JPS6271916A - Air/magnetic bearing type optical deflector - Google Patents

Air/magnetic bearing type optical deflector

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Publication number
JPS6271916A
JPS6271916A JP21327985A JP21327985A JPS6271916A JP S6271916 A JPS6271916 A JP S6271916A JP 21327985 A JP21327985 A JP 21327985A JP 21327985 A JP21327985 A JP 21327985A JP S6271916 A JPS6271916 A JP S6271916A
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JP
Japan
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fixed
force
fixed shaft
rotating body
magnetic bearing
Prior art date
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Application number
JP21327985A
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Japanese (ja)
Inventor
Akihiko Iwama
岩間 明彦
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS6271916A publication Critical patent/JPS6271916A/en
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  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
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  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce sharply contact between the outer surfaces of the 1st and 2nd fixing shafts and the inner surface of a hollow rotary body by cancelling force generated by the resiliency of a thrust magnetic bearing part and orientated from the axis to the outside with force orientated to the axis out of attraction force. CONSTITUTION:Attraction force Fr generated between a rotary magnet 45 and a york iron plate 64 includes the components of force Fxr, -Fxr orientated to the axis and the components are generated in the reverse direction to force Fxb, -Fxb applied to the thrust bearing part and orientated from the axis to the outside. Therefore, two force can be cancelled with each other by setting up the size of the force Fxr, -Fxr orientated to the axis equally to that of the force Fxb, -Fxb orientated from the axis to the outside. Since the outer surfaces of the 1st and 2nd fixing shafts 51, 52 or the inner surface of the hollow rotary shaft 41 is pressed by the force Fxb, -Fxb orientated from the axis to the outside, both the surfaces are not contacted. Consequently, abrasion can be reduced even if the rotary body is repeated started or stopped, and an optical diflector characterized with long life can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 技免分更 この発明は、レーザプリンタやディジタル複写機、ファ
クシミリ、その他各種のレーザ偏向器を備えた光学的情
報処理装置で使用するのに好適な、コアレス扁平DCブ
ラシレスモータ方式を採用した超重形の空気・磁気軸受
型光偏向器に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a coreless flat DC brushless motor suitable for use in laser printers, digital copying machines, facsimile machines, and other optical information processing devices equipped with various laser deflectors. This article relates to a super-heavy air/magnetic bearing type optical deflector that uses a motor system.

さらに具体的にいえば、ラジアル軸受として動圧空気軸
受、スラスト軸受として磁気軸受を使用して空気・磁気
軸受型光偏向器を構成することにより、起動時や停止時
における軸受部の摩擦を少なくして、光偏向器の長寿命
化を計るとともに、偏平型の簡単な構造にすることによ
り、部品点数の減少、加工性9組立性の容易化を可能に
して、光偏向器の小型化と、イナーシャを大きくしてジ
ッター特性の改善とを実現し、さらに、ヒステリシス・
シンクロナスモータの原理を応用することによって、簡
単な制御回路で正確な速度制御が行えるようにした空気
・磁気軸受型光偏向器の改良に係り、特に、固定軸と回
転体との接触圧を減少することによって、回転体の起動
・停止時の摩耗を少なくし、動作の安定化と、長寿命化
とを達成した空気・磁気軸受型光偏向器に関する6従来
技術 従来から、レーザプリンタのレーザ偏向器や、ディジタ
ル複写機のレーザ偏向器、ファクシミリ゛のレーザ偏向
器、あるいはPoS端末器のバーコードリーダ等の各種
光学的情報処理装置では、読取り用や書込み用のレーザ
光を偏向するために、ポリゴンミラー(多面鏡)を使用
した光偏向器が用いられている。
More specifically, by constructing an air/magnetic bearing type optical deflector using a hydrodynamic air bearing as a radial bearing and a magnetic bearing as a thrust bearing, the friction of the bearing part during startup and stop is reduced. In addition to prolonging the lifespan of the optical deflector, by making it a flat and simple structure, it is possible to reduce the number of parts and facilitate assembly, making the optical deflector smaller and easier to assemble. , the jitter characteristics are improved by increasing the inertia, and the hysteresis and
By applying the principle of a synchronous motor, we are improving an air/magnetic bearing type optical deflector that can perform accurate speed control with a simple control circuit. 6. Prior Art Regarding Air/Magnetic Bearing Type Optical Deflector, Which Reduces Abrasion During Starting and Stopping of Rotating Body, Stabilizes Operation, and Extends Lifespan by Decrease 6. Conventional Technology Conventionally, the laser of laser printer In various optical information processing devices such as deflectors, laser deflectors for digital copying machines, laser deflectors for facsimile machines, and barcode readers for PoS terminals, there is a need to deflect laser beams for reading and writing. , an optical deflector using a polygon mirror (polygon mirror) is used.

このポリゴンミラーを使用した光偏向器は、偏向速度が
速く、しかも連続的な光偏向が可能なため、高速度かつ
高精度の情報の記録、あるいは読取りを行うことができ
る。
An optical deflector using this polygon mirror has a high deflection speed and is capable of continuous optical deflection, so it can record or read information at high speed and with high accuracy.

このようなレーザ光偏向器を使用した画像出力装置、例
えばレーザプリンタでは、特に、ポリゴンミラーの回転
ムラに起因する画像ジッターが問題になっている。
In image output devices such as laser printers that use such laser beam deflectors, image jitter caused by uneven rotation of the polygon mirror is particularly problematic.

ところで、この種の光偏向器としては、従来から、マグ
ネット界磁DCブラシレスモータ方式のものが知られて
いる。
Incidentally, as this type of optical deflector, one using a magnet field DC brushless motor is conventionally known.

すなわち、このDCブラシレスモータのロータを円筒状
磁石とし、回転多面鏡を取付けた中空軸(いわゆる回転
多面体)をロータ磁石の内径に固着する。そして、この
回転多面体の内径部に固定軸を設け、回転多面体の内径
部表面と、固定軸の外径部表面とで動圧空気軸受を構成
するようにしている。
That is, the rotor of this DC brushless motor is a cylindrical magnet, and a hollow shaft (a so-called rotating polygon) to which a rotating polygon mirror is attached is fixed to the inner diameter of the rotor magnet. A fixed shaft is provided on the inner diameter of the rotating polyhedron, and the inner diameter surface of the rotating polyhedron and the outer diameter surface of the fixed shaft constitute a hydrodynamic air bearing.

このような動圧空気軸受による回転多面鏡型光偏向器は
、電源がオンになると1回転釜面鏡体等を備えた回転体
が、回転を開始する。
In such a rotating polygon mirror optical deflector using a dynamic pressure air bearing, when the power is turned on, a rotating body including a one-rotation hook-shaped mirror body starts rotating.

そして、その数秒後に、予め設定されたスラスト空気軸
受が充分にその機能を発揮して、回転体の軸方向負荷を
保持しながら浮上し得る一定回転速度に達する。
Then, several seconds later, the thrust air bearing set in advance fully performs its function and reaches a constant rotational speed that allows the rotating body to levitate while maintaining the axial load.

この際、回転多面鏡体の内部嵌合部の内径と、固定軸の
外径部との間に形成された隙間の下部から空気が流入し
、流入した空気は、下部と上部ジャーナルのへディング
ボーン溝のポンプ作用によって、回転体をラジアル方向
に強固に支持する。
At this time, air flows in from the lower part of the gap formed between the inner diameter of the internal fitting part of the rotating polygon mirror and the outer diameter part of the fixed shaft, and the air flows into the head of the lower and upper journals. The pumping action of the bone grooves firmly supports the rotating body in the radial direction.

流入空気は、回転体をラジアル方向に支持するとともに
、スパイラル溝の効果によって、上部の方向に流れスラ
スト止め部分に上向きの圧力を発生しながら、その貫通
孔を通って動圧空気軸受の上方へ流れ出る。
The incoming air supports the rotating body in the radial direction, and due to the effect of the spiral groove, it flows in the upper direction, generating upward pressure on the thrust stopper, and passes through the through hole to the upper part of the hydrodynamic air bearing. It flows out.

このような動作によって1回転釜面鏡体を備えた回転体
が回転される。
Such an operation rotates the rotating body provided with the one-rotation hook surface mirror body.

ところが、従来の動圧空気軸受による光偏向器では、第
1点として、動圧空気軸受部(すなわち固定軸の外径部
表面)に複雑な溝加工を必要とし、また、長尺の回転多
面体の内径部表面にも、超精密な表面加工を必要とする
、等の理由で、加工が困難で、コストアップになる。
However, the conventional optical deflector using a hydrodynamic air bearing requires complicated groove machining on the hydrodynamic air bearing portion (i.e., the outer diameter surface of the fixed shaft), and also requires the use of a long rotating polyhedron. The surface of the inner diameter part also requires ultra-precise surface processing, which makes processing difficult and increases costs.

また、第2点として、動圧空気軸受の場合、軸受部は接
触状態にあるから、起動時に空気軸受効果がなく、空気
軸受が最大の特徴としている長寿命化に限界がある。す
なわち、起動・停止時に軸受部の接触摩擦により、軸受
部が摩耗する。
Second, in the case of a hydrodynamic air bearing, since the bearing parts are in contact, there is no air bearing effect at startup, and there is a limit to the long life that is the most important feature of air bearings. That is, the bearing portion is worn out due to contact friction of the bearing portion during startup and stop.

この第2点に関連する第3点として、モータ方式がマグ
ネット界磁型であるため、停止状態でロータは鉄心型ス
テータのある方向へ吸引されており、軸受部の摩擦力が
大きいことも、摩耗を早める原因となる。
A third point related to this second point is that since the motor system is a magnetic field type, the rotor is attracted in the direction of the iron core stator when it is stopped, and the frictional force of the bearing is large. This may cause premature wear.

さらに、先の第1点に関連する第4点として、回転体の
構成が複雑で1部品点数も多いので、バランス修正が難
かしいことも、コストアップの要因である。
Furthermore, as a fourth point related to the first point above, since the structure of the rotating body is complex and the number of parts is large, it is difficult to correct the balance, which is also a factor in increasing costs.

その上、第5点として、インナーロータ型であることに
より、本質的にイナーシャが小さくなり、画像ジッター
の特性が悪くなる、という不利があリ、同時に1回転軸
が長くなるので、光偏向器が大型化する、という難点が
ある。
In addition, the fifth point is that the inner rotor type has the disadvantage that the inertia is essentially small and the image jitter characteristics are poor, and at the same time, the axis of rotation becomes long, so the optical deflector The problem is that it becomes larger.

最後に、第6点として、マグネット界磁DCブラシレス
モータを使用しているので、ロータ位置検出器、速度検
出型が必、要であり、固定子側の構成も複雑で1部品点
数が多くなる。その結果、信頼性が低下するとともに、
コストアップの一因となる。
Finally, the sixth point is that since a magnet field DC brushless motor is used, a rotor position detector and speed detection type are required, and the stator side configuration is also complicated and the number of parts increases. . As a result, reliability decreases and
This causes an increase in costs.

このように、従来の動圧空気軸受による光偏向器では、
種々の運点かあり、空気軸受による本来の効果が充分に
得られない、という不都合があった。
In this way, in the conventional optical deflector using a dynamic pressure air bearing,
There were various problems, and the original effect of air bearings could not be fully obtained.

このような不都合を解決する一つの方法として、この発
明の発明者は、先に、ラジアル軸受として動圧空気軸受
を使用し、スラスト軸受として永久磁石反発式の磁気軸
受を使用することにより、起動・停止時に回転体が軸受
部に接触しないようにして、動作の安定化と長寿命化と
を可能にするとともに、回転体や固定軸の構成を簡略化
して1回転体の軽量化による光偏向器の小型化と低コス
ト化とを実現し、さらに、ヒステリシス・シンクロナヌ
モータの原理を応用することによって回転ムラの発生を
防止して1画像ジッター特性が良好な空気・磁気軸受型
光偏向器を提案した(昭和60年9月24日出願、発明
の名称「空気・磁気軸受型光偏向器」の特許願)。
As a way to solve these inconveniences, the inventor of this invention first used a dynamic pressure air bearing as the radial bearing and a permanent magnet repulsion type magnetic bearing as the thrust bearing.・By preventing the rotating body from contacting the bearing when stopped, it stabilizes the operation and extends its lifespan. It also simplifies the configuration of the rotating body and fixed shaft to reduce the weight of each rotating body, thereby improving optical deflection. An air/magnetic bearing type optical deflector that achieves miniaturization and low cost, and also prevents uneven rotation by applying the principle of a hysteresis synchronized motor and has good single-image jitter characteristics. (A patent application filed on September 24, 1985, with the title of the invention ``Air/Magnetic Bearing Type Optical Deflector'').

第3図は、先に提案した空気・磁気軸受型光偏向器の一
例について、その要部構成を示す縦断面図である。図面
において、11は中空の回転軸で、11aはそのフラン
ジ部、llbは段部、llcはネジ部、12はミラー、
13はミラー固定用リング、13Aは固定用ネジ、14
〜16は磁石ロータ組立体で、16はロータマグネット
、17は非磁性体のホルダーケースで、17aはその通
気孔、17bはネジ部、18はスラスト磁気軸受用の上
部マグネット、19はホルダーケース17の固定用リン
グ、21は固定軸で、21aは固定用の凸部、21bと
21cは、それぞれ固定軸21の外周の上部と下部に設
けられたヘディングボーン溝、21clは段部、21e
は気圧調整用連絡孔、22は非磁性体のホルダーケース
、23はスラスト磁気軸受用の下部マグネット、31は
ハウジングで、31aは固定軸21の固定用の凸部21
aが嵌合される孔部、31bは気圧調整用溝部、32は
上部ケースで、32aは窓部、33はコイル基板、34
はコイル、35は磁性体のヨークを示し、また、gは上
部マグネット18と下部マグネット23とのギャップを
示す。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the configuration of essential parts of an example of the previously proposed air/magnetic bearing type optical deflector. In the drawing, 11 is a hollow rotating shaft, 11a is a flange part, llb is a step part, llc is a screw part, 12 is a mirror,
13 is a mirror fixing ring, 13A is a fixing screw, 14
16 is a magnet rotor assembly, 16 is a rotor magnet, 17 is a non-magnetic holder case, 17a is its ventilation hole, 17b is a threaded part, 18 is an upper magnet for the thrust magnetic bearing, 19 is a holder case 17 21 is a fixing shaft, 21a is a fixing convex part, 21b and 21c are heading bone grooves provided at the upper and lower parts of the outer circumference of the fixed shaft 21, respectively, 21cl is a stepped part, and 21e is a fixing ring.
2 is a communication hole for air pressure adjustment, 22 is a non-magnetic holder case, 23 is a lower magnet for the thrust magnetic bearing, 31 is a housing, and 31a is a protrusion 21 for fixing the fixed shaft 21.
31b is the air pressure adjustment groove, 32 is the upper case, 32a is the window, 33 is the coil board, 34
is a coil, 35 is a magnetic yoke, and g is a gap between the upper magnet 18 and the lower magnet 23.

まず、回転体について述べる。この第3図では、回転体
を構成する部材に、11〜19の10番台の符号を付け
ている。
First, let's talk about the rotating body. In FIG. 3, the members constituting the rotating body are numbered in the 10s from 11 to 19.

回転体は、中空の回転軸11と、ミラー12、ロータ組
立体14〜】6、および、スラスト磁気軸受用の上部マ
グネット18とから構成される。
The rotating body is composed of a hollow rotating shaft 11, a mirror 12, rotor assemblies 14 to 6, and an upper magnet 18 for a thrust magnetic bearing.

そのために、中空の回転軸11は、ミラー12とロータ
組立体14〜16を取付けるためのフランジ部11aを
有しており、ミラー12は、この中空の回転軸11のフ
ランジ部11aに1図の上方から装着された後、その上
面をミラー固定用リング13により抑圧された状態で、
固定用ネジ13Aによって締め付けられ、所定の位置に
固定される。
For this purpose, the hollow rotating shaft 11 has a flange portion 11a for attaching the mirror 12 and the rotor assemblies 14 to 16, and the mirror 12 is attached to the flange portion 11a of the hollow rotating shaft 11 as shown in FIG. After being installed from above, with the top surface suppressed by the mirror fixing ring 13,
The fixing screw 13A is tightened and fixed in a predetermined position.

また、この中空の回転軸11のフランジ部11aの下方
には、モータ部を構成するロータ組立体14〜16が取
付けられる。
Furthermore, rotor assemblies 14 to 16 constituting a motor section are attached below the flange section 11a of the hollow rotating shaft 11.

さらに、この中空の回転軸11の上方には、非磁性体の
ホルダーケース17が、固定用リング19によって固定
される。このホルダーケース17は、リング状のスラス
ト磁気軸受用の上部マグネット18を支持するように機
能し、そのネジ部17bが、中空の回転軸11に設けら
れたネジ部11cに係合する。
Further, a non-magnetic holder case 17 is fixed above the hollow rotating shaft 11 by a fixing ring 19. This holder case 17 functions to support a ring-shaped upper magnet 18 for a thrust magnetic bearing, and its threaded portion 17b engages with a threaded portion 11c provided on the hollow rotating shaft 11.

次に、固定軸の構成について述べる。この第3図では、
固定軸を構成する部材に、21〜23の20番台の符号
を付けている。
Next, the configuration of the fixed shaft will be described. In this figure 3,
The members constituting the fixed shaft are numbered 21 to 23 in the 20s.

固定軸21の胴部表面には、その上部と下部にそれぞれ
、ラジアル方向の動圧空気軸受を構成するヘディングボ
ーン溝21b、21cが設けられている。
Heading bone grooves 21b and 21c are provided in the upper and lower parts of the body surface of the fixed shaft 21, respectively, and constitute radial dynamic pressure air bearings.

また、この固定軸21の上方には、例えばその上端の凹
部に、非磁性体のホルダーケース22の凸部が嵌合され
ることで、ホルダーケース22が固定されて、リング状
のスラスト磁気軸受用の下部マグネット23を支持する
Further, above the fixed shaft 21, the holder case 22 is fixed by fitting a convex part of a non-magnetic holder case 22 into a recessed part at the upper end thereof, and a ring-shaped thrust magnetic bearing is mounted on the fixed shaft 21. The lower magnet 23 is supported.

この固定軸21の下部には、固定用の凸部21aが形成
されていて、ハウジング31に設けられた孔部31aと
嵌合することにより、所定位置に固定される。
A fixing protrusion 21a is formed at the lower part of the fixed shaft 21, and is fixed in a predetermined position by fitting into a hole 31a provided in the housing 31.

なお、固定軸21の段部21dは、中空の回転軸11の
段部11bと共に、環状の空隙部を形成する。また、固
定軸21の下面には、気圧調整用連絡孔21aの開口が
設けられており、この下面でハウジング31の気圧調整
用溝部31bを覆うことによって、同様に環状の空隙部
を形成する。
Note that the step portion 21d of the fixed shaft 21 forms an annular gap portion together with the step portion 11b of the hollow rotating shaft 11. Furthermore, an opening for an air pressure adjustment communication hole 21a is provided on the lower surface of the fixed shaft 21, and by covering the air pressure adjustment groove 31b of the housing 31 with this lower surface, an annular gap is similarly formed.

そして、これらの環状の空隙部を接続するため7に、固
定軸21には、気圧調整用連絡孔21eが設けられてい
る。
In order to connect these annular gaps 7, the fixed shaft 21 is provided with an air pressure adjustment communication hole 21e.

この気圧調整用連絡孔21eは、ラジアル方向に貫通さ
れた開口と、気圧調整用溝部31bで形成される環状の
空隙部とが通気されるような連絡路であり、固定軸21
の段部21dと、中空の回転軸11の段部11bとによ
って、固定軸21の中央部に形成された環状の空隙部、
すなわち空気軸受部の空気の逃げ部の空気圧と、筐体部
の内部空気圧とを等しくするように作用する。
The air pressure adjustment communication hole 21e is a communication path through which the opening penetrated in the radial direction and the annular gap formed by the air pressure adjustment groove 31b are ventilated.
An annular gap formed in the center of the fixed shaft 21 by the step 21d of the hollow rotating shaft 11 and the step 11b of the hollow rotating shaft 11,
That is, it acts to equalize the air pressure in the air escape part of the air bearing part and the internal air pressure in the casing part.

筐体部は、ハウジング31と、上部ケース32とから構
成される。この筐体部には、コイル基板33が固定され
ており、モータ駆動部の固定子を構成するコイル34と
、ヨーク35とが、支持されている。
The casing section includes a housing 31 and an upper case 32. A coil board 33 is fixed to this housing, and a coil 34 and a yoke 35, which constitute a stator of the motor drive section, are supported.

ハウジング31には、固定軸21の固定用の凸部21a
が嵌合される孔部31aが設けられており、また、気圧
調整用溝部31bが、孔部31aの上部に形成されてい
る。
The housing 31 has a protrusion 21a for fixing the fixed shaft 21.
A hole 31a into which is fitted is provided, and an air pressure adjustment groove 31b is formed in the upper part of the hole 31a.

上部ケース32は、風損と風切音とを低く抑えるために
、ミラー12との空隙が小さくされており、また、実装
性や搬送時の便等を考慮して、上部が細径の凸状に形成
されている。
The upper case 32 has a small gap with the mirror 12 in order to reduce wind damage and wind noise, and the upper part has a small diameter convex shape in consideration of ease of mounting and transportation. It is formed in the shape of

ここで、先に提案した空気・磁気軸受型光偏向器で用い
られる永久磁石反発式スラスト磁気軸受について説明す
れば、中空の回転軸11に設けられた上部マグネット1
8と、固定軸21に設けられた下部マグネット23とは
1反発力が得られるように、同極性同士が対向するよう
に配置される。
Here, to explain the permanent magnet repulsion type thrust magnetic bearing used in the air/magnetic bearing type optical deflector proposed earlier, the upper magnet 1 provided on the hollow rotating shaft 11
8 and the lower magnet 23 provided on the fixed shaft 21 are arranged so that the same polarity faces each other so as to obtain a repulsion force of 1.

この場合に、ギャップgは、固定用リング19を回転し
て、ホルダーケース17を移動させることによって、適
当に調整される。
In this case, the gap g is appropriately adjusted by rotating the fixing ring 19 and moving the holder case 17.

次に、モータ駆動部は、中空の回転軸11に固定された
磁石ロータ組立体14〜16と、コイル基板33上に配
列された複数個のコイル34、およびヨーク35とから
構成される。
Next, the motor drive section includes magnet rotor assemblies 14 to 16 fixed to the hollow rotating shaft 11, a plurality of coils 34 arranged on a coil substrate 33, and a yoke 35.

次の第4図は、第3図に示した先に提案した空気・磁気
軸受型光偏向器について、そのスラスト軸受部の動作原
理を説明するための要部構成図である。図面における符
号は、第3図と同様である。
The following FIG. 4 is a block diagram of the main parts of the previously proposed air/magnetic bearing type optical deflector shown in FIG. 3, for explaining the operating principle of the thrust bearing section thereof. Reference numerals in the drawings are the same as in FIG. 3.

この第4図に示すように、先に提案した空気・磁気軸受
型光偏向器では、スラスト軸受部は、リング状の上部マ
グネット18と下部マグネット23、およびモータ駆動
部のロータマグネット16と、ヨーク35とから構成さ
れる。
As shown in FIG. 4, in the air/magnetic bearing type optical deflector proposed earlier, the thrust bearing part is connected to the ring-shaped upper magnet 18, the lower magnet 23, the rotor magnet 16 of the motor drive part, and the yoke. It consists of 35.

まず、浮力は、上部マグネット18と下部マグネット2
3との間の反発力によって発生され1回転体が上方へ浮
上される。他方、・下方への引下刃は、ロータマグネッ
ト16とヨーク35との間の吸引力によって発生され、
回転体は下方へ引張られる。
First, the buoyancy is between the upper magnet 18 and the lower magnet 2.
The repulsive force between the rotating body and the rotating body is generated by the repulsive force between the rotating body and the rotating body. On the other hand, the downward pulling blade is generated by the attraction force between the rotor magnet 16 and the yoke 35,
The rotating body is pulled downward.

この場合に、上部マグネット18と下部マグネット23
との間の浮力の方を、ロータマグネット16とヨーク3
5との間の吸引力よりも、大きくすることにより、中空
の回転体を浮上させることができる。
In this case, the upper magnet 18 and the lower magnet 23
The buoyant force between the rotor magnet 16 and the yoke 3
By making the suction force larger than the suction force between the rotor and the rotor 5, the hollow rotating body can be levitated.

この浮力は、固定用リング19を回転し、上部マグネッ
ト18を支持するホルダーケース17を移動させること
によって、ギャップgを調整すれば、吸引力とバランス
した所望の大きさとなる。
This buoyant force can be adjusted to a desired size balanced with the suction force by rotating the fixing ring 19 and moving the holder case 17 that supports the upper magnet 18 to adjust the gap g.

第5図は、先に提案した空気・磁気軸受型光偏向器で使
用するのに好適なロータマグネット16の一例を示す平
面図である。
FIG. 5 is a plan view showing an example of a rotor magnet 16 suitable for use in the previously proposed air/magnetic bearing type optical deflector.

次の第6図は、同じく先に提案した空気・磁気軸受型光
偏向器で使用するのに好適なコイル34の配置例を示す
図である。
The following FIG. 6 is a diagram showing an example of the arrangement of the coil 34 suitable for use in the air/magnetic bearing type optical deflector also proposed earlier.

次に、この先に提案した空気・磁気軸受型光偏向器につ
いて、モータの回転制御を説明する。
Next, the rotation control of the motor for the air/magnetic bearing type optical deflector proposed above will be explained.

この例では、先の第5図と第6図に示したように、光偏
向器のモータ駆動部の構成が、8極3相6コイルの場合
について述べる。
In this example, as shown in FIGS. 5 and 6 above, a case will be described in which the configuration of the motor drive section of the optical deflector is 8 poles, 3 phases, and 6 coils.

第3図のモータ駆動部において、特に図示されていない
ロータ位置検出器の出力信号により励磁相を切換え、順
次6つのコイルを励磁すると、フレミング左手の法則(
いわゆる814則)に従って、ロータは、モータの供給
電圧に比較した回転数で回転される。
In the motor drive unit shown in Fig. 3, if the excitation phase is switched by the output signal of the rotor position detector (not shown) and the six coils are sequentially excited, Fleming's left-hand rule
According to the so-called 814 rule, the rotor is rotated at a rotational speed compared to the supply voltage of the motor.

なお、Bit則で説明する場合に、F=Bliの力(こ
こで、Fは発生力、Bは磁束密度、iは励磁電流)は、
コイルに働く力である。しかし、この先に提案した空気
・磁気軸受型光偏向器では、コイルが固定で、ロータ磁
石が回転する方式のブラシレスモータの原理を応用して
いるので、ロータマグネットすなわち、回転体に作用す
る回転力の方向は、この814則の逆方向となる。
In addition, when explaining using Bit's law, the force of F=Bli (where F is the generated force, B is the magnetic flux density, and i is the exciting current) is
This is the force acting on the coil. However, the air/magnetic bearing type optical deflector proposed earlier applies the principle of a brushless motor in which the coil is fixed and the rotor magnet rotates. The direction is the opposite direction of this 814 rule.

このように、先に提案した空気・磁気軸受型光偏向器で
は、ロータマグネット16は偏平型リング磁石であるか
ら1回転体を軸方向に短かくすることが可能となる。こ
のように、モータ駆動部の構成は簡単であり、低コスト
となる。
In this manner, in the air/magnetic bearing type optical deflector proposed above, since the rotor magnet 16 is a flat ring magnet, it is possible to shorten the length of one rotating body in the axial direction. In this way, the configuration of the motor drive section is simple and low cost.

しかし、この先に提案した空気・磁気軸受型光偏向器で
は、スラスト磁気軸受部で発生される反発力には1画面
力だけでなく、軸心から外方へ向う力も作用しているの
で、回転体と固定軸との間に多少の接触が生じ、摩耗に
よって寿命が短縮する。という問題もある。
However, in the air/magnetic bearing type optical deflector proposed earlier, the repulsive force generated in the thrust magnetic bearing part is not only a one-plane force but also a force directed outward from the axis, so it is difficult to rotate. There will be some contact between the body and the fixed shaft, which will reduce the service life due to wear. There is also the problem.

且−一枚 そこで、この発明の空気・磁気軸受型光偏向器では、先
に提案した空気・磁気軸受型光偏向器をさらに改良し、
スラスト磁気軸受部で発生される軸心から外方へ向う力
をキャンセルすることにより1回転体と固定軸との接触
圧を一層減少させて、両者の摩耗を少なくシ、ジッター
の少ない安定な動作が可能で、しかも、長寿命の光偏向
器を実現することを目的とする。
Therefore, in the air/magnetic bearing type optical deflector of the present invention, the previously proposed air/magnetic bearing type optical deflector is further improved.
By canceling the force directed outward from the shaft center generated by the thrust magnetic bearing, the contact pressure between the rotating body and the fixed shaft is further reduced, resulting in less wear on both and stable operation with less jitter. The purpose of the present invention is to realize an optical deflector that is capable of the following and has a long service life.

構   成 そのために、この発明の空気・磁気軸受型光偏向器では
、ミラーを有する中空状の回転体と、この回転体の内部
に配置され、その外周表面に動圧空気軸受を構成するヘ
ディングボーン溝を有する固定軸と、この固定軸を支持
するとともに、固定軸および回転体を収納し、かつ、ミ
ラーへの光路を形成する窓部を有する筐体部とからなる
光偏向器において、第1に、固定軸は2つに分割されて
おり、第1の固定軸は、その一端を筐体部の下半部の中
央底部に固定され、その外周衣゛面にラジアル動圧軸受
溝を有し、かつその上端に固定されたスラスト磁気軸受
用の永久磁石を具備し、第2の固定軸は、筐体部の上半
部の中央部に固定され。
Structure For this purpose, the air/magnetic bearing type optical deflector of the present invention includes a hollow rotating body having a mirror, and a heading bone disposed inside the rotating body and forming a hydrodynamic air bearing on the outer peripheral surface of the hollow rotating body. An optical deflector comprising a fixed shaft having a groove, and a casing part that supports the fixed shaft, houses the fixed shaft and the rotating body, and has a window part forming an optical path to the mirror. The fixed shaft is divided into two parts, and the first fixed shaft has one end fixed to the center bottom of the lower half of the casing, and has a radial dynamic pressure bearing groove on its outer surface. and includes a permanent magnet for a thrust magnetic bearing fixed to the upper end thereof, and the second fixed shaft is fixed to the center of the upper half of the housing.

その外周表面にラジアル動圧軸受溝を有し、第2に、中
空状の回転体は、その軸方向のほぼ中央部の内径部に、
固定軸に固定された永久磁石と同極性で対向するように
配置・固定されたスラスト磁気軸受用の永久磁石と、回
転体の同じく軸方向のほぼ中央部の外径部に固定され、
円周方向に異なる極性に着磁されて、下方に開いた傘状
に傾斜した形状のロータ磁石とを具備し、第3に、筐体
部の内部に、回転体に固定されたロータ磁石と対向して
設けられた複数個の駆動コイルとヨーク鉄板とを具備し
1回転体のラジアル方向は第1と第2の固定軸によって
回転自在に支持されるとともに。
The hollow rotating body has a radial dynamic pressure bearing groove on its outer circumferential surface, and secondly, the hollow rotating body has a radial dynamic pressure bearing groove on its inner diameter portion approximately at the center in the axial direction.
A permanent magnet for the thrust magnetic bearing is arranged and fixed so as to face the permanent magnet fixed to the fixed shaft with the same polarity, and a permanent magnet is also fixed to the outer diameter part of the rotating body at approximately the center in the axial direction.
The rotor magnet is magnetized with different polarities in the circumferential direction and has an umbrella-like shape that opens downward. The rotating body is equipped with a plurality of drive coils and a yoke iron plate arranged to face each other, and is rotatably supported in the radial direction by first and second fixed shafts.

スラスト方向は固定軸と回転体とに固定された永久磁石
の反発力、およびロータ磁石とヨーク鉄板との間の吸引
力とによって非接触状態で支持されるようにしている。
The thrust direction is supported in a non-contact manner by the repulsive force of the permanent magnets fixed to the fixed shaft and the rotating body, and the attractive force between the rotor magnets and the yoke iron plate.

−次に、この発明の空気・磁気軸受型光偏向器について
、図面を参照しながら、その一実施例を詳細に説明する
- Next, an embodiment of the air/magnetic bearing type optical deflector of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は、この発明の空気・磁気軸受型光偏向器の一実
施例について、その要部構成を示す縦断面図である。図
面において、41は中空の回転軸で、41aはそのフラ
ンジ部(鍔部)、42はミラー(多面鏡)、43〜45
は磁石ロータ組立体で、43はロータハウジング、44
はヨーク鉄板、45はロータマグネット、46はスラス
ト磁気軸受用の上部マグネット、51は第1の固定軸で
、51aは固定用の凸部、51bは固定t451の外周
表面に設けられたヘディングボーン溝、52は第2の固
定軸で、52aはスラスト止め、52bは固定軸52の
外周表面に設けられたヘディングボーン溝、53はスラ
スト磁気軸受用の下部マグネット、61は本体ハウジン
グで、61aは第1の固定軸51の固定用の凸部51a
が嵌合される孔部、62は上部ハウジングで、62aは
窓部、63は駆動コイル、64はヨーク鉄板を示す。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the configuration of essential parts of an embodiment of the air/magnetic bearing type optical deflector of the present invention. In the drawing, 41 is a hollow rotating shaft, 41a is a flange thereof, 42 is a mirror (polygon mirror), 43 to 45
is a magnet rotor assembly, 43 is a rotor housing, 44 is a magnet rotor assembly;
is a yoke iron plate, 45 is a rotor magnet, 46 is an upper magnet for the thrust magnetic bearing, 51 is a first fixed shaft, 51a is a convex part for fixing, and 51b is a heading bone groove provided on the outer peripheral surface of fixed t451. , 52 is a second fixed shaft, 52a is a thrust stop, 52b is a heading bone groove provided on the outer peripheral surface of the fixed shaft 52, 53 is a lower magnet for the thrust magnetic bearing, 61 is a main body housing, and 61a is a second fixed shaft. Convex portion 51a for fixing the fixed shaft 51 of 1
62 is an upper housing, 62a is a window, 63 is a drive coil, and 64 is a yoke iron plate.

まず、第1の特徴である固定軸の構成について述べる。First, the configuration of the fixed shaft, which is the first feature, will be described.

この第1図では、固定軸を構成する部材に、51〜53
の50番台の符号を付けている。
In this FIG. 1, the members constituting the fixed shaft include 51 to 53.
It is numbered in the 50s.

固定軸は2つに分割されて、第1の固定軸51と、第2
の固定軸52とからなる。
The fixed shaft is divided into two parts, a first fixed shaft 51 and a second fixed shaft.
and a fixed shaft 52.

第1の固定軸51の胴部表面には、ラジアル方向の動圧
空気軸受を構成するヘディングボーン溝51bが設けら
れている。
A heading bone groove 51b forming a radial dynamic pressure air bearing is provided on the surface of the body of the first fixed shaft 51.

また、この第1の固定軸51の上端には、スラスト磁気
軸受用の永久磁石、すなりち下部マグネット53が固定
されている。
Furthermore, a lower magnet 53, which is a permanent magnet for a thrust magnetic bearing, is fixed to the upper end of the first fixed shaft 51.

この第1の固定軸51の下部には、固定用の凸部51a
が形成されていて、本体ハウジング61に設けられた孔
部61aと嵌合することにより、その中央底部の所定位
置に固定される。
At the lower part of the first fixed shaft 51, there is a protrusion 51a for fixing.
is formed, and is fixed at a predetermined position at the center bottom by fitting into a hole 61a provided in the main body housing 61.

第2の固定軸52は、筐体部の上半部を構成する上部ハ
ウジング62の中央部に固定され、その外周表面にラジ
アル方向の動圧空気軸受を構成するヘディングボーン溝
52bが設けられている。
The second fixed shaft 52 is fixed to the center of an upper housing 62 constituting the upper half of the casing, and is provided with a heading bone groove 52b forming a radial dynamic pressure air bearing on its outer peripheral surface. There is.

なお、この第2の固定軸52の下端には、スラスト止め
52aが設けられている。
Note that a thrust stop 52a is provided at the lower end of the second fixed shaft 52.

次に、第2の特徴である回転体について述べる。Next, the second feature, the rotating body, will be described.

この第1図では、回転体を構成する部材に、41〜46
の40番台の符号を付けている。
In this FIG. 1, 41 to 46 are included in the members constituting the rotating body.
It is numbered in the 40s.

中空状の回転体は、中空の回転軸41と、ミラー(多面
鏡)42、磁石ロータ組立体43〜45、および、スラ
スト磁気軸受用の上部マグネット46とから構成される
The hollow rotating body is composed of a hollow rotating shaft 41, a mirror (polygon mirror) 42, magnet rotor assemblies 43 to 45, and an upper magnet 46 for a thrust magnetic bearing.

そのために、中空の回転軸41は、ミラー42と磁石ロ
ータ組立体43〜45を取付けるためのフランジ部41
aを有している。このフランジ部41aは、長軸方向の
ほぼ中央部(第1の固定軸51と第2の固定軸52の中
間)に設けられ、ミラー42は、このフランジ部41a
の上方から装着された後、図示しない適当な固定手段で
、所定の位置に固定される。
For this purpose, the hollow rotating shaft 41 has a flange portion 41 for attaching the mirror 42 and the magnet rotor assemblies 43 to 45.
It has a. The flange portion 41a is provided approximately at the center in the longitudinal direction (between the first fixed shaft 51 and the second fixed shaft 52), and the mirror 42 is mounted on the flange portion 41a.
After being attached from above, it is fixed in place by suitable fixing means (not shown).

また、この中空の回転軸41のフランジ部41aの下方
、すなわちその長軸方向のほぼ中央部の外径部には、モ
ータ部を構成する磁石ロータ組立体43〜45が取付け
られる。
Further, magnet rotor assemblies 43 to 45 constituting the motor section are attached below the flange portion 41a of the hollow rotating shaft 41, that is, at the outer diameter portion approximately at the center in the longitudinal direction thereof.

この磁石ロータ組立体43〜45は、ヨーク鉄板44と
、ロータマグネット45と、これらを支持するロータハ
ウジング43とから構成され、ロータハウジング43の
駆動コイル63に対向する側は、駆動コイル63および
ヨーク鉄板64に対して、平行に対向されている。
The magnet rotor assemblies 43 to 45 are composed of a yoke iron plate 44, a rotor magnet 45, and a rotor housing 43 that supports them. It faces parallel to the iron plate 64.

このロータマグネット45は、円周方向に異なる極性に
着磁されて、下方に開いた傘状に傾斜した形状のロータ
磁石である。
The rotor magnet 45 is a rotor magnet that is magnetized with different polarities in the circumferential direction and has an umbrella-like shape that is inclined downwardly.

さらに、この中空の回転軸41の長軸方向のほぼ中央部
の内径部に、スラスト磁気軸受用の上部マグネット46
が固定される。この上部マグネット46は、第1の固定
軸に固定された永久磁石。
Furthermore, an upper magnet 46 for a thrust magnetic bearing is attached to the inner diameter portion of the hollow rotating shaft 41 at the substantially central portion in the long axis direction.
is fixed. This upper magnet 46 is a permanent magnet fixed to the first fixed shaft.

すなわち下部マグネット53と同極性で対向するように
配置・固定される。
That is, it is arranged and fixed so as to face the lower magnet 53 with the same polarity.

このように、磁気スラスト軸受部を構成する上部マグネ
ット46と下部マグネット53とは、同極性が対向して
おり、その間に反発力(Fyb)が発生されている。
In this way, the upper magnet 46 and the lower magnet 53 that constitute the magnetic thrust bearing section have the same polarity and are opposite to each other, and a repulsive force (Fyb) is generated therebetween.

この反発力(F yb)の大きさは、回転体の重量Wと
、ロータマグネット45に作用している垂直力(−Fy
r)に打勝つ大きさであり、スラスト方向に対して、回
転体を非接触に支持している。
The magnitude of this repulsive force (Fyb) is determined by the weight W of the rotating body and the vertical force (-Fyb) acting on the rotor magnet 45.
r), and supports the rotating body in a non-contact manner in the thrust direction.

すなわち、回転体のラジアル方向の支持は、中空の回転
軸41の内径部に配置さ九た第1の固定軸51と、第2
の固定軸52によって支持され。
That is, the radial support of the rotating body is provided by the first fixed shaft 51 and the second fixed shaft 51 disposed on the inner diameter of the hollow rotating shaft 41.
is supported by a fixed shaft 52 of.

その間のクリアランスが、2.5〜5μm程度あるので
、第1の固定軸51.第2の固定軸52に対して回転自
在である。
Since the clearance between them is about 2.5 to 5 μm, the first fixed shaft 51. It is rotatable about the second fixed shaft 52.

最後に、筐体部について説明する。この筐体部に関連す
る部分には、便宜的に61〜64の符号を付けているが
、駆動コイルやヨーク鉄板も含まれる。
Finally, the casing section will be explained. Parts related to this housing section are numbered 61 to 64 for convenience, but also include a drive coil and a yoke iron plate.

筐体部は、本体ハウジング61と、上部ハウジング62
とから構成される。なお、本体ハウジング61には、第
1の固定軸51の固定用の凸部51aが嵌合される孔部
61aが設けられており、また、上部ハウジング62に
は、レーザー光の通路を形成する窓部62aが設けられ
ている。
The housing portion includes a main housing 61 and an upper housing 62.
It consists of Note that the main body housing 61 is provided with a hole 61a into which the fixing convex portion 51a of the first fixed shaft 51 is fitted, and the upper housing 62 is provided with a hole 61a that forms a passage for laser light. A window portion 62a is provided.

この筐体部には、特に図示されていない固定手段によっ
て、モータ駆動部の固定子を構成する駆動コイル63と
、ヨーク鉄板64とが、支持されている。
A drive coil 63 and a yoke iron plate 64, which constitute a stator of the motor drive section, are supported by a fixing means not particularly shown in the casing.

そのために、本体ハウジング61の上部には、傾斜した
面が形成されており、この面に駆動部の磁気回路を構成
するためのヨーク鉄板64が固定され、このヨーク鉄板
64の上面には、複数個の駆動コイル63と、回転体の
位置を検出するためのホール素子(図示されていない)
とが、配列固定されている。モータ駆動部は、ロータマ
グネット45.ヨーク鉄板44,1駆動コイル63.ヨ
ーク鉄板64によって構成される。
For this purpose, an inclined surface is formed on the upper part of the main body housing 61, and a yoke iron plate 64 for configuring the magnetic circuit of the drive unit is fixed to this surface. drive coil 63 and a Hall element (not shown) for detecting the position of the rotating body.
The array is fixed. The motor drive section includes a rotor magnet 45. Yoke iron plate 44, 1 drive coil 63. It is composed of a yoke iron plate 64.

このように、回転軸41に固定されたロータマグネット
45と対向して、ヨーク鉄板64が配置されているので
、その間に吸引力(Fr)が作用している。
In this way, since the yoke iron plate 64 is disposed facing the rotor magnet 45 fixed to the rotating shaft 41, an attractive force (Fr) is applied therebetween.

ところが、ロータマグネット45とヨーク鉄板64とは
、下方に開いた状態で傾斜して対向されているため、吸
引力(Fr)は、垂直方向ではなく、軸心の方向へ傾い
て発生される。
However, since the rotor magnet 45 and the yoke iron plate 64 are inclined and face each other in a downwardly open state, the attraction force (Fr) is generated not in the vertical direction but in the direction of the axis.

第2図は、第1図に示したこの発明の空気・磁気軸受型
光偏向器について、その永久磁石反発式の磁気スラスト
軸受部により軸心から外方へ作用する力をキャンセルす
る状態を説明するための図である。図面において、Fy
bは上部マグネット46と下部マグネット53との間に
生じる反発力、Fxbと−Fxbは同じく反発力の内、
軸心から外へ向う力の成分、Frはロータマグネット4
5とヨーク鉄板64との間に生じる吸引力で、−Fyr
はその垂直方向(長軸方向)の成分、Fxrと−Fxr
は軸心方向の成分を示す。
FIG. 2 explains the state in which the air/magnetic bearing type optical deflector of the present invention shown in FIG. 1 cancels the force acting outward from the axis by the permanent magnetic repulsion type magnetic thrust bearing part. This is a diagram for In the drawing, Fy
b is the repulsive force generated between the upper magnet 46 and the lower magnet 53, and Fxb and -Fxb are also the repulsive forces,
The component of the force directed outward from the axis, Fr is rotor magnet 4
5 and the yoke iron plate 64, -Fyr
is its vertical (major axis) component, Fxr and −Fxr
indicates the component in the axial direction.

この第2図に示すように、スラスト磁気軸受部では、上
部マグネット46と下部マグネット53との間に生じる
反発力(F yb)を利用して、垂直方向の浮力を発生
させているが、本来は不要な。
As shown in FIG. 2, the thrust magnetic bearing section uses the repulsion force (Fyb) generated between the upper magnet 46 and the lower magnet 53 to generate vertical buoyancy. is unnecessary.

軸心から外へ向う力(Fxb、−Fxb)が作用するの
を防止することはできない。
It is not possible to prevent the force (Fxb, -Fxb) from acting outward from the axis.

そこで、この発明の空気・磁気軸受型光偏向器では、ロ
ータマグネット45とヨーク鉄板64の形状と配置とを
工夫し、両者の間に生じる吸引力(Fr)に、垂直力(
−Fyr)、すなわち垂直方向の成分と、軸心に向う力
(Fxr、−Fxr)の成分とを有するようにしている
Therefore, in the air/magnetic bearing type optical deflector of the present invention, the shape and arrangement of the rotor magnet 45 and the yoke iron plate 64 are devised, and the vertical force (Fr) generated between them is
-Fyr), that is, a vertical component, and a force (Fxr, -Fxr) directed toward the axis.

まず、スラスト磁気軸受部による浮力と吸引力との関係
を述べると、浮力を生じる反発力(F yb)は、ロー
タマグネット45とヨーク鉄板64の間に生じる吸引力
(Fr)の内の垂直力(−Fyr)と、回転体の重量W
とが、 Fyb  =  Fyr  +  W の関係の式が成立する軸方向の位置に、回転体を浮上さ
せ、非接触の状態で支持している。
First, to describe the relationship between the buoyant force and the attractive force caused by the thrust magnetic bearing, the repulsive force (F yb) that causes the buoyant force is the vertical force of the attractive force (Fr) generated between the rotor magnet 45 and the yoke iron plate 64. (-Fyr) and the weight W of the rotating body
The rotating body is levitated and supported in a non-contact manner at a position in the axial direction where the relational expression Fyb = Fyr + W holds true.

ところが、すでに説明したように、このスラスト磁気軸
受部には、反発力の非垂直成分によって、軸心から外へ
向う力(Fxb、−Fxb)が作用しており、第1の固
定軸51と、第2の固定軸52の外径表面と、中空の回
転軸41の内径表面とは、この軸心から外へ向う力(F
xb、−Fxb)によって押されるので、両者が接触さ
れている。
However, as already explained, a force (Fxb, -Fxb) directed outward from the axis is applied to this thrust magnetic bearing due to a non-perpendicular component of the repulsive force, and the force (Fxb, -Fxb) is applied to the thrust magnetic bearing section outward from the axis. , the outer diameter surface of the second fixed shaft 52 and the inner diameter surface of the hollow rotating shaft 41 are configured to absorb a force (F) directed outward from this axis.
xb, -Fxb), so both are in contact.

そのため1回転体が起動・停止を繰返えすと、第1の固
定軸51と、第2の固定軸52の外径表面、あるいは中
空の回転軸41の内径表面は、摩耗する。
Therefore, when one rotating body is repeatedly started and stopped, the outer diameter surface of the first fixed shaft 51 and the second fixed shaft 52, or the inner diameter surface of the hollow rotating shaft 41 wears out.

ところが、この発明の空気・磁気軸受型光偏向器では、
ロータマグネット45とヨーク鉄板64との間に生じる
吸引力(Fr)には、軸心に向う力(Fxr、−Fxr
)の成分が含まれており、スラスト磁気軸受部に作用し
ている軸心から外へ向う力(Fxb、 −Fxb)と、
その向きが逆の関係で発生されている。
However, in the air/magnetic bearing type optical deflector of this invention,
The attraction force (Fr) generated between the rotor magnet 45 and the yoke iron plate 64 includes a force (Fxr, -Fxr) toward the axis.
), and the force (Fxb, -Fxb) acting on the thrust magnetic bearing section is directed outward from the axis, and
It occurs in the opposite direction.

そこで、軸心に向う力(Fxr、−Fxr)の太きさと
、軸心から外へ向う力(Fxb、−Fxb)の大きさを
等しくすれば、2つの力をキャンセルすることができる
Therefore, by making the force (Fxr, -Fxr) toward the axis equal to the force (Fxb, -Fxb) outward from the axis, the two forces can be canceled.

すなわち、先に提案した空気・磁気軸受型光偏向器では
、軸心から外へ向う力(Fxb、 −Fxb)だけが作
用していたが、この発明の空気・磁気軸受型光偏向器に
よれば、第1の固定軸51と、第2の固定軸52の外径
表面、あるいは中空の回転軸41の内径表面は、軸心か
ら外へ向う力(Fxb。
That is, in the air/magnetic bearing type optical deflector proposed earlier, only the force (Fxb, -Fxb) acting outward from the axis was applied, but with the air/magnetic bearing type optical deflector of this invention, For example, the outer diameter surfaces of the first fixed shaft 51 and the second fixed shaft 52, or the inner diameter surface of the hollow rotating shaft 41, are affected by a force (Fxb) directed outward from the shaft center.

−Fxb)に押されるので、両者が接触することはない
-Fxb), so there is no contact between the two.

したがって、回転体が起動・停止を繰返えしても、摩耗
が少なくなり、長寿命の光偏向器を得ることができる。
Therefore, even if the rotating body is repeatedly started and stopped, wear is reduced, and an optical deflector with a long life can be obtained.

その上に、中空の回転軸41に固定されているミラー4
2.ロータハウジング43.ロータマグネット45.ヨ
ーク鉄板44は、長軸方向のほぼ中央部に集中している
。そのため1回転体の重量中心は、長軸方向のほぼ中央
に位置する。
Above that, a mirror 4 fixed to a hollow rotating shaft 41
2. Rotor housing 43. Rotor magnet 45. The yoke iron plate 44 is concentrated approximately at the center in the longitudinal direction. Therefore, the center of weight of one rotating body is located approximately at the center in the longitudinal direction.

その結果、回転体の半径方向のアンバランス等によって
、振れ回りが生じても、ミラー42の振れ回りは少なく
なり、幅走査方向のジッターが少ない、という効果が奏
せられる。
As a result, even if whirling occurs due to unbalance in the radial direction of the rotating body, the whirling of the mirror 42 is reduced and jitter in the width scanning direction is reduced.

以上に詳細に説明したとおり、この発明の空気・磁気軸
受型光偏向器では、ミラーを有する中空状の回転体と、
この回転体の内部に配置され、その外周表面に動圧空気
軸受を構成するヘディングボーン溝を有する固定軸と、
この固定軸を支持するとともに、固定軸および回転体を
収納し、かつ、ミラーへの光路を形成する窓部を有する
筐体部とからなる光偏向器において、第1に、固定軸は
2つに分割されており、第1の固定軸は、その一端を筐
体部の下半部の中央底部に固定され、その外周表面にラ
ジアル動圧軸受溝を有し、かつその上端に固定されたス
ラスト磁気軸受用の永久磁石を具鍔し、第2の固定軸は
、筐体部の上半部の中央部に固定され、その外周表面に
ラジアル動圧軸受溝を有し、第2に、中空状の回転体は
、その軸方向のほぼ中央部の内径部に、固定軸に固定さ
れた永久磁石と同極性で対向するように配置・固定され
たスラスト磁気軸受用の永久磁石と1回転体の同じく軸
方向のほぼ中央部の外径部に固定され。
As explained in detail above, the air/magnetic bearing type optical deflector of the present invention includes a hollow rotating body having a mirror,
a fixed shaft disposed inside the rotating body and having a heading bone groove constituting a hydrodynamic air bearing on its outer circumferential surface;
In an optical deflector that supports the fixed shaft and includes a casing that houses the fixed shaft and the rotating body and has a window that forms an optical path to the mirror, firstly, there are two fixed shafts. The first fixed shaft has one end fixed to the center bottom of the lower half of the housing, has a radial dynamic pressure bearing groove on its outer peripheral surface, and is fixed to the upper end thereof. The second fixed shaft is equipped with a permanent magnet for a thrust magnetic bearing, the second fixed shaft is fixed to the center of the upper half of the housing, and has a radial dynamic pressure bearing groove on its outer peripheral surface; The hollow rotary body rotates once with a permanent magnet for a thrust magnetic bearing, which is arranged and fixed on the inner diameter of the hollow rotating body in its axially central part so as to face the permanent magnet with the same polarity as the permanent magnet fixed to the fixed shaft. It is fixed at the outer diameter of the body, approximately in the center in the same axial direction.

円周方向に異なる極性に着磁されて、下方に開いた傘状
に傾斜した形状のロータ磁石とを具備し、第3に、筐体
部の内部に、回転体に固定されたロータ磁石と対向して
設けられた複数個の駆動コイルとヨーク鉄板とを具備し
、回転体のラジアル方向は第1と第2の固定軸によって
回転自在に一支持されるとともに、スラスト方向は固定
軸と回転体とに固定された永久磁石の反発力、およびロ
ータ磁石とヨーク鉄板との間の吸引力とによって非接触
状態で支持されるようにしている。
The rotor magnet is magnetized with different polarities in the circumferential direction and has an umbrella-like shape that opens downward. It is equipped with a plurality of driving coils and a yoke iron plate that are arranged to face each other, and the radial direction of the rotating body is rotatably supported by the first and second fixed shafts, and the thrust direction is rotatably supported by the fixed shafts. The rotor magnet is supported in a non-contact state by the repulsive force of the permanent magnet fixed to the body and the attractive force between the rotor magnet and the yoke iron plate.

肱−一末 したがって、この発明の空気・磁気軸受型光偏向器によ
れば、先に提案した光偏向器と同様に、ラジアル軸受と
して動圧空気軸受を使用し、スラスト軸受として磁気軸
受を使用しているので、起動・停止時に回転体が固定軸
と接触しなくなる。
Therefore, according to the air/magnetic bearing type optical deflector of the present invention, a hydrodynamic air bearing is used as the radial bearing and a magnetic bearing is used as the thrust bearing, similar to the previously proposed optical deflector. This prevents the rotating body from coming into contact with the fixed shaft when starting or stopping.

特に、スラスト磁気軸受部の反発力で生じる軸心から外
へ向う力が、吸引力の内、軸心に向う力によってキャン
セルされるので、第1と第2の固定軸の外径表面と、中
空の回転体の内径表面とが接触することが激減し、もし
、接触したとしても、その接触圧が著しく小さくなるた
め、回転体が起動・停止を繰返えしても、摩耗が減少し
て、長寿命の光偏向器を得ることができる。
In particular, since the force directed outward from the shaft center caused by the repulsive force of the thrust magnetic bearing section is canceled by the force directed toward the shaft center among the attractive forces, the outer diameter surfaces of the first and second fixed shafts, Contact with the inner surface of the hollow rotating body is drastically reduced, and even if it does come into contact, the contact pressure is significantly reduced, so even if the rotating body is repeatedly started and stopped, wear is reduced. As a result, a long-life optical deflector can be obtained.

その上に、中空の回転体に固定されるミラー。Above it is a mirror fixed to a hollow rotating body.

ロータハウジング、ロータマグネット、ヨーク鉄板は、
長軸方向のほぼ中央部に集中されているため1回転体の
重量中心が、長軸方向のほぼ中央に位置する。その結果
、回転体の半径方向のアンバランス等によって、振れ回
りが生じても、ミラーの振れ回りは少なくなり1幅走査
方向のジッターが少ない、という効果が得られる。
The rotor housing, rotor magnet, and yoke iron plate are
Since the weight is concentrated at approximately the center in the longitudinal direction, the center of weight of one rotating body is located approximately at the center in the longitudinal direction. As a result, even if whirling occurs due to unbalance in the radial direction of the rotating body, the whirling of the mirror is reduced and jitter in the one-width scanning direction is reduced.

また、回転体や固定軸の構成も、従来の動圧空気軸受を
使用する場合に比べて簡略化され1部品点数の減少、お
よび加工性2組立性が向上され、回転体の軽量化も可能
となるので、光偏向器の小型化と低コスト化とが実現さ
れる。
In addition, the configuration of the rotating body and fixed shaft is simplified compared to when using conventional hydrodynamic air bearings, reducing the number of parts, improving workability and ease of assembly, and making it possible to reduce the weight of the rotating body. Therefore, the optical deflector can be made smaller and lower in cost.

さらに、ヒステリシス・シンクロナスモータの原理を応
用しているので、こハによっても、回転ムラの発生が防
止され、画像ジッター特性の良好な光偏向器が得られる
、等の多くの優れた効果が得られる。
Furthermore, since the principle of a hysteresis synchronous motor is applied, rotation unevenness can be prevented, and an optical deflector with good image jitter characteristics can be obtained, among other excellent effects. can get.

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

策上里はこの発明の空気・磁気軸受型光偏向器の一実施
例について、その要部構成を示す縦断面図、策1皿は第
1図に示したこの発明の空気・磁気軸受型光偏向器につ
いて、その永久磁石反発式の磁気スラスト軸受部によっ
て軸心から外方へ作用する力をキャンセルする状態を説
明するための図、LL晟は先に提案した空気・磁気軸受
型光偏向器の一例について、その要部構成を示す縦断面
図、LJ!Lは第3図に示した先に提案した空気・磁気
軸受型光偏向器について、そのスラスト軸受。 部の動作原理を説明するための要部構成図、@5晟は先
に提案した空気・磁気軸受型光偏向器で使用するのに好
適なロータマグネット16の一例を示す平面図、第6図
は同じく先に提案した空気・磁気軸受型光偏向器で使用
するのに好適なコイル34の配置例を示す図である。 図面において、41は中空の回転軸で、41aはそのフ
ランジ部、42はミラー、43〜45は磁石ロータ組立
体で、43はロータハウジング、44はヨーク鉄板、4
5はロータマグネット、46は上部マグネット、51は
第1の固定軸で、51aは固定用の凸部、51bはへデ
ィングボーン溝、52は第2の固定軸で、52aはスラ
スト止め、52bはへディングボーン溝、53は下部マ
グネット、61は本体ハウジングで、61aは孔部、6
2は上部ハウジングで、62aは窓部、63は駆動コイ
ル、64はヨーク鉄板を示す。 袢 1 図 仲 2 図 手続補正書輸発) 昭和61年2月15日
Sakujosato is a vertical sectional view showing the configuration of essential parts of an embodiment of the air/magnetic bearing type optical deflector of the present invention, and Saku1 is the air/magnetic bearing type optical deflector of this invention shown in FIG. This is a diagram to explain how the deflector uses its permanent magnetic repulsion type magnetic thrust bearing to cancel the force acting outward from the axis. A vertical cross-sectional view showing the main part configuration of an example of LJ! L is the thrust bearing of the previously proposed air/magnetic bearing type optical deflector shown in Fig. 3. Fig. 6 is a diagram showing the main part configuration for explaining the operating principle of the part; 2 is a diagram showing an example of the arrangement of coils 34 suitable for use in the air/magnetic bearing type optical deflector also proposed previously. In the drawing, 41 is a hollow rotating shaft, 41a is a flange thereof, 42 is a mirror, 43 to 45 are magnet rotor assemblies, 43 is a rotor housing, 44 is a yoke iron plate, 4
5 is a rotor magnet, 46 is an upper magnet, 51 is a first fixed shaft, 51a is a fixing convex part, 51b is a heading bone groove, 52 is a second fixed shaft, 52a is a thrust stop, and 52b is a Heading bone groove, 53 is the lower magnet, 61 is the main body housing, 61a is the hole, 6
2 is an upper housing, 62a is a window, 63 is a drive coil, and 64 is a yoke iron plate. Underwear 1 Illustration 2 Illustration procedure amendment export) February 15, 1986

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] ミラーを有する中空状の回転体と、該回転体の内部に配
置され、その外周表面に動圧空気軸受を構成するヘディ
ングボーン溝を有する固定軸と、該固定軸を支持すると
ともに、前記固定軸および回転体を収納し、かつ、前記
ミラーへの光路を形成する窓部を有する筐体部とからな
る光偏向器において、第1に、前記固定軸は2つに分割
されており、第1の固定軸は、その一端を前記筐体部の
下半部の中央底部に固定され、その外周表面にラジアル
動圧軸受溝を有し、かつその上端に固定されたスラスト
磁気軸受用の永久磁石を具備し、第2の固定軸は、前記
筐体部の上半部の中央部に固定され、その外周表面にラ
ジアル動圧軸受溝を有し、第2に、前記中空状の回転体
は、その軸方向のほぼ中央部の内径部に、前記固定軸に
固定された永久磁石と同極性で対向するように配置・固
定されたスラスト磁気軸受用の永久磁石と、該回転体の
同じく軸方向のほぼ中央部の外径部に固定され、円周方
向に異なる極性に着磁されて、下方に開いた傘状に傾斜
した形状のロータ磁石とを具備し、第3に、前記筐体部
の内部に、前記回転体に固定されたロータ磁石と対向し
て設けられた複数個の駆動コイルとヨーク鉄板とを具備
することを特徴とする空気・磁気軸受型光偏向器。
a hollow rotating body having a mirror; a fixed shaft disposed inside the rotating body and having a heading bone groove constituting a hydrodynamic air bearing on its outer peripheral surface; and a fixed shaft supporting the fixed shaft; and a casing section that houses a rotating body and has a window section that forms an optical path to the mirror, firstly, the fixed shaft is divided into two parts, and a first The fixed shaft has one end fixed to the center bottom of the lower half of the housing, has a radial dynamic pressure bearing groove on its outer peripheral surface, and has a permanent magnet for a thrust magnetic bearing fixed to its upper end. The second fixed shaft is fixed to the center of the upper half of the housing and has a radial dynamic pressure bearing groove on its outer peripheral surface, and secondly, the hollow rotating body is , a permanent magnet for a thrust magnetic bearing is arranged and fixed on the inner diameter part of the substantially central part in the axial direction so as to face the permanent magnet fixed to the fixed shaft with the same polarity; a rotor magnet that is fixed to an outer diameter portion at a substantially central portion in a direction, is magnetized with different polarities in a circumferential direction, and has an umbrella-like inclined shape that opens downward; An air/magnetic bearing type optical deflector, comprising a plurality of drive coils and a yoke iron plate provided inside the rotor to face a rotor magnet fixed to the rotating body.
JP21327985A 1985-09-26 1985-09-26 Air/magnetic bearing type optical deflector Pending JPS6271916A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0242805A (en) * 1988-08-02 1990-02-13 Rohm Co Ltd Amplifying circuit

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0242805A (en) * 1988-08-02 1990-02-13 Rohm Co Ltd Amplifying circuit

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