５１等は光学箱５０の側
壁に取り付けられる。光学箱５０に回転多面鏡１、結像
レンズ系５２等を組み付けたうえで、光学箱５０の上部
開口にふたを装着する。

【００５１】

【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、次に記載するような効果を奏する。

【００５２】回転多面鏡や回転軸を含む回転体全体の重
心位置を軸受の中心に近づけることで、軸受の回転性能
と耐久性を大幅に向上できる。また、回転多面鏡の振動
を防ぐためのバランス修正が極めて容易であり、装置の
組立コストの低減に大きく貢献できる。

【００５３】これによって、高性能で耐久性にすぐれて
おり、しかも安価な偏向走査装置を実現できる。このよ
うな偏向走査装置を搭載することで、画像形成装置の高
性能化および低価格化に大きく貢献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態による偏向走査装置の主要部
を示す模式断面図である。

【図２】第２の実施の形態を示す模式断面図である。

【図３】第３の実施の形態を示す模式断面図である。

【図４】偏向走査装置全体を説明する図である。

【図５】一従来例を示す模式断面図である。

【符号の説明】

１回転多面鏡２，２２スリーブ３，２３，３３回転軸３ａ，２３ａ内径部４，２４，３４フランジ部材４ｂ，４ｃ，２４ｂ軸部５ロータマグネット７ステータコイル１０軸受ハウジング３４ｂねじ穴３５ボルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤一身東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2H045 AA13 AA24 DA41 DA44 3J011 AA02 AA04 BA02 CA02 5C072 AA03 BA13 CA06 HA02 HA13 XA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ビームを偏向走査する回転多面鏡と、
これを回転駆動するモータと、前記回転多面鏡と一体的
に結合されたフランジ部材と、該フランジ部材に固着さ
れた回転軸と、これを回転支持する軸受を備えており、
前記フランジ部材が、前記回転多面鏡を支持するフラン
ジ部と、前記回転軸に設けられた内径部に嵌合する軸部
を有することを特徴とする光偏向装置。
【請求項２】フランジ部材の軸部が、回転軸の内径部
に接着されていることを特徴とする請求項１記載の光偏
向装置。
【請求項３】フランジ部材の軸部が、回転軸の内径部
に圧入されていることを特徴とする請求項１記載の光偏
向装置。
【請求項４】光ビームを偏向走査する回転多面鏡と、
これを回転駆動するモータと、前記回転多面鏡と一体的
に結合されたフランジ部材と、該フランジ部材に固着さ
れた回転軸と、これを回転支持する軸受を備えており、
前記フランジ部材が、前記回転多面鏡を支持するフラン
ジ部と、該フランジ部の中央に配設されたねじ穴を有
し、前記回転軸を軸方向に貫通して前記フランジ部の前
記ねじ穴に締結されるねじ部材によって前記フランジ部
材が前記回転軸に固着されていることを特徴とする光偏
向装置。
【請求項５】軸受が、回転軸に嵌合して動圧軸受を構
成するスリーブを有することを特徴とする請求項１ない
し４いずれか１項記載の光偏向装置。