JPH1031178A - 光書き込みユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】ハウジングに対しての固定軸の高精度取り付け
を容易に行える光書き込みユニットを提供する。 【解決手段】界磁用マグネットを有し、且つ光を反射す
る反射面を複数設けた多面鏡を有する回転体９と、該回
転体の回転中心となる固定軸４３と、界磁用マグネット
に対向して複数の駆動コイルが固定されたコイル基板と
を有する固定体と、少なくとも前記回転体、固定軸と固
定体とを配置するハウジング４２とを備え、回転体の回
転中心にスラスト軸受部を設け、回転体は該スラスト軸
受部を固定軸の先端部に接触しながら回転する光書き込
みユニットにおいて、固定軸を前記底部と一体成形によ
り固設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像形成装置に用い
られているポリゴンモータスキャナに関するものであ
り、詳しくは滑り軸受からなるスラスト軸受を有するポ
リゴンモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】小型ローターは一般に転がり軸受で支え
られているが、１００００ｒｐｍ以上の回転速度になる
と、振動、騒音及び軸受部の潤滑油の寿命が問題にな
る。このため１００００ｒｐｍ以上の高速、高精度軸受
としては気体軸受が使用されることが多い。

【０００３】従来のローターの回転によって自らの自重
を支持する圧力を発生する動圧気体軸受としては、真円
軸受、ティレルティングパッド軸受が使用されている。

【０００４】このうち、真円軸受は加工が容易で有り、
垂直ローターを支持する場合には自重により偏心力が作
用しているため、軸受間隔が狭ければ１５０００ｒｐｍ
程度まで安定に支持できるので、過去に放送用のＶＴＲ
のローター支持に用いられたことがあるが、垂直ロータ
ーを支持する場合、低速から不安定ホワールが発生する
ため使用できなかった。

【０００５】また、ティレルティングパッド軸受は軸受
面を３又は４個の部分円弧のパッドに分轄し、そのパッ
ドを柔らかく支えることによってローターの高速安定性
を増したもので、液体ヘリウム用ターボ膨張機の軸受な
どに用いられている。しかしティレルティングパッド軸
受は軸受精度が低く加工も複雑になる欠点があるため、
精密回転が必要で、且つ低廉性が要求されている画像形
成装置の垂直ローターとして使用される場合の気体軸受
には向いていない。

【０００６】ところで、上述した軸受の不具合を解消す
る軸受として、溝付き軸受がある。この軸受は、軸受面
に回転によって外部から気体をかき込むための螺旋状溝
が形成されたものであり、この螺旋状溝によって軸受に
偏心が無くても半径方向の軸受反力を生じさせ、同心位
置で半径方向の軸受強さを持たせたもので、これにより
垂直ローターであっても数万回転（ｒｐｍ）の高速まで
支持することができる。この溝形成にあたってはエッチ
ング、転造、レーザ加工などの方法が用いられている。

【０００７】また、気体軸受として用いられたことはな
いが、比較的高速まで安定な液体潤滑軸受としてターボ
機械では多円弧軸受も利用されている。多円弧軸受は真
円軸受を２又は３個に分轄し、各円弧を最初の真円状態
より接近させて固定したものである。これにより軸と軸
受は等価的に大きな偏心を与えられた状態になるのでホ
ワール安定性を高めることができる。しかし軸受を分轄
するので、μｍ以下の高精度加工は容易ではなく、また
気体圧力発生領域も少なくなるので数μｍの微笑軸受間
隔が必要な気体軸受には利用されたことがなかった。

【０００８】このような理由から、垂直ローターとして
使用されていることが多いレーザスキャナ用気体軸受に
は、動圧気体軸受として溝付き軸受が多用されている。

【０００９】しかしながら、このような従来の溝付き軸
受にあっては、エッチングや転造、レーザ加工などによ
って溝が形成されるので、軸受の加工に必要な工数が増
大してしまい、製造コストが増大するなどの問題があっ
た。また、溝付き軸受は回転時の安定性が良好な反面、
真円軸受に比べてローターの不釣り合いに対して動剛性
が低くなってしまうという問題もあった。

【００１０】そこで、これを実現するために、図１に示
すよう低コストな非接触式軸受として真円動圧軸受を提
案している。まずこの真円動圧軸受について図１に基づ
いて構成を説明する。図１はポリゴンスキャナモータの
全体構造を示す縦断面図である。

【００１１】図中、１はその周面を鏡面とされたアルミ
合金などからなる多角形の多面鏡（ポリゴンミラー）で
あって、この多面鏡１は円筒状の回転軸２のフランジ部
２ａの上面に取り付けられ、回転軸２と一体になって回
転する構成になっている。

【００１２】さらに、この回転軸２のフランジ部２ａの
下面には、ローターヨーク３、ローターマグネット４が
取り付けられ、また、回転軸２の円筒内周面には、円筒
状のスリーブ５が嵌合固着されている。そして、このス
リーブ５を嵌合固着した回転軸２は、固定軸６に回転自
在に遊嵌され、全体として回転体（ローター）９を構成
している。

【００１３】前記スリーブ５の内周面５ａと固定軸６の
外周面６ａとの間には、数μｍ〜十数μｍという微少な
間隔が与えられており、この間隔によってスリーブ５と
固定軸６は回転軸の半径方向の荷重を支えるための非接
触式のラジアル軸受たる動圧軸受を構成している。

【００１４】前記固定軸６の上端面は、回転中心Ｏを頂
点とする球面８とされている。そして、この球面８と対
向して配置された回転軸２のスラストカバー７の下面に
は、該球面８と転接触状態で接する平板状のスラスト受
け部材７ａが固設されており、このスラスト受け部材７
ａと球面８によって、回転軸の軸心方向の荷重を支える
ための点接触式アキシャル軸受たるスラスト軸受を構成
している。

【００１５】尚、前述したスリーブ５とスラスト受け部
材７ａは、耐磨耗性及び潤滑性に優れた部材、例えばポ
リイミド樹脂などの樹脂材料で構成されている。また固
定軸６は、例えば炭素鋼やステンレス鋼等の金属材料で
構成されている。

【００１６】前記回転軸２の上面には環状溝２ｂが形成
されていると共に、ローターヨーク３の外周縁は上方に
折り曲げられて環状縁部３ａとされている。これら環状
溝２ｂと環状縁部３ａは、バランス調整用の重りを取り
付けるためのものであり、図示するように、所定の位置
に重り２ｃ、３ｂを取り付けることにより、回転体９の
アンバランスを修正するものである。

【００１７】前記固定軸は、ベースカラー１１によっ
て、ベース部材１２に鉛直上向きに取り付けられてい
る。ベース部材１２の上面にはプリント基板１３が配置
されており、この基板上に、巻線コイル１４、ホール素
子１５、制御用ＩＣ１６、コネクタ１７が実装されてい
る。

【００１８】巻線コイル１４は、回転体９に取り付けら
れているローターマグネット４と僅かの間隙をおいてプ
リント基板１３上に固設されており、ホール素子１５で
検出される回転体９の回転位相に基づいて制御用ＩＣ１
６によって巻線コイル１４の励磁電流を切換制御するこ
とにより、回転体９をモータとして回転させるものであ
る。

【００１９】上記のようにして回転体９が回転すると、
スリーブ５の内周面５ａと固定軸６の外周面６ａの間に
形成された間隙の空気圧が高まり、回転体９は固定軸６
の外周面と非接触状態で回転するようになる。このた
め、軸受周面の回転摩擦が極めて小さくなり、高い回転
数まで騒音なしに滑らかに回転させることが可能とな
る。

【００２０】尚、前記固定軸６の外周面には、スリーブ
５の内周面５ａと固定軸６の外周面６ａの間に形成され
た間隙の空気圧を効率よく高めるための圧力ポンプ用の
溝は何ら形成さえておらず、その断面は完全な真円であ
る。このように、圧力ポンピング用の溝を切られていな
い真円の軸をもいちいた動圧軸受を真円動圧軸受と呼
ぶ。更に、動圧発生用の流体として図示例のように空気
を利用したものを真円動圧空気軸受と呼ぶ。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】図１に示すポリゴンモ
ータユニット１８は、図示しないハウジングに取り付け
られる。その際にレーザ光の平行性を高精度にする必要
があるため、固定軸６をプリント基板１３に対して高精
度に取り付け、更に、プリント基板１３をハウジングに
対して高精度に取り付けなければならない。

【００２２】そこで、本発明はハウジングに対しての固
定軸の高精度取り付けを容易に行える光書き込みユニッ
ト提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は次のような手段を採用した。すなわち、界磁
用マグネットを有し、且つ光を反射する反射面を複数設
けた多面鏡を有する回転体と、該回転体の回転中心とな
る固定軸と、界磁用マグネットに対向して複数の駆動コ
イルが固定されたコイル基板とを有する固定体と、少な
くとも前記回転体、前記固定軸と固定体とを配置するハ
ウジングとを備え、前記回転体の回転中心にスラスト軸
受部を設け、前記回転体は該スラスト軸受部を前記固定
軸の先端部に接触しながら回転する光書き込みユニット
であって、前記固定軸が前記底部と一体成形により固設
していることを特徴とするものである。

【００２４】

【作用】請求項１発明によって、固定軸がハウジングに
対して固定されているため、固定軸とハウジングとの取
り付け精度のみを考慮して製作、設計が可能となる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
図１と同一の符号のものは、前述記載のものと同じであ
り、ここでは異なる部分について説明する。

【００２６】まず図２により本発明の画像形成装置につ
いて説明する。この図３の画像形成装置はデジタル複写
機である。図２に示しデジタル複写機において、コンタ
クトガラス２１上に載置された原稿から画像情報を読み
取る画像読取装置２２と、作像装置２３及びレーザ走査
装置２４を備えたレーザ記録装置２５で構成されてい
る。

【００２７】図において、コンタクトガラス２１上に載
置された原稿画像はスキャナー２６による光学的走査を
経て画像読取装置２２で読み取られ、画像処理ボード２
７内の画像処理部で多階調画像データに変換され、さら
に二値画像データに変換され、図示しない画像メモリー
に格納される。次いで、画像データが読み出され、レー
ザ記録装置２５に出力される。

【００２８】レーザ記録装置２５では、二値画像データ
の画像記録信号がレーザ駆動部（図示せず）に入力さ
れ、画像記録信号に従って変調制御されるレーザドライ
バーが半導体レーザを点滅或いは強弱発光駆動する。こ
うして半導体レーザは光変調されたレーザ光を射出す
る。

【００２９】レーザ光は、コリメータレンズ、シリンド
リカルレンズを通り、偏光器を入射し、偏光器により定
速回転され、ｆθレンズ、ミラー及び防塵ガラスを経
て、感光体ドラム２８上に導かれ、感光体ドラム２８上
を感光体ドラム２８の固定軸に平行に走査する。

【００３０】感光体ドラム２８の周りにある帯電チャー
ジャにより一様に帯電された感光体ドラム２８は、レー
ザ光の露光により記録画像の潜像が形成され、形成され
た潜像は現像装置により現像されて顕像となる。給紙部
より２９より取り出された転写紙は、感光体ドラム２８
に形成された顕像とタイミングを合わせて転写部に送ら
れる。そして転写チャージャにより転写紙上に顕像は転
写される。その後、転写紙は定着部ににより顕像の定着
処理を施され、排紙される。

【００３１】次に図４を用いて本発明に係わるレーザ走
査装置について説明する。レーザ走査装置２４をハウジ
ング４２内に配置する場合、ポリゴンモータユニットの
固定軸４３をインサート物として、ハウジングの底面４
４に位置する箇所でインサートされるように射出成形し
てハウジング４２を成形することで、一体構造とする。

【００３２】このとき、固定軸４３の底部付近に円盤部
４５を設けることで、ハウジング４２に対する固定軸４
３の振動による安定を確保でき、且つ垂直性（直角性）
も確保することができる。

【００３３】そして、ベース部材５１、プリント基板５
２には、それぞれ固定軸４３が挿入される孔５３、５４
が形成されている。プリント基板５２を取り付けたベー
ス部材５１は、この孔５３、５４に固定軸を挿入しなが
ら、ハウジングの底面６１の所定位置にねじなどで固定
する。

【００３４】そして、回転体９を固定軸４３に挿入する
ことで、光書き込みユニットとなる。尚、このハウジン
グ４２は、他にレーザ駆動部、、コリメータレンズ、シ
リンドリカルレンズ、ｆθレンズ、ミラー及び防塵ガラ
ス等が配置されていることは言うまでもない。また、ハ
ウジング４２の上部は、図示しないカバーにより密閉さ
れる。

【００３５】

【効果】本発明によれば、ポリゴンスキャナモータの固
定軸がハウジングに対して高精度に取り付けることがで
き、ポリゴンモータユニットの垂直性も確保できるた
め、安定したレーザ光の反射が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来のポリゴンスキャナの全体構造を示す縦
断面図である。

【図２】 本発明に係わる画像形成装置を示す概略図で
ある。

【図３】 本発明に関する光書き込みユニットの一実施
例を示す概略断面図である。

【符号の説明】

４２ ハウジング、４３ 固定軸、４４ ハウジングの
底面、４５ 円盤部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】界磁用マグネットを有し、且つ光を反射す
   る反射面を複数設けた多面鏡を有する回転体と、該回転
   体の回転中心となる固定軸と、界磁用マグネットに対向
   して複数の駆動コイルが固定されたコイル基板とを有す
   る固定体と、少なくとも前記回転体、前記固定軸と固定
   体とを配置するハウジングとを備え、前記回転体の回転
   中心にスラスト軸受部を設け、前記回転体は該スラスト
   軸受部を前記固定軸の先端部に接触しながら回転する光
   書き込みユニットであって、 前記固定軸が前記底部と一体成形により固設しているこ
   とを特徴とする光書き込みユニット。