JP4422920B2

JP4422920B2 - 光偏向走査装置

Info

Publication number: JP4422920B2
Application number: JP2001066248A
Authority: JP
Inventors: 一身佐藤; 真也熊谷; 章弘福富; 幹夫中杉; 源森; 忠新井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2001-03-09
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2021-03-09
Also published as: JP2002267991A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザビームを用いた画像形成装置においてレーザビームを感光体上に走査するための回転多面鏡を有する光偏向走査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザビームを用いた画像形成装置において、高速・高耐久化のために動圧空気軸受を用いた光偏向走査装置を使用している。例えば、特開２０００−２３１０７２号公報には、回転軸下端に永久磁石を取り付け、その永久磁石の外側に別の永久磁石を互いが吸引するように配置することによって、その吸引力でスラスト方向に保持される構成の動圧空気軸受が提案されている。
【０００３】
図３は上記特開平２０００−２３１０７２号公報に開示された動圧空気軸受を使用した光偏向走査装置の断面図である。
【０００４】
図３に示す光偏向走査装置において、駆動モータのハウジング１１５にセラミック材から成る固定スリーブ１０７が固定され、この固定スリーブ１０７には回転軸１０１が回転自在に嵌合保持されており、これによりラジアル方向に軸支する動圧空気軸受が構成されている。そして、回転軸１０１の外周には金属製の部材１０３が焼き嵌めによって取り付け固定されている。この金属製の部材１０３には回転多面鏡１０２が取り付けられており、その外周部に駆動モータの一部を構成するロータ１０４が固定されている。
【０００５】
更に、ハウジング１１５上に固定された基板１１６にはステータ１０６が取り付けられており、このステータ１０６にはコイル１０５が巻き付けられ、ステータ１０６が駆動マグネット１１４に対向するように配置されることによって駆動モータが構成され、この駆動モータによって回転多面鏡１０２を高速回転させてレーザビームを走査する。
【０００６】
次に、スラスト軸受の構成を以下に説明する。
【０００７】
回転軸１０１の下端にリング状の第１のマグネット１０８を紫外線硬化型の接着剤により固定する。尚、このリング状の第１のマグネット１０８の内側に接着剤を塗布することによって接着効果が高められる。そして、リング状の第２のマグネット１０９をスリーブ１０７の下端部に紫外線硬化型の接着剤によって固定し、両マグネット１０８，１０９の吸引力によって回転軸１０１を浮上支持するよう構成されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の光偏向走査装置には以下のような問題があった。
【０００９】
即ち、第２のマグネット１０９をハウジング１１５に接着剤を塗布して固定するため、塗布した接着剤の硬化が不十分であった場合、回転軸１０１とスリーブ１０７の隙間に接着剤が流入し、回転軸１０１とスリーブ１０７が固着してしまう。
【００１０】
又、軸受下端部を密閉空間１１９とするための蓋１１８をハウジング１１５の下端に接着剤を塗布して固定するため、その接着剤の硬化が不十分であった場合には接着剤が回転軸１０１とスリーブ１０７の隙間に流入し、回転軸１０１とスリーブ１０７が固着してしまう。回転軸１０１とスリーブ１０７には隙間が数μｍしかなく、その隙間に接着剤が流入すると回転軸１０１がスリーブ１０７に固着してしまい、回転軸１０１が回転しなくなって光偏向走査装置としての機能を果たさなくなる。
【００１１】
更に、スリーブ１０７の下端部に接着固定されている第２のマグネット１０９の公差上、蓋１１８を第２のマグネット１０９に突き当てられない。このため、回転軸１０１が下降したとき、第２のマグネット１０９と蓋１１８との隙間に空気が逃げてしまい、密閉空間１１９の圧力が高くならない。そのため、エアダンパーとしての効果が弱くなり、外部からの振動や衝撃に対して回転軸１０１も振動してしまい、回転軸１０１に取り付けられた回転多面鏡１０２が上下に動いてレーザビームの走査精度が低下するという問題が発生する。
【００１２】
従って、本発明の目的とする処は、回転軸と固定スリーブの固着を防いで安定した走査を行うことができる光偏向走査装置を提供することにある。
【００１３】
又、本発明の目的とする処は、振動や衝撃に対して信頼性が高く、高精度な走査が可能な光偏向走査装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、回転軸と、前記回転軸の外周にあって前記回転軸を回転自在に嵌合保持する固定スリーブと、前記固定スリーブの外周にあって前記固定スリーブを支持するハウジングと、前記回転軸に固定された回転多面鏡と、前記回転軸を浮上支持するために前記回転軸の下端部に固定された第１の永久磁石と、前記第１の永久磁石に対向する位置に配置された第２の永久磁石と、を有する光偏向走査装置において、前記第２の永久磁石が接着固定されるカップ状の蓋を有し、前記カップ状の蓋が前記ハウジングの外周部に嵌合して接着固定されることにより、前記固定スリーブ及び前記回転軸の下端部と前記蓋との間に空気溜りを形成することを特徴とする。
【００１７】
従って、請求項１記載の発明によれば、接着剤の未硬化が防がれるため、回転軸と固定スリーブの隙間に接着剤が流入することがなくなり、接着剤の流入による回転軸と固定スリーブの固着を防いで安定した走査が可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は本発明に係る光偏向走査装置の断面図である。
【００２２】
本発明に係る光偏向走査装置においては、真鍮やアルミニウム等の金属から成るハウジング１にセラミックや金属から成る固定スリーブ２が固定され、この固定スリーブ２には回転軸３が回転自在に嵌合保持されており、これにより回転軸３をラジアル方向に軸支する動圧空気軸受が構成されている。
【００２３】
そして、回転軸３の外周には金属製の部材４が焼き嵌めによって取り付け固定されており、この金属製の部材４には回転多面鏡５が取り付けられ、部材４の外周部には駆動モータの一部を構成するロータ１７が固定されている。
【００２４】
更に、ハウジング１上に固定された基板７にはステータ９が取り付けられている。このステータ９にはコイル８が巻き付けられており、該ステータ９が駆動マグネット６に対向するように配置されることによって駆動モータが構成され、この駆動モータは回転多面鏡５を高速回転させてレーザビームを走査する。尚、駆動マグネット６は、粉末状にしたフェライト等の磁性材料にゴムや樹脂を混合して構成された所謂ボンド磁石である。
【００２５】
次に、スラスト軸受の構成について説明する。
【００２６】
回転軸３の下端部に第１の永久磁石１３を接着固定し、真鍮やアルミニウム等の金属の切削加工によって成形したカップ状の蓋１０の内側に第１の永久磁石１３に吸引する向きで第２の永久磁石１１を熱硬化性や紫外線硬化性の接着剤１２によって接着固定する。このとき、紫外線や熱を十分に掛けて第２の永久磁石１１の接着部分を完全に硬化させる。
【００２７】
次に、カップ状の蓋１０全体に熱を加え、目視確認できない接着部分を完全に硬化させる。
【００２８】
以上の工程を経ることによって、カップ状の蓋１０の内側に第２の永久磁石１１を接着するための接着剤の未硬化を防ぐことができる。尚、第１の永久磁石１３と第２の永久磁石１１は、粉末状にしたフェライト等の磁性材料に粉末状のゴムや樹脂を混合させて構成した所謂ボンド磁石である。
【００２９】
次に、ハウジング１の外周部に嫌気性を有する紫外線硬化型の接着剤１８を塗布してカップ状の蓋１０を固定する。カップ状の蓋１０をハウジング１に取り付けるとき、嫌気性の紫外線硬化型の接着剤１８がはみ出す部分ができるが、これを硬化させるために紫外線を十分に照射する。接着剤の嫌気性の効果が十分発揮されるように、ハウジング１とカップ状の蓋１０のクリアランスを狭くする。又、ハウジング１の外周とカップ状の蓋１０にプライマーを塗布することによって、ハウジング１とカップ状の蓋１０を接着固定するための接着剤の硬化を確実にする。
【００３０】
以上のような構成とすることによって接着剤１８の未硬化を防ぎ、且つ、固定スリーブ２の下端部に接着剤を塗布する必要がないため、回転軸３と固定スリーブ２の隙間に接着剤が流入することがなくなり、接着剤の流入による回転軸３と固定スリーブ２の固着を防ぐことができる。つまり、接着剤塗布を回転軸３と固定スリーブ２との隙間に近い位置で行わないことと、回転軸３と固定スリーブ２との隙間に近い位置で接着剤を使う場合には十分硬化させることによって、回転軸３と固定スリーブ２との隙間への接着剤の流入を防ぎ、回転軸３と固定スリーブ２の固着を防ぐ。
【００３１】
又、カップ状の蓋１０の材質をハウジング１と同じ材質にするとカップ状の蓋１０とハウジング１の線膨張係数が同じになるため、外気温が変化してもカップ状の蓋１０の内径とハウジング１の外径とが常に一定になり、その間に存在する接着剤に応力が作用せず、これによって接着剤の剥離を防ぐことができる。
【００３２】
更に、カップ状の蓋１０を取り付けることによって回転軸３の下部に閉じた空間１９が形成される。この閉じた空間１９は、回転軸３と固定スリーブ２のクリアランスが数μｍと狭いためにほぼ密閉空間であると見なすことができる。
【００３３】
そして、カップ状の蓋１０をハウジング１に取り付けるとき、カップ状の蓋１０に取り付けられた第２の永久磁石１１の上端部をハウジング１の下端部に突き当てて取り付けることによって、第２の永久磁石１１と固定スリーブ２には隙間が無くなる。この結果、回転軸３が下降したとき、隙間があるときの回転軸３が同じ高さにあるときに比べて、密閉空間１９の圧力が高くなる。このことを図２を用いて詳細に説明する。
【００３４】
図２（ａ）従来例の密閉空間１１９の拡大図、同図（ｂ）は本実施の形態における密閉空間１９の拡大断面図である。
【００３５】
ここで、各密閉空間１１９，１９の体積をそれぞれＶ，Ｖｉ、それぞれの内部圧力をＰ，Ｐｉとする。このとき、条件として
Ｖ＞Ｖｉ …（１）
とする。
【００３６】
又、気体の状態方程式から、
Ｐ・Ｖ＝Ｐｉ・Ｖｉ …（２）
となる。
【００３７】
式（１）と式（２）から、
Ｐ＜Ｐｉ
となる。
【００３８】
このため、密閉空間１９が大きな振動に対するダンパーとして有効に機能し、外部からの大きな振動や衝撃に対して回転軸３の上下動は抑制され、回転多面鏡５の上下動も抑制されるため、高精度な走査が可能となる。
【００３９】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１記載の発明によれば、接着剤の未硬化が防がれるため、回転軸と固定スリーブの隙間に接着剤が流入することがなくなり、接着剤の流入による回転軸と固定スリーブの固着を防いで安定した走査が可能となる。
【００４０】
請求項２記載の発明によれば、蓋とハウジングの線膨張係数が同じになるため、外気温が変化しても蓋の内径とハウジングの外径とが常に一定になり、その間に存在する接着剤に応力が作用せず、接着剤の剥離が防がれる。
【００４１】
請求項３記載の発明によれば、空気溜りの圧力が高められて該空気溜りが大きな振動に対するダンパーとして有効に機能し、外部からの大きな振動や衝撃に対して回転軸の上下動を抑制するため、回転多面鏡の上下動も抑制されて高精度な走査が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光偏向走査装置の断面図である。
【図２】従来と本発明の実施の形態に係る密閉空間の拡大断面図である。
【図３】従来の光偏向走査装置の断面図である。
【符号の説明】
１ハウジング
２固定スリーブ
３回転軸
５回転多面鏡
１１第２の永久磁石
１２，１８接着剤
１３第１の永久磁石
１９密閉空間（空気溜り）

Claims

回転軸と、前記回転軸の外周にあって前記回転軸を回転自在に嵌合保持する固定スリーブと、前記固定スリーブの外周にあって前記固定スリーブを支持するハウジングと、前記回転軸に固定された回転多面鏡と、前記回転軸を浮上支持するために前記回転軸の下端部に固定された第１の永久磁石と、前記第１の永久磁石に対向する位置に配置された第２の永久磁石と、を有する光偏向走査装置において、
前記第２の永久磁石が接着固定されるカップ状の蓋を有し、前記カップ状の蓋が前記ハウジングの外周部に嵌合して接着固定されることにより、前記固定スリーブ及び前記回転軸の下端部と前記蓋との間に空気溜りを形成することを特徴とする光偏向走査装置。
前記ハウジングと前記蓋を同一の材質で構成したことを特徴とする請求項１記載の光偏向走査装置。
前記蓋に接着固定された前記第２の永久磁石が前記固定スリーブの下端部に突き当てられていることを特徴とする請求項１又は２記載の光偏向走査装置。