(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘリングボーン溝その他の動圧発生部による動圧軸受を介して互いに回転可能に嵌合する動圧軸および動圧スリーブからなる動圧空気軸受部を備え、この動圧空気軸受部を介して回転鏡その他の回転部材を回転可能に支持する、動圧軸を専ら垂直以外の方向、特に水平方向において使用する動圧空気軸受型光偏向器において、回転部材側に軸方向に設けられた略リング状の強磁性材よりなる複数個のコアと、これら各々のコアと対向しこれらコアよりも上部に位置する固定部材側に設けられたラジアル方向に調整可能な調節機能を備える複数個のラジアルマグネットとからなる、回転鏡その他の回転部材側に加わる重力を緩和する方向に作用する磁気的補正手段を設けたことを特徴とする動圧空気軸受型光偏光器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は光走査により印刷又は読み取りを行う各種装置に使用される動圧空気軸受型光偏向器、特に、動圧軸が専ら垂直以外の方向において使用される動圧空気軸受型光偏向器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は従来の動圧空気軸受型光偏向器の縦断面図である。６は動圧スリーブで、一方の端部がフランジ８を介してケース１に片持ちに支持されており、その内周にはラジアル隙間Ｃをもって動圧軸７が間挿されている。この動圧スリーブ６の両端面には、アキシャル隙間Ｓ１，Ｓ２を隔てて動圧軸７に固着された２個のアキシャル軸受９，９が設けられており、これらにより動圧空気軸受部が構成されている。ケース１の一方の端部にはフランジ８が固着され、内周面にはマグネットワイヤ３が巻回されたステータコア２と、通電切換用のホール素子１２等が搭載された結線用の基板１３とが固着され、他方の端部にはカバー１４が固着されており、これらにより固定子が構成されている。一方のアキシャル軸受９の外周にはマグネット保持部材５が固着され、このマグネット保持部材５の前記ステータコア２と対向する位置にはロータマグネット４が固着されている。また、他方のアキシャル軸受９の外周にはミラー保持部材１０が固着され、このミラー保持部材１０には単面鏡あるいは多面鏡による回転鏡１１（以下、単に「回転鏡」という）が搭載されている。さらに、回転鏡１１が搭載されていない側の動圧軸７の端部には、バランス修正部材１５が固着されており、これらにより回転子が構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の動圧空気軸受型光偏向器においては、動圧軸を専ら垂直方向において使用する場合には特に問題とならないが、光走査系の構成上の理由等から、動圧軸を専ら垂直以外の方向において使用する場合、特に水平方向において使用する場合には、起動・停止時の動圧がまったく発生しない状態及びモータの加速・減速時の動圧が十分に発生しない状態においては、回転部材側の重量が動圧空気軸受部の重力方向下側に作用して、動圧軸７と動圧スリーブ６との接触面圧となり、特に、回転部材側の重量が大きい場合には高面圧による摺動となり、起動摩擦トルクが大きいことによる起動不良や、起動・停止の繰り返し寿命の劣化を生じるという問題を抱えていた。
【０００４】
本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、これらの欠点を除去するためになされたものであり、動圧軸を専ら垂直以外の方向において使用する場合においても、動圧軸と動圧スリーブとの間の接触面圧を低下させ、起動摩擦トルクが小さく、起動・停止の繰り返し寿命の長い動圧空気軸受型光偏向器を得ることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明はヘリングボーン溝その他の動圧発生部による動圧軸受を介して互いに回転可能に嵌合する動圧軸および動圧スリーブからなる動圧空気軸受部を備え、この動圧空気軸受部を介して回転鏡その他の回転部材を回転可能に支持する、動圧軸を専ら垂直以外の方向、特に水平方向において使用する動圧空気軸受型光偏向器において、回転部材側に軸方向に設けられた略リング状の強磁性材よりなる複数個のコアと、これら各々のコアと対向しこれらコアよりも上部に位置する固定部材側に設けられたラジアル方向に調整可能な調節機能を備える複数個のラジアルマグネットとからなる、回転鏡その他の回転部材側に加わる重力を緩和する方向に作用する磁気的補正手段を設けることにより動圧空気軸受型光偏光器を構成している。
【０００６】
【実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【０００７】
図１は発明者が考えた第１の実施の形態の動圧空気軸受型光偏向器の縦断面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。また、図３は磁気的補正手段の作用を説明する図である。
【０００８】
６は動圧スリーブで、一方の端部がフランジ８を介してケース１に片持ちに支持されており、その内周にはラジアル隙間Ｃをもって動圧軸７が間挿されている。この動圧スリーブの両端面には、アキシャル隙間Ｓ１，Ｓ２を隔てて動圧軸７に固着された２個のアキシャル軸受９，９が設けられており、これらにより動圧空気軸受部が構成されている。ケース１の一方の端部にはフランジ８が固着され、内周面にはマグネットワイヤ３が巻回されたステータコア２と、通電切換用のホール素子１２等が搭載された結線用の基板１３とが固着され、他方の端部にはカバー１４が固着されており、これらにより固定子が構成されている。（以下、動圧空気軸受部の動圧スリーブ６等の非回転部と、この固定子とを含めて「固定部材側」と称する。）
一方のアキシャル軸受９の外周にはマグネット保持部材５が固着され、このマグネット保持部材５の前記ステータコア２と対向する位置にはロータマグネット４が固着されている。また、他方のアキシャル軸受９の外周にはミラー保持部材１０が固着され、このミラー保持部材１０には回転鏡１１が搭載されている。さらに、回転鏡１１が搭載されていない側の動圧軸７の端部には、バランス修正部材１５が固着されており、これらにより回転子が構成されている。（以下、動圧空気軸受部の動圧軸７等の回転部と、この回転子とを含めて「回転部材側」と称する。）
この固定部材であるステータコア２を、回転部材の回転中心軸であるＣＬに対して、下方向に所定量偏心させることにより、磁気的補正手段を構成している。
【０００９】
この磁気的補正手段を図３を参照して詳細に説明すると、ロータマグネット４に作用する磁気吸引力Ｆは輪郭Ｈの分布となり、総和として重力方向Ｇと逆向きの磁気吸引力を生じることとなり、動圧軸７、回転鏡１１、ロータマグネット４等の回転部材側の重量がこの磁気吸引力により減算されるため、起動時及び停止時の動圧軸７と動圧スリーブ６との接触面圧を低減することができ、起動・停止時の不具合をなくすことができるとともに、動圧空気軸受部の寿命を向上することができる。
【００１０】
なお、動圧スリーブ６が固定部材側、動圧軸７が回転部材側の場合について説明したが、動圧スリーブ６にロータマグネット４を固着して回転部材側とし、動圧軸７をケース１に固着して固定部材側としても同様に構成できることは勿論のこと、アキシャル軸受９，９を公知の磁気スラスト軸受に変更するなどは任意の事項であり、フランジ８やマグネット保持部材５、ミラー保持部材１０等の構成要素は、必要に応じて任意に使用することができることは言うまでもない。
【００１１】
次に発明者が考えた異なる実施の形態について、図４ないし図８を参照して詳細に説明する。なお、発明者が考えた異なる実施の形態の説明に際し、発明者が考えた第１の実施の形態と同一要件については、同一の符号を付与することにより、詳細な説明を省略する。
【００１２】
図４は発明者が考えた第２の実施の形態の動圧空気軸受型光偏向器の縦断面図、図５は図４のＶ−Ｖ断面図である。また、図８は磁気的補正手段の作用を説明する図である。１８はリング状の強磁性材からなるコアで、マグネット保持部材５の端部に固着されている。このコア１８に対向し、かつ、このコア１８よりも上部に位置する固定部材側であるケース１に、厚さ方向に着磁されたラジアルマグネット１６を所定の間隔を隔てて固着することにより、磁気的補正手段を構成している。
【００１３】
この磁気的補正手段を図８を参照して詳細に説明すると、コア１８には重力方向Ｇと逆向きに、ラジアルマグネット１６の磁気吸引力Ｆが生じることとなり、このコア１８を固着したマグネット保持部材５を介して、動圧軸７、回転鏡１１、ロータマグネット４等の回転部材側の重量がこの磁気吸引力により減算されるため、発明者が考えた第１の実施の形態の動圧空気軸受型光偏向器と同様に、起動時及び停止時の動圧軸７と動圧スリーブ６との接触面圧を低減することができ、起動・停止時の不具合をなくすことができるとともに、動圧空気軸受部の寿命を向上することができる。
【００１４】
なお、動圧スリーブ６と動圧軸７のどちらを回転部材側としても良いことや、フランジ８等の構成要素を必要に応じて任意に変更できることは、発明者が考えた第１の実施の形態と同様である。
【００１５】
また、図示はしていないが、ラジアルマグネット１６をリング状に形成するとともに径方向に着磁し、コア１８と対向する位置の固定部材側であるケース１に、コア１８の外周とラジアルマグネットの内周との間隔が、上側で狭く下側で広くなるように固着しても同様の効果を得ることができる。
【００１６】
さらに、強磁性材からなるコア１８に変えて、径方向に着磁されたリング状マグネットをマグネット保持部材５等の回転部材側に固着し、これと対向する面の磁極が異極となるように着磁されたラジアルマグネット（図４等の１６のように厚さ方向に着磁されたもの、あるいは径方向に着磁されたリング状のもの（図示せず））を、重力方向Ｇと逆向きに磁気吸引力が生じるように固定部材側に固着しても、リング状マグネットと対向する面の磁極が同極となるように着磁されたラジアルマグネットを、重力方向Ｇと逆向きに磁気反発力が生じるように固定部材側に固着しても同様の効果を得ることができる。
【００１７】
加えて、図６に示すように、ラジアルマグネット１６の両側面を、強磁性材からなる２枚のヨーク１７で挟持することにより、磁気吸引力あるいは磁気反発力を効率良く、コア１８あるいは図示せぬリング状マグネットに作用させることができる。
【００１８】
また、前記発明者が考えた第２の実施の形態の動圧空気軸受型光偏光器において、コア１８を複数の珪素鋼板の積層構造としたり、強磁性材の焼結構造とすることにより、光偏光器の定格回転時において、磁気的補正手段により副次的に生じる渦電流損を低減することができる。
【００１９】
次に本発明の第１の実施の形態の動圧空気軸受型光偏向器について、図９ないし図１１を参照して詳細に説明する。なお、本発明の第１の実施の形態の説明に際し、発明者が考えた第１乃至第２の実施の形態と同一要件については、同一の符号を付与することにより、詳細な説明を省略する。
【００２０】
図９は本発明の第１の実施の形態の動圧空気軸受型光偏向器の縦断面図であり、図１０は図９のＸ−Ｘ断面図である。また、図１１は複数の磁気的補正手段の作用を説明する図である。ミラー保持部材１０及びマグネット保持部材５の各々の端部には、リング状の強磁性材からなるコア１８，１８がそれぞれ固着されており、発明者が考えた第２の実施の形態と同様に、各々のコア１８，１８に対向し、かつ、このコア１８，１８よりも上部に位置する固定部材側であるフランジ８及びカバー１４に、厚さ方向に着磁されたラジアルマグネット１６を各々所定の間隔を隔てて、長穴を介してネジ１９により固着することにより、複数の磁気的補正手段を備えるとともに、ラジアル方向に調整可能な調節機構を備えることにより、動圧空気軸受型光偏向器を構成している。
【００２１】
複数の磁気的補正手段を設けたこと及びラジアル方向に調整可能な調節機構を設けたことによる作用を、図１１を参照して詳細に説明すると、各々のコア１８，１８に対向するラジアルマグネット１６，１６により、回転部材側には重力方向Ｇと逆向きの磁気吸引力Ｆ１及びＦ２が作用し、回転鏡１１、動圧軸７等の回転部材側の重心位置ＣＯＧに生じる自重Ｗは、前記磁気吸引力Ｆ１及びＦ２により減算され、かつ、各々のラジアルマグネット１６，１６の長穴により、ラジアルマグネット１６，１６とコア１８，１８との隙間ＧＡＰを各々調整することができ、Ｌ１×Ｆ１＝Ｌ２×Ｆ２とすることによりモーメントＭも除去され、起動・停止時の動圧軸７と動圧スリーブ６との間に生じる接触面圧を低減することができ、発明者が考えた第１、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。  また、動圧軸７を斜めにして使用する場合においても、各々のＧＡＰを適宜調整することにより、最適な条件を設定することができる。
【００２２】
なお、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、公知技術との組み合わせができることは言うまでもない。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明による動圧空気軸受型光偏光器の構造によれば、起動時及び停止時あるいは動圧の発生が不十分な状態に、回転部材側の自重により生じる動圧空気軸受部の接触面圧を、ステータコアの偏心あるいは別部材による磁気吸引力あるいは磁気反発力により低減することができるので、起動・停止時の起動摩擦トルクを低減し、起動不良を低減できるとともに、起動・停止の繰り返し寿命を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  発明者が考えた第１の実施の形態の動圧空気軸受型光偏光器の縦断面図。
【図２】  図１のＩＩ−ＩＩ断面図。
【図３】  発明者が考えた第１の実施の形態の磁気的補正手段の作用を説明する図。
【図４】  発明者が考えた第２の実施の形態の動圧空気軸受型光偏光器の縦断面図。
【図５】  図４のＶ−Ｖ断面図。
【図６】  発明者が考えた第２の実施の形態の他の磁気的補正手段の構成例を示す、動圧空気軸受型光偏光器の縦断面図。
【図７】  発明者が考えた第２の実施の形態の他の磁気的補正手段の構成例を示す、動圧空気軸受型光偏光器の動圧軸受部周辺を示す縦断面図。
【図８】  発明者が考えた第２の実施の形態の磁気的補正手段の作用を説明する図。
【図９】  本発明の第１の実施の形態の動圧空気軸受型光偏光器の縦断面図。
【図１０】  図９のＸ−Ｘ断面図。
【図１１】  本発明の第１の実施の形態の磁気的補正手段の作用を説明する図。
【図１２】  従来の動圧空気軸受型光偏光器の縦断面図。
【符号の説明】
１：ケース、                       ２：ステータコア、
４：ロータマグネット、             ５：マグネット保持部材、
６：動圧スリーブ、                 ７：動圧軸、
８：フランジ、                     ９：アキシャル軸受、
１０：ミラー保持部材、             １１：回転鏡、
１２：ホール素子、                 １３：結線用基板、
１４：カバー、                     １５：バランス修正部材、
１６：ラジアルマグネット、         １７：ヨーク、
１８：コア、                       １９：ネジ、
Ｃ：ラジアル隙間、                 Ｓ１，Ｓ２：アキシャル隙間、
ＣＬ：回転中心軸、                 Ｇ：重力方向、
Ｆ１，Ｆ２：磁気吸引力、           ＣＯＧ：重心、
ＧＡＰ：隙間。
【図１】
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【図２】
0003901270.tif 000003
【図３】
0003901270.tif 000004
【図４】
0003901270.tif 000005
【図５】
0003901270.tif 000006
【図６】
0003901270.tif 000007
【図７】
0003901270.tif 000008
【図８】
0003901270.tif 000009
【図９】
0003901270.tif 000010
【図１０】
0003901270.tif 000011
【図１１】
0003901270.tif 000012
【図１２】
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