JPH08310041A - Levitation type radiation energy projection head for high-speed lighter - Google Patents

Levitation type radiation energy projection head for high-speed lighter

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JPH08310041A
JPH08310041A JP8040996A JP8040996A JPH08310041A JP H08310041 A JPH08310041 A JP H08310041A JP 8040996 A JP8040996 A JP 8040996A JP 8040996 A JP8040996 A JP 8040996A JP H08310041 A JPH08310041 A JP H08310041A
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JP
Japan
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head
medium
floating head
light
levitation
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Withdrawn
Application number
JP8040996A
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Japanese (ja)
Inventor
Roy Bernard Ference
ロイ・ベルナルド・フェレンス
Bradley Stephen Jadrich
ブラドリー・ステファン・ジャドリーク
Steven James Adamson
スティーヴン・ジェームズ・アダムソン
Jeremiah Finbarr Connolly
ジェレミア・フィンバール・コノリー
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Eastman Kodak Co
Original Assignee
Eastman Kodak Co
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/024Details of scanning heads ; Means for illuminating the original
    • H04N1/032Details of scanning heads ; Means for illuminating the original for picture information reproduction
    • H04N1/036Details of scanning heads ; Means for illuminating the original for picture information reproduction for optical reproduction

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  • Multimedia (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain high resolving power and a high recording speed by supporting the wt. of a structure by the air bearing pressure generated by a floating head and equilibrating the floating force of the floating head with the centrifugal force applied to the floating head. SOLUTION: A floating head 10 is attached to a locating structure like a bending member 12 and a balance wt. 14 is attached to a pivot arm 16 in the direction opposite to the floating head 10 and the bending member 12. The pivot arm 16 is attached to a rotor 18 by a rotary shaft 20. Light 42 is emitted from the floating head 10 in order to expose a medium 24 and, at the same time, a pressurized air bearing 44 is formed between the floating head and the medium 24. When the rotor 18 is rotated, centrifugal force is applied to the floating head 10 and the floating head 10 moves outwardly toward the medium 24 in a radial direction and air passing through the gap between the floating head 10 and the medium 24 is compressed to form a positive air bearing. By this constitution, the floating head 10 is floated on the surface of the medium 24 at an accurate interval.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、画像を形成するた
めに感光性媒体の表面に光線が走査される、写真、写真
製版プロセス、および画像生成システムの分野に関す
る。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates to the field of photography, photomechanical processes, and image-forming systems in which light rays are scanned onto the surface of a photosensitive medium to form an image.

【0002】[0002]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】ハロ
ゲン化銀のフィルムや他の感光性媒体上に画像を形成す
るには、充分な露光力を持った光線をその媒体に照射し
なければならない。同時に、その光線は露光されるべき
媒体の限られた部分にのみ照射されなければならない。
感光性媒体の望ましいスポットに光線を投射するため
に、遠隔操作の走査光源、ファイバー、光路、鏡、そし
てレンズなどを使う数限りないシステムが知られてい
る。その媒体がカラー処理のための感光性をもつとき、
三つの光源、または三つの別々に独立して変調されたス
ペクトル帯が使われなければならない。
BACKGROUND OF THE INVENTION In order to form an image on a silver halide film or other photosensitive medium, the medium must be exposed to light rays having sufficient exposure power. . At the same time, the light beam must be applied only to a limited part of the medium to be exposed.
A myriad of systems are known that use remotely operated scanning light sources, fibers, optical paths, mirrors, lenses, etc. to project a beam of light onto a desired spot of a photosensitive medium. When the medium is photosensitive for color processing,
Three light sources, or three separately independently modulated spectral bands must be used.

【0003】例えば、図1はマスクを通して受光媒体に
当てられた光線の一部を焦点に集めるためのインコヒー
レントな光源およびレンズシステムを図解している。発
光された光のうちかなりの割合の光線がレンズを通って
結像されず、受光媒体に届かないので、集光効率は悪く
なっている。
For example, FIG. 1 illustrates an incoherent light source and lens system for focusing a portion of a light beam that is directed through a mask onto a receiving medium. The light collection efficiency is poor because a significant proportion of the emitted light is not imaged through the lens and does not reach the light receiving medium.

【0004】1990年10月2日にHenderson氏らに
付与されたアメリカ合衆国特許4,961,080号に
は、走査シャフトシステムが開示されており、ここでは
レーザー光線を画像が形成される表面上に反射するため
に、複数の鏡がドラムの回りに固定されている。この鏡
は、軸が中央にあるドラムの表面の開口部を通して結像
を行なう。
US Pat. No. 4,961,080 issued to Henderson et al. On Oct. 2, 1990 discloses a scanning shaft system wherein a laser beam is reflected on a surface to be imaged. For this purpose, a plurality of mirrors are fixed around the drum. This mirror images through an opening in the surface of the drum whose axis is central.

【0005】1990年4月17日にMorita氏に付与さ
れたアメリカ合衆国特許4,918,465号には、フ
ルカラーの画像を作製するために三つの光源を使うシス
テムが開示されている。この光源は画像のドラムから隔
たっている。ドラムの表面の感光材まで光を伝達するの
にファイバ光学部材が使われている。
US Pat. No. 4,918,465 issued to Morita on April 17, 1990 discloses a system using three light sources to produce a full color image. This light source is separated from the image drum. Fiber optics are used to transmit light to the photosensitive material on the surface of the drum.

【0006】1985年10月1日にKanaoka氏らに付
与されたアメリカ合衆国特許4,544,259号に
は、カラーの光源と複数の光線ガイドを持つシステムが
開示されている。同じ色を持つ沢山の数の光源が、光エ
ネルギー量を増大し、印刷速度を増すために使われてい
る。光線ガイドの束には、より小さいスポットに光線を
集中させるために印刷端部においてレンズシステムが設
けられている。
US Pat. No. 4,544,259, issued to Kanaoka et al. On Oct. 1, 1985, discloses a system with a colored light source and multiple light guides. Many light sources with the same color are used to increase the amount of light energy and increase the printing speed. The bundle of ray guides is provided with a lens system at the print end to focus the rays on smaller spots.

【0007】1989年1月10日にAkiyoshi氏らに付
与されたアメリカ合衆国特許4,797,691号に
は、LEDからの光線が光線ガイドによって印刷領域へ
ガイドされている側部プリントヘッド構造が開示されて
いる。
US Pat. No. 4,797,691 issued to Akiyoshi et al. On Jan. 10, 1989 discloses a side printhead structure in which light rays from an LED are guided to a printing area by a ray guide. Has been done.

【0008】1990年3月6日にDoi氏らに付与され
たアメリカ合衆国特許4,907,034号には、感光
性の媒体にカラー画像を造るシステムが開示されてい
る。光線は、複数の光源から媒体へ自動焦点レンズによ
ってガイドされている。
US Pat. No. 4,907,034 issued Mar. 6, 1990 to Doi et al. Discloses a system for producing color images on a photosensitive medium. The light beam is guided from a plurality of light sources to the medium by an autofocus lens.

【0009】1987年8月4日にHolthusen氏に付与
されたアメリカ合衆国特許4,684,228号には、
レーザー光線を用いた写真生成装置が開示されている。
そこでは、レーザー光線を回転するドラム上の媒体に向
けるために鏡が使われている。
US Pat. No. 4,684,228 granted to Holthusen on Aug. 4, 1987
A photo-generating device using a laser beam is disclosed.
There, mirrors are used to direct the laser beam at the media on a rotating drum.

【0010】1984年10月23日にShiozawa氏らに
付与されたアメリカ合衆国特許4,479,133号に
は、発光する光源を収容している回転子を備えた光線回
転レコーダが開示されている。媒体は半円形のフレーム
上に取付けられており、回転子はリードスクリューによ
って媒体の上方を移動される。
US Pat. No. 4,479,133, issued to Shiozawa et al. On Oct. 23, 1984, discloses a beam rotating recorder having a rotor containing a light source that emits light. The medium is mounted on a semi-circular frame and the rotor is moved above the medium by a lead screw.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、光線が
回転する書込み用ヘッドを提供することである。このヘ
ッドは高い解像度と速い記録速度で記録することができ
る。これは非常に有効な浮揚型ヘッドシステムであり、
このシステムは1つまたは複数の光源を収容し、ヘッド
を傷つけることなく、媒体から非常に小さい間隔でヘッ
ドを浮揚させる。1つ又は複数の光源が感光性媒体の上
を近接して浮揚するので、光線を投影するレンズシステ
ムが必要なくなり、従ってシステムに於ける光エネルギ
ーの損失を少なくする。これにより、システムが媒体を
露光するために少量のエネルギしか必要とせず、充分な
出力の光を出すために少しの熱しか発生しない。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a writing head in which a light beam rotates. This head can record with high resolution and high recording speed. This is a very effective levitating head system,
The system houses one or more light sources and levitates the head at very small distances from the media without damaging the head. Since the light source (s) are / are levitated in close proximity over the photosensitive medium, a lens system for projecting light rays is not needed, thus reducing the loss of light energy in the system. This causes the system to require a small amount of energy to expose the medium and generate a small amount of heat to provide sufficient light output.

【0012】本発明によれば、書込み用ヘッドは、感光
性の媒体の表面と浮揚ヘッドの間の間隙が最小限になる
ように設計されている。浮揚ヘッドは、自動的にエアベ
アリング(空気支持)圧力を生じて、構造体の重量を支
え、さらにこの浮揚力が媒体レコーダの回転運動により
浮揚ヘッドに加えられた遠心力と均衡するように、設計
されている。
In accordance with the present invention, the write head is designed to minimize the gap between the surface of the photosensitive medium and the flying head. The levitation head automatically creates an air bearing pressure to support the weight of the structure, and further, this levitation force balances with the centrifugal force applied to the levitation head by the rotational movement of the media recorder, Is designed.

【0013】1つ又は複数の光源は、浮揚ヘッド構造に
重ねられた金属箔に取付けられることが望ましい。各光
源の上方にある金属箔の孔部は光線を光源より発光させ
感光性媒体表面に直接照射する。光源と媒体表面の間の
距離は、浮揚ヘッドの浮揚間隔と金属箔の厚さにより制
御される。媒体上での光線のスポットの大きさと形は金
属箔の孔部の媒体からの距離と孔部の大きさおよび形に
より制御される。従って、光線の状態は、浮揚ヘッドに
設定された物理特性により正確に決定される。
The one or more light sources are preferably mounted on a metal foil overlying the floating head structure. The holes in the metal foil above each light source cause the light source to emit light and directly irradiate the surface of the photosensitive medium. The distance between the light source and the medium surface is controlled by the levitation distance of the levitation head and the thickness of the metal foil. The size and shape of the spot of the light beam on the medium are controlled by the distance of the hole of the metal foil from the medium and the size and shape of the hole. Therefore, the state of the light beam is accurately determined by the physical characteristics set in the levitation head.

【0014】好適な実施の形態に於いて、浮揚ヘッドは
セラミック材料から造られ、成形されて強くて軽量の構
造体である最終形態を有する。しかし、浮揚ヘッドは金
属、プラスチック、または多くの材料の複合体からも造
られる。ヒートシンク(降温装置)は、このヘッドの構
造の周りの空気の流れの中に光源によってできた無駄な
熱が消散される放熱経路を提供する。ヒートシンクは金
属で造られ、特に銅が好適である。
In the preferred embodiment, the levitation head has a final form that is made from a ceramic material and is molded into a strong, lightweight structure. However, the levitation head is also made of metal, plastic, or composites of many materials. The heat sink (cooling device) provides a heat dissipation path through which the waste heat generated by the light source is dissipated in the air flow around the structure of the head. The heat sink is made of metal, with copper being particularly suitable.

【0015】浮揚ヘッドは、ジンバルやたわみ部材のよ
うな位置決め構造体に取付けられ、これが回転子に付け
られたピボットアームに連結されている。回転子が回る
と、ピボットアームにおいて遠心力が作用してヘッドが
媒体方向へ移動される。位置決め構造体は、ヘッドを浮
揚させるとともに、媒体とドラムの表面のどのような凹
凸に対してもヘッドを適応させる。ヘッドは媒体の方向
に外向きに半径方向に動き、飛行機の翼やハードディス
クの浮揚ヘッドと同様に制御されるエアクッション上を
浮揚する。
The levitation head is attached to a positioning structure, such as a gimbal or flexure, which is connected to a pivot arm attached to the rotor. When the rotor rotates, centrifugal force acts on the pivot arm to move the head toward the medium. The positioning structure floats the head and adapts it to any irregularities on the surface of the media and drum. The head moves radially outward in the direction of the medium and levitates on an air cushion that is controlled similarly to the flying heads of aircraft wings and hard disks.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】下記の発明の実施の形態の詳細な
説明ににおいては、次のように添付の図面が参照されて
いる。図1は、従来の技術の露光システムの図である。
図2は、本発明の実施の形態による浮揚ヘッドを持つプ
リント装置の断面図である。図3は、正の圧力の空気支
持ポケットと光源の位置を詳細に描いた図2の浮揚ヘッ
ドの上面図である。図4は、金属箔のエアダム、スロッ
ト、ヒートシンク、および光源を示す図3の浮揚ヘッド
の断面図である。図5は、光線の位置を示すプリント装
置の部分拡大図である。図6は、照射される光線、およ
び定常的なエアギャップを明確に示す拡大図である。図
7は、図1と同様の本発明による改良された装置を示す
図である。図8ないし図11は、長方形のポケットの形
状寸法を最適にするための設計曲線を示す図である。図
12と図13は、本発明の第2の実施の形態を示す図で
ある。図14は、LEDパッケージが、片持ちばりで支
えられた位置決め構造体に付けられたもう一つの本発明
の実施の形態を示す図である。図15は、図14と類似
のもう一つの本発明の実施の形態を示す図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In the following detailed description of the embodiments of the invention, the following reference is made to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram of a prior art exposure system.
FIG. 2 is a sectional view of a printing apparatus having a floating head according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a top view of the levitation head of FIG. 2 detailing the location of the positive pressure air bearing pocket and the light source. 4 is a cross-sectional view of the floating head of FIG. 3 showing the metal foil air dam, slot, heat sink, and light source. FIG. 5 is a partially enlarged view of the printing apparatus showing the position of the light beam. FIG. 6 is an enlarged view that clearly shows the light rays that are emitted and the steady air gap. FIG. 7 shows an improved device according to the invention similar to that of FIG. 8 to 11 are diagrams showing design curves for optimizing the shape size of the rectangular pocket. 12 and 13 are views showing a second embodiment of the present invention. FIG. 14 shows another embodiment of the invention in which an LED package is attached to a cantilevered positioning structure. FIG. 15 is a diagram showing another embodiment of the present invention similar to FIG.

【0017】図2は、感光性媒体に光エネルギーを与え
るための翼の形をした構造体を備えたプリント装置の断
面を示す。浮揚ヘッド10は、たわみ部材12のような
位置決め構造体に付けられている。本発明のもう一つの
実施の形態では、下記にジンバルを用いた位置決め装置
が記述されている。位置決め構造体は、ここに働く力に
対しては、浮揚ヘッドの横搖れおよび縦揺れの調整を可
能にする。釣合いおもり14が、ピボットアーム16に
おいて、浮揚ヘッド10とたわみ部材12の反対方向に
付けられている。ピボットアーム16は、回転軸20で
回転子18に付けられている。円筒状の媒体支持表面を
持つ筒状部材22が、回転子機構を取り巻いている。媒
体24は、支持表面に真空のような方法で保持されてい
る。
FIG. 2 shows a cross section of a printing device with a wing-shaped structure for providing light energy to a photosensitive medium. The levitation head 10 is attached to a positioning structure such as the flexure member 12. In another embodiment of the present invention, a positioning device using a gimbal is described below. The locating structure allows adjustment of the levitating head's roll and pitch to the forces acting on it. A counterweight 14 is attached to a pivot arm 16 opposite the levitation head 10 and the flexure member 12. The pivot arm 16 is attached to the rotor 18 by a rotating shaft 20. A tubular member 22 having a cylindrical media support surface surrounds the rotor mechanism. The medium 24 is held on the support surface in a vacuum-like manner.

【0018】図3と図4は、それぞれ横幅寸法Bと長さ
Lのセラミックで造られた浮揚ヘッド10の上面図と側
面図である。図4は図3の4ー4線に沿ってとられた断
面図である。明確にするために斜線の入ったくぼんだポ
ケット26は、部分的には、最終的な構造体(図2)に
おける筒状部材22の媒体の支持表面に対向する空気力
学的に湾曲して形成された浮揚ヘッド10の曲面内のス
ロットとして形造られる。図3では、ポケット26に関
して、B1は横幅寸法で、L1は長さの寸法である。
3 and 4 are a top view and a side view, respectively, of a levitation head 10 made of a ceramic having a width dimension B and a length L. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line 4-4 of FIG. The recessed pockets 26, which are hatched for clarity, are formed, in part, by an aerodynamically curved opposite the media-bearing surface of the tubular member 22 in the final structure (FIG. 2). Shaped as a slot in the curved surface of the suspended head 10. In FIG. 3, for pocket 26, B 1 is the width dimension and L 1 is the length dimension.

【0019】スロットに接着されている金属箔シート2
8は、ポケット26を完成するために、スロット内でエ
アダム(通気遮断壁)として働く。このスロット上を通
過する空気は、エアダムで行き止まりとなり、浮揚ヘッ
ドのカーブした表面の上に正の圧力を提供するために、
強制的に上方へ送られる。金属箔28には、この金属箔
を通して光が通るように造られた複数の孔部30があ
る。金属箔シート28は、高さ寸法h1ーh2であり、こ
こでh1はポケット26を造っているスロットの底部か
ら媒体24の感光乳剤表面までの距離で、h2は浮揚ヘ
ッドのカーブした表面から媒体の感光乳剤表面までの距
離である。好適な実施の形態では、LED32である複
数の光源は、金属箔を切削した孔部30の下に示されて
いる。各LEDの下には銅のヒートシンク34がある。
Metal foil sheet 2 adhered to the slot
8 acts as an air dam in the slot to complete the pocket 26. Air passing over this slot becomes a dead end at the air dam, providing positive pressure on the curved surface of the levitation head,
It is forcibly sent upward. The metal foil 28 has a plurality of holes 30 made to allow light to pass through the metal foil. The metal foil sheet 28 has a height dimension h 1 -h 2 , where h 1 is the distance from the bottom of the slot making the pocket 26 to the emulsion surface of the medium 24 and h 2 is the curve of the flotation head. It is the distance from the formed surface to the photosensitive emulsion surface of the medium. In the preferred embodiment, a plurality of light sources, LEDs 32, are shown underneath the metal foil cut holes 30. Below each LED is a copper heat sink 34.

【0020】図5は、図3の5ー5線に沿っての浮揚ヘ
ッドの断面図である。図示された実施の形態では、ヒー
トシンクは5個の銅片からできている。LEDの下の3
個の銅片34は、銅片36が金属箔シート28に結合す
るように多少外側の2個の銅片36より短くなってい
る。銅片は、ヒートシンクおよび電気的接続部材として
の両方の役割をする。ヒートシンク34は、はんだまた
は伝導性の高分子でLEDに接続されている。これで、
LED32に陽極が接続される。また、LEDに対する
陰極の接続は、ダイオードと金属箔シートの間でなされ
る。この接続もまた、はんだまたは伝導性の高分子で行
われるが、必ずしもこれらに限定されない。浮揚ヘッド
の下側への陰極接続は、ヒートシンクの各々の端部に位
置する銅片36で与えられる。陰極のヒートシンク36
は、金属箔28にはんだまたは伝導性の高分子で接続さ
れている。各々の銅片の間にある布またはプラスチック
からなる内部シート38は、ヒートシンクの間の電気的
絶縁体となる。構造体への電気信号接続は、浮揚ヘッド
の下側の金属線を個々のヒートシンクにはんだで接続す
ることにより可能となる。カプトン(Kapton)と称される
シート40は、接着剤で金属箔に接続され、孔部を正確
に位置決めするとともに、LED間の電気的絶縁を実現
する。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the levitating head taken along line 5-5 of FIG. In the illustrated embodiment, the heat sink is made of five copper strips. 3 under the LED
The individual copper strips 34 are slightly shorter than the two outer copper strips 36 so that the copper strips 36 bond to the metal foil sheet 28. The copper strip serves both as a heat sink and an electrical connection member. The heat sink 34 is connected to the LED with solder or a conductive polymer. with this,
The anode is connected to the LED 32. Also, the connection of the cathode to the LED is made between the diode and the metal foil sheet. This connection is also made by solder or conductive polymer, but is not necessarily limited thereto. Cathode connections to the underside of the levitation head are provided by copper strips 36 located at each end of the heat sink. Cathode heat sink 36
Are connected to the metal foil 28 with solder or a conductive polymer. An inner sheet 38 of cloth or plastic between each piece of copper provides electrical insulation between the heat sinks. Electrical signal connections to the structure are made possible by soldering the metal lines underneath the flying head to individual heat sinks. A sheet 40, called Kapton, is connected to the metal foil with an adhesive to accurately position the holes and provide electrical isolation between the LEDs.

【0021】ヒートシンク・金属箔・LEDからなる構
造体は、接着性の材料でセラミック製の浮揚ヘッドに接
続される。金属箔シート28の孔部30は、塵粒子が光
源を覆うのを防ぐために光学的に透明な高分子で埋めら
れている。
The structure consisting of the heat sink, the metal foil and the LED is connected to a ceramic floating head with an adhesive material. The holes 30 of the metal foil sheet 28 are filled with an optically transparent polymer to prevent dust particles from covering the light source.

【0022】図6には、媒体に対して浮揚するヘッドが
拡大して示されている。明確にするために、エアギャッ
プが非常に拡大して示されている。光線42が、媒体を
露光するために浮揚ヘッドから照射される。同時に、加
圧されたエアベアリング(空気支持部)44が浮揚ヘッ
ドと媒体の間に造られる。回転子18が矢印46の方向
に回転すると、遠心力が浮揚ヘッド10に加わる。浮揚
ヘッドは半径方向に媒体24に向かって外向きに動き、
浮揚ヘッドと媒体の間を通る空気は圧縮されて正のエア
ベアリングを造る。これにより、浮揚ヘッドが媒体24
の表面上において、正確な間隔で浮揚される。
FIG. 6 is an enlarged view of the head that floats with respect to the medium. The air gap is shown greatly enlarged for clarity. A ray of light 42 is emitted from the levitating head to expose the medium. At the same time, a pressurized air bearing 44 is created between the flotation head and the media. When the rotor 18 rotates in the direction of arrow 46, centrifugal force is applied to the levitation head 10. The flotation head moves radially outward toward the media 24,
The air passing between the flotation head and the media is compressed creating positive air bearings. This allows the levitation head to
Levitated at precise intervals on the surface of the.

【0023】図7で最もよく見られるように、光源のマ
スクと媒体の間が非常に近距離なので、図1の従来の技
術に比べて、光学的なスポットの大きさと形を最適にす
ることで、光学的損失を最小限にできる。レンズを必要
とせず、レンズに伴う光線の損失もなしに、より多くの
光線が媒体の上で集められる。従って、書込みスポット
において効果的な光量を得るために、出力の消散を少な
く抑えられる。また、媒体に近いために光線をスポット
に集めるのに、レンズシステムを必要としない。光線の
スポットの大きさは浮揚ヘッドの媒体からの距離と開口
部の大きさによって制御される。レンズシステムがない
ので、浮揚ヘッドは軽く、製造するに安価である。浮揚
ヘッドが小さい質量であることで、浮揚ヘッドが、書込
みを行なう表面のでこぼこおよび偏心に対して、正確に
追随することができる。
As can be seen best in FIG. 7, the very close distance between the mask of the light source and the medium makes it possible to optimize the size and shape of the optical spot compared to the prior art of FIG. Therefore, the optical loss can be minimized. More rays are collected on the medium without the need for a lens and without the loss of rays associated with the lens. Therefore, in order to obtain an effective amount of light at the writing spot, the dissipation of the output can be suppressed to a small level. Also, it does not require a lens system to focus the light rays on the spot because it is close to the medium. The size of the beam spot is controlled by the distance of the levitating head from the medium and the size of the opening. Since there is no lens system, the levitating head is light and inexpensive to manufacture. The low mass of the levitating head allows the levitating head to accurately follow irregularities and eccentricity of the surface to be written.

【0024】移動する浮揚ヘッドと、静止している媒体
との相対運動によって生じたエアベアリング圧力は、浮
揚ヘッドと媒体の間の規定された空間を保持するため
に、浮揚ヘッドにかかっている遠心力を支えなければな
らない。図3に示されるように、浮揚ヘッドのポケット
26の形状寸法は、ヘッドの形や速度に応じて最適化で
きる。ポケットの形状寸法は長方形または台形に出来、
台形では先端からエアダムの壁部に向かってポケットは
狭くなる。また、ポケットの深さも傾斜させることがで
き、エアダムの壁部で最小の深さを有し、浮揚ヘッドの
先端で最大の深さを有するようにできる。傾斜および台
形形状を有することは、負荷支持容量を僅かに増加させ
るが、製造が難しくなる。
The air bearing pressure created by the relative motion of the moving levitating head and the stationary medium causes the centrifugal force on the levitating head to maintain a defined space between the levitating head and the medium. You must support your strength. As shown in FIG. 3, the geometry of the floating head pocket 26 can be optimized depending on the shape and speed of the head. The pocket shape can be rectangular or trapezoidal,
In the trapezoid, the pocket becomes narrower from the tip toward the wall of the air dam. Also, the depth of the pockets can be graded so that they have a minimum depth at the wall of the air dam and a maximum depth at the tip of the levitation head. Having a sloped and trapezoidal shape slightly increases the load bearing capacity, but is difficult to manufacture.

【0025】図3に示されるように、ベアリング負荷の
最適化が、より単純な均一に深い長方形のポケットにつ
き説明される。また、このような最適化は、傾斜および
台形形状を有するポケットに対しても同様に適用され
る。最適化は、良く知られているレイノルズの潤滑方程
式(Reynolds lubrication equation)の数値解析を使っ
て行われる。この方程式はスライダと媒体との場合のよ
うに、一方が他に対して相対的に急速に動いているとき
二つの表面の間にできた圧力を決める。解析では、5個
の単位のないパラメータがベアリングの性能に影響す
る。それらは、スライダの実際の形状寸法及びスライダ
と媒体の間の望ましい距離から導き出され、図3、4、
及び6に示される。これら5個の無次元パラメータと
は、 1)B1/B 、ここでBはスライダの全横幅、B1はポ
ケットの全横幅、 2)L1/L 、ここでLはスライダの全長、L1はポケ
ットの全長、 3)h1/h2、ここでh2は望ましいスライダと媒体と
の空間、h1−h2はポケットの深さ、 4)B/L、スライダの横幅対長さの比、そして、 5)Λ=6μUB/h2Pa、ここでΛは無次元のベア
リング数で、相対速度U、空気の粘度μ、それに大気圧
Paより導かれる。
As shown in FIG. 3, bearing load optimization is described for a simpler, uniformly deep rectangular pocket. Also, such optimization applies to pockets having sloped and trapezoidal shapes as well. The optimization is done using the well-known numerical analysis of the Reynolds lubrication equation. This equation determines the pressure created between two surfaces when one is moving relatively quickly relative to the other, as is the case with sliders and media. In the analysis, five unitless parameters affect bearing performance. They are derived from the actual geometry of the slider and the desired distance between the slider and the medium,
And 6 are shown. These five dimensionless parameters are: 1) B 1 / B, where B is the total width of the slider, B 1 is the total width of the pocket, 2) L 1 / L, where L is the total length of the slider, L 1 is the total length of the pocket, 3) h 1 / h 2 , where h 2 is the desired space between the slider and the medium, h 1 -h 2 is the depth of the pocket, 4) B / L, slider width vs. length And 5) Λ = 6 μUB / h 2 Pa, where Λ is a dimensionless number of bearings, which is derived from relative velocity U, air viscosity μ, and atmospheric pressure Pa.

【0026】他の無次元ベアリング数ΛLは、次式で定
義される。 ΛL=ΛL/B=6μUL/h2Pa、 そして、無次元のベアリング負荷W’は、 W’=W/BLPa ここでWは、実際のベアリング負荷である。最大のベア
リング負荷に対して、スライダを最適化するためには、
5個の無次元のパラメータとW’との相関関係に関する
知識さえあれば充分である。図8は、次の三つのベアリ
ング数に対して、横幅対長さの比(B/L)と無次元の
負荷との間の相関関係を示す。ΛL=0.35、0.5
5、そして1。
Another dimensionless bearing number Λ L is defined by the following equation. Λ L = ΛL / B = 6μUL / h 2 Pa , and, dimensionless bearing load W 'is W' = W / BLPa where W is the actual bearing load. To optimize the slider for maximum bearing load,
Knowledge of the correlation between the five dimensionless parameters and W'is sufficient. FIG. 8 shows the correlation between width-to-length ratio (B / L) and dimensionless load for the following three bearing numbers. Λ L = 0.35, 0.5
5, and 1.

【0027】図では、スライダの所定の速度範囲および
固定されたスライダ長さに対しては、スライダの横幅対
長さの比が2.8のとき最大のベアリング負荷が生じる
ことを表している。グラフでは、次式を仮定している。 h1/h2=3.5 B1/B =0.75 L1/L =0.7 B/Lの最適値を知ることで、他の変数を最適化でき
る。図9は、ΛL=0.35、0.55、そして1に対
してポケットの横幅比(B1/B)と無次元のベアリン
グ負荷との間の相関関係を示す。最適値は、B1/B=
0.84である。グラフでは、次式を仮定している。 h1/h2=3.5 B/L =2.8 L1/L =0.7
The figure shows that for a given speed range of the slider and a fixed slider length, the maximum bearing load occurs when the lateral width to length ratio of the slider is 2.8. The graph assumes the following equation. By knowing the optimum value of h 1 / h 2 = 3.5 B 1 / B = 0.75 L 1 / L = 0.7 B / L, other variables can be optimized. FIG. 9 shows the correlation between pocket lateral width ratio (B 1 / B) and dimensionless bearing load for Λ L = 0.35, 0.55, and 1. The optimum value is B 1 / B =
It is 0.84. The graph assumes the following equation. h 1 / h 2 = 3.5 B / L = 2.8 L 1 / L = 0.7

【0028】図10は、ΛL=0.35、0.55、そ
して1に対してポケット長さの比(L1/L)と無次元
のベアリング負荷との間の相関関係を示す。最適値は、
1/L=0.675である。グラフでは、次式を仮定
している。 h1/h2=3.5 B/L =2.8 B1/B =0.84 図11は、ΛL=0.35、0.55、そして1に対し
てポケットの厚みの比(H1=h1/h2)と無次元のベ
アリング負荷との間の相関関係を示す。最適値は、H1
=3.5である。グラフでは、次式を仮定している。 L1/L =0.675 B/L =2.8 B1/B =0.84
FIG. 10 shows the correlation between the pocket length ratio (L 1 / L) and dimensionless bearing load for Λ L = 0.35, 0.55, and 1. The optimum value is
L 1 /L=0.675. The graph assumes the following equation. h 1 / h 2 = 3.5 B / L = 2.8 B 1 / B = 0.84 Figure 11 shows that the ratio of pocket thickness to Λ L = 0.35, 0.55, and 1 ( 2 shows the correlation between H 1 = h 1 / h 2 ) and the dimensionless bearing load. The optimum value is H 1
= 3.5. The graph assumes the following equation. L 1 / L = 0.675 B / L = 2.8 B 1 / B = 0.84

【0029】この知識を適用するには、スライダの設計
において、例えば、光源が媒体から0.5ミリインチ離
間するとともに、横幅が1インチであるシステム上の制
限に関して考慮する必要がある。このような場合、h2
=0.0005インチで、B=1インチである。
The application of this knowledge requires consideration in the slider design, for example, the system limitation that the light source is 0.5 millimeters away from the medium and that the width is 1 inch. In such a case, h 2
= 0.0005 inch and B = 1 inch.

【0030】上記により、h1=1.75ミリインチ
で、ポケットの深さが1.25ミリインチとなる。スラ
イダの長さは、B/L=2.8なので、L=0.357
インチとなる。ポケットの長さはL1/L =0.675
なので、L1=0.241インチである。また、ポケッ
トの横幅はB1/B =0.84なので、B1=0.84
インチである。これにより、完全にスライダの形状寸法
が規定される。実際のベアリング負荷は、スライダの速
度、空気粘度、および周囲の大気圧が解れば、図8ない
し図11から外挿により求められる。
From the above, h 1 = 1.75 mm and a pocket depth of 1.25 mm. Since the slider length is B / L = 2.8, L = 0.357
Will be inches. The length of the pocket is L 1 / L = 0.675
Therefore, L 1 = 0.241 inch. Also, since the width of the pocket is B 1 / B = 0.84, B 1 = 0.84
Inches. This completely defines the geometry of the slider. The actual bearing load can be obtained by extrapolation from FIGS. 8 to 11 if the velocity of the slider, the air viscosity, and the ambient atmospheric pressure are known.

【0031】加えて、図8ないし図11は、エアベアリ
ング負荷が、浮揚ヘッドの形状寸法パラメータの公差に
対して、いかなる感度を有するかを示す。生じたエアベ
アリング圧力は、浮揚ヘッドにかかっている遠心力を支
え、浮揚ヘッドと媒体との間の規定された空間距離を保
持しなければならない。
In addition, FIGS. 8-11 show how the air bearing load is sensitive to the tolerances of the flying head geometry parameters. The resulting air bearing pressure must support the centrifugal force on the levitating head and maintain a defined clearance between the levitating head and the medium.

【0032】図12と図13は、本発明の第2の実施の
形態を図解している。浮揚ヘッド50は、ジンバル位置
決め構造体52に付いている。ジンバル位置決め構造体
は、浮揚ヘッドに働く力に対して、浮揚ヘッドの横揺
れ、縦揺れ、および片搖れの制御を可能とする。釣合い
おもり54が、浮揚ヘッド50とジンバル位置決め構造
体52の反対において、ピボットアーム56に取り付け
られている。そして、ピボットアームは、回転軸60で
回転子58に取り付けられている。円筒状の媒体支持表
面を持つ筒状部材62が、回転子構造体を取り巻く。媒
体64は、真空等の手段によって、支持表面に保持され
る。
12 and 13 illustrate a second embodiment of the present invention. The levitation head 50 is attached to the gimbal positioning structure 52. The gimbal positioning structure allows control of the levitating head's roll, pitch, and yaw with respect to the forces acting on the levitating head. A counterweight 54 is attached to the pivot arm 56 opposite the floating head 50 and the gimbal positioning structure 52. The pivot arm is attached to the rotor 58 by the rotation shaft 60. A tubular member 62 having a cylindrical media support surface surrounds the rotor structure. The medium 64 is held on the support surface by means such as vacuum.

【0033】ジンバル位置決め構造体52は、スプリン
グクリップ70により保持されるジンバルヘッド68を
収容するためのソケットを備えた取付用アーム66を有
している。エラストマーパッド72は、取付用アーム6
6に対する浮揚ヘッドの運動へのダンパとして機能す
る。
The gimbal positioning structure 52 has a mounting arm 66 with a socket for accommodating a gimbal head 68 held by a spring clip 70. The elastomer pad 72 is the mounting arm 6
Acts as a damper to the movement of the levitating head with respect to 6.

【0034】ピボットアーム56は、ピボットリング7
4によって回転軸60で反時計方向に付勢される。媒体
を露光するために、光線が浮揚ヘッドのLED76から
照射される。同時に、正に加圧されたエアベアリングが
浮揚ヘッドと媒体の間に造られる。回転子58が矢印7
8の方向に回されると、ピボットスプリング74の力お
よび調節できる釣合いおもり54に対して、反対の方向
に浮揚ヘッド50に遠心力が加わる。浮揚ヘッドは半径
方向に外側へ媒体64の方向へ動き、浮揚ヘッドと媒体
の間を通過する空気は圧縮されて正のエアベアリングを
造る。これにより、浮揚ヘッドが媒体64の表面上を正
確な距離で浮揚することができる。
The pivot arm 56 includes the pivot ring 7
4 urges the rotating shaft 60 in the counterclockwise direction. A light beam is emitted from the LED 76 of the levitating head to expose the medium. At the same time, a positively pressurized air bearing is created between the flotation head and the media. Rotor 58 is arrow 7
When rotated in the 8 direction, centrifugal force is exerted on the levitation head 50 in the opposite direction to the force of the pivot spring 74 and the adjustable counterweight 54. The flotation head moves radially outward toward the media 64 and the air passing between the flotation head and the media is compressed to create a positive air bearing. This allows the levitating head to levitate over the surface of the medium 64 at a precise distance.

【0035】図14と図15は、本発明の2つの別の実
施の形態を図解している。図14では、LEDパッケー
ジ80が、片持ちばりに支持されたたわみを有する位置
決め構造体82に取付けられている。位置決め構造体
は、LEDパッケージに働く力によるLEDパッケージ
の横揺れおよび縦揺れの制御を可能にする。この位置決
め構造体が、回転子84に取付けられている。円筒状の
媒体支持表面を持つ筒状部材86が、回転子を取り巻
く。媒体64は、真空等の手段によって、支持表面に保
持される。
14 and 15 illustrate two alternative embodiments of the present invention. In FIG. 14, the LED package 80 is attached to a cantilever-supported flexible positioning structure 82. The positioning structure enables control of the roll and pitch of the LED package by the forces exerted on the LED package. This positioning structure is attached to the rotor 84. A tubular member 86 having a cylindrical media support surface surrounds the rotor. The medium 64 is held on the support surface by means such as vacuum.

【0036】正に加圧されたエアベアリングは、位置決
め構造体の媒体側の表面に造られたエアポケット用の凹
部によって、たわみを有する位置決め構造体82と媒体
の間で造られる。回転子84が矢印88の方向へ回され
ると、浮揚ヘッドと媒体の間を通過する空気の流体力に
抗して、LEDパッケージに遠心力が加わる。これによ
り、浮揚ヘッドが媒体の表面上を正確な距離で浮揚する
ことができる。
A positively pressurized air bearing is created between the flexing positioning structure 82 and the media by an air pocket recess made in the media side surface of the positioning structure. When the rotor 84 is turned in the direction of arrow 88, centrifugal force is exerted on the LED package against the fluid force of the air passing between the levitating head and the medium. This allows the levitating head to levitate over the surface of the medium at a precise distance.

【0037】LEDパッケージ91のためのたわみを有
する支持構造90の後端エッジが、回転子94の先端エ
ッジに取付けられたブラケット92にガイドされている
のを除けば、図15に示された実施の形態は図14のも
のと類似している。以上、複数の光源を持つカラーライ
タ(カラー書込み装置)の説明がなされたが、単一光源
のモノクロライタが、この発明の範囲内で有効である。
The implementation shown in FIG. 15 except that the trailing edge of the flexible support structure 90 for the LED package 91 is guided by a bracket 92 attached to the leading edge of the rotor 94. The form is similar to that of FIG. Although a color writer (color writing device) having a plurality of light sources has been described above, a single light source monochrome writer is effective within the scope of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】従来の技術の露光システムを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a conventional exposure system.

【図2】本発明の実施の形態による浮揚ヘッドを持つプ
リント装置を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a printing apparatus having a floating head according to an embodiment of the present invention.

【図3】正の圧力の空気支持ポケットと光源の位置を詳
細に描いた図2の浮揚ヘッドを示す上面図である。
3 is a top view of the levitation head of FIG. 2 detailing the location of the positive pressure air support pocket and the light source.

【図4】金属箔のエアダム、スロット、ヒートシンク、
および光源を示す図3の浮揚ヘッドの断面図である。
[Fig. 4] Air foil of metal foil, slot, heat sink,
4 is a cross-sectional view of the flotation head of FIG. 3 showing the light source and.

【図5】光線の位置を示すプリント装置の部分拡大図で
ある。
FIG. 5 is a partially enlarged view of the printing apparatus showing the positions of light rays.

【図6】照射される光線、および定常的なエアギャップ
を明確に示す拡大図である。
FIG. 6 is an enlarged view clearly showing the irradiated light rays and a steady air gap.

【図7】図1と同様の本発明による改良された装置を示
す図である。
7 shows an improved device according to the invention similar to that of FIG.

【図8】長方形のポケットの形状寸法を最適にするため
の設計曲線を示す図である。
FIG. 8 shows a design curve for optimizing the rectangular pocket geometry.

【図9】長方形のポケットの形状寸法を最適にするため
の設計曲線を示す図である。
FIG. 9 shows a design curve for optimizing the rectangular pocket geometry.

【図10】長方形のポケットの形状寸法を最適にするた
めの設計曲線を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a design curve for optimizing the shape size of a rectangular pocket.

【図11】長方形のポケットの形状寸法を最適にするた
めの設計曲線を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a design curve for optimizing the shape size of a rectangular pocket.

【図12】本発明の第2の実施の形態を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第2の実施の形態を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図14】LEDパッケージが片持ちばりで支えられた
位置決め構造体に付けられたもう一つの本発明の実施の
形態を示す図である。
FIG. 14 illustrates another embodiment of the invention in which an LED package is attached to a cantilevered positioning structure.

【図15】図14と類似のもう一つの本発明の実施の形
態を示す図である。
FIG. 15 is a view similar to FIG. 14, showing another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 浮揚ヘッド 16 ピボットアーム(浮揚ヘッド支持部材) 22 筒状部材(媒体支持部材) 24 媒体 10 Floating Head 16 Pivot Arm (Floating Head Support Member) 22 Cylindrical Member (Medium Support Member) 24 Medium

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スティーヴン・ジェームズ・アダムソン アメリカ合衆国・カリフォルニア・ 92064・ポーウェイ・トゥリークレスト・ ストリート・13232 (72)発明者 ジェレミア・フィンバール・コノリー アメリカ合衆国・カリフォルニア・ 92129・サン・ディエゴ・ワイ・ストリー ト・14606 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Stephen James Adamson United States California California 92064 Poway Tree Creek Crest Street 13232 (72) Inventor Jeremiah Finbarre Connolly United States California 92129 Sun Diego Wy Street 14606

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光線放射に対して感度を有する記録媒体
を収容する媒体支持部材と、 該媒体支持部材に向けて、放射エネルギを有する少なく
とも1つの光線を投射する手段を備えるとともに、第1
の面を有する浮揚ヘッドと、 該浮揚ヘッドの支持部材とを有して構成され、 前記浮揚ヘッドの前記第1の面が、該第1の面に対向す
る第2の面に対して前記浮揚ヘッドが相対的に移動した
際に、前記第1の面と前記第2の面との間にエアベアリ
ングが生成されるような形状に形成され、 前記浮揚ヘッドと光線放射に対して感度を有する媒体表
面との間においてエアベアリングを生成させるために、
浮揚ヘッドと、収容された記録媒体の光線放射に対して
感度を有する表面とを相対移動させるように、前記媒体
支持部材および前記浮揚ヘッド支持部材のいずれか一方
が駆動されることを特徴とするライタ(書込み装置)。
1. A medium support member for accommodating a recording medium having sensitivity to light beam radiation, and means for projecting at least one light beam having radiant energy toward the medium support member.
And a support member for the levitation head, wherein the first surface of the levitation head is the levitation head with respect to a second surface facing the first surface. The head is formed to have a shape such that an air bearing is formed between the first surface and the second surface when the head moves relative to each other, and is sensitive to the levitation head and the radiation of rays. To create an air bearing between the media surface,
One of the medium supporting member and the floating head supporting member is driven so as to relatively move the floating head and a surface of the contained recording medium that is sensitive to radiation of light. Writer (writing device).
JP8040996A 1995-03-02 1996-02-27 Levitation type radiation energy projection head for high-speed lighter Withdrawn JPH08310041A (en)

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