JP2757464B2 - Optical deflector - Google Patents
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Description
本発明は、側面が鏡面となっている多面鏡をモータに
よって回転し、該鏡面に入射した光を該回転によって偏
向して反射する光偏向器に関するものである。The present invention relates to an optical deflector that rotates a polygon mirror whose side surface is a mirror surface by a motor, and deflects and reflects light incident on the mirror surface by the rotation.
第３図に、従来の光偏向器を示す。第３図において、
１は軸、１−１は動圧発生用溝、２はハウジング、３は
回転スリーブ、４はカバー、４−１は入射窓、５はヨー
ク、６はマグネット、７はステータコア、８はスタッ
ド、９は基板、10は磁気検出素子、11は多面鏡、12はフ
ランジ、13はネジ、14はウインドガラス、15は隙間であ
る。 軸１の一端は、ハウジング２に固着される。軸１の表
面には、ラジアル軸受として働く動圧発生用溝１−１が
設けられている。ラジアル軸受は、回転軸に対して直角
の方向に力が働いても、回転の中心が所定の位置よりズ
レないようにするための軸受である。 モータのロータ部は、軸１に隙間15を隔てて嵌挿した
部分であり、回転スリーブ３、それに圧入あるいは接着
等により固着されたヨーク５およびマグネット６で構成
されている。 このロータ部に、多面鏡11が取り付けられる。取り付
けは、多面鏡11の中心孔を回転スリーブ３に嵌挿し、上
からフランジ12を当て、ネジ13によって回転スリーブ３
に固定することによって行う。 一方、モータのステータ部は、次のものから構成され
ている。即ち、ハウジング２、ハウジング２に一端が圧
入等によって固着された軸１、同じくハウジング２に固
着されたステータコア７（なお、図示されていないが、
ステータコア７にはトロイダルコイルが巻回されてい
る）、ステータコア７に取り付けられたスタッド８によ
って支持される基板９、基板９上に植立設置された磁気
検出素子10等から構成されている。 マグネット６は永久磁石であり、対向するステータコ
ア７との間には磁気的吸引力が働いている。この吸引力
は、マグネット６とステータコア７との対向位置が、モ
ータの軸方向（スラスト方向）にズレないようにする作
用をする。 つまり、第３図において、マグネット６が上に移動し
た時には、前記吸引力に下方へ引き下げる成分が現れて
引き下げられるし、下に移動した時には、上方に引き上
げる成分が現れて引き上げられる。かくして、マグネッ
ト６とステータコア７とは、前記磁気的吸引力により、
軸方向の所定位置にて対向せしめられるようにされる。
即ち、マグネット６とステータコア７により、磁気的ス
ラスト軸受が構成されている。 磁気検出素子10としては、例えば、ホール素子が用い
られる。これは、マグネット６の漏れ磁束を検出して、
マグネット６が回転する際、Ｎ極が通過したかＳ極が通
過したかを検出する。 検出信号は、基板９に印刷された配線を通して、図示
しない制御部へ送られる。制御部では、この検出信号を
基に、ステータコア７の各個所に巻回されているトロイ
ダルコイルに流す電流の向きを決める。その結果、マグ
ネット６との相互作用により回転を持続する方向の力が
発生させられる。 回転スリーブ３が回転すると、動圧発生用溝１−１に
より、軸１の周囲（隙間15の部分）に高い圧力の空気層
が生ぜしめられる。この圧力により、回転スリーブ３は
軸１より浮いた状態で支持されることになる。即ち、動
圧空気軸受が構成される。 なお、上例では、動圧発生用溝を軸１の外周に設けて
いるが、回転スリーブ３の内壁に設けるようにしてもよ
い。 そして、前記空気層が、ロータ部の回転中心を一定に
保つ作用をする。例えば、回転スリーブ３が第３図の右
方にズレたとすると、右方の隙間は大となり、その部分
の隙間の圧力はズレる前より小となる。一方、左方の隙
間は小となるから、その部分の隙間の圧はズレる前より
大となる。圧力の大小関係が上記のようになると、回転
スリーブは左方に押され、最終的には元の位置へ戻され
ることになる。 多面鏡11は、軸方向の上方から見た場合、多面鏡を成
しており、その周側面には多数の鏡面を有している。 ウインドガラス14→入射窓４−１を通って入射された
レーザー等の光ビームは、多面鏡11の鏡面で反射され、
入射窓４−１→ウインドガラス14を通って外部へ出て行
く。第１の鏡面に光ビームが入射されていて、多面鏡11
が回転すると、該光ビームの反射光ビームは徐々に向き
を変えさせられる。つまり、偏向される。 回転が進んで、次の第２の鏡面が回転して来ると、今
度はこれに入射する。この第２の鏡面でも、第１の鏡面
と同様にして偏向が行われる。従って、反射光ビーム
は、一定の角度範囲内を走査する形となる。走査速度
は、多面鏡11の回転速度に依存する。FIG. 3 shows a conventional optical deflector. In FIG.
1 is a shaft, 1-1 is a groove for generating dynamic pressure, 2 is a housing, 3 is a rotating sleeve, 4 is a cover, 4-1 is an entrance window, 5 is a yoke, 6 is a magnet, 7 is a stator core, 8 is a stud, 9 is a substrate, 10 is a magnetic detection element, 11 is a polygon mirror, 12 is a flange, 13 is a screw, 14 is a window glass, and 15 is a gap. One end of the shaft 1 is fixed to the housing 2. The surface of the shaft 1 is provided with a groove 1-1 for generating a dynamic pressure acting as a radial bearing. A radial bearing is a bearing for preventing the center of rotation from shifting from a predetermined position even when a force acts in a direction perpendicular to the rotation axis. The rotor portion of the motor is a portion fitted to the shaft 1 with a gap 15 therebetween, and includes a rotating sleeve 3, a yoke 5 fixed to the rotating sleeve 3 by press-fitting or bonding, and a magnet 6. The polygon mirror 11 is attached to this rotor unit. Attachment is performed by inserting the center hole of the polygon mirror 11 into the rotating sleeve 3, applying the flange 12 from above, and screwing the rotating sleeve 3 onto the rotating sleeve 3.
This is done by fixing to On the other hand, the stator portion of the motor is composed of the following. That is, the housing 2, the shaft 1 whose one end is fixed to the housing 2 by press-fitting or the like, and the stator core 7 which is also fixed to the housing 2 (not shown,
A toroidal coil is wound around the stator core 7), a substrate 9 supported by studs 8 attached to the stator core 7, a magnetic sensing element 10 erected on the substrate 9, and the like. The magnet 6 is a permanent magnet, and a magnetic attraction acts between the magnet 6 and the opposed stator core 7. This attractive force acts to prevent the facing position between the magnet 6 and the stator core 7 from shifting in the axial direction (thrust direction) of the motor. That is, in FIG. 3, when the magnet 6 moves upward, a component for pulling down appears in the attraction force, and when the magnet 6 moves downward, a component for pulling up appears and pulls up. Thus, the magnet 6 and the stator core 7 are separated by the magnetic attraction force.
It is made to oppose at a predetermined position in the axial direction.
That is, the magnet 6 and the stator core 7 constitute a magnetic thrust bearing. As the magnetic detection element 10, for example, a Hall element is used. This detects the leakage magnetic flux of the magnet 6 and
When the magnet 6 rotates, it detects whether the N pole has passed or the S pole has passed. The detection signal is sent to a control unit (not shown) through wiring printed on the substrate 9. The control unit determines the direction of the current flowing through the toroidal coil wound around each part of the stator core 7 based on the detection signal. As a result, a force in a direction to maintain the rotation is generated by the interaction with the magnet 6. When the rotating sleeve 3 rotates, a high-pressure air layer is generated around the shaft 1 (at the gap 15) by the dynamic pressure generating groove 1-1. Due to this pressure, the rotating sleeve 3 is supported in a state of floating above the shaft 1. That is, a dynamic pressure air bearing is configured. In the above example, the groove for generating dynamic pressure is provided on the outer periphery of the shaft 1, but may be provided on the inner wall of the rotating sleeve 3. The air layer acts to keep the center of rotation of the rotor unit constant. For example, if the rotating sleeve 3 is displaced to the right in FIG. 3, the gap on the right is large, and the pressure in the gap at that portion is smaller than before the displacement. On the other hand, since the gap on the left is small, the pressure in the gap at that portion is larger than before the gap. When the magnitude relationship of the pressures is as described above, the rotating sleeve is pushed to the left and eventually returned to the original position. The polygon mirror 11 forms a polygon mirror when viewed from above in the axial direction, and has a large number of mirror surfaces on its peripheral side surface. The light beam, such as a laser, incident through the window glass 14 → the entrance window 4-1 is reflected by the mirror surface of the polygon mirror 11, and
The entrance window 4-1 goes out through the window glass 14 to the outside. The light beam is incident on the first mirror surface and the polygon mirror 11
When is rotated, the reflected light beam of the light beam is gradually turned. That is, it is deflected. As the rotation progresses and the next second mirror surface rotates, it is incident on this next time. Deflection is also performed on the second mirror surface in the same manner as the first mirror surface. Therefore, the reflected light beam scans within a certain angle range. The scanning speed depends on the rotation speed of the polygon mirror 11.
（問題点） しかしながら、前記した従来の光偏向器には、多面鏡
を回転させる際の風損が大きいという問題点があった。 （問題点の説明） モータの風損は、空気の抵抗に逆らって回転するため
に要する電力（ワット,W）のことであるが、この風損
は、回転速度が高速であればあるほど、また周囲の壁と
の間に存在する空気量が多いほど大となる傾向がある。 ところが、光偏向器の回転は高速であり、しかも多面
鏡11周辺部とそれを取り巻くカバー４との間には、少な
からざる空気量があった。そのため、風損を無視するこ
とが出来なかった。 風損が大きいと、モータに給電する電力を大にしてや
る必要があるが、そうするとコイルを初めとして導線に
生ずるジュール熱が大となり、光偏向器内の温度が上昇
する。温度が上昇すると、多面鏡11の鏡面に熱による歪
みを生ずるなどして、光の偏向が正確に行われなくな
る。 以上述べたように、風損が大きいと、電力を余計に消
費すると共に、偏向が正確に行われなくなるという不都
合が生ずる。 本発明は、以上のような問題点を解決することを課題
とするものである。(Problem) However, the above-mentioned conventional optical deflector has a problem that a windage loss when rotating the polygon mirror is large. (Explanation of the problem) The windage of the motor is the electric power (watt, W) required to rotate against the resistance of the air, and the windage increases as the rotation speed increases. Also, the larger the amount of air existing between the surrounding wall and the surrounding wall, the larger the tendency. However, the rotation of the optical deflector was high-speed, and there was a considerable amount of air between the periphery of the polygon mirror 11 and the cover 4 surrounding it. Therefore, the windage could not be ignored. If the windage loss is large, it is necessary to increase the electric power supplied to the motor. However, in this case, the Joule heat generated in the conductor including the coil increases, and the temperature in the optical deflector rises. When the temperature rises, the mirror surface of the polygon mirror 11 is distorted due to heat, and the light is not accurately deflected. As described above, when the windage is large, there is a problem that power is consumed more and deflection is not performed accurately. An object of the present invention is to solve the above problems.
前記課題を解決するため、本発明では、多面鏡の回転
速度は光偏向器の用途面からの要請により低速にするこ
とは出来ないので、多面鏡の周囲に存在する空気量を少
なくして風損を低減すべく、次のような手段を講じた。 即ち、本発明では、モータによって回転される多面鏡
を有する光偏向器において、光の入射を許す切欠部を具
えた周壁を多面鏡の回転周辺部に接近させて立設するこ
とにした。In order to solve the above-mentioned problem, in the present invention, the rotation speed of the polygon mirror cannot be reduced due to the demand from the application of the optical deflector, so that the amount of air existing around the polygon mirror is reduced to reduce the wind. The following measures were taken to reduce losses. That is, in the present invention, in the optical deflector having the polygon mirror rotated by the motor, the peripheral wall provided with the cutout allowing light to enter is set up close to the rotation peripheral portion of the polygon mirror.
前記の如く、多面鏡の回転周辺部に接近させて周壁を
立設すると、多面鏡から周壁までの間に存在する空気の
量が少なくなるので、多面鏡の回転に伴い生ずる風損を
少なくすることが可能となる。 風損が少なくなると、それだけ光偏向器に給電しなけ
ればならない電力は少なくて済み、ジュール熱は小とな
る。そのため、光偏向器内の温度上昇も低く、温度上昇
による鏡面の歪みも小となり、正確な偏向を行わせるこ
とが可能となる。As described above, when the peripheral wall is erected close to the rotating peripheral portion of the polygon mirror, the amount of air existing between the polygon mirror and the peripheral wall is reduced, so that the windage caused by the rotation of the polygon mirror is reduced. It becomes possible. The smaller the windage loss, the less power needs to be supplied to the optical deflector, and the lower the Joule heat. Therefore, the temperature rise in the optical deflector is low, the distortion of the mirror surface due to the temperature rise is also small, and accurate deflection can be performed.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。 第１図は、本発明の実施例にかかわる光偏向器であ
る。符号は、第３図のものに対応している。そして、２
−１はハウジング２に設けられた周壁、２−２は該周壁
の切欠部である。 第３図と同じ符号部分の構成および動作は、第３図の
場合と同様であるので、それらについての説明は省略す
る。 構成上、従来のものと異なる点は、ハウジング２の上
方を延長する形で、多面鏡11の回転周辺部に接近させて
周壁２−１を立設した点である。なお、周壁２−１に
は、入射光を遮らないように切欠部２−２が設けられ
る。 カバー４は、周壁２−１の外側に沿って下降させて被
せる。そして、図示しないネジ等によりハウジング２に
固定される。 第２図に、多面鏡と周壁の部分の斜視図を示す。レー
ザー発振器16から出された光ビームは、切欠部２−２よ
り入射し、多面鏡11によって反射される。反射光は、多
面鏡11の回転によって偏向される。 第４図に、多面鏡11から周壁２−１までの距離と風損
との関係を示す。ここに、多面鏡11から周壁２−１まで
の距離とは、第５図に示すように、多角形を成す多面鏡
11の頂点から周壁２−１の内面までの距離である。 第４図の関係によれば、周壁２−１までの距離を10mm
から1mmへと小にする程、風損も徐々に減少し得ること
が分かる。 しかし、あまりに距離を小にすると、ロータ部の回転
時のぶれにより多面鏡11が周壁２−１に接触する恐れも
あるし、加工精度の高度化による加工コストの上昇等と
いった好ましくない要素も出てくる。従って、多面鏡11
から周壁２−１までの距離をどの程度にするかは、それ
らの要素も考慮しつつ適宜決める必要がある。 なお、上例では、ハウジング２に周壁２−１を設けた
ものを示したが、カバー４に設けるようにしてもよい。
風損を低減するという点では、両者で変わりはない。し
かし、光偏向器の組立作業時においては、次のような点
で相違がある。 周壁をハウジング２に設けた場合。 多面鏡11と周壁２−１との距離が小なので、多面鏡11
を取り付けたロータ部を軸１に装着する作業の際、鏡面
を周壁２−１に接触させて傷つけてしまいそうに思われ
る。 しかし、ロータ部の軸穴が軸１に一寸でも嵌合される
と、そのあとは軸１にガイドされつつ下降するので、多
面鏡11が左右に傾いて周壁２−１に接触することはな
い。従って、周壁２−１によって鏡面が傷つけられるこ
とはない。 次に、カバー４を被せるわけであるが、カバー４の下
端部を周壁２−１の外面に沿って下降させながら被せる
ので、この時も多面鏡11に傷を付けたりすることはな
い。 周壁をカバー４に設けた場合 多面鏡11を取り付けたロータ部を軸１に装着する作業
の際は、カバー４はまだ被せないから、鏡面がカバー４
に設けた周壁に接触して傷つけられることはあり得な
い。 次にカバー４を被せる作業をするわけであるが、カバ
ー４の姿勢は何んら規制されていないから、極く僅かの
距離した離れないように作られている周壁が、この作業
の時に鏡面が接触して傷つける恐れは充分にある。鏡面
は光偏向器の最も大切な部分であるから、これを傷つけ
るような作業を強いる構造は好ましくない。 しかし、鏡面に接触しないようカバー４の姿勢を規制
し、その姿勢のまま前進させて被せることが出来るよう
な治具を用いれば、周壁をカバー４に設けた場合でも、
組立作業時に鏡面を傷つけることはない。 なお、上記実施例では、動圧空気軸受をラジアル軸受
とするモータを用いているものを示したが、他の軸受を
有するモータを用いた光偏向器に対しても本発明が適用
できることは勿論である。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an optical deflector according to an embodiment of the present invention. The reference numerals correspond to those in FIG. And 2
-1 is a peripheral wall provided in the housing 2, and 2-2 is a cutout of the peripheral wall. Since the configuration and operation of the same reference numerals as in FIG. 3 are the same as those in FIG. 3, the description thereof will be omitted. The configuration differs from the conventional one in that the peripheral wall 2-1 is erected close to the rotation peripheral portion of the polygon mirror 11 so as to extend above the housing 2. Note that the peripheral wall 2-1 is provided with a notch 2-2 so as not to block incident light. The cover 4 is put down along the outside of the peripheral wall 2-1. Then, it is fixed to the housing 2 by screws (not shown) or the like. FIG. 2 shows a perspective view of the polygon mirror and the peripheral wall. The light beam emitted from the laser oscillator 16 enters the notch 2-2 and is reflected by the polygon mirror 11. The reflected light is deflected by the rotation of the polygon mirror 11. FIG. 4 shows the relationship between the distance from the polygon mirror 11 to the peripheral wall 2-1 and the windage. Here, the distance from the polygon mirror 11 to the peripheral wall 2-1 is defined as a polygonal polygon mirror as shown in FIG.
It is the distance from the top of 11 to the inner surface of the peripheral wall 2-1. According to the relationship of FIG. 4, the distance to the peripheral wall 2-1 is 10 mm.
It can be seen that the windage can be gradually reduced as the distance is reduced from 1 mm to 1 mm. However, if the distance is too small, the polygonal mirror 11 may come into contact with the peripheral wall 2-1 due to the shake during rotation of the rotor portion, and undesired factors such as an increase in machining cost due to an increase in machining accuracy. Come. Therefore, the polygon mirror 11
It is necessary to appropriately determine the distance from to the peripheral wall 2-1 while taking those factors into consideration. In the above example, the housing 2 is provided with the peripheral wall 2-1. However, the housing 2 may be provided on the cover 4.
There is no difference between the two in terms of reducing windage. However, at the time of assembling the optical deflector, there are the following differences. When the peripheral wall is provided on the housing 2. Since the distance between the polygon mirror 11 and the peripheral wall 2-1 is small, the polygon mirror 11
It is likely that the mirror surface is brought into contact with the peripheral wall 2-1 and damaged when the rotor portion with the attached is mounted on the shaft 1. However, when the shaft hole of the rotor portion is fitted to the shaft 1 even by one dimension, the polygon mirror 11 then descends while being guided by the shaft 1, so that the polygon mirror 11 does not tilt left and right and does not contact the peripheral wall 2-1. . Therefore, the mirror surface is not damaged by the peripheral wall 2-1. Next, the cover 4 is covered. Since the lower end of the cover 4 is covered while being lowered along the outer surface of the peripheral wall 2-1, the polygon mirror 11 is not damaged at this time. When the Peripheral Wall is Provided on the Cover 4 At the time of mounting the rotor unit to which the polygon mirror 11 is attached to the shaft 1, the cover 4 cannot be covered yet.
It cannot be injured by contacting the peripheral wall provided in the above. Next, the work of putting the cover 4 is performed, but since the posture of the cover 4 is not regulated at all, the peripheral wall made so as not to be separated by a very small distance has a mirror surface at the time of this work. However, there is a great risk of injury from contact. Since the mirror surface is the most important part of the optical deflector, it is not preferable to use a structure that imposes a work that damages the mirror surface. However, by using a jig that restricts the posture of the cover 4 so that it does not come into contact with the mirror surface and can be moved forward and covered with the posture, even when the peripheral wall is provided on the cover 4,
There is no damage to the mirror surface during assembly work. In the above embodiment, the motor using the dynamic pressure air bearing as the radial bearing is used. However, the present invention can of course be applied to an optical deflector using a motor having another bearing. It is.
以上述べた如く、本発明の光偏向器によれば、多面鏡
の回転周辺部に接近させて周壁を立設し、多面鏡から周
壁までの間に存在する空気の量を少なくしたので、多面
鏡の回転に伴い生ずる風損を少なくすることが出来る。 風損が少なくなると、それだ光偏向器に給電しなけれ
ばならない電力は少なくて済むので、ジュール熱は小と
なり、光偏向器内の温度上昇も低くなる。そのため、温
度上昇による鏡面の歪みも小となり、より正確な偏向を
行わせることが出来る。As described above, according to the optical deflector of the present invention, the peripheral wall is erected near the rotating peripheral portion of the polygon mirror, and the amount of air existing between the polygon mirror and the peripheral wall is reduced. Wind damage caused by the rotation of the mirror can be reduced. When the windage is reduced, less power needs to be supplied to the optical deflector, so that Joule heat is reduced and the temperature rise in the optical deflector is also reduced. For this reason, the distortion of the mirror surface due to the temperature rise is small, and more accurate deflection can be performed.
第１図……本発明の実施例にかかわる光偏向器 第２図……多面鏡と周壁の部分の斜視図 第３図……従来の光偏向器 第４図……多面鏡から周壁までの距離と風損との関係を
示す図 第５図……多面鏡から周壁までの距離を示す図 図において、１は軸、１−１は動圧発生用溝、２はハウ
ジング、２−１は周壁、２−２は切欠部、３は回転スリ
ーブ、４はカバー、４−１は入射窓、５はヨーク、６は
マグネット、７はステータコア、８はスタッド、９は基
板、10は磁気検出素子、11は多面鏡、12はフランジ、13
はネジ、14はウインドガラス、15は隙間、16はレーザー
発振器である。FIG. 1 is an optical deflector according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of a polygon mirror and a peripheral wall. FIG. 3 is a conventional optical deflector. FIG. Figure 5 shows the relationship between the distance and the windage. Figure 5 shows the distance from the polygon mirror to the peripheral wall. In the figure, 1 is an axis, 1-1 is a groove for generating dynamic pressure, 2 is a housing, 2-1 is a housing. Peripheral wall, 2-2 notch, 3 rotary sleeve, 4 cover, 4-1 entrance window, 5 yoke, 6 magnet, 7 stator core, 8 stud, 9 substrate, 10 magnetic detection element , 11 is a polygon mirror, 12 is a flange, 13
Is a screw, 14 is a window glass, 15 is a gap, and 16 is a laser oscillator.
Claims (1)
光偏向器において、光の入射を許す切欠部を具えた周壁
を多面鏡の回転周辺部に接近させて立設したことを特徴
とする光偏向器。1. An optical deflector having a polygon mirror rotated by a motor, wherein a peripheral wall having a cut-out portion for allowing light to enter is erected close to the rotation peripheral portion of the polygon mirror. Deflector.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15286189A JP2757464B2 (en) | 1989-06-15 | 1989-06-15 | Optical deflector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15286189A JP2757464B2 (en) | 1989-06-15 | 1989-06-15 | Optical deflector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0317611A JPH0317611A (en) | 1991-01-25 |
| JP2757464B2 true JP2757464B2 (en) | 1998-05-25 |
Family
ID=15549726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15286189A Expired - Lifetime JP2757464B2 (en) | 1989-06-15 | 1989-06-15 | Optical deflector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2757464B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4695567B2 (en) * | 2006-09-04 | 2011-06-08 | 株式会社東設 | Wafer cleaning method and apparatus |
-
1989
- 1989-06-15 JP JP15286189A patent/JP2757464B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0317611A (en) | 1991-01-25 |
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