(57)【要約】【課題】駆動コイルの巻き線数を増やしても回転制御が不安定になるおそれがなく、防振効果や静音性も高いブラシレスモータを実現する。【解決手段】回転多面鏡４１と一体であるロータマグネット３２の円筒面は、駆動コイル２２を巻回したステータヨーク２１の櫛歯部分の上部に対向して配設され、モータ駆動用ＩＣ１４等を搭載する印刷配線板１１は支柱２を介してモータ基台１上に支持される。駆動コイル２２は印刷配線板１１の裏面側に固定され、ステータヨーク２１の櫛歯部分の上部のみが印刷配線板１１の表面側に突出してロータマグネット３２に対向する。駆動コイル２２の巻き線数を増やしても、印刷配線板１１上の回転磁界検出素子１５がロータマグネット３２から遠ざかることなく、回転制御の安定性を保つことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状のロータマグネットを含むモータ回転子ユニットと、前記モータ回転子ユニットを回転自在に支持する軸受と、前記ロータマグネットに対向する略筒状部を有するヨークおよび前記ヨークに巻回された駆動コイルを備えたモータ固定子ユニットと、前記駆動コイルの駆動電流を制御する回路部品を搭載した回路基板と、支柱を介して前記回路基板の裏面側を所定の離間距離に離間して支持するモータ基台とを有し、前記回路基板の前記裏面側に前記駆動コイルが配設され、前記ヨークは前記回路基板の裏面側から表面側へ貫通しており、前記回路基板の表面側で前記ロータマグネットが前記ヨークの前記略筒状部に対向していることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項２】
回路基板の裏面にモータ固定子ユニットを固定するための固定手段が設けら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】
回路基板とモータ基台の間に介在する支柱が振動吸収性能の高い制振材料で作られていることを特徴とする請求項１または２記載のブラシレスモータ。
【請求項４】
複数の反射面を有する回転多面鏡と、前記回転多面鏡と一体的に結合された円筒形状のロータマグネットを含むモータ回転子ユニットと、前記モータ回転子ユニットを回転自在に支持する軸受と、前記ロータマグネットに対向する略筒状部を有するヨークおよび前記ヨークに巻回された複数の駆動コイルを備えたモータ固定子ユニットと、前記複数の駆動コイルの駆動電流を制御する回路部品を搭載した回路基板と、支柱を介して前記回路基板の裏面側を所定の離間距離に離間して支持するモータ基台とを有し、前記回路基板の前記裏面側に前記駆動コイルが配設され、前記ヨークは前記回路基板の裏面側から表面側へ貫通しており、前記回路基板の表面側で前記ロータマグネットが前記ヨークの前記略筒状部に対向していることを特徴とする偏向走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザービームプリンタのスキャナモータ等、偏向走査装置の回転駆動部に好適なブラシレスモータおよび偏向走査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年のレーザービームプリンタ（ＬＢＰ）等においては、印字の高速化・高精度化・静音化が要求される一方で、小型化や低価格化の要求も高まってきている。これに伴いレーザースキャナユニット（偏向走査装置）の回転多面鏡を回転させるスキャナモータにも小型化が要求されているが、これには発生トルクを落とさずに小型化することが必要であり、加えて、より一層の静音化を実現しなければならない。このような要求を満足するために、軸方向にステータヨークが延びる形状のスピンドルモータ（PLAN：Parallel Lined Air gap Motor）が考案されており、例えば、特許文献１に開示されるブラシレスモータがその好適例である。
【０００３】
図５および図６は、従来のブラシレスモータの基本的構造を示すもので、このモータは、モータ基台部１１０、モータ固定子ユニット１２０、モータ回転子ユニット１３０、回転多面鏡１４１を含む回転体ユニット１４０および軸受部１５０から構成されており、軸受部１５０は、モータ基台部１１０の金属基板付き印刷配線板１１１の固定穴１１１ａに挿入されカシメ固定される。
【０００４】
金属基板付き印刷配線板１１１は、珪素鋼板などの金属基板にガラスエポキシ銅張り積層板などの印刷配線板が張り合わされ、一体構造をなしている。金属基板付き印刷配線板１１１上には、回路パターンが形成されており、コネクタ１１２、アルミ電解コンデンサ１１３、モータ駆動用ＩＣ１１４、例えば３個の回転磁界検出素子１１５、例えばホール素子等の電気部品が半田付けされる。
【０００５】
モータ固定子ユニット１２０は、モータ回転子ユニット１３０のロータマグネット１３１の外周面と対向する櫛歯部分を持つステータヨーク１２１と、ステータヨーク１２１の櫛歯部分に嵌挿して固定される駆動コイル１２２からなる。モータ固定子ユニット１２０は、複数の止めビス１２３によりモータ基台部１１０の金属基板付き印刷配線板１１１に固定され、駆動コイル１２２の巻き線端末がからげ処理されている端子が金属基板付き印刷配線板１１１上の所定のランドに半田付けされる。
【０００６】
ロータマグネット１３１はフランジ１３３に一体的に結合され、フランジ１３３は回転軸１３２と結合される。回転軸１３２は軸受部１５０の穴部に挿入され回転自在に保持される。回転体ユニット１４０の回転多面鏡１４１は、押しバネ１４２とＣリング１４３によりフランジ１３３に固定され、ロータマグネット１３１と一体的に回転する。
【０００７】
駆動コイル１２２は６個のコイルから構成され、それぞれ順番にＵ・Ｖ・Ｗ相の電機子として通電される。３個の回転磁界検出素子１１５は、ロータマグネット１３１の回転磁界を検出して、各相の電機子を通電するタイミングを制御するための転流信号を作る。通電された駆動コイル１２２はステータヨーク１２１を励磁する。励磁されたステータヨーク１２１とロータマグネット１３１の磁気的な相互作用は回転トルクを発生し、これによって回転体ユニット１４０が回転する。
【特許文献１】特開２００１−７８４１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように構成されるブラシレスモータにおいて、さらに小径化しても発生トルクを落とさないようにするためには、駆動コイルの巻き線数を増やす方法が考えられるが、駆動コイルの巻き線数を増やすには、駆動コイルの巻き線が巻かれる断面スペースを増やす必要がある。駆動コイルの断面スペースを増やすためには、駆動コイルの横方向または厚み方向のスペースを増やすしかないが、横方向のスペースを増やすと隣接する駆動コイル同士が干渉してしまうためにスペース確保には限界がある。
【０００９】
従って、駆動コイルの厚み方向にスペースを増やすのが簡単であるが、駆動コイルの厚みを増やすと、ロータマグネットの軸方向の高さ位置を駆動コイルの厚み増加分だけ上方へずらさなくてはならない。その結果、ロータマグネットと回転磁界検出素子の距離が遠ざかってしまい、ロータマグネットの回転磁界を回転磁界検出素子が検出できなくなり、Ｕ・Ｖ・Ｗ各相の電機子を通電するタイミングを制御するための転流信号を作るのが困難になるという問題が生じる。
【００１０】
すなわち、従来の構造では、回転磁界検出素子がロータマグネットの磁界を検出できる距離で、駆動コイルの最大厚みが決まってしまうという制約がある。また、モータ固定子ユニットをモータ基台部の金属基板付き印刷配線板にビス等により直接接触させて締結するために、モータ固定子ユニットに発生する電磁振動がモータ基台部に直接伝わり、モータ基台部が振動してしまい、その振動のためにモータ駆動音が大きくなるという問題が発生する。
【００１１】
本発明は、上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、発生トルクを減少させずに小径化を達成するとともに、モータの静音化および低振動化を促進できるブラシレスモータおよび偏向走査装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するため、本発明のブラシレスモータは、円筒形状のロータマグネットを含むモータ回転子ユニットと、前記モータ回転子ユニットを回転自在に支持する軸受と、前記ロータマグネットに対向する略筒状部を有するヨークおよび前記ヨークに巻回された駆動コイルを備えたモータ固定子ユニットと、前記駆動コイルの駆動電流を制御する回路部品を搭載した回路基板と、支柱を介して前記回路基板の裏面側を所定の離間距離に離間して支持するモータ基台とを有し、前記回路基板の前記裏面側に前記駆動コイルが配設され、前記ヨークは前記回路基板の裏面側から表面側へ貫通しており、前記回路基板の表面側で前記ロータマグネットが前記ヨークの前記略筒状部に対向していることを特徴とする。
【００１３】
回路基板の裏面にモータ固定子ユニットを固定するための固定手段が設けられているとよい。
【００１４】
回路基板とモータ基台の間に介在する支柱が振動吸収性能の高い制振材料で作られているとよい。
【００１５】
本発明の偏向走査装置は、複数の反射面を有する回転多面鏡と、前記回転多面鏡と一体的に結合された円筒形状のロータマグネットを含むモータ回転子ユニットと、前記モータ回転子ユニットを回転自在に支持する軸受と、前記ロータマグネットに対向する略筒状部を有するヨークおよび前記ヨークに巻回された複数の駆動コイルを備えたモータ固定子ユニットと、前記複数の駆動コイルの駆動電流を制御する回路部品を搭載した回路基板と、支柱を介して前記回路基板の裏面側を所定の離間距離に離間して支持するモータ基台とを有し、前記回路基板の前記裏面側に前記駆動コイルが配設され、前記ヨークは前記回路基板の裏面側から表面側へ貫通しており、前記回路基板の表面側で前記ロータマグネットが前記ヨークの前記略筒状部に対向していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
モータ基台部を、例えば鉄系材質の板部材からなるモータ基台と回路基板ユニットに分離し、回路基板の裏面側に駆動コイルを配置することにより、ロータマグネットに対する回転磁界検出素子の相対的位置関係を保つ。すなわち、従来例のようにロータマグネットの下に駆動コイルが配置され、その下に回転磁界検出素子を実装した回路基板が配置される構成に代えて、ロータマグネットの直下に回転磁界検出素子が搭載される回路基板を配置し、回路基板とモータ基台の間に駆動コイルを配置する。
【００１７】
この構成によれば、駆動コイルの巻き線数を増やすために駆動コイルの厚みを増やしてもロータマグネットから回転磁界検出素子が遠ざかることなく、従って、ロータマグネットからの回転磁界を回転磁界検出素子が安定的に検出し、駆動コイルのＵ・Ｖ・Ｗ各相に通電するタイミングを制御するための転流信号を正確に作成できる。
【００１８】
また、制振効果を有する材料で構成された回路基板あるいは制振材を固着された回路基板とモータ固定子ユニットをビス等により締結し、回路基板をモータ基台に支柱を介して締結したり、駆動コイルの端子ピンを回路基板に半田付けすることにより、モータ固定子ユニットで発生した電磁振動を回路基板ユニットで減衰させることが可能となり、モータ駆動による振動が直接モータ基台に伝播しない構成にすることができる。
【００１９】
さらに、回路基板とモータ基台の間に介在する支柱に、振動吸収性能の高いブチルゴムなどの制振材料を用いることにより、モータ固定子ユニットから発生する電磁振動を支柱によって吸収し、より一層の静音化に貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は一実施の形態による偏向走査装置を示す斜視図であり、図２は図１の装置を分解して示す分解斜視図である。この装置は、モータ基台１、回路基板ユニット１０、モータ固定子ユニット２０およびモータ回転子ユニット３０からなるブラシレスモータと、このモータによって回転駆動される回転体ユニット４０および軸受５０を有し、軸受５０は、モータ基台１の固定穴１ａに挿入されカシメ固定される。
【００２１】
回路基板ユニット１０は、回路基板である印刷配線板１１を有し、この印刷配線板１１の表面にコネクタ１２、アルミ電解コンデンサ等のコンデンサ１３、モータ駆動用ＩＣ１４、複数の回転磁界検出素子１５、例えば３個のホール素子等の電気部品が半田付けされている。
【００２２】
図２に示すように、モータ固定子ユニット２０は、モータ回転子ユニット３０の回転軸３１と一体であるロータマグネット３２の外周面と対向する上部（略筒状部）を有する櫛歯部分２１ａを備えたステータヨーク（ヨーク）２１と、ステータヨーク２１の櫛歯部分２１ａに嵌挿して固定されるボビン型の駆動コイル２２からなる。駆動コイル２２は印刷配線板１１の裏面側に配設され、コイルの巻き線端末がからげ処理されている端子部分が、印刷配線板１１の所定の部分に空けられている穴部１１ａに挿入され、Ｄｉｐ半田等で印刷配線板１１の表面側に半田付けされる。また、印刷配線板１１には、ステータヨーク２１の櫛歯部分２１ａを裏面側から表面側に貫通させる穴部１１ｂが形成されており、印刷配線板１１の表面側に櫛歯部分２１ａの上部が突出し、ロータマグネット３２に対向する。
【００２３】
モータ固定子ユニット２０は、固定手段である止めビス１６等により回路基板ユニット１０に締結される。このようにモータ固定子ユニット２０が組み付けられた回路基板ユニット１０は、支柱２を介して止めビス１７によってモータ基台１に締結され、支柱２の高さは、モータ固定子ユニット２０とモータ基台１が接触しない高さ（離間距離）に設定されている。
【００２４】
上記の構造により、駆動コイル２２の厚みに関係なく、印刷配線板１１上の回転磁界検出素子１５をロータマグネット３２に近い所望の位置に対向配置できる。
【００２５】
また、支柱２の高さの分だけ、モータ固定子ユニット２０とモータ基台１が離間しており、両者が直接接触しない構造となっているため、モータ固定子ユニット２０に発生する電磁振動が直接モータ基台１に伝播することなく、回路基板ユニット１０において振動が減衰されてからモータ基台１に伝わる。これによって、モータ駆動音を大幅に低減することができる。
【００２６】
さらに、回路基板ユニット１０とモータ基台１間に配置される支柱２の材質を振動吸収性能の高い材料、例えばブチルゴムにすることにより、モータ固定子ユニット２０で発生する電磁振動を支柱２によって大幅に低減すれば、モータ基台１に伝わる振動をより一層低減できる。
【００２７】
本実施の形態においては、ステータヨークが止めビスにより印刷配線板に固定され、また、駆動コイルが端子ピンを印刷配線板に半田付けすることにより固定されているが、モータ固定子ユニットの止めビスを廃止して、ステータヨークに駆動コイルを接着や圧入等により固着して、駆動コイルの端子ピンを印刷配線板に半田付けしても良い。この構成は、部品点数が削減されて組み立ても容易になるという利点を有する。
【００２８】
図１および図２に示す構造の本発明モータと、図５および図６に示す従来構造のモータを３００００ｒｐｍで回転させた時のモータ駆動音Ｆ．Ｆ．Ｔによる周波数分析結果を、図３、図４に示す。
【００２９】
本発明モータの駆動音周波数分析結果（図３）と従来構造のモータの駆動音周波数分析結果（図４）を比較して判るように、本発明モータのほうが、従来構造のモータに較べて静音化できている。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明のブラシレスモータは、レーザプリンタ等の偏向走査装置のみならず、高速回転を行うスピンドル等を有する他の光学機器にも広範囲に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】一実施の形態による偏向走査装置を示す斜視図である。
【図２】図１の装置を分解して示す分解斜視図である。
【図３】図１および図２に示す本発明構造のモータ駆動音の周波数分析結果を示すグラフである。
【図４】図５および図６に示す従来構造のモータ駆動音の周波数分析結果を示すグラフである。
【図５】一従来例による偏向走査装置を示す斜視図である。
【図６】図５の装置を分解して示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    モータ基台
２    支柱
１０    回路基板ユニット
１１    印刷配線板
１２    コネクタ
１３    コンデンサ
１４    モータ駆動用ＩＣ
１５    回転磁界検出素子
１６、１７    止めビス
２０    モータ固定子ユニット
２１    ステータヨーク
２２    駆動コイル
３０    モータ回転子ユニット
３１    回転軸
３２    ロータマグネット
４０    回転体ユニット
４１    回転多面鏡
５０    軸受
【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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