(57)【要約】【課題】回転体の動圧面の、塗布端部以外の面の塗膜を必要とされる厚さの薄膜に形成することができ、加工性に優れ、且つ剛性を有しながら耐摩耗性にも優れた動圧軸受を有する光偏向装置を提供する。【解決手段】前記光偏向装置は、固定されたラジアル軸受と、前記ラジアル軸受の少なくとも一端に設けたスラスト軸受と、ポリゴンミラーを備えた回転ユニットに固定され、且つ前記ラジアル軸受を中心としてその周囲を回転自在として設けられた回転体と、を備えた動圧軸受を有し、前記動圧軸受は、前記回転体の前記ラジアル軸受に対向する動圧面に塗膜が形成され、且つ前記塗膜の所定部分に前記動圧面の動圧を発生する領域より膜厚を薄くした段差が設けられていることを特徴とする。【選択図】図３
2011013603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定されたラジアル軸受と、前記ラジアル軸受の少なくとも一端に設けたスラスト軸受と、ポリゴンミラーを備えた回転ユニットに固定され、且つ前記ラジアル軸受を中心としてその周囲を回転自在として設けられた回転体と、を備えた動圧軸受を有し、
前記動圧軸受は、前記回転体の前記ラジアル軸受に対向する動圧面に塗膜が形成され、且つ前記塗膜の所定部分に前記動圧面の動圧を発生する領域より膜厚を薄くした段差が設けられていることを特徴とする光偏向装置。
【請求項２】
前記回転体の動圧面の面長さは、軸心方向に動圧を発生する領域の面長さより長く形成され、前記段差は、前記回転体の軸心方向に、動圧を発生する領域の面長さより長く塗膜を形成された後、加工されることを特徴とする請求項１に記載の光偏向装置。
【請求項３】
前記回転体の動圧面の面長さは、前記ラジアル軸受の動圧面の面長さより長く形成され、前記段差は、前記ラジアル軸受の動圧面の端部より軸心方向外側に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の光偏向装置。
【請求項４】
前記段差の加工量は、形成された塗膜の厚さ未満であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の光偏向装置。
【請求項５】
前記塗膜は、フッ素樹脂を塗布することにより形成されることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の光偏向装置。
【請求項６】
前記所定部分は、前記回転体の前記ラジアル軸受に対向する動圧面の端部部分であることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の光偏向装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、レーザ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ポリゴンミラー（回転多面鏡）を有する光偏向装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンタ等の画像形成装置においては、その画像の書き込み手段として読み取った情報を基にレーザ光を光偏向装置の高速回転するポリゴンミラー（回転多面鏡）に入光させ、反射光を走査させて感光体面に投影して画像記録を行っている。
【０００３】
このポリゴンミラーを回転ユニットとして高速回転する光偏向装置では、回転ユニットと非回転体（ラジアル軸受）との間に動圧軸受を設けて、高速回転が行われる。
【０００４】
一般的に、この動圧軸受を用いた回転機構は、上下位置のスラスト軸受と、ラジアル軸受と、ラジアル軸受に対して回転可能な回転体とから成り、回転体の回転により、軸受に設けられた動圧発生用溝の作用で、対向する回転体の動圧面と軸受の動圧面との間に数μｍの空気間隙を形成させ、軸受と回転体との間の抵抗を低下させることで高速回転を可能とするものである。この動圧軸受を用いた回転機構では、回転体と軸受との間の間隙を数μｍに維持する必要があり、回転体のバランスに高い精度が要求される。
【０００５】
また、回転開始時や回転停止時で回転数が低い状態では、ラジアル軸受と回転体との間で摩擦がなされて摩耗が生じる。
【０００６】
このような動圧軸受に関し、動圧軸受の動圧面に膜厚数十μｍ前後の樹脂コーティングを行うことが記載されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１９６０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１は、動圧面を切削加工により形成し、潤滑のために所定の表面処理を施すものである。
【０００９】
この表面処理、例えば回転体の動圧面にフッ素樹脂を塗布し塗膜を形成する際に、回転体の動圧面円周方向の膜厚を均一に形成するため、回転体をその軸心方向を垂直になるように保持し、浸漬塗布等で塗布が行われる。この塗布において、塗布端部、即ち回転体動圧面の端部、特に上方端部の塗膜が薄くなりばらつきが生じ、所定の膜厚に加工するために必要な厚さの塗膜を形成することが困難であった。
【００１０】
塗膜のばらつきは、動圧発生に偏りを生じさせ、動圧軸受の耐久性を低下させた。動圧発生の偏りを減少するためには、塗布端部にも上記の必要な厚さの塗膜を形成し、上記の所定の膜厚に加工することが行われる。しかし、この方法では、動圧面の塗布端部以外の面の塗膜が必要以上に厚く形成され、塗膜の形成、加工に時間と費用を要し、コストアップの要因となっていた。
【００１１】
本発明は上記状況に鑑みなされたもので、回転体の動圧面の、塗布端部以外の面の塗膜を必要とされる厚さの薄膜に形成することができ、加工性に優れ、且つ剛性を有しながら耐摩耗性にも優れた動圧軸受を有する光偏向装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的は、下記の構成により達成される。
【００１３】
１．固定されたラジアル軸受と、前記ラジアル軸受の少なくとも一端に設けたスラスト軸受と、ポリゴンミラーを備えた回転ユニットに固定され、且つ前記ラジアル軸受を中心としてその周囲を回転自在として設けられた回転体と、を備えた動圧軸受を有し、
前記動圧軸受は、前記回転体の前記ラジアル軸受に対向する動圧面に塗膜が形成され、且つ前記塗膜の所定部分に前記動圧面の動圧を発生する領域より膜厚を薄くした段差が設けられていることを特徴とする光偏向装置。
【００１４】
２．前記回転体の動圧面の面長さは、軸心方向に動圧を発生する領域の面長さより長く形成され、前記段差は、前記回転体の軸心方向に、動圧を発生する領域の面長さより長く塗膜を形成された後、加工されることを特徴とする前記１に記載の光偏向装置。
【００１５】
３．前記回転体の動圧面の面長さは、前記ラジアル軸受の動圧面の面長さより長く形成され、前記段差は、前記ラジアル軸受の動圧面の端部より軸心方向外側に設けられていることを特徴とする前記１または２に記載の光偏向装置。
【００１６】
４．前記段差の加工量は、形成された塗膜の厚さ未満であることを特徴とする前記１から３の何れか１項に記載の光偏向装置。
【００１７】
５．前記塗膜は、フッ素樹脂を塗布することにより形成されることを特徴とする前記１から４の何れか１項に記載の光偏向装置。
【００１８】
６．前記所定部分は、前記回転体の前記ラジアル軸受に対向する動圧面の端部部分であることを特徴とする前記１から５の何れか１項に記載の光偏向装置。
【発明の効果】
【００１９】
上記により、回転体の動圧面の上端部の塗膜が薄くなりばらつきが生じることによる、動圧発生領域の動圧の偏りの発生を防止でき、安定した回転体、即ちポリゴンミラーの回転を維持することが可能となる。また、動圧面の上端部の塗膜が薄くなりばらつきが生じる領域を動圧発生領域として用いないため、塗布による形成する塗膜の膜厚を薄く薄膜とすることができ、塗膜の形成及び加工が容易となり、時間と費用の低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る光偏向装置を用いたビーム光走査光学装置の一例を示す斜視図である。
【図２】動圧軸受を有する光偏向装置の全体構成を示す断面の拡大図である。
【図３】本発明における回転体とラジアル軸受の形態を示す部分図である。
【図４】回転体の動圧面にフッ素樹脂の塗膜を形成するディップの概要を示す図である。
【図５】動圧面に形成された塗膜の状態を示す図である。
【図６】段差が加工された回転体を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２２】
図１は、本発明に係る光偏向装置１０１を用いたビーム光走査光学装置１の一例を示す斜視図である。
【００２３】
図１において、１００は取り付け用の基台、１Ａは半導体レーザ発光体、２はコリメータレンズ（ビーム整形用光学系）、５は第１シリンドリカルレンズ、１１６はポリゴンミラー、７はｆθレンズ、８は第２シリンドリカルレンズ、９は反射ミラー、１０は感光体ドラムをそれぞれ示している。なお、１１はタイミング検出用のミラー、１２は同期検知器、１３は上記ポリゴンミラー１１６の駆動モータである。半導体レーザ発光体１Ａから出射したビームは、コリメータレンズ２により平行光となる。上記ビームは第１結像光学系の第１シリンドリカルレンズ５を経て回転するポリゴンミラー１１６に入射して反射する。該反射光は、ｆθレンズ７、第２シリンドリカルレンズ８から成る第２結像光学系を透過し、反射ミラー９を介して感光体ドラム１０面上に、所定のスポット径で、主走査方向に走査する。なお、１ライン毎の同期検知は、主走査開始前の光束を、ミラー１１を介して同期検知器１２に入射することにより行う。
【００２４】
図２は、動圧軸受を有する光偏向装置１０１の全体構成を示す断面の拡大図である。図２の例では、動圧軸受を用いた光偏向装置１０１は、下スラスト軸受１０３、ラジアル軸受１０５、蓋部１１８と、回転ユニット１０４とを備えている。下スラスト軸受１０３には動圧発生用溝１０３ａが、ラジアル軸受１０５には動圧発生用溝１０５ａが、それぞれ形成されている。
【００２５】
基台１００上には、光偏向装置１０１を支持固定するための軸１０２の一端が垂直に固定されている。この軸１０２に貫通し、円板状の下スラスト軸受１０３、円筒状のラジアル軸受１０５を順次基台１００上に設け、基台１００に固定される。下スラスト軸受１０３及びラジアル軸受１０５には、例えばアルミニウム若しくはその合金が用いられ、その表面にはニッケルメッキが施される。下スラスト軸受１０３とラジアル軸受１０５とを一体に形成してもよい。
【００２６】
ラジアル軸受１０５に貫通し、下スラスト軸受１０３及び保持座金１１８との間に、ラジアル軸受１０５に対して回転自在になるように回転ユニット１０４が設けられている。対向するラジアル軸受１０５の動圧面１０５ｂと回転ユニット１０４の回転体１０７の動圧面１０７ｂとの間隙は、最終組立時に若干の間隙（１〜７μｍ）を有するように高精度に各々が表面加工されている。
【００２７】
回転ユニット１０４の回転体１０７の外周には、支持部１１４を一体に固定し、多数の反射面１１５が形成されたポリゴンミラー１１６を固定部材１１７で固定されて、回転ユニット１０４として、ラジアル軸受１０５に対して一体的に回転自在になっている。本実施の形態では、回転体１０７は、アルミニウム若しくはその合金が用いられ、動圧面には潤滑のためのフッ素樹脂の塗膜が形成される。
【００２８】
本実施の形態でいう回転ユニット１０４とは、実際に一体となって回転する部材全ての部材を含めたものであり、本実施の形態では、回転体１０７、支持部１１４、多数の反射面１１５が形成されたポリゴンミラー１１６、固定部材１１７、後述するマグネット１２５である。
【００２９】
回転ユニット１０４を回転させるための駆動源として、アキシャル型の駆動モータ１３が用いられる。そのため、基台１００上に絶縁部材１２３を介してステータコイル１２４を設け、回転ユニット１０４の支持部１１４の下部に前記ステータコイル１２４に対向する位置にマグネット１２５が設けられている。そして、ステータコイル１２４に通電することで、回転ユニット１０４は誘導回転される。この回転で、動圧発生用溝１０３ａ及び動圧発生用溝１０５ａによる動圧作用が生じ、回転体１０７と下スラスト軸受１０３との間、及び、回転体１０７とラジアル軸受１０５との間に空気間隙が形成され、ポリゴンミラー１１６の円滑な高速度回転を可能にしている。光偏向装置１０１は以上のように構成され、高速回転駆動される。
【００３０】
次に、回転体１０７の動圧面１０７ｂの塗膜の形成について説明する。
【００３１】
回転体１０７の動圧面１０７ｂの、フッ素樹脂の塗膜の形成は、既知の塗布方法で行うことができるが、本実施の形態では浸漬塗布（ディップ塗布、以下、ディップともいう）で行っている。
【００３２】
図４は、回転体１０７の動圧面１０７ｂにフッ素樹脂の塗膜を形成するディップの概要を示す図である。
【００３３】
ディップに際し、前述のように回転体１０７の動圧面１０７ｂの円周方向の膜厚を均一に形成するため、あらかじめ回転体１０７の外径を基準として、動圧面となる１０７ｂを切削し、その軸心方向を垂直になるように保持し、溶融したフッ素樹脂５０１が貯留されたディップ槽に、回転体１０７を上方（図上方向）から浸漬して、回転体１０７にフッ素樹脂を塗布する。この時、塗膜を形成しない面にはマスキングを行うことにより、塗膜の形成は行われない。次に、ディップ槽から上方に取り出し、更に、乾燥工程により動圧面１０７ｂに塗布したフッ素樹脂を乾燥することにより、図４中に破線で示すようなフッ素樹脂の塗膜が形成される。
【００３４】
図５は、動圧面１０７ｂに形成された塗膜の状態を示す図である。回転体１０７をその軸心方向を垂直になるように保持し塗布するため、図５に示すように、塗布端部、即ち回転体動圧面の上方端部（上端部）の塗膜は薄くなりばらつきが生じる。よって、所定の膜厚に加工するために必要な厚さの塗膜を形成することが困難である。これは、前述のように動圧発生に偏りを生じさせ、動圧軸受の耐久性を低下させる。これにより、動圧発生の偏りを減少するためには、塗布端部にも上記の必要な厚さの塗膜を形成し、上記の所定の膜厚に加工することが行われる。しかし、この方法では、動圧面の塗布端部以外の面の塗膜が必要以上に厚く形成され、塗膜の形成、加工に時間と費用を要し、コストアップを招いた。
【００３５】
次に、本実施の形態における回転体１０７の動圧面１０７ｂの塗膜の形成について説明する。
【００３６】
図３は、本発明における回転体１０７とラジアル軸受１０５の形態を示す部分図である。本発明においては、回転体１０７の動圧面１０７ｂの軸方向の面長さＬ１の部分は、ラジアル軸受１０５の動圧面１０５ｂと対向して動圧を発生する、即ち動圧発生領域の面長さＬ２部分より長く形成される。即ち、ラジアル軸受１０５の動圧面１０５ｂの面長さはＬ２とされる。
【００３７】
また、動圧面１０７ｂのフッ素樹脂の塗膜は、面長さＬ１に形成される。
【００３８】
ここで、図５に示すように動圧面１０７ｂの塗膜は、塗布後そのままでは上端部近傍で徐々に薄くなる。従って、面長さＬ１と面長さＬ２の差である面長さＬ３の部分は、少なくとも後述の塗膜加工後の膜厚Ｔ１以上の膜厚が形成された部分を含む。面長さＬ３の部分は、動圧面１０５ｂと対向して動圧を発生する動圧面１０７ｂの端部に位置する。
【００３９】
これにより、動圧発生領域を、動圧面１０７ｂの塗膜が薄くなりばらつきが生じ易い上端部近傍を避けて構成することができる。
【００４０】
形成された塗膜は、前述の回転体１０７の外径と同じ箇所を基準として要求される膜厚Ｔ１に切削加工される。これにより、膜厚Ｔ１は全周で均一に形成される。この要求される膜厚Ｔ１は、装置の構成、ポリゴンミラー１１６の回転数、耐久性等光偏向装置１０１の仕様に基づき、適宜設定される。また、先の切削の基準となる回転体１０７の外径を基準にポリゴンミラー１１６を組み付けることによって、動圧面１０７ｂの回転中心からポリゴンミラー１１６の各面との距離のばらつきを抑えることが可能になり、ポリゴンモータの重要機能である光走査等速性を向上することが可能になる。
【００４１】
次に、塗膜の所定部分に膜厚Ｔ１より薄い膜厚Ｔ２の段差Ｄが切削加工される。図６は、段差Ｄが加工された回転体１０７を示す図である。
【００４２】
段差Ｄは、図３に示すようにラジアル軸受１０５の動圧面１０５ｂの端部より軸心方向外側（図３上方）に設けられる。即ち、段差の面長さＬ４は、Ｌ４＜Ｌ３とされる。
【００４３】
これにより、段差Ｄは、ラジアル軸受１０５の動圧面１０５ｂから外れた位置となり、動圧発生領域に影響を与えることがない。即ち動圧発生機能の障害を防ぐことができる。更に、段差Ｄの塗膜は、動圧発生の影響を受けることが少なくなるため、段差Ｄの塗膜の脱落を防ぐことができる。
【００４４】
また、段差Ｄ部分の膜厚Ｔ２は、形成された塗膜の膜厚未満であることが好ましい。即ち、段差Ｄの膜厚Ｔ２は、加工後の膜厚Ｔ１との関係で、０＜Ｔ２＜Ｔ１であることが好ましい。これは、段差Ｄの塗膜が維持されることであり、これにより段差Ｄ部分の潤滑機能も維持される。
【００４５】
塗膜の膜厚は、例を挙げると、塗布により形成された膜厚は回転体１０７の端部近傍、即ち膜厚減少部分を除き２０μｍ、加工後の膜厚Ｔ１は８μｍ、段差Ｄの膜厚Ｔ２は５μｍとされる。
【００４６】
上記により、回転体１０７の動圧面１０７ｂの上端部の塗膜が薄くなりばらつきが生じることによる、動圧発生領域の動圧の偏りの発生を防止でき、安定した回転体１０７、即ちポリゴンミラー１１６の回転を維持することが可能となる。また、動圧面１０７ｂの上端部の塗膜が薄くなりばらつきが生じる領域を動圧発生領域として用いないため、塗布による形成する塗膜の膜厚を薄く薄膜とすることができ、塗膜の形成及び加工が容易となり、時間と費用の低減が可能となる。更に、動圧発生領域外の塗膜の脱落を防ぐことができ、光偏向装置１０１の耐久性の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１  ビーム光走査光学装置
１０１  光偏向装置
１０３  下スラスト軸受
１０３ａ、１０５ａ  動圧発生用溝
１０４  回転ユニット
１０５  ラジアル軸受
１０５ｂ、１０７ｂ  動圧面
１０７  回転体
１１６  ポリゴンミラー
１１８  蓋部
【図１】
2011013603.tif 000003
【図２】
2011013603.tif 000004
【図３】
2011013603.tif 000005
【図４】
2011013603.tif 000006
【図５】
2011013603.tif 000007
【図６】
2011013603.tif 000008