JP3128352B2 - 回転多面鏡走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は回転多面鏡を用いる光走
査装置に係り、例えばバーコードスキャナ装置やレーザ
ビームプリンタ等の機器に利用される回転多面鏡走査装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高密度で高速に文字や画像を読み
取り、または記録する機器に、回転多面鏡走査装置が広
く利用されている。この種の回転多面鏡走査装置の一例
を、図３を参照して説明する。

【０００３】図３は従来の回転多面鏡走査装置の構造を
示す半断面図である。中空円筒状の軸受ハウジング
（２）の中空部には一対のボールベアリングからなる軸
受（３）（４）が共軸的に保持されている。

【０００４】軸受ハウジング（２）の外周に形成された
フランジ部には、所定の配線パターン（図示せず）がそ
の片面もしくは両面に形成された回路基板（５）が固定
され、さらに環状のスペーサ部材（６）を介して、複数
の駆動コイル（８）を備えた磁芯コア（７）が、その軸
受ハウジング（２）の外周部に固定されている。

【０００５】磁芯コア（７）は、鉄板や硅素鋼板等の薄
板を型抜きした後、所定枚数を積層して構成され、径方
向に放射状に延びる複数の突極歯を有しており、それら
複数の突極歯に複数相の駆動コイル（８）が分割して巻
装されている。そしてそれら駆動コイルの端末リード部
が、回路基板（５）に形成された図示しない所定の回路
パターンに接続されている。

【０００６】これら一対のボールベアリング（３）
（４）、軸受ハウジング（２）、回路基板（５）、スペ
ーサ部材（６）および駆動コイル（８）を巻装した磁芯
コア（７）にて、回転多面鏡走査装置の固定子が構成さ
れている。

【０００７】超鋼製の回転軸（１）には、真鍮等により
形成された円板状のブッシュ（１０）が圧入されて固定
されている。このブッシュ（１０）の外周部には、後述
する回転多面鏡（１４）が載置される取付面（１１）が
形成されており、回転軸（１）に対して高い垂直精度を
保つよう切削加工されている。

【０００８】ブッシュ（１０）の上述した取付面（１
１）と反対側の面には、鉄板等の磁性材からなるカップ
状の回転子ヨーク（１２）が取り付けられ、この回転子
ヨーク（１２）の側壁内側には環状の駆動マグネット
（１３）が固着されている。

【０００９】この駆動マグネット（１３）は、一般にラ
ジアル方向（径方向）に異方化配向され、Ｓ極とＮ極が
円周方向に交互に４極ないし１０極程度に着磁されてい
る。そして上述した回転子ヨーク（１２）は、これらの
磁極の磁路を閉じる機能を有している。

【００１０】高純度アルミニウムを横断面が正多角形と
なるように切削し、外周面を鏡面状に研摩して形成され
た回転多面鏡（１４）は、上述したブッシュ（１０）の
取付面（１１）上に載置され、押さえ板（１６）によっ
て固定される。この押さえ板（１６）は、薄いステンレ
ス板よりなり、外周部に複数の押さえ片（１７）が屈曲
形成されている。回転多面鏡（１４）は、ブッシュ（１
０）の取付面（１１）上に載置された後、押さえ板（１
６）の押さえ片（１７）によって取付面（１１）側に押
圧された状態で、回転軸（１）の先端近傍に形成された
係止部にＣリング（１８）を係着することにより固定さ
れている。

【００１１】そして回転軸（１）をボールベアリング
（３）（４）にて固定子側に回転自在に支持させて、回
転多面鏡走査装置が構成されている。このとき、磁芯コ
ア（７）の突極歯の先端と駆動マグネット（１３）の内
周面とが僅かな空隙を介して対向し、図示しない駆動回
路により駆動コイル（８）の各相に選択的に電流を切り
換え通電することにより、回転多面鏡（１４）を含む回
転子部が一定方向に回転する。なお、図中符号（１５）
は、回転多面鏡（１４）の外周に複数個形成された鏡面
である。

【００１２】このように構成された回転多面鏡走査装置
は、回転駆動部がブラシレスモータ構造となっているの
で、制御性が良好で信頼性が高いため、一般に広く利用
されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た回転多面鏡走査装置では、回転多面鏡（１４）の回転
精度の悪化が直接、情報信号の読み取りもしくは記録の
乱れの要因となるため、回転多面鏡（１４）自体は言う
までもなく、これが取り付けられる取付面（１１）は、
極めて高い精度を有していなければならない。

【００１４】よって、ブッシュ（１０）単品を高精度に
加工した上、このブッシュ（１０）に回転軸（１）を圧
入、固着し、さらに回転子ヨーク（１２）を接着、ネジ
止めもしくはかしめ等の手段でブッシュ（１０）に取り
付けた後、これら回転軸（１）、ブッシュ（１０）およ
び回転子ヨーク（１２）の３部品あるいはこれに駆動マ
グネット（１３）を固着した４部品からなる回転子ユニ
ットの状態で、あらためてブッシュ（１０）の取付面
（１１）を旋盤等で切削加工することにより、取付面
（１１）の精度を確保していた。

【００１５】また、回転子ユニットのバランス（釣合
い）の精度が重要な必要特性であるが上述した従来の回
転多面鏡走査装置では、上記回転子ユニットを構成する
個々の部品のバランスを調整した後、回転子に組み立て
た状態で再度バランスを調整するという煩雑な工程を必
要としていた。

【００１６】従って従来の回転多面鏡走査装置は、部品
点数が多い上、複雑な組加工やバランス調整を必要とす
るため工数が多く、安価に量産し難いものであった。

【００１７】また、回転軸（１）、ブッシュ（１０）、
回転多面鏡（１４）および回転子ヨーク（１２）がそれ
ぞれ熱膨張係数の異なる物質から形成されているので、
周囲の急激な温度変化があったり、または長期間の経時
変化によって、回転多面鏡（１４）の取付精度が悪化し
てしまうおそれがあり、改善が望まれていた。

【００１８】本発明はこのような従来の難点を解決する
ためになされたもので、部品点数が少なく、加工やバラ
ンス調整が容易で、安価に量産し得る回転多面鏡走査装
置の提供を目的とする。

【００１９】本発明の他の目的は、周囲の急激な温度変
化や、長期間の使用によっても安定した特性を維持で
き、信頼性の高い回転多面鏡走査装置を提供することに
ある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明は、外周部に入射光を走査するための複
数の鏡面を備えた回転多面鏡と、軸受とこの軸受を保持
する軸受ハウジングとこの軸受ハウジングの外周側に配
置された複数の駆動コイルとを備えた固定子と、この固
定子に回転自在に支持された回転子と、からなり、この
回転子が上記軸受に軸支される中心軸部と、回転多面鏡
が載置される取付面部と、上記駆動コイルと僅かな空隙
を介して対向するマグネット部とを少なくとも有し、か
つ、これら中心軸部と取付面部とマグネット部が樹脂磁
石材料によって一体的に形成されて構成されている。

【００２１】また、上記回転子は、そのマグネット部が
極異方性を有するように磁界を付与された状態で射出成
形または圧縮成形して形成され得る。

【００２２】さらに、上記回転子の中心軸部は、大径部
と小径部を備え、この大径部が第１の軸受に支持され、
小径部が第２の軸受に支持されて構成できる。

【００２３】また、回転多面鏡は、上記回転子を形成す
る樹脂磁石材料のバインダーとして使用される樹脂材料
と同じ樹脂材料で形成した基体の外周部に鏡面を形成し
たものを利用可能であり、この樹脂材料としてポリフェ
ニレンサルファイドが利用され得る。

【００２４】

【作用】このような構成の回転多面鏡走査装置は、その
回転子が、少なくとも中心軸部と取付面部とマグネット
部とを樹脂磁石材料によって一体的に成形されているか
ら、射出成形あるいは圧縮成形されて形成された回転子
の取付面部を、１回切削加工するだけで、取付面部の高
い精度（平面度および回転軸芯に対する垂直度）が確保
されるとともにバランス調整も１回調整するだけで良
い。

【００２５】また、マグネット部が極異方性を有するよ
うに成形されると、そのマグネット部の内周面に駆動用
磁極を形成してもマグネット部の外側には磁束が漏れ難
く、回転子ヨークがなくても駆動用磁極には強い磁力が
保持される。

【００２６】さらに、上記回転子が樹脂磁石材料で形成
されるから、中心軸部に容易に段付き加工を施し得るの
で、中心軸部の小径部には小径の軸受を使用することが
できる。

【００２７】また、回転多面鏡を、上記回転子を形成す
る樹脂磁石材料のバインダーとして使用される樹脂材料
と同一の樹脂材料にて基体を形成しその外周部に鏡面を
形成したものとすると、上記回転子とこの回転多面鏡と
の熱膨張率がほぼ等しいため、周囲の急激な温度変化を
受けても、長期間使用しても取付精度が悪化しない。

【００２８】上記樹脂材料としてポリフェニレンサルフ
ァイドを利用すると、成形性が良く機械的強度も良好で
ある。

【００２９】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。なお、従来例と共通する部分には同一の符号を付
す。

【００３０】図１は本発明の一実施例を示す半断面図で
あり、従来例を示す図３に対応するものである。

【００３１】図１において、中空円筒状の軸受ハウジン
グ（３２）には、第１の軸受としてのボールベアリング
（３）とこれより小径の第２の軸受としてのボールベア
リング（３４）が共軸的に保持されている。この軸受ハ
ウジング（３２）は、亜鉛ダイカスト、アルミニウムダ
イカストまたは硬質樹脂等で形成されている。

【００３２】軸受ハウジング（３２）の外周部に設けら
れたフランジ部上には回路基板（５）が重ねられるよう
にして固定されている。この回路基板（５）には、後述
する駆動コイル（８）の端末リード線が接続される接続
ランド等を含む配線パターン（図示せず）が形成されて
いる。

【００３３】回路基板（５）上には、環状のスペーサ部
材（６）を介して磁芯コア（７）が固定されている。こ
の磁芯コア（７）は、薄い電磁鋼板を型抜きして積層し
たものであり、径方向に放射状に延びる複数の突極歯を
有し、これら突極歯には２相または３相の駆動コイル
（８）が分割して巻装されている。そしてこの駆動コイ
ル（８）のリード線（図示せず）が上述した回路基板
（５）の所定の接続ランドに半田付け接続されている。

【００３４】このようにして、一対のボールベアリング
（３）、（３４）、軸受ハウジング（３２）、回路基板
（５）、スペーサ部材（６）および駆動コイル（８）を
巻装した磁芯コア（７）によって回転多面鏡走査装置の
固定子が構成されている。

【００３５】次に、本発明の特徴である回転子（２０）
について、詳細に説明する。

【００３６】回転子（２０）は、磁性粉とバインダーと
なる樹脂材料および適宜加えられる離型剤や可塑剤等の
添加物とを混練してペレットを作製し、これを磁場中で
射出成形するかまたは磁場中で圧縮成形して製造され
る。

【００３７】ここで用いられる磁性粉としては、例えば
ストロンチウムフェライト、バリウムフェライト等のフ
ェライト系の粉末やＳｍ−Ｃｏ系、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系等
の希土類系の磁性粉が利用できる。

【００３８】また、バインダーとなる樹脂材料として
は、例えばポリアミド、ポリエステル、ポリフェニレン
サルファイド等の熱可塑性樹脂やフェノール樹脂、エポ
キシ樹脂等の熱硬化性樹脂が利用できる。

【００３９】この回転子（２０）は、略円板上の天板部
（２１）と、この天板部（２１）の中心から垂直に延び
る中心軸部（２５）と、中心軸部（２５）の反対側で天
板部（２１）上に形成された後述する回転多面鏡（１
４）を取り付けるための取付面部（２２）と、天板部
（２１）の外周部に配置された環状のマグネット部（２
３）とを備えている。

【００４０】マグネット部（２３）は、回転子（２０）
の成形の際、極異方性を有するように磁界が付与されて
成形される。図２はマグネット部（２３）の内部を模式
的に示す横断面図である。図２において破線は、樹脂磁
石材中の磁性粉の結晶の磁化容易軸（Ｃ軸）の配向状態
を示す。このような極異方性を有するマグネット部（２
３）の内周面に駆動用磁極（２４）が、例えば８極に着
磁される。

【００４１】このように形成されたマグネット部（２
３）には、図２の破線に沿った方向に磁路が形成される
ので、マグネット部（２３）の外部には磁束が漏れ難
く、内周面側には強い磁力が保持される。また、マグネ
ット部（２３）の外部に磁束が漏れ難いので、図３の従
来例において必要であった回転子ヨーク（１２）を省略
することができる。

【００４２】天板部（２１）の中心から延びた中心軸部
（２５）は、天板部（２１）側に位置する大径部（２
６）と、先端部付近に形成された小径部（２７）を備え
ている。この大径部（２６）は、中心軸部（２５）と天
板部（２１）との機械的結合強度を十分に確保できる寸
法に設定されている。そして小径部（２７）は、他の諸
特性を損なわない程度に可能なかぎり細く形成する。

【００４３】この理由は、一般にこの種の回転多面鏡走
査装置は毎秒数千回転から数万回転という高速で回転さ
せて使用するため、軸受にはかなりの負担がかかる。よ
って、上記小径部（２７）を支持する第２の軸受である
ボールベアリング（３４）の負担を、径を小さくするこ
とで周速を下げて、軽くしようとするものである。

【００４４】なお、このような軸の段付き加工は、本発
明のように樹脂成形品であるから容易に実施できるので
あって、従来の超鋼製の軸では高精度に加工することは
極めて困難である。

【００４５】天板部（２１）上の外周部近傍には、回転
多面鏡（１４）を載置し固定するための取付面部（２
２）が円周方向に形成されている。この取付面部（２
２）は、その面振れの精度が数ミクロン以下でなければ
ならないことから、切削加工が必要となる。本発明では
中心軸部（２５）と取付面部（２２）が一体的に形成さ
れているので、１回で容易に高精度な取付面部（２２）
を加工することができる。

【００４６】また、回転子（２０）のバランス調整も１
回で行なうことができる。

【００４７】このように形成された回転子（２０）を、
この回転子（２０）の中心軸部（２５）の大径部（２
６）を固定子の第１の軸受であるボールベアリング
（３）で支持させ、中心軸部（２５）の小径部（２７）
を第２の軸受であるボールベアリング（３４）で支持さ
せてブラシレスモータを構成している。

【００４８】回転多面鏡（１４）は、外周部に複数の鏡
面（１５）を備えた中空の多角柱状に形成されており、
その基体となる素材としては、アルミニウム、ガラス、
硬質樹脂材料等が用いられる。基体がアルミニウムの場
合は、そのまま外周部を研摩加工して鏡面（１５）を形
成すれば良い。基体がガラスや樹脂材料の場合は、予め
基体の外周部にアルミニウム等の薄膜を蒸着等により形
成しておき、その後研摩加工によって鏡面（１５）を形
成する。また、このようにして形成された鏡面（１５）
には、必要に応じて防触、防錆のためのコーティング処
理がなされる。

【００４９】このように形成された回転多面鏡（１４）
が、回転子（２０）の取付面部（２２）上に載置され、
押さえ板（１６）にて固定されている。押さえ板（１
６）の外周部には複数の押さえ片（１７）が屈曲形成さ
れており、この押さえ片（１７）にて回転多面鏡（１
４）を取付面部（２２）側へ弾性的に押圧して固定して
いる。尚、押さえ板（１６）は、回転子（２０）の天板
部（２１）から中心軸部（２５）と反対側に突出する突
出部（２９）に設けられた係止部に、回転多面鏡（１
４）を押圧した状態でＣリング（１８）を係着させて固
定されている。

【００５０】上述した本発明の回転多面鏡走査装置で
は、回転多面鏡（１４）として、回転子（２０）を形成
する樹脂磁石材料のバインダーとして使用される樹脂材
料を基体としてその外周部に鏡面（１５）を形成したも
のを利用できる。このような構成にすることにより、回
転子（２０）と回転多面鏡（１４）の熱膨張係数を略等
しくすることができ、周囲の温度変化による影響を小さ
く抑えることができる。

【００５１】また、この樹脂材料としては、他の樹脂材
料と較べて比較的熱膨張係数が小さく、機械的強度が高
く、かつ、成形性の良好なポリフェニレンサルファイド
が好適する。

【００５２】なお、本発明において上述した突出部（２
９）やＣリング（１８）は必須ではなく、例えば突出部
（２９）の代わりに回転子（２０）の中心部にネジ孔を
設けて、このネジ孔に押さえ板（１６）を貫通させてネ
ジをねじ込んで押さえ板（１６）を固定しても良い。

【００５３】また、モータ部も、駆動コイル（８）とマ
グネット部（２３）とが径方向に空隙を介して対向する
ものに限らず、駆動コイル（８）とマグネット部（２
３）とが軸方向に空隙を介して対向するものであっても
良い。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の回転多面鏡
走査装置は、少なくとも中心軸部と、回転多面鏡が取り
付けられる取付面部と、マグネット部とを備えた回転子
を樹脂磁石材料にて一体的に形成したので、高い精度が
要求される取付面部の切削加工が１回でなされ、容易に
高精度な取付面部を得ることができるし、回転子のバラ
ンス調整も１回で調整できる。また、部品点数が減少し
て工数が少なくなり、安価な回転多面鏡走査装置を提供
することができる。

【００５５】また、マグネット部が極異方性を有するよ
うに成形されるから、マグネット部の内周面に駆動用磁
極を形成してもマグネット部の外部には磁束が漏れ難
く、回転子ヨークがなくても良好な磁気回路が形成され
る。

【００５６】さらに、回転子が樹脂磁石材料で形成され
るから、中心軸部に容易に段付き加工ができ、中心軸部
の小径部には小径の軸受が使用できるので、軸受の周速
を低くすることができ、長寿命となる。

【００５７】回転多面鏡を、回転子を形成する樹脂磁石
材料のバインダーとして使用される樹脂材料と同一の樹
脂材料を基体としたものとすることにより、回転多面鏡
と回転子との熱膨張係数が略等しくなるから、周囲の急
激な温度変化や長時間の使用に際しても、回転多面鏡の
取付精度が悪化しない。

【００５８】上記樹脂材料としてポリフェニレンサルフ
ァイドを利用することにより、十分な機械的強度が確保
され、また成形性も良好なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る回転多面鏡走査装置の一実施例を
示す半断面図である。

【図２】図１のマグネット部の極異方性配向の状態を説
明するための模式図である。

【図３】従来の回転多面鏡走査装置の一例を示す半断面
図である。

【符号の説明】

（１） 回転軸 （２）（３２） 軸受ハウジング （３）（４）（３４） 軸受（ボールベアリング） （５） 回路基板 （６） スペーサ部材 （７） 磁芯コア （８） 駆動コイル （１０） ブッシュ （１１） 取付面 （１２） 回転子ヨーク （１３） 駆動マグネット （１４） 回転多面鏡 （１５） 鏡面 （１６） 押さえ板 （１７） 押さえ片 （１８） Ｃリング （２０） 回転子 （２１） 天板部 （２２） 取付面部 （２３） マグネット部 （２４） 駆動用磁極 （２５） 中心軸部 （２６） 大径部 （２７） 小径部 （２９） 突出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−85726（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−176103（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−166312（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−71614（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−18510（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 26/10

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周部に入射光を走査するための複数の
   鏡面を備えた回転多面鏡と、 軸受と、この軸受を保持する軸受ハウジングと、この軸
   受ハウジングの外周側に配置された複数の駆動コイル
   と、を備えた固定子と、 この固定子に回転自在に支持された回転子と、 からなる回転多面鏡走査装置において、 前記回転子が、前記軸受に軸支される中心軸部と、前記
   回転多面鏡が載置される取付面部と、前記駆動コイルと
   僅かな空隙を介して対向するマグネット部と、を少なく
   とも有し、かつ、これら中心軸部と取付面部とマグネッ
   ト部とが樹脂磁石材料によって一体的に形成されてお
   り、 前記マグネット部が、極異方性を有するように磁界を付
   与された状態で射出成形または圧縮成形されて形成され
   た ことを特徴とする回転多面鏡走査装置。
2. 【請求項２】 前記回転子の前記中心軸部は、大径部と
   小径部を備え、この大径部が第１の軸受に支持され、前
   記小径部が第１の軸受より小径の第２の軸受に支持され
   てなることを特徴とする請求項１記載の回転多面鏡走査
   装置。