JP2000231072A - 光偏向装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転体全体の重心を動圧発生部の中心に可能
な限り近づけることで、回転体の回転中の振れ回りを小
さくし、回転、停止の耐久性能に優れたラジアル空気軸
受を備えた光偏向装置を提供する。 【構成】 固定スリーブと回転軸とで構成されるラジア
ル空気軸受と、回転軸を回転させる駆動手段と、回転軸
に固定されたフランジ部材と、該フランジ部材に保持さ
れた光ビームを反射する回転多面鏡とを有する光偏向装
置の構成として、回転多面鏡が前記固定スリーブの外径
より大きな穴径を有し、回転多面鏡の厚み方向の領域内
に、前記ラジアル空気軸受の動圧発生部の一部が位置す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザプリンタやレーザ
ファクシミリ等の電子写真記録装置において、レーザ光
を感光体上に走査する書き込み光学ユニットに用いられ
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
ミリに用いられる書き込み光学ユニットは、その一部を
図４に示すように、高速回転する回転多面鏡１０によっ
て偏向走査されたレーザ光を図示しない結像レンズ等を
経て図示しないドラム形状の感光体（以下、感光ドラム
と呼ぶ）に結像させる。回転多面鏡１０の回転によるレ
ーザ光の走査（主走査）と感光ドラムの回転による副走
査によって感光ドラム上に２次元的に静電潜像が形成さ
れる。

【０００３】回転多面鏡１０を回転させるモータ２０
は、書き込み光学ユニットの光学箱１１に固定されたモ
ータハウジング２１と、モータハウジング２１に保持さ
れたスリーブ２８と、回転軸２２にフランジ部材２６を
介して固定されたロータマグネット２４と、これに対向
するステータコイル２５と、ステータコイル２５に電流
を流す駆動回路１３とを有す。ステータコイル２５は、
駆動回路１３から供給される電流によって励磁されてロ
ータマグネット２４を回転させる。回転軸２２はフラン
ジ部材２６の環状部１７に嵌合によって位置決めされ、
焼き嵌めや接着によって固定されている。

【０００４】回転軸２２の高速回転によって、回転軸２
２と固定スリーブ２８との間の動圧発生部３４に空気膜
が形成され、回転軸２２が固定スリーブ２８に対し非接
触で回転するラジアル空気軸受が構成される。回転軸２
２の下端には第１の永久磁石２９ａが固着され、永久磁
石２９ａに対向するように、モータハウジング２１に第
２の永久磁石２９ｂが設けられている。第１、第２の永
久磁石２９ａ、２９ｂは、両者の間に発生する磁気吸着
力によって回転軸２２をその軸方向に支持するスラスト
軸受を構成している。

【０００５】回転多面鏡１０はフランジ部材２６に位置
決めされ、押さえバネ２７によって押圧され、フランジ
部材２６に保持されている。ステータコイル２５が励磁
されるとロータマグネット２４が回転し、回転多面鏡１
０が回転駆動される。それによって、回転多面鏡１０に
入射しているレーザ光は、その入射角の変化に応じて反
射角が変化し、感光ドラムの軸方向に走査される。な
お、光学箱１１の上部開口は、光学箱１１に必要部品を
組み込んだ後に、ふた部材１２によって閉塞される。

【０００６】回転多面鏡１０を高速度で回転させると、
回転多面鏡１０、ロータマグネット２４等と含む回転体
全体の重量のアンバランスによる動的不均衡が、回転体
全体の重心３５を中心とした振れ回り振動を起こす。こ
れは電子写真記録装置の画質を劣化されたり騒音を発生
するおそれがある。そこで、回転多面鏡１０の上面やロ
ータマグネット２４のヨーク部分の上面にバランス溝３
１、バランス修正部３２を設け、これらの箇所にバラン
ス重り３３を接着することで前記回転体の重量のアンバ
ランスを低減するよう工夫されている。

【０００７】

【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、回転多面鏡を回転軸と一体化させる構造とし
てフランジ部材を介しているが、フランジ部材を固定軸
に固定するための嵌合しろを設けるために回転軸を固定
スリーブ上面より上方に突出させなければならない。ま
た、回転多面鏡をフランジ部材に保持するための嵌合し
ろを設けるために、フランジ部材を、その回転軸嵌合部
の上方に伸ばさなければならない。このため、回転軸、
フランジ部材、ロータマグネット、回転多面鏡を含む回
転体全体の重心３５が、ラジアル空気軸受の動圧発生部
３４の中心３６よりもはるか上側に位置することにな
る。それによって、動圧発生部中心を支点、回転体全体
の重心を力点とした時、動圧発生部中心と回転体全体の
重心との距離、回転体全体のラジアル方向の重量アンバ
ランス量に比例して、回転体全体をラジアル方向に振ら
せるモーメント力が動圧発生部中心に作用するために以
下のような欠点があった。

【０００８】（１）回転体の回転開始直後や回転停止直
前の低速回転時には、回転軸外周面と固定スリーブ内周
面と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。このような時に、回転体全体の
重心位置と動圧発生部中心の距離が大きく、回転体の振
れ回りが大きい場合には、回転軸と固定スリーブが非接
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、回転軸と固定スリーブが接触した状態で回転する
ことになる。それによって、ラジアル空気軸受の動圧発
生部が磨耗したり、モータから不快な騒音が発生したり
する。また動圧発生部が磨耗することにより、磨耗粉が
回転軸と固定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。よっ
て、回転、停止を繰り返す過程に於いて、軸受の所定の
耐久性能を満足することができなくなる。

【０００９】（２）回転体のバランス修正時、回転体全
体の重心位置と回転体を回転可能に保持する支持中心と
の距離が大きいほど回転体の振れ回りが大きく、これが
バランス修正時のアンバランス量検知において誤差を生
み出すためにバランス修正に多大な時間と費用を要する
ことになる。

【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、回転体全体の重心
を動圧発生部の中心に可能な限り近づけることで、回転
体の回転中の振れ回りを小さくし、回転、停止の耐久性
能に優れたラジアル空気軸受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。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、第１に、固定スリーブと回転軸とで構成
されるラジアル空気軸受と、前記回転軸を回転させる駆
動手段と、前記回転軸に固定されたフランジ部材と、該
フランジ部材に保持された光ビームを反射する回転多面
鏡とを有する光偏向装置において、前記回転多面鏡が前
記固定スリーブの外径より大きな穴径を有し、前記回転
多面鏡の厚み方向の領域内に、前記ラジアル空気軸受の
動圧発生部の一部が位置することを特徴とする。

【００１２】本発明は、第２に、前述の発明の構成に加
えて、前記回転軸の材質の比重をγ１、前記フランジ部
材の材質の比重をγ２、前記回転多面鏡の材質の比重を
γ３とする時、γ１＞γ２、γ３となる材質を選択した
ことを特徴とする。

【００１３】本発明は、第３に、前述の発明の構成に加
えて、前記回転軸の中心部に、前記フランジ部材との結
合側の端面を開放側とする穴を設けたことを特徴とす
る。

【００１４】

【実施例】（実施例１）図１は、本発明の実施例１の光
偏向装置を有する書き込み光学装置を示す。回転多面鏡
１１０を回転させるモータ１２０は、書き込み光学装置
の光学箱１１１に固定されたモータハウジング１２１
と、これによって保持されたスリーブ１２８と、回転軸
１２２に固定されたロータマグネット１２４と、これに
対向するステータコイル１２５とを有し、ステータコイ
ル１２５は駆動回路１１３から供給される電流によって
励磁されてロータマグネット１２４を回転させる。

【００１５】回転多面鏡１１０は、ロータマグネット１
２４を支持するフランジ部材１２６に位置決めされ、押
さえ部材１２７によってフランジ部材１２６に押圧され
て固定されている。フランジ部材１２６は回転多面鏡１
１０の下面を支持するフランジ面１１４と、回転多面鏡
１１０の中心穴に突出する円環部１１５と筒状部１１６
とを有している。円環部１１５の内面は回転軸１２２と
の嵌合しろによって焼き嵌めや接着によって固定されて
いる。筒状部１１６の内面の内径は固定スリーブ１２８
の外径より大きく、固定スリーブ１２８に遊嵌されるよ
うに構成されている。フランジ面１１４は筒状部１１６
の下端に設けてあり、回転多面鏡１１０は筒状部１１６
の外面と嵌合して位置決めされ、フランジ面１１４に定
着する。そして押さえ部材１２７によって押圧固定され
ている。これによって、回転軸１２２、フランジ部材１
２６、ロータマグネット１２４、回転多面鏡１１０とが
一体的に結合され回転体を構成している。

【００１６】回転軸１２２は、その回転によって固定ス
リーブ１２８との間に空気膜を形成し、固定スリーブ１
２８に非接触で回転するラジアル空気軸受を構成してい
る。

【００１７】回転軸１２２の下端には第１の永久磁石１
２９ａが固着され、この外周面が、モータハウジング１
２１に固定された第２の永久磁石１２９ｂの内周面に対
向している。第１、第２の永久磁石１２９ａ、１２９ｂ
は両者の対向面の極性が互いに逆であり、その磁気吸着
力によって回転軸１２２をモータハウジング１２１から
浮上させるスラスト軸受を構成している。ステータコイ
ル１２５が磁励されるとロータマグネット１２４が回転
し回転多面鏡１１０を回転駆動させる。それによって、
回転多面鏡１１０に入射しているレーザ光は、その入射
角の変化に応じて反射角が変化し、感光ドラムの軸方向
に走査される。なお、光学箱１１１の上部開口は、光学
箱１１１に必要部品を組み込んだ後に、ふた部材１１２
によって閉塞される。

【００１８】本実施例によれば、フランジ部材１２６の
筒状部１１６の内径を固定スリーブ１２８の外径より大
きくし、回転多面鏡１１０の中心穴内に固定スリーブ１
２８を通している。即ち、回転多面鏡１１０の厚み方向
の領域内に、ラジアル空気軸受の動圧発生部１３４の一
部が存在する構成となっている。ここで動圧発生部１３
４といっているのは、回転軸１２２と固定スリーブ１２
８とが小さなクリアランスを有して対向している図１中
の固定スリーブ１２８の長さが方向全域を指している。

【００１９】このような構成をとっていることにより、
回転体全体の重心１３５が動圧発生部１３４の中心に近
づくために、回転体の振れ回りを減少させることがで
き、回転開始直後や回転停止直前の低速回転時において
も、回転軸１２２と固定スリーブ１２８が非接触の状態
を保ちながら滑らかに回転することが可能となる。よっ
て、回転軸１２２と固定スリーブ１２８の接触によって
生じる、ラジアル空気軸受の構成部分の磨耗を低減する
ことが可能となり軸受の耐久性能が向上するという効果
がある。また、回転体のバランス修正時、回転体全体の
重心位置と回転体を回転可能に保持する支持中心との距
離が小さくなるので回転体の振れ回りが小さくなり、バ
ランス修正機のアンバランス量検知が正確に行われ、バ
ランス修正に費やす時間を減らすことができるという効
果が有る。

【００２０】（実施例２）図２は、本発明の実施例２の
光偏向装置を示す。構成的には実施例１と同様である
が、回転多面鏡、フランジ部材、回転軸の材質を比重の
点から適切な選別を行ったものである。実施例１と同じ
部材については図１と同じ符号を付して説明する。

【００２１】回転多面鏡１４０はアルミ合金を母材とし
光反射面をダイヤモンドカッターで鏡面加工したものを
用いている。これを回転させるモータは、モータハウジ
ング１２１、スリーブ１２８、回転軸１４２、ロータマ
グネット１２４、ステータコイル１２５、駆動回路１１
３等で構成され、駆動回路１１３から供給される電流に
よってステータコイル１２５は励磁されロータマグネッ
ト１２４を回転させる。

【００２２】回転多面鏡１４０はフランジ部材１４６に
位置決めされ、押さえ部材１２７によってフランジ部材
１４６に固定されている。ここでフランジ部材１４６は
快削アルミ鋼棒を切削加工したものを用いている。フラ
ンジ部材１４６は、回転多面鏡１４０の下面を支持する
フランジ面１４４と、回転多面鏡１４０の中心穴に突出
する円環部１４５と筒状部１４６とを有している。円環
部１４５の内面は回転軸１４２との嵌合部になってお
り、十分な嵌合しろによって焼き嵌めや接着によって固
定されている。筒状部１４６の内面の内径は固定スリー
ブ１２８の外径より大きく、固定スリーブ１２８に遊嵌
されるように構成されている。フランジ面１４４は筒状
部１４６下端に設けてあり、回転多面鏡１４０は筒状部
１４６の外面嵌合して位置決めされ、フランジ面１４４
に定置する。そして押さえ部材１２７によって押圧固定
されている。これによって、回転軸１４２、フランジ部
材１４６、ロータマグネット１２４、回転多面鏡１４０
とが一体的に結合され回転体を構成している。

【００２３】回転軸１４２は、快削黄銅鋼棒を切削加工
したものに、その表面にダイヤモンド硬質炭素のような
硬質皮膜のコーティングを施したものを用いている。回
転軸１４２の回転によって固定スリーブ１２８との間に
空気膜を形成し、固定スリーブ１２８に非接触で回転す
るラジアル空気軸受を構成している。

【００２４】回転軸１４２の下端には第１の永久磁石１
２９ａが固着され、この外周面が、モータハウジング１
２１に固定された第２の永久磁石１２９ｂの内周面に対
向している。第１、第２の永久磁石１２９ａ、１２９ｂ
は両者の対向面のきょくせいが互いに逆であり、その磁
気吸着力によって回転軸１４２をモータハウジング１２
１から浮上させるスラスト軸受を構成している。

【００２５】ここで、回転軸１４２の比重γ１は約８．
１、フランジ部材１４６の比重γ２、回転多面鏡１４０
の比重γ３は約２．７であり、γ１＞γ２、γ３となっ
ている。

【００２６】実施例１では、特に、回転軸、フランジ部
材、回転多面鏡の材質を限定してはいないが、仮にすべ
てがアルミ系の材質であると仮定すると、回転体全体の
重心は図２中において１４７で示す位置にある。一方、
実施例２では、回転体全体の重心は１４８で示す位置と
なり、ラジアル空気軸受の動圧発生部１３４の中心位置
１３６により近くなっている。

【００２７】従って、本実施例によれば、実施例１で得
られる効果が更に大きくなり、一層、軸受の耐久性能が
向上するという効果がある。

【００２８】本実施例において、回転多面鏡の実質をア
ルミ合金としたがより比重の小さいプラスチックを射出
成型で制作したものでも良い。また、回転軸の材質を黄
銅鋼としたがこれに限定されず、窒化珪素いわゆるセラ
ミック材料を用いても構わない。窒化珪素を用いれば比
重は約３．２となり幾分効果が減じるが硬質皮膜が不要
となるメリットが有る。

【００２９】（実施例３）図３は、本発明の実施例３の
光偏向装置を示す。構成的には実施例１と同様であるが
回転軸の形状をより最適化したものである。実施例１と
同じ部材については図１と同じ符号を付して説明する。

【００３０】回転多面鏡１１０を回転させるモータは、
モータハウジング１２１、スリーブ１２８、回転軸１５
２、ロータマグネット１２４、ステータコイル１２５、
駆動回路１１３等で構成され、駆動回路１１３から供給
される電流によってステータコイル１２５は励磁されロ
ータマグネット１２４を回転させる。

【００３１】回転多面鏡１１０はフランジ部材１２６に
位置決めされ、押さえ部材１２７によってフランジ部材
１２６に固定されている。フランジ部材１２６は、回転
多面鏡１１０の下面を支持するフランジ面１１４と、回
転多面鏡１１０の中心穴に突出する円環部１１５と筒状
部１１６とを有している。円環部１１５は内面は回転軸
１５２との嵌合部になっており、十分な嵌合しろによっ
て焼き嵌めや接着によって固定されている。筒状部１１
６の内面の内径は固定スリーブ１２８の外径より大き
く、固定スリーブ１２８に遊嵌されるように構成されて
いる。フランジ面１１４は筒状部１１６下端に設けてあ
り、回転多面鏡１１０は筒状部１１６の外面と嵌合して
位置決めされ、フランジ面１１４に定着する。そして押
さえ部材１２７によって押圧固定されている。これによ
って、回転軸１５２、フランジ部材１２６、ロータマグ
ネット１２４、回転多面鏡１１０とが一体的に結合され
回転体を構成している。

【００３２】回転軸１５２は、その中心部に図３中、上
方向に開放する穴１５３を有している。回転軸１５２の
回転によって固定スリーブ１２８との間に空気膜を形成
し、固定スリーブ１２８に非接触で回転するラジアル空
気軸受を構成している。

【００３３】回転軸１５２の下端には第１の永久磁石１
２９ａが固着され、この外周面が、モータハウジング１
２１に固定された第２の永久磁石１２９ｂの内周面に対
向している。第１、第２の永久磁石１２９ａ、１２９ｂ
は両者の対向面の極性が互いに逆であり、その磁気吸着
力によって回転軸１５２をモータハウジング１２１から
浮上させるスラスト軸受を構成している。

【００３４】実施例１では、特に、回転軸、フランジ部
材、回転多面鏡の材質を限定してはいないが、仮にすべ
てがアルミ系の材質であると仮定すると、回転体全体の
重心は図２中に於いて１４７で示す位置にある。一方、
第３の実施例では、回転体全体の重心は１４９で示す位
置となり、ラジアル空気軸受の動圧発生部１３４の中心
位置１３６により近くなっている。

【００３５】従って、本実施例によれば、実施例１で得
られる効果が更に大きくなり、一層、軸受の耐久性能が
向上するという効果がある。

【００３６】本実施例を実施例２と組み合わせれば更に
効果が増すことは言うまでもない。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本出願に係る第
１、第２、第３の発明によれば、回転体全体の重心を下
方に移動させて、ラジアル空気軸受の動圧発生部中心に
近づけることが可能となり、回転中の振れ回りが小さく
なることによって起動・停止の耐久性能が効果的に向上
する。このようなラジアル空気軸受を光偏向装置に搭載
することで、静電写真記録装置の画質向上と性能向上に
大きく貢献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施例１を示す光偏向装置を
用いた書き込み光学装置の断面図である。

【図２】図２は、本発明の実施例２を示す光偏向装置の
断面図である。

【図３】図３は、本発明の実施例３を示す光偏向装置の
断面図である。

【図４】図４は、従来の光偏向装置を用いた書き込み光
学装置の断面図である。

【符号の説明】

１１０、１４０ 回転多面鏡 １２２、１４２、１５２ 回転軸 １２６、１４６ フランジ部材 １２８ 固定スリーブ ３４、１３４ 動圧発生部 ３５、１３５、１４７、１４８、１４９ 回転体全体
の重心 ３６、１３６ 動圧発生部の中心

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 1/113 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０４Ａ (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 (72)発明者 芹澤 道夫 東京都目黒区中根２丁目４番19号 キヤノ ン精機株式会社内 (72)発明者 菅野 秀人 東京都目黒区中根２丁目４番19号 キヤノ ン精機株式会社内 (72)発明者 河野 公雄 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 AA28 3J011 AA01 AA04 BA04 CA02 DA01 3J102 AA01 CA21 DA03 DA07 GA02 5C072 AA03 BA17 CA06 HA02 HA13 HB15 XA01 XA05

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定スリーブと回転軸とで構成されるラ
   ジアル空気軸受と、前記回転軸を回転させる駆動手段
   と、前記回転軸に固定されたフランジ部材と、該フラン
   ジ部材に保持された光ビームを反射する回転多面鏡とを
   有する光偏向装置において、前記回転多面鏡が前記固定
   スリーブの外径より大きな穴径を有し、前記回転多面鏡
   の厚み方向の領域内に、前記ラジアル空気軸受の動圧発
   生部の一部が位置することを特徴とする光偏向装置。
2. 【請求項２】 前記回転軸の材質を比重γ１、前記フラ
   ンジ部材の材質の比重をγ２、前記回転多面鏡の材質の
   比重をγ３とする時、γ１＞γ２、γ３となる材質を選
   択したことを特徴とする請求項１記載の光偏向装置。
3. 【請求項３】 前記回転軸の中心部に、前記フランジ部
   材との結合側の端面を開放側とする穴を設けたことを特
   徴とする請求項１または２記載の光偏向装置。