(57)【要約】【課題】  漏出した切削油が遠心力により飛散し、ポリゴンミラーの鏡面や透光窓の内面を汚損してポリゴンスキャナの光学性能を阻害することを防止する。【解決手段】  ブラシレスモータ３１のローター９の端部近傍の外周面に円環形の凸部を２６形成し、この凸部２６の盤面に当接させて円環形のポリゴンミラー２０をローター９の外周面に嵌合させ、このローター９の外周面に嵌合する円環部２７と端面に対向する円盤部２８とを備えた支持部材２１を形成し、この支持部材２１をローター９の端部にネジ止めして凸部２６との間隙でポリゴンミラー２０を挾持させ、ローター９の外周面と内周面との一方にネジ孔２９の先端部まで到達する貫通孔を形成した。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシレスモータのローターの端部近傍の外周面に円環形の凸部を形成し、この凸部の盤面に当接させて円環形のポリゴンミラーを前記ローターの外周面に嵌合させ、このローターの外周面に嵌合する円環部と端面に対向する円盤部とを備えた支持部材を形成し、この支持部材を前記ローターの端部にネジ止めして前記凸部との間隙で前記ポリゴンミラーを挾持させ、前記ローターの外周面と内周面との一方にネジ孔の先端部まで到達する貫通孔を形成したことを特徴とするポリゴンスキャナ。
【請求項２】
ローターのネジ孔まで到達する貫通孔が円環状の凹溝からなることを特徴とする請求項１記載のポリゴンスキャナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホール素子の検出結果に基づいて複数のコイルを切換駆動し、マグネットとともにローターを回転駆動する面対向型のブラシレスモータおよびポリゴンミラーをブラシレスモータにより回転駆動するポリゴンスキャナに関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレスモータは、直流モータでありながらブラシでコミュテータを擦過しないので、粉塵の発生を心配する必要がなくレーザスキャナのポリゴンスキャナ等に利用されている。
【０００３】
このようなブラシレスモータの一従来例を、図６に基づいて以下に説明する。
まず、ここで例示するブラシレスモータは、ポリゴンスキャナ１として形成されている。このポリゴンスキャナ１は、密閉構造の本体ハウジング２を有しており、これは下部ハウジング３と上部ハウジング４とにより形成されている。
【０００４】
前記下部ハウジング３の底部には固定軸５が固定されており、この固定軸５は、動圧軸受６を形成するために外周面にヘリングボーン形状の凹部７が形成されている。前記固定軸５上には、前記動圧軸受６の軸孔８が中心部に形成されたローター９が回転自在に位置しているので、このローター９は、前記動圧軸受６により回転自在な状態でラジアル方向に軸支されている。
【０００５】
前記ローター９の上端には、軸受マグネット１０が装着されている。この軸受マグネット１０には、前記上部ハウジング４の中央下面に装着された軸受マグネット１１と、前記固定軸５の上端に装着された軸受マグネット１２とが、上下から対向している。このため、ここに磁気軸受１３が形成されており、この磁極軸受１３により前記ローター９は回転自在な状態でスラスト方向に支持されている。
【０００６】
前記ローター９の外周面には、円環状のヨーク１４と複数の極性に着磁された円環形の駆動マグネット１５とが一体に装着されており、この駆動マグネット１５の外周部に円環形の凹溝１６が形成されている。より詳細には、前記ヨーク１４は、下面が開口した扁平な円筒状に形成されており、この内部に前記駆動マグネット１５が嵌合しているので、ここでは前記駆動マグネット１５の磁路を形成するとともに、前記駆動マグネット１５を保持している。この駆動マグネット１５は、下方の盤面と外周面との境界の角部に円環形の切欠きが形成されているので、この駆動マグネット１５の切欠きとヨーク１４の内周面とにより前記凹溝１６が形成されている。
【０００７】
前記本体ハウジング２の内部には、前記ローター９を包囲する円環形の回路基板１７が装着されており、この回路基板１７の上面に前記駆動マグネット１５が上方から対向している。前記回路基板１７の下面には、複数の駆動コイル１８が円環形に配列されており、これらの駆動コイル１８が前記回路基板１７を介して前記駆動マグネット１５にアキシャル方向から対向している。
【０００８】
なお、前記回路基板１７の下面には、複数のホール素子１９も円環形に配列されているので、これらのホール素子１９も前記回路基板１７を介して前記駆動マグネット１５にアキシャル方向から対向している。前記ホール素子１９は、前記回路基板１７の下面に面実装されており、フラットパッケージ型なので感磁面がアキシャル方向に位置している。
【０００９】
また、前記ローター９の上端には、ポリゴンミラー２０が支持部材２１により固定されており、このポリゴンミラー２０と対向する透光窓（図示せず）が前記本体ハウジング２に形成されている。前記支持部材２１の下面には内周部から外周部まで凹溝が形成されており、これが前記ローター９の内部と外部とを連通する連通孔２２を形成している。この連通孔２２を空気が流動することにより、前記ローター９のアキシャル方向の振動が減衰される。
【００１０】
ここでは前記本体ハウジング２の下部に回路基板２３が一体に装着されており、この回路基板２３に形成された駆動回路（図示せず）が前記ホール素子１９と前記駆動コイル１８とに接続されている。つまり、前記回路基板２３の駆動回路は、外部から駆動電力が供給されると、前記ホール素子１９の検出結果に対応して複数の前記駆動コイル１８を切換駆動する。
【００１１】
上述のように前記ローター９に、前記軸受マグネット１０、前記ヨーク１４、前記駆動マグネット１５、前記ポリゴンミラー２０、前記支持部材２１、等が装着されて回転体２４が形成されており、この回転体２４のバランスが確保されるように、前記駆動マグネット１５と前記支持部材２１との円環形の凹溝１６，２５にバランスウエイト（図示せず）が適宜装着されている。
【００１２】
ここで、前記支持部材２１により前記ポリゴンミラー２０を前記ローター９に固定した部分の組立構造を以下に詳述する。前記ローター９は、端部近傍の外周面に円環形の凸部２６が形成されており、前記ポリゴンミラー２０は、前記凸部２６の上方の盤面に当接した状態で前記ローター９の外周面に嵌合されている。
前記支持部材２１は、前記ローター９の外周面に嵌合する円環部２７と端面に対向する円盤部２８とが形成されており、前記ローター９の端部に嵌合されている。前記支持部材２１の円盤部２８と前記ローター９の端面とには、ネジ孔２９が形成されており、このネジ孔２９にネジであるビス３０が締結されることにより、前記支持部材２１が前記ローター９の凸部２６との間隙で前記ポリゴンミラー２０を挾持している。
【００１３】
上述のような構造のポリゴンスキャナ１では、複数のホール素子１９により駆動マグネット１５の極性が検出されるので、これに対応して複数の駆動コイル１８が切換駆動されることにより、駆動マグネット１５とともにローター９が回転駆動される。このように回転するローター９は、動圧軸受６によりラジアル方向に支持されると同時に磁気軸受１３によりスラスト方向に支持されているので、固定軸５や本体ハウジング２に非接触な状態で高速かつ正確に回転する。このようなローター９とともにポリゴンミラー２０が回転するので、このポリゴンミラー２０により光線を偏向走査することができる。
【００１４】
このようなポリゴンミラー２０は、例えば、30000(rpm)以上の高速で正確に回転する必要があるが、これを一部とするポリゴンスキャナ１の回転体２４は複数の部品からなるので、軸心に対して全周方向に完全なバランスを実現することは困難である。そこで、実際には駆動マグネット１５と支持部材２１との円環形の凹溝１６，２５にバランスウエイトを適宜装着することにより、回転体２４のバランスが正確に調整されているので、ポリゴンスキャナ１はポリゴンミラー２０を高速で正確に回転させることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述したポリゴンスキャナ１では、ポリゴンミラー２０を固定するため、支持部材２１をローター９にビス３０で締結している。しかし、そのネジ孔２９には加工時の切削油が残留しやすく、この切削油が回転の遠心力により支持部材２１の外部に漏出することがある。このように漏出した切削油は遠心力により飛散するので、ポリゴンミラー２０の鏡面や透光窓の内面を汚損することになり、ポリゴンスキャナ１の光学性能を阻害する。
【００１６】
このような課題を解決するためには、ネジ孔２９を形成後に入念に洗浄し、残留する切削油を問題ないレベルまで除去することが想定できる。しかし、実際に切削油を問題ないレベルまで除去するためには、ネジ孔２９に個々に洗浄液を注入してエアブローを行なう必要があり、作業が煩雑でポリゴンスキャナ１の生産性が低下する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
請求項１記載の発明のポリゴンスキャナは、ブラシレスモータのローターの端部近傍の外周面に円環形の凸部を形成し、この凸部の盤面に当接させて円環形のポリゴンミラーを前記ローターの外周面に嵌合させ、このローターの外周面に嵌合する円環部と端面に対向する円盤部とを備えた支持部材を形成し、この支持部材を前記ローターの端部にネジ止めして前記凸部との間隙で前記ポリゴンミラーを挾持させ、前記ローターの外周面と内周面との一方にネジ孔の先端部まで到達する貫通孔を形成した。従って、ブラシレスモータのローターの外周面に、その凸部と支持部材との挾持によりポリゴンミラーが固定されているので、このポリゴンミラーは高速に安定して回転する。支持部材はローターにネジ止めされているので、そのネジ孔に切削油が残留しやすい。しかし、このネジ孔の先端部が貫通孔によりローターの外周面か内周面まで到達しているので、通常の洗浄処理でネジ孔の切削油が良好に排除される。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のポリゴンスキャナであって、ローターのネジ孔まで到達する貫通孔が円環状の凹溝からなる。従って、ネジ孔の位置に関係なく貫通孔が形成される。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１記載の発明のポリゴンスキャナは、ブラシレスモータのローターの端部近傍の外周面に円環形の凸部を形成し、この凸部の盤面に当接させて円環形のポリゴンミラーをローターの外周面に嵌合させ、このローターの外周面に嵌合する円環部と端面に対向する円盤部とを備えた支持部材を形成し、この支持部材をローターの端部にネジ止めして凸部との間隙でポリゴンミラーを挾持させ、ローターの外周面と内周面との一方にネジ孔の先端部まで到達する貫通孔を形成したことにより、簡単な構造でポリゴンミラーをローターに固定することができ、ローターの加工時にネジ孔に切削油が残留しやすいが、このネジ孔の先端部が貫通孔によりローターの外周面か内周面まで到達しているので、通常の洗浄処理でネジ孔の切削油を良好に排除することができ、飛散する切削油によるポリゴンミラーの鏡面の汚損を防止することができ、ポリゴンスキャナの光学性能を良好に維持することができる。
【００２０】
請求項２記載の発明のポリゴンスキャナでは、ローターのネジ孔まで到達する貫通孔が円環状の凹溝からなることにより、ネジ孔の位置に関係なく貫通孔を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施の一形態を図１に基づいて以下に説明する。なお、本実施の形態に関し、前述した従来例と同一の部分は、同一の名称および符号を利用して詳細な説明は省略する。
【００２２】
まず、本実施の形態のブラシレスモータもポリゴンスキャナ３１として密閉構造の本体ハウジング２を有しており、この本体ハウジング２の内部に駆動コイル１８やホール素子１９が固定されている。また、前記本体ハウジング２の内部には、動圧軸受６と磁気軸受１３とを介してローター９が回転自在に軸支されており、このローター９に、軸受マグネット１０、ヨーク３２、駆動マグネット３３、ポリゴンミラー２０、支持部材２１、等が装着されて回転体３４が形成されている。
【００２３】
前記ヨーク３２は、単純な円盤状に形成されており、その下面に前記駆動マグネット３３が接合されている。この駆動マグネット３３は、下方の盤面と内周面との境界の角部に円環形の切欠きが形成されているので、この駆動マグネット３３の切欠きとローター９の外周面とにより凹溝３５が形成されている。そこで、前記回転体３４のバランスが確保されるように、前記駆動マグネット３３と前記支持部材２１との円環形の凹溝３５，２５にバランスウエイト（図示せず）が適宜装着されている。
【００２４】
このような構成において、本実施の形態のポリゴンスキャナ３１も、前述したポリゴンスキャナ１と同様に、複数のホール素子１９により駆動マグネット３３の極性を検出し、これに対応して複数の駆動コイル１８を切換駆動することにより、駆動マグネット３３とともにローター９を回転駆動するので、このローター９とともに回転するポリゴンミラー２０により光線を偏向走査することができる。本実施の形態のポリゴンスキャナ３１も、ポリゴンミラー２０を高速で正確に回転させるため、駆動マグネット３３と支持部材２１との円環形の凹溝３５，２５にバランスウエイトを適宜装着して回転体３４のバランスを正確に調整している。
【００２５】
そして、この凹溝３５が駆動マグネット３３の内周部に位置するので、全体が小型化されて消費電力も低減されている。つまり、駆動マグネット３３の内周部に凹溝３５が形成されているので、駆動マグネット３３の外周部に凹溝を形成するようにヨーク３２を延長する必要がない。このため、ヨーク３２は駆動マグネット３３の上面のみに位置しており、ヨーク３２と駆動マグネット３３とが小径化されている。
【００２６】
また、ポリゴンスキャナ３１は、構造的に駆動コイル１８がローター９の外周面に所定の間隙を介して対向するので、駆動マグネット３３の内周部に駆動コイル１８が対向することはなく、駆動マグネット３３は内周部では駆動トルクを発生しない。そして、この駆動マグネット３３の内周部に凹溝３５が配置されているので、この凹溝３５の形成により駆動マグネット３３の駆動トルクが阻害されることがなく、駆動マグネット３３は充分な駆動トルクが確保されて全体が小径化されている。
【００２７】
このように駆動マグネット３３がヨーク３２とともに小径化されているので、そのイナーシャも低減されており、ポリゴンスキャナ３１は応答性が向上するとともに消費電力も低減されている。このように駆動マグネット３３の部分が小径化されると、その回転体３４が発生する遠心力も低減されるので、動圧軸受６の部分も小型化されており、ポリゴンスキャナ３１は全体的に小型軽量化されている。
【００２８】
さらに、駆動マグネット３３の部分が小径化されると、その角速度が一定でも外周部の線速度は低下するので、空気摩擦による風損や発熱も低減されており、各部の悪影響が防止されている。特に、ホール素子１９や駆動コイル１８は耐熱性が低いので、これに対向する駆動マグネット３３の発熱の低減は好ましい。
【００２９】
なお、上述のように駆動マグネット３３の内周部分に凹溝３５を形成すると、遠心力の対する耐久性が懸念されるが、これは駆動マグネット３３の小径化により相殺することが可能である。しかし、それでも駆動マグネット３３の耐久性が問題となる場合には、これをアルミ−マンガン系の金属により形成することが好ましい。
【００３０】
その場合、アルミ−マンガン系の金属は機械強度が良好なので、駆動マグネット３３の内周部に凹溝３５を形成しても高速回転の遠心力に対して充分な耐久性を確保することができる。もちろん、アルミ−マンガン系の金属は着磁性も良好なので、駆動マグネット３３として良好な磁気特性も実現することができる。
【００３１】
なお、本発明は上記形態に限定されるものではなく、各種の変形を許容する。
例えば、上述したポリゴンスキャナ３１では、ホール素子１９が駆動マグネット３３の凹溝３５の部分に対向するので、その磁極の検出が困難となることが懸念される。これが問題となる場合には、図２に示すように、リードタイプのホール素子４１を回路基板１７に立設させて駆動マグネット３３の外周面に対向する位置に配置することが好ましい。
【００３２】
このようなブラシレスモータであるポリゴンスキャナ４２では、リードタイプのホール素子４１をアキシャル方向に立設させているので、その感磁面をラジアル方向に位置させることができ、この感磁面が駆動マグネット３３の外周面に対向する。このため、この駆動マグネット３３の内周部に凹溝３５を形成しても、その磁極を外周方向の漏れ磁束によりホール素子４１が良好に検出することができる。
【００３３】
また、上述したポリゴンスキャナ３１，４２でも、ポリゴンミラー２０を固定するために支持部材２１をローター９にビス３０で締結しているので、前述したように、ネジ孔２９に残留した切削油が回転の遠心力により支持部材２１の外部に漏出する懸念がある。そこで、これが問題となる場合には、図３に示すように、支持部材２１の円環部２７の内周面に凹溝４３を形成し、このローター９の端面から外側に飛散する切削油を支持部材２１の凹溝４３に収容することが好ましい。
【００３４】
特に、この支持部材２１の凹溝４３は、ローター９の端面より下方まで形成されているので、ローター９の端面から外側に飛散する切削油を確実に収容することができる。さらに、図４に示すように、このような支持部材２１の凹溝４４を、その開口部より内部が拡開したテーパ形状に形成すれば、この凹溝４４に収容された切削油が漏出しにくいので、より好ましい。
【００３５】
また、図５に示すように、ローター９の外周面にネジ孔２９の先端部まで到達する貫通孔として円環状の凹溝４５を形成し、ネジ孔２９に残留する切削油を簡単な洗浄処理で確実に排除することも可能である。特に、このようなネジ孔２９に到達する貫通孔を円環状の凹溝４５とすれば、ネジ孔２９の位置に関係なく貫通孔を形成することができる。
【００３６】
ただし、これではローター９の機械強度が低下する懸念もあるので、これが問題となる場合には、放射状の複数の貫通孔をネジ孔２９に対して個々に形成することが好ましい。つまり、上述した二例は一長一短を有するので、各種条件を考慮して一方を選択することが好ましい。また、ここでは貫通孔である凹溝４５をローター９の外周面に形成しているが、これを内周面に形成することも可能である。
【００３７】
また、上述したポリゴンスキャナ３１，４２等では、ローター９の外周部に円盤状のヨーク１４を固定し、このヨーク１４の盤面に駆動マグネット３３が固定されているので、ヨーク１４により駆動マグネット３３の磁路を形成することができ、駆動マグネット３３がローター９に簡単な構造で確実に固定されている。
特に、このような構造では、ローター９と駆動マグネット３３との熱膨張率が相違しても問題ないので、各々を最適な材料で形成することも可能である。
【００３８】
しかし、このような構造では部品数が多く回転体３４のイナーシャも大きいので、これが問題となる場合には、図３に示すように、ローター９の外周面に駆動マグネット３３を直接的に固定することが好ましい。この場合、ヨーク１４を要することなく駆動マグネット３３がローター９に固定されるので、駆動コイル１８と対向しない駆動マグネット３３の盤面が磁気的に開放されることになる。そして、回転体３４を軽量化および低イナーシャ化することができるので、消費電力を低減するとともに応答性を向上させることができる。
【００３９】
実際に上述のように駆動マグネット３３をローター９に直接的に固定するためには、駆動マグネット３３の内周面とローター９の外周面とを接着剤により固着させれば良く、さらに、ローター９の凸部２６の下方の盤面と駆動マグネット３３の上方の盤面とも接着することが好ましい。
【００４０】
また、このように駆動マグネット３３をローター９に直接的に接着する場合、ローター９と駆動マグネット３３との両方をアルミ系の金属により形成することが好ましい。この場合、ローター９と駆動マグネット３３との熱膨張率等が略同一となるので、高速回転により駆動マグネット３３やローター９が発熱しても固定部が破壊されない。
【００４１】
なお、このようなアルミ系の金属としては、前述したアルミ−マンガン系の金属の他、“A5056 ”等のアルミニウム合金も利用可能である。例えば、アルミ−マンガン合金の熱膨張係数は“ 1.8×10-5／℃”でアルミ合金“A5056 ”の熱膨張係数は“ 2.3×10-5／℃”なので、アルミ−マンガン合金により駆動マグネット３３を形成してローター９をアルミ合金“A5056 ”により形成しても、熱膨張による固定部の破壊を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の一形態のポリゴンスキャナを示す縦断側面図である。
【図２】第一の変形例のポリゴンスキャナを示す縦断側面図である。
【図３】第二の変形例の要部を示す縦断側面図である。
【図４】第三の変形例の要部を示す縦断側面図である。
【図５】第四の変形例の要部を示す縦断側面図である。
【図６】一従来例のブラシレスモータを示す縦断側面図である。
【符号の説明】
【００４３】
９    ローター
２０    ポリゴンミラー
２１    支持部材
２６    凸部
２７    円環部
２８    円盤部
２９    ネジ孔
３１，４２    ブラシレスモータ
４５    貫通孔、凹溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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