光偏轉裝置的製作方法

2023-06-05 18:03:01 1

專利名稱：光偏轉裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及複印機、雷射印表機、雷射傳真機等圖像形成裝置中所用的具有多角 鏡(旋轉多面鏡)的光偏轉裝置。
背景技術：
在雷射印表機等圖像形成裝置中，在圖像寫入裝置讀取的信息的基礎上，使雷射 投射到光偏轉裝置的高速旋轉的多角鏡(旋轉多面鏡)上，且通過多角鏡的旋轉形成掃描 光，對感光體進行掃描曝光而形成圖像。在以這種多角鏡為轉子部而旋轉的光偏轉裝置中，通過用動壓軸承支承轉子部來 實行多角鏡的高速旋轉。一般來說，使用這種動壓軸承的旋轉機構具有推力軸承、徑向軸承、以及可相對於 這些動壓軸承旋轉的轉子部，通過轉子部的旋轉，在設置於動壓軸承上的動壓發生槽的作 用下，利用空氣壓力而在相對置的轉子部的動壓面與動壓軸承的動壓面之間形成數Pm的 空氣間隙，使動壓軸承與轉子部之間的阻力下降，從而能夠實現高速旋轉。在日本發明專利特開平8-196056號公報和日本發明專利特開平7-20397號公報 中公開了採用動壓軸承的光偏轉裝置。特開平8-196056號公報公開的裝置是使徑向軸承與轉子部之間發生動壓，同時 在推力方向利用設置於徑向軸承上的永久磁鐵與設置於轉子部的磁性體之間的磁吸引力 使具有多角鏡的轉子部上浮。在推力方向的端部設有使空氣流通的小孔。特開平7-20397號公報公開的裝置與特開平8-196056號公報公開的裝置同樣， 使徑向軸承與轉子部之間發生動壓，同時在推力方向利用設置於徑向軸承上的永久磁鐵與 設置於轉子部的磁性體之間的磁吸引力使轉子部上浮。特開平8-196056號公報和特開平 7-20397號公報公開的裝置是在推力方向的端部，且在蓋體上設置供空氣流通的小孔，使空 氣在動壓軸承部與外部之間流通。特開平8-196056號公報和特開平7-20397號公報公開的裝置都能夠利用設置於 動壓軸承上的永久磁鐵與設置於轉子部的磁性體之間的磁吸引力使轉子部上浮。並且使在 動壓軸承部發生的氣流在推力方向的端部流通。採用如特開平8-196056號公報和特開平7-20397號公報公開的裝置那樣在動壓 軸承部的推力方向的端部使空氣與外部流通的旋轉機構時，旋轉機構容易受外來影響。而 所謂容易受外來影響的問題具體如下。即，當有衝擊力或外力施加給具有動壓軸承部的旋 轉機構時，有時會出現轉子部脫落等不良現象。而具有動壓軸承部的旋轉機構在被組裝到 裝置中時，有時會因為與其他部件間的關係而將轉子部配置在動壓軸承下方。而當採用這 種配置方式時，重力就會作為將轉子部從動壓軸承拉開的力發生作用，因此轉子部格外容 易脫落。

發明內容
本發明的目的在於解決具有動壓軸承部的現有旋轉機構難以對抗從外來衝擊或 外力的問題。為了實現上述目的中的至少一個，本發明技術方案1的光偏轉裝置包括定子部和 轉子部，所述定子部具有具有第1動壓發生槽的徑向軸承、具有第2動壓發生槽的推力軸 承、以及定子線圈，所述轉子部具有多角鏡、與所述定子線圈相對置的磁鐵、具有與所述徑 向軸承相對置的動壓面以及與所述推力軸承相對置的動壓面的旋轉體，且該轉子部對所述 多角鏡及所述磁鐵進行支承，其特徵在於，由所述推力軸承、所述徑向軸承和所述旋轉體構成了動壓軸承部，對該動壓軸承 部中的推力方向的一個端部的、且除了所述徑向軸承和所述旋轉體的所述動壓面間的間隙 以外的部分進行密閉。本發明技術方案2的光偏轉裝置中，所述推力方向的一個端部能夠經由所述徑向 軸承與所述旋轉體的所述動壓面間的間隙而與外部連通。本發明技術方案3的光偏轉裝置中，所述第1動壓發生槽相對於所述推力方向的 中心線而呈非對稱狀態。本發明技術方案4的光偏轉裝置中，所述第1動壓發生槽相對於所述推力方向的 中心線，至少是長度、深度及傾斜角度中的一個呈非對稱狀態。本發明技術方案5的光偏轉裝置中，所述定子線圈和所述磁鐵在所述推力方向相 對置地並排配置。本發明技術方案6的光偏轉裝置中，具有所述轉子部在所述定子部之上方的上下 關係的配置。本發明技術方案7的光偏轉裝置中，具有所述轉子部在所述定子部之下方的上下 關係的配置。本發明技術方案8的光偏轉裝置中，所述轉子部具有將所述動壓軸承部的所述推 力方向的一個所述端部進行密閉的密閉構件。本發明技術方案9的光偏轉裝置中，所述旋轉體與所述密閉構件由同一材料構成。


圖1是顯示採用本發明實施方式的光偏轉裝置的光束掃描光學裝置一例的立體 圖。圖2是顯示本發明實施方式的光偏轉裝置一例的整體結構的剖面放大圖。圖3是顯示徑向軸承和推力軸承的圖。圖4是顯示推力軸承的動壓面的圖。圖5是顯示動壓軸承旋轉時各種力的關係的圖。圖6是顯示本發明實施方式的光偏轉裝置一例的整體結構的剖面放大圖。圖7是顯示本發明實施方式的光偏轉裝置又一例的圖。
具體實施例方式以下結合本發明的實施方式說明本發明，但本發明不限於該實施方式。
圖1是顯示採用本發明實施方式的光偏轉裝置101的光束掃描光學裝置1 一例的 立體圖。在圖1中，符號100是安裝用的基臺，IA是發生光束的半導體雷射發光體，2是準 直透鏡(光束整形用光學系統)，5是第1圓柱形透鏡，116是多角鏡，7是f θ透鏡，8是第 2圓柱形透鏡，9是反射鏡，10是感光鼓。11是定時檢測用的鏡，12是同步檢測器。從半導 體雷射發光體IA射出的光束由於準直透鏡2的作用而成為平行光。光束經過第1成像光 學系統的第1圓柱形透鏡5投射到多角鏡116上而反射。反射的光束透過由f θ透鏡7、 第2圓柱形透鏡8構成的第2成像光學系統，且經過反射鏡9而以規定的點徑投射到感光 鼓10的面上，且沿主掃描方向掃描。而每1行的同步檢測則是通過將主掃描開始前的光束 經過鏡11而投射到同步檢測器12上來進行。圖2是顯示具有動壓軸承部的本發明實施方式的光偏轉裝置一例的整體結構的 剖面放大圖。光偏轉裝置101由定子部102和轉子部103構成。定子部102固定在基臺100上，具有推力軸承104、徑向軸承105及定子線圈124。 推力軸承104和徑向軸承105由一個構件110構成，如後所述，在推力軸承104的動壓面 104a上形成了動壓發生槽104b，在徑向軸承105的動壓面105a上形成了動壓發生槽105b。轉子部103具有旋轉體107、磁鐵125及多角鏡116。構成轉子部103的這些構 件一體地旋轉。用推力軸承104、徑向軸承105及旋轉體107形成動壓軸承部，該動壓軸承 部利用旋轉時由空氣形成的動壓來支承旋轉體107。旋轉體107的下表面形成與推力軸承 104的動壓面104a相對置的動壓面，旋轉體107的內周面則形成與徑向軸承105的動壓面 105a相對置的動壓面。推力軸承104、徑向軸承105以及旋轉體經過高精度的加工，以使得 旋轉體107的動壓面(下表面)與動壓面104a之間的間隔以及旋轉體107的動壓面(內 周面)與動壓面105a之間的間隔分別為1 7 μ m。在旋轉體107上固定著多角鏡116、密閉構件118以及磁鐵125。多角鏡116是多 邊形的轉子部，其外周面成為數量與多邊形的邊數對應的鏡面。密閉構件118是將動壓軸 承部的推力方向一個端部加以密閉的密閉構件，固定在旋轉體107上。在旋轉體107、多角 鏡116以及密閉構件118上採用鋁或鋁合金。旋轉體107和密閉構件118之間形成密閉空 間118a，該密閉空間118a的除了徑向軸承105與旋轉體107間的間隙以外的部分被密閉。 即，將由推力軸承104、徑向軸承105、旋轉體107構成的動壓軸承部的推力方向一個端部、 即空間108a的、除了徑向軸承105和旋轉體107的動壓面間的間隙之外的部分進行密閉。 在本例中，還用密閉構件118來形成空間118a。而為了這樣形成空間118a，最好旋轉體107 和密封構件118用相同材料構成。光偏轉裝置101構成為軸向形的馬達。即，定子線圈124與磁鐵125在推力方向 相對置地並排配置。定子線圈124和磁鐵125分別由多個線圈、多個磁鐵構成，所述多個線 圈和所述多個磁鐵呈環狀地排列在包圍圓柱狀構件110的圓上。構成推力軸承104和徑向軸承105的構件110由鋁或鋁合金構成。圖3是構成推力軸承104和徑向軸承105的構件110的側視圖、水平剖面圖。圖 3(b)是沿圖3(a)的C-C線剖切的剖面圖。圓柱狀的徑向軸承105的外周是動壓面105a，在動壓面105a上，形成了作為第1 動壓發生槽的動壓發生槽105bl及105b2。具體而言，如圖3所示，具有在推力方向上並
5列配置的作為第一動壓發生槽的動壓發生槽105bl和作為第一動壓發生槽的動壓發生槽 105b2。動壓發生槽105bl、動壓發生槽105b2分別由2個動壓發生槽組成。圖3 (a)中上方 的動壓發生槽105bl從圖的左上方向右下方傾斜。圖3中下方的動壓發生槽105b2從圖的 左下方向右上方傾斜。在圖示的例子中，動壓發生槽105bl、動壓發生槽105b2各自的深度 及傾斜角相等。而且這些槽的長度不同。在圖3中，槽的長度以動壓發生槽105bl、105b2 在推力方向的長度A、B來表示。S卩，以動壓發生槽105bl的長度A與動壓發生槽105b2的長度B不相等(Α Φ B) 的形式形成動壓發生槽105bl、105b2。這樣，動壓發生槽105bl與動壓發生槽105b2就相對 於將二者隔開的間隔的中心線D、即與推力方向垂直的中心線D而呈非對稱的狀態。圖3所示的例子採用將動壓發生槽105bl與動壓發生槽105b2分開的2組槽，但 也可以採用動壓發生槽105bl與動壓發生槽105b2連續的形式。在這樣的動壓發生槽中， 動壓發生槽105bl與動壓發生槽105b2間的連接部就成為中心線，動壓發生槽105bl與動 壓發生槽105b2相對於該中心線而呈非對稱狀態。圖4是推力軸承104的俯視圖。在推力軸承104的動壓面104a上形成了作為渦 旋狀第2動壓發生槽的動壓發生槽104b。以下說明上述光偏轉裝置101的動作。通過對定子線圈124施加驅動電流，使轉子部103旋轉。由於高速旋轉，在推力軸承104與旋轉體107之間的間隙以及徑向軸承105與旋 轉體107的內周面之間的間隙中發生由空氣導致的動壓，使轉子部103上浮並高速旋轉。在高速旋轉過程中，維持以下說明的平衡狀態，轉子部103穩定地旋轉。F1+F2+F3+F4 = 0Fl 定子線圈124與磁鐵125間的磁吸引力F2 推力軸承104與旋轉體107間的間隙中由空氣導致的動壓F3:由氣壓差導致的力F4 由轉子部103的質量而發生的重力圖5顯示力Fl F4的方向。磁吸引力Fl是下方的定子線圈124吸引上方的磁鐵125的力，因此方向向下。動 壓F2是由動壓發生槽104b發生的力，是將轉子部103向上方推的方向向上的力。由於A > B，由在徑向軸承105上形成的動壓發生槽105b發生向著圖3中下方的氣流。結果是， 圖2中徑向軸承105與密閉構件118之間的空間118a被減壓。通過這種減壓，發生向下的 力、即由氣壓差導致的力F3。由氣壓差導致的力F3如後所述，能夠通過對動壓軸承部的設 計來進行調整。重力F4則是將轉子部103吸引到定子部102 —側的方向向下的力。這樣，力Fl F4就全部是作用於推力方向的力，這些力的平衡關係使轉子部103 穩定地高速旋轉。尤其是，由於是定子線圈124與磁鐵125在推力方向相對置的軸向形的 馬達，因此磁吸引力Fl穩定地保持轉子部103。在這種力的平衡關係下，由於密閉構件118的密閉，動壓軸承部不易受到來自外 部的衝擊或力的影響。即，通過將動壓軸承部的推力方向的一個端部加以密閉，所述各種力 間的平衡關係得以穩定地保持，構成不易受到外來影響的軸承部。結果是轉子部103穩定 地旋轉。如果不是密閉結構，則用前述公式表示的平衡關係就容易被破壞，轉子部103的旋轉變得不穩定。以下說明由氣壓差導致的力F3。由氣壓差導致的力F3是在徑向軸承105發生的 力。即，是由圖3(a)中用箭頭W2表示的氣流與箭頭W3表示的氣流之間的關係產生的力。 換言之，由氣壓差導致的力F3是因動壓發生槽105bl與動壓發生槽105b2之間的關係而產 生的。以在動壓發生槽105bl的下端與動壓發生槽105b2的上端之間的中點上引出的中心 線D為中心，當動壓發生槽105bl與動壓發生槽105b2呈線對稱狀態時，用箭頭W2表示的 氣流與用箭頭W3表示的氣流相等，因此由氣壓差導致的力F3變成0。S卩，不會發生通過動 壓發生槽105bl、105b2而將轉子部103上推或下推的力。而以中心線D為中心，當動壓發 生槽105bl與動壓發生槽105b2呈線不對稱狀態時，就產生通過動壓發生槽105bl、105b2 而使轉子部103沿推力方向移動的力。當由壓力差導致的力F3為0時，即，當不發生通過動壓發生槽105bl和動壓發生 槽105b2使轉子部103沿推力方向移動的力時，轉子部103在高速旋轉過程中就會在推力 方向不穩定。導致光偏轉裝置101容易受到外力的影響，當在高速旋轉過程中對光偏轉裝 置施加衝擊或外力時，有時轉子部103會脫落。而通過使氣壓差導致的力F3不成為0，即，使利用動壓發生槽105bl、105b2而使轉 子部103沿推力方向移動的力發生，能夠增加轉子部103在旋轉運動過程中的穩定性，即使 受到衝擊或外力，轉子103也不易脫落。圖3所示的例子是動壓發生槽105bl沿徑向軸承105的外周設置2個。動壓發生 槽105b2也同樣，沿徑向軸承105的外周設置2個。如圖所示，動壓發生槽105bl與動壓發 生槽105b2沿軸向並排，並且在旋轉方向上被設置在大致相同的角度位置上。當旋轉體107以與動壓發生槽105bl、105b2相對置的旋轉體107的內周面部分沿 箭頭Wl所示的方向移動的狀態旋轉時，在動壓發生槽105bl中發生用向下的箭頭W2表示 的動壓力，在動壓發生槽105b2中則發生用向上的箭頭W3表示的動壓力。通過如圖3那樣使動壓發生槽105b 1與動壓發生槽105b2相對於中心線D而呈非 對稱狀態，能夠提高光偏轉裝置101對抗外力的穩定性。作為使由氣壓差導致的力F3發生的方法，除了長度以外，通過改變槽的深度或槽 的傾斜度，也能調整動壓發生槽105bl與105b2的關係，還能夠將以上3個要素中任意的2 個以上進行組合。圖3所示的例子是通過使A > B來對空間118a減壓。當旋轉體107以與動壓發生槽105bl、105b2相對置的旋轉體107的內周面部分沿 箭頭Wl所示的方向移動的狀態旋轉時，在動壓發生槽105bl中發生用向下的箭頭W2表示 的動壓力，在動壓發生槽105b2中則發生用箭頭W3表示的向上的動壓力。通過使A > B，使 向下的動壓力比向上的氣流更強，空間118a被減壓。通過空間118a的減壓來防止轉子部103的脫落，具體如下。F1+F2+F4成為圖5中 向上的合力。由氣壓差導致的力F3則抵消該向上的合力而使轉子部103穩定並防止其脫落。不過，由於裝置結構的不同，有時空間118a內的氣壓會高於大氣壓，即，會產生加 壓。在這種場合，譬如以B > A的形式形成動壓發生槽105bl和動壓發生槽105b2。與其他部件之間的關係會導致光偏轉裝置101以各種方向組裝到圖像形成裝置
7中。圖6顯示以基臺100在上的狀態組裝到圖像形成裝置中的光偏轉裝置101的例子。在 圖6的光偏轉裝置101中，前述公式F1+F2+F3+F4 = 0中的重力F4因其他因素與力Fl F3的關係而相對地成為逆向。在圖6的例子中，重力F4作用於使轉子部103脫離定子部102的方向。當將圖6 的例子適用於圖5時，如果以重力F4為基準而顯示成向下，則磁吸引力Fl及動壓F2的方 向就與圖5所示的相反。在圖3所示的例子中，合力F1+F2+F4是作用於使轉子部103脫離 定子部102的方向的力，並且由壓力差導致的力F3抵消了合力F1+F2+F4。在圖6的例子中，重力F4作用於使轉子部103脫離定子部102的方向。因此圖6 的例子中，要通過比圖3的例子更進一步地使A比B長來提高空間118a的真空度，由此防 止轉子部103的脫落。圖7顯示本發明實施方式的光偏轉裝置的又一例。在圖7的例子中，旋轉體107將動壓軸承部中推力方向的一個端部密閉。S卩，不是 如圖2那樣用與旋轉體107分開的另外的構件118來進行密閉，而是用旋轉體107來密閉 推力方向的端部。如圖所示，由推力軸承104、徑向軸承105、旋轉體107構成的動壓軸承部 的推力方向的一個端部、即空間118a除了徑向軸承105與旋轉體107的動壓面之間的間隙 以外的部分被徑向軸承105和旋轉體107密閉。在本實施方式中，是將動壓軸承部的推力方向的一個端部加以密閉。通過採用這 種動壓軸承部的密閉結構，提高了對抗外來衝擊或力的穩定性，能夠充分地防止轉子部的 脫落。
權利要求
一種光偏轉裝置，其具有定子部和轉子部，所述定子部具有具有第1動壓發生槽的徑向軸承、具有第2動壓發生槽的推力軸承、以及定子線圈，所述轉子部具有多角鏡、與所述定子線圈相對置的磁鐵、具有與所述徑向軸承相對置的動壓面以及與所述推力軸承相對置的動壓面的旋轉體，且該轉子部對所述多角鏡及所述磁鐵進行支承，其特徵在於，由所述推力軸承、所述徑向軸承和所述旋轉體構成了動壓軸承部，對該動壓軸承部中的推力方向的一個端部的、且除了所述徑向軸承和所述旋轉體的所述動壓面間的間隙以外的部分進行密閉。
2.如權利要求1所述的光偏轉裝置，其特徵在於，所述推力方向的一端部能夠經由所 述徑向軸承與所述旋轉體的所述動壓面間的間隙而與外部連通。
3.如權利要求1所述的光偏轉裝置，其特徵在於，所述第1動壓發生槽相對於所述推力 方向的中心線而呈非對稱狀態。
4.如權利要求3所述的光偏轉裝置，其特徵在於，所述第1動壓發生槽相對於所述中心 線，至少是長度、深度及傾斜角度中的一個呈非對稱狀態。
5.如權利要求1所述的光偏轉裝置，其特徵在於，所述定子線圈和所述磁鐵在所述推 力方向相對置地並排配置。
6.如權利要求1所述的光偏轉裝置，其特徵在於，具有所述轉子部在所述定子部之上 方的上下關係的配置。
7.如權利要求1所述的光偏轉裝置，其特徵在於，具有所述轉子部在所述定子部之下 方的上下關係的配置。
8.如權利要求1所述的光偏轉裝置，其特徵在於，所述轉子部具有將所述動壓軸承部 的所述推力方向的一個所述端部進行密閉的密閉構件。
9.如權利要求8所述的光偏轉裝置，其特徵在於，所述旋轉體與所述密閉構件由同一 材料構成。
10.一種光偏轉裝置，其特徵在於，包括定子部和轉子部，所述定子部具有具有第1動壓發生槽的徑向軸承、具有第2動壓發生槽的推力軸承、 以及定子線圈，所述轉子部具有多角鏡、與所述定子線圈相對置的磁鐵、具有與所述徑向軸承相對置 的動壓面以及與所述推力軸承相對置的動壓面的旋轉體，且該轉子部對所述多角鏡及所述 磁鐵進行支承，由所述徑向軸承和所述旋轉體形成大緻密閉的空間部。
11.如權利要求10所述的光偏轉裝置，其特徵在於，所述密閉的空間部能夠經由所述 徑向軸承和所述旋轉體的所述動壓面間的間隙與外部連通。
12.如權利要求10所述的光偏轉裝置，其特徵在於，所述密閉的空間部的、除了所述徑 向軸承和所述旋轉體的所述動壓面間的間隙之外的部分被密閉。
全文摘要
本發明目的在於提供一種光偏轉裝置，包括定子部和轉子部，所述定子部具有具有第1動壓發生槽的徑向軸承、具有第2動壓發生槽的推力軸承、以及定子線圈，所述轉子部具有多角鏡、與所述定子線圈相對置的磁鐵、具有與所述徑向軸承相對置的動壓面以及與所述推力軸承相對置的動壓面的旋轉體，且該轉子部對所述多角鏡及所述磁鐵進行支承，其中，將由所述推力軸承、所述徑向軸承和所述旋轉體構成的動壓軸承部的推力方向的一個端部的、除了所述徑向軸承和所述旋轉體的所述動壓面間的間隙以外的部分進行密閉。
文檔編號G02B26/08GK101957497SQ20101022622
公開日2011年1月26日 申請日期2010年7月9日 優先權日2009年7月14日
發明者大野直弘, 鐮田隆史, 黑澤高昭 申請人:柯尼卡美能達商用科技株式會社