专利名称：光偏转装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及复印机、激光打印机、激光传真机等图像形成装置中所用的具有多角 镜(旋转多面镜)的光偏转装置。
背景技术：
在激光打印机等图像形成装置中，在图像写入装置读取的信息的基础上，使激光 投射到光偏转装置的高速旋转的多角镜(旋转多面镜)上，且通过多角镜的旋转形成扫描 光，对感光体进行扫描曝光而形成图像。在以这种多角镜为转子部而旋转的光偏转装置中，通过用动压轴承支承转子部来 实行多角镜的高速旋转。一般来说，使用这种动压轴承的旋转机构具有推力轴承、径向轴承、以及可相对于 这些动压轴承旋转的转子部，通过转子部的旋转，在设置于动压轴承上的动压发生槽的作 用下，利用空气压力而在相对置的转子部的动压面与动压轴承的动压面之间形成数Pm的 空气间隙，使动压轴承与转子部之间的阻力下降，从而能够实现高速旋转。在日本发明专利特开平8-196056号公报和日本发明专利特开平7-20397号公报 中公开了采用动压轴承的光偏转装置。特开平8-196056号公报公开的装置是使径向轴承与转子部之间发生动压，同时 在推力方向利用设置于径向轴承上的永久磁铁与设置于转子部的磁性体之间的磁吸引力 使具有多角镜的转子部上浮。在推力方向的端部设有使空气流通的小孔。特开平7-20397号公报公开的装置与特开平8-196056号公报公开的装置同样， 使径向轴承与转子部之间发生动压，同时在推力方向利用设置于径向轴承上的永久磁铁与 设置于转子部的磁性体之间的磁吸引力使转子部上浮。特开平8-196056号公报和特开平 7-20397号公报公开的装置是在推力方向的端部，且在盖体上设置供空气流通的小孔，使空 气在动压轴承部与外部之间流通。特开平8-196056号公报和特开平7-20397号公报公开的装置都能够利用设置于 动压轴承上的永久磁铁与设置于转子部的磁性体之间的磁吸引力使转子部上浮。并且使在 动压轴承部发生的气流在推力方向的端部流通。采用如特开平8-196056号公报和特开平7-20397号公报公开的装置那样在动压 轴承部的推力方向的端部使空气与外部流通的旋转机构时，旋转机构容易受外来影响。而 所谓容易受外来影响的问题具体如下。即，当有冲击力或外力施加给具有动压轴承部的旋 转机构时，有时会出现转子部脱落等不良现象。而具有动压轴承部的旋转机构在被组装到 装置中时，有时会因为与其他部件间的关系而将转子部配置在动压轴承下方。而当采用这 种配置方式时，重力就会作为将转子部从动压轴承拉开的力发生作用，因此转子部格外容 易脱落。
发明内容
本发明的目的在于解决具有动压轴承部的现有旋转机构难以对抗从外来冲击或 外力的问题。为了实现上述目的中的至少一个，本发明技术方案1的光偏转装置包括定子部和 转子部，所述定子部具有具有第1动压发生槽的径向轴承、具有第2动压发生槽的推力轴 承、以及定子线圈，所述转子部具有多角镜、与所述定子线圈相对置的磁铁、具有与所述径 向轴承相对置的动压面以及与所述推力轴承相对置的动压面的旋转体，且该转子部对所述 多角镜及所述磁铁进行支承，其特征在于，由所述推力轴承、所述径向轴承和所述旋转体构成了动压轴承部，对该动压轴承 部中的推力方向的一个端部的、且除了所述径向轴承和所述旋转体的所述动压面间的间隙 以外的部分进行密闭。本发明技术方案2的光偏转装置中，所述推力方向的一个端部能够经由所述径向 轴承与所述旋转体的所述动压面间的间隙而与外部连通。本发明技术方案3的光偏转装置中，所述第1动压发生槽相对于所述推力方向的 中心线而呈非对称状态。本发明技术方案4的光偏转装置中，所述第1动压发生槽相对于所述推力方向的 中心线，至少是长度、深度及倾斜角度中的一个呈非对称状态。本发明技术方案5的光偏转装置中，所述定子线圈和所述磁铁在所述推力方向相 对置地并排配置。本发明技术方案6的光偏转装置中，具有所述转子部在所述定子部之上方的上下 关系的配置。本发明技术方案7的光偏转装置中，具有所述转子部在所述定子部之下方的上下 关系的配置。本发明技术方案8的光偏转装置中，所述转子部具有将所述动压轴承部的所述推 力方向的一个所述端部进行密闭的密闭构件。本发明技术方案9的光偏转装置中，所述旋转体与所述密闭构件由同一材料构成。
图1是显示采用本发明实施方式的光偏转装置的光束扫描光学装置一例的立体 图。图2是显示本发明实施方式的光偏转装置一例的整体结构的剖面放大图。图3是显示径向轴承和推力轴承的图。图4是显示推力轴承的动压面的图。图5是显示动压轴承旋转时各种力的关系的图。图6是显示本发明实施方式的光偏转装置一例的整体结构的剖面放大图。图7是显示本发明实施方式的光偏转装置又一例的图。
具体实施例方式以下结合本发明的实施方式说明本发明，但本发明不限于该实施方式。
图1是显示采用本发明实施方式的光偏转装置101的光束扫描光学装置1 一例的 立体图。在图1中，符号100是安装用的基台，IA是发生光束的半导体激光发光体，2是准 直透镜(光束整形用光学系统)，5是第1圆柱形透镜，116是多角镜，7是f θ透镜，8是第 2圆柱形透镜，9是反射镜，10是感光鼓。11是定时检测用的镜，12是同步检测器。从半导 体激光发光体IA射出的光束由于准直透镜2的作用而成为平行光。光束经过第1成像光 学系统的第1圆柱形透镜5投射到多角镜116上而反射。反射的光束透过由f θ透镜7、 第2圆柱形透镜8构成的第2成像光学系统，且经过反射镜9而以规定的点径投射到感光 鼓10的面上，且沿主扫描方向扫描。而每1行的同步检测则是通过将主扫描开始前的光束 经过镜11而投射到同步检测器12上来进行。图2是显示具有动压轴承部的本发明实施方式的光偏转装置一例的整体结构的 剖面放大图。光偏转装置101由定子部102和转子部103构成。定子部102固定在基台100上，具有推力轴承104、径向轴承105及定子线圈124。 推力轴承104和径向轴承105由一个构件110构成，如后所述，在推力轴承104的动压面 104a上形成了动压发生槽104b，在径向轴承105的动压面105a上形成了动压发生槽105b。转子部103具有旋转体107、磁铁125及多角镜116。构成转子部103的这些构 件一体地旋转。用推力轴承104、径向轴承105及旋转体107形成动压轴承部，该动压轴承 部利用旋转时由空气形成的动压来支承旋转体107。旋转体107的下表面形成与推力轴承 104的动压面104a相对置的动压面，旋转体107的内周面则形成与径向轴承105的动压面 105a相对置的动压面。推力轴承104、径向轴承105以及旋转体经过高精度的加工，以使得 旋转体107的动压面(下表面)与动压面104a之间的间隔以及旋转体107的动压面(内 周面)与动压面105a之间的间隔分别为1 7 μ m。在旋转体107上固定着多角镜116、密闭构件118以及磁铁125。多角镜116是多 边形的转子部，其外周面成为数量与多边形的边数对应的镜面。密闭构件118是将动压轴 承部的推力方向一个端部加以密闭的密闭构件，固定在旋转体107上。在旋转体107、多角 镜116以及密闭构件118上采用铝或铝合金。旋转体107和密闭构件118之间形成密闭空 间118a，该密闭空间118a的除了径向轴承105与旋转体107间的间隙以外的部分被密闭。 即，将由推力轴承104、径向轴承105、旋转体107构成的动压轴承部的推力方向一个端部、 即空间108a的、除了径向轴承105和旋转体107的动压面间的间隙之外的部分进行密闭。 在本例中，还用密闭构件118来形成空间118a。而为了这样形成空间118a，最好旋转体107 和密封构件118用相同材料构成。光偏转装置101构成为轴向形的马达。即，定子线圈124与磁铁125在推力方向 相对置地并排配置。定子线圈124和磁铁125分别由多个线圈、多个磁铁构成，所述多个线 圈和所述多个磁铁呈环状地排列在包围圆柱状构件110的圆上。构成推力轴承104和径向轴承105的构件110由铝或铝合金构成。图3是构成推力轴承104和径向轴承105的构件110的侧视图、水平剖面图。图 3(b)是沿图3(a)的C-C线剖切的剖面图。圆柱状的径向轴承105的外周是动压面105a，在动压面105a上，形成了作为第1 动压发生槽的动压发生槽105bl及105b2。具体而言，如图3所示，具有在推力方向上并
5列配置的作为第一动压发生槽的动压发生槽105bl和作为第一动压发生槽的动压发生槽 105b2。动压发生槽105bl、动压发生槽105b2分别由2个动压发生槽组成。图3 (a)中上方 的动压发生槽105bl从图的左上方向右下方倾斜。图3中下方的动压发生槽105b2从图的 左下方向右上方倾斜。在图示的例子中，动压发生槽105bl、动压发生槽105b2各自的深度 及倾斜角相等。而且这些槽的长度不同。在图3中，槽的长度以动压发生槽105bl、105b2 在推力方向的长度A、B来表示。S卩，以动压发生槽105bl的长度A与动压发生槽105b2的长度B不相等(Α Φ B) 的形式形成动压发生槽105bl、105b2。这样，动压发生槽105bl与动压发生槽105b2就相对 于将二者隔开的间隔的中心线D、即与推力方向垂直的中心线D而呈非对称的状态。图3所示的例子采用将动压发生槽105bl与动压发生槽105b2分开的2组槽，但 也可以采用动压发生槽105bl与动压发生槽105b2连续的形式。在这样的动压发生槽中， 动压发生槽105bl与动压发生槽105b2间的连接部就成为中心线，动压发生槽105bl与动 压发生槽105b2相对于该中心线而呈非对称状态。图4是推力轴承104的俯视图。在推力轴承104的动压面104a上形成了作为涡 旋状第2动压发生槽的动压发生槽104b。以下说明上述光偏转装置101的动作。通过对定子线圈124施加驱动电流，使转子部103旋转。由于高速旋转，在推力轴承104与旋转体107之间的间隙以及径向轴承105与旋 转体107的内周面之间的间隙中发生由空气导致的动压，使转子部103上浮并高速旋转。在高速旋转过程中，维持以下说明的平衡状态，转子部103稳定地旋转。F1+F2+F3+F4 = 0Fl 定子线圈124与磁铁125间的磁吸引力F2 推力轴承104与旋转体107间的间隙中由空气导致的动压F3:由气压差导致的力F4 由转子部103的质量而发生的重力图5显示力Fl F4的方向。磁吸引力Fl是下方的定子线圈124吸引上方的磁铁125的力，因此方向向下。动 压F2是由动压发生槽104b发生的力，是将转子部103向上方推的方向向上的力。由于A > B，由在径向轴承105上形成的动压发生槽105b发生向着图3中下方的气流。结果是， 图2中径向轴承105与密闭构件118之间的空间118a被减压。通过这种减压，发生向下的 力、即由气压差导致的力F3。由气压差导致的力F3如后所述，能够通过对动压轴承部的设 计来进行调整。重力F4则是将转子部103吸引到定子部102 —侧的方向向下的力。这样，力Fl F4就全部是作用于推力方向的力，这些力的平衡关系使转子部103 稳定地高速旋转。尤其是，由于是定子线圈124与磁铁125在推力方向相对置的轴向形的 马达，因此磁吸引力Fl稳定地保持转子部103。在这种力的平衡关系下，由于密闭构件118的密闭，动压轴承部不易受到来自外 部的冲击或力的影响。即，通过将动压轴承部的推力方向的一个端部加以密闭，所述各种力 间的平衡关系得以稳定地保持，构成不易受到外来影响的轴承部。结果是转子部103稳定 地旋转。如果不是密闭结构，则用前述公式表示的平衡关系就容易被破坏，转子部103的旋转变得不稳定。以下说明由气压差导致的力F3。由气压差导致的力F3是在径向轴承105发生的 力。即，是由图3(a)中用箭头W2表示的气流与箭头W3表示的气流之间的关系产生的力。 换言之，由气压差导致的力F3是因动压发生槽105bl与动压发生槽105b2之间的关系而产 生的。以在动压发生槽105bl的下端与动压发生槽105b2的上端之间的中点上引出的中心 线D为中心，当动压发生槽105bl与动压发生槽105b2呈线对称状态时，用箭头W2表示的 气流与用箭头W3表示的气流相等，因此由气压差导致的力F3变成0。S卩，不会发生通过动 压发生槽105bl、105b2而将转子部103上推或下推的力。而以中心线D为中心，当动压发 生槽105bl与动压发生槽105b2呈线不对称状态时，就产生通过动压发生槽105bl、105b2 而使转子部103沿推力方向移动的力。当由压力差导致的力F3为0时，即，当不发生通过动压发生槽105bl和动压发生 槽105b2使转子部103沿推力方向移动的力时，转子部103在高速旋转过程中就会在推力 方向不稳定。导致光偏转装置101容易受到外力的影响，当在高速旋转过程中对光偏转装 置施加冲击或外力时，有时转子部103会脱落。而通过使气压差导致的力F3不成为0，即，使利用动压发生槽105bl、105b2而使转 子部103沿推力方向移动的力发生，能够增加转子部103在旋转运动过程中的稳定性，即使 受到冲击或外力，转子103也不易脱落。图3所示的例子是动压发生槽105bl沿径向轴承105的外周设置2个。动压发生 槽105b2也同样，沿径向轴承105的外周设置2个。如图所示，动压发生槽105bl与动压发 生槽105b2沿轴向并排，并且在旋转方向上被设置在大致相同的角度位置上。当旋转体107以与动压发生槽105bl、105b2相对置的旋转体107的内周面部分沿 箭头Wl所示的方向移动的状态旋转时，在动压发生槽105bl中发生用向下的箭头W2表示 的动压力，在动压发生槽105b2中则发生用向上的箭头W3表示的动压力。通过如图3那样使动压发生槽105b 1与动压发生槽105b2相对于中心线D而呈非 对称状态，能够提高光偏转装置101对抗外力的稳定性。作为使由气压差导致的力F3发生的方法，除了长度以外，通过改变槽的深度或槽 的倾斜度，也能调整动压发生槽105bl与105b2的关系，还能够将以上3个要素中任意的2 个以上进行组合。图3所示的例子是通过使A > B来对空间118a减压。当旋转体107以与动压发生槽105bl、105b2相对置的旋转体107的内周面部分沿 箭头Wl所示的方向移动的状态旋转时，在动压发生槽105bl中发生用向下的箭头W2表示 的动压力，在动压发生槽105b2中则发生用箭头W3表示的向上的动压力。通过使A > B，使 向下的动压力比向上的气流更强，空间118a被减压。通过空间118a的减压来防止转子部103的脱落，具体如下。F1+F2+F4成为图5中 向上的合力。由气压差导致的力F3则抵消该向上的合力而使转子部103稳定并防止其脱落。不过，由于装置结构的不同，有时空间118a内的气压会高于大气压，即，会产生加 压。在这种场合，譬如以B > A的形式形成动压发生槽105bl和动压发生槽105b2。与其他部件之间的关系会导致光偏转装置101以各种方向组装到图像形成装置
7中。图6显示以基台100在上的状态组装到图像形成装置中的光偏转装置101的例子。在 图6的光偏转装置101中，前述公式F1+F2+F3+F4 = 0中的重力F4因其他因素与力Fl F3的关系而相对地成为逆向。在图6的例子中，重力F4作用于使转子部103脱离定子部102的方向。当将图6 的例子适用于图5时，如果以重力F4为基准而显示成向下，则磁吸引力Fl及动压F2的方 向就与图5所示的相反。在图3所示的例子中，合力F1+F2+F4是作用于使转子部103脱离 定子部102的方向的力，并且由压力差导致的力F3抵消了合力F1+F2+F4。在图6的例子中，重力F4作用于使转子部103脱离定子部102的方向。因此图6 的例子中，要通过比图3的例子更进一步地使A比B长来提高空间118a的真空度，由此防 止转子部103的脱落。图7显示本发明实施方式的光偏转装置的又一例。在图7的例子中，旋转体107将动压轴承部中推力方向的一个端部密闭。S卩，不是 如图2那样用与旋转体107分开的另外的构件118来进行密闭，而是用旋转体107来密闭 推力方向的端部。如图所示，由推力轴承104、径向轴承105、旋转体107构成的动压轴承部 的推力方向的一个端部、即空间118a除了径向轴承105与旋转体107的动压面之间的间隙 以外的部分被径向轴承105和旋转体107密闭。在本实施方式中，是将动压轴承部的推力方向的一个端部加以密闭。通过采用这 种动压轴承部的密闭结构，提高了对抗外来冲击或力的稳定性，能够充分地防止转子部的 脱落。
权利要求
一种光偏转装置，其具有定子部和转子部，所述定子部具有具有第1动压发生槽的径向轴承、具有第2动压发生槽的推力轴承、以及定子线圈，所述转子部具有多角镜、与所述定子线圈相对置的磁铁、具有与所述径向轴承相对置的动压面以及与所述推力轴承相对置的动压面的旋转体，且该转子部对所述多角镜及所述磁铁进行支承，其特征在于，由所述推力轴承、所述径向轴承和所述旋转体构成了动压轴承部，对该动压轴承部中的推力方向的一个端部的、且除了所述径向轴承和所述旋转体的所述动压面间的间隙以外的部分进行密闭。
2.如权利要求1所述的光偏转装置，其特征在于，所述推力方向的一端部能够经由所 述径向轴承与所述旋转体的所述动压面间的间隙而与外部连通。
3.如权利要求1所述的光偏转装置，其特征在于，所述第1动压发生槽相对于所述推力 方向的中心线而呈非对称状态。
4.如权利要求3所述的光偏转装置，其特征在于，所述第1动压发生槽相对于所述中心 线，至少是长度、深度及倾斜角度中的一个呈非对称状态。
5.如权利要求1所述的光偏转装置，其特征在于，所述定子线圈和所述磁铁在所述推 力方向相对置地并排配置。
6.如权利要求1所述的光偏转装置，其特征在于，具有所述转子部在所述定子部之上 方的上下关系的配置。
7.如权利要求1所述的光偏转装置，其特征在于，具有所述转子部在所述定子部之下 方的上下关系的配置。
8.如权利要求1所述的光偏转装置，其特征在于，所述转子部具有将所述动压轴承部 的所述推力方向的一个所述端部进行密闭的密闭构件。
9.如权利要求8所述的光偏转装置，其特征在于，所述旋转体与所述密闭构件由同一 材料构成。
10.一种光偏转装置，其特征在于，包括定子部和转子部，所述定子部具有具有第1动压发生槽的径向轴承、具有第2动压发生槽的推力轴承、 以及定子线圈，所述转子部具有多角镜、与所述定子线圈相对置的磁铁、具有与所述径向轴承相对置 的动压面以及与所述推力轴承相对置的动压面的旋转体，且该转子部对所述多角镜及所述 磁铁进行支承，由所述径向轴承和所述旋转体形成大致密闭的空间部。
11.如权利要求10所述的光偏转装置，其特征在于，所述密闭的空间部能够经由所述 径向轴承和所述旋转体的所述动压面间的间隙与外部连通。
12.如权利要求10所述的光偏转装置，其特征在于，所述密闭的空间部的、除了所述径 向轴承和所述旋转体的所述动压面间的间隙之外的部分被密闭。
全文摘要
本发明目的在于提供一种光偏转装置，包括定子部和转子部，所述定子部具有具有第1动压发生槽的径向轴承、具有第2动压发生槽的推力轴承、以及定子线圈，所述转子部具有多角镜、与所述定子线圈相对置的磁铁、具有与所述径向轴承相对置的动压面以及与所述推力轴承相对置的动压面的旋转体，且该转子部对所述多角镜及所述磁铁进行支承，其中，将由所述推力轴承、所述径向轴承和所述旋转体构成的动压轴承部的推力方向的一个端部的、除了所述径向轴承和所述旋转体的所述动压面间的间隙以外的部分进行密闭。
文档编号G02B26/08GK101957497SQ20101022622
公开日2011年1月26日 申请日期2010年7月9日 优先权日2009年7月14日
发明者大野直弘, 镰田隆史, 黑泽高昭 申请人:柯尼卡美能达商用科技株式会社