JP2000235161A - 回転駆動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】 軸受間隙のオイルの変質や減量を防ぐ。 【解決手段】 回転多面鏡１を回転させるモータのロー
タ５は、スリーブ２と回転軸３の間の軸受間隙にオイル
１０を充填した動圧軸受によって回転支持される。ロー
タ５のロータヨーク５ａは、周壁に絞り加工等によって
形成されたフィン１１と空気流入口１２を有し、ステー
タ７が励磁されてロータ５が回転すると、フィン１１に
よって空気流入口１２から外部の空気がロータ５の内部
へ流入し、雰囲気圧力を増大させる。これによってオイ
ル１０の臨界点が上昇し、変質を防ぐことができる。

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
ンタやバーコード読取装置等の光ビームを回転多面鏡等
によって高速走査するための回転駆動装置およびこれを
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
転多面鏡等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
ます高速化や高精細化が進み、これに対応するために、
回転多面鏡を回転駆動する回転駆動装置の軸受部には、
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４は、一従来例による光偏向走査装置の
主要部を示すもので、これは、複数の反射面１０１ａを
有する回転多面鏡１０１と一体的に回転する軸１０２
と、これを回転自在に嵌合させたスリーブ１０３を有
し、スリーブ１０３は軸受ハウジング１０４と一体であ
る。スリーブ１０３の下端には、軸１０２の下端をスラ
スト方向に支持する球面部１０６ａを備えたスラスト板
１０６が固定され、軸１０２の上部にはフランジ１０７
が固着されている。回転多面鏡１０１は、押えバネ等を
含む弾性押圧機構１０８によってフランジ１０７の上面
に押圧されてこれと一体化され、軸１０２とともに回転
するように構成されている。

【０００５】フランジ１０７の外周部には、ロータマグ
ネット１０９を保持するヨーク１０９ａが固着されてお
り、ロータマグネット１０９は、軸受ハウジング１０４
に固定されたモータ基板１０５上のステータコイル１１
０に対向するように配設されている。図示しない駆動回
路から供給される駆動電流によってステータコイル１１
０が励磁されると、ロータマグネット１０９が軸１０２
および回転多面鏡１０１とともに高速回転する。

【０００６】スリーブ１０３は、軸１０２の回転によっ
て軸１０２との間に流体膜を形成し、該流体膜の動圧に
よって軸１０２を非接触で回転支持する動圧流体軸受を
構成する。軸１０２の外周面には、軸１０２の下端から
上向きに間隔を置いて、第１の動圧発生溝１０２ａと、
第２の動圧発生溝１０２ｂが形成されている。また、ス
ラスト板１０６の上面にも、軸１０２の下端と対向する
部位に動圧スラスト軸受を構成する浅溝（図示せず）が
設けられている。

【０００７】軸１０２の回転とともに、スリーブ１０３
との間の軸受間隙に充填された動作流体であるオイル１
１１が各動圧発生溝１０２ａ，１０２ｂの中央部に吸い
込まれ、高圧領域を発生させる。この高圧領域によって
軸１０２とスリーブ１０３がラジアル方向に非接触な状
態で支持される。このように非接触で回転するため、例
えば金属接触を伴なう滑り軸受に比べて低騒音および高
い回転精度などのすぐれた軸受特性を得られるばかりで
なく、組立部品点数の点からも転がり軸受等に比べて小
型化・低コスト化できるという利点を有する（特開平５
−６０１３６号公報参照）。

【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、回転多面鏡の起動停止が頻繁に行なわ
れたり、連続運転を長時間にわたって続けると、軸受間
隙のオイルが回転時の摩擦力により自己発熱して、高速
回転で周囲の雰囲気温度が高い場合には著しい温度上昇
を招き、オイル成分が変質する臨界温度である臨界点を
越えてしまうことがあった。このようにオイル成分の臨
界点を越えて昇温すると、軸受部材を構成する金属や大
気中の成分等とオイル成分が化学反応を起こし、オイル
が変質する。すなわち、オイルが著しく劣化して、軸受
性能が低下する。

【０００９】また、オイルの揮発や、回転多面鏡の回転
駆動中にオイルが飛散や溢れ出しをすることにより、軸
受間隙のオイルの量が減少して、軸受の摩耗や、軸受損
失の増大を招き、長期にわたってレーザビームプリンタ
等に必要な性能を維持することが困難であった。

【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、軸受部の軸受間隙に
充填されたオイル等の動作流体の変質や揮発、飛散、溢
れ出しを抑えて、すぐれた軸受性能を長時間にわたって
安定して維持することのできる高性能でしかも長寿命で
ある回転駆動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ものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の回転駆動装置は、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、両者の間の軸受間隙
に充填された動作流体と、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ロータと、該ロータに対向す
るステータと、前記ロータの内部の雰囲気圧力を増大さ
せるための増圧手段を有することを特徴とする。

【００１２】増圧手段が、ロータの周壁に形成されたフ
ィンを有するとよい。

【００１３】増圧手段が、ロータの内壁に一体成形され
たフィンを有するものでもよい。

【００１４】ロータが、その周壁を貫通する開口部を有
するとよい。

【００１５】ロータの外周部に、内部の空気の流出を防
ぐための絞り形状部が形成されているとよい。

【００１６】ロータの外周部に、内部の空気の流出を防
ぐための絞り部材が配設されていてもよい。

【００１７】

【作用】ロータの内部の雰囲気圧力を増圧手段によって
増大させると、軸受間隙のオイル等の動作流体の沸点が
上昇し、オイル成分等が変質する臨界温度（臨界点）が
高くなり、オイル等の変質を防ぐことができる。

【００１８】また、ロータ内部の雰囲気圧力を上昇させ
ると、軸受間隙の動作流体の液面に大気圧以上の圧力が
かかることにより、回転中のオイル等の揮発も抑えるこ
とができる。

【００１９】さらに、増圧手段を構成するフィン等によ
って発生する空気流が軸受間隙の動作流体の液面に吹き
つけられることによる風圧が、動作流体の飛散や溢れ出
しを防ぐ効果もある。

【００２０】軸受間隙の動作流体の変質や、揮発、飛
散、溢れ出し等による減量を防ぐことで、長期間すぐれ
た軸受性能を保ち、安定した回転性能を維持する回転駆
動装置を実現できる。

【００２１】このような回転駆動装置を回転多面鏡のモ
ータとして用いることで、光偏向走査装置の高性能化と
長寿命化に大きく貢献できる。

【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の（ａ）は、第１の実施の形態による
回転駆動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３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に固着されたロータボス４
と、その下面に一体的に結合されたロータヨーク５ａ
と、前記軸受ハウジングと一体であるベース板６に固定
されたステータ７を有し、ロータヨーク５ａと、その内
周面に支持されたロータマグネット５ｂはロータ５を構
成し、ロータ５はステータ７に対向しており、回転多面
鏡１を回転させる回転駆動装置であるモータを構成す
る。回転多面鏡１は押え板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５等を含む回転部と一体
化されている。

【００２４】ベース板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７が励磁される
と、ロータ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。

【００２５】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およびスラスト板９の間の軸受間隙に
は、動作流体であるオイル１０が充填されている。回転
軸３の円筒面には、動圧発生用のくさび状の浅溝３ｂ，
３ｃが刻設されている。

【００２６】回転軸３が回転すると、オイル１０は各浅
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。

【００２７】ロータヨーク５ａは板金製の円筒部材であ
り、その周壁には、絞り加工等によって増圧手段である
複数のフィン１１が形成されている。

【００２８】ロータヨーク５ａのフィン１１は、周壁に
沿って環状に配列され、各フィン１１の向きは図１の
（ｂ）に示す回転方向であり、下流側にはロータヨーク
５ａの周壁を貫通する開口部である空気流入口１２が開
口している（図１の（ｃ）参照）。モータが駆動される
と、その回転により外部からモータ内部すなわちロータ
５の内部に空気が取り込まれ、モータ内部の空気が圧縮
されることにより雰囲気圧力が増大する。

【００２９】その結果、軸受間隙のオイル１０の沸点が
上昇し、オイル成分の変質する臨界温度（臨界点）が上
昇する結果となり、オイルの変質を防ぐことができる。

【００３０】また、モータ内部の圧力が高まることによ
りスリーブ２と回転軸３の間の軸受間隙のオイル１０の
液面に大気圧以上の圧力がかかるため、モータ回転中の
オイルの揮発も抑えることができる。

【００３１】前述のようにロータヨーク５ａは板金構造
のため、フィン１１の形状は深絞り加工等で容易に成形
することができる。また、ロータヨーク５ａの外周部を
折り曲げ加工等によって径方向外向きに曲げて、ベース
板６との距離を極力狭い隙間にしてモータ内部の空気の
流出を防ぐ絞り形状部１３を形成しておけば、モータ外
部と内部の気圧差をより大きくする効果が得られる。こ
れによって、モータ内部の圧力を一層高めることができ
る。

【００３２】なお、モータ内部の圧力が高まることによ
り、ロータマグネット５ｂとロータヨーク５ａからなる
ロータ５が浮上しやすくなるため、スラスト方向のマグ
ネット吸引力を高めておくのはいうまでもない。

【００３３】図１の装置はアキシャル型（面対向型）モ
ータであり、ラジアル型（周対向型）モータに比べて駆
動用マグネット（ロータマグネット）の位置が制限され
ずに配置できるため設計上の自由度が大きいという利点
がある。

【００３４】本実施の形態によれば、回転多面鏡を回転
駆動するモータの軸受間隙に充填されたオイルの変質、
揮発等を抑えて、すぐれた軸受性能を長期間にわたって
安定して維持することができる。これによって長期間す
ぐれた回転性能を維持し、高性能かつ長寿命な光偏向走
査装置を実現できる。

【００３５】図２の（ａ）は、第２の実施の形態を示
す。これはロータヨークを板金製にする替わりに、プラ
スティック製のロータ２５を用いたものである。

【００３６】ロータ２５は、ロータヨークとロータマグ
ネットが一体となったプラスティック製の円筒状のモー
ルド成形マグネットであり、その内壁には、図２の
（ｂ）に示すように複数の渦巻き状のフィン３１が設け
られている。フィン３１は、モールド成形するときにロ
ータ２５と一体成形されたもので、ロータ２５の内面に
環状に配列されている。

【００３７】各フィン３１の形状は、図２の（ｂ）に示
すように、ロータ２５が矢印方向に回転すると周囲の空
気が回転中心にかき込まれるような渦巻き状に構成され
ている。さらに、周囲の空気がロータ２５の内部に取り
込まれやすいように、周壁には開口部である空気流入口
３２が開口している（図２の（ｃ）参照）。

【００３８】ロータ２５の外周部には、絞り部材である
固定絞り３３が配設されている。モータが回転するとフ
ィン３１と空気流入口３２によって外部からの空気をモ
ータ内部すなわちロータ２５の内部に取り込み、モータ
内部の雰囲気圧力を増大させる。このようにしてモータ
内部の圧力が高まったとき、固定絞り３３によってモー
タ内部に取り込んだ空気を外部に逃がしにくくすること
で、より一層モータ内部の圧力を高めることができる。

【００３９】回転多面鏡１、スリーブ２、回転軸３、ロ
ータボス４、ベース板６、ステータ７等については第１
の実施の形態と同様であるので同一符号で表わし、説明
は省略する。

【００４０】ロータ２５の内部のフィン３１によってで
きる空気の流れが、スリーブ２と回転軸３の間の軸受間
隙のオイル１０の液面に吹き付けられることによって発
生する風圧が、オイル１０の飛散や溢れ出しを防ぐ効果
があるという利点が付加される。その他の点については
第１の実施の形態と同様である。

【００４１】図３は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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】

【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。

【００５０】軸受間隙のオイル等の動作流体の変質を防
ぎ、かつ揮発、飛散、溢れ出し等による減量を効果的に
回避することで、長時間すぐれた軸受性能を保ち、高精
度で安定した回転性能を維持する回転駆動装置を実現で
きる。

【００５１】このような回転駆動装置を回転多面鏡のモ
ータとして用いることで、光偏向走査装置の高性能化と
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Ａ−Ａ線に沿ってとった断面図、（ｃ）はロー
タの一部分を示す部分斜視図である。

【図２】第２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）はロ
ータの内部を示す平面図、（ｃ）はロータの一部分を示
す部分斜視図である。

【図３】光偏向走査装置全体を説明する図である。

【図４】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 スリーブ ３ 回転軸 ５，２５ ロータ ５ａ ロータヨーク ５ｂ ロータマグネット ６ ベース板 ９ スラスト板 １０ オイル １１，３１ フィン １２，３２ 空気流入口 １３ 絞り形状部 ３３ 固定絞り

Claims (9)

【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、両者の間の軸受間隙に充填された動
   作流体と、前記軸部材または前記スリーブ部材と一体的
   に回転するロータと、該ロータに対向するステータと、
   前記ロータの内部の雰囲気圧力を増大させるための増圧
   手段を有する回転駆動装置。
2. 【請求項２】 増圧手段が、ロータの周壁に形成された
   フィンを有することを特徴とする請求項１記載の回転駆
   動装置。
3. 【請求項３】 ロータが、板金製のロータヨークを備え
   ており、該ロータヨークにフィンが絞り加工によって形
   成されていることを特徴とする請求項２記載の回転駆動
   装置。
4. 【請求項４】 増圧手段が、ロータの内壁に一体成形さ
   れたフィンを有することを特徴とする請求項１記載の回
   転駆動装置。
5. 【請求項５】 ロータが、フィンを一体成形されたモー
   ルド成形マグネットを有することを特徴とする請求項４
   記載の回転駆動装置。
6. 【請求項６】 ロータが、その周壁を貫通する開口部を
   有することを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項
   記載の回転駆動装置。
7. 【請求項７】 ロータの外周部に、内部の空気の流出を
   防ぐための絞り形状部が形成されていることを特徴とす
   る請求項１ないし６いずれか１項記載の回転駆動装置。
8. 【請求項８】 ロータの外周部に、内部の空気の流出を
   防ぐための絞り部材が配設されていることを特徴とする
   請求項１ないし６いずれか１項記載の回転駆動装置。
9. 【請求項９】 請求項１ないし８いずれか１項記載の回
   転駆動装置によって回転駆動される回転多面鏡と、該回
   転多面鏡に向かって光ビームを発生させる光源を有する
   光偏向走査装置。