JPH08247139A - 回転多面鏡走査装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流体軸受を使用して、小型・薄型で高速使用
にも適した高信頼性の回転多面鏡走査装置を安価に提供
する。 【構成】 固定軸３を回転中心として、ポリゴンミラー
７を一体的に組み付けたスリーブ４が回転する構成の回
転多面鏡走査装置であって、（１）ロータ部の回転重心
の位置が、固定軸３の外周面とスリーブの内周面との対
向面に設けた一対の動圧ラジアル軸受５・６のほぼ中央
に位置し、（２）かつ、軸受長さが、軸受６＞軸受５で
ある回転多面鏡走査装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を回転多面鏡
によって走査線に変換する回転多面鏡走査装置に関し、
例えばレーザビームプリンタ等の画像形成装置に使用さ
れる回転多面鏡走査装置である。本発明の利用分野はそ
の他、イメージスキャナ・形状測定器等多くの分野に利
用できるものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、レーザ光を回転多面鏡によって走
査線に変換する回転多面鏡走査装置の利用分野が拡がる
につれ、性能面での要求も高度になっている。とくに、
レーザビームプリンタのような画像形成装置に使用され
る回転多面鏡走査装置は、画像形成装置本体の小型化・
高解像度化・低価格化が著しく、このために回転多面走
査装置に対しても小型化・高速化・低騒音化・低価格化
が強く要求されている。

【０００３】これらの要求を達成する一つの有力な方法
は、特公平４−２５５２２号公報、特開平３−１０７９
１３号公報等に開示されている動圧軸受の利用である。
動圧軸受は軸部材と軸受部材とが流体を介して非接触で
回転するため、高精度な回転が可能である。このため
に、低騒音で高速回転が可能である。しかも、従来使用
されていた玉軸受よりも軸受部が小型で、低価格であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】回転多面鏡走査装
置の軸受部は、図９（ａ）・（ｂ）に示す二種類の構成
が可能である。図９（ａ）は基板１００に軸１０２が固
定されている軸固定方式である。この回転多面鏡走査装
置は、固定軸１０２を中心として軸受１０５・１０６を
介して回転自在能に設けたスリーブ１０３と、スリーブ
１０３に一体的に設けた回転多面鏡１０４とより構成さ
れており、スリーブ１０３が固定軸１０２を中心として
回転する。一方、図９（ｂ）は基板１００に軸受１０５
・１０６を内包するスリーブ１０３が、固定されている
スリーブ固定方式である。回転多面鏡１０４と一体的に
設けた回転多面鏡支持台１０７が回転軸１０２に固定さ
れており、スリーブ１０３の内壁に設けた軸受１０５・
１０６を介して回転軸１０２が回転する。

【０００５】何れの構成の場合にも、軸受は上軸受１０
５と下軸受１０６との対の軸受が使用される。軸固定方
式の場合、ロータ部の回転重心Ｘと、軸受１０５と１０
６との中心位置Ｙをほぼ一致させることが可能である。
したがって、ロータ部に回転アンバランスが生じたとし
ても、上軸受１０５と下軸受１０６には均等な負荷がか
かるので軸受部の剛性は大きい。これに対して、スリー
ブ固定の場合のロータ部の重心Ｘと軸受１０５と１０６
の中心位置Ｙは、位置が異なる。したがって、ロータ部
に回転アンバランスが生じると、上軸受１０５と下軸受
１０６にはロータ部の首振り運動を支えるような負荷が
課せられるので、スリーブ固定の場合には軸固定の場合
より軸剛性を大きくする必要がある。このため、軸受長
さを長くする、軸受１０５と１０６との距離を大きくす
る等の軸受剛性を大きくするための処置が必要となり、
スリーブ固定方式は小型化には不利であるといえる。

【０００６】以上の比較は軸受部が、従来一般的に使用
されている玉軸受の場合にも、本発明の動圧流体軸受の
場合にも共通している。従来の玉軸受は軸受自体が比較
的大きく、また軸受の剛性も十分に大きかったので、ス
リーブ固定型での使用が多くなされていた。このため、
玉軸受を使用した従来の回転多面鏡装置は大型であっ
た。

【０００７】これに対して本発明で使用する動圧流体軸
受は、軸部材と軸受部材とのμｍ単位の微小な間隙に潤
滑油を保持させて回転するために小型等の優れた特徴を
有するが、反面軸剛性が玉軸受よりは劣る短所を有して
いる。したがって、動圧流体軸受を用いた回転多面鏡走
査装置には、軸受の剛性の点で軸固定方式が適してお
り、動圧流体軸受の採用によって大幅な小型化が期待で
きることがわかる。

【０００８】そこで、図１０に示す動圧流体軸受を用い
た軸固定方式の小型・薄型の回転多面鏡走査装置を試作
した。図１０によって、試作した回転多面鏡走査装置の
全体構成を説明する。

【０００９】図１０は試作回転多面鏡走査装置の断面図
であり、１は鉄板よりなる基板、３はステンレス製の固
定軸、２はアルミニウム製のフランジである。固定軸３
はフランジ２に圧入されており、フランジ２が基板１に
かしめられている。４は軸受材料である銅鉛合金製のス
リーブである。スリーブ４の内面にはグルーブが刻設さ
れており、固定軸３の外周面と対向して軸受部５・６を
形成している。スリーブ４の下部は開放されていて、開
放口より固定軸３を挿入する。スリーブ４の上部は、ス
ラスト板８とスラスト板押さえ板９によって閉鎖されて
いる。固定軸３の自由端１０は球面で、スラスト板８に
当接してスラスト軸受部１１を形成している。

【００１０】スリーブ４の上面には、ポリゴンミラー７
の保持台１２が設けられおり、ポリゴンミラー７はばね
１３によって保持台１２に押圧・保持されている。

【００１１】ポリゴンミラー７を回転させる駆動力は、
スリーブ４の下面に取りつけたロータマグネット８２と
基板１側に固定したステータコイル８３との間に生じる
磁気力である。ロータマグネット８２は、スリーブ４に
固定されたヨーク板８１に接着されている。鉄板よりな
る基板１は、ステータコイル８３のヨーク板としても機
能する。ステータコイル８３の中央部に設けられたホー
ル素子８４（図には示していない）が、ロータマグネッ
ト８２内の着磁した交番磁極の位置を検知する。検知信
号に対応して、回路基板８５のドライバー回路８６がス
テータコイル８３の電流の位相を制御する。これによっ
てロータマグネット８２とステータコイル８３との間の
磁気力が制御され、スリーブ４・ポリゴンミラー７・ヨ
ーク板８１・ロータマグネット８２よりなるロータ部が
回転する。

【００１２】試作した軸受はアンバランス重量が生じた
ときに軸受５と軸受６には同負荷がかかるように、それ
ぞれの軸受の長さを設定したものである。この回転多面
鏡走査装置は小型・薄型にも拘らず３、０００〜２０、
０００ｒｐｍの回転が可能であり、静音性・回転安定性
に優れていたが、軸受の信頼性に問題があることがわか
った。

【００１３】試作回転多面鏡走査装置を５，０００ｒｐ
ｍで、常温で回転させる場合には、連続１，０００時間
回転させても異常は認められなかったが、６０℃で運転
した場合には、〜１００時間でモータ電流値（負荷トル
ク）が増加し始め、２００〜３００時間後には、軸受５
・６がロックしてしまうことがわかった。上記現象は高
回転で回転させるほど顕著であった。

【００１４】ロックした軸受部を詳細に分析したとこ
ろ、はじめに軸受６が潤滑油不足となり軸と軸受金属が
こすれ温度上昇する。温度上昇によって軸受隙間の潤滑
剤の劣化が加速され、潤滑油が急速に高分子化（樹脂
化）し、樹脂化物が軸受全体に目ずまりしロックに至
る。つぎに軸受５が軸受６の温度上昇の影響を受けて、
軸受６よりやや遅れて潤滑油の高分子化が進行しロック
に至る。スラスト軸受１１は、スラスト板８がやや磨耗
している程度であり寿命の問題がないことがわかった。

【００１５】上記解析結果は、試作回転多面鏡走査装置
の軸受構造からも十分理解できることである。すなわ
ち、図９（ａ）と図９（ｂ）との比較から明らかな通
り、スリーブ固定方式の軸受部の下部は密閉構造が可能
であるのに対し、軸固定方式では下軸受１０６の下部は
開放されているため、重力的に潤滑油が下軸受より滲み
出しやすい。

【００１６】また、潤滑油はスリーブの回転による遠心
力によっても軸受外に逃げようとしている。図１１
（ａ）は軸固定／スリーブ回転、図１１（ｂ）は軸回転
／スリーブ固定の構成のラジアル軸受部の拡大断面図で
ある。図１１（ａ）で、軸受６の下部には固定軸２と回
転スリーブ４との空間で形成される潤滑油溜め５１が、
５１の下部はやや狭くなった開放端隙間５２が設けられ
ている。潤滑油溜め５１内の潤滑油は開放隙間５２が
０．１ｍｍ以下と狭いので、毛細管現象により潤滑油溜
め５１内に留まっている。スリーブ４が回転すると開放
隙間の先端の潤滑油は、遠心力を受けてスリーブ４の下
面５３に滲み出る。面５３に滲み出た潤滑油は、滲み出
ることによってより大きな遠心力を受けさらに下面５３
を伝わって漏れ出る。上記現象が連続的にくり返され
て、潤滑油溜め５１内の潤滑油がスリーブ下面５３に流
出する。通常潤滑油の流出を防止するために、撥油剤５
４を開放隙間５２の周辺に塗布するが、図１１（ａ）に
示すように撥油剤５３によって流出潤滑油は一旦はせき
とめられ潤滑油たまり５８を形成するが、結局は遠心力
で振り飛ばされて撥油剤５４を乗り越えて流出してしま
う。

【００１７】これに対して、図１１（ｂ）に示す軸回転
／スリーブ固定構成では、回転軸５６の遠心力によって
固定スリーブ５７上面５５まで滲み出た潤滑油には、も
はや遠心力は作用していない。したがって、撥油剤５４
を塗布しておけば潤滑油たまり５８を形成し、これ以上
の潤滑油流出は起こらない。上記理由によって軸固定型
の回転多面鏡走査装置の場合には、スリーブ４の開放端
隙間５２からの潤滑油の流出のために下軸６の寿命が短
くなるものと考えられる。回転多面鏡走査装置が高速回
転するほど遠心力による潤滑油の流出が加速されるので
下軸受６の寿命は加速度的に短くなる。

【００１８】また、軸受け部外に流出した潤滑油は、回
転多面鏡装置内部や、回転多面鏡面を汚染し二次障害を
引き起こす副作用がある。図１０でスリーブ４の下部よ
り流出した潤滑油は、遠心力によって振り飛ばされて回
路基板８５に飛散する。また、スラスト軸受部１１に隙
間が存在すると、同じように遠心力を受けて潤滑油が流
出する。スラスト軸受部１１より流出した潤滑油は、ポ
リゴンミラー７の上面を伝わりポリゴンミラーの反射面
を汚したり、さらにはレンズ・ミラー等の光学部品をも
汚染する。

【００１９】本発明は上記問題を解決するもので、高信
頼性で、高精度・高速・低騒音・小型・偏平・軽量・低
価格の回転多面鏡装置を提供することを目的とするもの
である。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の第１の発明は、一端が基板に固定され他の
一端が自由端である固定軸と、一端がスラスト板によっ
て閉鎖され他の一端が開放され前記固定軸に回転自在に
嵌合するスリーブと、前記固定軸の外周面と前記スリー
ブ内周面との対向面のいずれかの一方に設けた一対の動
圧ラジアル軸受部と、前記固定軸の自由端頂点と前記ス
リーブのスラスト板とで形成されるスラスト軸受部と、
前記スリーブと一体的に設けられた回転多面鏡とヨーク
板とロータマグネットとよりなるロータ部とを有する回
転多面鏡走査装置であって、前記ロータ部の回転重心位
置が、前記一対の動圧軸受部のほぼ中央に位置し、かつ
前記スリーブの開放口端側に設けたラジアル動圧軸受部
の軸受の長さが、前記スリーブの閉鎖端側に設けた動圧
ラジアル軸受部の軸受の長さより長くした回転多面鏡走
査装置である。

【００２１】また、本発明の第２の発明は、一端が基板
に固定され他の一端が自由端である固定軸と、一端がス
ラスト板によって閉鎖され他の一端が開放され前記固定
軸に回転自在に嵌遊するスリーブと、前記固定軸の外周
面と前記スリーブ内周面との対向面のいずれかの一方に
設けた一対の動圧ラジアル軸受部と、前記固定軸の自由
端頂点と前記スリーブのスラスト板とで形成され軸受外
部に通じる隙間を有するスラスト軸受部と、前記スリー
ブと一体的に設けられた回転多面鏡とヨーク板とロータ
マグネットとよりなるロータ部と、を有する回転多面鏡
走査装置の組み立て工程において、（１）前記動圧軸受
部に潤滑油を塗布する工程と、（２）前記スリーブの開
放端に前記固定軸の自由端を挿入する工程と、（３）前
記挿入工程において、前記スラスト軸受部に圧縮される
潤滑油と空気とを前記間隙より逃がす工程と、（４）前
記固定軸を挿入後に前記隙間をシールする工程と、を有
する回転多面鏡走査装置の製造方法である。

【００２２】

【作用】本発明の第１の発明による回転多面鏡走査装置
は、上記のような構成にすることによって、下軸受から
の潤滑油の流出量を少なくできるので下軸受が長寿命に
なり、回転多面鏡走査装置の信頼性を向上することがで
きる。

【００２３】また、本発明の第２の発明による回転多面
鏡走査装置は、スラスト軸受部を気密構造にすることに
よって、下軸受からの潤滑油が大気圧によって流出しに
くくなるので、下軸受の寿命が改善できるとともに、ス
ラスト軸受部と下軸受部からの潤滑油の流出による装置
内の汚染を防止することができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、以下の実施例において従来と同機能のもの
には同符号を付す。 （実施例１）図１（ａ）は本発明の回転多面鏡走査装置
の全体構成を示す正面図、図１（ｂ）は断面図、図２は
ロータ部の重心位置を示す断面図、図３はラジアル軸受
の拡大断面図、図４はスラスト軸受部とラジアル軸受部
の拡大断面図、図５は固定軸保持フランジの断面図であ
る。

【００２５】図１に示した本発明の回転多面鏡走査装置
の全体構成は、図１０で説明した従来構成と基本構成は
同一であるので、簡単に基本構成のみを説明する。

【００２６】図１において、鉄基板１に対して固定軸３
がフランジ２を介して垂直に取り付いている。固定軸３
は直径が３ｍｍのステンレス製の軸である。スリーブ４
・ポリゴンミラー７・ヨーク板８１・ロータマグネット
８２よりなるロータ部の軸穴に固定軸の自由端が挿入さ
れる。ロータ部の一端はスラスト板８とスラスト板押さ
え板９によって閉鎖されており、スラスト板８と固定軸
３の自由端１０とが当接してスラスト軸受部１１を形成
している。スリーブ４の内面にはヘリングボーン状のグ
ルーブが刻設され、固定軸３の外周面との間で一対のラ
ジアル軸受５、６を形成している。スラスト軸受部１１
とラジアル軸受部５・６の微小な隙間には潤滑油が注油
されており、ロータ部は固定軸３を中心として低負荷で
回転できるように構成されている。ポリゴンミラー７は
スリーブ４上に設けたポリゴンミラー保持台１２に載置
され、４つの爪を持つばね１３によって押圧されてスリ
ーブ４と一体化している。

【００２７】以下、本発明の実施例１の回転多面鏡走査
装置について、従来例である図１０との相違部分と図１
０で説明しなかった詳細構成を１〜４の項目別に説明す
る。 １．ラジアル軸受の軸受長さと軸受寿命 始めに、ラジアル軸受の構成を図３によって説明する。

【００２８】図３は本発明で使用するラジアル軸受部の
拡大断面図である。図３において、回転スリーブ４の内
壁には複数本のへリングボーン状のグルーブ２０が刻設
されており、グルーブ２０に対向して固定軸３が設けら
れている。図３のヘリングボーンは、スリーブ４の裏面
側に刻設されたものを表している。軸受部には潤滑油１
８が毛細管作用によって保持されている。スリーブ４が
反時計方向（矢印）に回転すると、グルーブ２０に沿っ
て潤滑油が中央部に移動して中央部の潤滑油の圧力が増
加して軸受として機能するようになる。実際の回転多面
鏡走査装置では軸剛性を高めるために、上下一対のラジ
アル軸受を設けている。対になった軸受間のスパン、軸
受の長さ（図でＢで示す）、グルーブを刻設していない
面のスリーブ内径と固定軸との隙間（Ａで示す）、グル
ーブの深さ（Ｃで示す）などを最適化することによって
必要な軸受剛性を得ることができる。

【００２９】ラジアル軸受５・６の軸受長さが軸受寿命
に与える影響を説明する。図２は本発明の回転多面鏡走
査装置のロータ部の重心位置を示す図である。ロータ部
の主要部品の主構成部材と比重は、スリーブ４（銅鉛合
金；８．０ｇ／ｃｃ）、ポリゴンミラー７（アルミニウ
ム；２．７ｇ／ｃｃ）、ヨーク板８１（鉄板；７．８ｇ
／ｃｃ）、ロータマグネット８２（樹脂中にフェライト
磁石を分散した樹脂磁石；４．０ｇ／ｃｃ）である。こ
れらの比重と構成部材の形状より重心位置を求めると、
図２に示す重心位置Ｇが得られる。

【００３０】重心位置Ｇはスラスト板８の上面を基準線
としたとき、基準線の下方３．０７ｍｍの上軸受５内に
に位置する。ロータ部が重心位置Ｇの上下で重量がバラ
ンスしている場合（アンバランス重量が０ｍｇ・ｃ
ｍ）、ロータ部はラジアル軸受５・６に軸支されて正常
に回転する。重心位置Ｇに対して上下の重量がアンバラ
ンスの場合には、ロータ部には重心位置Ｇを中心とした
首振り運動の回転モーメントが負荷される。本実施例の
場合には、上軸受５には下軸受６よりも大きな剛性が要
求されることが図２よりわかる。

【００３１】図４で、スラスト板８と固定軸４の当接点
からラジアル軸受５の最上部までの距離をＬ0、ラジア
ル軸受５の最上部からラジアル軸受６の最下部までの距
離をＬ、ラジアル軸受５の軸受長さをＬ1、ラジアル軸
受６の軸受長さをＬ2、ラジアル軸受５、６間のスパン
をＬ3、ラジアル軸間のテーパ状潤滑油溜めの長さをｌ
として、Ｌ0・Ｌ・Ｌ3・ｌの長さを一定として、Ｌ1・
Ｌ2の長さが異なる３種類の軸受を作成し、これらを用
いて３種類の回転多面鏡走査装置を作り信頼性評価を行
った。（表１、表２）

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】（表１）・（表２）の連続回転の欄の数値
は、ロータ部を連続回転したときポリゴンモータがロッ
クするまでの平均時間である。また、間欠回転欄の数値
は、モーターを立ち上げて定常回転に達した後、電流を
停止するサイクルをくり返したときモータがロックする
までの平均回数である。５，０００ｒｐｍの場合の間欠
回転の１サイクルは約３０秒、１０，０００ｒｐｍでは
約５０秒である。なお、全ての場合にｎ＝３での平均値
である。

【００３５】（表１）・（表２）より明らかな通り、全
ての場合に下軸受の長さがＬ2=3.5ｍｍの場合が、長寿
命である。図２で説明したロータ部の重心位置Ｇからす
れば、Ｇは上軸受側に片寄っているのでアンバランス重
量が生じたとすれば、上軸受５には下軸受６より大きな
負荷が生じるので、この分上軸受５の軸受長さを長くす
る必要があるはずである。それにも拘らず、（表１）・
（表２）の結果が得られたのは、この場合の軸受寿命は
軸受の剛性でなく、軸受からの潤滑油の流出の要因が大
きなことを示唆しているように思われる。これを裏づけ
るように、潤滑油が流失しやすい高温条件ほどＬ2の長
寿命化効果が顕著に見られる。

【００３６】下軸受を長くすると長寿命になるのは、高
温・高回転のように潤滑油が流出しやすい条件では、図
１１に５２で示した軸受開放隙間（上記実施例の場合は
約６０μｍ）の毛細管力では潤滑油溜めの潤滑油を保持
することはできないためであると考えられる。これに対
して、軸受部の隙間（図３でＡで示す）は数μｍ以下
（上記実施例の場合は約４μｍ）であり、上記条件でも
軸受部分の潤滑油は毛細管力で保持されるためと推定さ
れる。

【００３７】なお、表１・表２における全ての場合に、
軸受からの流出潤滑油による機内汚れは殆どなかった。 ２．ラジアル軸受隙間と軸寿命 上記推論を検証するため、ラジアル軸受部は前記Ｌ1=2.
3・Ｌ2=3.5で固定軸３の直径のみを変えてラジアル軸受
の隙間Ａが異なる３種類の軸受部を作り、回転多面鏡走
査装置に組み込んで信頼性試験を行った。結果を（表
３）に示す。

【００３８】

【表３】

【００３９】予想の通り軸受隙間の小さい軸受が長寿命
であった。通常の場合には、軸受隙間を小さくすること
によって軸受の剛性は大きくなるが、軸受間の潤滑油に
かかる剪断力が大きくなる。その結果潤滑油が劣化しや
すくなって、軸受の寿命が短くなるものと考えられてい
た。しかし、本発明の回転多面鏡走査装置の軸構成で
は、ラジアル軸受の隙間Ａを小さくして軸受からの潤滑
油流出を防止することが、長寿命化につながることがわ
かった。 ３．スラスト軸受部のシール構造と軸寿命 スラスト軸受部の構成を図４によって説明する。固定軸
３はφ３のステンレス棒で、頂点１０はＳＲ６の球面で
ある。スリーブ４の軸穴の上部にスラスト板８を収容す
るスラスト板収容部１６が設けられており、この中にス
ラスト板８が収容されている。スラスト板８の材料は、
滑り性・耐磨耗性のよい樹脂が使用される。実施例では
ナイロン系の材料を使用している。スラスト板８は、ス
ラスト板８の上に重ねて置かれたスラスト板押さえ板９
を介して、スリーブ４の上部に設けた突起部１４で周囲
をかしめて固定されている。

【００４０】スラスト軸受部は以上のように構成されて
いるので、気密性は完全ではなくスラスト板８、スラス
ト板押さえ板９とかしめ部材１４との間には、〜１００
μｍ程度の隙間が存在する。この隙間は、下記の２つの
機能を有する。 (1)軸挿入時の空気、潤滑油抜きの機能 ラジアル軸受部の組立は、軸受部５・６に潤滑油を塗布
した後、軸穴に固定軸３を挿入して行う。固定軸３の挿
入によって、スラスト軸受け部１１と固定軸の頂点１０
との間の圧力が増加する。スラスト軸受部に隙間を設け
ておけば、空気・潤滑油がこの隙間を通って抜け出るこ
とで圧力が解除される。スラスト軸受部１１が密閉され
ている場合には、挿入時の圧力は軸受５・６の微小隙間
より解除せざるを得ないので、時間がかかる上、潤滑油
中に気泡を巻きこむ恐れがある。潤滑油中の気泡は下記
の問題を引き起こす。 (2)温度上昇時の空気抜きの機能 軸受を回転すると軸受部の温度が上昇する。軸受部に空
気を巻き込んでると、温度上昇によって空気が膨張して
下軸受６の開放口５２より潤滑油が流出する。スラスト
軸受部に隙間を設けておけば、熱で膨張した空気がこの
隙間から抜け出るので、潤滑油が軸受部から流出するこ
とを防止できる。

【００４１】スラスト軸受部１１の隙間をなくし軸受の
上部を完全に気密構造にすると、図４の下部潤滑油溜め
５１内の潤滑油の保持力として大気圧が加算されるの
で、潤滑油が流出しにくくなり、寿命改善が期待でき
る。この場合、気泡を巻き込むと潤滑油の流出により軸
寿命が短くなるので、気泡の巻き込みを確実に防止する
必要がある。このために、スラスト軸受部に隙間を設け
ておき、軸を挿入後にこの隙間をシールする方法が確実
であることがわかった。

【００４２】（表３）で試作した軸受仕様で、軸受隙間
Ａが２μｍのものを用いて、２種類の方法でスラスト軸
受部を組み立てた。 (1)従来の方法 スリーブ４の軸受５、６に十分潤滑油を塗布した後、ゆ
っくりと固定軸３をスリーブ４の軸穴に挿入する。スラ
スト軸受部１１に存在する隙間や下軸受６下部の潤滑油
溜め５２よりオーバフローした余剰の潤滑油を拭き取
る。 (2)組み立て後スラスト軸受隙間をシールする方法 上記の手順の後、図４のかしめ部１４の周辺に紫外線硬
化型の接着剤１７を塗布、紫外線照射して接着剤を硬化
させてシールする。

【００４３】上記２方法で作った軸受を用いて回転多面
鏡走査装置を試作し、信頼性の評価を行った。（表４）

【００４４】

【表４】

【００４５】（表４）に明らかのように、スラスト軸受
部を気密構造にすることによって、軸受寿命を確実に改
善できる。

【００４６】上記構造は軸受寿命を長くするだけでな
く、スラスト軸受部１４からの潤滑油流出に伴う潤滑油
飛散を完全に防止できる。

【００４７】なお、実施例ではスラスト軸受部から軸受
外に通じる隙間は、スラスト板押さえ板９とスリーブ４
の上部に設けたかしめ部材１４との隙間であるが、隙間
の形態はこれに限定されるものでない。 ４．固定軸支持フランジの形状 図５(ｂ)に従来の固定軸支持フランジ、図５(ａ)に本発
明の固定軸支持フランジの断面図を示す。図５に示す固
定軸支持フランジ２は、中央に固定軸３を圧入する圧入
穴３２を有し、焼きばめで固定軸３を固定している。ま
た、フランジ２の下部に設けたかしめ部３３によって、
フランジ２は基板１に固定されている。本発明の固定軸
支持フランジは、下記２点において従来フランジと形状
が異なる。 (1)固定軸支持フランジ周辺にリング状の壁を設けた。

【００４８】図５（ａ）に示す本発明の固定軸支持フラ
ンジ２の上面には、円筒状の壁３０が設けられている。
壁３０の頂点の高さは、スリーブ４の最下面（図１１の
５３で示す面）の高さより高い位置に設けてあるので、
スリーブ４が高速で回転するとき、軸受部より流出して
遠心力で振り飛ばされる潤滑油を壁３０で遮断すること
ができる。したがって、本発明の壁３０を設けた回転多
面鏡走査装置では、万一軸受部より潤滑油が流出しても
フランジ２に設けた壁３０でせき止めることができるの
で、モータ回路基板８５等を汚染することはない。 (2)圧入穴をフランジの凹部に設けている。

【００４９】図５（ａ）・（ｂ）との比較で明らかな通
り、図５（ａ）の本発明フランジ２の圧入穴３２はフラ
ンジ２の中央の凹部３４に設けられている。このような
構成にすることによって、スリーブ４の厚みは変えず、
つまり軸受剛性を低下さすことなく、全体高さを低くす
ることを可能としている。試作回転多面鏡走査装置の全
体高さは、１２．５ｍｍと非常に薄型である。

【００５０】また、圧入穴３２の位置を低くすることに
よってスリーブ４の最下面の高さを下げれるので、前述
した(1)の壁の設計が容易になる利点も有する。さら
に、この凹部は流出潤滑油の潤滑油溜めとしての効果が
ある。 （実施例２）発明が解決しようとしている課題のなか
で、一般論として小型化・薄型化には軸固定方式が有利
であると説明したが、実際に同サイズの軸固定方式と軸
回転方式の回転多面鏡走査装置を試作してその優劣を比
較検討した。

【００５１】図６は左半分が軸回転／スリーブ固定、右
半分が軸固定／スリーブ回転の回転多面鏡走査装置の断
面図である。

【００５２】図６の左半分に示すスリーブ固定／軸回転
の回転多面鏡走査装置の構成を説明する。

【００５３】固定スリーブ７１は固定部材７０を介して
基板１に垂直に固定されている。固定スリーブ７１の内
面には軸受７５・７６が、下部にはスラスト軸受け部７
４が設けられている。固定スリーブ７１の上方は開放さ
れていて回転軸７２・ポリゴンミラー保持部材７３・ポ
リゴンミラー７・ヨーク板８１・ロータマグネット８２
よりなるロータ部が挿入されている。

【００５４】図６の右半分は実施例１で説明した軸固定
／スリーブ回転の回転多面鏡走査装置と同様な構成なの
で、再度の説明は省略する。

【００５５】図６でＧ１は軸回転／スリーブ固定のロー
タ部の重心位置、Ｇ２は軸固定／スリーブ回転型のロー
タ部の重心位置である。スリーブの重量のために、Ｇ２
がＧ１よりやや下になる。これに対して、軸回転型の軸
受け部７５・７６は構成上、軸回転型の軸受け部５・６
よりも下になる。スリーブ回転型では重心位置Ｇ２と軸
受けの中心位置をほぼ一致させることが可能であるが、
軸回転型では一致させることが構成上不可能である。

【００５６】構成の異なる２種類の回転多面鏡走査装置
を比較すると、下記２点において軸固定方式の回転多面
鏡走査装置が有利であった。 (1)軸受の剛性 図７に２種類の回転多面鏡の耐アンバランス剛性の測定
結果を示す。アンバランス量の基準面として、上面の基
準面は軸回転の場合にはポリゴンミラー保持部材７３の
上面、スリーブ回転の場合には同等位置である回転スリ
ーブ４の上面である。下面の基準面は両方の場合とも、
ヨーク板８１の上面である。図７実線が軸固定、図７破
線が軸回転の場合の耐アンバランス剛性である。当然予
想されるように、耐アンバランス剛性はスリーブ回転方
式が優位性があることがわかる。

【００５７】残量アンバランス５ｍｇｃｍを許容する
と、軸回転の場合にスリーブ回転の場合と同程度のポリ
ゴンミラーの振れ精度を確保するためには、軸受スパン
を大きく取らざるを得ないので、軸回転の場合には回転
多面鏡走査装置の全体高さを２０ｍｍ以下にすることは
困難である。 (2)ポリゴンミラー保持部材と回転軸との直交度 図６でスリーブ回転の場合のポリゴンミラー７は、スリ
ーブ４の上面に設けたポリゴンミラー保持面６１に置か
れ、回転軸との直交度が保たれている。この場合には、
スリーブ４の軸受け穴と保持面６１の直交度で、ポリゴ
ンミラー保持部材と回転軸との直交度が決められるの
で、スリーブ４およびポリゴンミラー７の部品精度を管
理することによって、直交度を保証することができる。

【００５８】これに対して、図６の軸回転の場合にも、
回転軸７２とポリゴンミラー７の直交度は、回転軸７２
とポリゴンミラー保持面６２との直交度で決まるが、問
題は回転軸７２に対してポリゴンミラー保持部材７３が
かしめ加工されていることである。かしめ加工の加工精
度のために、部品精度だけではポリゴンミラー７と回転
軸７２との直交度は保証できない。したがって、この場
合には回転軸７２にポリゴンミラー保持部材７３をかし
めた後、ポリゴンミラー保持面６２が回転軸７２に対し
て直交するように切削する必要があることがわかった。

【００５９】また、保持面６２の後加工を前提として
も、ポリゴンミラー保持部材７３と回転軸７２とのかし
め代６３が５ｍｍ程度は必要であり、薄型化には不利で
あることがわかった。 （実施例３）図８に、高速回転（２０，０００ｒｐｍ）
の薄型回転多面鏡走査装置を示す。図８の回転多面鏡走
査装置の構成は、図１の構成と基本的には同一である
が、高速回転（２０，０００ｒｐｍ）に対応できる軸受
剛性とするため軸受５、６の長さ、および中間部の長さ
ｌを大きくしてあるのが図１の回転多面鏡走査装置との
１つの相違点である。勿論、モータ部はステータコイル
８３の巻き数、ヨーク板１の材質、ドライバー回路８７
の定数等を変更して、高速化に対応している。

【００６０】図８で、基板１に固定軸３を圧入したフラ
ンジ２が、かしめられている。実施例１と同じように、
フランジ２の上面部には凹部３４が設けられ、さらに外
周に円筒状の壁３０を設けている。回転スリーブ４の軸
受に刻設された上軸受け５の長さＬ１＝３．２ｍｍ、下
軸受け６の長さＬ２＝４．３ｍｍ、中間部の長さｌ＝
２．０ｍｍとしたため、スリーブ４の全体高さが高くな
っている。この分フランジ２の凹部３４の窪みを深くし
て、フランジ２を基板１の下に突き出す構成として、フ
ランジ２部分以外は回転多面鏡走査装置の高さが高くな
らないようにしている。このために装置の全体高さは１
９．０ｍｍとなり実施例１の装置より高くなっている
が、基板１からの高さは１２．５ｍｍで実施例１と同じ
高さである。

【００６１】高速回転時の遠心力による潤滑油の流出を
防止するために、図１１の５３で示した軸受け開放隙間
を実施例１の６０μｍから２０μｍとして潤滑油の保持
力を高めた。また、実施例１で有効であった軸受け組み
立て後スラスト軸受け隙間をシール部材１７でシールす
る構成とした。

【００６２】この回転多面鏡走査装置は、２０，０００
ｒｐｍの使用に耐える信頼性を有していた。

【００６３】

【発明の効果】上記説明したように、本発明の回転多面
鏡走査装置は、薄型化に適した軸固定構造の回転多面鏡
走査装置であり、下軸受の長さを上軸受の長さより長く
することによって、信頼性を向上させることができる。

【００６４】また、スリーブの内径と固定軸の直径との
差が、固定軸の直径の１／４００以下とすることによっ
て信頼性をさらに改善することができる。

【００６５】また、固定軸とスリーブとの隙間が、スリ
ーブ開放端において固定軸の直径の１／２００〜１／３
０にすることによって、信頼性をさらに改善することが
できる。

【００６６】また、固定軸を固定するフランジ周辺に、
高さがスリーブ開放端の最下点よりも高い壁を設けるこ
とによって、スリーブ開放端から流出する潤滑油が遠心
力によって装置内を汚染するのを防止できる。

【００６７】さらに、本発明の回転多面鏡走査装置の製
造方法によれば、スラスト軸受部にあらかじめ隙間を設
けておき、軸受部に固定軸を挿入時に、この隙間より空
気と過剰の潤滑油とを排出した後、隙間をシール部材で
シールすることによって、容易に軸受部に気泡を巻き込
むのを防ぐことができるとともに、気密構造とすること
によってスリーブ開放口端の潤滑油保持力を高め、高速
回転時の遠心力によって潤滑油がスリーブ開放口端から
流出するのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における回転多面鏡走査装置
の正面図と断面図

【図２】本発明の実施例１における回転多面鏡走査装置
の重心位置を示す断面図

【図３】ラジアル軸受の断面図

【図４】ラジアル軸受とスラスト軸受の断面図

【図５】本発明の実施例１における回転多面鏡走査装置
の固定軸保持フランジの断面図と従来フランジの断面図

【図６】実施例２における軸回転と軸固定回転多面鏡走
査装置の断面図

【図７】実施例２の回転多面鏡走査装置における軸剛性
を示す図

【図８】本発明の実施例３における回転多面鏡走査装置
の正面図

【図９】回転多面鏡走査装置の軸受の方式を説明する断
面図

【図１０】従来例における回転多面鏡走査装置の断面図

【図１１】軸固定／軸回転方式の潤滑油の流出の違いを
説明する模式図

【符号の説明】

１ 基板 ３ 固定軸 ４ スリーブ ５・６ 動圧ラジアル軸受 ７ 回転多面鏡 １１ スラスト軸受部 ５２ 開放口隙間

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端が基板に固定され他の一端が自由端で
   ある固定軸と、一端がスラスト板によって閉鎖され、他
   の一端が開放され前記固定軸に回転自在に嵌合するスリ
   ーブと、前記固定軸の外周面と前記スリーブ内周面との
   対向面のいずれかの一方に設けた一対の動圧ラジアル軸
   受部と、前記固定軸の自由端頂点と前記スリーブのスラ
   スト板とで形成されるスラスト軸受部と、前記スリーブ
   と一体的に設けられた回転多面鏡とヨーク板とロータマ
   グネットとよりなるロータ部とを有する回転多面鏡走査
   装置であって、 前記ロータ部の回転重心位置が、前記一対の動圧軸受部
   のほぼ中央に位置し、 かつ、前記スリーブの開放口端側に設けたラジアル動圧
   軸受部の軸受の長さが、前記スリーブの閉鎖端側に設け
   た動圧ラジアル軸受部の軸受の長さより長い回転多面鏡
   走査装置。
2. 【請求項２】動圧ラジアル溝を軸受部に設けた請求項１
   に記載の回転多面鏡走査装置。
3. 【請求項３】ラジアル軸受部におけるスリーブの内径
   と、固定軸の直径との差が固定軸の直径の１／４００〜
   １／１，５００である請求項１〜２の何れかに記載の回
   転多面鏡走査装置。
4. 【請求項４】スリーブ開放口先端におけるスリーブの内
   径と固定軸の直径との差が、固定軸の直径の１／２００
   〜１／３０である請求項１〜３の何れかに記載の回転多
   面鏡走査装置。
5. 【請求項５】固定軸を固定している基板の周辺に、高さ
   がスリーブ開放端の最下点よりも高い壁を設けた請求項
   １〜４の何れかに記載の回転多面鏡走査装置。
6. 【請求項６】壁を固定軸を固定するフランジに設け、こ
   のフランジを介して固定軸が基板に固定されている請求
   項５に記載の回転多面鏡走査装置。
7. 【請求項７】スリーブの一端が気密構造のスラスト軸受
   によって閉鎖された請求項１〜６の何れかに記載の回転
   多面鏡走査装置。
8. 【請求項８】一端が基板に固定され他の一端が自由端で
   ある固定軸と、一端がスラスト板によって閉鎖され、他
   の一端が開放され前記固定軸に回転自在に嵌遊するスリ
   ーブと、前記固定軸の外周面と前記スリーブ内周面との
   対向面のいずれかの一方に設けた一対の動圧ラジアル軸
   受部と、前記固定軸の自由端頂点と前記スリーブのスラ
   スト板とで形成され軸受外部に通じる隙間を有するスラ
   スト軸受部と、前記スリーブと一体的に設けた回転多面
   鏡とヨーク板とロータマグネットとよりなるロータ部
   と、を有する回転多面鏡走査装置の組み立て工程におい
   て、（１）前記動圧軸受部に潤滑油を塗布する工程と、
   （２）前記スリーブの開放口端に前記固定軸の自由端を
   挿入する工程と、（３）前記挿入工程において、スラス
   ト軸受部に圧縮される潤滑油と空気とを前記間隙より逃
   がす工程と、（４）前記固定軸を挿入後に前記隙間をシ
   ールする工程と、を有する回転多面鏡走査装置の製造方
   法。
9. 【請求項９】シール工程がスラスト板とスリーブとの隙
   間を紫外線硬化剤によって封止する工程である請求項８
   に記載の回転多面鏡走査装置の製造方法。