JP2004093831A

JP2004093831A - 偏向走査装置

Info

Publication number: JP2004093831A
Application number: JP2002253897A
Authority: JP
Inventors: Masaki Sato; 佐藤　正樹
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】コストが安く、高速かつ高精度な回転支持を可能とする光偏向走査装置、及びこれを有する画像形成装置を提供すること。
【解決手段】相互に回転可能な回転軸及び固定スリーブと、固定スリーブを内周に接着する駆動モータのハウジングと、回転軸に固定された回転多面鏡を有する光偏向走査装置において、駆動モータのハウジングと固定スリーブの接着代の隙間は、固定スリーブ内周面、固定スリーブ外周面、ハウジング内周面、ハウジング外周面の加工精度を吸収できる隙間を確保し、接着剤が充分に硬化する隙間以下であり、軸倒れを補正するための隙間をもたせたことを特徴とする光偏向走査装置。
【選択図】　　　　図１

Description

【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等に用いられ、レーザビームを偏向走査するもので、動圧軸受を有する偏向走査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、この種の偏向走査装置では、回転多面鏡を高速かつ高精度に回転させることが要求されており、特にレーザビームプリンタ等では、この要求を満たす為に非接触で回転する動圧空気軸受が用いられている。図６は特開平１１−１４９２９号公報に記載されている動圧空気軸受を有する偏向走査装置を示す図である。同図において、回転多面鏡１０１を固定支持した回転軸１０２が、ハウジング１０３に固定された固定スリーブ１０４に回転自在に嵌合されている。回転軸１０２と固定スリーブ１０４との間には数μｍの隙間が設けられ、回転軸１０２のラジアル方向を支持するための動圧空気軸受が構成されている。
【０００３】
回転軸１０２の下端面には第１の永久磁石１０５が固定され、固定スリーブ１０４の下端面には第２の永久磁石１０６が固定されている。第１、第２の永久磁石１０５，１０６は磁気的な吸引力を生じるように配置され、回転軸１０２のスラスト方向を浮上支持するための磁気スラスト軸受が構成されている。
【０００４】
しかし、回転軸１０２が磁気的な吸引力によって浮上支持されているだけでは、外部から回転軸１０２に振動が加わった場合に回転軸１０２の振動の振幅が大きくなったり、減衰時間が長くなったりする。このような回転軸１０２の振動の振幅を小さくしたり、減衰時間を短縮するために、第１の永久磁石１０５の下方に空気溜り１０７が設けられているとともに、この空気溜り１０７を密閉するための密閉部材１０８が第２の永久磁石１０６の下端面に固定されている。
【０００５】
なお、回転軸１０２の外周には支持部材１０９が固定されており、この支持部材１０９の側面には駆動マグネット１１０が固定されている。上述の回転多面鏡１０１は支持部材１０９の上面に取り付けられ、板ばね１１１、押え板１１２、Ｃリング１１３によって固定されている。また、ハウジング１０３の上面にはモータ基板１０４が固定されており、モータ基板１１４にはコイル１１５とコア１１６などによって構成されるステータが駆動マグネット１１０に対向するように配置され、駆動モータが構成されている。そして、回転多面鏡１０１と駆動マグネット１１０には図示しない重りが載置され、回転体全体のバランスが取られている。
【０００６】
このような偏向走査装置においては、回転軸１０２と固定スリーブ１０４の間の隙間が数μｍと極めて狭くされているとともに、空気溜り１０７が密閉されているために、回転軸１０２が上下動しても空気溜り１０７の圧力が変化して回転軸１０２の振動を減衰させる作用、即ちエアダンパの役割を担っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来例では、固定スリーブ内周面、固定スリーブ外周面、ハウジング内周面、ハウジング外周面の加工精度、および、固定スリーブのモータハウジング１０３への取り付け精度によって、回転軸１０２のモータ受け面（回路基板底面１４ａまたはハウジング３ａ面）に対する軸倒れが大きくなってしまう場合があり、画質を低下させることがある。
【０００８】
さらにスリーブ１０４とハウジング１０３の接着の際、紫外線硬化型接着剤がハウジング１０３最上部ではみだし、余剰接着剤としてハウジング１０３の最上部に存在するため、ハウジング１０３上部から紫外線により接着剤は硬化されるが、ハウジング１０３最上部の余剰接着剤から硬化するためハウジング１０３とスリーブ１０４の接着効果を得るためには長時間の紫外線照射が必要となる。
【０００９】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、コストが安く、高速かつ高精度な回転支持を可能とする光偏向走査装置、及びこれを有する画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
【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に係る偏向走査装置は、相互に回転可能な回転軸及び固定スリーブと、前記回転軸に固定された回転多面鏡を有する光偏向走査装置において、駆動モータのハウジングと前記固定スリーブの接着代の隙間は、固定スリーブ内周面、固定スリーブ外周面、ハウジング内周面、ハウジング外周面の加工精度を吸収できる隙間を確保し、接着剤が充分に硬化する隙間以下であり、軸倒れを補正するための隙間をもたせたことを特徴とする。また、前記接着剤が紫外線硬化型の嫌気性接着剤であることを特徴とする。
【００１１】
上記構成において、加工精度を吸収し、軸倒れを調整して組み立てることにより高精度な回転支持を可能としている。また、軸倒れを調整して組み立てるため、隙間の寸法公差をラフに設定することが可能となり嵌合部加工を容易にすることができる。また、接着剤に紫外線硬化型嫌気性接着剤を用いたことにより、ハウジング上部より紫外線照射を行った際、接着剤の硬化はハウジング３とスリーブ４の接着力としてすべて利用されるので紫外線照射時間が短時間で終了し、余剰接着剤の硬化を容易とすることができる。
【００１２】
【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。
【００１３】
図１は第１の実施の形態による偏向走査装置の半断面図であり、図２はその拡大図である。図１に示す駆動モータのハウジング３は、真鍮やアルミニウムといった金属を切削加工することにより成形、また樹脂等により成形している。回転多面鏡１を固定支持した回転軸２が、このハウジング３に後述の方法で接着固定されたセラミックや金属からなる固定スリーブ４に回転自在に嵌合されている。回転軸２と固定スリーブ４との間には数μｍの隙間が設けられ、回転軸２のラジアル方向を支持するための動圧空気軸受が構成されている。
【００１４】
回転軸２の下端面には第１の永久磁石５が固定され、固定スリーブ４の下端面には第２の永久磁石６が固定されている。第１、第２の永久磁石５，６は磁気的な吸引力を生じるように配置され、回転軸２のスラスト方向を浮上支持するための磁気スラスト軸受が構成されている。
【００１５】
しかし、回転軸２が磁気的な吸引力によって浮上支持されているだけでは、外部から回転軸２に振動が加わった場合に回転軸２の振動の振幅が大きくなったり、減衰時間が長くなったりする。このような回転軸２の振動の振幅を小さくしたり、減衰時間を短縮するために、第１の永久磁石５の下方に空気溜り７が設けられているとともに、この空気溜り７を密閉するための密閉部材８が第２の永久磁石６の下端面に固定されている。
【００１６】
なお、回転軸２の外周には支持部材９が固定されており、この支持部材９の側面には駆動マグネット１０が固定されている。上述の回転多面鏡１０１は支持部材９の上面に取り付けられ、板ばね１１、押え板１２、Ｃリング１３によって固定されている。また、ハウジング３の上面にはモータ基板４が固定されており、モータ基板１４にはコイル１５とコア１６などによって構成されるステータが駆動マグネット１０に対向するように配置され、駆動モータが構成されている。そして、回転多面鏡１と駆動マグネット１０には図示しない重りが載置され、回転体全体のバランスが取られている。
【００１７】
このような偏向走査装置においては、回転軸２と固定スリーブ４の間の隙間が数μｍと極めて狭くされているとともに、空気溜り７が密閉されているために、回転軸２が上下動しても空気溜り７の圧力が変化して回転軸２の振動を減衰させる作用、即ちエアダンパの役割を担っている。
【００１８】
図２にハウジングとスリーブの挿入形態を示す要部拡大図であり、Ｌ１はハウジング３とスリーブ４の嵌合部接着代の隙間、Ｌ２はハウジング３とスリーブ４の隙間、Ｌ３は接着剤２０の高さを、Ｌ４はハウジング３と固定スリーブ４の嵌合長である。
【００１９】
本実施形態においては、ハウジング３とスリーブ４の嵌合部接着代の隙間Ｌ１を、スリーブ内周面、スリーブ外周面、ハウジング内周面、ハウジング外周面の加工精度を吸収できる隙間を確保し、接着剤が充分に硬化する隙間以下で規定し、軸倒れを調整して組み立てる。
【００２０】
以下に、実施例の隙間を示す。
・固定スリーブ内周面と外周面の同軸度＝φ０．０２ｍｍ
・ハウジング内周面と外周面の同軸度＝φ０．０２ｍｍ
・固定スリーブ外周面の円筒度＝０．０４ｍｍ
・ハウジング内周面の円筒度＝０．０４ｍｍ
とした場合、加工精度による半径隙間は
０．０１＋０．０１＋０．０４＋０．０４＝０．１ｍｍ＝１００μｍ
となる。接着剤２０は作業性のよい嫌気性紫外線硬化型で粘度１００００ｃＰ程度を用いた場合、充分硬化する隙間が２５０μｍ以下となるものを使用している。隙間はスリーブ内周面、スリーブ外周面、ハウジング内周面、ハウジング外周面の加工精度を吸収できる隙間を確保し、接着剤が充分に硬化する隙間以下で規定するため、半径隙間を１００以上２５０μｍ以下で設定している。
【００２１】
スリーブ４の外周部下側に嫌気性をもつ紫外線硬化型の接着剤２０を塗布して、ステータ、回路基板、ハウジングで構成されるモータ固定部を図３に示す軸倒れ調整治具２１に固定しハウジング３の上部よりスリーブ４を挿入する。この軸倒れ調整治具２１はモータ受け面に接触する面２１ａに対する中央円筒突起部外周面の倒れ量が極めて小さい構成になっている。
【００２２】
接着剤高さＬ３とハウジング３とスリーブ４の隙間Ｌ２の差（Ｌ３−Ｌ２）に相当する接着剤はハウジング３とスリーブ４の隙間の段差部分でしごかれるので、余剰接着剤が回転軸４側やステータ側に回り込むことを防止することができる。またハウジング３上部より紫外線照射を行った際、接着剤の硬化はハウジング３とスリーブ４の接着力としてすべて利用されるので紫外線照射時間が短時間で終了することができる。
【００２３】
このように、ハウジングとスリーブの嵌合部接着代の隙間を、軸倒れを補正し、スリーブ内周面、スリーブ外周面、ハウジング内周面、ハウジング外周面の加工精度を吸収できる隙間を確保し、接着剤が充分に硬化する隙間以下で規定したことにより、ハウジング３と固定スリーブ４の嵌合長をＬ４、補正可能な軸倒れ角度をθとすると、
θ＝ｔａｎ−１（Ｌ１／Ｌ４）
と表せ、Ｌ１＝２５０μｍ、Ｌ４＝１０ｍｍとすれば、θ＝８６′以内の調整が可能となり、スリーブ内周面、スリーブ外周面、ハウジング内周面、ハウジング外周面の加工精度の影響を受けずにθの軸倒れを補正し、倒れ量を極めて小さく組み立てることが可能となる。また、スリーブ内周面、スリーブ外周面、ハウジング内周面、ハウジング外周面の加工精度を吸収することが可能となる。また、接着剤に紫外線硬化型嫌気性接着剤を用いたことにより、ハウジング上部より紫外線照射を行った際、接着剤の硬化はハウジング３とスリーブ４の接着力としてすべて利用されるので紫外線照射時間が短時間で終了し、余剰接着剤の硬化を容易とすることができる。
【００２４】
このように、第１の実施形態では、駆動モータのハウジングと前記固定スリーブの接着代の隙間は、固定スリーブ内周面、固定スリーブ外周面、ハウジング内周面、ハウジング外周面の加工精度を吸収できる隙間を確保し、接着剤が充分に硬化する隙間以下であり、軸倒れを補正するための隙間をもたせたことにより、加工精度を吸収し、軸倒れを調整して組み立てることにより高精度な回転支持を可能としている。また、軸倒れを調整して組み立てるため、隙間の寸法公差をラフに設定することが可能となり嵌合部加工を容易にすることができる。また、接着剤に紫外線硬化型嫌気性接着剤を用いたことにより、ハウジング上部より紫外線照射を行った際、接着剤の硬化はハウジングとスリーブの接着力としてすべて利用されるので紫外線照射時間が短時間で終了し、余剰接着剤の硬化を容易とすることができる。
【００２５】
図４は第２の実施形態による軸倒れ補正治具を用いたハウジングと固定軸の挿入形態を示す断面図である。図４に示す駆動モータのハウジング２２は、真鍮やアルミニウムといった金属を切削加工することにより成形、また樹脂等により成形している。回転多面鏡を固定支持した回転スリーブが、このハウジング２２に後述の方法で接着固定されたセラミックや金属からなる固定軸２３に回転自在に嵌合されている。固定軸２３と回転スリーブとの間には数μｍの隙間が設けられ、回転スリーブのラジアル方向を支持するための動圧空気軸受が構成されている。
【００２６】
本実施形態においては、ハウジング２２と固定軸２３の嵌合部接着代の隙間を、固定軸外周面、ハウジング内周面、ハウジング外周面の加工精度を吸収できる隙間を確保し、接着剤が充分に硬化する隙間以下で規定し、軸倒れを調整して組み立てる。
【００２７】
回転軸２３の外周部下側に嫌気性をもつ紫外線硬化型の接着剤を塗布して、ステータ２４、回路基板２４、ハウジング２２で構成されるモータ固定部を軸倒れ調整治具２５に固定しハウジング２２の上部より中心に穴の空いてある軸２３を挿入する。この軸倒れ調整治具２５はモータ受け面に接触する面２５ａに対する中央円筒突起部外周面の倒れ量が極めて小さい構成になっている。
【００２８】
このように、第２の実施形態では、駆動モータのハウジングと前記固定軸の接着代の隙間は、固定軸外周面、ハウジング内周面、ハウジング外周面の加工精度を吸収できる隙間を確保し、接着剤が充分に硬化する隙間以下であり、軸倒れを補正するための隙間をもたせ、固定軸の中心に穴をあけたことにより、軸倒れ調整治具を用いて軸倒れを調整して組み立てることによりスリーブ回転の駆動モータにおいても、加工精度を吸収し、軸倒れを調整して組み立てることにより高精度な回転支持を可能としている。また、軸倒れを調整して組み立てるため、隙間の寸法公差をラフに設定することが可能となり嵌合部加工を容易にすることができる。
【００２９】
図５は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、前記光ビームを回転多面鏡１の反射面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および折り返しミラー５３を経て回転ドラム上の感光体５４の結像面に結像させる。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５４に結像する点像の走査速度等を補正するｆθ機能を有する。
【００３０】
前記モータによって回転多面鏡１が矢印Ａの方向へ回転すると、その反射面は、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の反射面の法線とがなす角、すなわち該反射面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５４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。
【００３１】
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。
【００３２】
感光体５４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５４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って、静電潜像を形成する。
【００３３】
感光体５４の周辺には、感光体５４の表面を一様に帯電するための帯電装置、感光体５４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。
【００３４】
検出ミラー５５は、感光体５４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において光ビームを反射して、レンズ５６ａを経てフォトダイオード等を有する受光素子５６ｂの受光面に導入する。受光素子５６ｂ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。
【００３５】
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５７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５４に書き込むべき情報に対応しており、処理回路５７は、感光体５４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５６ｂからライン５６ｃを経て与えられる走査開始信号に同期して送信される。
【００３６】
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の上部開口部に図示しない蓋を装着する。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、前記駆動モータのハウジングと固定スリーブの接着代の隙間は、固定スリーブ内周面、固定スリーブ外周面、ハウジング内周面、ハウジング外周面の加工精度を吸収できる隙間を確保し、接着剤が充分に硬化する隙間以下であり、軸倒れを補正するための隙間をもたせたことを特徴とするために、加工精度を吸収し、軸倒れを調整して組み立てることにより高精度な回転支持を可能としている。また、軸倒れを調整して組み立てるため、隙間の寸法公差をラフに設定することが可能となり嵌合部加工を容易にすることができる。また、接着剤に紫外線硬化型嫌気性接着剤を用いたことにより、ハウジング上部より紫外線照射を行った際、接着剤の硬化はハウジングとスリーブの接着力としてすべて利用されるので紫外線照射時間が短時間で終了し、余剰接着剤の硬化を容易とすることができる。
【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半断面図である。
【図２】第１の実施の形態によるハウジングとスリーブの挿入形態を示す拡大図である。
【図３】第１の実施の形態による軸倒れ補正治具を用いてハウジングとスリーブの挿入形態を示す断面図である。
【図４】第２の実施の形態による軸倒れ補正治具を用いてハウジングと軸の挿入形態を示す断面図である。
【図５】偏向走査装置全体を説明する図である。
【図６】従来の動圧空気軸受を有する偏向走査装置を示す図である。
【符号の説明】
１　回転多面鏡
２　回転軸
３　ハウジング
４　固定スリーブ
２０　接着剤
１４　モータ基板
２１、２５　軸倒れ補正治具

Claims

相互に回転可能な回転軸及び固定スリーブと、前記固定スリーブを内周に接着する駆動モータのハウジングと、前記回転軸に固定された回転多面鏡を有する光偏向走査装置において、前記駆動モータのハウジングと固定スリーブの接着代の隙間は、固定スリーブ内周面、固定スリーブ外周面、ハウジング内周面、ハウジング外周面の加工精度を吸収できる隙間を確保し、接着剤が充分に硬化する隙間以下であり、軸倒れを補正するための隙間をもたせたことを特徴とする光偏向走査装置。
相互に回転可能な回転スリーブ及び固定軸と、前記固定軸を内周に接着する駆動モータのハウジングと、前記回転スリーブに固定された回転多面鏡を有する光偏向走査装置において、前記駆動モータのハウジングと固定軸の接着代の隙間は、固定軸外周面、ハウジング内周面、ハウジング外周面の加工精度を吸収できる隙間を確保し、接着剤が充分に硬化する隙間以下であり、軸倒れを補正するための隙間をもたせたことを特徴とする光偏向走査装置。
前記接着剤が紫外線硬化型の嫌気性接着剤であることを特徴とする請求項１、２記載の光偏向走査装置。