CN1153310A - 用于使多面镜旋转的驱动电动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于使多面镜转动，以便于改变在激光打印机或激光扫描器中激光束的路径的驱动电动机。该用于使多面镜转动的驱动电动机具有一个定子、一个转子，和一个设置在定子和转子之间用于支承转子旋转的轴承。因此，当激光打印机或激光扫描器以高速打印或扫描时能够有效地减少振动和噪声。

Description

用于使多面镜旋转的驱动电动机

本发明涉及一种用于使多面镜旋转的驱动电动机，特别是涉及一种用于使多面镜旋转以便改变在激光打印机或激光扫描器中激光束的路径的驱动电动机。

像激光打印机或激光扫描器这样的光数据处理装置已经发展成能大规模地处理光数据。用于以高速打印或扫描大量数据的光数据处理装置包括：一个具有极好聚焦的激光器1、一个高速光偏转器2、旋转多面镜3、和一个用于使多面镜3旋转的驱动电动机4，如图1中所示。

图2是一个用于使多面镜旋转的传统驱动电动机的轴承部分的简化图。如在图2中所示，一对上、下球轴承40被设置在轴承箱10和固定到电动机的一个转子41上的轴30之间。在此，标号11代表一个轴承盖。

只要打印机或扫描器以低速操作，那么在用安装有球轴承40的驱动电动机来打印或扫描期间不会有问题。然而，当打印机或扫描器以高速操作时存在显著的问题。也就是：如果通过以大于20,000RPM的速度使多面镜旋转来进行打印或扫描，那么在接触型球轴承40中存在显著的振动和噪声。

本发明的目的是提供一种用于旋转一个多面镜的驱动电动机，在该驱动电动机中使用了一种改进的轴承，以便当像激光打印机或激光扫描器这样的光数据处理装置打印或扫描时能有效地减少振动和噪声。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于使一个多面镜旋转的驱动电动机，该电动机包括：一个定子，一个转子，和一个设置在定子和转子之间用于支承转子旋转的轴承，其特征是，该轴承是一个半球形流体轴承。

此外，该半球形流体轴承包括：上内环和下内环，它们是半球形的并且与穿过它们的中心固定到转子上的轴装配以便相互面对；和一个保持在定子中的外环，用于支承上、下内环的转动。

内环和外环之中至少有一个具有一个在其润滑表面上形成的钛或陶瓷材料的第一膜涂层。外环是由陶瓷材料构成的。除了上述第一膜涂层外，在其上形成有一个金钢石类碳的第二膜涂层。

本发明的上述目的和优点通过下面结合附图对最佳实施例的详细描述将变得更明显。图中：

图1是一个典型激光打印机的简化图；

图2是在用于使一个多面镜旋转的传统驱动电动机中的轴承部分的截面图；

图3是在根据本发明的用于使一个多面镜旋转的驱动电动机中的轴承部分的截面图；

图4是沿图3的平面A-A截取的一个截面图，

如图3所示，根据本发明的用于使一个多面镜旋转的驱动电动机的结构类似于图2中的用于使多面镜旋转的传统驱动电动机的结构。用于使多面镜旋转的驱动电动机包括：一个用于使一个多面镜3旋转的转子41；一个围绕着转子41设置的定子(没有示出)，用于与转子41产生电的相互作用以致于转子41旋转；一个插入转子41中的电动机轴30；一个轴承50，通过该轴承50来固定电动机轴30以便当它旋转时支承电动机轴30；和一个轴承箱10，用于保持轴承50。在此，不同于传统的球轴承，轴承50是一个半球形流体轴承。

半球形流体轴承50具有一个上内环51和一个下内环52，它们均是半球形的并且与轴30固定，并使各环的球形侧彼此面对，一个固定在轴承箱10中的外环54，用于当内环51和52旋转时支承它们；一个位于上内环51和下内环52之间的垫片53，用于维持在外环54和内环51和52之间的间隙；和一个用于把上内环51和下内环52保持在电动机轴30上的环55。在此，环55可以用力与电动机轴30固定或被旋紧从而与电动机轴30相结合。在图3中，标号12表示一个盖肩，用于防止轴承50沿轴30下滑。

参照图4，主要由高碳钢或钨钻合金(WCo)形成的上内环51和下内环52涂有一层5-20μm厚的钛(Ti)膜21。类似地，外环54的润滑表面主要地由高碳钢或WCo构成并且涂有一层5-20μm厚的Ti膜21′。Ti膜涂层21和21′能够由陶瓷涂层来代替，例如，一个Al₂O₃膜涂层。此外，上内环51、下内环52和外环54可以全都由陶瓷形成。

膜涂层用于减轻在外环54和上内环51之间和在外环54和下内环52之间的摩损，该摩损是当电动机起动或停止时，即在阈速度上或低于该阈速度时由在它们之间的固体摩擦所引起的。

另一方面，为了进一步减小由固体摩擦所引起的摩损，在上内环51和下内环52的Ti膜涂层21上涂上5-10μm厚的金刚石类碳(DLC)膜。由于DLC涂层22具有类似于Ti膜涂层21的线性膨胀系数，所以，表面剥落的危险或间隙上的变化是极小的。另外，前者比后者更耐摩擦，这样它就能够更有效地减轻固体摩擦的冲击。

在DLC膜涂层22中形成了一个槽23。根据DLC膜涂层22的厚度槽23可以穿过DLC膜涂层22到达Ti膜涂层21。当上内环51和下内环52旋转时槽23通过产生油压或气压使它们离开外环54。此外，DLC膜涂层22和槽23可以被设置到外环54上。

下面将详细说明一个用于制造上述半球形流体轴承的方法的实施例。主要由高碳钢或WCo构成的上内环51和下内环52被精加工以便具有超过0.15-0.25μm的球度，并且它们的球形表面涂有一层5-20μm厚的Ti膜。然后，在Ti膜上涂上一层5-10μm厚的DLC膜。

一种Ti离子束喷射方法或一种Ti气淀积方法能够被用于涂覆Ti膜。该Ti膜能够用利用同样方法淀积的陶瓷膜来代替。

外环54的润滑表面涂有一层5-20μm厚的Ti膜或陶瓷膜。此后，利用一种化学腐蚀方法或一种电的放电加工方法在DLC膜涂层22上形成槽23。

按照下列顺序把上述半球形流体轴承组装到一个驱动电动机中。首先，通过例如热压配合把上内环51固定到电动机轴30上，以便防止上内环51从电动机轴30上滑掉。然后，使隔板53与轴30固定，并且例如通过热压配合使外环54插入轴承箱10中。用同样的方法使下内环52与轴30相装配。此后，用力将环55与电动机轴30固定或使之旋紧与电动机30相结合。

如上所述，当一个激光打印机或激光扫描机以高速打印或扫描时，根据本发明的用于使一个多面镜旋转的驱动电动机能够有效地减小振动和噪音。

Claims (10)

1.一种用于使多面镜旋转的驱动电动机，包括：一个定子、一个转子和一个设置在定子和转子之间用于支承转子旋转的轴承，

其特征为：所述轴承是一种半球形流体轴承。

2.根据权利要求1所述的驱动电动机，其特征为：所述半球形流体轴承包括：一个上内环和一个下内环，该上内环和下内环是半球形的并且与一个固定到所述转子上的轴相配以便相互面对；和一个保持在所述定子中的外环，用于支承所述上内环和下内环的旋转。

3.根据权利要求2所述的驱动电动机，其特征为：所述内环和外环中的至少一个具有在其润滑表面上形成的钛和陶瓷中之一的第一膜涂层。

4.根据权利要求3所述的驱动电动机，其特征为：所述外环是由陶瓷材料形成的。

5.根据权利要求3所述的驱动电动机，其特征为：在所述第一膜涂层上形成一种金钢石类碳的第二膜涂层。

6.根据权利要求5所述的驱动电动机，其特征为：在所述第二膜涂层中形成一个预定的槽。

7.根据权利要求6所述的驱动电动机，其特征为：所述槽延伸到所述第一膜涂层。

8.根据权利要求5所述的驱动电动机，其特征为：所述的第一膜涂层是5-20μm厚。

9.根据权利要求5所述的驱动电动机，其特征为：所述的第二膜涂层是5-10μm厚。

10.根据权利要求6所述的驱动电动机，其特征为：所述的第二膜涂层是5-10μm厚。

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