JPS5949516A - 動圧軸受型光偏向器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転多面鏡を動圧空気軸受を用いて支持し、回
転させる高速高精度型の光偏向器に関するものである′
。

従来から情報信号によって変調された情報光を鏡やその
他の偏向手段を用いて偏向させ、感光体を配した被走査
面上を走査させて情報信号の記録を行ったり、被走査面
上の情報の読み出しを行うことはよく知られている。か
かる光偏向器としては種々の形式のものがあるが、回転
多面鏡型光偏向器もその一つである。

デジタル信号からプリントを得る画像記録装置（ＬＢＰ
、デジタルコピア等）に於ける光学系としては一般的に
は第１図に示す様なレーザ走査光学系が用いられている
。

この光学系はデジタル信号により発光、停止を行うレー
ザユニットｌ／とこのレーザ光を外周に感光体を層持す
る感光ドラムダグの軸ａＳの軸方向に偏向、走査する軸
ｑ６を中心に回転する回転多面鏡体（ポリゴン）／、及
びレンズ系１３から成り、レーザ走査光により感光体上
に描かれた潜像は一般に知られているカールノン法、Ｐ
ＩＰ法等の電子写真機のプロセスに従い、現像、転写、
定着が行われ複写が成される。

この回転多面鏡体型光偏向器（以下光偏向器という）は
偏向速度が速く、連続的な光偏向が出来るので高速度で
且つ高密度の情報の記録乃至は読出しが可能である。

動圧軸受型光偏向の従来のものを第２図、第３図に赤す
。

第一図は縦断面図であり、第３図は第２図のＡ−Ａ断面
図である。／は周囲に複数の鏡面部／ａを形成する金属
製の回転多面鏡体で下面のすべり面／ｂにはスパイラル
溝ＩＣが形成され、また軸方向に複数個の取付孔／（１
が設けられている。回転多面鏡ｌの複数の鏡面／ａはす
べり面／ｂを基準にして高精度に加工されている。

コは鉄系金属から成る回転軸で夫々へリングボーン溝を
形成した上部ジャーナル軸ａと下部ジャーナル２ｂを備
え、上部ジャーナルの上端部２Ｃに図示されてない軸方
向の取付ネジ孔を設けである。回転軸−の上部ジャーナ
ル２ａと下部ジャーナル２ｂの同軸受は高精度に加工さ
れるが、軸心に対する上部ジャーナル上端部２ｃの直角
度も又高精度に加工されている。３及び弘は回転軸コに
固着されたバランスリング、５は同じく回転軸コに固着
されたロータマグネットである。回転多面鏡体／は取付
ねじ乙により回転軸コに固定されるが、以上の回転多面
鏡ｌ、回転軸λ、バランスリング３及び弘、ロータマグ
ネットｓで光偏向器の回転子を構成している。

７は筐体、ざは筐体７と同心的に取付ねじ９により固着
されたエンドブラケットで筐体７の上部内径部とエンド
ブラケットの内径部にはそれぞれ回転軸コの上部ジャー
ナル２ａと下部ジャーナル２ｂに対向して微少スキマを
有し、上部ジャーナル軸受７ａと下部ジャーナル軸受ｆ
ａが形成されている。また筐体７の上部に回転多面鏡体
／のすべり面／ｂに対向して微少スキマ含有するスラス
ト軸受すべり而７ｂが設けられている。７Ｃは筐体７に
設けられた空気の通路である。上述の上部ジャーナル軸
受７ａと下部ジャーナル軸受ｇａの同軸度は筐体７とエ
ンドブラケットｔを固定後、上部ジャーナル軸受７ａと
下部ジャーナル軸受ｇａを同時加工することにより所定
の精匹を保っているが、更に、上部ジャーナル軸受７ａ
と下部ジャーナル軸受、ｙａの軸心に対するスラスト軸
受ずベリ面７ｂの直角度も、上下部ジャーナル軸受７ｔ
＋、ｇａと同時加工で精度をだしている。

ｉｏはエンドブラケッ１−ｆｆの内径部に固着された樹
脂製のスラスト止めで、回転多面鏡体ｌ、回転軸コ等か
らなる回転子の荷重を球面部／７ａで支承し、回転多面
鏡体ｌのスベリ面／Ｃと筐体７のスラスト軸受スベリ面
７ｂとの間に微少スキマを構成している。ｌ／はロータ
マグネット３の外径部に対向して取付ねじ１２により筐
体りに固定され周知の電動機を構成するステータである
。１３はロータマグネットの位置を検出するための一対
のホール素子、／＋はロータマグネットの回転速度を検
出するホールエＣ素子でそれぞれエンドブラケットｇに
設置された支持環１３に固定されると共にプリント板／
６を経て引出線１７に接続されている。

／１及び１９は動圧空気軸受型光偏向器を外部から密閉
するための下カバーと上蓋である。

上蓋／９には入射ビーム用の窓、２（７と偏光ビームを
結像するｆθ　レンズ、２／が配置されている。

２２は回転子の軸方向上向きの動きを制限する部材であ
る。

従来型の動圧軸受型光偏向器は上述の通り高精度の回転
多面鏡、回転軸、筐体、エンドブラケット等の部品が必
要であり、又その高精度部品の組立にも多くの時間が必
要である。そのため必ずしも量産的ではなくコスト的に
も高価なものになる。又構成上回転軸が長く重量も太き
いため光偏向器としては形状も大きく重量も大きくなる
。

本発明は上述従来例の構成による欠点を除くと共に新し
い加工技術を用いてコンパクトでありながら高精度で信
頼性のある光偏向器を提供することを目的とする。

本発明では上記の目的を達するために、金属製の回転多
面鏡体を軸方向長さが比較的太゛きい内径嵌合部を設け
た中空軸に取付け、この内径嵌合部に対し微少隙間をも
って、上部及び下部ニヘリンクホーン溝を中間部にスパ
イラル溝ヲ形成した竪型固定軸を配置して光偏向器を構
成した。

その結果コンパクトで低価格でしかも量産的な高速高精
度型の光偏向器を提供することが出来た。

本発明の実施例を図に従い詳細に説明する。

第７図は本発明による動圧軸受型光偏向器の実施例を示
す縦断面図、第５図及び第６図は第７図のＢ−Ｂ、Ｃ，
−Ｃ！　における断面図である。第４図〜第６図におい
てｌは上端に複数の鏡面部／ａを形成する金属製の回転
多面鏡体で、軸方向長さが比較的大きい内径嵌合部１ｅ
は高精度に仕上げられると共に熱処理、メッキ処理或は
コーティング処理等により表面硬度の向上が行われてい
る。複数の鏡面部／ａは内径液、合部／ｅを基準にして
金属表面加工技術であるダイヤモンドターニング法によ
り軸心と同心的に高精度に鏡面加工される。ダイヤモン
ドターニング法は例えば空気軸受により支持された加工
中をダイヤモンドバイトにより、微小切込みと送りを与
え超高速度で切削加工するもので加工材質が銅、銅合金
、アルミ合金、チタン合金、べＩＪ　ＩＪウム等の非鉄
系の軟質金属の場合、特にすぐれた加工面が得られる。

加工材質が工具鋼、軸受例、析出硬化型ステンレス等の
鉄系の場合は鏡面部に非鉄系金属膜を固着し、しかるの
ちダイヤモンドターニング法によって高精度に鏡面加工
する。

１０ｂは回転多面鏡体／の内径嵌合部／８の上端に固着
された樹脂製のスラスト止めで球面部１０Ｃと軸心に貫
通して細孔１０ｄとが設けられている。グ及び５は回転
多面鏡体／の外径部に固着されたバランスリングとロー
タマグネットで以上の回転多面鏡体ｌ、スラスト止め１
０ｂ。

バランスリングヶ、ロータマグネット５で本発明の光偏
向器の回転子を構成している。

２３は鉄系材質から成る竪型の、固定軸で外径部、Ｚ、
？＆は回転多面鏡体ｌの内径嵌合部／ｅに対し微少スキ
マをもって嵌合し、上端部、２．７１）はスラスト止め
ｌＯｂの球面部／ＱＣを介して回転多面体１等から構成
される回転子を支承している。

尚第７図に示すように固定軸コ３の外径部２３ＦＬの上
部および下部にはへリングボーン溝が、中間部にはスパ
イラル溝が形成されており、回転多面鏡体ｌが第３図に
示す矢印方向に回転すると、動圧空気軸受の機能により
回転多面鏡体１等により構成される回転子はラジアル方
向に適当な剛性をもって支持されると共に固定軸２３の
上端部コ３ｂによる支承が解除され軸方向上向きに浮上
する。スラスト止めに設けられた細孔／（７ｄは空気の
流通路で所定の回転数に対する浮上量を調節する機能を
もっている。

ｇはエンドブラケットで内径部ｇａで固定軸、２３の下
部を圧入し強固に支持すると共に筐体りを取付ねじりに
より同心的に固着している。

／ｌはロータマグネツ）ｊの外径部に対向して取付ねじ
１２により筐体りに固定された周知の電動機を構成する
ステータである。／３はロータマグネットの位置を検出
するための一対のポール素子、／４’はロータマグネッ
トの回転速度を検出するホールＩＣ素子でそれぞれエン
ドブラケットｇに固着されると共にプリント板／ｂを経
て引出線１７に接続されている。

７ｇ及びｌｑは動圧空気軸受型光偏向器を外部から密閉
するための下カバーと上蓋であり、第Ｓ図に示すように
上Ｍ／９には入射ビーム用の慾コθと偏向ビームを結像
する機能をもつｆθレンズＪ／が配置されている。２２
は回転子の軸方向上向きの動きを制限する部材である。

本発明の動圧軸受型光偏向器に用いられるマグネット界
磁ＤＣモータは巻線用鉄芯とダ組の界磁巻線で構成され
るステータ／ｌに電流を流し磁極のロータマグネットよ
との間にトルクを発生させてロータマグネットを回転駆
動させるもので第６図に示すようにロータマグネット５
の外周部に空間的に７３Ｓ度の位置に一対のホール素子
（Ｈ／、Ｈ２）／　、？を配置し、ロータマグネット５
の磁極を検知してトルク角が常にπ／、２となるように
ステータｌ／の励時タイミングを制御している。又ロー
タマグネッｌ−ｊの外周部に配置されたホールＩＣ素子
（Ｈ，？）　／　ｌＩは同じようにロータマグネットＳ
の磁極を検出し、この回転信号と駆動回路の水晶振動子
から得られる基準周波数の回転位相を比較してホール素
子（Ｈ／、Ｈ，２）　ｌ　、？に流す電流を制御するこ
とによりステータ／／のコイルに流す電流を制御しロー
タマグネットＳの回転速度を制御している。

本発明の動圧軸受型光偏向器の作動を第７図により説明
する。電源ＯＮにより回転多面鏡体１等で構成される回
転子は固定軸λ３の上部２Ｊｂで支承されながら回転を
開始する。そして数秒後予め設定されたスラスト空気軸
受が十分その機能を発揮し、回転子の軸方向負荷を保持
しつつ浮上しうる一定回転速度ζこ達する。この際回転
多面鏡体／の内径部、＞ｅと固定軸２３の外径部“、２
Ｊａの間の微歩スキマの下部から空気が流入し、流入し
た空気は下部および上部ジャーナルのへリングボーン溝
のポンプ作用により回転子をラジアル方向に強固に支持
する。又流入空気は回転子をラジアル方向に支持すると
共にスパイラル溝の効果により上部の方向に流れスラス
ト止めｌＯｂ部分に上向きの圧力を発生しつつ流通路１
０ｅＬを通って動圧軸受の上方に流れ出る。

本発明の動圧軸受型光偏向器では従来型の光偏向器と同
等の性能を有するモータを使用しており、光偏向器の性
能としては従来型のものと同等である。即ち従来型のも
のは３面の鏡面を２　／、　Ａ　００　ｒ、ｐ、ｍ、で
駆動しており、その走査速度は２０ｇ　ｔ　ＫＨｚとな
る。本発明の光偏向器ではダ面の鏡面とし、従来型と同
等の走査線速度を得るため、回転速度をＩＩ　、７．Ｊ
　００　ｒ、ｐ９ｍ、としている。

そのため固定軸の外径寸法の小径化に伴うラジアル方向
剛性の低下も所定回転数では従来型の剛性を上まわって
いる。同様にスラスト方向の剛性も回転子の小型化、軽
量化と相まって安定した性能を示している。

以上説明したように本発明の光偏向器では回転多面鏡体
の鏡面数を少くし、鏡面部を大幅に小さくすると共に、
ダイヤモンドターニング法という表面加工技術を採用す
ることにより回転多面鏡体の支持軸を中空回転軸の形状
にし、その内径嵌合部に嵌入する固定軸との間に動圧空
気軸受の機能を持たせた。その結果従来型の光偏向器に
比較して、動圧軸受を構成する部品点数が減少し、動圧
軸受部分の組立工数が不要となった。また軸受精度も構
成の単純化と共に向上し、全体的に見て動圧型光偏向器
の小形化、軽量化が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は回転多面鏡型光偏向器の原理図、第一図は従来
の実施例の断面図、第３図は第２図のＡ−Ａ線に於ける
断面図、第７図は本発明による実施例の縦断面図、第５
図および第６図は第７図におけるＢ−Ｂ線、Ｏ−Ｃ線に
おける断面図である。 ｌ・・回転多面鏡体　コ３・・固定軸　／１１７ｂ・・
スラスト止め　／＜７（１・・細孔。 特許出願人　キャノン株式会社 代理人　新　井　−部 箒　１　図 第３図 第　４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 筐体に固定された固定軸および固定軸との間に動圧軸受
   を構成して固定軸の回りを回転する中空回転軸を持ち、
   かつ中空回転軸には少くとも回転多面鏡および筐体に固
   定したステータに対向する回転駆動用回転子および固定
   軸に接触可能なスラスト止めが固定されている動圧軸受
   型光偏向器。