(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアに巻き付けられたコイル巻線と所定の取付部材に取り付けられたローター磁石とが径方向に磁気ギャップを有する状態で配設されたブラシレスモータにおいて、前記ローター磁石の回転位置を検出する位置検出素子が、前記コイル巻線に対して前記ローター磁石を挟んだ状態で径方向に所定間隔を空けて配置され、前記取付部材は、その材質に非磁性材料を用いて前記ローター磁石の外周を覆うことで、前記ローター磁石の取り付けられている部分の前記位置検出素子側の面が開放磁路に形成されていることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項２】
前期ブラシレスモータは、所定のカバー部材で覆われ、当該カバー部材は、少なくとも前記ローター磁石の配設されている付近が非導電性及び非磁性の部材により形成されていることを特徴とする請求項１記載のブラシレスモータ。
【請求項３】
前記取付部材は、前記コイル巻線の巻かれている前記ステータコアよりも軸方向に所定量突出しているとともに、当該ステータコアよりも軸方向に突出した部分のみが前記開放磁路に形成されていること特徴とする請求項１または請求項２記載のブラシレスモータ。
【請求項４】
レーザビームを偏向走査する偏向部材の固着された回転体を動圧軸受により回転自在に支持するとともに、磁気軸受により常時軸方向に磁気力で支持する光偏向器において、前記回転体は、前記請求項１、２または３のいずれかに記載のブラシレスモータの前記取付部材が取り付けられ、前記ブラシレスモータにより回転駆動されることを特徴とする光偏向器。
【請求項５】
前記取付部材は、前記コイル巻線の巻かれている前記ステータコアよりも軸方向に所定量突出しているとともに、当該ステータコアよりも軸方向に突出した部分のみを非磁性材料とすることで前記開放磁路に形成されていること特徴とする請求項１または２記載のブラシレスモータ。
【請求項６】
レーザビームを偏向走査する偏向部材の固着された回転体を動圧軸受により回転自在に支持するとともに、前記動圧軸受を構成する軸の内部に埋設した磁気軸受により常時軸方向に磁気力で支持する光偏向器において、前記回転体は、前記請求項１、２、３または５のいずれかに記載のブラシレスモータの前記取付部材が取り付けられ、前記ブラシレスモータにより回転駆動されることを特徴とする光偏向器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラシレスモータ及び光偏向器に関し、詳細には、ローター磁石の回転位置を正確に検出する小型のブラシレスモータ及びこのブラシレスモータを利用した光偏向器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブラシレスモータ、特に、ラジアル方向（半径方向）に磁気ギャップを有したラジアルギャップ型ブラシレスモータは、従来、例えば、特開平６−１０５５１９号公報に記載されているブラシレスモータに示されているように、スタータコアに巻かれたコイル巻線とローター磁石が径方向において所定の磁気ギャップを有する状態で配設され、このローター磁石の回転を検出するために、ローター位置検出素子であるホール素子が所定間隔毎に配設されているとともに、ローター磁石の支持部材にＦＧ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）マグネットが配設されている。そして、このホール素子は、Ｌ字型に形成された回路基板の立ち上げ部に取り付けられ、当該ホール素子の取り付けられた回路基板の立ち上げ部を、コイル巻線とローター磁石の下方に配設されたフレキシブル回路基板に形成された切り欠き部から上方に突出させて、ホール素子が立設した状態で配設されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のブラシレスモータにあっては、位置検出素子であるホール素子がコイル巻線側、すなわち、ローター磁石の内径側に配設されているため、コイル巻線の励磁による磁界がホール素子にノイズとして影響し、安定した位置検出を行うことができないおそれがあった。
【０００４】
特に、電子写真方式の画像形成装置のレーザー書込系に用いられている光偏向器には、画像形成装置のプリント速度及び画素密度に応じた回転速度でポリゴンミラー（光偏向部材）を回転させることが要求され、特に、近年、プリント速度の高速化及び画素密度の高密度化にともない、カラー画像形成装置の光偏向器には、３００００ｒｐｍ以上の超高速かつ高精度の回転が要求されるが、このような超高速回転の要求される光偏向器に用いられるブラシレスモータにおいては、起動時間を短縮させるために、起動時に大電流を流して、起動トルクを増大させる方法が簡単かつ効果的である。ところが、励磁電流を大きくすると、コイル巻線部で発生する磁束が大きくなる反面、その発生磁束がホール素子に影響を与えることとなり、上記励磁による影響が特に大きくなって、安定した位置検出が困難となる。
【０００５】
さらに、ホール素子とステータコアが近接した構造となり、ホール素子の高さの分だけブラシレスモータが大型化し、小型化の要求される今日、改良の必要があった。
【０００６】
そこで、請求項１記載の発明は、ステータコアに巻き付けられたコイル巻線と所定の取付部材に取り付けられたローター磁石とを径方向に磁気ギャップを有する状態で配設し、ローター磁石の回転位置を検出する位置検出素子を、コイル巻線に対してローター磁石を挟んだ状態で径方向に所定間隔を空けて配置し、取付部材の材質に非磁性材料を用いてローター磁石の外周を覆うことで、少なくともローター磁石の取り付けられている部分の位置検出素子側の面に開放磁路を形成することにより、コイル巻線の励磁による磁界が位置検出素子にノイズとして影響することを防止し、位置検出素子によるローター磁石の位置検出を高精度にかつ安定して行うとともに、位置検出素子とローター磁石が軸方向で干渉することを防止して、位置検出素子の高さ分だけ小型化することのできるブラシレスモータを提供することを目的としている。
【０００７】
請求項２記載の発明は、ブラシレスモータを覆うカバー部材のうち、少なくともローター磁石の配設されている付近を、非導電性及び非磁性の部材により形成することにより、取付部材による回転時の風損の低減と防音を行いつつ、ローター磁石の開放磁束により上カバー部材に渦電流が発生することを防止して、損失の増大による温度上昇を防止するとともに、カバー部材に磁束が誘導されることを防止して、位置検出精度をより一層向上させることのできるブラシレスモータを提供することを目的としている。
【０００８】
請求項３記載の発明は、取付部材のうち、コイル巻線の巻かれているステータコアよりも軸方向に突出した部分のみを、開放磁路に形成することより、高速回転時の安定性をより一層向上させつつ、コイル巻線の励磁による磁界が位置検出素子にノイズとして影響することを防止し、位置検出素子によるローター磁石の位置検出を高精度にかつ安定して行うとともに、位置検出素子とローター磁石が軸方向で干渉することを防止して、位置検出素子の高さ分だけ小型化することのできるブラシレスモータを提供することを目的としている。
【０００９】
請求項４記載の発明は、レーザビームを偏向走査する偏向部材の固着された回転体を動圧軸受により回転自在に支持するとともに、磁気軸受により常時軸方向に磁気力で支持する光偏向器の回転体に、請求項１から請求項３のいずれかに記載のブラシレスモータのローター磁石の取り付けられた取付部材を取り付け、ブラシレスモータにより回転体を回転駆動させることにより、偏向部材の固着された回転体を高速回転に必要な軸受の寿命を長くすることができるとともに、ブラシレスモータの位置検出を高精度に行いつつ安定して高速回転させ、かつ、起動時間を短縮させることのできる小型の光偏向器を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明のブラシレスモータは、ステータコアに巻き付けられたコイル巻線と所定の取付部材に取り付けられたローター磁石とが径方向に磁気ギャップを有する状態で配設されたブラシレスモータにおいて、前記ローター磁石の回転位置を検出する位置検出素子が、前記コイル巻線に対して前記ローター磁石を挟んだ状態で径方向に所定間隔を空けて配置され、前記取付部材は、その材質に非磁性材料を用いてローター磁石の外周を覆うことで、少なくとも前記ローター磁石の取り付けられている部分の前記位置検出素子側の面が開放磁路に形成されていることにより、上記目的を達成している。
【００１１】
上記構成によれば、ステータコアに巻き付けられたコイル巻線と所定の取付部材に取り付けられたローター磁石とを径方向に磁気ギャップを有する状態で配設し、ローター磁石の回転位置を検出する位置検出素子を、コイル巻線に対してローター磁石を挟んだ状態で径方向に所定間隔を空けて配置し、取付部材の少なくともローター磁石の取り付けられている部分の位置検出素子側の面に開放磁路を形成しているので、コイル巻線の励磁による磁界が位置検出素子にノイズとして影響することを防止することができ、位置検出素子によるローター磁石の位置検出を高精度にかつ安定して行うことができるとともに、位置検出素子とローター磁石が軸方向で干渉することを防止して、位置検出素子の高さ分だけ小型化することができる。
【００１２】
この場合、例えば、請求項２に記載するように、前期ブラシレスモータは、所定のカバー部材で覆われ、当該カバー部材は、少なくとも前記ローター磁石の配設されている付近が非導電性及び非磁性の部材により形成されていてもよい。
【００１３】
上記構成によれば、ブラシレスモータを覆うカバー部材のうち、少なくともローター磁石の配設されている付近を、非導電性及び非磁性の部材により形成しているので、取付部材による回転時の風損の低減と防音を行いつつ、ローター磁石の開放磁束によりカバー部材に渦電流が発生することを防止して、損失の増大による温度上昇を防止することができるとともに、カバー部材磁束が誘導されることを防止して、位置検出精度をより一層向上させることができる。
【００１４】
また、例えば、請求項３に記載するように、前記取付部材は、前記コイル巻線の巻かれている前記ステータコアよりも軸方向に所定量突出しているとともに、当該ステータコアよりも軸方向に突出した部分のみが前記開放磁路に形成されていてもよい。
【００１５】
上記構成によれば、取付部材のうち、コイル巻線の巻かれているステータコアよりも軸方向に突出した部分のみを、開放磁路に形成しているので、高速回転時の安定性をより一層向上させつつ、コイル巻線の励磁による磁界が位置検出素子にノイズとして影響することを防止することができ、位置検出素子によるローター磁石の位置検出を高精度にかつ安定して行うことができるとともに、位置検出素子とローター磁石が軸方向で干渉することを防止して、位置検出素子の高さ分だけ小型化することができる。
【００１６】
請求項４記載の発明の光偏向器は、レーザビームを偏向走査する偏向部材の固着された回転体を動圧軸受により回転自在に支持するとともに、磁気軸受により常時軸方向に磁気力で支持する光偏向器において、前記回転体は、前記請求項１から請求項３のいずれかに記載のブラシレスモータの前記取付部材が取り付けられ、前記ブラシレスモータにより回転駆動されることにより、上記目的を達成している。
【００１７】
上記構成によれば、レーザビームを偏向走査する偏向部材の固着された回転体を動圧軸受により回転自在に支持するとともに、磁気軸受により常時軸方向に磁気力で支持する光偏向器の回転体に、請求項１から請求項３のいずれかに記載のブラシレスモータのローター磁石の取り付けられた取付部材を取り付け、ブラシレスモータにより回転体を回転駆動させるので、偏向部材の固着された回転体を高速回転に必要な軸受の寿命を長くすることができるとともに、ブラシレスモータの位置検出を高精度に行いつつ安定して高速回転させることができ、かつ、起動時間を短縮させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００１９】
図１及び図２は、本発明のブラシレスモータ及び光偏向器の第１の実施の形態を示す図であり、図１は、本発明のブラシレスモータ及び光偏向器の第１の実施の形態を適用した動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ１の正面断面図である。なお、本実施の形態は、請求項１、請求項２及び請求項４に対応するものである。
【００２０】
図１において、光偏向器としての動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ１は、ハウジング２とハウジング２上に固定された上カバー３により、その外観が形成され、ハウジング２の底部中央部に、固定軸４が圧入固着あるいは焼きばめ等の方法で固定されている。この上カバー（カバー部材）３は、非導電性であって、かつ、非磁性の材料、例えば、樹脂材料等で形成されている。
【００２１】
固定軸４は、その周壁部の適切な位置にヘリングボーン溝４ａが形成されており、固定軸４の上端凹部内には、アキシャル方向（軸方向）に所定長さを有したリング状の永久磁石組立体５が埋設されている。
【００２２】
永久磁石組立体５は、所定の大きさの中心円がその中心部に形成されアキシャル方向に２極に着磁されてアキシャル方向に磁極が向いたリング状の永久磁石６と、永久磁石６のアキシャル方向両端（軸方向両端）に固定され永久磁石６の中心円（内径）よりも小さい中心円がその中心部に形成された強磁性材料からなる一対の固定ヨーク板７と、で形成されている。永久磁石組立体５は、一対の固定ヨーク板７で永久磁石６を挟んだ状態で固定軸４の上端凹部内に埋設された状態となっており、固定ヨーク板７は、例えば、鉄鋼系の板材で形成され、永久磁石６は、例えば、主に希土類系の永久磁石が用いられている。
【００２３】
固定軸４は、その上部が円筒形状の回転スリーブ８の中空内に挿入されており、回転スリーブ８の上端部分には、回転スリーブ８上方の中空部を閉止する状態でポリゴンミラー（偏向部材）９が固定されており、ポリゴンミラー９には、上部の開放されたキャップ形状のフランジ１０が固定されている。ポリゴンミラー９の中央部には、磁気軸受回転部１１が圧入されてポリゴンミラー９に固定されており、磁気軸受回転部１１は、上記永久磁石組立体５の一対の固定ヨーク板７の中心円部分との間に磁気ギャップを構成する外筒面が形成されている。上記ポリゴンミラー９は、図示しない押さえ部材を押さえる状態でネジが磁気軸受回転部１１の上端部に形成されたネジ穴に螺合されることにより、磁気軸受回転部１１に固定されている。なお、ポリゴンミラー９は、上述のように、回転スリーブ８の上方の中空部を閉止する状態で回転スリーブ８に取り付けられており、固定軸４の上端とポリゴンミラー９により閉止された回転スリーブ８の中空部に空気溜まり１２が形成されている。上記回転スリーブ８及び固定軸４は、セラミック材料で形成され、フランジ１０は、ポリゴンミラー９と同じアルミ合金あるいは樹脂等の非磁性材料で形成されている。
【００２４】
磁気軸受回転部１１は、永久磁石あるいは鉄鋼系の強磁性体等のように、寸法精度の高い材料で形成されている。また、上記固定軸４及び回転スリーブ８は、非磁性材料で形成されており、吸引力を発生する永久磁石組立体５と磁気軸受回転部１１のギャップ中に磁束漏れが発生することを抑制して、後述するアキシャル軸受に効率よくアキシャル吸引力を発生させる。
【００２５】
また、ポリゴンミラー９には、空気溜まり１２を、ポリゴンミラー９の外部に連通する図示しない微細穴が磁気軸受回転部１１の周囲に形成されており、微細穴は、当該微細穴を通過する空気の粘性抵抗により、後述するアキシャル軸受に適切なダンピング特性を持たせている。
【００２６】
フランジ１０の下端部分の内周面であって回転スリーブ８の外周方向には、周状にロータ磁石１３が取り付けられており、ロータ磁石１３は、例えば、軽量かつ機械的耐力（引張強度）の高いアルミ−マンガン系の金属磁石等により形成されている。ローター磁石１３は、径方向に着磁されており、内周側と外周側でＮ・Ｓ極性は反対となっている。
【００２７】
上記フランジ１０、磁気軸受回転部１１、ポリゴンミラー９及びロータ磁石１３等の取り付けられた回転スリーブ８は、回転体１４を構成している。
【００２８】
上記ロータ磁石１３に対向する内周側には、支持部材１５を介してハウジング２に取り付けられたステータコア１６が配設されており、ステータコア１６には、コイル巻線１７が巻かれている。ロータ磁石１３及びコイル巻線１７の巻かれたステータコア１６の下方の位置には、プリント基板１８とホール素子１９が配設されており、プリント基板１８は、ハウジング２に取り付けられている。上記フランジ１０の下端とプリント基板１８の上面との間には、所定の間隙ｔが形成されている。
【００２９】
ホール素子１９は、プリント基板１８上に取り付けられており、プリント基板１８には、図示しない駆動回路が形成されている。これらロータ磁石１３、ステータコア１６、コイル巻線１７、プリント基板１８及びホール素子１９等により、ラジアルギャップ・アウターロータ型のブラシレスモータ２０が構成されており、ブラシレスモータ２０は、プリント基板１８の駆動回路がホール素子１９の位置検出信号に基づいて、順次コイル巻線４８への通電を制御して、励磁切り換えを行うことにより、回転体１４を回転させて、定速制御する。
【００３０】
そして、ホール素子１９は、ローター磁石１３よりも所定量だけ径方向外側の位置に配設されており、ローター磁石１３の取り付けられているフランジ１０は、上述のようにアルミ合金あるいは樹脂等の非磁性材料で形成されていて、ローター磁石１３のホール素子１９側の面が開放磁路となっている。したがって、ホール素子１９には、ローター磁石１３の外周側の磁束が鎖交し、ホール素子１９は、この鎖交するローター磁石１３の磁束によりローター磁石１３の位置検出を行うことができる。
【００３１】
そして、動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ１は、上記固定軸４の外周面にヘリングボーン溝４ａが形成されているため、ブラシレスモータ２０の駆動により回転体１４が回転すると、回転スリーブ８と固定軸４の隙間の圧力が高まり、回転スリーブ８、固定軸４及びヘリングボーン溝４ａにより回転スリーブ８と固定軸４のヘリングボーン溝４ａの形成された面を動圧空気軸受面として動圧空気を利用したラジアル軸受（動圧軸受）として機能して、非接触でラジアル方向（半径方向）に回転体１４を支持する。そして、この回転スリーブ８の内周面と固定軸４の外周面とで構成される軸受隙間は、数μｍに保たれている。
【００３２】
また、上記フランジ１０に固定された磁気軸受回転部１１と、固定軸４の上端凹部内に埋設・固定された永久磁石６と一対の固定ヨーク板７からなる永久磁石組立体５とは、磁気軸受回転部１１と固定軸４に埋設・固定された永久磁石組立体５に吸引力が発生して、回転体１４を浮上させるアキシャル軸受（磁気軸受）として機能して、回転体１４を軸方向に非接触で支持する。
【００３３】
そして、上カバー３には、図示しない半導体レーザからの複数のレーザービームの入出射用の開口部３ａにガラス窓２１が接着剤等で固定されて、内部が密閉されている。
【００３４】
次に、本実施の形態の作用を説明する。動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ１は、ハウジング２に固定された固定軸４が回転スリーブ８に挿入され、固定軸４の上端凹部内に永久磁石組立体５が埋設されている。永久磁石組立体５は、アキシャル方向に２極に着磁されたリング状の永久磁石６を上下（アキシャル方向）のリング状の一対の固定ヨーク板７で挟んだ状態に形成され、固定ヨーク板７の中心円は、永久磁石６の中心円よりも小さく形成されているとともに、回転スリーブ８の軸芯と一致する状態で配設されている。
【００３５】
この固定軸４は、回転スリーブ８の中空内に挿入されており、回転スリーブ８には、ポリゴンミラー９が取り付けられているとともに、このポリゴンミラー９にロータ磁石１３の取り付けられたフランジ１０及び磁気軸受回転部１１等が取り付けられて、回転体１４を構成している。
【００３６】
ポリゴンミラー９には、固定軸４の上端凹部内に埋設された永久磁石組立体５の中心円内に侵入する磁気軸受回転部１１が固定されており、磁気軸受回転部１１は、永久磁石組立体５の固定ヨーク板７と対向する位置に外筒面が形成されて、固定ヨーク板７との間に微細間隔の磁気ギャップを形成している。この磁気ギャップを介して永久磁石組立体５の永久磁石６、上側の固定ヨーク板７、磁気軸受回転部１１及び下側の固定ヨーク板７へと向かい、再び永久磁石６へと向かう閉ループ状に磁力線が形成されて、固定軸４の上端凹部内に埋設された永久磁石組立体５とポリゴンミラー９に固定された磁気軸受回転部１１との間に吸引力が発生し、フランジ１０に固定された磁気軸受回転部１１と固定軸４の上端凹部内に埋設された永久磁石組立体５は、回転体１４を浮上させるアキシャル軸受として機能して、回転体１４を軸方向に非接触で支持する。
【００３７】
また、動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ１は、フランジ１０の下端部内周面に取り付けられたロータ磁石１３に内径方向で対向する位置に、コイル巻線１７の巻かれたステータコア１６が配設されているとともに、ロータ磁石１３の下方であって外径方向の位置にプリント基板１８に取り付けられたホール素子１９が配設されており、これらプリント基板１８、コイル巻線１７の巻かれたステータコア１６及びホール素子１９等は、ラジアルギャップ・アウターロータ型のブラシレスモータ２０を構成して、ホール素子１９の検出結果に基づいてプリント基板１８の駆動回路によりコイル巻線１７への通電を制御して、励磁切り換えを行うことにより、回転体１４を回転させる。
【００３８】
上記固定軸４の外周面には、ヘリングボーン溝４ａが形成されており、ブラシレスモータ２０の駆動により回転体１４が回転すると、回転スリーブ８と固定軸４の隙間の圧力が高まって、回転スリーブ８、固定軸４及びヘリングボーン溝４ａが、動圧空気を利用したラジアル軸受として機能して、非接触でラジアル方向に回転体１４を支持する。
【００３９】
このように、動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ１は、アキシャル軸受が回転体１４を非接触で軸方向に支持し、ブラシレスモータ２０により回転体１４を回転駆動することにより、動圧空気を利用したラジアル軸受が、非接触で回転体１４をラジアル方向に支持して、回転体１４を高速で回転させる。
【００４０】
そして、ローター磁石１３の取り付けられているフランジ１０は、上述のようにアルミ合金あるいは樹脂等の非磁性材料で形成されていて、ローター磁石１３のホール素子１９側の面が開放磁路となっており、ホール素子１９には、ローター磁石１３の外周側の磁束が鎖交する。したがって、ホール素子１９は、この鎖交するローター磁石１３の磁束により、巻線コイル１７の磁界の影響を受けることなく、ローター磁石１３の位置検出を精度良く行うことができる。すなわち、フランジ１０が磁性材料で形成されていると、ローター磁石１３の外周部の磁束がフランジ１０に誘導されて、ホール素子１９に鎖交することができず、ホール素子１９はローター磁石１３の位置検出を行うことができない。ところが、上述のように、本実施の形態の動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ１は、フランジ１０がアルミ合金あるいは樹脂等の非磁性材料で形成されていて、ホール素子１９がローター磁石１３を挟んで巻線コイル１７と反対側の外径方向に配設されているとともに、ローター磁石１３のホール素子１９側の面が開放磁路となっているため、ホール素子１９にローター磁石１３の外周側の磁束が鎖交し、ホール素子１９は、この鎖交するローター磁石１３の磁束により、巻線コイル１７の磁界の影響を受けることなく、ローター磁石１３の位置検出を精度良く行うことができる。
【００４１】
また、動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ１は、上カバー３が非導電性の材料（樹脂材料等）で形成されているため、ローター磁石１３の外周の開放磁束による上カバー３、特に、ローター磁石１３に近接している上カバー３ｂ部分への渦電流の発生を防止することができ、損失が増大して温度が上昇することを防止することができる。また、上カバー３が非磁性の材料（樹脂材料等）で形成されているため、上カバー３に磁束が誘導されることを防止することができ、磁束が上カバー３に誘導されて、ローター磁石１３によるホール素子１９への鎖交磁束が減少することを防止することができる。その結果、ホール素子１９の位置検出精度を向上させることができる。
【００４２】
さらに、動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ１は、ホール素子１９をローター磁石１３の径方向外方に配置しているので、コイル巻線１７の発生する磁界がホール素子１９に与える影響を防止することができ、ホール素子１９によるローター磁石１３の位置検出精度をより一層向上させることができる。特に、高速回転を行う動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ１においては、起動時間を短縮するために、起動時にコイル巻線１７に大電流を流して、短時間で高速回転を行う。このようにコイル巻線１７に大電流を流すと、コイル巻線１７の発生する磁界が大きくなるが、ホール素子１９がローター磁石１３の径方向外方に配置されているため、コイル巻線１７の発生する磁界がホール素子１９に与える影響を防止することができ、ホール素子１９によるローター磁石１３の位置検出精度を向上させることができる。
【００４３】
なお、本実施の形態においては、上カバー３がハウジング２に一体的に固定されているが、上記構成に限るものではなく、例えば、レンズの搭載されている樹脂製の光学ハウジングでは、ローター磁石１３の周囲を覆うようなハウジング形状としてもよく。このようにすると、別体の上カバー３を設ける必要がなくなる。
【００４４】
このように、本実施の形態の動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ１においては、ステータコア１６に巻き付けられたコイル巻線１７とフランジ１０に取り付けられたローター磁石１３とを径方向に磁気ギャップを有する状態で配設し、ローター磁石１３の回転位置を検出するホール素子１９を、コイル巻線１７に対してローター磁石１３を挟んだ状態で径方向に所定間隔を空けて配置し、フランジ１０の少なくともローター磁石１３の取り付けられている部分のホール素子１９側の面に開放磁路を形成している。
【００４５】
したがって、コイル巻線１７の励磁による磁界がホール素子１９にノイズとして影響することを防止することができ、ホール素子１９によるローター磁石１３の位置検出を高精度にかつ安定して行うことができるとともに、ホール素子１９とローター磁石１３が軸方向で干渉することを防止して、ホール素子１９の高さ分だけ小型化することができる。
【００４６】
また、ブラシレスモータ２０の上カバー３を非導電性及び非磁性の部材により形成しているので、フランジ１０による回転時の風損の低減と防音を行いつつ、ローター磁石１３の開放磁束により上カバー３に渦電流が発生することを防止することができ、損失の増大による温度上昇を防止することができる。
【００４７】
さらに、動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ１においては、レーザビームを偏向走査するポリゴンミラー９の固着された回転体１４を動圧軸受により回転自在に支持するとともに、磁気軸受により常時軸方向に磁気力で支持する光偏向器である動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ１の回転体１４に、ブラシレスモータ２０のローター磁石１３の取り付けられたフランジ１０を取り付け、ブラシレスモータ２０により回転体１４を回転駆動させている。
【００４８】
したがって、ポリゴンミラー９の固着された回転体１４を高速回転に必要な軸受の寿命を長くすることができるとともに、ブラシレスモータ２０の位置検出を高精度に行いつつ安定して高速回転させることができ、かつ、起動時間を短縮させることができる。
【００４９】
図２は、本発明のブラシレスモータ及び光偏向器の第２の実施の形態を適用した動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ３０の要部正面断面図であり、本実施の形態は、フランジのうちコイル巻線の巻かれているステータコアよりも軸方向に所定量突出した部分のみに開放磁路を形成したもので、請求項３及び請求項４に対応するものである。
【００５０】
なお、本実施の形態は、上記第１の実施の形態と同様の動圧空気軸受型ポリゴンスキャナに適用したものであり、本実施の形態の説明においては、上記第１の実施の形態の動圧空気軸受型ポリゴンスキャナと同様の構成部分には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略するとともに、図示しない部分についても、必要に応じて、上記第１の実施の形態で用いた符号をそのまま用いて、説明する。
【００５１】
図２において、動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ３０は、図示しないが、第１の実施の形態と同様に、ハウジング２にヘリングボーン溝４ａの形成された固定軸４が固定され、固定軸４は、回転スリーブ８の中空内に挿入されている。回転スリーブ８の上端部には、磁気軸受回転部１１の固定されたポリゴンミラー（偏向部材）９が固定されており、ポリゴンミラー９には、第１の実施の形態と同様の形状のフランジ（取付部材）３１が固定されている。
【００５２】
フランジ３１は、磁性材料で形成されており、フランジ３１の下端には、リング部材３２が固着されている。リング部材３２は、アルミ合金等の非磁性材料で形成されており、フランジ３１の下端部の内周面には、フランジ３１の下端部からリング部材３２にかけてローター磁石１３が取り付けられている。上記フランジ３１、リング部材３２、磁気軸受回転部１１、ポリゴンミラー９及びロータ磁石１３等の取り付けられた回転スリーブ８は、回転体３３を構成している。
【００５３】
上記ロータ磁石１３に対向する内周側には、支持部材１５を介してハウジング２に取り付けられたステータコア１６が配設されており、ステータコア１６には、コイル巻線１７が巻かれている。ロータ磁石１３及びコイル巻線１７の巻かれたステータコア１６の下方の位置には、プリント基板１８とホール素子１９が配設されており、プリント基板１８は、ハウジング２に取り付けられている。
【００５４】
ホール素子１９は、ローター磁石１３よりも所定量だけ径方向外側の位置のプリント基板１８上に取り付けられており、プリント基板１８には、図示しない駆動回路が形成されている。これらロータ磁石１３、ステータコア１６、コイル巻線１７、プリント基板１８及びホール素子１９等により、ラジアルギャップ・アウターロータ型のブラシレスモータ２０が構成されており、ブラシレスモータ２０は、プリント基板１８の駆動回路がホール素子１９の位置検出信号に基づいて、順次コイル巻線１７への通電を制御して、励磁切り換えを行うことにより、回転体３３を回転させて、定速制御する。
【００５５】
上記リング部材３２は、ローター磁石１３がステータコア１６よりも軸方向下方に突出した厚さに形成されている。すなわち、リング部材３２は、ステータコア１６の下端１６ａからローター磁石１３の下端１３ａまでの厚さＷを有している。そして、上述のように、フランジ３１が磁性材料で形成され、リング部材３２が非磁性材料で形成されているため、ローター磁石１３のホール素子１９側の面のうち、リング部材３２の配設された部分のみが開放磁路となっており、ホール素子１９には、この開放磁路からローター磁石１３の外周側の磁束が鎖交する。したがって、ホール素子１９は、この鎖交するローター磁石１３の磁束によりローター磁石１３の位置検出を行うことができる。
【００５６】
このように本実施の形態の動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ３０は、フランジ３１が磁性材料で形成され、その下端部にステータコア１６の下端１６ａからローター磁石１３の下端１３ａまでの厚さＷを有した非磁性材料で形成されたリング部材３２が配設されて、ローター磁石１３のホール素子１９側の面のうち、リング部材３２の配設された部分が開放磁路となっている。
【００５７】
したがって、フランジ３１は、ローター磁石１３のバックヨークとして機能して、ローター磁石１３内周部のモータ駆動に寄与する磁界を強くすることができ、ブラシレスモータ２０の起動トルクを増大させることができる。
【００５８】
また、リング部材３２が非磁性材料で形成されて、ローター磁石１３のホール素子１９側の面のうち、リング部材３２の配設された部分が開放磁路となっているため、ローター磁石１３の外周部の磁束を当該開放磁路を通して、ローター磁石１３の径方向外方に配設されたホール素子１９に鎖交させることができ、コイル巻線１７の磁界の影響を受けることなく、ホール素子１９によりローター磁石１３の位置検出を精度良く行うことができる。
【００５９】
さらに、ローター磁石１３の外周部をリング部材３２で保持することができ、高速回転時の遠心力破壊を防止することができる。
【００６０】
図３は、本発明のブラシレスモータ及び光偏向器の第３の実施の形態を適用した動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ４０の要部正面断面図であり、本実施の形態は、インナーローター型のブラシレスモータに適用したものである。
【００６１】
なお、本実施の形態は、上記第１の実施の形態と同様の動圧空気軸受型ポリゴンスキャナに適用したものであり、本実施の形態の説明においては、上記第１の実施の形態の動圧空気軸受型ポリゴンスキャナと同様の構成部分には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略するとともに、図示しない部分についても、必要に応じて、上記第１の実施の形態で用いた符号をそのまま用いて、説明する。
【００６２】
図３において、動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ４０は、図示しないが、第１の実施の形態と同様に、ハウジング２にヘリングボーン溝４ａの形成された固定軸４が固定され、固定軸４は、回転スリーブ８の中空内に挿入されている。回転スリーブ８の上端部には、磁気軸受回転部１１の固定されたポリゴンミラー９が固定されており、ポリゴンミラー９には、第１の実施の形態と大略同様の形状のフランジ４１が固定されている。
【００６３】
フランジ４１は、アルミ合金あるいは樹脂等の非磁性材料で形成されており、フランジ４１の下端部の外周面には、ローター磁石４２が取り付けられている。上記フランジ４１、磁気軸受回転部１１、ポリゴンミラー９及びロータ磁石４２等の取り付けられた回転スリーブ８は、回転体４３を構成している。
【００６４】
上記ロータ磁石４２に対向する径方向外側には、支持部材４４を介してハウジング２に取り付けられたステータコア４５が配設されており、ステータコア４５には、コイル巻線４６が巻かれている。ロータ磁石４２及びコイル巻線４６の巻かれたステータコア４５の下方の位置には、プリント基板１８とホール素子４７が配設されており、プリント基板１８は、ハウジング２に取り付けられている。上記フランジ４１の下端とプリント基板１８の上面との間には、上記第１の実施の形態と同様に、所定の間隙ｔが形成されている。
【００６５】
ホール素子４７は、ローター磁石４２よりも所定量だけ径方向内側の位置のプリント基板１８上に取り付けられており、プリント基板１８には、図示しない駆動回路が形成されている。これらロータ磁石４２、ステータコア４５、コイル巻線４６、プリント基板１８及びホール素子４７等により、ラジアルギャップ・インナーロータ型のブラシレスモータ４８が構成されており、ブラシレスモータ４８は、プリント基板１８の駆動回路がホール素子４７の位置検出信号に基づいて、順次コイル巻線４６への通電を制御して、励磁切り換えを行うことにより、回転体４３を回転させて、定速制御する。
【００６６】
そして、ホール素子４７が、フランジ４１の下端部外周面に取り付けられたローター磁石４２よりも所定量だけ径方向内側の位置に配設されており、ローター磁石４２の取り付けられているフランジ４１が、上述のようにアルミ合金あるいは樹脂等の非磁性材料で形成されていて、ローター磁石４２のホール素子４７側の面が開放磁路となっている。したがって、ホール素子４７には、ローター磁石４２の内周側の磁束が鎖交し、ホール素子４７は、この鎖交するローター磁石４２の磁束によりローター磁石４２の位置検出を行うことができる。
【００６７】
このように本実施の形態の動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ４０は、フランジ４１が非磁性材料で形成され、その下端部外周面にローター磁石４２が配設されて、ローター磁石４２のホール素子４７側の面が開放磁路となっている。
【００６８】
したがって、フランジ４１は、ローター磁石４２の外周部の磁束を当該開放磁路を通して、ローター磁石４２の径方向外方に配設されたホール素子４７に鎖交させることができ、ホール素子４７によりローター磁石４２の位置検出を精度良く行うことができる。
【００６９】
以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００７０】
例えば、上記各実施の形態においては、ブラシレスモータを光偏向器としての動圧空気軸受型ポリゴンスキャナに適用した場合について説明したが、光偏向器としては、動圧空気軸受型ポリゴンスキャナに限るものでないことは、いうまでもない。
【００７１】
【発明の効果】
請求項１記載の発明のブラシレスモータによれば、ステータコアに巻き付けられたコイル巻線と所定の取付部材に取り付けられたローター磁石とを径方向に磁気ギャップを有する状態で配設し、ローター磁石の回転位置を検出する位置検出素子を、コイル巻線に対してローター磁石を挟んだ状態で径方向に所定間隔を空けて配置し、取付部材の少なくともローター磁石の取り付けられている部分の位置検出素子側の面に開放磁路を形成しているので、コイル巻線の励磁による磁界が位置検出素子にノイズとして影響することを防止することができ、位置検出素子によるローター磁石の位置検出を高精度にかつ安定して行うことができるとともに、位置検出素子とローター磁石が軸方向で干渉することを防止して、位置検出素子の高さ分だけ小型化することができる。
【００７２】
請求項２記載の発明のブラシレスモータによれば、ブラシレスモータを覆うカバー部材のうち、少なくともローター磁石の配設されている付近を、非導電性及び非磁性の部材により形成しているので、取付部材による回転時の風損の低減と防音を行いつつ、ローター磁石の開放磁束によりカバー部材に渦電流が発生することを防止して、損失の増大による温度上昇を防止することができるとともに、カバー部材磁束が誘導されることを防止して、位置検出精度をより一層向上させることができる。
【００７３】
請求項３記載の発明のブラシレスモータによれば、取付部材のうち、コイル巻線の巻かれているステータコアよりも軸方向に突出した部分のみを、開放磁路に形成しているので、高速回転時の安定性をより一層向上させつつ、コイル巻線の励磁による磁界が位置検出素子にノイズとして影響することを防止することができ、位置検出素子によるローター磁石の位置検出を高精度にかつ安定して行うことができるとともに、位置検出素子とローター磁石が軸方向で干渉することを防止して、位置検出素子の高さ分だけ小型化することができる。
【００７４】
請求項４記載の発明の光偏向器によれば、レーザビームを偏向走査する偏向部材の固着された回転体を動圧軸受により回転自在に支持するとともに、磁気軸受により常時軸方向に磁気力で支持する光偏向器の回転体に、請求項１から請求項３のいずれかに記載のブラシレスモータのローター磁石の取り付けられた取付部材を取り付け、ブラシレスモータにより回転体を回転駆動させるので、偏向部材の固着された回転体を高速回転に必要な軸受の寿命を長くすることができるとともに、ブラシレスモータの位置検出を高精度に行いつつ安定して高速回転させることができ、かつ、起動時間を短縮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のブラシレスモータ及び光偏向器の第１の実施の形態を適用した動圧空気軸受型ポリゴンスキャナの正面断面図。
【図２】本発明のブラシレスモータ及び光偏向器の第２の実施の形態を適用した動圧空気軸受型ポリゴンスキャナの要部拡大正面断面図。
【図３】本発明のブラシレスモータ及び光偏向器の第３の実施の形態を適用した動圧空気軸受型ポリゴンスキャナの要部拡大正面断面図。
【符号の説明】
１  動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ
２  ハウジング
３  上カバー
３ａ  開口部
４  固定軸
４ａ  ヘリングボーン溝
５  永久磁石組立体
６  永久磁石
７  固定ヨーク板
８  回転スリーブ
９  ポリゴンミラー
１０  フランジ
１１  磁気軸受回転部
１２  空気溜まり
１３  ローター磁石
１４  回転体
１５  支持体
１６  ステータコア
１７  コイル巻線
１８  プリント基板
１９  ホール素子
２０  ブラシレスモータ
２１  ガラス窓
３０  動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ
３１  フランジ
３２  リング部材
３３  回転体
４０  動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ
４１  フランジ
４２  ローター磁石
４３  回転体
４４  支持部材
４５  ステータコア
４６  コイル巻線
４７  ホール素子
４８  ブラシレスモータ
【図１】
0003545952.tif 000002
【図２】
0003545952.tif 000003
【図３】
0003545952.tif 000004