(57)【要約】【課題】回転多面鏡や駆動マグネットを含む回転部と、ステータや動圧軸受のスリーブ等を含む固定部の間のスラスト方向の接触による動バランスの悪化や部品の損傷を効果的に回避できる偏向走査装置を提供する。【解決手段】ステータと、それに対向するように配置された駆動マグネットが、回転軸に上向きの力が働くように配置して回転軸を浮上支持した偏向走査装置において、ステータを含む固定部と駆動マグネットを含む回転体のスラスト方向の接触部分を回転軸の下部に設けた空気溜り内にする。【選択図】        図１
2004333894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを偏向走査する回転多面鏡と、該回転多面鏡を回転駆動する駆動モータとからなり、前記駆動モータの軸受は、モータハウジングに固定された固定スリーブと前記回転多面鏡を固定した回転軸が回転自在に嵌合し動圧空気軸受を形成し、前記回転多面鏡と一体的に結合された駆動マグネットとこれに対向する基板上面にあるコイルとコア等によって構成されるステータと、前記回転多面鏡を回転駆動する駆動モータとから成る偏向走査装置において、前記ステータと、それに対向するように配置された駆動マグネットが、回転軸に上向きの力が働く様に配置して前記回転軸を浮上支持し、前記ステータを含む固定部と前記駆動マグネットを含む回転体のスラスト方向の接触部分を回転軸の下部に設けた空気溜り内にしたことを特徴とする偏向走査装置。
【請求項２】
前記駆動モータの前記モータハウジング内側下端面と、前記駆動マグネットと一体である回転体がスラスト方向に対向する部位で、該一対の対向部位の少なくとも一方に配設された緩衝手段を有する請求項１記載の偏向走査装置。
【請求項３】
緩衝手段が弾性部材であることを特徴とする請求項２記載の偏向走査装置。
【発明の詳細な説明】
【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４は特開平１１−１４９２９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の上面には基板１０４が固定されており、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、上記従来の技術によれば，近年の装置の高速化によって、磁気によるスラスト軸受等の非接触な軸受を用いた場合には以下のような問題が生じる。
【０００８】
まず、装置の搬送時、輸送時の振動や落下等によってスラスト方向に力が加わった場合、空気溜りによってある程度まで接触を防止できるが、空気溜りの形状条件（容積や圧縮比）に制限がある場合や、永久磁石によるスラスト磁気を強くできない場合は、落下等で強い衝撃が加わったり、搬送や輸送時の継続的な振動によって回転部が共振等を起こすと、例えば、スリーブとその上の支持部材（フランジ）が激しく衝突し、回転多面鏡の動バランス等を悪化させてしまう。回転多面鏡が高速回転の場合には、僅かな動バランスの変動が画像に悪影響を及ぼすとともに、騒音の増大や耐久性の劣化を招く結果となる。加えて、永久磁石は特に衝撃荷重に弱く、落下による衝撃時の接触等によって割れや欠けを発生してしまい、軸受特性にとって致命傷を招く結果となる。
【０００９】
本発明は上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、回転多面鏡や駆動マグネットを含む回転部と、ステータや動圧軸受のスリーブ等を含む固定部の間のスラスト方向の接触による動バランスの悪化や部品の損傷を効果的に回避できる偏向走査装置を提供することを目的とするものである。
【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、光ビームを偏向走査する回転多面鏡と、回転多面鏡を回転駆動する駆動モータとからなり、駆動モータの軸受は、モータハウジングに固定された固定スリーブと回転多面鏡を固定した回転軸が回転自在に嵌合し動圧空気軸受を形成し、回転多面鏡と一体的に結合された駆動マグネットとこれに対向する基板上面にあるコイルとコア等によって構成されるステータと、回転多面鏡を回転駆動する駆動モータとから成る偏向走査装置において、ステータと、それに対向するように配置された駆動マグネットが、回転軸に上向きの力が働く様に配置して回転軸を浮上支持し、ステータを含む固定部と前記駆動マグネットを含む回転体のスラスト方向の接触部分を回転軸の下部に設けた空気溜り内にしたことを特徴とする。
【００１１】
上記構成において、前記ステータを含む固定部と前記駆動マグネットを含む回転部のスラスト方向の接触部分を回転軸の下部に設けた空気溜り内にしたことにより、搬送時等の振動や落下によってスラスト方向の衝撃が加わっても、エアダンパ効果により衝撃を吸収もしくは減衰させ、動バランスの悪化や軸受部品等の損傷を防ぐ。これによって、回転精度が高く、搬送中の落下等によって動バランスの悪化や部品の損傷を招くことのない、信頼性の高い偏向走査装置を実現できる。
【００１２】
前記駆動モータのモータハウジング内側下端面と、駆動マグネットと一体である回転体がスラスト方向に対向する部位で、一対の対向部位の少なくとも一方に緩衝手段を配置すると良い。また、緩衝手段が弾性部材であると良い。
【００１３】
【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。
【００１４】
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る。図１において、回転軸２の外周には、例えば金属製の支持部材９が焼嵌め等により固定されており、この支持部材９の外周部に駆動モータの一部を構成する駆動マグネット１０が接着などにより取り付け固定されている。また、回転軸２の外周には、回転多面鏡１を受け座に板バネ１１、押え部材１２により押圧固定するための固定部材１３を取り付けるための溝部が形成されている。そして、モータハウジング３の上面には基板１４が固定されており、基板１４の上面にはコイル１５とコア１６等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る。また、基板の上面にあるコイル１５とコア１６等によって構成されるステータと、それに対向するように配置された駆動マグネット１０が上向きの力が働く様にコア１５と駆動マグネット１０の磁気中心をずらして位置することによりスラスト方向を支持される。
【００１５】
一方、モータハウジング３内側下端面に例えばセラミック材料からなる固定スリーブ４を突き当てることによって軸方向に位置決めし接着等により固定されている。この固定スリーブ４には例えばセラミック材料からなる回転軸２が回転自在に嵌合されている。固定スリーブ４と回転軸２との間には数μｍの隙間が設けられ、回転軸のラジアル方向を支持するための動圧空気軸受構成されている。
回転軸２の下方には空気溜り７が設けられている。固定スリーブ４と回転軸２との隙間が数μｍとされているので、空気溜り７は十分に密閉されていると言える。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。
【００１６】
金属製の支持部材９の下端部と固定スリーブ３のスラスト方向の距離をｄ１、駆動マグネット１０の下端部と基板１４のスラスト方向の距離をｄ２、回転軸２の下端部とハウジング３内側下端面のスラスト方向の距離をｄ３とした際、ｄ１＞ｄ３、ｄ２＞ｄ３とし、前記ステータを含む固定部と前記回転多面鏡１、回転軸２や駆動マグネット１０等を含む回転部である回転体Ｒのスラスト方向の接触部分を回転軸２の下部に設けた空気溜り７内にする。
【００１７】
このように、第１の実施形態では、回転多面鏡１、回転軸２や駆動マグネット１０等を含む回転部である回転体Ｒに軸方向下向きにスラスト方向の荷重が加わった場合には、固定スリーブ４や基板１４、ステータ等を含む固定部に対する衝撃を、エアダンパ効果によって吸収もしくは減衰するように構成されている。偏向走査装置の製造工程や、ベルトコンベアーでの搬送中、またトラックや船、飛行機による輸送中の振動や、万一の落下によって、スラスト方向に激しい衝撃荷重が生じたり、回転部の軸方向の共振周波数の振動が継続的に加わっても、エアダンパがスラスト荷重を吸収するため、回転多面鏡１、板ばね１１、押え部材１２等の相対位置がずれて生じる動バランスの変動、あるいは部品の損傷等を押えることができる。本実施の形態によれば、搬送中等における落下や振動に起因する釣り合いの変動や軸受等へのダメージの低減を安価な方法にて実現できる。これによって、コストが安く、長期にわたる安定性と高い信頼性を持ち、しかも、高速化や高精度化にも容易に対応できる偏向走査装置を実現できる。本実施の形態では、内側の軸が回転する軸回転型の軸受を示したが、外側のスリーブが回転するスリーブ回転型でもよい。
【００１８】
図２は第２の実施の形態による偏向走査装置の半断面図であり、図１と同じ部品で機能の同じものについては同一番号を符し説明を省略する。図２において、ハウジング３内側下端面に、天然ゴムや合成ゴム、発泡ウレタンフォーム等で作られた緩衝手段である弾性部材１７が配設する。弾性部材１７は、ハウジング３または回転軸２に対して接着や圧入といった公知の方法で設けられており、回転多面鏡１、回転軸２や駆動マグネット１０等を含む回転部である回転体Ｒに軸方向下向きにスラスト方向の荷重が加わった場合には、固定スリーブ４や基板１４、ステータ等を含む固定部に対する衝撃を、固定スリーブ４と支持部材９のスラスト方向の対向部位に配置された弾性部材１７によってさらに吸収もしくは減衰するように構成されている。弾性部材１７等の緩衝手段を設けることは衝撃等の吸収、減衰に特に有効であり、衝撃等による部品の損傷を効果的に防ぐことができる。
【００１９】
図３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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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ふたを装着する。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、搬送時等の振動や落下によってスラスト方向の衝撃が加わっても、エアダンパ効果により衝撃を吸収もしくは減衰させ、動バランスの悪化や軸受部品等の損傷を防ぐ。これによって、回転精度が高く、搬送中の落下等によって動バランスの悪化や部品の損傷を招くことのない、信頼性の高い偏向走査装置を実現できる。
【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２の実施の形態による偏向走査装置の半断面図である。
【図３】偏向走査装置全体を説明する図である。
【図４】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  モータハウジング
４  固定スリーブ
５，６  永久磁石
７  空気溜り
１０  駆動マグネット
１１  板ばね
１２  押え部材
１４  基板
１６  コア
１７  弾性部材
【図１】
2004333894.tif 000003
【図２】
2004333894.tif 000004
【図３】
2004333894.tif 000005
【図４】
2004333894.tif 000006