JPH03157612A - 流体軸受型光偏向器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、流体軸受を採用した光偏向器に関するもので
、特に流体軸受の回転軸の支持機構に関する。

（従来の技術） 従来、光偏向器の構成としては、第３図及び第４図に示
す様なものであった。上フレーム２３゜側面フレーム２
４．下フレーム２Ｓにより形成された筐体内部に固定軸
２１とこの固定軸２１の外側に嵌挿された中空の回転軸
２２等を収容する。

固定軸２１には動圧発生用の第１のラジアル溝２１ａ、
第２のラジアル溝２１ｂを刻印し、下フレーム２５に固
着してラジアル軸受部を構成する。

回転軸２２外周にはメインマグネット２７及びホールマ
グネット２８を固着し、これらに対向してコイル３０を
巻回したステータコア２９及びホール素子３２を固着し
た基板３１をそれぞれ側面フレーム２４の内壁に固着し
、モータ駆動部を構成する。

また下フレーム２５には回転軸２２の下端面に対向して
表面にスパイラル状のスラスト溝３３ａを刻印したスラ
スト受３３を固着し、スラスト軸受部を構成する。

更に１回転軸２２の上部には光偏向用のミラー２６を固
着し、全体として外部からミラー２６に入射したレーザ
光を偏向する機能を有するものであった。

（発明が解決しようとする課題） しかし、前記従来の光偏向器構成においては。

第１に、回転軸２２及びスラスト受３３により構成され
るスラスト軸受部の機能が１回転軸２２を上方向につい
てのみ支持するものであったため、光偏向器全体を横ま
たは上下逆にして使用することができない。

第２に、前記のスラスト軸受部において一般的に回転軸
２２、スラスト受３３共にステンレス系の材料によって
構成されるため、モータ起動時からスラスト溝３３ａに
よる動圧発生までの間の両者の接触摺動時における材料
摩耗及び材料焼付けによって必要寿命を得ることができ
ない。

第３に１回転軸２２及び固定軸２１による構成されるラ
ジアル軸受部において、回転軸２２内径と固定軸２１外
形との隙間を両部品の加工上及び組立上の制約から数ミ
クロンより小さくできず。

このために生じる軸振れによってミラー２６の反射レー
ザビームが上下に振れてしまう等、多数の問題があった
。

（課題を解決するための手段） 本発明は前記課題を解決するためになされたもので、本
発明による流体軸受型光偏向器は、実施例に対応する第
１図及び第２図に示すように。

（イ）上フレーム３．側面フレーム４．下フレーム５に
より形成された筐体内部に、上部より順に光偏向用ミラ
ー６、スラスト軸受１Ａ、ラジアル軸受１Ｂを固着した
回転軸１及びスリーブ２を収容する。

（ロ）側面フレーム４の上端部にスリーブ２を固着し、
このスリーブ２に回転軸１を遊挿する。

（ハ）スラスト軸受１Ａのスリーブ２の上端面との対向
面にスラスト溝ａを刻印する。

（ニ）ラジアル軸受１Ｂのスリーブ２の内周面との対向
面にラジアル溝すを刻印する。

（ホ）回転軸１の下部外周にメインマグネット７及びホ
ールマグネット８を固着し、これらに対向してコイル１
０の巻回されたステータコア９及びホール素子１２を固
着した基板１１を、それぞれ側面フレーム４の内壁に固
着して、モータ駆動部を構成する。

（へ）下フレーム５の中央に第１のスラストマグネット
１３を固着し、これに対向して磁気吸引する極配置とな
るよう、第２のスラストマグネット１４を回転軸１の下
端に固着して、スラスト予圧部を構成する。

以上のように構成し、また、ラジアル軸受１Ｂ、スラス
ト軸受１Ａ及びスリーブ２を炭化ケイ素、窒化ケイ素等
のセラミックス材料で構成したものである。

（作用） 本発明によれば、メインマグネット７、ホールマグネッ
ト８、コイル１０．ステータコア９およびホール素子１
２より構成されるモータ騨動部によって回転軸１を所定
の回転方向に高速で回転させた場合、まず１回転軸１と
スリーブ２との嵌合部において、回転軸１外周に刻印さ
れたラジアル溝すにより動圧が発生し、更に回転軸１下
端に固着された第２のスラストマグネット１４と、下フ
レーム５に固着された第１のスラストマグネット１３と
の吸引力により、回転軸１はスリーブ２に対し、非接触
支持される。

また、第１、及び第２のスラストマグネット１３及び１
４間の吸引力を適当に設定することで、スリーブ２上端
面と回転軸１の対向面との間の浮上隙間はスラスト溝ａ
の有効径（通常、直径２０〜５０ミリ程度）に対し、１
ミクロン前後となり回転軸１及びこれに固着されたミラ
ー６の面振れはサブミクロンオーダに抑制されると共に
、光偏向器全体の姿勢１例えば横置、上下逆直に対して
も、適正なスラスト軸受支持がなされる。

更に、前記回転軸１とスリーブ２との嵌合部及びスリー
ブ４の上端面と回転軸１の対向面におけるモータ起動時
の接触摺動による摩耗及び消耗は、炭化ケイ素、窒化ケ
イ素等のセラミックス材料自身のもつ良好な潤滑性によ
り低減される。

（実施例） 第１図及び第２図は、本発明の一実施例を説明する図で
あって、上フレーム３、側面フレーム４、下フレーム５
により形成された筐体内部に上部より順に、アルミ多角
形ミラー等の光偏向用ミラー６、ステンレス鋼系統の材
料より成るスラスト軸受ＬＡ、ラジアル軸受１Ｂを固着
した回転軸１及び同じくステンレス鋼系統の材料より成
るスリーブ２等を収容する。スリーブ２は側面フレーム
４上端部に固着し、このスリーブ２内径に対し、回転軸
ｌが直径隙間２〜５ミクロン程度となるように遊挿する
。

ラジアル軸受１Ｂのスリーブ２の内周面との対向面には
動圧発生用のく字状のラジアル溝すを複数刻印し、同じ
く、スラスト軸受１Ａのスリーブ２の上端面との対向面
には動圧発生用の渦巻状のスラスト溝ａを複数刻印する
。

回転軸１の下部外周には円筒上のメインマグネット７及
びホールマグネット８を固着し、これらに対向してコイ
ル１０を巻回したステータコア９及びホール素子１２を
固着した基板１１をそれぞれ側面フレーム４の内壁に固
着して、モータ睨動部を構成する。

また、下フレーム５の中央には円筒上の第１のスラスト
マグネット１３を固着し、これに対向して磁気吸引する
極配置、例えば第１のスラストマグネット１３上面をＮ
極、第２のスラストマグネット１４下面をＳ極となるよ
うに、同じく円筒上の第２のスラストマグネット１４を
該回転軸１下端に固着して、スラスト予圧部を構成する
。

以上の構成によれば、前記モータ暉動部によって回転軸
１及びミラー６を所定の回転数及び回転方向に回転させ
た場合、前記ラジアル軸受１Ｂ及びスラスト軸受１Ａに
おいて動圧が発生し１回転軸１はラジアル方向及びスラ
スト方向に関して。

スリーブ２により非接触支持されて、摩擦負荷及び変動
が零に近い状態で回転を続ける。

また、第１及び第２のスラストマグネット１３及び１４
間の吸引力をその間隔を調整することで適当に設定する
ことで、前記スラスト軸受１Ａの浮上状態での隙間は、
スラスト溝ａの有効径（通常、直径２０〜５０ミリ程度
）に対し１ミクロン前後となり、回転軸１及びこれに固
着されたミラー６の面振れはサブミクロンオーダに抑制
されると共に、光偏向器全体の姿勢、例えば横置、上下
逆直に対しても回転軸１には適正なスラスト軸受支持が
なされる。

更に、少なくとも前記ラジアル軸受１Ｂ、スラスト軸受
１Ａ、及びスリーブ２の少なくとも前記ラジアル軸受１
Ｂ、スラスト軸受１Ａとの対向部を、例えば炭化ケイ素
、窒化ケイ素等の自己潤滑性の良好なセラミックス材料
で構成する。

これにより、前記ラジアル軸受１Ｂ、スラスト軸受１Ａ
とスリーブ２とにおけるモータ起動時及び動圧が充分に
発生していないごく低い回転数での接触摺動による摩擦
、摩耗は前記セラミックス材の良好な潤滑性により低減
される。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように本発明における第１の発明
によれば、動圧軸受部をスラスト軸受部において大きな
有効径となり、かつスラスト方向にマグネットによる予
圧をかける構成としたのでミラー反射面の角度振れすな
わち反射面面倒れの小さい光偏向器を構成することが可
能となり、更に、第２の発明によれば、動圧軸受部にお
ける接触摺動の可能性のある部分を従来のステンレス鋼
等の材料に対し自己潤滑性のあるセラミックス材料で構
成したので、摩擦、摩耗に強い長寿命の光偏向器を構成
することが可能となった。

以上のような利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明に係る図であって、第１図は
本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は第１図のＢ
−Ｂ線断面を示す部分構造図である。第３図及び第４図
は従来例を示す図であって第３図は縦断面図、第４図は
第３図のＡ−Ａ線断面掻示す部分構造図である。 １．２２・・・回転軸　　　ａ、３３ａ・・・スラスト
溝１Ａ・・・スラスト軸受　１Ｂ・・・ラジアル軸受ｂ
　、　２１ａ　、　２１ｂ−ラジアル溝２・・・スリー
ブ　　　　３，２３・・・上フレーム４．２４・・・側
面フレーム ５．２５・・・下フレーム　６．２６・・・ミラ７．２
７・・・メインマグネット ８．２８・・・ホールマグネット ９．２９・・・ステータコア １０、３０・・・コイル　　　１１．３１・・・基板１
２・・・ホール素子 １３、１４・・・スラストマグネット

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（イ）上フレーム（３）、側面フレーム（４）、下
   フレーム（５）により形成 された筐体内部に、上部より順に光偏 向用ミラー（６）、スラスト軸受 （１Ａ）、ラジアル軸受（１Ｂ）を固 着した回転軸（１）及びスリーブ（２） を収容する。 （ロ）側面フレーム（４）の上端部にスリ ーブ（２）を固着し、このスリーブ （２）に回転軸（１）を遊挿する。 （ハ）スラスト軸受（１Ａ）のスリーブ （２）の上端面との対向面にスラスト 溝（ａ）を刻印する。 （ニ）ラジアル軸受（１Ｂ）のスリーブ （２）の内周面との対向面にラジアル 溝（ｂ）を刻印する。 （ホ）回転軸（１）の下部外周にメインマ グネット（７）及びホールマグネット （８）を固着し、これらに対向してコ イル（１０）の巻回されたステータコ ア（９）及びホール素子（１２）を固 着した基板（１１）を、それぞれ側面 フレーム（４）の内壁に固着して、モ ータ駆動部を構成する。 （ヘ）下フレーム（５）の中央に第１のス ラストマグネット（１３）を固着し、 これに対向して磁気吸引する極配置と なるよう、第２のスラストマグネット （１４）を回転軸（１）の下端に固着 して、スラスト予圧部を構成する。 以上の構成よりなる流体軸受型光偏向器。 ２、ラジアル軸受（１Ｂ）、スラスト軸受 （１Ａ）及びスリーブ（２）を炭化ケイ素、窒化ケイ素
   等のセラミックス材料で構成したことを特徴とする請求
   項１記載の流体軸受型光偏向器。