JP3308768B2 - 光偏向装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザビームプリンタ
やレーザファクシミリ等の画像形成装置に用いられる光
偏向装置およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は、レーザビームプリンタやレーザ
ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる一般的な光
偏向装置を説明するもので、これは、光源ユニット５０
から発生されたレーザ光Ｌ₀ をシリンドリカルレンズ５
１によって回転多面鏡１０１の反射面に線状に集光さ
せ、回転多面鏡１０１の回転によって偏向走査し、結像
レンズ系５２を経て図示しない回転ドラム上の感光体に
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等によって構成され、前記感光体
に結像する点像の歪を補正する機能を有する。また、偏
向走査されたレーザ光の一部分は反射ミラー５３によっ
て光ファイバ５４の受光端に導入され、走査開始信号に
変換されて光源ユニット５０に送信される。

【０００３】回転多面鏡１０１の駆動部は、図２に示す
ように、固定軸１０２に嵌合する回転スリーブ１０３に
フランジ部材１０３ａを一体化してこれにロータマグネ
ット１０４を固着し、回転多面鏡１０１を押えバネ１０
５によってフランジ部材１０３ａに押圧してこれと一体
的に結合させるとともに、固定軸１０２を固定したモー
タハウジング１０６にモータ基板１０７を支持させたも
ので、モータ基板１０７上に立設されたステータコイル
１０８を励磁することで、ロータマグネット１０４と回
転多面鏡１０１を一体的に回転させる。

【０００４】なお、一般的には、固定軸１０２と回転ス
リーブ１０３は両者の摩擦やゴミ等の侵入によるかじり
等を低減するために高強度窒化ケイ素（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）等
のセラミック材料で作られており、フランジ部材１０３
ａはアルミニウムや黄銅等の金属製で焼きばめによって
回転スリーブ１０３に固着され、ロータマグネット１０
４は接着によってフランジ部材１０３ａに固着される。

【０００５】近年では光偏向走査の高速化が進み、回転
多面鏡１０１の回転速度は１０，０００ｒｐｍを越える
ものも開発されている。このような高速回転中には、回
転多面鏡１０１やこれと一体的に回転するフランジ部材
１０３ａやロータマグネット１０４の質量のアンバラン
ス等によって振れ回り振動等を発生しやすい。

【０００６】そこで回転多面鏡１０１を駆動部に組み付
けたうえでこれを高速回転させて回転中の動的アンバラ
ンスを実測し、バランス修正用の重りを取り付ける等の
工夫がなされている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、回転スリーブにフランジ部材を組み付
ける工程や、フランジ部材にロータマグネットを接着す
る工程で以下のようなトラブルが発生する。

【０００８】回転スリーブの外側にフランジ部材を焼き
ばめするときに回転スリーブに過大な圧縮応力が発生
し、これによって回転スリーブの内周面が変形して軸受
性能が劣化する。同時にフランジ部材側には過大な引張
応力が発生し、回転多面鏡を支持する上面やロータマグ
ネットを接着する下面の平坦度等が低下する。

【０００９】また、フランジ部材にロータマグネットを
接着するときにフランジ部材の下面とロータマグネット
の間に接着剤が侵入すると、ロータマグネットが傾いた
り、その取り付け高さを設計値通りに設定することがで
きず、モータの回転性能が劣化する。

【００１０】その結果、回転多面鏡の回転不良や反射面
の変位等のトラブルを発生し、光偏向装置の光学特性が
損なわれる。

【００１１】加えて、温度変化によってロータマグネッ
トの内周面とフランジ部材の間の間隙の寸法が変化する
と、該間隙に介在する接着剤の厚さに偏りが発生し、こ
のためにロータマグネットとフランジ部材の相対位置が
変化する。回転多面鏡の回転中にこのような変化が起き
ると、モータ特性が劣化するうえに動的アンバランスが
著しく増大してモータの回転不良や回転多面鏡の振動を
招き、前述のように光偏向装置の光学特性が劣化する。

【００１２】本発明は、上記従来の技術の有する問題点
に鑑みてなされたものであり、回転多面鏡の組み付け工
程において発生する変形応力や、回転多面鏡の組み付け
工程完了後に発生するロータマグネットの位置ずれ等の
ために、回転多面鏡が回転不良を起こしたり回転多面鏡
の反射面が変位する等のトラブルを防ぎ、安定した光学
特性を得ることのできる光偏向装置およびその製造方法
を提供することを目的とするものである。

【００１３】

【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、本発明の光偏向装置は、固定部材と、前記固定部
材によって回転自在に支持される回転部材と、前記回転
部材と一体化される支持部材と、前記支持部材に組み付
けられる回転多面鏡と、前記支持部材を介して前記回転
多面鏡を回転させる駆動部とを有し、前記回転部材と前
記支持部材とが一体化されたうえで目標寸法に仕上げ加
工されている光偏向装置において、前記駆動部はロータ
マグネットを有し、前記ロータマグネットの上面が前記
支持部材に当接されかつ前記ロータマグネットの内周面
が前記支持部材に接着され、前記支持部材と前記ロータ
マグネットとは接着されたうえで所定の温度に熱処理さ
れていることを特徴とする。

【００１４】固定部材と回転部材が空気軸受を構成して
おり、前記回転部材と支持部材が焼きばめによって一体
化されているとよい。

【００１５】

【００１６】本発明の光偏向装置の製造方法は、固定部
材によって回転自在に支持される回転部材を支持部材に
一体化する工程と、一体化された前記回転部材と前記支
持部材をそれぞれ目標寸法に仕上げ加工する工程とを有
する光偏向装置の製造方法において、仕上げ加工された
前記支持部材に回転多面鏡を回転させる駆動部のロータ
マグネットを接着する工程と、接着された前記ロータマ
グネットと前記支持部材を所定の温度に熱処理する工程
を有することを特徴とする。

【００１７】回転部材と支持部材を焼きばめによって一
体化するとよい。

【００１８】

【００１９】

【作用】回転部材に支持部材を焼きばめ等によって一体
化するときに回転部材や支持部材に変形応力が発生し、
このために回転部材の内周面や支持部材の外表面が変形
する。固定部材と回転部材が空気軸受等を構成している
場合は、回転部材の内周面の変形は軸受性能を劣化させ
て回転多面鏡の回転不良を誘発し、また、支持部材の外
表面が変形すると回転多面鏡の組み付け位置が変化して
回転多面鏡の反射面が傾く等のトラブルを発生し、その
結果、光偏向装置の光学特性が大きく損なわれる。そこ
で、回転部材と支持部材を一体化したうえで回転部材の
内周面や支持部材の外表面を目標寸法に仕上げ加工する
ことで、前述のような、焼きばめ等の工程で発生する変
形応力に起因する軸受性能の劣化や回転多面鏡の反射面
の変位を回避する。

【００２０】駆動部が支持部材の端面に当接されかつ該
支持部材の外周面に接着されたロータマグネットを有
し、両者が、これらを接着したうえで所定の温度に熱処
理されたものであるため、該熱処理によって支持部材と
ロータマグネットに環境温度の変化や光偏向装置の運転
中の温度上昇を越える温度変化を経験させ、完成後の光
偏向装置に発生するロータマグネットの位置ずれ等を予
め発生させたうえで、回転多面鏡の動的アンバランスを
実測してこれを解消しておくことができる。このように
して、運転中に温度が変化しても回転不良等のトラブル
を起こすおそれのない光偏向装置を実現できる。

【００２１】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

【００２２】図１は一実施例による偏向走査装置の主要
部を示す模式部分断面図であって、これは、外周面に反
射面１ａを備えた回転多面鏡１を有し、その駆動部は、
固定部材である固定軸２に回転部材である回転スリーブ
３を嵌合し、これと一体的に設けられた支持部材である
フランジ部材４にロータであるロータマグネット５を固
着し、回転多面鏡１を押えバネ６によってフランジ部材
４に押圧するとともに、固定軸２を固定したモータハウ
ジング７にモータ基板７ａを支持させ、これに、ステー
タコイル８を立設したもので、ステータコイル８を励磁
することで、ロータマグネット５と回転多面鏡１を一体
的に回転させる。

【００２３】回転スリーブ３はその回転によって固定軸
２との間に空気膜を形成し、固定軸２に非接触で回転す
る空気軸受を構成する。回転スリーブ３の下端には第１
の永久磁石９ａが固着され、第１の永久磁石９ａの下面
が、モータハウジング７に固定された第２の永久磁石９
ｂの上面に対向している。

【００２４】また、第１の永久磁石９ａの外周面は、モ
ータハウジング７に固定された第３の永久磁石９ｃの内
周面に対向しており、第１、第３の永久磁石９ａ，９ｃ
は回転スリーブ３の軸方向に互に磁極が逆向きになるよ
うに着磁されており、両永久磁石９ａ，９ｃの間には、
両者の前記軸方向の磁気的中心位置が互に一致するよう
にこれらを付勢する付勢力が作用する。

【００２５】第１、第３の永久磁石９ａ，９ｃの間にこ
のように作用する付勢力は、モータハウジング７に対す
る回転スリーブ３の軸方向の位置を安定して固定する。
また、第１、第２の永久磁石９ａ、９ｂは両者の対向面
の極性が互いに逆であり、その磁気反撥力によって、回
転スリーブ３の下端をモータハウジング７から浮上させ
る。

【００２６】すなわち、回転多面鏡１は第１、第２の永
久磁石９ａ，９ｂの間に作用する磁気反撥力と第１、第
３の永久磁石９ａ、９ｃの間に作用する付勢力によって
所定の高さに安定して非接触で支持されるため、回転多
面鏡１の回転中の振動や外乱等によって回転多面鏡１の
軸方向の位置が著しくずれるおそれはない。従って、回
転多面鏡１の振動や外乱等のために反射面１ａの位置が
ずれて偏向走査装置の光学特性を劣化させたり、回転ス
リーブ３が固定軸２から抜け落ちる等のトラブルを回避
できる。

【００２７】なお、フランジ部材４の内周面にはその上
端に隣接して大径部４ａが設けられる。これは、その外
側を回転多面鏡１の中心穴に挿入した時の圧縮応力によ
って回転スリーブ３が変形し、このために空気軸受の軸
受性能が劣化するのを防ぐためのもので、大径部４ａは
回転スリーブ３に遊嵌する。

【００２８】なお、一般的には、固定軸２と回転スリー
ブ３は両者の摩擦やゴミ等の侵入によるかじり等を低減
するために高強度窒化ケイ素（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）等のセラミ
ック材料で作られており、フランジ部材４はアルミニウ
ムや黄銅等の金属製で焼きばめによって回転スリーブ３
に固着され、ロータマグネット５の端面は、フランジ部
材４のフランジ部４ｂの下面に当接され、フランジ部材
４の筒状部分４ｃの外周面とロータマグネット５の内周
面の間に介在する接着剤４ｄによってフランジ部材４に
接着されている。

【００２９】回転多面鏡１とその駆動部の組み立ては以
下のように行なわれる。まず、フランジ部材４を回転ス
リーブ３に対して焼きばめするに当って、両者の間の焼
きばめ代は、環境温度の変化に光偏向装置の運転中の温
度上昇を加えた温度範囲において、フランジ部材４と回
転スリーブ３の焼きばめ部分の熱歪による変形量が弾性
変形領域を越えることなく、従って、温度変化によって
前記焼きばめ部分が塑性変形を起すおそれのないように
設定される。

【００３０】このように焼きばめ代を設定して回転スリ
ーブ３にフランジ部材４を焼きばめしたのち、回転スリ
ーブ３の内周面を目標寸法である所定の内径に仕上げる
とともにフランジ部材４のフランジ部４ｂの上面と下面
を目標寸法である所定の平坦度に仕上げ加工する。

【００３１】回転スリーブ３をフランジ部材４に焼きば
めしたうえで回転スリーブ３の内周面とフランジ部材４
のフランジ部４ｂの表面仕上げを行なうものであるた
め、焼きばめによって回転スリーブ３やフランジ部材４
が変形しても、空気軸受の間隙寸法が変化したり、回転
多面鏡１やロータマグネット５の組み付け面が傾く等の
トラブルを起すおそれはない。

【００３２】次いで、ロータマグネット５の内周面に接
着剤４ｄを塗布して、フランジ部材４の筒状部分４ｃを
嵌入し、フランジ部材４のフランジ部４ｂの下面をロー
タマグネット５に当接させる。このとき、余分な接着剤
はロータマグネット５の下端に押し出される。なお、ロ
ータマグネット５の内周面に接着剤４ｄを塗布する替わ
りに、これをフランジ部材４の筒状部分４ｃの外表面に
塗布しておいてもよいし、フランジ部材４の筒状部分４
ｃとロータマグネット５の内周面の双方に接着剤を塗布
しておいてもよい。これにより、ロータマグネット５の
傾き等を少なくしてバランス修正前のアンバランス量を
少なくでき、バランス修正の工程数を削減できる。

【００３３】続いて、後述する温度範囲の熱処理を行な
ったのち、回転多面鏡１をフランジ部材４のフランジ部
４ｂの上面に当接し、押えバネ６を組み付ける。このよ
うにして回転多面鏡１の組み付けを完了後、これを回転
させて動的アンバラスを実測し、バランス修正用の重り
の取り付け等を行なう。

【００３４】前記熱処理は、回転スリーブ３とフランジ
部材４の焼きばめ部分が塑性変形しない温度範囲で行な
うもので、このような熱処理によって、ロータマグネッ
ト５の内周面とフランジ部材４の間の間隙寸法を変化さ
せて接着剤４ｄの厚さに環境温度が変化した場合等と同
様の偏りを発生させる。光偏向装置の運転中に接着剤４
ｄの厚さが偏るとロータマグネット５とフランジ部材４
の間の相対位置が変化して回転不良等のトラブルを誘発
するが、予め運転中の接着剤４ｄの厚さの偏りと同様の
偏りを発生させたうえで、回転多面鏡１の動的アンバラ
ンスを実測してこれを修正しておくことで上記のトラブ
ルを回避できる。

【００３５】なお、前記熱処理は、フランジ部材４に回
転多面鏡１を組み付けたのちに行なってもよい。光偏向
装置の運転中、回転多面鏡１をフランジ部材４に押圧す
る押えバネ６が熱歪を起こすと、回転多面鏡１に位置ず
れを発生するおそれがある。そこで、回転多面鏡１をフ
ランジ部材４に組み付けたのちに前述の熱処理を行なっ
て前記トラブルに対処するのが望ましい。

【００３６】

【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。

【００３７】回転多面鏡の組み付け工程等において発生
する変形応力や、回転多面鏡の組み付け工程完了後に発
生するロータマグネットの位置ずれ等のために、回転多
面鏡が回転不良を起こしたり回転多面鏡の反射面が変位
する等のトラブルを防ぎ、安定した光学特性を有する光
偏向装置を実現できる。

【００３８】このような光偏向装置を用いることで、極
めて高性能な画像形成装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例による光偏向装置の主要部を示す模式
部分断面図である。

【図２】一従来例による光偏向装置の主要部を示す模式
部分断面図であるの。

【図３】光偏向装置全体を説明する説明図である。

【符号の説明】

１ 回転多面鏡 ２ 固定軸 ３ 回転スリーブ ４ フランジ部材 ４ｄ 接着剤 ５ ロータマグネト ６ 押えバネ ８ ステータコイル ９ａ，９ｂ，９ｃ 永久磁石

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−241090（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 26/10

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定部材と、前記固定部材によって回転
   自在に支持される回転部材と、前記回転部材と一体化さ
   れる支持部材と、前記支持部材に組み付けられる回転多
   面鏡と、前記支持部材を介して前記回転多面鏡を回転さ
   せる駆動部とを有し、前記回転部材と前記支持部材とが
   一体化されたうえで目標寸法に仕上げ加工されている光
   偏向装置において、前記駆動部はロータマグネットを有
   し、前記ロータマグネットの上面が前記支持部材に当接
   されかつ前記ロータマグネットの内周面が前記支持部材
   に接着され、前記支持部材と前記ロータマグネットとは
   接着されたうえで所定の温度に熱処理されていることを
   特徴とする光偏向装置。
2. 【請求項２】 前記固定部材と前記回転部材が空気軸受
   を構成しており、前記回転部材と前記支持部材が焼ばめ
   によって一体化されている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】 固定部材によって回転自在に支持される
   回転部材を支持部材に一体化する工程と、一体化された
   前記回転部材と前記支持部材をそれぞれ目標寸法に仕上
   げ加工する工程とを有する光偏向装置の製造方法におい
   て、仕上げ加工された前記支持部材に回転多面鏡を回転
   させる駆動部のロータマグネットを接着する工程と、接
   着された前記ロータマグネットと前記支持部材を所定の
   温度に熱処理する工程を有することを特徴とする光偏向
   装置の製造方法。
4. 【請求項４】 前記回転部材を前記支持部材に一体化す
   る工程は、焼ばめによる一体化であることを特徴とする
   請求項３記載の光偏向装置の製造方法。