JP2000056252A - 動圧軸受装置およびこれを用いた光偏向走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 動圧軸受のオイル溜りからオイルが溢れるの
を防ぐ。 【解決手段】 回転多面鏡１およびロータマグネット５
と一体である回転軸３は、スリーブ２との間に充填され
たオイル１０の動圧によって非接触で回転支持される。
スリーブ２の内周面に設けられた凹所からなるオイル溜
り１１は、負荷変動等によってオイル１０が急上昇した
ときにこれを溜めて、スリーブ２の開口端から溢れるの
を防ぐものであるが、オイル溜り１１内に空気等の気体
が逃げ場を失って残留すると、オイル溜り１１の容積を
充分に活用できない。そこで、オイル溜り１１の角部や
端部にＲ形状部１１ａやテーパー部１１ｂを設けて気体
を逃がすように構成する。

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
ンタやバーコード読取装置等の光ビームを高速走査する
ための回転多面鏡等を回転支持する動圧軸受装置および
これを用いた光偏向走査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バーコード読取
装置等に用いられる光偏向走査装置は、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
する。レーザビームプリンタ等の画像形成装置において
は、回転多面鏡によって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し、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、このような光偏向走査装置ではます
ます高速化や高精度化が進み、これに対応するために、
回転多面鏡の軸受部には、低騒音で回転精度の高い非接
触型の動圧流体軸受が用いられている。特に高速回転の
ものは、動作流体として空気を用いたいわゆる空気式が
主流であるが、装置の小型薄型化や低コスト化が要求さ
れる今日では、空気の替わりにオイルを用いたオイル式
の動圧流体軸受が採用されつつある。

【０００４】図６は、特開平８−３２００１５号公報に
記載された光偏向走査装置の動圧軸受を示すもので、こ
れは、回転軸１０１を軸受孔内に回転自在に支持するス
リーブ１０２と、スリーブ１０２の下面に固定されて前
記軸受孔を封鎖するスラスト板１０４と、スリーブ１０
２の軸受孔の内側面と回転軸１０１の外側面の間や、ス
ラスト板１０４と回転軸１０１の端面の間に充填された
オイル１０６によって構成されている。また、スリーブ
１０２の軸受孔の上端部、中央部、および下端部はそれ
ぞれ大径部となっており、上端の大径部１０５ａには円
周溝１０８が設けられている。上端の大径部１０５ａと
中央の大径部１０５ｃの間と、中央の大径部１０５ｃと
下端の大径部１０５ｂの間には、それぞれ動圧発生溝１
０７が形成されている。また、スラスト板１０４の上面
にはスパイラル溝が形成されている。回転軸１０１の上
端部はスリーブ１０２の軸受孔より上方に突出し、その
上部にボス部が固定されている。

【０００５】このように構成された動圧軸受装置におい
て、回転軸１０１が回転するとスリーブ１０２の軸受孔
に設けられた動圧発生溝１０７の作用でオイル１０６に
動圧を発生させ、回転軸１０１はスリーブ１０２の軸受
孔に非接触で回転する。またスラスト方向についてもス
ラスト板１０４に設けられたスパイラル溝の作用で動圧
を発生し回転軸１０１が浮上した状態で支持される。

【０００６】回転軸１０１の上端には回転多面鏡１０３
が一体的に結合され、これを回転駆動するために、図示
しないモータのロータ等も固着されている。

【０００７】回転軸１０１、回転多面鏡１０３およびロ
ータ等を含む回転部は、個々の部品の加工精度および組
み付け精度等のバラつきや、温度変化等による組み付け
精度等の劣化によってアンバランスな状態となり、負荷
変動を生じるため、モータの回転中はもちろんのこと、
モータの起動・停止時にはオイル１０６が軸受孔内を上
下動し、特に高速回転中にはスリーブ１０２の上端開口
からオイル１０６が溢れ出るおそれがある。これを防ぐ
ために、スリーブ１０２の上端開口近傍にオイル溜りと
なる円周溝１０８を設けて、オイル１０６の流出を防ぐ
ように構成されている。

【０００８】

【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、円周溝１０８はスリーブ１０２内のオ
イル１０６の変位を吸収する役割をしてオイル１０６が
スリーブ１０２から溢れ出ることを防止するものである
が、オイル１０６が円周溝１０８に瞬時に突入した場
合、円周溝１０８内の空気の一部、特に角部の空気が逃
げ場を失い閉じ込められてしまう。そのため余分な空気
が円周溝１０８の角部に残留して、本来オイル１０６を
一時的に待避させるべき空間が残留空気に占有されて、
オイル１０６のために有効に活用できなくなってしま
う。

【０００９】その結果、当初見込んでいたオイル溜りの
容積より実際に活用できるオイル溜りの容積が著しく少
ない状態となり、オイル溜りに余裕がない分オイル１０
６がスリーブ１０２の開口から溢れ出すことになる。こ
の溢れ出たオイルはロータ等を伝わって外部に飛散し、
装置内を汚染する。また、スリーブ１０２内のオイル１
０６の保有量が減少するために、長期間使用していると
レーザビームプリンタ等の性能を満足することができな
くなる。

【００１０】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、軸受間隙に充填され
たオイルの溢れ出しや飛散を抑えて、軸受内のオイルを
確実に保持し、長期間にわたって安定した回転性能を得
ることのできる動圧軸受装置およびこれを用いた光偏向
走査装置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】上記の目的を達成するた
めに本発明の動圧軸受装置は、相対的に回転自在に嵌合
する軸部材およびスリーブ部材と、両者の間に充填され
たオイルと、前記軸部材または前記スリーブ部材と一体
的に回転する回転部材と、前記スリーブ部材の内周面に
形成されたオイル溜りを有し、該オイル溜りが、内部の
気体を逃がすためのＲ形状部を備えた凹所によって構成
されていることを特徴とする。

【００１２】相対的に回転自在に嵌合する軸部材および
スリーブ部材と、両者の間に充填されたオイルと、前記
軸部材または前記スリーブ部材と一体的に回転する回転
部材と、前記スリーブ部材の内周面に形成されたオイル
溜りを有し、該オイル溜りが、内部の気体を逃がすため
のＲ形状部とテーパー部を備えた凹所によって構成され
ていることを特徴とする動圧軸受装置でもよい。

【００１３】Ｒ形状部の曲率半径が１ｍｍ以上であると
よい。

【００１４】また、相対的に回転自在に嵌合する軸部材
およびスリーブ部材と、両者の間に充填されたオイル
と、前記軸部材または前記スリーブ部材と一体的に回転
する回転部材と、前記スリーブ部材の内周面に形成され
たオイル溜りを有し、該オイル溜りが、断面円弧状の凹
所によって構成されていてもよい。

【００１５】軸部材が、スリーブ部材の開口端の外側で
これに近接する位置に段差を形成する大径部を備えてい
るとよい。

【００１６】

【作用】スリーブ部材のオイル溜りにオイルが流入する
ときに、オイル溜り内の空気等の気体が逃げ場を失う
と、オイル溜りの容積を充分に活用できずにオイル溜り
からオイルが溢れてしまう。そこで、オイル溜りを構成
する凹所に曲率半径１ｍｍ以上のＲ形状部やテーパー部
を設けて気体を逃がすように構成する。

【００１７】オイル溜り内に残留する空気等のためにオ
イルが軸受の外へ溢れるのを防いで、長期にわたって安
定した軸受性能を保つことができる。

【００１８】このような動圧軸受装置を用いることで、
光偏向走査装置の性能向上と長寿命化に大きく貢献でき
る。

【００１９】

【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。

【００２０】図１は第１の実施の形態による動圧軸受装
置を含む光偏向走査装置の主要部を示すもので、これ
は、多角柱形状の側面に複数の反射面１ａを有する回転
多面鏡１と、図５に示す光学箱５０と一体である軸受ハ
ウジングに支持されたスリーブ部材であるスリーブ２
と、該スリーブ２に回転自在に嵌合する軸部材である回
転軸３と、該回転軸３に固着された回転部材であるロー
タボス４と、その下面に一体的に結合されたロータフレ
ーム５ａと、前記軸受ハウジング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、該ステータ
コイル７はロータフレーム５ａの内周面に支持されたロ
ータマグネット５とともに回転多面鏡１を回転させるモ
ータを構成する。回転多面鏡１は押さえ板８によってロ
ータボス４に押圧され、ロータボス４とロータフレーム
５ａとロータマグネット５等を含む回転部と一体化され
ている。

【００２１】モータ基板６上の駆動回路と制御回路を経
て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が回転軸３や回転多面鏡
１とともに回転し、回転多面鏡１の反射面１ａに照射さ
れたレーザビーム等の光ビームを偏向走査する。

【００２２】スラスト板９はスリーブ２に固着され、回
転軸３の下端部３ａをスラスト方向に支持する。回転軸
３とスリーブ２の間の軸受間隙および回転軸３の下端部
３ａとスラスト板９の間の間隙には、オイル１０が充填
され、回転軸３の円筒面には、上下２つのヘリングボー
ン状の動圧発生溝３ｂ，３ｃが刻設されている。

【００２３】前記モータの駆動によって回転軸３が回転
すると、オイル１０は各動圧発生溝３ｂ，３ｃの中央部
に取り込まれ、オイル１０の圧力が高まって回転軸３を
スリーブ２から離間して非接触で支持する。

【００２４】スリーブ２の上方の開口端近傍の内周面に
は、高速回転時等においてオイル１０が軸受間隙から溢
れ出すのを防ぐためのオイル溜り１１を構成する環状の
凹所が設けられている。オイル溜り１１は、高速回転時
の負荷変動等のためにオイル１０が軸受間隙に沿って瞬
時に上昇し、オイル１０が一気にオイル溜り１１内に突
入したときでも、オイル溜り１１の内部の空気等の気体
をスリーブ２の開口端から逃がして、オイル溜り１１の
容量を充分に活用できるようにするためのＲ形状部１１
ａとテーパー部１１ｂを有する。

【００２５】詳しく説明すると、図２に拡大して示すよ
うに、オイル溜り１１の上下の角部にはそれぞれ、Ｒ１
（曲率半径１ｍｍ）以上のＲ形状部１１ａが設けられて
おり、また、オイル溜り１１の上方の角部から軸方向上
向きに、下方の角部からは軸方向下向きにそれぞれテー
パー部１１ｂが設けられている。

【００２６】オイル１０が表面張力によってオイル溜り
１１の下方のテーパー部１１ｂを伝わって上昇した場合
に、運動方向が下面から垂直面へ垂直面から上面へと滑
らかに移行できるため、オイル溜り１１の全周において
オイル１０が均一にまわり込むことができ、オイル溜り
１１内の空気をスリーブ２の開口端から外へ逃がしやす
くしている。

【００２７】オイル溜り１１のＲ形状部１１ａは通常の
バイト刃先等で加工できるＲ１未満では上記の効果が薄
いため、Ｒ１以上にすることが望ましい。

【００２８】このようにオイル溜りに簡単な加工を施す
だけで、オイル溜りの容量をむだなく有効に活用し、動
圧軸受装置のオイルがスリーブの開口から飛散したり溢
れ出すのを確実に防ぐことができる。このようにして軸
受部のオイル流出によるトラブルを回避して、長期間安
定して運転できる高性能な光偏向走査装置を実現でき
る。

【００２９】図３は２つの変形例を示す。図３の（ａ）
は、オイル溜り２１の断面全体をＲ１以上の円弧状に形
成したものである。オイル溜り２１に空気が溜って容積
を有効活用できなくなるのを防ぐとともに、オイル溜り
２１の溝加工が簡単であるという利点が付加される。

【００３０】図３の（ｂ）は、オイル溜り３１の断面形
状を略三角形にして、上下のテーパー部３１ｂの間、す
なわち三角形の頂点にＲ形状部３１ａを設けたものであ
る。Ｒ形状部が１カ所であるため、２カ所設ける場合に
比べて加工が簡単であるという利点を有する。

【００３１】図４は第２の実施の形態を示す。これは、
図１の装置の回転軸３の替わりに、スリーブ２の開口端
に対向するように段差４４ａを形成する大径部４４を備
えた回転軸４３を用いるものである。スリーブ２、動圧
発生溝３ｂ，３ｃ、スラスト板９、オイル１０、オイル
溜り１１等については図１の装置と同様であるから同一
符号で表わし説明は省略する。

【００３２】強力な外力等によって負荷が変動し、オイ
ル１０が回転軸４３に沿って一気に上昇すると、オイル
溜り１１に溜ることなくスリーブ２の開口端から外側へ
飛散してしまうことがある。回転軸４３の段差４４ａ
は、このように回転軸４３に沿ってオイル１０が一気に
上昇したときに、上昇流の勢いを止める働きをする。ま
た、回転軸４３の円筒面と段差４４ａが連続してオイル
の密着面を構成し、表面張力が増大するため、オイル１
０の飛散や流出を最小限に抑えることもできる。

【００３３】このようにして軸受間隙のオイルの保持力
を増大させ、動圧軸受装置の信頼性をより一層向上でき
る。その他の点については第１の実施の形態と同様であ
る。

【００３４】なお、第１、第２の実施の形態においては
回転軸に動圧発生溝を形成しているが、スリーブの内周
面に同様の動圧発生溝を設けてもよい。

【００３５】図５は第１の実施の形態による光偏向走査
装置全体を示すもので、これは、レーザ光等の光ビーム
（光束）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、結像光学系である結像レンズ
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。

【００３６】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回転ドラムの軸方向（主走査方
向）に移動（走査）する。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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に転写する転写装置（いず
れも不図示）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。

【００４０】検出ミラー５４は、感光体５３の表面にお
け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
て、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。

【００４１】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。

【００４２】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
開口に図示しないふたを装着する。

【００４３】

【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。

【００４４】軸受間隙に充填されたオイルの溢れ出しや
飛散を抑えて、軸受内のオイルを確実に保持し、長期間
にわたって安定した軸受性能を保つことができる。

【００４５】このような動圧軸受装置を用いることで、
光偏向走査装置の性能向上と長寿命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光偏向走査装置の主要
部を示すもので、（ａ）はその模式断面図、（ｂ）は
（ａ）の動圧軸受装置のみを示す拡大部分断面図であ
る。

【図２】図１のオイル溜りの形状を説明する図である。

【図３】第１の実施の形態の２つの変形例を説明する図
である。

【図４】第２の実施の形態による動圧軸受装置を示す模
式断面図である。

【図５】光偏向走査装置全体を説明する図である。

【図６】一従来例を示す模式部分断面図である。

【符号の説明】

１ 回転多面鏡 ２ スリーブ ３，４３ 回転軸 ４ ロータボス ５ ロータマグネット ７ ステータコイル １０ オイル １１，２１，３１ オイル溜り １１ａ，３１ａ Ｒ形状部 １１ｂ，３１ｂ テーパー部 ４４ 大径部 ４４ａ 段差

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対的に回転自在に嵌合する軸部材およ
   びスリーブ部材と、両者の間に充填されたオイルと、前
   記軸部材または前記スリーブ部材と一体的に回転する回
   転部材と、前記スリーブ部材の内周面に形成されたオイ
   ル溜りを有し、該オイル溜りが、内部の気体を逃がすた
   めのＲ形状部を備えた凹所によって構成されていること
   を特徴とする動圧軸受装置。
2. 【請求項２】 相対的に回転自在に嵌合する軸部材およ
   びスリーブ部材と、両者の間に充填されたオイルと、前
   記軸部材または前記スリーブ部材と一体的に回転する回
   転部材と、前記スリーブ部材の内周面に形成されたオイ
   ル溜りを有し、該オイル溜りが、内部の気体を逃がすた
   めのＲ形状部とテーパー部を備えた凹所によって構成さ
   れていることを特徴とする動圧軸受装置。
3. 【請求項３】 Ｒ形状部の曲率半径が１ｍｍ以上である
   ことを特徴とする請求項１または２記載の動圧軸受装
   置。
4. 【請求項４】 相対的に回転自在に嵌合する軸部材およ
   びスリーブ部材と、両者の間に充填されたオイルと、前
   記軸部材または前記スリーブ部材と一体的に回転する回
   転部材と、前記スリーブ部材の内周面に形成されたオイ
   ル溜りを有し、該オイル溜りが、内部の気体を逃がすた
   めのテーパー部を備えた凹所によって構成されているこ
   とを特徴とする動圧軸受装置。
5. 【請求項５】 相対的に回転自在に嵌合する軸部材およ
   びスリーブ部材と、両者の間に充填されたオイルと、前
   記軸部材または前記スリーブ部材と一体的に回転する回
   転部材と、前記スリーブ部材の内周面に形成されたオイ
   ル溜りを有し、該オイル溜りが、断面円弧状の凹所によ
   って構成されていることを特徴とする動圧軸受装置。
6. 【請求項６】 軸部材が、スリーブ部材の開口端の外側
   でこれに近接する位置に段差を形成する大径部を備えて
   いることを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記
   載の動圧軸受装置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６いずれか１項記載の動
   圧軸受装置と、これによって回転支持された回転多面鏡
   と、該回転多面鏡を回転駆動するモータを有する光偏向
   走査装置。