JP2000330066A - 光偏向走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転部材の高速回転時におけるオイル等の潤
滑流体の漏れ出しや飛散を押さえて動圧軸受内のオイル
を確実に保持し、長期間に亘って安定した回転作用が得
られる光偏向走査装置を提供する。 【構成】 光偏向走査装置は、駆動モータにより回転駆
動される回転軸と、回転軸を流体を介して保持するスリ
ーブと、回転軸または前記スリーブのいずれかに設けた
動圧発生用浅溝と、スリーブ開口部側に形成されたオイ
ルだまりとからなる。そして、回転軸とスリーブ開口部
側に形成されたオイルだまり上端部の開口部との間に形
成される開口すき間は、軸に垂直な断面が回転方向に沿
って徐々に広部を有するくさび形状を備え、くさび形状
における最大開口すき間部には回転方向に対して狭角な
る壁を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は動圧軸受を用いた回転装
置を用いる光偏向走査装置に関し、特にレーザプリン
タ、バーコード読取装置等の光ビームを高速度で偏向走
査する光偏向走査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザービームプリンタ、レーザファク
シミリ等の画像形成装置で用いられる偏向走査装置では
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）が行われる。

【０００３】近年、光偏向走査装置ではますます高速か
つ高精度な回転装置として、非接触で回転する動圧流体
軸受が用いられている。特に高速回転のものはいわゆる
空気式軸受が主として使用されているが、小型薄型化、
低コスト化が要求される今日では空気式軸受に代わりオ
イル式の動圧流体軸受が採用されつつある。

【０００４】図９は特開平８−３２００１５号公報に記
載の従来の光偏向走査装置の動圧軸受部の縦断面図であ
る。図中、回転軸１０１を軸受孔内に回転自在に支持す
るスリーブ１０２、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１
０２の軸受孔の内側面と回転軸１０１の外側面との間
や、スラスト板１０４と回転軸１０１の端面との間に充
填されたオイル１０６によって構成されている。

【０００５】また、スリーブ１０２の軸受孔の上端部、
中央部、及び下端部は夫々径大部となっており、上端大
径部１０５ａには円周溝１０８が設けられている。上端
の大径部１０５ａと中央大径部１０５ｃとの間の上側小
径部１０２ａ、及び中央大径部１０５ｃと下端大径部１
０６ｂとの間の下側小径部１０２ｂの夫々の内周面には
動圧発生用浅溝１０７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。

【０００６】以上のように構成された動圧軸受装置は回
転軸１０１が回転すると、スリーブ１０２の軸受孔に設
けられた動圧発生用浅溝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は浮上した状態で支持される。
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に固定された回転多面鏡１０
３で構成されるロータ部が、例えば個々の部品の加工精
度のばらつき、温度変化による組付け精度の劣化、回転
多面鏡１０２の取り付け精度等により発生するアンバラ
ンス状態により負荷変動が発生し、モータの回転中はも
ちろんのこと、起動、停止によりオイル１０６が軸受内
孔を上下運動する。なおも高速回転を行うと、オイル１
０６はスリーブ１０２の上端開口から溢れ出るおそれが
ある。これを防ぐために、スリーブ１０２の上端開口近
傍にオイルだまりとなる円周溝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
来例では、円周溝１０８はスリーブ１０２内のオイル１
０６の変動量を吸収する役割をしてオイル１０６がスリ
ーブ開口部側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に瞬時に流入した場
合、円周溝１０８内の空気の一部、特に隅部の空気が逃
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の隅部に残留して、本来オイル１０６を
一時的に待避すべき空間が残留空気に占有されてしま
い、オイル１０６のために有効に活かせなくなってしま
う。その結果、当初見込んでいた量のオイルだまり容積
が少なくなり、円周溝１０８の容積に余裕がない場合そ
の分オイル１０６が開口部側から溢れ出ようとする。

【０００９】その際、スリーブ１０２の開口部にオイル
１０６が付着した場合、回転軸１０１とスリーブ１０２
の隙間は通常僅かしかないため毛管現象等により付着し
たオイル１０６は瞬間にしてスリーブ１０２の開口部側
全周を塞いでしまう。この状態になると回転軸１０１の
起動停止に伴う動圧発生部の圧力変化により、起動回転
時には動圧発生用溝１０７の圧力が高まるためスリーブ
内部、特にオイルだまり付近が負圧になる。このことに
より、スリーブ１０２の開口部側から内部に付着したオ
イル１０６と外部からの空気が巻き込まれ、液面は僅か
ではあるが下がる。また回転停止時にはその逆でスリー
ブ内部のオイルだまり付近の圧力が元に戻ろうとするた
め、液面は僅かに上昇するとともにスリーブ内部に巻き
込まれた余分な空気が外へ逃げようとする。

【００１０】しかし、空気が排出されるよりもスリーブ
１０２の開口部に付着したオイル１０６が完全に全周を
密閉するのが早いため取り込まれた空気は排出されな
い。従って残留空気の体積分、スリーブ内部のオイルが
スリーブの開口部側へ押し出される。このときスリーブ
の開口部側へのスリーブ内部からのオイルの供給は表面
張力等により半永久的に継続される。この繰り返しによ
りスリーブ１０２の開口部の上端部からオイル１０６が
押し出され、さらに起動停止が続くと、やがてはスリー
ブ内部のオイル１０６の大半はスリーブの開口部側から
外へ漏れ出すことになる。

【００１１】この漏れ出たオイル１０６はロータ部を伝
わって外部に飛散し、装置内を汚染するとともにスリー
ブ１０２内のオイル１０６が減少するために長期に亘り
レーザビームプリンター等の性能を満足することができ
なくなる。

【００１２】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、回転部材の高速回転時におけるオイル等の潤滑流
体の漏れ出しや飛散を押さえて動圧軸受内のオイルを確
実に保持し、長期間に亘って安定した回転作用が得られ
る光偏向走査装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、第１に、駆動モータにより回転駆動され
る回転軸と該回転軸を流体を介して保持するスリーブ
と、前記回転軸または前記スリーブのいずれかに設けた
動圧発生用浅溝と、スリーブ開口部側に形成されたオイ
ルだまりとからなる光偏向走査装置において、前記回転
軸とスリーブ開口部側に形成された前記オイルだまり上
端部の開口部との間に形成される開口すき間は、軸に垂
直な断面が回転方向に沿って徐々に広部を有するくさび
形状を備え、該くさび形状における最大開口すき間部に
は回転方向に対して狭角なる壁を設けていることを特徴
とする。

【００１４】上記構成によって、次のような作用を行う
ことができる。すなわち、回転軸とスリーブの開口部と
の間に形成される開口すき間は、軸に垂直な断面が回転
方向に添って徐々に広部を有するくさび形状を備えてい
るため、前記回転軸と前記スリーブの開口部との間に介
在するオイル保持力は開口すきまが広くなる程弱くな
り、この保持される力が弱くなったオイルに対して、外
的な要因、例えば回転軸の回転による遠心力の働きによ
る運動エネルギーを与えてやることでオイルは開口すき
間部のくさび形状の側壁に添って円滑に連続して最大開
口すき間へと移動できる。

【００１５】さらに最大開口すき間部に回転方向に対し
て狭角なる壁を設けていることで、回転軸の回転中、ス
リーブ開口部に付着したオイルを確実に壁に当てること
ができ、かつ、その壁が回転方向に対して狭角なる壁に
なっているため、オイル自身に付与された回転軸の回転
による運動エネルギーを下方に変換することができ、確
実にオイルだまり部に落とし込むことができる。そのた
めスリーブ開口部に付着した余剰オイルを低減させる効
果がある。

【００１６】また、前記回転軸と前記スリーブの開口部
との間に形成される開口すき間は軸に垂直な断面が回転
方向に添って徐々に広部を有するくさび形状を設けてい
ることで、最大開口すき間部の最外径をオイルの表面張
力で膜が張らない隙間にしておけば、前記回転軸が停止
時には必ず大気と連通する孔が形成され、スリーブ開口
部側全周がオイルによって塞がれることを防ぐことがで
きる。

【００１７】これらにより、回転軸が回転中に、万一ス
リーブ内部に空気が掻き込まれても逃げ場を失うことに
よるオイルの溢れ出しを抑え、空気の排出をスムーズに
行うことができる。

【００１８】前記くさび形状の最大開口隙間部の最外径
Ｓｕは前記スリーブ開口部側に形成された前記オイルだ
まり部の直径ｄａと以下の関係、即ち、 Ｓｕ＝ｄａ であれば本発明の効果を最大限に引き出せるため、特に
有効である。

【００１９】また本構成のスリーブを樹脂成形で行えば
加工コストが安くできるため、量産時の低コスト化がで
きる。

【００２０】

【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。

【００２１】（実施例１）図１は本発明の各実施例の光
偏向走査装置を示す図である。図１に示す光偏向走査装
置は、多角柱形状の側面に複数の鏡面２ａを有する回転
多面鏡２と、図示しない光学箱と一体である軸受ハウジ
ングが支持された軸受手段（流体軸受）であるスリーブ
４と、スリーブ４によって回転自在に支持された回転軸
３と、回転軸３に固着されたロータボス５と、その下面
に一体的に結合されたロータフレーム９と、軸受ハウジ
ングと一体であるベース板８に固定されたステータコイ
ル６とを有する。ステータコイル６はロータフレーム９
の内周面に支持された駆動用マグネット１１とともに回
転多面鏡２を回転させる駆動手段であるモータを構成す
る。

【００２２】回転多面鏡２は、押さえ板７によってロー
タボス５に押圧され、ロータボス５とロータフレーム９
と駆動用マグネット１１等を含む回転部と一体化されて
いる。ベース板８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６が励磁される
と、駆動用マグネット１１が回転軸３や回転多面鏡２と
ともに回転し、回転多面鏡２の鏡面２ａ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。

【００２３】スラスト受け１０はステータ４に固設され
回転軸３の端部３ａが当接するよう配置されている。回
転軸３、スリーブ４およびスラスト受け１０の間にはオ
イル１２が満たされており、４ｂ、４ｃはスリーブ４に
刻設された動圧発生用浅溝であり、回転軸３が回転する
ことによりオイル１２は動圧発生用浅溝４ｂ、４ｃの中
央部に取り込まれ、オイル１２の圧力が高まって回転軸
３をスリーブ４から離間して保持する。

【００２４】図２は実施例１におけるスリーブ開口部側
の詳細図であり、図３は実施例１のスリーブ開口部側の
上端面の平面図であり、図４は実施例１の軸受部の断面
図であり、図５はオイル１２ａがオイルだまり部に落ち
る様子を示した狭角なる壁４３の詳細図であり、図６は
大気連通孔形成時のスリーブ開口部詳細図である。

【００２５】図２〜６において、スリーブ開口部側に設
けられた開口部すき間４１は軸に垂直な断面が回転方向
に沿って徐々に広部を有するくさび形状を備えており、
最大開口すき間４４には回転方向に対して狭角なる壁
（下方に向かって傾斜している壁）４３を設けている。
本構成において回転軸３の起動停止等や外的要因で動作
オイル１２がスリーブ開口部付近に付着した場合、毛管
現象等により全周にオイルがまわり、スリーブ開口部側
を塞いでしまう。この付着した余剰オイル１２ａはスリ
ーブ内部の動作オイル１２と連続して形成されており、
増加することはあっても減少することはない。

【００２６】ここで、開口すき間４１において、軸に垂
直な断面が回転方向に沿って広部を有するくさび形状を
備えているため、回転軸３とスリーブ４の開口部との間
に介在する余剰オイル１２ａを保持する力は開口すき間
４１が大きくなる程弱くなり、この保持される力が弱く
なったオイルに対して、外的な要因、例えば回転軸３の
回転による遠心力の働きによる運動エネルギーを与えて
やることで、余剰オイル１２ａはくさび形状の側壁４２
に沿って円滑に連続して最大開口すき間４４へと導かれ
る。

【００２７】さらに最大開口すき間４４に図５のように
回転方向に対して狭角（図中のＫａを示す角度）なる壁
４３を設けていることで、回転軸３の回転中、スリーブ
開口部に付着した余剰オイル１２ａは確実に狭角なる壁
４３に当てることができ、かつ、その壁が回転方向に対
して狭角なる壁になっているため、回転軸３の回転によ
る運動エネルギーが付与されたオイル１２ａは運動方向
が回転方向から下方向に変更させられる。この結果、確
実にオイルだまり部に落とし込むことができるため、ス
リーブ開口部に付着した余剰オイル１２ａは確実に除去
することができる。

【００２８】また、回転軸３とスリーブ４の開口部との
間に形成される開口すき間４１は軸に垂直な断面が回転
方向に沿って徐々に広部を有するくさび形状を備えてい
ることで、最大開口すき間４４の径を余剰オイル１２ａ
の表面張力で膜が張らない隙間にしておけば、回転軸３
が停止時には図６のようにオイルだまり部４５と大気と
の間に必ず大気と連通する孔４１ｂが形成され、スリー
ブ開口部側全周がオイルによって塞がれることを防ぐこ
とができる。このため、万一スリーブ内部に空気が掻き
込まれても逃げ場を失うことによるオイルの溢れ出しを
抑え、空気の排出をスムーズに行うことができる。

【００２９】なお、本実施例の図ではくさび形状の開口
すきまの数を２個にしているが、これと同数にする必要
はなく、幾つでもよい。

【００３０】くさび形状の最大開口すき間の最外径Ｓｕ
はスリーブ内部に設けられたオイルだまり部の直径ｄａ
と以下の関係、即ち、 Ｓｕ＝ｄａ であれば本発明の効果を最大限に引き出せるため、特に
有効である。

【００３１】また、本構成におけるスリーブ４を樹脂成
形で行えば、加工工数を低減することができ、製造コス
トをやすくできるため、量産時に低コスト化できる。

【００３２】以上のように構成することにより、動作オ
イル１２がスリーブ開口部側から溢れ出すことを確実に
防止できるため、溢れ出しや飛散を動圧軸受内のオイル
を確実に保持し、長期間に亘って安定した回転作用を得
ることができる。

【００３３】（実施例２）本発明の実施例２を図７、図
８に示す。実施例２は実施例１のスリーブ開口部のくさ
び形状を有する開口すきまが回転軸に設けられた点に特
徴がある。したがって、実施例２のその他の構成は実施
例１のそれと共通しているので図７、図８において共通
部分に同一符号を付し詳細な説明は省略する。

【００３４】実施例２における光偏向走査装置では、回
転軸側に設けられた開口すき間３１は軸に垂直な断面が
回転方向とは逆に徐々に広部を有するくさび形状を備え
ており、最大開口すき間３４には回転方向に対して狭角
なる壁３３を設けている。

【００３５】本構成によれば、開口すき間３１には、軸
に垂直な断面が回転方向とは逆に徐々に広部を有するく
さび形状が設けられているため、回転軸３とスリーブ４
の開口部との間に介在する余剰オイル１２ａを保持する
力は開口すきま３１が大きくなる程弱くなり、この保持
される力が弱くなったオイルに対して外的な要因、例え
ば回転軸３の回転による遠心力の働きによる運動エネル
ギーを与えてやることで余剰オイル１２ａはスリーブ開
口部側壁４２ａに沿って円滑に連続して最大開口すきま
３４へと導かれる。

【００３６】さらに最大開口すき間３４に回転方向に対
して狭角なる壁３３を設けていることで、回転軸３の回
転中、余剰オイル１２ａを確実に狭角なる壁３３に当て
ることができ、回転軸３の回転による運動エネルギーが
付与されたオイル１２ａは運動方向が回転方向から下方
向に変更させられる。この結果、確実にオイルだまり部
に落とし込むことができるため、回転軸の回転中でもス
リーブ開口部側の上端面からオイルが溢れ出すことを防
ぐことができ、スリーブ開口部に付着した余剰オイル１
２ａを確実に除去することができる。

【００３７】また、前記回転軸３と前記スリーブ４の開
口部との間に形成される開口すき間３は軸に垂直な断面
が回転方向に沿って徐々に広部を有するくさび形状を備
えていることで、最大開口すき間３４の径を余剰オイル
１２ａの表面張力で膜が張らない隙間にしておけば、前
記回転軸３が停止時には必ず大気と連通する孔３１ｂが
形成され、スリーブ開口部側全周がオイル１２ａによっ
て塞がれることを防ぐことができる。

【００３８】このため、万一スリーブ内部に空気が掻き
込まれても逃げ場を失うことによるオイルの溢れ出しを
押さえ、空気の排出をスムーズに行うことができる。よ
って、本構成のように回転中にオイル１２ａと共に外部
からの空気を掻き込む恐れがあっても、回転停止時には
外部へ排出されるため問題ないのは言うものでもない。

【００３９】また、くさび形状を有する開口すきま３１
が回転軸３に設けられているため、本構成のような軸回
転タイプではくさび形状を有する開口隙間３１自身がオ
イルに回転作用を付与することができる。つまり、スリ
ーブ開口部に付着したオイル１２ａに対して最大開口隙
間３４に回転方向に対して狭角なる壁３３を設けてるこ
とで、回転軸３の回転中、余剰オイル１２ａをより強力
に狭角なる壁３３に当てることができ、下方のオイルだ
まり部４５に落とし込むことができる。このため、低温
動作時、または粘度の高いオイルについても、確実にス
リーブ開口部に付着した余剰オイル１２ａは除去するこ
とができるという利点がある。

【００４０】また、本構成における回転軸３を樹脂成形
で行えば、加工工数を低減することができ、製造コスト
をやすくできるため、量産時に低コスト化できる。

【００４１】実施例２によれば、オイル１２の軸受内へ
の保持力が高まり信頼性を向上させるとともにオイル１
２の飛散による装置内の汚染を確実に抑えることがで
き、優れた光偏向走査装置を実現することができる。

【００４２】なお、実施例１、２において動圧発生用浅
溝４ｂ、４ｃをスリーブ４に形成しているが、動圧発生
用浅溝を回転軸３に設けた構成であっても構わない。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば駆
動モータにより回転駆動される回転軸と回転軸を流体を
介して保持するスリーブと、回転軸またはスリーブのい
ずれかに設けた動圧発生用浅溝と、スリーブ開口部側に
形成されたオイルだまりとからなる光偏向走査装置にお
いて、回転軸とスリーブ開口部側に形成されたオイルだ
まり上端部の開口部との間に形成される開口隙間は、軸
に垂直な断面が回転方向に沿って徐々に広部を有するく
さび形状を備え、くさび形状における最大開口隙間部に
は回転方向に対して狭角なる壁を設けていることによっ
て、高速回転域での潤滑流体の溢れ出しや飛散を抑えて
動圧軸受内のオイルを確実に保持し、長期間に亘って安
定した回転作用が得られる光偏向走査装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の光偏向走査装置を示す断面図
である。

【図２】図２は、本発明の実施例１におけるスリーブ開
口部の詳細図である。

【図３】図３は、本発明の実施例１のスリーブ開口部上
端面の平面図である。

【図４】図４は、本発明の実施例１の軸受部断面図であ
る。

【図５】図５は、狭角なる壁の詳細図である。

【図６】図６は、大気連通孔形成時のスリーブ開口部詳
細図である。

【図７】図７は、本発明の実施例２の軸受断面図であ
る。

【図８】図８は、本発明の実施例２のスリーブ開口部上
端面の平面図である。

【図９】図９は、従来の光偏向走査装置の断面図であ
る。

【符号の説明】

２ 回転多面鏡 ４ スリーブ ４ｂ、４ｃ 動圧発生用浅溝 ３ 回転軸 ５ ロータボス ６ ステータコイル ９ ロータフレーム １１ マグネット １２ オイル １２ａ 余剰オイル ４１ 開口隙間 ４３ 壁

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） Ｆ１６Ｃ 33/10 Ｆ１６Ｃ 33/20 Ｚ 33/20 Ｈ０２Ｋ 7/08 Ａ Ｈ０２Ｋ 7/08 Ｂ４１Ｊ 3/00 Ｄ (72)発明者 中杉 幹夫 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 西田 秀之 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 前川 一郎 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 浅見 政義 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 釘岡 道弘 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 増田 博雅 東京都目黒区中根２−４−19 キヤノン精 機株式会社内 Ｆターム(参考） 2C362 BA10 2H045 AA14 AA15 AA25 3J011 AA07 BA04 CA01 CA02 JA02 KA02 KA03 MA03 MA23 SC01 5H607 AA04 BB01 BB09 BB13 CC01 CC05 DD02 DD03 FF01 FF12 GG01 GG09 GG12 GG15

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動モータにより回転駆動される回転軸
   と該回転軸を流体を介して保持するスリーブと、前記回
   転軸または前記スリーブのいずれかに設けた動圧発生用
   浅溝と、スリーブ開口部側に形成されたオイルだまりと
   から成る光偏向走査装置において、前記回転軸とスリー
   ブ開口部側に形成されたオイルだまり上端部の開口部と
   の間に形成される開口すき間は、軸に垂直な断面が回転
   方向に沿って徐々に広部を有するくさび形状を備え、該
   くさび形状における最大開口すき間部には回転方向に対
   して狭角なる壁を設けていることを特徴とする光偏向走
   査装置。
2. 【請求項２】 前記くさび形状の最大開口すき間部の最
   外形Ｓｕは前記スリーブ開口部側に形成された前記オイ
   ルだまり部の直径ｄａと以下の関係 Ｓｕ≦ｄａ であることを特徴とする請求項１記載の光偏向走査装
   置。
3. 【請求項３】 前記スリーブおよび回転軸は樹脂によっ
   て形成されていることを特徴とする請求項１または記載
   の光偏向走査装置。