СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1995 года по МПК G02B26/10 

Изобретение относится к средствам передачи изображений и может быть использовано в устройствах воспроизведения изображений с оригинала, например, в лазерных принтерах.

Известны сканирующие устройства, содержащие средства отражения падающего луча, связанные с приводом вращения, например, электродвигателем, и выполненные либо в виде системы зеркал, либо вращающегося барабана-многогранника, боковые плоскости которого являются отражающими.

Известна сканирующая система, которая содержит сканирующую головку, вращающийся барабан, детектор, зеркало и дисплей.

Для повышения качества изображения в данной системе предусмотрена синхронизация сигналов от системы детекторов и сигналов вертикальной и горизонтальной разверток, создающих растр на электронно-лучевой трубке.

Известно также и другое сканирующее устройство, содержащее вращающийся зеркальный барабан, линзовую систему, установленную на фокусном расстоянии от отражающей поверхности зеркал, треугольную призму, на которую подается отраженный луч и которая перенаправляет его на барабан. В результате вращения барабана падающий луч поворачивается с четырехкратной угловой частотой.

Недостатком данного устройства является сложность.

Известно также устройство для отклонения светового потока, которое содержит источник света, зеркало, закрепленное на валу шагового двигателя, счетчики, логические элементы НЕ, ИЛИ, блок управления шаговым двигателем и генератор импульсов.

Известно сканирующее устройство, которое содержит связанный с приводом вращения барабан с отражающими пластинами на его боковой поверхности.

Угол наклона пластин по отношению к оси многогранника изменяется с помощью диск-эксцентрика, при вращении которого изменяется угол наклона пластины на величину, равную углу поля зрения приемной оптической системы.

Недостатком устройства является сравнительно невысокое качество воспроизводимого изображения.

Известно также устройство для сканирования луча, которое содержит вращающийся с постоянной скоростью барабан с отражающими и отклоняющими свет плоскостями, сопряженную с плоскостями барабана сканирующую поверхность, систему линз для фокусировки луча на сканирующую поверхность.

Недостатком устройства является сложность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому устройству является устройство, выполненное в виде скоростного электродвигателя, ротор которого с закрепленными в нем магнитными активными элементами смонтирован в опорах в виде газодинамических подшипников, неподвижная часть которого образована осью и полусферами, поджимаемыми к утолщенной части оси гайками, а вращающаяся часть состоит из сферических чашек, закрепленных на внутренней части ротора, на внешнем диаметре которого установлено средство развертки луча, выполненное в виде многогранного маховика, внешние плоскости которого являются отражающими. В устройстве-прототипе после достижения ротором номинальной скорости вращения луч от источника излучения, например, лазерного, подается на плоскости маховика, которые отражают его в направлении на светоприемник-носитель.

К недостаткам устройства-прототипа следуют отнести сравнительно невысокое качество воспроизводимого изображения, во-первых, из-за неустойчивости работы устройства, так как для газодинамических подшипников наиболее характерна неустойчивость типа "полускоростного вихря", во-вторых, вследствие недостаточно высокого коэффициента отражения луча и потери световой энергии луча.

Указанный недостаток и причины, его вызывающие, в значительной степени снижены в конструкции предлагаемого сканирующего устройства.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве, выполненном в виде электродвигателя, ротор которого смонтирован в опорах, на внутреннем диаметре которого закреплены магнитоактивные элементы, а на внешнем его диаметре установлено средство развертки луча, выполненное в виде многогранного маховика, опоры выполнены в виде совмещенных радиально-упорных подшипников, образованных валом и корпусом ротора, причем подшипники установлены с возможностью их поджатия вдоль оси вала с последующей фиксацией их положения, а на отражающие плоскости маховика нанесено покрытие из нитрида титана (TiN) толщиной 1-4 мкм.

Благодаря указанному выполнению опор повышается устойчивость работы устройства, а благодаря нанесению на отражающие поверхности однослойного покрытия из нитрида титана (TiN) коэффициент отражения луча от плоскости повышается приблизительно на 30% что в совокупности существенно повышает качество изображения.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Устройство содержит корпус 1, статор 2, ротор 3 с магнитоактивными элементами, шарикоподшипниковая опора 4, маховик 5, покрытие 6 из нитрида титана (TiN), окно 7, вал 8, втулку 9, крышку 10, втулку 11, шайбу 12, винт 13, гайку 14.

Устройство содержит установленный в корпусе 1 электродвигателя статор 2, ротор 3, смонтированный в шарикоподшипниковой опоре 4. На внутреннем диаметре ротора 3 закреплены магнитоактивные элементы (пакеты), а на его внешнем диаметре установлено средство развертки луча, выполненное в виде многогранного маховика (призмы) 5, на отражающие плоскости которого нанесено покрытие 6 из нитрида титана (TiN) толщиной 1-4 мкм. В корпусе 1 выполнено окно 7, закрытое крышкой из стекла, для прохождения развертываемого луча.

Опора 4 выполнена в виде совмещенного радиально-упорного шарикоподшипника, образованного валом 8 и втулкой 9, запрессованной в крышку 10. Между втулкой 9 и другой втулкой 11 установлена регулировочная шайба 12 для обеспечения осевого поджатия шариков. Фиксация поджатия обеспечивается винтовой парой, состоящей из винта 13 и гайки 14.

Устройство работает следующим образом.

После включения питания и набора ротором 3 номинальной скорости вращения луч от лазерного или иного источника излучения направляется через окно 7 на плоскости вращающегося многогранного маховика 5, отражаясь от которых он направляется на светоизменяемый носитель.

Благодаря выполнению опор в виде совмещенных радиально-упорных подшипников повышается устойчивость работы устройства, так как существенно уменьшаются радиальные и осевые биения ротора, а благодаря нанесению на отражающие поверхности маховика нитрид-титанового (NiT) покрытия толщиной 1-4 мкм существенно (до 30%) увеличивается коэффициент отражения луча, что в совокупности существенно повышает качество изображения.

Выбор толщины покрытия обусловлен следующими причинами.

При толщине менее 1 мкм покрытие становится прозрачным для луча, что приводит к снижению значения коэффициента отражения. При толщине более 4 мкм снижается механическая прочность покрытия.

Испытания экспериментального образца предлагаемого сканирующего устройства при использовании лазерного луча с длиной волны 850 нм показали: коэффициент отражения достигает ≈ 90% что значительно выше степени отражения от поверхности без указанного покрытия, а благодаря уменьшению биений существенно повысилась четкость изображения.

Проведенные патентные исследования показали, что предлагаемое сканирующее устройство соответствует изобретательскому уровню.

Существующая технология и материалы позволяют без особых сложностей изготовить устройство в производстве, что характеризует устройство как промышленно применимое.

Использование: средства передачи изображений, в частности в устройствах воспроизведения изображений с оригинала, например в лазерных принтерах. Сущность изобретения: сканирующее устройство выполнено в виде электродвигателя, ротор которого смонтирован в опорах, на внутреннем диаметре ротора закреплены магнитоактивные элементы, а на внешнем его диаметре установлено средство развертки луча, выполненное в виде многогранного маховика. Опоры выполнены в виде совмещенных радиально-упорных подшипников, образованных валом и корпусом ротора, при этом подшипники установлены с возможность их поджатия вдоль оси вала с последующей фиксацией их положения. На отражающие плоскости маховика нанесено покрытие из нитрида титана толщиной 1-4 мкм. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, выполненное на основе электродвигателя, содержащего статор и ротор, смонтированный в опорах, на внешнем диаметре которого установлено средство развертки луча, выполненное в виде многогранного маховика, а на внутреннем его диаметре закреплены магнитные элементы, отличающееся тем, что опоры выполнены в виде совмещенных радиально-упорных подшипников, образованных валом и корпусом ротора, при этом подшипники установлены с возможностью их осевого поджатия вдоль оси вала с последующей фиксацией их положения. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на отражающие поверхности средства развертки луча нанесено покрытие из нитрида титана толщиной 1 4 мкм.